應(yīng)用于多功能末端執(zhí)行器的拉鉚單元及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明應(yīng)用于飛機(jī)部件自動(dòng)化裝配制孔領(lǐng)域，具體涉及應(yīng)用于多功能末端執(zhí)行器的拉鉚集成設(shè)計(jì)及拉鉚方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)展航空制造業(yè)自動(dòng)化裝配技術(shù)具有相當(dāng)重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和戰(zhàn)略意義，國(guó)外飛機(jī)制造企業(yè)的機(jī)器人自動(dòng)制孔技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟并廣泛投入生產(chǎn)，鉚接是飛機(jī)裝配的重要環(huán)節(jié)之一，傳統(tǒng)意義的鉚接主要采用人工鉚接，效率和精度都受到很大限制，因此國(guó)外眾多航空制造企業(yè)紛紛研宄自動(dòng)化鉚接設(shè)備，美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)等國(guó)家相繼研制出了大量用于飛機(jī)裝配的自動(dòng)化鉆鉚系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展，目前世界航空制造業(yè)先進(jìn)國(guó)家均已廣泛應(yīng)用該技術(shù)，如F-15與B-747基本全部采用自動(dòng)鉆鉚機(jī)對(duì)無(wú)頭鈦合金鉚釘進(jìn)行鉚接，A-300機(jī)鉚率為45 %，B-747機(jī)鉚率為62 %，新型民用飛機(jī)的機(jī)鉚率更是高達(dá)90 %以上，如B-767機(jī)身機(jī)鉚率為97%。
[0003]自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器用于飛機(jī)自動(dòng)化裝配加工為當(dāng)代飛機(jī)制造自動(dòng)化領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn)和前沿性領(lǐng)域，雖然在航空制造發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)廣泛使用，但是由于多方面的原因都導(dǎo)致了這些企業(yè)要進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)保密，其相關(guān)核心技術(shù)仍處于技術(shù)封鎖狀態(tài)，所以該領(lǐng)域的研宄在我國(guó)目前仍處于研宄起步階段。與自動(dòng)鉆鉚機(jī)等設(shè)備相比較，機(jī)器人柔性制孔技術(shù)具有成本低、安裝空間小、靈活性高、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。因此研宄和應(yīng)用基于機(jī)器人制孔的多功能末端執(zhí)行器，不僅可以填補(bǔ)航空制造領(lǐng)域在該研宄中的空白，縮短與國(guó)外先進(jìn)飛機(jī)裝配技術(shù)的差距，對(duì)于提升國(guó)產(chǎn)飛機(jī)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)我國(guó)航空制造業(yè)的加快發(fā)展，也具有相當(dāng)重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]目前我國(guó)自動(dòng)化鉆鉚設(shè)備還處于研制階段，沒(méi)有具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成熟設(shè)備應(yīng)用于型號(hào)項(xiàng)目上。二十世紀(jì)八十年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)各大飛機(jī)主機(jī)廠逐漸承擔(dān)國(guó)外飛機(jī)部件的制造裝配項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期以來(lái)主要靠手工操作完成飛機(jī)的裝配任務(wù)，其裝配質(zhì)量及裝配周期達(dá)不到國(guó)外飛機(jī)裝配要求，因此，各主機(jī)廠開(kāi)始逐漸引進(jìn)自動(dòng)化鉆鉚設(shè)備。前期國(guó)內(nèi)引進(jìn)的鉆鉚設(shè)備還處于半自動(dòng)化階段，且鉆鉚設(shè)備的主要配套組件包括軟件、刀具、工裝、維護(hù)等都需要依托于制造商的技術(shù)支持。因此針對(duì)末端執(zhí)行器的研發(fā)工作對(duì)于國(guó)內(nèi)航空制造業(yè)具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種應(yīng)用于多功能末端執(zhí)行器的拉鉚單元，集成在多功能末端執(zhí)行器上，其特征在于:拉鉚單元包括鉚槍?zhuān)T槍通過(guò)滑塊安裝在導(dǎo)軌上，鉚槍沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)，鉚槍具有電磁開(kāi)關(guān)，由多功能末端執(zhí)彳丁器的上位機(jī)控制啟閉。
