一种用于钻铆加工机器人专用末端操作的电力载波电路设计

引言

铆接是飞机结构件的主要连接形式,要想提高飞机的装配质量,就要采取高效先进的制孔、铆接技术。为了提升大型构件制孔、铆接质量,提高加工效率,就必须采用自动化钻铆设备。目前广泛使用的自动化钻铆设备有3种,一是自动钻铆机,二是龙门式自动钻铆系统,三是机器人自动钻铆系统。前两种设备的缺点是应用范围很有限,要求构件的曲率变化较小,并且无法实现局促空间内的加工。而工业机器人因为位置精度与负载能力提高,再加上软件技术、误差补偿技术、实时仿真技术、高速切削技术发展迅速,如今已成为一种高质、高效的加工平台。目前,国外在机器人钻铆方面的关键技术已获得突破,并在工程上得到了应用,积累了丰富的实践经验。与之相比,我国的机器人钻铆技术水平还存在较大差距,比如市面上现有的钻铆加工机器人的末端操作器通常会外接电源,并且需要现场有工作人员同步配合操作,如图1所示。

针对自动钻铆机等设备在加工位置及灵活性等方面的局限性,钻铆加工机器人的应用突破了技术瓶颈,使自动钻铆技术获得了更深远的发展。

1钻铆加工机器人专用末端操作器的电力载波电路设计

与自动钻铆机等装置比较,工业机器人的优点有成本低、安装空间小、灵活性高和自动化程度高等,其适应工件能力强,通过扩展轴可实现长距离的移动,在不移动工件的情况下,可以在多个区域完成钻铆,相对传统的自动钻铆方式更加高效。在专用编程软件的辅助下,自动加工程序的离线编程与模拟加工得以实现,远程遥控也随着智能化的不断发展应运而生。但是钻铆加工机器人专用末端操作器缺少有效的远程控制功能,从而大大降低了操作器的实用性。本设计的目的在于提供一种用于钻铆加工机器人专用末端操作的电力载波电路,能够实现远程遥控,实现操作智能化。

本电路包括第一集成电路U1和第二集成电路U2,第一集成电路U1的4号端口、8号端口和第二集成电路U2的4号端口、8号端口均连接变压器T1的一次线圈的一端,变压器T1一次线圈的另一端连接三极管VT1的集电极,第一集成电路U1的1号端口、第二集成电路U2的1号端口均接地,第一集成电路U1的2号端口、6号端口共同连接第一电容C1,且第一电容C1接地,第二集成电路U2的2号端口、6号端口共同连接第三电容C3,且第三电容C3接地,第一集成电路U1的5号端口通过第二电容C2接地,第二集成电路U2的5号端口通过第四电容C4接地,第一集成电路U1的7号端口分别连接第一电阻R1、第二电阻R2,第二电阻R2通过第一电容C1接地,第二集成电路U2的7号端口依次连接第三电阻R3、第一集成电路U1的3号端口,第二集成电路U2的7号端口还依次连接第四电阻R4、第三电容C3,第二集成电路U2的3号端口依次连接第五电阻R5、三极管VT1的基极,三极管VT1的发射极接地,变压器T1二次线圈一端连接第五电容C5,另一端连接第六电容C6。

电力载波电路结构如图2所示。

2设计特点

电路包含两块NE555时基电路,这两个时基电路组成了两个不同频率振荡电路,第一集成电路U1构成低频振荡电路,频率F1主要由第一电容C1和第二电阻R2决定,第一集成电路U1的第三端输出频率为F1的低频信号,当第一集成电路U1的第三端输出高电平时,第二集成电路U2构成的高频振荡电路工作,其振荡频率F2主要由第三电容C3和第四电阻R4决定,且F2远大于F1,这样在第二集成电路U2的第三端输出频率为F2的脉冲调制信号。该调制信号通过由三极管、变压器T1、第五电容C5和第六电容C6组成的驱动电路在电力线上产生高频调制脉冲,高频调制脉冲电压由传输距离选择。

3结论

(1)第一集成电路U1和第二集成电路U2的型号均为NE555,延时范围极广,输出端的供给电流大,可直接推动多种自动控制的负载,计时精确度高,温度稳定度佳:

(2)三极管VT1的型号为BU506,能够增强电路稳定性:

(3)第一电阻R1、第二电阻R2的阻值均为3.3kΩ:

(4)变压器T1一次线圈与二次线圈的匝数比为1:20。

通过上述方式,本设计的电力载波电路,能够实现通过电源线来进行远程遥控,这样就大大提高了操作器的实用性和智能化水平。