本發(fā)明涉及飛機裝配技術領域，具體地說，涉及一種自動插釘擰緊裝置。

背景技術：

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

在預連接緊固的過程中，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的中國專利文獻公開了一種用于飛機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、保護套、擋圈和夾緊卡爪；通過手持工具或自動化設備驅(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構在軸向移動的同時張開，并與飛機結構件接觸，同時施加設定的扭矩值預緊，達到臨時緊固件連接兩個飛機結構件的目的。

其插釘擰緊過程通常由人工完成，其裝配效率低。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的為提供一種自動插釘擰緊裝置，以提高裝配效率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的自動插釘擰緊裝置包括安裝座、設置在安裝座上的送釘單元、插釘擰緊單元、用于將送釘單元的出釘口處的臨時螺釘緊固件夾至插釘擰緊單元的擰緊接口處的夾釘單元、驅(qū)動夾釘單元沿設于安裝座上的第一縱向?qū)к壔瑒拥牡谝恢聞悠骷膀?qū)動插釘擰緊單元沿第二縱向?qū)к壔瑒拥牡诙聞悠鳌?/p>

在工作過程中，本自動插釘擰緊裝置通過送釘單元將臨時螺釘緊固件送至夾釘單元處，再由夾釘單元將臨時螺釘緊固件夾至插釘擰緊單元的接釘端，當夾有臨時螺釘緊固件的夾釘單元移動到插釘擰緊單元的接釘端時，需要相對接釘端靠近以使臨時螺釘緊固件的釘頭插入接釘端，通過第一致動器驅(qū)動夾釘單元沿第一縱向?qū)к壔瑒右钥拷遽敂Q緊單元的接釘端，送釘結束后，第一致動器再驅(qū)動夾釘單元沿第一縱向?qū)к壔瑒舆h離插釘擰緊單元的接釘端，移回初始位置，隨后再由第二致動器驅(qū)動插釘擰緊單元沿第二縱向?qū)к壔瑒右越咏庸すぜ牟遽斕帲敝敛遽敂Q緊結束后，第二致動器驅(qū)動插釘擰緊單元沿第二縱向?qū)к壔瑒右苿拥匠跏嘉恢谩?，該裝置大大提高了臨時緊固件的安裝效率，無需人工參與即可完成擰釘動作，降低了勞動成本，提高了工作效率。

具體的方案為送釘單元包括吹釘管，吹釘管的出釘口端通過支架固定在安裝座上，在出釘口端處設有用于檢測是否有臨時螺釘緊固件通過的傳感器。

臨時螺釘緊固件經(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，夾釘單元將臨時螺釘緊固件夾住并下移將螺釘夾至插釘擰緊單元的接釘端。

另一具體的方案為夾釘單元包括夾釘座、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構，升降機構安裝在夾釘座上。

夾爪將臨時螺釘緊固件夾住并通升降機構移動從而將臨時螺釘緊固件夾至插釘擰緊單元的接釘端。

進一步具體的方案為夾爪的兩夾指相對地設有與臨時螺釘緊固件的螺釘?shù)穆輻U相匹配的夾釘槽。

相對設置的兩個夾釘槽組成一能通過臨時螺釘緊固件的螺釘?shù)牡穆輻U而擋住釘頭的孔，當螺釘經(jīng)吹氣裝置沿吹釘管吹送至出釘口端時，螺桿直接穿過該孔，釘頭無法通過，再由兩夾指對該臨時螺釘緊固件進行進一步夾緊。

另一個進一步的具體方案為夾爪的夾爪座通過縱向?qū)лS與升降機構的動塊滑動連接，夾爪座與所述動塊間設有拉簧，夾爪位于動塊背離所述出釘口的一側(cè)；夾釘單元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擰緊單元的接釘端是否發(fā)生位移，從而確認臨時螺釘緊固件是否處于正確位置。

另一個具體的方案為插釘擰緊單元包括沿第二縱向?qū)к壔瑒拥牟遽敾_及安裝在所述插釘滑臺上的支座、安裝在支座上的插釘套筒及驅(qū)動插釘套筒旋轉(zhuǎn)的第一電機，插釘套筒的接釘端內(nèi)筒面與待擰緊臨時螺釘緊固件的螺釘?shù)耐饬桥浜稀?/p>

