CN115106814B - 压力脚装置及钻孔执行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及，本发明提出了一种压力脚装置及钻孔执行器，其中压力脚装置包括：环形的底座和环形的压紧块，所述底座上设有至少一个限位孔，所述压紧块上设有至少一个限位轴；所述底座和所述压紧块同轴且活动对接，所述限位轴和一对应的所述限位孔同轴，所述限位轴连接在一对应的所述限位孔中，所述限位轴和一对应的所述限位孔之间具有第一间距。当压紧薄壁件时，由于限位轴和限位孔之间具有第一间距，压紧块和底座之间具有沿钻孔径向的自由度，压紧块和底座之间能够在钻孔径向产生相对位移，压紧块能够相对底座沿钻孔径向相对滑动，既能够避免划伤薄壁件，又可以使压力脚装置和钻孔执行器的姿态不变，提高钻孔精度。

Description

压力脚装置及钻孔执行器

技术领域

本发明涉及航空技术领域，特别是涉及一种压力脚装置及钻孔执行器。

背景技术

机械孔连接是飞机机体装配的主要连接形式，可以有效地保证飞机机体结构的工作寿命和可靠性。为了连接壁板中的各个零部件，需要在蒙皮与肋、长桁、框等零部件上钻孔。

在弱刚度的薄壁件上钻孔时，由于薄壁件刚度差，钻孔产生的轴向力会导致薄壁件变形，在加工过程中，容易颤振，影响钻孔质量，甚至损坏钻头。用一个压力脚压住薄壁件，可以增强***刚度，也便于确定钻孔基准。

现有钻孔执行器的压力脚只有一个自由度，即可沿钻孔轴向向移动，在钻孔轴向上压紧工件。由于不具备其他自由度，一方面，压力脚可能在薄壁件表面滑动，划伤薄壁件；另一方面，压力脚可能带动钻孔执行器沿薄壁件曲面结构的切向运动，改变钻孔执行器的工作位置和姿态，降低钻孔执行器的位置和姿态精度。

因此，本发明提出了一种压力脚装置及钻孔执行器。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种压力脚装置及钻孔执行器，解决了现有技术中压力脚仅能沿钻孔轴向移动的技术问题。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种压力脚装置，包括：环形的底座和环形的压紧块，所述底座上设有至少一个限位孔，所述压紧块上设有至少一个限位轴；

所述底座和所述压紧块同轴且活动对接，所述限位轴和一对应的所述限位孔同轴，所述限位轴连接在一对应的所述限位孔中，所述限位轴和一对应的所述限位孔之间具有第一间距。

可选地，所述压力脚装置还包括弹性圈，所述弹性圈套设在所述限位轴上，所述弹性圈位于所述限位轴和所述限位孔之间。

可选地，所述压力脚装置还包括位移传感器；

所述压紧块靠近所述底座的一面设有楔形面；

所述底座设有第一通孔，所述第一通孔沿所述限位孔轴向平行设置，所述位移传感器位于所述第一通孔内，且和所述楔形面接触相连，以用于感应所述压紧块的移动位移。

可选地，所述压力脚装置还包括第一连接件和第二连接件；所述限位孔包括依次设置的第一孔、第二孔和第三孔，所述第一孔的孔径、第三孔的孔径均大于所述第二孔的孔径，所述第一孔靠近所述压紧块设置；所述限位轴中部同轴设有第二通孔，所述第二连接件位于第三孔内，所述第一连接件穿过所述第二通孔、第二孔和所述第二连接件连接，所述底座和所述压紧块通过第一连接件和第二连接件相连。

