本發(fā)明涉及飛機(jī)裝配工裝技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種多功能末端執(zhí)行器。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代化飛機(jī)裝配中，無論是組件類裝配，如飛機(jī)機(jī)身壁板與長桁等連接，還是部件裝配，如飛機(jī)機(jī)翼壁板與肋的連接，需先采用工裝定位兩個或兩個以上的零部件，預(yù)制連接孔并使用螺釘?shù)扰R時緊固件進(jìn)行緊固，接著拆卸影響制孔的定位工裝與臨時緊固件，對預(yù)制孔進(jìn)行精加工，再用緊固件進(jìn)行固定連接。臨時緊固件在飛機(jī)裝配過程使用量大，預(yù)制孔與預(yù)連接固定的精度都會對后續(xù)飛機(jī)裝配質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。

在預(yù)連接緊固的過程中，通常是采用穿心夾臨時緊固或采用普通螺栓緊固，對于這兩種預(yù)連接件方法，均存在定位誤差的問題，且存在人工無法精確控制夾緊力的問題，難以保證夾緊力的一致性。

公告號為cn106224341a的中國專利文獻(xiàn)公開了一種用于飛機(jī)裝配的臨時緊固件及安裝方法，臨時緊固件包括精制內(nèi)六角螺釘、臨時緊固件本體、保護(hù)套、擋圈和夾緊卡爪；通過手持工具或自動化設(shè)備驅(qū)動單元驅(qū)動精制內(nèi)六角螺釘順時針旋轉(zhuǎn)，帶動夾緊卡爪沿軸向移動，夾緊卡爪帶錐度倒鉤形狀的四瓣爪或六四瓣爪結(jié)構(gòu)在軸向移動的同時張開，并與飛機(jī)結(jié)構(gòu)件接觸，同時施加設(shè)定的扭矩值預(yù)緊，達(dá)到臨時緊固件連接兩個飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的目的。

而在此種與緊固件的安裝過程中，制孔和擰釘?shù)墓ぷ鞣珠_執(zhí)行，工序繁多，且擰釘動作大部分情況由人工完成。人工擰釘不僅效率不足，工作空間有限，工作條件差，而且擰釘質(zhì)量參差不齊，十分依賴工人的經(jīng)驗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的為提供一種多功能末端執(zhí)行器，可自動地制孔、插釘及擰釘，提高加工效率及質(zhì)量。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的多功能末端執(zhí)行器包括底座、平移單元、制孔單元和插釘擰緊單元，平移單元包括第一致動器及通過橫向?qū)к壟c底座滑動連接的橫移滑臺，第一致動器的定子與底座固定連接，動子與橫移滑臺固定連接；制孔單元包括第二致動器、通過第一縱向?qū)к壟c橫移滑臺滑動連接的電主軸支架、安裝在電主軸支架上的電主軸及與電主軸傳動連接的制孔刀具，第二致動器的動子與電主軸支架固定連接，定子與橫移滑臺固定連接；插釘擰緊單元包括固設(shè)在橫移滑臺上的安裝座及安裝在安裝座上的送釘模塊、插釘擰緊模塊、用于將送釘模塊的出釘口處的螺釘夾至插釘擰緊模塊的擰緊接口的夾釘模塊、驅(qū)動夾釘模塊沿設(shè)于安裝座上的第二縱向?qū)к壔瑒拥牡谌聞悠骷膀?qū)動插釘擰緊模塊沿第二縱向?qū)к壔瑒拥牡谒闹聞悠鳌?/p>

在工作過程中，本發(fā)明的平移單元中的第一致動器驅(qū)動橫移滑臺將設(shè)置在其上的制孔單元帶至待制孔工位處，第二致動器驅(qū)動電主軸靠近待制孔點(diǎn)并對其進(jìn)行制孔，制孔完畢后，第二致動器驅(qū)動電主軸復(fù)位。然后，在第一致動器的驅(qū)動下橫移滑臺將插釘擰緊單元帶動至插釘擰釘工位處，即已經(jīng)制好螺釘孔的工位，送釘模塊將螺釘送至其出釘口處，夾釘模塊將出釘口處的螺釘夾至插釘擰緊模塊的擰緊接口處，并由第三致動器驅(qū)動夾釘模塊靠近或遠(yuǎn)離插釘擰緊模塊，從而退出對螺釘?shù)膴A持。接著，第四致動器驅(qū)動插釘擰緊模塊靠近螺釘孔，插釘擰緊模塊將螺釘擰入螺釘孔內(nèi)。該末端執(zhí)行器集成度高，功能強(qiáng)大，能實現(xiàn)從制孔到插釘擰緊的高效自動化操作，提高了裝配效率。

