一种适用自动人机协作两种工作模式的柔性制孔设备制造技术

本发明专利技术公开了一种适用自动人机协作两种工作模式的柔性制孔设备，用于带有预制孔的飞机蒙皮锪窝，包括：床身，设置有三轴坐标系机构，C型架，设置在三轴坐标系机构的Y轴机构上，开口侧的上下两端分别设置有锪窝主轴单元和背部支撑单元，锪窝主轴单元上还设置有用于定位锪窝和预制孔的线扫设备，数控托架，通过AB轴机构设置在三轴坐标系机构的Z轴机构上，AB轴机构能够使数控托架在XZ平面内绕Y轴方向旋转和在XZ平面内绕X轴方向旋转，该适用自动人机协作两种工作模式的柔性制孔设备通过既可以实现自动在已有预制孔的蒙皮表面以预制孔为基准自动锪窝，提高工作效率，保证锪窝的精度和稳定性，还可以实现人机协作模式。还可以实现人机协作模式。还可以实现人机协作模式。

【技术实现步骤摘要】
一种适用自动人机协作两种工作模式的柔性制孔设备


[0001]本专利技术属于数控机床
，更具体地，涉及一种适用自动人机协作两种工作模式的柔性制孔设备。

技术介绍

[0002]目前，航空领域的发展比较迅速，飞机装配自动化要求也越来越高。飞机蒙皮等结构件的连接以铆接为主。现有的生产手段，蒙皮的铆钉孔加工以人工为主，效率较低，精度不高而铆钉孔的精度直接影响到铆钉的疲劳强度，而现有市场自动化加工设备多以锪钻一体为主，即在蒙皮工件上直接完成钻孔和锪窝加工。对于在蒙皮表面已存在孔的工件，以孔为基准进行锪窝的需求，上述设备难以满足。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的不足，解决现有的缺少对于在蒙皮表面已存在孔的工件，以预制孔为基准进行锪窝的设备的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供一种适用自动人机协作两种工作模式的柔性制孔设备，用于带有预制孔的飞机蒙皮锪窝，包括：床身，设置有三轴坐标系机构；C型架，设置在所述三轴坐标系机构的Y轴机构上，开口侧的上下两端分别设置有锪窝主轴单元和背部支撑单元，所述锪窝主轴单元上还设置有用于定位锪窝和预制孔的线扫设备；数控托架，通过AB轴机构设置在所述三轴坐标系机构的Z轴机构上，所述AB轴机构能够使所述数控托架在XZ平面内绕Y轴方向旋转和在XZ平面内绕X轴方向旋转。
[0005]可选地，所述三轴坐标系机构包括：滑座，滑动连接在所述床身上，与所述床身构成X轴机构，所述C型架滑动连接在所述滑座上，与所述滑座构成Y轴机构；第一定位塔柱和第二定位塔柱，间隔的设置在所述床身的一侧两端，所述数控托架通过所述AB轴机构滑动连接在所述第一定位塔柱和所述第二定位塔柱上。
[0006]可选地，所述AB轴机构包括：固定端，滑动连接在第一定位塔柱上，与所述第一定位塔柱构成Z1轴；浮动端，滑动连接在第二定位塔柱上，与所述第二定位塔柱构成Z2轴；所述固定端包括：固定端支架，滑动连接在所述第一定位塔柱上；固定端交叉滚子轴承，通过两个固定端支臂设置在固定端支架上；固定端摆动体，一端与所述固定端交叉滚子轴承转动连接；固定端转台轴承，设置在所述固定端摆动体的另一端，所述固定端转台轴承轴向转动设置有固定端大齿轮，所述固定端大齿轮的端面与所述数控托架的一端连接；
固定端减速机，设置在所述固定端摆动体上，输入端设置有固定端伺服电机，输出端设置有与所述固定端大齿轮啮合的小齿轮；所述固定端摆动体与所述固定端交叉滚子轴承构成第一旋转轴，所述固定端转台轴承和所述固定端大齿轮构成第二旋转轴；所述浮动端包括：浮动端支架，滑动连接在所述第二定位塔柱上浮动滑板，通过两个浮动端直线导轨沿X轴向滑动连接在所述浮动端支架上；浮动端交叉滚子轴承，通过两个浮动端支臂设置在浮动端支架上；浮动端摆动体，一端与所述浮动端交叉滚子轴承转动连接；浮动端转台轴承，设置在所述浮动端摆动体的另一端，所述浮动端转台轴承轴向转动设置有浮动端大齿轮，所述浮动端大齿轮的端面与所述数控托架的一端连接；浮动端减速机，设置在所述浮动端摆动体上，输入端设置有浮动端伺服电机，输出端设置有与所述浮动端大齿轮啮合的小齿轮；所述浮动端摆动体与所述浮动端交叉滚子轴承构成第三旋转轴，所述浮动端转台轴承和所述浮动端大齿轮构成第四旋转轴；第二旋转轴和第四旋转轴提供A轴旋转自由度；Z1轴、Z2轴、第一旋转轴和第三旋转轴构成连杆滑块机构，提供B轴旋转自由度。