可选地，沿所述限位轴周向设有第一环形槽，沿所述限位孔周向设有第二环形槽，所述弹性圈卡设在所述第一环形槽和所述第二环形槽之间。

可选地，所述第一环形槽和所述第二环形槽分别包括底面和两斜面，两所述斜面分别位于所述底面两侧，所述弹性圈的两侧分别和所述底面、两所述斜面接触相连；

所述底座和所述压紧块之间具有第二间距。

可选地，所述压力脚装置还包括环形的第一滚珠组，所述第一滚珠组位于所述底座和所述压紧块之间，所述第一滚珠组分别和所述底座、所述压紧块接触相连。

可选地，所述压力脚装置还包括环形的第二滚珠组，所述第二滚珠组位于所述底座和所述压紧块之间，所述第二滚珠组分别和所述底座、所述压紧块接触相连；

所述第二滚珠组套设于所述第一滚珠组外，所述限位轴位于所述第一滚珠组和所述第二滚珠组之间。

可选地，所述压紧块上设有环形的第一安装槽和第二安装槽，所述第一安装槽和所述第二安装槽位于所述压紧块靠近所述底座的一面，所述第二安装槽套设在所述第一安装槽外；

所述第一滚珠组活动嵌设在所述第一安装槽内，所述第二滚珠组活动嵌设在所述第二安装槽内。

本发明还提出了一种钻孔执行器，包括上述的压力脚装置。

(3)有益效果

综上，本发明的压力脚装置中，底座连接在钻孔执行器上，压紧块用于压紧薄壁件。当压紧薄壁件时，由于限位轴和限位孔之间具有第一间距，压紧块和底座之间具有沿钻孔径向的自由度，压紧块和底座之间能够在钻孔径向产生相对位移，压紧块能够相对底座沿钻孔径向相对滑动，既能够避免划伤薄壁件，又可以使压力脚装置和钻孔执行器的姿态不变，提高钻孔精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中压力脚装置的结构示意图。

图2是本发明一实施例中压力脚装置的剖视图。

图3是本发明一实施例中压力脚装置的第一***图。

图4是本发明一实施例中位移传感器和楔形块的连接关系图。

图5是本发明一实施例中压紧块的***图。

图6是图3的剖视图。

图7是本发明一实施例中压紧块、底座和弹性圈的剖视图。

图8是本发明一实施例中钻孔执行器的结构示意图。

图9是本发明一实施例中压力脚装置的第二***图。

图中：

1000-钻孔执行器；100-压力脚装置；10-底座；12-底座；14-第三通孔；20-压紧块；122-第一孔；124-第二孔；126-第三孔；128-第二环形槽；22-限位轴；24-第一安装槽；26-第二安装槽；222-第二通孔；224-第一环形槽；30-弹性圈；40-位移传感器；50-楔形块；52-楔形面；60-第一连接件；70-第一滚珠组；80-第二滚珠组；90-第二连接件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

请参照图1和图2，本实施例提出了一种压力脚装置100，包括：环形的底座10和环形的压紧块20，所述底座10上设有至少一个限位孔12，所述压紧块20上设有至少一个限位轴22；所述底座10和所述压紧块20同轴且活动对接，所述限位轴22和一对应的所述限位孔12同轴，所述限位轴22连接在一对应的所述限位孔12中，所述限位轴22和一对应的所述限位孔12之间具有第一间距。

本实施例的压力脚装置100中，底座10连接在钻孔执行器上，压紧块20用于压紧薄壁件。当压紧薄壁件时，由于限位轴22和限位孔12之间具有第一间距，压紧块20和底座10之间具有沿钻孔径向的自由度，压紧块20和底座10之间能够在钻孔径向产生相对位移，压紧块20能够相对底座10沿钻孔径向相对滑动，既能够避免划伤薄壁件，又可以使压力脚装置100和钻孔执行器的姿态不变，提高钻孔精度。其中，第一间距的大小可以根据实际情况设置。如图2所示，第一间距为(D_R-D_r)/2。

请参照图3，在一实施例中，所述压力脚装置100还包括弹性圈30，所述弹性圈30套设在所述限位轴22上，所述弹性圈30位于所述限位轴22和所述限位孔12之间。当压紧块20和底座10沿钻孔径向产生相对位置时，弹性圈30能够适应压紧块20和底座10的相对滑动。当解除钻孔状态后，弹性圈30又能够使压紧块20和底座10恢复到初始位置。

具体的，弹性圈30为橡胶环，可以理解的是，根据实际需要，弹性圈30还可以为其他具有形变材质制成的环形圈。

请参照图3和图4，在一实施例中，所述压力脚装置100还包括位移传感器40；所述压紧块20靠近所述底座10的一面设有楔形面52；所述底座10设有第一通孔，所述第一通孔沿所述限位孔12轴向平行设置，所述位移传感器40位于所述第一通孔内，且和所述楔形面52接触相连，以用于感应所述压紧块20的移动位移。当压紧块20相对底座10沿钻孔径向移动时，位移传感器40能够检测楔形面52上的位移，从而得到压紧块20和底座10之间的相对位移。具体的，压紧块20上设有楔形块50，楔形块50和压紧块20之间通过螺钉连接，优选的，楔形块50的数量为四个，第一通孔的数量也为四个，两个位移传感器40可以通过两第一通孔和楔形块50的楔形面52接触。两位移传感器40分别能够检测到两组压紧块20相对底座10之间的相对位移数据，从而能够更加精确的得到压紧块20相对底座10之间的相对位移。通过楔形面52的设计，将压紧块20相对底座10沿钻孔的径向移动转换为轴向移动，不增加压力脚装置100的结构。