具體的方案為還包括照相測量單元；照相測量單元包括通過縱向?qū)к壟c橫移滑臺滑動連接的相機(jī)支座、第五致動器及安裝在相機(jī)支座上用于獲取待制孔位置處圖像的相機(jī)；第五致動器的定子與橫移滑臺固定連接，動子與相機(jī)支座固定連接；相機(jī)支座上安裝有用于啟閉相機(jī)的鏡頭蓋板的啟閉裝置。

照相測量單元用于獲取基準(zhǔn)孔的位置，進(jìn)行相機(jī)找正，從而獲取工件坐標(biāo)系來確定后續(xù)加工的位置。

另一具體的方案為還包括壓腳單元；壓腳單元包括安裝板、壓腳座、位移檢測模塊、測距模塊、壓力檢測模塊、刀具破損檢測模塊、防碰撞模塊及排屑模塊；安裝板固定在橫移滑臺上，壓腳座通過第三縱向?qū)к壟c安裝板滑動連接，壓腳座上安裝有壓腳頭，安裝板上固設(shè)有推動壓腳座的驅(qū)動裝置；位移檢測模塊用于檢測壓腳座與安裝板間的相對位移，測距模塊包括用于測量壓腳頭與工件表面間間距的測距傳感器，壓力檢測模塊包括用于檢測壓腳頭所受壓力的壓力傳感器，刀具破損檢測模塊包括設(shè)于所述壓腳座內(nèi)的處理器，所述處理器設(shè)有激光發(fā)射端，所述激光發(fā)射端發(fā)射的激光束經(jīng)過鉆孔刀具的刀尖，防碰撞模塊包括設(shè)于壓腳座上的接近傳感器，排屑模塊包括設(shè)于壓腳頭旁的吸屑管。

通過測距模塊測量壓腳頭與待鉆孔壁板表面間的間距；根據(jù)測得的間距，驅(qū)動裝置驅(qū)動壓腳座沿直線導(dǎo)軌滑動而推動壓腳頭行進(jìn)并壓緊待鉆孔的飛機(jī)壁板，在壓腳頭行進(jìn)的過程中，防碰撞模塊可檢測壓腳座是否會與周圍物體發(fā)生碰撞，位移檢測模塊對壓腳座的行進(jìn)位移進(jìn)行測量，從而可根據(jù)這些檢測對壓腳座行進(jìn)過程進(jìn)行控制。當(dāng)壓腳頭壓到飛機(jī)壁板表面時，通過壓力檢測模塊檢測壓腳頭受到的壓力，以防因過壓而導(dǎo)致壁板變形，并根據(jù)檢測結(jié)果對壓緊進(jìn)程進(jìn)行控制。當(dāng)完成壓緊后，隨著自動鉆孔末端執(zhí)行器中的鉆孔刀具靠近壁板的過程中，通過刀具破損檢測模塊的激光發(fā)射端發(fā)射的激光經(jīng)過刀具的刀尖，從而檢測刀具的刀尖是否破損或出現(xiàn)斷刀現(xiàn)象，以免因鉆孔刀具損壞而影響加工質(zhì)量；在對壁板進(jìn)行制孔作業(yè)的過程，通過排屑模塊能夠排除鉆孔產(chǎn)生的碎屑，避免對后續(xù)鉆孔作業(yè)產(chǎn)生影響；在完成鉆孔作業(yè)，通過刀具破損檢測模塊檢測鉆孔是否破損，以便及時更換掉已破損刀具。該壓腳單元能夠很好地監(jiān)控多功能末端執(zhí)行器在鉆孔作業(yè)時出現(xiàn)的各種問題，以提高自動鉆孔末端執(zhí)行器的鉆孔精度，即提高壁板的加工質(zhì)量。

進(jìn)一步的具體方案為位移檢測模塊包括設(shè)于安裝板上且與第三縱向?qū)к壠叫械拈L度計，壓腳座上設(shè)有與長度計相配合的測量基準(zhǔn)塊；壓腳頭處設(shè)有監(jiān)測鉆孔狀況的攝像頭；壓腳頭包括安裝盤及固設(shè)在安裝盤中部的壓環(huán)，安裝盤的中部設(shè)有供鉆孔刀具穿過并進(jìn)入壓環(huán)的通孔；壓腳座上設(shè)有環(huán)繞安裝盤布置并緊貼安裝盤盤緣的定位軸套及壓于安裝盤上的壓緊塊；安裝盤與壓腳座間壓有三個以上環(huán)繞壓環(huán)均布的壓力傳感器及壓頭彈簧；攝像頭固設(shè)于壓環(huán)的內(nèi)壁上；壓環(huán)的側(cè)旁設(shè)有噴嘴；三個以上的測距傳感器環(huán)繞壓腳頭均布。

