[发明专利]制孔末端执行器调姿机构

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其是涉及一种制孔末端执行器调姿机构。

背景技术

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。目前，人们采用工业机器人制孔系统代替了传统的手工钻孔，提高了工作效率，但是在机器人制孔中，孔的垂直度对于孔的寿命影响非常大。研究表明当螺栓沿外载荷作用方向倾斜超过2°时，疲劳寿命则减少约47％；当倾斜大于5°时，疲劳寿命即降低约95％。

由于工业机器人的精度还不能满足飞机自动化装配的精度要求，现有技术中，有人在机器人制孔系统中的制孔末端执行器添加了调姿机构，该机构包括大偏心盘、小偏心盘、尾轴、电机、关节轴承和外壳等，大偏心盘与外壳转动连接，小偏心盘与大偏心盘转动连接，尾轴通过关节轴承安装在小偏心盘的偏心处，并与进给主轴连接，即尾轴的中心线与钻头的中心线重合。两个电机分别与大偏心盘和小偏心盘传动连接，电机带动大、小偏心盘转动，从而调节尾轴的角度，进而调整钻头中心线的角度，使钻头中心线与制孔点法线重合，从而提高制孔精度。

但是，存在的问题是，钻头完成调姿后，在电机的带动下开始制孔，制孔过程中，尾轴在反作用力或者震动等影响下可能会发生自转，从而影响制孔精度，使调姿后的执行器稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于提供制孔末端执行器调姿机构，以解决现有技术中存在的调姿机构调姿完成后不稳定，影响制孔精度的技术问题。

本发明提供的制孔末端执行器调姿机构，包括尾轴、尾轴自锁机构以及用于支撑尾轴和尾轴自锁机构的外壳；尾轴自锁机构设置在尾轴与外壳之间，用于阻止尾轴自转。

进一步地，尾轴自锁机构包括防转连轴；尾轴的下端设置有连接孔，防转连轴穿设在连接孔内，防转连轴的两端滑设在外壳的底面上，且防转连轴的轴线方向与防转连轴的滑动方向垂直。

进一步地，还包括大偏心盘、小偏心盘、第一电机和第二电机；大偏心盘与外壳转动连接，小偏心盘转动连接在大偏心盘的偏心处，尾轴通过关节轴承转动连接在小偏心盘的偏心轴孔内；第一电机与大偏心盘传动连接，第二电机与小偏心盘传动连接。

进一步地，还包括第一编码器和第二编码器；第一编码器与大偏心盘传动连接，第二编码器与小偏心盘传动连接。

进一步地，尾轴自锁机构还包括滑轨、滑块和防转连轴接头；两个滑轨相对地设置在外壳的底面上，两个滑块分别滑设在两个滑轨上，防转连轴接头与滑块连接，防转连轴的两端分别与两个防转连轴接头连接。

进一步地，大偏心盘的底面上设置有大齿轮，小偏心盘的底面上设置有小齿轮；第一电机设置在外壳上，第一电机上设置有用于与大齿轮啮合的电机大齿轮；第二电机设置在大偏心盘上，第二电机上设置有用于与小齿轮啮合的电机小齿轮。

进一步地，第一编码器设置在外壳上，第一编码器上设置有用于与大齿轮啮合的编码器大齿轮；第二编码器设置在大偏心盘上，第二编码器上设置有用于与小齿轮啮合的编码器小齿轮。

进一步地，外壳上设置有第一轴承座孔，第一深沟球轴承安装在第一轴承座孔内，第一深沟球轴承的内圈连接有第一轴承衬套，大偏心盘套设在第一轴承衬套内；大偏心盘的偏心处设置有第二轴承座孔，第二深沟球轴承安装在第二轴承座孔内，第二深沟球轴承的内圈连接有第二轴承衬套，小偏心盘套设在第二轴承衬套内。

进一步地，还包括第一固定圈；第一轴承座孔的侧壁上，沿该侧壁周面延伸的方向，设置有第一环形凸起；第一深沟球轴承与第一环形凸起抵接；第一固定圈卡合固定在第一轴承座孔内，且第一环形凸起和第一固定圈位于第一深沟球轴承的两侧；还包括第二固定圈；第二轴承座孔的侧壁上，沿该侧壁周面延伸的方向，设置有第二环形凸起；第二深沟球轴承与第二环形凸起抵接；第二固定圈卡合固定在第二轴承座孔内，且第二环形凸起和第二固定圈位于第二深沟球轴承的两侧。

进一步地，第一编码器和第二编码器均为绝对式编码器。

本发明提供的制孔末端执行器调姿机构，包括尾轴、尾轴自锁机构以及用于支撑尾轴和尾轴自锁机构的外壳；尾轴自锁机构设置在尾轴与外壳之间，用于阻止尾轴自转。尾轴自锁机构能够在不影响尾轴正常运动的情况下，阻止尾轴以其轴线为中心自转，提高了调姿机构完成调姿后的稳定性。即使在钻孔过程中出现较大的反作用力或者震动，也能保证调姿机构和钻孔的稳定，提高了制孔质量，从而提高了飞机等整体的装配精度，提高了其安全性。