[0006]進(jìn)一步，鉚槍具有進(jìn)給氣缸，進(jìn)給氣缸驅(qū)動(dòng)鉚槍沿滑軌運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給氣缸由電磁閥控制，電磁閥由上位機(jī)控制；鉚槍具有分離的控制單元，控制單元安裝在液壓油缸與鉚槍本體的管路上，控制單元包括電磁開(kāi)關(guān)；電磁閥和電磁開(kāi)關(guān)與PLC端子模塊通訊，上位機(jī)控制PLC端子模塊。
[0007]上述應(yīng)用于多功能末端執(zhí)行器的拉鉚單元的工作方法，其特征在于包括如下步驟:首先，多功能末端執(zhí)行器的工位轉(zhuǎn)換電機(jī)驅(qū)動(dòng)工位轉(zhuǎn)換模塊至拉鉚工位，拉鉚單元的進(jìn)給氣缸在電磁閥控制下推進(jìn)銜接工位上插入的鉚釘釘桿，電磁開(kāi)關(guān)在PLC端子模塊控制下改變電位，完成抽鉚動(dòng)作，進(jìn)給氣缸縮回，完成拉鉚工序。
[0008]本發(fā)明的應(yīng)用于多功能末端執(zhí)行器的拉鉚單元，包括如下幾個(gè)部分:
[0009]a)多功能末端執(zhí)行器的拉鉚單元功能設(shè)計(jì)；
[0010]b)拉鉚槍自身結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)；
[0011]c)拉鉚槍控制系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)；
[0012]其中，多功能末端執(zhí)行器的拉鉚單元功能設(shè)計(jì)，目的在于實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的自動(dòng)化拉鉚功能；拉鉚槍自身結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，目的在于使拉鉚槍滿(mǎn)足多功能末端執(zhí)行器的集成要求；拉鉚槍控制系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)，目的在于將原產(chǎn)品的手動(dòng)操作升級(jí)為自動(dòng)操作，滿(mǎn)足系統(tǒng)的自動(dòng)化要求。
[0013]拉鉚槍自身結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，包括:
[0014]a)改進(jìn)鉚槍安裝座:將原有的鉚槍槍體與控制手柄拆分，槍體下方與滑臺(tái)連接，通過(guò)滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)鉚槍的進(jìn)給和回退；
[0015]b)重新分配油氣管路:由于采用液壓驅(qū)動(dòng)，槍體分離后需要選取合適的管路使控制手柄保持與鉚槍的連接，從而保證功能；
[0016]c)分離控制手柄:鉚槍安裝座改進(jìn)后，控制手柄也因此獨(dú)立出來(lái)，因此要在保證產(chǎn)品功能性和滿(mǎn)足整體環(huán)境的條件下重新設(shè)計(jì)控制手柄。包括獨(dú)立的液壓艙室，電磁開(kāi)關(guān)兩部分。將原有的手動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)改進(jìn)為電磁開(kāi)關(guān)，利用電流的通斷實(shí)現(xiàn)拉鉚動(dòng)作的開(kāi)啟和閉合。該電磁開(kāi)關(guān)由PLC端子模塊相應(yīng)的數(shù)字量開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)控制，控制指令由上位機(jī)發(fā)送。
[0017]本發(fā)明將原有半自動(dòng)鉚槍通過(guò)分離槍體與控制手柄，槍體通過(guò)滑塊安裝在末端執(zhí)行器的拉鉚單元的導(dǎo)軌上，電磁閥控制氣缸進(jìn)而控制槍體的進(jìn)給，控制手柄部分安裝在液壓油缸與槍體的管路上，改原有開(kāi)關(guān)為電磁開(kāi)關(guān)，電磁開(kāi)關(guān)和電磁閥均由PLC控制，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)全自動(dòng)化控制，本發(fā)明最大程度的保留了原有鉚槍的結(jié)構(gòu)，保持了原產(chǎn)品的高品質(zhì)和可靠性。將原有半自動(dòng)的操作方式升級(jí)為全自動(dòng)，提高了產(chǎn)品的自動(dòng)化水平。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為具體實(shí)施例的鉚槍原型。