長度計與測量基準(zhǔn)塊的配合能對壓腳座位移進(jìn)行精確測量，即獲得壓腳頭的行進(jìn)位移，結(jié)構(gòu)簡單，效果良好，并易于更換。將壓腳頭分為安裝盤部和壓環(huán)部，便于壓腳頭的安裝。通過設(shè)置三個以上的壓力傳感器，可更精確地獲取壓腳頭實際壓力值，以對壓腳頭的壓力進(jìn)行控制。同時，通過壓頭彈簧可以對壓腳頭作用在工件表面的力進(jìn)行緩沖，減少壓頭對工件造成損壞。通過三個以上的測距傳感器環(huán)繞壓腳頭布置，可檢測工件至少三個點(diǎn)的距離，不僅可確定壓腳頭的行進(jìn)行程，還可判斷出壓腳頭的法向是否與待鉆孔處的法向平行，以便于法失校正，進(jìn)一步提高鉆孔的精度。

另一具體的方案為還包括孔徑測量單元；孔徑測量單元包括通過縱向?qū)к壟c橫移滑臺滑動連接的傳感器支座、第六致動器及安裝在傳感器支座上的用于測量制成孔孔徑的孔徑測量傳感器；第六致動器的定子與橫移滑臺固定連接，動子與傳感器支座固定連接，傳感器支座的端部安裝有用于對孔徑測量傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)的測頭，測頭通過升降機(jī)構(gòu)與傳感器支座固定連接。

孔徑測量單元用于測量已加工孔的直徑，確認(rèn)已加工孔的孔徑是否合格，測頭用于對孔徑測量傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)回零處理。

另一具體的方案為送釘模塊包括吹釘管，吹釘管的出釘口端通過支架固定在安裝座上，在出釘口端處設(shè)有用于檢測是否有螺釘通過的傳感器；夾釘模塊包括夾釘座、夾爪和驅(qū)動夾爪在送釘模塊與插釘擰緊模塊之間來回移動的升降機(jī)構(gòu)；插釘擰緊模塊包括沿縱向?qū)к壔瑒拥牟遽敾_及安裝在插釘滑臺上的支座、安裝在支座上的插釘套筒以及驅(qū)動插釘套筒旋轉(zhuǎn)的第一電機(jī)，插釘套筒的接釘端內(nèi)筒面與待擰緊螺釘?shù)耐饬桥浜稀?/p>

螺釘經(jīng)泵氣裝置沿吹釘管吹送至出釘口處，傳感器檢測到出釘口端處有螺釘通過后，夾爪將螺釘夾住并通過升降機(jī)構(gòu)向下移動將螺釘夾至插釘套筒的接釘端，插釘套筒的接釘端內(nèi)筒面與待擰緊螺釘?shù)耐饬桥浜?，并由氣動裝置對螺釘進(jìn)行真空吸附，夾爪在升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下復(fù)位。接著，插釘套筒被第四致動器驅(qū)動至螺釘孔處，同時由第一電機(jī)驅(qū)動插釘套筒旋轉(zhuǎn)對螺釘進(jìn)行擰緊。

進(jìn)一步的具體方案為插釘套筒內(nèi)套設(shè)有插釘擰緊軸，支座上安裝有驅(qū)動插釘擰緊軸旋轉(zhuǎn)的第二電機(jī)以及驅(qū)動插釘擰緊軸沿軸向移動的第七致動器；插釘擰緊軸的接釘端外周面與待擰緊螺釘?shù)膬?nèi)六角配合；第二電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與插釘擰緊軸間設(shè)有扭矩傳感器。

插釘擰緊軸的接釘端外周面與待擰緊螺釘?shù)膬?nèi)六角配合，通過插釘擰緊軸的旋轉(zhuǎn)來對螺釘進(jìn)行擰緊，插釘套筒對螺釘進(jìn)行吸附，當(dāng)螺釘被送至螺釘孔處時，第七致動器驅(qū)動插釘擰緊軸進(jìn)給使螺釘?shù)耐饬请x開插釘套筒的接釘端內(nèi)周面，同時第二電機(jī)驅(qū)動插釘擰緊軸旋轉(zhuǎn)將螺釘擰入螺釘孔內(nèi)。在擰釘過程中，扭矩傳感器用于測量擰釘?shù)呐ぞ夭ζ溥M(jìn)行監(jiān)控。

更進(jìn)一步的具體方案為夾爪的夾爪座通過縱向?qū)лS與升降機(jī)構(gòu)的動塊滑動連接，夾爪座與動塊間設(shè)有拉簧；夾釘模塊還包括用于檢測夾爪相對動塊位移的傳感器。

