应用于多功能末端执行器的拉铆单元及工作方法

摘要

一种应用于多功能末端执行器的拉铆单元，集成在多功能末端执行器上，其特征在于：拉铆单元包括铆枪，铆枪通过滑块安装在导轨上，铆枪沿导轨往复运动，铆枪具有电磁开关，由多功能末端执行器的上位机控制启闭。上述应用于多功能末端执行器的拉铆单元的工作方法，其特征在于包括如下步骤：首先，多功能末端执行器的工位转换电机驱动工位转换模块至拉铆工位，拉铆单元的进给气缸在电磁阀控制下推进衔接工位上插入的铆钉钉杆，电磁开关在PLC端子模块控制下改变电位，完成抽铆动作，进给气缸缩回，完成拉铆工序。

权利要求

1.一种应用于多功能末端执行器的拉铆单元，集成在多功能末端执行器上，其特征在于：拉铆单元包括铆枪，铆枪通过滑块安装在导轨上，铆枪沿导轨往复运动，铆枪具有电磁开关，由多功能末端执行器的上位机控制启闭；铆枪具有进给气缸，进给气缸驱动铆枪沿导轨运动，进给气缸由电磁阀控制，电磁阀由上位机控制；铆枪具有分离的控制单元，控制单元安装在液压油缸与铆枪本体的管路上，控制单元包括电磁开关；电磁阀和电磁开关与PLC端子模块通讯，上位机控制PLC端子模块。

2.一种如权利要求1所述的应用于多功能末端执行器的拉铆单元的工作方法，其特征在于包括如下步骤：首先，多功能末端执行器的工位转换电机驱动工位转换模块至拉铆工位，拉铆单元的进给气缸在电磁阀控制下推进衔接工位上插入的铆钉钉杆，电磁开关在PLC端子模块控制下改变电位，完成抽铆动作，进给气缸缩回，完成拉铆工序。

说明书

应用于多功能末端执行器的拉铆单元及工作方法

技术领域

[0001] 本发明应用于飞机部件自动化装配制孔领域，具体涉及应用于多功能末端执行器的拉铆集成设计及拉铆方法。

背景技术

[0002] 发展航空制造业自动化装配技术具有相当重要的经济价值和战略意义，国外飞机制造企业的机器人自动制孔技术已经发展成熟并广泛投入生产，铆接是飞机装配的重要环节之一，传统意义的铆接主要采用人工铆接，效率和精度都受到很大限制，因此国外众多航空制造企业纷纷研究自动化铆接设备，美国、俄罗斯、德国等国家相继研制出了大量用于飞机装配的自动化钻铆系统，经过60多年的发展，目前世界航空制造业先进国家均已广泛应用该技术，如F-15与B-747基本全部采用自动钻铆机对无头钛合金铆钉进行铆接，A-300机铆率为45％，B-747机铆率为62％，新型民用飞机的机铆率更是高达90％以上，如B-767机身机铆率为97％。

[0003] 自动制孔末端执行器用于飞机自动化装配加工为当代飞机制造自动化领域的技术热点和前沿性领域，虽然在航空制造发达国家已经广泛使用，但是由于多方面的原因都导致了这些企业要进行严格的技术保密，其相关核心技术仍处于技术封锁状态，所以该领域的研究在我国目前仍处于研究起步阶段。与自动钻铆机等设备相比较，机器人柔性制孔技术具有成本低、安装空间小、灵活性高、自动化程度高等优点。因此研究和应用基于机器人制孔的多功能末端执行器，不仅可以填补航空制造领域在该研究中的空白，缩短与国外先进飞机装配技术的差距，对于提升国产飞机的国际竞争力，推动我国航空制造业的加快发展，也具有相当重要的现实意义。

[0004] 目前我国自动化钻铆设备还处于研制阶段，没有具有自主知识产权的成熟设备应用于型号项目上。二十世纪八十年代以来，国内各大飞机主机厂逐渐承担国外飞机部件的制造装配项目，国内长期以来主要靠手工操作完成飞机的装配任务，其装配质量及装配周期达不到国外飞机装配要求，因此，各主机厂开始逐渐引进自动化钻铆设备。前期国内引进的钻铆设备还处于半自动化阶段，且钻铆设备的主要配套组件包括软件、刀具、工装、维护等都需要依托于制造商的技术支持。因此针对末端执行器的研发工作对于国内航空制造业具有重要的意义。

发明内容

[0005] 本发明提供一种应用于多功能末端执行器的拉铆单元，集成在多功能末端执行器上，其特征在于：拉铆单元包括铆枪，铆枪通过滑块安装在导轨上，铆枪沿导轨往复运动，铆枪具有电磁开关，由多功能末端执行器的上位机控制启闭。

