[发明专利]用于打磨火箭贮温箱表面聚氨酯绝热层的末端执行机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于打磨的末端执行机构，具体涉及一种用于打磨火箭贮温箱表面聚氨酯绝热层的末端执行机构。

背景技术

随着工业机器人技术的不断发展，机器人技术在航空制造业领域的应用越来越广泛，然而与传统的机械加工制造业相比，航空产品的尺寸和重量更大，其本身的结构特征更为复杂，材料也有一定的特殊性要求，对加工的精度也提出了更高的要求。由于通用性机器人的利用效率低，自动化程度不足以满足日常的生产需求，为此，高度智能与专用性的机器人在航空航天制造领域需求将越来越大。打磨是航空制造领域中的一种重要加工工艺，许多航空设备表面都必须经过打磨工艺来完成精度加工，如医疗器械灭菌器、导弹发射箱加强筋、航天低温贮箱、发动机铸造件等都需要对其表面进行打磨与抛光处理，以满足不同工况下的使用要求。航空设备的加工面从全局上来看，加工面较大，但是从局部来看，又因各种焊接特征而使得局部加工面不仅复杂而且狭小，以航天运载器中的重要装备-低温贮箱的打磨加工情况为例，低温贮箱的结构主要包括长筒段和两端的封头，同时还包含了焊接在长筒段和两端封头上的法兰、支架和连接头等特征。

为能够贮存液氢、液氧推进剂，低温贮箱的外表面涂覆了聚氨酯绝热层，由于喷涂工艺难以实现喷涂均匀以及精确的厚度，所以一般贮箱喷涂厚度都会大于所需要的厚度，再通过对喷涂后的低温贮箱表面进行进一步打磨加工处理。贮箱绝热层表面的打磨加工不仅包含了对低温贮箱的长筒段和两端封头的加工，而且还包括了对各种特征与长筒段和两端封头连接的部分以及长筒段与两端封头的连接部分的加工。目前这些打磨加工主要还是通过人工手持打磨器械来完成，而这种半自动化的方式存在着危害大、效率低下、劳动强度过大和质量极不稳定等缺点。利用工业机器人来实现贮箱绝热层的打磨是企业当前采用的另一种加工途径，工业机器人的应用解决了一定的打磨质量和效率问题，但是对于结构形状和材料变化频繁的贮箱，由于工业机器人的末端执行器不具重构柔性，所以并不能实现高质高效，因此，有必要研制出一种面向不同工况下的柔性智能打磨末端执行器，来克服通用工业机器人在应用中所存在的弊端。

在火箭贮温箱绝热层打磨加工过程中，普遍存在以下几个问题：a、人工成本高，中国人口红利逐步消失，物价上涨，单人人工成本大幅上升，在人工数量不变的前提下，打磨加工工艺需要投入越来越多的人工成本；b、加工效率低，效率低不仅表现在手工打磨所消耗的总时间上，更多地是体现在快速的科技换代所带来的工期缩短；c、质量不稳定，人工打磨的精度主要是依靠员工的经验丰富程度，不能形成定量化，具有很大的不确定性；d、人体危害大，贮温箱绝热层打磨过程中会产生大量的粉尘，吸入大量的复合材料粉尘对人体的机能存在非常大的潜在危害；e、通用机器人的专用性低，导致每一台工业机器人应用范围小，使用率低；通用机器人在对复杂曲面进行打磨加工时打磨效率低，且其末端执行器缺少结构上的重构柔性，导致每一台工业机器人只能适用于某一特定的贮温箱。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于打磨火箭贮温箱表面聚氨酯绝热层的末端执行机构，解决航空航天制造领域以及其他相类似的制造领域中普遍存在的打磨难题，提高对航空航天产品加工制造的自动化程度，有效提高生产率和加工质量，同时降低人工成本。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种用于打磨火箭贮温箱表面聚氨酯绝热层的末端执行机构，包括工具快换装置、主动自适应法兰、安装板、第一气动打磨装置、第二气动打磨装置、第三气动打磨装置、线性激光传感器和电涡流传感器，所述工具快换装置通过标准法兰与工业机器人末端连接，所述主动自适应法兰包括依次相连的上法兰、力控制装置和下法兰，所述上法兰与工具快换装置通过螺栓同轴固定连接，所述下法兰与安装板固定连接，所述第一气动打磨装置和第三气动打磨装置通过刀具安装轴与安装板轴接，所述第二气动打磨装置设于第一气动打磨装置和第三气动打磨装置之间并与安装板固定连接，所述线性激光传感器设于第二气动打磨装置和第三气动打磨装置之间并与安装板固定连接，所述电涡流传感器设于第二气动打磨装置的侧方并与安装板固定连接，且所述电涡流传感器的中心轴线与第二气动打磨装置的刀具中心线平行并位于同一个与安装板垂直的平面上。

其中，所述工具快换装置包括机器人接口端、气液模块、电器模块和工具接口端，所述机器人接口端通过标准法兰与工业机器人末端连接，所述工具接口端与上法兰同轴固定连接，所述机器人接口端和工具接口端通过气动方式快速连接，所述气液模块和电器模块与工业机器人的末端执行器相连。