傳感器用于檢測卡爪相對插釘套筒或插釘擰緊軸是否發(fā)生位移，從而確認(rèn)螺釘是否處于正確位置。夾爪在第三致動器的驅(qū)動下靠近插釘套筒，在拉簧的拉力作用下使螺釘擠壓插釘套筒的接釘端，接著，第一電機(jī)驅(qū)動插釘套筒旋轉(zhuǎn)，當(dāng)螺釘?shù)耐饬桥c插釘套筒的內(nèi)周面配合時，卡爪在拉簧的拉力作用下而被推入插釘套筒內(nèi)，此時，傳感器檢測到其進(jìn)入套筒所發(fā)生的位移，表明插入到位。第七致動器驅(qū)動插釘擰緊軸沿軸向進(jìn)給一定的距離，使插釘擰緊軸的接釘端擠壓螺釘，進(jìn)而擠壓卡爪，拉伸拉簧，在第二電機(jī)驅(qū)動插釘擰緊軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)螺釘?shù)膬?nèi)六角與插釘擰緊軸的外周面配合時，卡爪在拉簧的拉力作用下被推入插釘擰緊軸內(nèi)，傳感器檢測到該位移，確定螺釘已處于正確位置。

再一具體的方案為第一電機(jī)與插釘套筒通過同步帶傳動連接；插釘套筒與夾釘座間設(shè)有滑動軸承。

一個優(yōu)選的方案為在底座上設(shè)有沿橫向布置的第一光柵尺；在電主軸支架上設(shè)有與第二光柵尺配合的第二光柵尺讀數(shù)頭及用于限制電主軸支架的位移的行程開關(guān)；在安裝座上設(shè)有沿縱向布置的第三光柵尺及用于限制插釘滑臺位移的行程開關(guān)；在橫移滑臺上設(shè)有沿第一縱向?qū)к壊贾玫牡诙鈻懦呒芭c第三光柵尺配合的第三光柵尺讀數(shù)頭，還設(shè)有測量第二電機(jī)位移的長度計。第一光柵尺用于檢測橫移滑臺的位移，第二光柵尺用于檢測電主軸支架的位移，通過長度計檢測第二電機(jī)的位移即可獲得擰釘位移并對其進(jìn)行監(jiān)控。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的末端執(zhí)行器集成度高，能完成從照相測量、制孔、孔徑測量到插釘擰緊的一系列動作；自動化程度高，工作高效精準(zhǔn)；整體結(jié)構(gòu)清晰，各個單元分工明確；配備各類傳感器，包括用光柵尺檢測進(jìn)給量，用扭矩傳感器檢測擰釘時的扭矩，用壓力傳感器檢測壓腳的壓力，用測量傳感器測量孔徑等，且多處使用行程開關(guān)控制行程；多采用氣動元件，整體尺寸較??；各單元均設(shè)有獨(dú)立的進(jìn)給模塊，工作范圍廣，工作空間靈活。

附圖說明

圖1為本實施例的立體圖；

圖2為本實施例的平移單元的立體圖；

圖3為本實施例的照相測量單元的局部剖視圖；

圖4為本實施例的壓腳單元的立體圖；

圖5為本實施例的壓腳單元的局部剖視圖；

圖6為本實施例的壓腳單元的側(cè)面局部剖視圖；

圖7為本實施例的壓腳單元的側(cè)面整體剖視圖；

圖8為本實施例的制孔單元的立體圖；

圖9為本實施例的制孔單元的局部剖視圖；

圖10為本實施例的孔徑測量單元的局部剖視圖；

圖11為本實施例的插釘擰緊單元的立體圖；

圖12為本實施例的插釘擰緊單元的局部剖視圖；

圖13為本實施例的插釘擰緊單元的安裝座局部剖視圖；

圖14為本實施例的插釘擰緊單元的插釘擰緊模塊的局部剖視圖；

圖15為本實施例的插釘擰緊單元的夾釘模塊的局部剖視圖；

圖16為本實施例的插釘擰緊單元的夾釘模塊的夾爪安裝爆炸圖。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例及其附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實施例

參見圖1，本發(fā)明的多功能末端執(zhí)行器包括底座1、平移單元2、照相測量單元3、壓腳單元4、制孔單元5、孔徑測量單元6和插釘擰緊單元7。

參見圖2，平移單元2包括橫移滑臺21及驅(qū)動橫移滑臺21沿橫向?qū)к?2滑動的第一致動器23，在橫向?qū)к?2一側(cè)設(shè)有沿橫向布置的第一光柵尺24，第一光柵尺24用于檢測橫移滑臺21的位移。本實施例中，第一致動器23為固定在底座1上的伺服電機(jī)，伺服電機(jī)與橫移滑臺21之間通過絲桿25實現(xiàn)傳動連接。

參見圖3，照相測量單元3包括相機(jī)支座31、安裝在相機(jī)支座31上的相機(jī)32和固定在橫移滑臺21上的伺服電機(jī)33，伺服電機(jī)33通過引動器34與相機(jī)支座31實現(xiàn)傳動連接，引動器34與橫移滑臺21固定連接，相機(jī)支座31上安裝有用于啟閉相機(jī)32的鏡頭蓋板321的氣缸35。本實施例中，伺服電機(jī)33構(gòu)成本實施例的第五致動器，氣缸35構(gòu)成本實施例的啟閉裝置。

