一种倾角铣削执行器的刚度增强和智能测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种倾角铣削执行器的刚度增强和智能测量系统，包括多功能基座、刚度变化感知单元、柔性复位系统、流场循环单元、位移感知检测单元、半球结构和曲率识别单元。该柔性复位系统结合半球结构构成智能测量法矢单元，该压脚接触曲面件时，曲率识别单元前端四点贴合工件，半球结构发生相对转动，3组柔性复位系统发生位移，激光位移检测定位板计算偏转角度，将结果反馈到机器人系统并调整执行器法矢方向，达到修正执行器法矢方向的目的，提高了加工精度。流场循环单元接入涡流管等吹入冷风，吸屑管道接入真空发生器使整个刀具通孔呈负压状态，可高效收集产生的切屑。利用压脚前端的刚度变化感知单元，可以检测出制孔时刀具所受轴向力。所受轴向力。所受轴向力。

【技术实现步骤摘要】
一种倾角铣削执行器的刚度增强和智能测量系统


[0001]本专利技术涉及铣削制孔加工
，具体涉及一种倾角铣削执行器的刚度增强和智能测量系统。

技术介绍

[0002]随着航空航天事业的高速发展，在飞机装配过程中，蒙皮与蒙皮之间，蒙皮与框架等连接部位，零部件都会存在许多固定连接孔。就目前加工固定连接孔，制孔过程中，固定连接孔在孔径内都会存在分层、大量毛刺以及圆柱度偏差过大，这些都会导致固定连接孔连接处产生应力，严重降低飞机的使用年限。在加工制造固定连接孔时，需要实时检测执行器法向和工件加工位置的法向是否重合，加工后，工作人员需要将零件分开，手工除去毛刺和瑕疵，然后在定位零件并给叠层部分涂胶，最后将零件装配到一起，重复的装配导致工件发生变形，产生误差直接影响到装配精度。末端执行器在曲面件上加工孔时，在前端加装压脚装置，为了抑制毛刺现象和分层现象，利用压脚提供轴向力防止分层，更重要的一点，压脚具有法矢测量的功能，能够实时测量执行器法矢方向并及时调整，提高装配精度和装配效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对铣削执行器装置在加工曲面碳纤维复合材料时产生毛刺、分层、法矢偏差及切屑难收集问题，提供一种刚度增强和智能测量系统。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是包括多功能基座、刚度变化感知单元、智能测量法矢单元、位移感知检测单元、流场循环单元，所述多功能基座设有基座台、基座台安装孔、骨架肋板、阶梯安装轴、球面槽、吸屑孔、发射器安装孔、柔性复位系统安装孔、双杆气压推动装置安装孔、推动杆避让槽、后端盖、挡片安装孔、刀具通孔，所述刚度变化感知单元包括测力板、力传感器安装孔、传感器走线孔、专用固定件、曲率识别单元安装螺孔、曲率识别单元，所述曲率识别单元包括前端球面接触点和后端伞形槽，所述智能测量法矢单元包括定位板、传感器安装螺孔、柔性支架螺孔、随动支撑件螺孔、柔性复位系统、装置连接板、半球随动系统，所述定位板设有随动支座安装孔、传感器安装螺孔和传感器反射板，所述柔性复位系统由随动支撑件、活动杆、活动架、柔性体、防松件、定位支座组成，所述位移感知检测单元包括双杆推动装置、限位块、挡片，所述流场循环单元包括进风端、固定架、气流罩。
[0005]所述的多功能基座，其特征在于：所述基座台位于多功能基座的底部，采用加厚加肋加工，外形轮廓呈矩形，所述基座台安装孔数量为8个，对称分布于基座台的两侧，通过内六角螺钉连接固定在精密滑轨上，所述骨架肋板数量为2个，对称分布在多功能基座背面两侧，分担压脚在压紧工件时所受的轴向力，对压脚整体起到减振，支撑的作用，所述阶梯安装轴有3个阶梯，与刀具通孔同轴，第一阶梯用于安装定位柔性复位系统，第二阶梯用于安装板在随动过程中避让多功能基座的作用，第三阶梯用于安装半球随动系统，所述球面槽