[0006] 进一步，铆枪具有进给气缸，进给气缸驱动铆枪沿导轨运动，进给气缸由电磁阀控制，电磁阀由上位机控制；铆枪具有分离的控制单元，控制单元安装在液压油缸与铆枪本体的管路上，控制单元包括电磁开关；电磁阀和电磁开关与PLC端子模块通讯，上位机控制PLC端子模块。

[0007] 上述应用于多功能末端执行器的拉铆单元的工作方法，其特征在于包括如下步骤：首先，多功能末端执行器的工位转换电机驱动工位转换模块至拉铆工位，拉铆单元的进给气缸在电磁阀控制下推进衔接工位上插入的铆钉钉杆，电磁开关在PLC端子模块控制下改变电位，完成抽铆动作，进给气缸缩回，完成拉铆工序。

[0008] 本发明的应用于多功能末端执行器的拉铆单元，包括如下几个部分：

[0009] a)多功能末端执行器的拉铆单元功能设计；

[0010] b)拉铆枪自身结构改进设计；

[0011] c)拉铆枪控制系统改进设计；

[0012] 其中，多功能末端执行器的拉铆单元功能设计，目的在于实现末端执行器的自动化拉铆功能；拉铆枪自身结构改进设计，目的在于使拉铆枪满足多功能末端执行器的集成要求；拉铆枪控制系统改进设计，目的在于将原产品的手动操作升级为自动操作，满足系统的自动化要求。

[0013] 拉铆枪自身结构改进设计，包括：

[0014] a)改进铆枪安装座：将原有的铆枪枪体与控制手柄拆分，枪体下方与滑台连接，通过滑台实现铆枪的进给和回退；

[0015] b)重新分配油气管路：由于采用液压驱动，枪体分离后需要选取合适的管路使控制手柄保持与铆枪的连接，从而保证功能；

[0016] c)分离控制手柄：铆枪安装座改进后，控制手柄也因此独立出来，因此要在保证产品功能性和满足整体环境的条件下重新设计控制手柄。包括独立的液压舱室，电磁开关两部分。将原有的手动按钮开关改进为电磁开关，利用电流的通断实现拉铆动作的开启和闭合。该电磁开关由PLC端子模块相应的数字量开关实现控制，控制指令由上位机发送。

[0017] 本发明将原有半自动铆枪通过分离枪体与控制手柄，枪体通过滑块安装在末端执行器的拉铆单元的导轨上，电磁阀控制气缸进而控制枪体的进给，控制手柄部分安装在液压油缸与枪体的管路上，改原有开关为电磁开关，电磁开关和电磁阀均由PLC控制，实现上位机全自动化控制，本发明最大程度的保留了原有铆枪的结构，保持了原产品的高品质和可靠性。将原有半自动的操作方式升级为全自动，提高了产品的自动化水平。

附图说明

[0018] 图1为具体实施例的铆枪原型。

[0019] 图2为具体实施例的改进后铆枪整体结构示意图。

[0020] 图3为具体实施例的拉铆单元整体安装结构示意图。

[0021] 图中：1-枪体，2-控制手柄，3-油缸，4-滑块，5-导轨，6-进给气缸。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图，对本发明做进一步详细描述。

[0023] 图1对比图2，图1为本发明改进前铆枪原型，包括一体化的铆枪枪体1、控制手柄2、油缸3，图2为改进后铆枪结构，将铆枪枪体1与控制手柄2分离，枪体1通过滑块4安装在末端执行器的拉铆单元的导轨5上，进给气缸6控制枪体1的进给，进给气缸6由电磁阀控制启闭；重新设计控制手柄2部分，控制手柄2部分改为电磁开关，控制油缸3与枪体1间的油管路实现铆枪功能，电磁开关由PLC端子模块控制，上位机间接控制电磁开关与电磁阀，从而实现铆枪的全自动控制。

[0024] 图3所示为拉铆单元的安装结构，铆枪枪体1安装在滑块2上，滑块2安装在导轨5上，整体集成在多功能末端执行器上，由多功能末端执行器的上位机控制。

[0025] 应用时，首先，多功能末端执行器的工位转换电机驱动工位转换模块至拉铆工位，拉铆单元的进给气缸6在电磁阀控制下推进衔接工位上插入的铆钉钉杆，电磁开关在PLC端子模块控制下改变电位，完成抽铆动作，进给气缸6缩回，完成拉铆工序。