參見圖4至圖7，壓腳單元4包括安裝板41、壓腳座42、位移檢測模塊、測距模塊、壓力檢測模塊、刀具破損檢測模塊、防碰撞模塊及排屑模塊，安裝板41固定在橫移滑臺21上。

安裝板41上安裝有兩條相平行的直線導(dǎo)軌411，壓腳座42可沿直線導(dǎo)軌411往復(fù)滑動地置于安裝板41上；在壓腳座42的兩側(cè)各設(shè)有一氣缸421，氣缸421的缸體通過氣缸支架422固定在安裝板41上，壓腳座42上固設(shè)有帶有鉸軸孔的u型座423，氣缸421的推桿通過單肘接頭424和氣缸連接銷425與u型座423鉸接。

沿直線導(dǎo)軌411布置的長度計412通過安裝支架413固設(shè)在安裝板41上，且位于兩直線導(dǎo)軌411中間。沿壓腳座42向飛機(jī)壁板行進(jìn)的方向，壓腳座42上固定有位于長度計412前方的測量基準(zhǔn)塊414，通過長度計412檢測測量基準(zhǔn)塊414的位移，以獲取壓腳座42的位移。

壓腳座42上安裝有接近傳感器4201、4202、4203、4204。接近傳感器4201、4202、4203、4204分別通過對應(yīng)的接近傳感器支架4211、4212、4213、4214安裝在壓腳座42的四周側(cè)壁上。接近傳感器對位于壓腳座42附近的物體進(jìn)行檢測，以防止壓腳座42與周圍物體發(fā)生碰撞。

壓腳座42內(nèi)設(shè)有用于安裝處理器4205的安裝支架4215，壓腳座42在安裝支架4215近旁設(shè)有檢修窗口，該檢修窗口上設(shè)有啟閉其的蓋板4206。處理器4205設(shè)有激光發(fā)射端，激光發(fā)射端發(fā)射的激光束經(jīng)過鉆孔刀具的刀尖，從而檢測刀具的刀尖是否破損或出現(xiàn)斷刀現(xiàn)象。

壓腳座42的前端安裝有壓腳頭43，壓腳頭43包括安裝盤431及固設(shè)在安裝盤431中部的壓環(huán)432，安裝盤431的中部設(shè)有供鉆孔刀具穿過并進(jìn)入壓環(huán)432的通孔。壓腳座42上固設(shè)有環(huán)繞安裝盤431布置并緊貼安裝盤431盤緣的定位軸套433及壓于安裝盤431上的壓緊塊434，安裝盤431與壓腳座42間壓有三個環(huán)繞壓環(huán)均布的壓力傳感器4207及壓頭彈簧4208，當(dāng)壓環(huán)432壓到飛機(jī)壁板表面時，壓環(huán)432受到的力通過安裝盤431傳遞給壓力傳感器4207，通過壓力傳感器4207獲取當(dāng)前壓力值，以對壓緊進(jìn)程進(jìn)行控制。壓頭彈簧4208用于對壓腳頭43作用在飛機(jī)壁板表面的力進(jìn)行緩沖。

壓環(huán)432的外壁側(cè)旁設(shè)有噴嘴44，噴嘴44通過噴嘴安裝座426安裝在壓腳座42上。壓環(huán)432內(nèi)壁上固設(shè)有攝像頭45，攝像頭45用于監(jiān)測刀具的鉆孔情況。

壓腳頭43的周圍環(huán)繞布置有四個測距傳感器4209，用于測量壓腳頭43與工件表面間間距，通過檢測飛機(jī)壁板四個點(diǎn)的距離，確定壓腳頭43所需的行程，同時對壓腳頭43進(jìn)行法失校正。

壓腳頭43側(cè)旁設(shè)有吸屑管46，吸屑管46一端安裝在靠近壓腳頭43的壓腳座42上，另一端延伸至加工區(qū)域外與抽吸器相連，用于清理對飛機(jī)壁板進(jìn)行制孔產(chǎn)生的碎屑。

本實施例中，兩個氣缸421一起構(gòu)成本實施例中壓腳座42的致動器，致動器還可選自直線電機(jī)等，不僅限于本實施例中的氣缸421；上述長度計412和測量基準(zhǔn)塊414一起構(gòu)成本實施例的位移檢測模塊；上述四個測距傳感器4209共同構(gòu)成本實施例的測距模塊，數(shù)量并不局限于四個；上述三個壓力傳感器4207一起構(gòu)成本實施例的壓力檢測模塊；上述處理器4205構(gòu)成本實施例的刀具破損檢測模塊；上述接近傳感器4201、4202、4203、4204一起構(gòu)成本實施例的防碰撞模塊中的檢測前端；上述吸屑管46與抽吸器構(gòu)成本實施例的排屑模塊。

