飛機機翼鉆銑加工機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機器人，尤其是涉及一種飛機機翼鉆銑加工機器人，屬航空制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機的連接大多數(shù)仍然為機械連接，一架飛機會有上百萬的的連接件，據(jù)研究表明，在飛機的事故中，連接部位的疲勞失效占70%，其中的80%產(chǎn)生于連接孔，所以飛機的孔加工在飛機的生產(chǎn)中是很重要的加工工序。其中飛機機翼由于體型巨大，其上孔的加工更是一項技術(shù)難度較大的工作。如今，隨著中國飛機制造業(yè)的迅猛發(fā)展，開發(fā)飛機機翼自動化鉆孔設備成為各大高校及研究所的熱門課題。
[0003]現(xiàn)階段，飛機機翼的鉆孔加工主要是手工和以工業(yè)機器人為基礎(chǔ)的鉆銑設備，當然，手工鉆孔已經(jīng)逐漸被自動化取代，但是自動化鉆孔的每次開機成本也相對較高，所以在進行少量打孔作業(yè)時是不經(jīng)濟的和不現(xiàn)實的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于以上目的，本發(fā)明提出一種用于飛機機翼鉆銑加工機械人，用于飛機機翼表面加工，能夠在曲面上實現(xiàn)主軸自動對中、自動法向找正，提高所鉆孔的精度，降低加工成本。機器人的吸附系統(tǒng)吸附在飛機機翼表面，然后通過五自由度調(diào)姿方式實現(xiàn)自動對中、調(diào)平，最后由伺服進給動力頭I完成精確鉆孔。
[0005]本發(fā)明的飛機機翼鉆銑加工機器人由伺服進給動力頭1、三自由度并聯(lián)機構(gòu)2、XY運動平臺3、機架4和連接法蘭5組成。連接法蘭5是連接助力臂和機器人的機構(gòu)，是一個萬向聯(lián)軸器；三自由度并聯(lián)機構(gòu)2是由虎克鉸2-9、球鉸2-2、電動伸縮桿2-5三個主要部件按一定方式組成的并聯(lián)機構(gòu)，能夠完成X、Y軸旋轉(zhuǎn)、Z軸移動三個自由度的運動，從而實現(xiàn)主軸軸線的法向調(diào)整；XY運動平臺3是一個兩自由度機構(gòu)，可實現(xiàn)小范圍的主軸對中調(diào)整；機架4由三個夾角為120度的腿組成，三個支腿可以向內(nèi)收縮，并且用調(diào)整框和調(diào)整鉸鏈4-3固定，其下安裝真空吸盤4-5，通過吸附將機架4固定在加工表面上。連接法蘭5下端用螺栓固定在XY運動平臺3上安裝板3-11幾何中心，XY運動平臺3下安裝板3-6與三自由度并聯(lián)機構(gòu)2的安裝板2-1用螺栓連接在一起，使伺服進給動力頭I軸線通過XY運動平臺3幾何中心。機架4的承重框體上的內(nèi)三角框用螺栓與XY運動平臺3上安裝板3-11連接在一起，并讓三角框的幾何中心與上安裝板3-11幾何中心重合。整個裝置如圖1所示。
[0006]三自由度并聯(lián)機構(gòu)2由安裝板2-1、球鉸2-2、螺母2_3、固定螺栓2_4、電動伸縮桿
2-5、下平臺2-6、球鉸螺栓2-7、動力頭夾具2-8、虎克鉸2_9、螺栓螺母組合2_10組成。其中球鉸2-2有兩套，虎克鉸2-9與電動伸縮桿2-5各有三套且球鉸2-2、電動伸縮桿2_5、虎克鉸2-9之間的連接方式是相同的，均采用螺紋連接?；⒖算q2-9用螺母2-3固定在下平臺2-6，3個電動伸縮桿2-5用螺紋連接到虎克鉸2-9上，其中一只電動伸縮桿2_5垂直布置，另外兩個電動伸縮桿2-5跟下平臺2-6所在平面的空間夾角為120度；電動伸縮桿2-5另一端與球鉸螺栓2-7連接，兩個非垂直放置的電動伸縮桿2-5連接球鉸2-2，另一個垂直的電動伸縮桿2-5用固定螺栓2-4固定在安裝板2-1上，兩個球鉸2-2用螺栓連接將其固定在安裝板2-1上。動力頭夾具2-8通過螺栓固定在下平臺2-6上，伺服進給動力頭I通過螺栓組合2-10壓緊固定在動力頭夾具2-8上。三自由度并聯(lián)機構(gòu)2結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。
[0007]XY運動平臺3主要由X向控制電機3-1、X向聯(lián)軸器3_2、X向滾珠絲杠3_3、X向直線滾動導軌3-4、X向?qū)к壔瑝K3-5、下安裝板3-6、基板3-8、Y向直線滾動導軌3_9、上安裝板3-11、Y向絲杠螺母3-12、Y向滾珠絲杠3-13、Y向聯(lián)軸器3_14、Y向控制電機3_15組成。絲杠與電機軸用聯(lián)軸器實現(xiàn)連接，絲杠螺母固定在每個安裝板及基板3-8上，通過絲杠螺母副實現(xiàn)轉(zhuǎn)動到直線運動的轉(zhuǎn)變。XY運動平臺3結(jié)構(gòu)如圖4和圖5所示。