分布于阶梯安装轴前端，呈壳状，与曲率识别单元配合，达到防止灰尘和切屑进入半球随动系统的作用，所述吸屑孔数量为2个，对称分布于多功能基座的两侧，攻有管螺纹，用于外连接吸屑管，所述传感器安装孔数量为9个，均匀分布刀具通孔同轴外接圆上，即多功能基座外轮廓上，所述柔性复位系统安装孔数量为4个，均匀分布于第一阶梯轴肩，所述双杆气压推动装置安装孔数量为2个，对称分布于基座台的底部两侧，所述挡片安装孔数量为4个，分布于基座台正面左侧，所述刀具通孔位于弹簧随动复位系统中心，直径大于智能螺旋铣削执行器所用刀柄螺旋铣时最大外径。
[0006]刚度变化感知单元，其特征在于：所述刚度变化感知单元由曲率识别单元和测力板组成前端，所述曲率识别单元前端面均匀分布4根采用底部圆柱且顶面为球面的立柱，能够与一些曲面类零件很好的接触，达到识别曲面曲率的作用，后端面为伞形槽，避免切屑进入半球随动系统。所述测力板中间开有通孔，且均匀开有3个曲率识别单元安装孔，正面开有3个力传感器安装孔，侧边开有3个传感器走线槽，达到不影响旋转的作用，在测力板下端面安装有刚度变化感知单元，通过曲率识别单元受力传递到刚度变化感知单元来实现实时的轴向力检测。本结构单元采用专用固定件连接于智能测量法矢单元。
[0007]曲率识别单元，其特征在于：前端设计内孔直径略大于刀具做螺旋铣时的最大直径，达到刀具可以螺旋铣的作用，采用四点接触代替面接触，更好的贴合曲面件，后端设计为伞形槽，倾角为25度，边缘直径略小于多功能基座前端槽直径，能够很好的防止切屑进入半球系统的作用，达到一定的密封效果，进一步提升吸屑能力。
[0008]所述的智能测量法矢单元，其特征在于：该结构内部采用半球随动系统调整压脚法矢，所述半球随动系统，采用耐磨黄铜材质加工的中空半球体和壳体，利用球面接触保证球心位置不发生改变，所述壳体安装于定位板内部，所述定位板前端面与刚度变化感知单元连接，并在圆周靠近后端面处，均匀分布三个激光挡板，可以很好的反射激光，所述激光发射器数量为3个，均匀分布在多功能基座的外轮廓。利用柔性复位系统和半球随动系统的定心和随动特性，并利用曲率识别单元四点接触的贴合性能够很好的实现压脚贴合曲面件。
[0009]柔性复位系统由三组均匀分布在定位板圆周上的柔性系统组成，所述柔性系统由旋转支撑件、活动杆、活动架、柔性体、防松件、定位支座组成，所述活动架和定位支座采用销连接，所述活动杆、活动架、柔性体和防松件组成循环结构，所述循环结构和随动支撑架组成柔性复位系统，执行器在进给时能够保证压脚中心与刀具中心一致，执行器在压紧曲面时，在半球随动系统和柔性复位系统的作用下，达到很好的贴紧工件表面的作用。
[0010]位移感知检测单元，其特征在于：在多功能基座正面侧边连接测量定位条，通过螺钉固定，位移识别器与执行器连接，通过调节双杆气压装置前端可动接头与压脚基座台连接，利用刚度变化感知单元建立闭环控制，很好的测量并控制压脚的位置。
[0011]流场循环单元，其特征在于：进风端外接涡流管，内壁形状为一个涡流聚集状态，实现气流的旋转作用，进风端与气流罩配合形成夹层，加速并聚集冷气从中件的吹气孔进入刀具通道，固定架用于连接气流罩并阻止切屑飞出，并提高吸屑孔的吸屑能力。
[0012]倾角铣削执行器刚度增强和智能测量系统的工作方法，其特征在于：
[0013]a)将双杆推动装置和位移识别器固定在铣削执行器上，集成压脚装置固定在执行器导轨上，吸屑管连接到吸屑口上，执行器开机调试；
[0014]b)双杆推动装置推动压脚向前运功，同时位移感知检测单元实施检测进给行程，等待刚度变化感知单元反馈信息；
[0015]c)待曲率识别单元接触到工件时，刚度变化感知单元反馈受力时，控制电路接受到信号，减慢双杆推动装置进给速度，同时曲率识别单元接触并贴合工件表面，半球结构和柔性复位系统偏移，激光发射器计算偏移角度，反馈到机器人系统；
[0016]d)待进给检测系统和刚度变化感知系统不在变化时，停止双杆推动装置进给；
[0017]e)机器人系统修正法矢，并输送坐标到机械臂，调整铣削执行器法矢方向，和压脚法矢方向保持一致；