參見圖8和圖9，制孔單元5包括電主軸51、用于安裝電主軸51的電主軸支架52以及驅(qū)動電主軸支架52沿第一縱向?qū)к?3滑動的伺服電機(jī)54，電主軸51的輸出端安裝有制孔刀具，在第一縱向?qū)к?3一側(cè)設(shè)有沿縱向布置的第二光柵尺55，用于檢測電主軸支架52的位移，光柵尺讀數(shù)頭56固定在電主軸支架52上，電主軸支架52上還設(shè)有用于限制電主軸支架的位移的行程開關(guān)57。本實施例中，伺服電機(jī)54構(gòu)成本實施類的第二致動器，伺服電機(jī)54與電主軸支架52之間通過絲桿58實現(xiàn)傳動連接。

參見圖10，孔徑測量單元6包括傳感器支座61、安裝在傳感器支座61上孔徑測量傳感器62和固定在橫移滑臺21上的伺服電機(jī)63，伺服電機(jī)63通過引動器64與傳感器支座61實現(xiàn)傳動連接，傳感器支座61的端部安裝有用于對孔徑測量傳感器62進(jìn)行校準(zhǔn)的測頭64，測頭64通過氣動滑臺65與傳感器支座61固定連接。本實施例中，伺服電機(jī)63構(gòu)成本實施例的第六致動器，氣動滑臺65構(gòu)成本實施例的升降機(jī)構(gòu)。

參見圖11至圖16，插釘擰緊單元7包括固設(shè)在橫移滑臺21上的安裝座71及安裝在安裝座71上的送釘模塊72、夾釘模塊73和插釘擰緊模塊74。安裝座71兩端分別設(shè)有卷簾711和卷簾712，安裝座71上設(shè)有第二縱向?qū)к?5、電機(jī)76和氣缸77，電機(jī)76通過電機(jī)支架762固定在安裝座71一端，氣缸77通過氣缸支座771固定在安裝座71上，插釘擰緊模塊74通過絲桿751與電機(jī)76實現(xiàn)傳動連接，并沿第二縱向?qū)к?5縱向移動，絲桿751與電機(jī)76之間接有聯(lián)軸器761，絲桿751一端通過成對雙聯(lián)角接觸球軸承713與安裝座71的端部固定，在安裝座71端部設(shè)有防止絲桿751的螺母7511撞到安裝座71的防撞塊715，另一端通過深溝球軸承714固定在安裝座71上，成對雙聯(lián)角接觸球軸承713的軸承座裝有軸承壓蓋7131，軸承壓蓋7131通過鎖緊螺母716實現(xiàn)防松，深溝球軸承714的軸承座7141的端面裝有軸承端蓋717，另一端設(shè)有密封圈座718，用于安裝密封圈719，對深溝球軸承714起到密封防塵的作用，絲桿751上裝有軸用彈性擋圈7512和軸承隔圈7513。夾釘模塊73通過氣缸77的驅(qū)動實現(xiàn)沿第二縱向?qū)к?5移動。本實施例中，電機(jī)76和絲桿751構(gòu)成本實施例的第四致動器，氣缸77構(gòu)成本實施例的第三致動器。

送釘模塊72包括吹釘管721，吹釘管721通過吹釘管支架724固定在安裝座71上，且吹釘管721可沿軸向滑動地套設(shè)于吹釘管支架724的軸孔內(nèi)，吹釘管721的出釘口端通過支架722固定在安裝座71上，支架722上設(shè)有固定吹釘管721的裝管頭725，在出釘口端處設(shè)有用于檢測是否有螺釘通過的傳感器723。螺釘經(jīng)吹氣裝置沿吹釘管721吹送至出釘口端。本實施例中，傳感器723可為電感式環(huán)形開關(guān)。

夾釘模塊73包括夾釘座731、夾爪732和驅(qū)動夾爪732在送釘模塊72與插釘擰緊模塊74之間來回移動的氣動滑臺733。夾釘座731通過夾釘座支架7311與第二縱向?qū)к?5滑動連接，夾釘座支架7311與氣缸77的推桿固定連接，夾爪732的夾爪座734通過縱向?qū)лS735與氣動滑臺733的動塊滑動連接，夾爪座734與動塊間設(shè)有拉簧736。夾爪732的兩夾指相對設(shè)有半圓，兩個半圓組成一能通過螺釘?shù)穆輻U而擋住釘頭的圓孔，當(dāng)螺釘經(jīng)吹氣裝置沿吹釘管721吹送至出釘口端時，螺桿直接穿過該圓孔，由于釘頭的作用而無法通過，再由兩夾指對螺釘進(jìn)行進(jìn)一步夾緊。在夾爪座734設(shè)有用于檢測夾爪732相對動塊發(fā)生位移的傳感器737。夾釘座731上安裝有滑動軸承座738，滑動軸承座738內(nèi)安裝有滑動軸承739。本實施例中，氣動滑臺733構(gòu)成本實施例的升降機(jī)構(gòu)。

