制孔末端执行器及制孔系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种制孔末端执行器及制孔系统。
【背景技术】
[0002]在飞机装配中，铆接是应用最广泛的连接方式，铆接的第一步工艺是钻孔，孔的尺寸和孔壁质量，都将严重影响着铆缝的强度。据统计，飞机机体疲劳失效事故的70%是源于结构连接部位，其中80%的疲劳裂纹产生于连接孔处，因此连接孔的质量对飞机寿命有着至关重要的影响。飞机上有上百万的连接孔，传统的手工铆接不仅效率低、工人劳动强度大，而且铆接孔的质量难以得到保证，在飞机的装配过程中会导致机构连接的不稳定，进而影响飞机的寿命。
[0003]随着科技的迅速发展，工业机器人在很多领域都有应用，工业机器人正在取代人工完成某些重复性、劳动强度大、工作环境恶劣的工作。以机器人制孔系统为例，现在的机器人制孔系统可分为工业机器人制孔系统、爬壁机器人制孔系统和柔性轨道机器人制孔系统，末端执行器是制孔系统的最终执行机构。但是，由于在钻孔过程中，工件发生变形，压脚位移不断变化，很难检测出变化量，忽略其影响，则使钻头进给距离有很大误差，导致孔的锪窝精度不高。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种制孔末端执行器及制孔系统，用以解决钻孔时由于工件变形无法保证制孔精度的问题，从而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。
[0005]本公开的其它特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
[0006]根据本公开的第一方面，提供一种制孔末端执行器，包括压紧模块和主轴-进给模块，所述压紧模块包括压紧气缸和压紧结构，所述压紧结构与所述主轴-进给模块刚性连接。
[0007]本公开的一种示例性实施例中，所述压紧结构包括一连接件和压脚，所述压紧气缸的活塞杆与所述连接件固定连接，用于驱动所述连接件移动，所述压脚和主轴-进给模块安装在所述连接件上。
[0008]本公开的一种示例性实施例中，所述连接件包括一下支撑座，所述压脚和主轴-进给模块安装在所述下支撑座的相对两侧，所述下支撑座上具有与所述主轴-进给模块的主轴配合的第一过孔。
[0009]本公开的一种示例性实施例中，所述压脚的形状为筒状，所述筒状压脚与所述第一过孔同轴设置。
[0010]本公开的一种示例性实施例中，所述制孔末端执行器还包括吸肩模块，所述吸肩模块通过所述筒状压脚吸走钻孔时形成的碎肩。
[0011]本公开的一种示例性实施例中，所述制孔末端执行器还包括法线检测模块，用于检测制孔点处的预设法线；所述法线检测模块包括多个激光传感器，所述多个激光传感器安装在所述压脚上。
[0012]本公开的一种示例性实施例中，所述主轴-进给模块包括上支撑板、下支撑板、位于所述上支撑板和下支撑板之间的中间支撑板，所述下支撑板安装在下支撑座上，所述下支撑板上具有与所述第一过孔位置对应的第二过孔，所述上支撑板和下支撑板之间设置有至少两个导向轴，所述导向轴穿过所述中间支撑板上的第三过孔，且所述导向轴的一端固定在所述上支撑板上，另一端固定在所述下支撑板上；
[0013]所述主轴-进给模块还包括进给电机和主轴电机，所述进给电机固定在所述上支撑板上，所述主轴电机固定在所述中间支撑板上，所述进给电机通过丝杠驱动所述中间支撑板沿着所述导向轴移动，带动所述主轴电机移动。
[0014]本公开的一种示例性实施例中，所述制孔末端执行器还包括调姿模块，所述调姿模块包括万向球和关节轴承，所述万向球安装在所述上支撑板与上，所述上支撑板上具有一尾轴，所述尾轴安装在所述关节轴承上，所述调姿模块带动所述尾轴运动，从而带动所述上支撑板运动，对所述压紧模块和主轴-进给模块进行调姿。
[0015]本公开的一种示例性实施例中，所述制孔末端执行器还包括限位模块，所述限位模块包括:
[0016]连接板，所述连接板的一端固定在所述上支撑板上，另一端固定在所述下支撑板上;