[0019]圖2為具體實(shí)施例的改進(jìn)后鉚槍整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為具體實(shí)施例的拉鉚單元整體安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:1-槍體，2-控制手柄，3-油缸，4-滑塊，5-導(dǎo)軌，6-進(jìn)給氣缸。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023]圖1對(duì)比圖2，圖1為本發(fā)明改進(jìn)前鉚槍原型，包括一體化的鉚槍槍體1、控制手柄2、油缸3，圖2為改進(jìn)后鉚槍結(jié)構(gòu)，將鉚槍槍體I與控制手柄2分離，槍體I通過(guò)滑塊4安裝在末端執(zhí)行器的拉鉚單元的導(dǎo)軌5上，進(jìn)給氣缸6控制槍體I的進(jìn)給，進(jìn)給氣缸6由電磁閥控制啟閉；重新設(shè)計(jì)控制手柄2部分，控制手柄2部分改為電磁開(kāi)關(guān)，控制油缸3與槍體I間的油管路實(shí)現(xiàn)鉚槍功能，電磁開(kāi)關(guān)由PLC端子模塊控制，上位機(jī)間接控制電磁開(kāi)關(guān)與電磁閥，從而實(shí)現(xiàn)鉚槍的全自動(dòng)控制。
[0024]圖3所示為拉鉚單元的安裝結(jié)構(gòu)，鉚槍槍體I安裝在滑塊2上，滑塊2安裝在導(dǎo)軌5上，整體集成在多功能末端執(zhí)行器上，由多功能末端執(zhí)行器的上位機(jī)控制。
[0025]應(yīng)用時(shí)，首先，多功能末端執(zhí)行器的工位轉(zhuǎn)換電機(jī)驅(qū)動(dòng)工位轉(zhuǎn)換模塊至拉鉚工位，拉鉚單元的進(jìn)給氣缸6在電磁閥控制下推進(jìn)銜接工位上插入的鉚釘釘桿，電磁開(kāi)關(guān)在PLC端子模塊控制下改變電位，完成抽鉚動(dòng)作，進(jìn)給氣缸6縮回，完成拉鉚工序。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用于多功能末端執(zhí)行器的拉鉚單元，集成在多功能末端執(zhí)行器上，其特征在于:拉鉚單元包括鉚槍?zhuān)T槍通過(guò)滑塊安裝在導(dǎo)軌上，鉚槍沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)，鉚槍具有電磁開(kāi)關(guān)，由多功能末端執(zhí)行器的上位機(jī)控制啟閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于多功能末端執(zhí)行器的拉鉚單元，其特征在于:鉚槍具有進(jìn)給氣缸，進(jìn)給氣缸驅(qū)動(dòng)鉚槍沿滑軌運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給氣缸由電磁閥控制，電磁閥由上位機(jī)控制；鉚槍具有分離的控制單元，控制單元安裝在液壓油缸與鉚槍本體的管路上，控制單元包括電磁開(kāi)關(guān)；電磁閥和電磁開(kāi)關(guān)與PLC端子模塊通訊，上位機(jī)控制PLC端子模塊。
3.—種應(yīng)用于多功能末端執(zhí)行器的拉鉚單元的工作方法，其特征在于包括如下步驟:首先，多功能末端執(zhí)行器的工位轉(zhuǎn)換電機(jī)驅(qū)動(dòng)工位轉(zhuǎn)換模塊至拉鉚工位，拉鉚單元的進(jìn)給氣缸在電磁閥控制下推進(jìn)銜接工位上插入的鉚釘釘桿，電磁開(kāi)關(guān)在PLC端子模塊控制下改變電位，完成抽鉚動(dòng)作，進(jìn)給氣缸縮回，完成拉鉚工序。
【專(zhuān)利摘要】一種應(yīng)用于多功能末端執(zhí)行器的拉鉚單元，集成在多功能末端執(zhí)行器上，其特征在于：拉鉚單元包括鉚槍?zhuān)T槍通過(guò)滑塊安裝在導(dǎo)軌上，鉚槍沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)，鉚槍具有電磁開(kāi)關(guān)，由多功能末端執(zhí)行器的上位機(jī)控制啟閉。上述應(yīng)用于多功能末端執(zhí)行器的拉鉚單元的工作方法，其特征在于包括如下步驟：首先，多功能末端執(zhí)行器的工位轉(zhuǎn)換電機(jī)驅(qū)動(dòng)工位轉(zhuǎn)換模塊至拉鉚工位，拉鉚單元的進(jìn)給氣缸在電磁閥控制下推進(jìn)銜接工位上插入的鉚釘釘桿，電磁開(kāi)關(guān)在PLC端子模塊控制下改變電位，完成抽鉚動(dòng)作，進(jìn)給氣缸縮回，完成拉鉚工序。
【IPC分類(lèi)】B21J15-28, B21J15-38, B21J15-20
【公開(kāi)號(hào)】CN104815940
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510218626
【發(fā)明人】田威, 廖文和, 李震宇, 李大偉
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日