插釘擰緊模塊74包括沿第二縱向?qū)к?5滑動的插釘滑臺741、安裝在插釘滑臺741上的支座742、安裝在支座742上的插釘套筒743以及驅(qū)動插釘套筒743旋轉(zhuǎn)的第一電機(jī)744，插釘滑臺741與螺母7511固定連接，插釘套筒743通過成對雙聯(lián)角接觸球軸承7431與支座742連接，成對雙聯(lián)角接觸球軸承7431的軸承座上設(shè)有裝有密封圈7436的密封圈座7437，插釘套筒743上套設(shè)有軸承隔圈7432，用于阻隔成對雙聯(lián)角接觸球軸承7431與鎖緊螺母7433接觸，插釘套筒743的接釘端內(nèi)筒面與待擰緊螺釘?shù)耐饬桥浜?，第一電機(jī)744通過電機(jī)支座7444固定在插釘滑臺741上。插釘套筒743的內(nèi)腔通過快換接頭7438連接真空吸氣裝置，快換接頭7438的安裝環(huán)與插釘套筒743之間裝有密封圈7430和密封環(huán)7439，插釘套筒743位于安裝環(huán)的內(nèi)腔內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有徑向連通孔，從而在插釘套筒743相對安裝環(huán)旋轉(zhuǎn)的過程中，可對插釘套筒743內(nèi)腔內(nèi)氣體的進(jìn)行抽離。插釘套筒743內(nèi)套設(shè)有插釘擰緊軸745，插釘擰緊軸745與插釘套筒743之間設(shè)有密封圈7434，支座742上安裝有驅(qū)動插釘擰緊軸745旋轉(zhuǎn)的第二電機(jī)746以及驅(qū)動插釘擰緊軸745沿軸向移動的氣缸747，插釘擰緊軸745的接釘端外周面與待擰緊螺釘?shù)膬?nèi)六角配合。本實施例中，氣缸747構(gòu)成本實施例的第七致動器。

在安裝座71上設(shè)有沿縱向布置的第三光柵尺78及用于限制插釘滑臺741位移的行程開關(guān)79。

第一電機(jī)744的輸出端依次連接有減速機(jī)7441和帶輪副，帶輪副安裝在同步帶箱7445內(nèi)，帶輪副包括同步帶7442以及與同步帶嚙合的第一帶輪和第二帶輪，第一帶輪和第二帶輪構(gòu)成本實施例的帶輪組7443，插釘套筒743一端通過平鍵7445與第二帶輪固定，第二帶輪通過鎖緊螺母7446實現(xiàn)軸向鎖緊，插釘套筒743的另一端通過安裝在滑動軸承座738內(nèi)的滑動軸承739與夾釘座731滑動連接。

第二電機(jī)746固定在電機(jī)支座748上，第二電機(jī)746的輸出端依次連接有減速機(jī)7461、聯(lián)軸器7462、扭矩傳感器7463和聯(lián)軸器7464，插釘擰緊軸745與聯(lián)軸器7464連接的一端套有螺母7435，電機(jī)支座748通過縱向?qū)к?49與插釘滑臺741滑動連接，氣缸747通過氣缸支架7471固定在插釘滑臺741上，氣缸747的推桿7472與電機(jī)支座748固定連接，第二電機(jī)746驅(qū)動插釘擰緊軸745旋轉(zhuǎn)從而實現(xiàn)擰釘功能。

在插釘滑臺741上設(shè)有與第三光柵尺78配合的第三光柵尺讀數(shù)頭781，第三光柵尺讀數(shù)頭781通過光柵尺讀數(shù)頭支架782安裝在插釘滑臺741上。插釘滑臺741上還設(shè)有測量第二電機(jī)746位移的長度計7413，長度計7413通過長度計支架7415固定在插釘滑臺741上，通過測量電機(jī)支座748的位移來獲得插釘擰緊軸745的擰釘位移。

插釘擰緊軸745的旋轉(zhuǎn)和插釘套筒743的旋轉(zhuǎn)是各自分離的，傳感器737用以檢測夾爪732是否發(fā)生位移，從而檢測螺釘?shù)耐饬呛蛢?nèi)六角是否分別處于插釘套筒和插釘擰緊軸的正確位置。若通過傳感器737信號檢測到螺釘已處于插釘套筒的正確位置，則將螺釘進(jìn)行真空吸附，第一電機(jī)744停轉(zhuǎn)；若通過傳感器737檢測到螺釘已處于插釘套筒軸的正確位置，則可進(jìn)行下一步的擰釘動作，并由扭矩傳感器7463來監(jiān)控擰釘?shù)呐ぞ亍?/p>