[0007]可选地，所述C型架的侧壁设置有刀库和换刀机构。
[0008]可选地，U轴部，通过U轴滑板沿X轴向滑动连接在所述C型架上，与所述C型架构成U轴；夹紧部，通过夹紧滑板沿Z轴向滑动连接在所述U轴滑板上，与所述U轴滑板构成W轴，所述夹紧滑板下端设置有连接板，所述连接板的外侧连接有刀具检测模块，所述刀具检测模块用于检测刀具长度，实现窝深控制和补偿，所述连接板的下端设置有压力传感器和压力脚，所述压力脚用于压紧工件；所述线扫设备设置在所述夹紧滑板上；主轴部，包括沿Z轴向滑动连接在所述夹紧滑板上的主轴箱，所述主轴箱内设置有用于锪窝加工的电主轴。
[0009]可选地，所述线扫设备包括：第一直线模组，固定端设置在所述夹紧滑板上；第二直线模组，固定端设置在所述第一直线模组的活动端上；激光线扫设备，设置在所述第二直线模组的活动端上；所述第一直线模组和第二直线模组能够驱动所述激光线扫设备沿Z轴向和Y轴向移动。
[0010]可选地，所述激光线扫设备包括两个D线激光测量仪组成，用于测量零件法向表面和锪窝轮廓。
[0011]可选地，所述背部支撑单元包括：支撑单元，包括设置在C型架下端的支撑立柱，所述支撑立柱沿Z轴向滑动连接有支撑滑板，所述支撑滑板上设置有支撑压脚，所述支撑压脚向上顶升支撑工件，所述支撑压脚的顶端设置有避让孔；
插销单元，包括沿Z轴向滑动连接在所述支撑滑板上的插销座，所述插销座通过柔性环节竖直设置有插销杆，所述插销杆的顶端能够间隙的穿过所述避让孔外露，所述插销杆的外露端可拆卸连接有标准插销，所述插销杆的外周径向设置有多个位移传感器。
[0012]可选地，还包括：导向套，可拆卸设置在所述支撑压脚上，所述插销杆滑动穿设在所述导向套内。
[0013]可选地，所述位移传感器圆周分布有两层，每层均布有四个。
[0014]本专利技术的一种适用自动人机协作两种工作模式的柔性制孔设备，其有益效果在于：1、该适用自动人机协作两种工作模式的柔性制孔设备通过既可以实现自动在已有预制孔的蒙皮表面以预制孔为基准自动锪窝，提高工作效率，保证锪窝的精度和稳定性，还可以实现人机协作模式，即人工手持工件，人工定位孔中心位置，进行锪窝。
[0015]2、该适用自动人机协作两种工作模式的柔性制孔设备为五轴柔性加工设备，可以满足蒙皮曲面法向调整的需求，其中B轴为直线轴差动虚拟轴，在大跨度工件摆动的工况下，相对于传统旋转轴，该差动虚拟轴具有高精度，高刚度，高动态特性的特点。
[0016]3、本设备还具有独特的孔轴线找正机构，实现对预制孔轴线的测量，保证锪窝于预制孔轴线同轴，提高锪窝精度。
[0017]4、本设备包括的激光线扫设备可以找正定位预制孔同时还可以自动测量曲面的法向矢量即对加工后的锪窝深度和轮廓进行测量评价是否满足需求。
[0018]本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0019]通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0020]图1示出了根据本专利技术的一个实施例的一种适用自动人机协作两种工作模式的柔性制孔设备的结构示意图。
[0021]图2示出了根据本专利技术的一个实施例的一种适用自动人机协作两种工作模式的柔性制孔设备的滑板的结构示意图。