[0018]f)调整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于倾角铣削执行器的刚度增强和智能测量系统，其特征在于：包括多功能基座(1)、刚度变化感知单元(2)、智能测量法矢单元(3)、位移感知检测单元(4)、流场循环单元(5)，所述多功能基座(1)设有基座台(1
‑
1)、基座台安装孔(1
‑
2)、球面槽(1
‑
3)、阶梯安装轴(1
‑
4)、柔性复位系统安装孔(1
‑
5)、吸屑孔(1
‑
6)、发射器安装孔(1
‑
7)、挡片安装孔(1
‑
8)、推动杆避让槽(1
‑
9)、后端盖(1
‑
10)、骨架肋板(1
‑
11)、刀具通孔(1
‑
12)，所述刚度变化感知单元(2)包括测力板(2
‑
1)、力传感器安装孔(2
‑
5)、传感器走线槽(2
‑
6)、专用固定件(2
‑
7)、曲率识别单元安装螺孔(2
‑
2)、曲率识别单元(2
‑
3)，所述曲率识别单元包括前端球面接触点(2
‑3‑
2)和后端伞形槽(2
‑3‑
1)，所述智能测量法矢单元(3)包括定位板(3
‑
4)、柔性复位系统(3
‑
3)、装置连接板(3
‑
1)、半球随动系统(3
‑
2)，所述定位板(3
‑
4)设有随动支座安装孔(3
‑4‑
2)、传感器安装螺孔(3
‑4‑
3)和传感器反射板(3
‑4‑
1)，所述柔性复位系统(3
‑
3)由随动支撑件(3
‑3‑
9)、活动杆(3
‑3‑
8)、活动架(3
‑3‑
7)、柔性体(3
‑3‑
5)、防松件(3
‑3‑
4)、定位支座(3
‑3‑
2、3
‑3‑
3)组成，所述位移感知检测单元包括双杆推动装置(4
‑
2)、限位块(4
‑
3)、挡片(4
‑
1)，所述流场循环单元包括进风端(5
‑
3)、气流罩(5
‑
2)、固定架(5
‑
1)。2.根据权利要求1所述用于倾角铣削执行器的刚度增强和智能测量系统，其特征在于所述的多功能基座(1)：所述基座台(1
‑
1)位于多功能基座的底部，采用加厚加肋加工，外形轮廓呈矩形，所述基座台安装孔(1
‑
5)数量为8个，对称分布于基座台的两侧，所述骨架肋板(1
‑
11)数量为2个，对称分布在多功能基座背面两侧，分担系统在压紧工件时所受的轴向力，对系统整体起到减振，支撑的作用，所述阶梯安装轴(1
‑
4)有3个阶梯，与刀具通孔(1
‑
12)同轴，第一阶梯用于安装定位柔性复位系统(3
‑
3)，第二阶梯用于安装板在随动过程中避让多功能基座，第三阶梯用于安装半球随动系统(3
‑
2)，所述球面槽(1
‑
3)分布于阶梯安装轴(1
‑
4)前端，呈壳状，与曲率识别单元(2
‑
3)配合，防止灰尘和切屑进入半球随动系统(3
‑
2)，所述吸屑孔(1
‑
6)数量为2个，对称分布于多功能基座(1)的两侧，攻有管螺纹，用于外连接吸屑管，所述传感器安装孔(3
‑4‑
3)数量为9个，均匀分布刀具通孔(1
‑
12)同轴外接圆上，即多功能基座外轮廓上，所述柔性复位系统安装孔(3
‑4‑
2)数量为4个，均匀分布于第一阶梯轴肩，所述双杆推动装置安装孔(4
‑
2)数量为2个，对称分布于基座台(1
‑
1)的底部两侧，所述挡片安装孔(1
‑
8)数量为4个，分布于基座台正面左侧，所述刀具通孔(1
‑
12)位于柔性复位系统中心，直径大于智能螺旋铣削执行器所用刀柄螺旋铣时最大外径。3.根据权利要求1所述用于倾角铣削执行器的刚度增强和智能测量系统，其特征在于所述的刚度变化感知单元(2)：所述刚度变化感知单元由曲率识别单元(2
‑
3)和测力板(2
‑
1)组成前端，所述曲率识别单元(2
‑
3)前端面均匀分布4根采用底部圆柱且顶面为球面的立柱，能够与一些曲面类零件很好的接触，后端面为伞形槽，避免切屑进入半球随动系统(3
‑
2)，所述测力板(2
‑
1)中间开有通孔，且均匀开有3个曲率识别单元安装螺孔(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，刘旺旺，王宇轩，王占香，朱志恒，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：