夾釘單元將臨時螺釘緊固件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行真空吸附。

進一步具體的方案為插釘套筒外氣密地套接有套環(huán)，插釘套筒相對套環(huán)可繞軸線旋轉(zhuǎn)，套環(huán)的內(nèi)腔通過設于插釘套筒上上的徑向通孔與插釘套筒的筒腔連通，套環(huán)設有與抽氣管連通的快換接頭。

該裝置對插釘套筒進行真空抽氣，從而吸住插釘套筒接釘端的臨時螺釘緊固件。

另一個進一步的具體方案為插釘套筒內(nèi)套設有插釘擰緊軸，支座上安裝有驅(qū)動插釘擰緊軸旋轉(zhuǎn)的第二電機以及驅(qū)動插釘擰緊軸沿軸向移動的第三致動器；插釘擰緊軸的接釘端外周面與待擰緊臨時螺釘緊固件的螺釘?shù)膬?nèi)六角配合；第二電機的轉(zhuǎn)軸與插釘擰緊軸間設有扭矩傳感器。

插釘擰緊軸的接釘端外周面與待擰緊臨時螺釘緊固件的內(nèi)六角配合，通過插釘擰緊軸的旋轉(zhuǎn)來對臨時螺釘緊固件進行擰緊，插釘套筒只用于對臨時螺釘緊固件進行吸附，當臨時螺釘緊固件被送至螺釘孔處時，第二電機驅(qū)動插釘擰緊軸旋轉(zhuǎn)將臨時螺釘緊固件擰入螺釘孔內(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行監(jiān)控。

更進一步的具體方案為在安裝座上設有沿縱向布置的光柵尺及用于限制插釘滑臺位移的行程開關；在插釘滑臺上設有與光柵尺配合的光柵尺讀數(shù)頭；在插釘滑臺上還設有驅(qū)動第二電機縱向移動的氣缸、與第二電機滑動連接的導軌以及用于測量第二電機行程的長度計。

通過長度計檢測第二電機的位移即可獲得擰釘位移并對其進行監(jiān)控。

再進一步的具體方案為第一電機與插釘套筒通過同步帶傳動連接；插釘套筒與夾釘座間設有滑動軸承。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)自動化程度高，能自動完成送釘、夾釘、插釘和操作；

(2)整體尺寸小，集成度高，工作效率高，功能強大。

附圖說明

圖1為本實施例的立體圖；

圖2是本實施例的局部剖視圖；

圖3是本實施例的安裝座局部剖視圖；

圖4是本實施例的插釘擰緊單元的局部剖視圖；

圖5是本實施例的夾釘單元的局部剖視圖；

圖6為本實施例的夾釘單元的夾爪安裝爆炸圖。

具體實施方式

下面結合實施例及其附圖對本發(fā)明作進一步說明。

實施例

參見圖1至圖6，本自動插釘擰緊裝置包括安裝座1及安裝在安裝座1上的送釘單元5、夾釘單元6和插釘擰緊單元3。

安裝座1兩端分別設有卷簾12和卷簾24，安裝座01上設有縱向?qū)к?7、電機4和氣缸28，電機4通過電機支架44固定在安裝座1一端，氣缸28通過氣缸支座29固定在安裝座1上，插釘擰緊單元3通過絲桿2與電機4實現(xiàn)傳動連接，并沿縱向?qū)к?7縱向移動，絲桿2與電機4之間接有聯(lián)軸器41，絲桿2一端通過成對雙聯(lián)角接觸球軸承39與安裝座1的端部固定，在安裝座1端部設有防止絲桿2的螺母37撞到安裝座1的防撞塊38，另一端通過深溝球軸承32固定在安裝座1上，成對雙聯(lián)角接觸球軸承39的軸承座裝有軸承壓蓋43，軸承壓蓋43通過鎖緊螺母40實現(xiàn)防松，深溝球軸承32的軸承座46的端面裝有軸承端蓋31，另一端設有密封圈座33，用于安裝密封圈34，對深溝球軸承32起到密封防塵的作用，絲桿2上裝有軸用彈性擋圈47和軸承隔圈45。

夾釘單元6通過氣缸28的驅(qū)動實現(xiàn)沿縱向?qū)к?7移動。本實施例中，電機4和絲桿2構成本實施例的第二致動器，氣缸28構成本實施例的第一致動器。