在一具体的实施例中，当楔形块50的径向位置变化时，楔形块50的斜面位置随之改变，位移传感器40测量的轴向位置也发生改变。当径向运动量为ΔL_P时，轴向运动量为ΔL_M，二者满足如下关系：ΔL_M＝ΔL_P tanθ_P，在两个正交方向上布置两个位移传感器40，测量相应楔形块50的位移，根据位移传感器40的读数变化量ΔL_M，即可计算出压紧块20的径向运动量ΔL_P，据此可以调整钻孔执行器的末端执行器的位置。

请参照图5至图7，在一实施例中，所述压力脚装置100还包括第一连接件60和第二连接件90；所述限位孔12包括依次设置的第一孔122、第二孔124和第三孔126，所述第一孔122的孔径、第三孔126的孔径均大于所述第二孔124的孔径，所述第一孔122靠近所述压紧块20设置；所述限位轴22中部同轴设有第二通孔222，所述第二连接件90位于第三孔126内，所述第一连接件60穿过所述第二通孔222、第二孔124和所述第二连接件90连接，所述底座10和所述压紧块20通过第一连接件60和第二连接件90相连。限位轴22位于第一孔122中，限位轴22和第一孔122具有第一间距，限位轴22和第一孔122能够产生相对位移。具体的，第一连接件60为螺钉，第二连接件90为螺母，该螺母活动安装于第三孔126中，即第三孔126的孔径比该螺母的直径大。通过该螺钉和螺母的连接，使底座10和压紧块20能够连接，且限位轴22和第一孔122能够产生相对位移。

在一实施例中，沿所述限位轴22周向设有第一环形槽224，沿所述限位孔12周向设有第二环形槽128，所述弹性圈30卡设在所述第一环形槽224和所述第二环形槽128之间。第一环形槽224和第二环形槽128可以将弹性圈30固定住，防止弹性圈30脱落。

将压紧块20安装到底座10上时，由于在限位孔12与底座10的限位轴22之间存在第一间距，如果不采取适当的定位措施，在初始状态下，不能保证底座10的限位轴22稳定地位于压紧块20的限位孔12的中心，偏向任何一个方向，都将减小该方向的行程，在重力等因素作用下，限位轴22很可能与限位孔12接触，则此方向无法实现双向运动，在不能运动的方向上，压紧块20失去了位置调整能力。因此，需要采用定位装置确定限位轴22在限位孔12中的初始位置，保证限位轴22在各个方向上都有足够的第一间距，可以向各个方向运动，满足压紧块20的位置调整需求，定位装置还要具有较高的弹性，当限位轴22向某方向运动时，定位装置压缩变形，不会阻碍限位轴22的运动，当解除工作状态后，定位装置的弹性确保限位轴22回复到初始位置。在一实施例中，所述第一环形槽224和所述第二环形槽128分别包括底面和两斜面，两所述斜面分别位于所述底面两侧，所述弹性圈30的两侧分别和所述底面、两所述斜面接触相连；所述底座10和所述压紧块20之间具有第二间距。

其中，所述第一环形槽224和所述第二环形槽128的横截面中，斜面形成的的斜边PN长度为

弹性圈30的中心O与所述第二环形槽128顶点P之间的线段OP的长度为

弹性圈30的与所述第二环形槽128的斜边接触点为Q，线段PQ的长度为

弹性圈30与所述第一环形槽224、所述第二环形槽128的斜边接触，接触点为Q应位于线段PN内，则存在下列关系式

由此可确定所述第一环形槽224和所述第二环形槽128的各参数与第二间距ΔS之间的关系，据此合理地设计所述第一环形槽224和所述第二环形槽128尺寸、选择弹性圈30的参数，就可以同时满足合理的初始位置、足够的各向运动行程两方面需求。

在一实施例中，所述压力脚装置100还包括环形的第一滚珠组70，所述第一滚珠组70位于所述底座10和所述压紧块20之间，所述第一滚珠组70分别和所述底座10、所述压紧块20接触相连。第一滚珠组70可以减小底座10和压紧块20之间的摩擦，具体的，第一滚珠组70包括多个第一滚珠，各第一滚珠沿底座10、压紧块20周向分布，各第一滚珠均匀分布在底座10和压紧块20之间，使底座10和压紧块20之间的摩擦更加均匀。

在一实施例中，所述压力脚装置100还包括环形的第二滚珠组80，所述第二滚珠组80位于所述底座10和所述压紧块20之间，所述第二滚珠组80分别和所述底座10、所述压紧块20接触相连；所述第二滚珠组80套设于所述第一滚珠组70外，所述限位轴22位于所述第一滚珠组70和所述第二滚珠组80之间。第二滚珠组80包括多个第二滚珠，各第二滚珠沿底座10、压紧块20周向分布，各第二滚珠均匀分布在底座10和压紧块20之间，使底座10和压紧块20之间的摩擦更加均匀。第二滚珠组80可以减小底座10和压紧块20之间的摩擦，同时，通过第一滚珠组70和第二滚珠组80的共同作用，使压紧块20和底座10之间的摩擦更加平衡和均匀。