[0017]多个限位开关，安装在所述连接板上，相邻两个限位开关间隔预设的距离，用于获取所述主轴电机和中间支撑板的位置参数；
[0018]报警单元，当接收到设定的一个限位开关发送的位置参数时，所述报警单元发出限位信号；
[0019]所述制孔末端执行器还包括控制单元，当所述控制单元接收到所述限位信号后，关闭所述进给电机。
[0020]本公开的一种示例性实施例中，所述压紧模块还包括直线导轨和设置在所述直线导轨上的导轨滑块，所述连接件固定在所述导轨滑块上。
[0021]根据本公开的第二方面，提供一种制孔系统，包括机械手臂和上述任意一种制孔末端执行器，所述机械手臂通过法兰连接板与所述压紧气缸连接。
[0022]上述技术方案中，设置制孔末端执行器的压紧结构与主轴-进给模块刚性连接，从而在制孔过程中，能够驱动压紧结构与主轴-进给模块整体式压紧工件，即使在钻孔过孔中工件发生变形，也能保证所述主轴-进给模块的进给量与钻孔深度一致，且钻孔的法线始终保持一致，提高制孔质量。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1A表示本发明实施例中制孔末端执行器在第一方向上的视图；
[0025]图1B表示本发明实施例中制孔末端执行器在第二方向上的视图；
[0026]图1C表示本发明实施例中制孔末端执行器在第三方向上的视图；
[0027]图2A表示本发明实施例中主轴-进给模块的结构示意图；
[0028]图2B表示本发明实施例中主轴-进给模块的爆炸图；
[0029]图3A表示本发明实施例中主轴的结构示意图；
[0030]图3B表示本发明实施例中主轴的剖视图；
[0031]图4A表示本发明实施例中调姿模块结构图。
[0032]图4B表示本发明实施例中姿态调整模块爆炸视图。
[0033]图5表示本发明实施例中法向检测模块处的局部结构图。
【具体实施方式】
[0034]现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例性实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
[0035]此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的组件、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构以避免模糊本公开的各方面。
[0036]结合图1A-图1C所示，本发明实施例中的制孔末端执行器包括压紧模块和主轴-进给模块，所述压紧模块包括压紧气缸3和压紧结构，所述压紧气缸3用于驱动所述压紧结构压紧待制孔的工件。
[0037]所述压紧结构与所述主轴-进给模块刚性连接，尤其地，在所述主轴-进给模块的进给方向上，所述压紧结构与所述主轴-进给模块刚性连接，从而所述压紧结构与所述主轴-进给模块能够整体式压紧工件，即使在钻孔过程中，工件发生变形，也能保证所述主轴-进给模块的进给量与钻孔深度一致，且钻孔的法线始终保持一致，提高制孔质量。
[0038]其中，刚性连接是指所述压紧结构与所述主轴-进给模块之间的距离固定不变，从而在所述压紧气缸驱动所述压紧结构压紧工件时，能够带动所述主轴-进给模块也压紧工件，使得所述压紧结构与所述主轴-进给模块整体式压紧工件。
[0039]所述主轴-进给模块包括主轴模块和进给模块，所述主轴模块包括主轴电机131和主轴110，主轴110的端部安装有用于钻孔的钻锪一体刀101，结合图3A和3B所示，主轴电机131的转动带动钻锪一体刀101进行制孔。所述进给模块包括进给电机118，进给电机118通过丝杠126驱动所述主轴模块进给，结合图2A和2B，使得钻锪一体刀101沿制孔处的法线方向推进，制备具有预设深度的孔。
[0040]在实际应用过程中，根据加工材料的不同，选择不同的进给速度与主轴110的旋转速度，实现高精度、高质量钻孔。
[0041]本发明实施例中的制孔末端执行器还包括调姿模块、法线检测模块和吸肩模块。在制孔前，所述法线检测模块用于检测制孔点处的预设法线方