送釘單元5包括吹釘管10，吹釘管10通過吹釘管支架11固定在安裝座1上，且吹釘管10可沿軸向滑動地套設于吹釘管支架11的軸孔內(nèi)，吹釘管10的出釘口端通過支架8固定在安裝座1上，支架8上設有固定吹釘管10的裝管頭7，在出釘口端處設有用于檢測是否有臨時螺釘緊固件通過的傳感器9。臨時螺釘緊固件經(jīng)吹氣裝置沿吹釘管10吹送至出釘口端。本實施例中，傳感器9可為電感式環(huán)形開關。

夾釘單元6包括夾釘座79、夾爪77和驅(qū)動夾爪77在送釘單元5與插釘擰緊單元3之間來回移動的氣動滑臺78。夾釘座79通過夾釘座支架25與縱向?qū)к?7滑動連接，夾釘座支架25與氣缸28的推桿固定連接，夾爪77的夾爪座81通過縱向?qū)лS36與氣動滑臺78的動塊滑動連接，夾爪座81與動塊間設有拉簧76。在夾爪座81設有用于檢測夾爪77相對動塊發(fā)生位移的傳感器75。夾爪77的兩夾指相對地設有與臨時螺釘緊固件的螺釘?shù)穆輻U相匹配的夾釘槽，相對設置的兩個夾釘槽組成一能通過臨時螺釘緊固件的螺釘?shù)牡穆輻U而擋住釘頭的夾口，當螺釘經(jīng)吹氣裝置沿吹釘管吹送至出釘口端時，螺桿直接穿過該孔，釘頭無法通過，再由兩夾指對該臨時螺釘緊固件進行進一步夾緊。夾釘座79上安裝有滑動軸承座82，滑動軸承座82內(nèi)安裝有滑動軸承80。本實施例中，氣動滑臺78構成本實施例的升降機構。

插釘擰緊單元3包括沿縱向?qū)к?7滑動的插釘滑臺35、安裝在插釘滑臺35上的支座27、安裝在支座27上的插釘套筒49以及驅(qū)動插釘套筒49旋轉(zhuǎn)的第一電機65，插釘滑臺35與螺母37固定連接，插釘套筒49通過成對雙聯(lián)角接觸球軸承54與支座27連接，成對雙聯(lián)角接觸球軸承54的軸承座上設有裝有密封圈74的密封圈座73，插釘套筒49上套設有軸承隔圈55，用于阻隔成對雙聯(lián)角接觸球軸承54與鎖緊螺母56接觸，插釘套筒49的接釘端內(nèi)筒面與待擰緊臨時螺釘緊固件的外六角配合，第一電機65通過電機支座70固定在插釘滑臺35上。

插釘套筒49外氣密地套接有套環(huán)，套環(huán)與插釘套筒49之間裝有密封圈51和密封環(huán)53實現(xiàn)密封連接，插釘套筒49相對套環(huán)可繞軸線旋轉(zhuǎn)，套環(huán)的內(nèi)腔通過設于插釘套筒49上的徑向通孔與插釘套筒49的筒腔連通，套環(huán)設有與抽氣管連通的快換接頭52。

插釘套筒49內(nèi)套設有插釘擰緊軸50，插釘擰緊軸50與插釘套筒49之間設有密封圈68，支座27上安裝有驅(qū)動插釘擰緊軸50旋轉(zhuǎn)的第二電機64以及驅(qū)動插釘擰緊軸50沿軸向移動的氣缸18，插釘擰緊軸50的接釘端外周面與待擰緊臨時螺釘緊固件的內(nèi)六角配合。本實施例中，氣缸18構成本實施例的第三致動器。

在安裝座1上設有沿縱向布置的光柵尺23及用于限制插釘滑臺35位移的行程開關21。

第一電機65的輸出端依次連接有減速機66和帶輪副，帶輪副安裝在同步帶箱72內(nèi)，帶輪副包括同步帶71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成本實施例的帶輪組57，插釘套筒49一端通過平鍵58與第二帶輪固定，第二帶輪通過鎖緊螺母69實現(xiàn)軸向鎖緊，插釘套筒49的另一端通過安裝在滑動軸承座82內(nèi)的滑動軸承80與夾釘座79滑動連接。

第二電機64固定在電機支座62上，第二電機64的輸出端依次連接有減速機63、聯(lián)軸器61、扭矩傳感器60和聯(lián)軸器59，插釘擰緊軸50與聯(lián)軸器59連接的一端套有螺母67，電機支座62通過縱向?qū)к?4與插釘滑臺35滑動連接，氣缸18通過氣缸支架19固定在插釘滑臺35上，氣缸18的推桿16與電機支座62固定連接，第二電機64驅(qū)動插釘擰緊軸50旋轉(zhuǎn)從而實現(xiàn)擰釘功能。