[0022]图3示出了根据本专利技术的一个实施例的一种适用自动人机协作两种工作模式的柔性制孔设备的C型架的结构示意图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用自动人机协作两种工作模式的柔性制孔设备，用于带有预制孔的飞机蒙皮锪窝，其特征在于，包括：床身（1），设置有三轴坐标系机构；C型架（3），设置在所述三轴坐标系机构的Y轴机构上，开口侧的上下两端分别设置有锪窝主轴单元（4）和背部支撑单元（5），所述锪窝主轴单元（4）上还设置有用于定位锪窝和预制孔的线扫设备（4.4）；数控托架（10），通过AB轴机构设置在所述三轴坐标系机构的Z轴机构上，所述AB轴机构能够使所述数控托架（10）在XZ平面内绕Y轴方向旋转和在XZ平面内绕X轴方向旋转。2.根据权利要求1所述的适用自动人机协作两种工作模式的柔性制孔设备，其特征在于，所述三轴坐标系机构包括：滑座（2），滑动连接在所述床身（1）上，与所述床身（1）构成X轴机构，所述C型架（3）滑动连接在所述滑座（2）上，与所述滑座（2）构成Y轴机构；第一定位塔柱（6）和第二定位塔柱（7），间隔的设置在所述床身（1）的一侧两端，所述数控托架（10）通过所述AB轴机构滑动连接在所述第一定位塔柱（6）和所述第二定位塔柱（7）上。3.根据权利要求2所述的适用自动人机协作两种工作模式的柔性制孔设备，其特征在于，所述AB轴机构包括：固定端（8），滑动连接在第一定位塔柱（6）上，与所述第一定位塔柱（6）构成Z1轴；浮动端（9），滑动连接在第二定位塔柱（7）上，与所述第二定位塔柱（7）构成Z2轴；所述固定端（8）包括：固定端支架（8.1），滑动连接在所述第一定位塔柱（6）上；固定端交叉滚子轴承（8.8），通过两个固定端支臂（8.2）设置在固定端支架（8.1）上；固定端摆动体（8.3），一端与所述固定端交叉滚子轴承（8.8）转动连接；固定端转台轴承（8.9），设置在所述固定端摆动体（8.3）的另一端，所述固定端转台轴承（8.9）轴向转动设置有固定端大齿轮（8.4），所述固定端大齿轮（8.4）的端面与所述数控托架（10）的一端连接；固定端减速机（8.5），设置在所述固定端摆动体（8.3）上，输入端设置有固定端伺服电机（8.6），输出端设置有与所述固定端大齿轮（8.4）啮合的小齿轮；所述固定端摆动体（8.3）与所述固定端交叉滚子轴承（8.8）构成第一旋转轴，所述固定端转台轴承（8.9）和所述固定端大齿轮（8.4）构成第二旋转轴；所述浮动端（9）包括：浮动端支架（9.1），滑动连接在所述第二定位塔柱（7）上浮动滑板（9.2），通过两个浮动端直线导轨（9.10）沿X轴向滑动连接在所述浮动端支架（9.1）上；浮动端交叉滚子轴承（9.8），通过两个浮动端支臂（9.3）设置在浮动端支架（9.1）上；浮动端摆动体（9.4），一端与所述浮动端交叉滚子轴承（9.8）转动连接；浮动端转台轴承（9.9），设置在所述浮动端摆动体（9.4）的另一端，所述浮动端转台轴承（9.9）轴向转动设置有浮动端大齿轮（9.5），所述浮动端大齿轮（9.5）的端面与所述数控托架（10）的一端连接；
浮动端减速机（9.6），设置在所述浮动端摆动体（9.4）上，输入端设置有浮动端伺服电机（9.7），输出端设置有与所述浮动端大齿轮（9.5）啮合的小齿轮；所述浮动端摆动体（9.4）与所述浮动端交叉滚子轴承（9.8）构成第三旋转轴，所述浮动端转台轴承（9.9）和所述浮动端大齿轮（9.5）构成第四旋转轴；第二旋转轴和第四旋转轴提供A轴旋转自由度；Z1轴、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，施静，刘洪强，化春雷，侯春华，乔保中，苗青，刘兴卓，张建中，徐书友，都基韬，邓长安，关百军，王伟平，崔瑶，李滨，刘波，赵志华，孔祥志，陈经伟，
申请(专利权)人：通用技术集团机床工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：