[0008]機架4由機架承重框4-1、機架支腿4-2、調(diào)整鉸鏈4_3、吸盤安裝鉸鏈座4_4、真空吸盤4-5、真空發(fā)生器4-6、機架調(diào)整框4-7組成。機架支腿4-2、調(diào)整鉸鏈4_3、吸盤安裝鉸鏈座4-4、真空吸盤4-5、真空發(fā)生器4-6是三套相同的零件或部件，連接方式也相同。機架支腿4-2通過鉸鏈的方式固定在機架承重框4-1上，并且支腿相對框體有一個轉(zhuǎn)動的自由度。吸盤安裝鉸鏈座4-4同樣通過鉸鏈方式連接到機架腿上，其下用螺紋連接將真空吸盤4-5固定。機架調(diào)整框4-7的三個角上安裝調(diào)整鉸鏈4-3，三個調(diào)整鉸鏈4-3通過螺栓與三個機架腿上相同位置的孔連接，將機架腿以某一角度固定住，此時真空吸盤4-5構(gòu)成的吸附區(qū)域面積小于調(diào)整框三角形面積。機架4的結(jié)構(gòu)如圖6所示。
[0009]采用三個真空吸盤作為吸附裝置，吸附可靠、快捷；機架體的腿部可收縮，以調(diào)整吸盤吸附面積，從而適應不同面積的區(qū)間加工；采用車間常見的氣動助力機械臂進行吊起，成本低廉；機器人整體質(zhì)量較小，便攜，節(jié)省勞動力。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明飛機機翼鉆銑加工機器人的總體結(jié)構(gòu)圖；
[0011]圖2是本發(fā)明三自由度并聯(lián)機構(gòu)2的主視圖；
[0012]圖3是本發(fā)明三自由度并聯(lián)機構(gòu)2的左視圖；
[0013]圖4是本發(fā)明XY運動平臺3的主視圖；
[0014]圖5是本發(fā)明XY運動平臺3的左視圖；
[0015]圖6是本發(fā)明機架4的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明的飛機機翼鉆銑加工機器人由伺服進給動力頭1、三自由度并聯(lián)機構(gòu)2、XY運動平臺3、機架4和連接法蘭5組成。連接法蘭5是連接助力臂和機器人的機構(gòu)，是一個萬向聯(lián)軸器；三自由度并聯(lián)機構(gòu)2是由虎克鉸2-9、球鉸2-2、電動伸縮桿2-5三個主要部件按一定方式組成的并聯(lián)機構(gòu)，能夠完成X、Y軸旋轉(zhuǎn)、Z軸移動三個自由度的運動，從而實現(xiàn)主軸軸線的法向調(diào)整；ΧΥ運動平臺3是一個兩自由度機構(gòu)，可實現(xiàn)小范圍的主軸對中調(diào)整；機架4由三個夾角為120度的腿組成，三個支腿可以向內(nèi)收縮，并且用調(diào)整框和調(diào)整鉸鏈4-3固定，其下安裝真空吸盤4-5，通過吸附將機架4固定在加工表面上。連接法蘭5下端用螺栓固定在XY運動平臺3上安裝板3-11幾何中心，XY運動平臺3下安裝板3-6與三自由度并聯(lián)機構(gòu)2安裝板用螺栓連接在一起，使伺服進給動力頭I軸線通過XY運動平臺3幾何中心。機架4的承重框體上的內(nèi)三角框用螺栓與XY運動平臺3上安裝板3-11連接在一起，并讓三角框的幾何中心與上安裝板3-11幾何中心重合。整個裝置如圖1所示。
[0017]三自由度并聯(lián)機構(gòu)2由安裝板2-1、球鉸2-2、螺母2_3、固定螺栓2_4、電動伸縮桿
2-5、下平臺2-6、球鉸螺栓2-7、動力頭夾具2-8、虎克鉸2_9、螺栓螺母組合2_10組成。其中球鉸2-2有兩套，虎克鉸2-9與電動伸縮桿2-5各有三套且球鉸2-2、電動伸縮桿2_5、虎克鉸2-9之間的連接方式是相同的，均采用螺紋連接?；⒖算q2-9用螺母2-3固定在下平臺2-6，3個電動伸縮桿2-5用螺紋連接到虎克鉸2-9上，其中一只電動伸縮桿2_5垂直布置，另外兩個電動伸縮桿2-5跟下平臺2-6所在平面的空間夾角為120度；電動伸縮桿2-5另一端與球鉸2-2螺栓2-7連接，兩個非垂直放置的電動伸縮桿2-5連接球鉸2-2，另一個垂直的伸縮桿2-5用固定螺栓2-4固定在安裝板2-1上，兩個球鉸2-2用螺栓連接將其固定在安裝板2-1上。動力頭夾具2-8通過螺栓固定在下平臺2-6上，伺服進給動力頭I通過螺栓組合2-10壓緊固定在動力頭夾具2-8上。三自由度并聯(lián)機構(gòu)2結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示