在插釘滑臺35上設有與光柵尺23配合的光柵尺讀數(shù)頭20，光柵尺讀數(shù)頭20通過光柵尺讀數(shù)頭支架22安裝在插釘滑臺35上。插釘滑臺35上還設有測量第二電機64位移的長度計15，長度計15通過長度計支架17固定在插釘滑臺35上，通過測量電機支座62的位移來獲得插釘擰緊軸50的擰釘位移。

插釘擰緊軸50的旋轉(zhuǎn)和插釘套筒49的旋轉(zhuǎn)是各自分離的，傳感器75用以檢測夾爪77是否發(fā)生位移，從而檢測臨時螺釘緊固件的外六角和內(nèi)六角是否分別處于插釘套筒49和插釘擰緊軸50的正確位置。若通過傳感器75信號檢測到臨時螺釘緊固件已處于插釘套筒49的正確位置，則將臨時螺釘緊固件進行真空吸附，第一電機65停轉(zhuǎn)；若通過傳感器75檢測到臨時螺釘緊固件已處于插釘套筒軸50的正確位置，則可進行下一步的擰釘動作，并由扭矩傳感器60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，其外六角為保護套上的外六角。精制內(nèi)六角螺釘與保護套可相對旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的工作過程分為送釘、夾釘、校釘、擰釘四步，具體如下：

1.送釘：

1)臨時螺釘緊固件由吹釘管10進入，經(jīng)吹氣裝置吹送至出釘口處，使臨時螺釘緊固件的的螺釘?shù)尼敆U通過夾爪77的夾口，釘頭卡在夾口外；

2)由傳感器9檢測是否有臨時螺釘緊固件通過送釘管。

2.夾釘：

1)傳感器9檢測到臨時螺釘緊固件后，由夾爪77夾住臨時螺釘緊固件；

2)夾爪77通過氣缸28的驅(qū)動前進一定的距離，將臨時螺釘緊固件夾離吹釘管10；

3)夾爪77通過氣動滑臺78下移一定距離，使其對準插釘套筒49；

3.校釘：

1)夾爪77通過氣缸28的驅(qū)動向插釘套筒49移動一定的距離，使臨時螺釘緊固件壓住插釘套筒49并擠壓夾爪77；

2)由插釘擰緊單元中的第一電機65帶動插釘套筒49旋轉(zhuǎn)；

3)插釘套筒52旋轉(zhuǎn)，在臨時螺釘緊固件的外六角插入插釘套筒52的正確位置后，夾爪77在拉簧76的作用下會有瞬間的位移，通過夾爪77上的傳感器75可檢測該信號；

5)傳感器75獲取臨時螺釘緊固件的外六角處于插釘套筒49的正確位置的信號后，插釘套筒49停轉(zhuǎn)，并將臨時螺釘緊固件通過真空吸附裝置吸附在插釘套筒49上；

6)由插釘擰緊單元中的第二電機64帶動插釘擰緊軸50旋轉(zhuǎn)；

7)氣缸18帶動插釘擰緊軸50前進合適的距離，使插釘擰緊軸50前端擠壓臨時螺釘緊固件，夾爪77被擠開一段距離，；

8)在插釘擰緊軸50的持續(xù)旋轉(zhuǎn)下，當插釘擰緊軸50進入臨時螺釘緊固件的內(nèi)六角時，夾爪77在拉簧76的作用下會有瞬間的位移，夾爪77上的傳感器75可檢測該信號；

9)傳感器75獲得臨時螺釘緊固件的內(nèi)六角處于插釘擰緊軸50的正確位置的信號后，插釘擰緊軸50停轉(zhuǎn)；

10)夾爪77松開臨時螺釘緊固件，并通過氣動滑臺78和氣缸28退回至初始位置。

4.擰釘

1)電機4帶動插釘擰緊單元向前進給到工件的合適位置，使臨時螺釘緊固件48準確進入孔位；

2)第二電機64帶動插釘擰緊軸50旋轉(zhuǎn)，進行擰釘動作。

3)扭矩傳感器60實時監(jiān)控擰釘時的扭矩；

4)擰釘完成后，電機4帶動插釘擰緊單元后退至初始位置。

循環(huán)動作1～4，持續(xù)進行從送釘?shù)綌Q釘?shù)膭幼鳌?/p>

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施舉例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。