本發(fā)明中，臨時螺釘緊固件包括精制內(nèi)六角螺釘及保護(hù)套，其內(nèi)六角為精制內(nèi)六角螺釘?shù)膬?nèi)六角，其外六角為保護(hù)套上的外六角。精制內(nèi)六角螺釘與保護(hù)套可相對旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的工作過程包括照相測量、制孔、測孔和插釘擰緊四步，具體工作過程如下：

1.照相測量：

1)通過平移單元2實現(xiàn)照相測量單元3的橫向移動，通過伺服電機(jī)33實現(xiàn)照相測量單元3的前后進(jìn)給，使相機(jī)處于一個合適的位置；

2)通過氣缸35驅(qū)動打開相機(jī)32的鏡頭蓋板321，相機(jī)32獲取基準(zhǔn)孔的位置，進(jìn)行相機(jī)找正，建立工件坐標(biāo)系，確定加工孔的位置。

2.制孔：

1)通過平移單元2實現(xiàn)制孔單元5的橫向移動，使制孔單元5處于正確的加工位置；

2)壓腳單元4通過測距傳感器4209測定工件上四個點(diǎn)的距離，進(jìn)行法矢校正，并且確定壓腳頭43的行程，氣缸421帶動壓腳座42進(jìn)給，使壓腳頭43壓在工件表面；

3)制孔單元5通過伺服電機(jī)54進(jìn)給，進(jìn)行制孔，制孔完畢后制孔單元5與壓腳單元4均退回至初始位置。

3.測孔：

1)通過平移單元2實現(xiàn)孔徑測量單元6的橫向移動，使孔徑測量單元6處于正確的測孔位置；

2)氣動滑臺65帶動測頭64上移至與孔徑測量傳感器62同心，孔徑測量傳感器62通過測頭64校準(zhǔn)后，氣動滑臺65帶動測頭64回到初始位置；

3)伺服電機(jī)63帶動孔徑測量傳感器62進(jìn)給至加工孔的合適位置對加工孔的直徑進(jìn)行測量，測量完畢后退回至初始位置；

4.插釘擰緊：

1)通過平移單元2實現(xiàn)插釘擰緊單元7的左右平移，使插釘擰緊單元7處于正確的位置。

2)螺釘由吹釘管721進(jìn)入，經(jīng)吹氣裝置吹送至出釘口端，使螺釘?shù)尼敆U通過夾爪732的夾口，釘頭卡在夾口外，傳感器723檢測到螺釘后，由夾爪732夾住螺釘。

3)夾爪732通過卡爪進(jìn)給單元前進(jìn)一定的距離，將螺釘夾離送釘管，并通過氣動滑臺下移一定距離，使其對準(zhǔn)插釘套筒。

4)夾爪732通過氣缸77的驅(qū)動向插釘套筒743移動一定的距離，使螺釘壓住插釘套筒743并擠壓夾爪732，同時由第一電機(jī)744帶動插釘套筒743旋轉(zhuǎn)，當(dāng)螺釘?shù)耐饬遣迦氩遽斕淄?43的正確位置后，夾爪732在拉簧736的作用下會有瞬間的位移，通過夾爪732上的傳感器737可檢測該信號。

5)傳感器737獲取螺釘?shù)耐饬翘幱诓遽斕淄?43的正確位置的信號后，插釘套筒743停轉(zhuǎn)，并將螺釘通過真空吸附裝置吸附在插釘套筒743上。

6)第二電機(jī)746帶動插釘擰緊軸745旋轉(zhuǎn)，并由氣缸747帶動插釘擰緊軸前進(jìn)合適的距離，使插釘擰緊軸745前端擠壓螺釘，夾爪732被擠開一段距離，當(dāng)插釘擰緊軸745進(jìn)入螺釘?shù)膬?nèi)六角時，夾爪732在拉簧736的作用下會有瞬間的位移，傳感器737可檢測該信號。

7)傳感器737獲得螺釘?shù)膬?nèi)六角處于插釘擰緊軸745的正確位置的信號后，插釘套筒擰緊軸745停轉(zhuǎn)，夾爪732松開螺釘，并通過氣動滑臺733和氣缸77退回至初始位置。

8)電機(jī)76驅(qū)動插釘擰緊單元7向前進(jìn)給至工件的合適位置。

9)第二電機(jī)746驅(qū)動插釘擰緊軸745旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行擰釘動作，并由扭矩傳感器7463實時監(jiān)控擰釘時的扭矩。

10)擰釘完成后，電機(jī)76驅(qū)動插釘擰緊單元7后退至初始位置。