在一实施例中，所述压紧块20上设有环形的第一安装槽24和第二安装槽26，所述第一安装槽24和所述第二安装槽26位于所述压紧块20靠近所述底座10的一面，所述第二安装槽26套设在所述第一安装槽24外；所述第一滚珠组70活动嵌设在所述第一安装槽24内，所述第二滚珠组80活动嵌设在所述第二安装槽26内。第一安装槽24对第一滚珠组70具有限位和固定的作用，防止第一滚珠组70从底座10和压紧块20之间脱离。第二安装槽26对第二滚珠组80具有限位和固定的作用，防止第二滚珠组80从底座10和压紧块20之间脱落。

请参照图8和图9，本实施例还提出了一种钻孔执行器1000，包括上述的压力脚装置100。本实施例的钻孔执行器1000也具有上述优点，在此不再赘述。

具体的，底座10上设有第三通孔14，底座10通过第三通孔14安装于钻孔执行器1000上，进一步的，第三通孔14为螺纹孔，通过螺钉和该螺纹孔连接，使底座10连接在钻孔执行器1000上，结构简单，拆装方便。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种压力脚装置，其特征在于，包括：环形的底座和环形的压紧块，所述底座上设有至少一个限位孔，所述压紧块上设有至少一个限位轴，所述底座和所述压紧块同轴且活动对接，所述限位轴和一对应的所述限位孔同轴，所述限位轴连接在一对应的所述限位孔中，所述限位轴和一对应的所述限位孔之间具有第一间距，由于限位轴和限位孔之间具有第一间距，压紧块和底座之间具有沿钻孔径向的自由度，压紧块和底座之间能够在钻孔径向产生相对位移，压紧块能够相对底座沿钻孔径向相对滑动，既能够避免划伤薄壁件，又可以使压力脚装置和钻孔执行器的姿态不变，提高钻孔精度，其中，第一间距的大小可以根据实际情况设置；

还包括弹性圈，所述弹性圈套设在所述限位轴上，所述弹性圈位于所述限位轴和所述限位孔之间，沿所述限位轴周向设有第一环形槽，沿所述限位孔周向设有第二环形槽，所述弹性圈卡设在所述第一环形槽和所述第二环形槽之间；

还包括位移传感器，所述压紧块靠近所述底座的一面设有楔形面，所述底座设有第一通孔，所述第一通孔沿所述限位孔轴向平行设置，所述位移传感器位于所述第一通孔内，且和所述楔形面接触相连，以用于感应所述压紧块的移动位移，压紧块上设有楔形块，楔形块的数量为四个，第一通孔的数量也为四个，在两个正交方向上布置两个位移传感器，两个位移传感器可以通过两第一通孔和楔形块的楔形面接触。

2.根据权利要求1所述的压力脚装置，其特征在于，还包括第一连接件和第二连接件；

所述限位孔包括依次设置的第一孔、第二孔和第三孔，所述第一孔的孔径、第三孔的孔径均大于所述第二孔的孔径，所述第一孔靠近所述压紧块设置；

所述限位轴中部同轴设有第二通孔，所述第二连接件位于第三孔内，所述第一连接件穿过所述第二通孔、第二孔和所述第二连接件连接，所述底座和所述压紧块通过第一连接件和第二连接件相连。

3.根据权利要求1所述的压力脚装置，其特征在于，所述第一环形槽和所述第二环形槽分别包括底面和两斜面，两所述斜面分别位于所述底面两侧，所述弹性圈的两侧分别和所述底面、两所述斜面接触相连。

4.根据权利要求1至3任一项所述的压力脚装置，其特征在于，还包括环形的第一滚珠组，所述第一滚珠组位于所述底座和所述压紧块之间，所述第一滚珠组分别和所述底座、所述压紧块接触相连。

5.根据权利要求4所述的压力脚装置，其特征在于，还包括环形的第二滚珠组，所述第二滚珠组位于所述底座和所述压紧块之间，所述第二滚珠组分别和所述底座、所述压紧块接触相连；

所述第二滚珠组套设于所述第一滚珠组外，所述限位轴位于所述第一滚珠组和所述第二滚珠组之间。

6.根据权利要求5所述的压力脚装置，其特征在于，所述压紧块上设有环形的第一安装槽和第二安装槽，所述第一安装槽和所述第二安装槽位于所述压紧块靠近所述底座的一面，所述第二安装槽套设在所述第一安装槽外；

所述第一滚珠组活动嵌设在所述第一安装槽内，所述第二滚珠组活动嵌设在所述第二安装槽内。

7.一种钻孔执行器，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的压力脚装置。