包括用于安放末端执行器的伸缩组件的机械手制造技术

本发明专利技术涉及一种机械手，其包括致动器组件、从致动器组件悬垂出的第一和第二平行伸缩导向螺杆组件以及由导向螺杆组件末端支撑的末端执行器。致动器组件使得每个导向螺杆组件独立地展开和缩回。

【技术实现步骤摘要】
包括用于安放末端执行器的伸缩组件的机械手
技术介绍
在航空器装配过程中，在不同结构的相反侧同步执行紧固操作。紧固操作可包括在结构一侧上钻孔、锪孔和紧固件插入，且使得每个被插入的紧固件的末端终止在结构的相反侧上。考虑在航空器翼盒上的紧固操作。由翼盒外部的机械手系统执行钻孔、锪孔和紧固件插入。通过手工劳动在翼盒内部执行套管和螺母的放置。人通过小的出入口进入翼盒，平躺在翼盒内的同时使用手工器件来实现套管和螺母放置。大约几十万个紧固件要被安装并终止在通用航空器机翼上。非常理想的是，省去手工劳动并且使在翼盒两侧上的紧固操作完全自动化。然而， 对人而言，将螺母放到螺钉的螺纹上可能是项简单的任务，但对机械手而言则并非易事。在螺钉上精确地安放和定向螺母是项复杂的任务。由于翼盒内空间的限制使得该任务变得更为复杂。翼盒形成了在其尖端仅有几英寸高的狭窄空间(参看图4所示的翼盒的例子)。此外，仅通过出入口能达到该狭窄空间。机械手必须经由出入口进入狭窄空间、操纵经过狭窄空间内部的纵梁、安放被插入紧固件的末端以及安放末端执行器并且在每个紧固件末端放置套管和螺母。航空器公差极其严紧致使任务变得更为复杂。通常，末端执行器重达40至50磅，所以任务变得更为复杂。由于狭窄空间内的机械手必须使其任务与翼盒外部的机械手的任务同步，所以任务变得更为复杂。
技术实现思路
根据此处的实施例，机械手包含致动器组件、从致动器组件悬垂出的第一和第二平行伸缩导向螺杆组件、耦合至伸缩组件的末端并且由伸缩组件的末端支撑的末端执行器。致动器组件使得每个伸缩组件均独立地展开和缩回。根据此处的另一个实施例，系统能够在具有有限空间的结构上执行制造操作。本系统包含第一机械手，其在有限空间外部可操作以便在结构上执行一组制造任务;第二机械手，其在有限空间内可操作以便在结构上执行互补的一组制造任务。第二机械手包括致动器组件以及从致动器组件悬垂出的第一和第二平行伸缩导向螺杆组件。每个伸缩组件的末端均枢转地连接至末端执行器。第二机械手还包括控制器，其用于命令致动器在缩回位置和展开位置之间独立地移动每个伸缩组件末端。根据此处的另一个实施例，在由壁体部分限定的有限空间内的制造方法包含将末端执行器移至有限空间内；使用第一和第二平行伸缩导向螺杆组件平移和旋转末端执行器直到末端执行器在有限空间内相对于目标实现理想取向；以及使用有限空间外部的金属板将末端执行器磁性地夹抵于壁体。附图说明图I和图2示出包括末端执行器的机械手实施例。图3a、图3b和图3c示出机械手的操作方法。图4示出航空器翼盒的翼舱。图5a、图5b和图5c示出机械手的实施例，其包括末端执行器以用于在翼盒上执行紧固操作。图6示出用于在翼盒上执行紧固操作的机械手系统。图7示出翼盒制造方法。具体实施例方式参考图I和图2。机械手110包括致动器组件120、从致动器组件120悬垂出的第一和第二平行伸缩导向螺杆组件130和140以及由导向螺杆组件130和140的末端132和 142支撑的末端执行器150。致动器组件120使得每个导向螺杆组件130和140均独立地展开和缩回。关于致动器组件120参考X-Y-Z坐标系。在导向螺杆组件130或者140的缩回过程中，末端132或者142沿着X-轴线朝向致动器组件120移动。在导向螺杆组件130或者140的展开过程中，末端132或者142沿着X-轴线沿相反方向运动远离致动器组件120。末端132和142受限不可旋转。因此，末端132和142不会围绕X-轴线旋转。每个伸缩组件130和140均包括多个导向螺杆。图I和图2中，可看见第一伸缩组件130的两个导向螺杆134和136，并且可看见第二伸缩组件140的两个导向螺杆144和146。在一些实施例中，每个伸缩组件130和140仅包括两个可见的导向螺杆。参考第一伸缩组件130。第二导向螺杆134被保持在致动器组件的外壳122内，以便第二导向螺杆能够旋转。第二导向螺杆134具有带有内螺纹的孔。第一导向螺纹136具有接合第二导向螺杆134的螺纹孔的外螺纹。沿一个方向旋转第二导向螺杆134使得第一导向螺杆136移至孔内并且缩回(因为外导向螺杆136的末端132是受限不可旋转的)。沿相反方向旋转第二导向螺杆134使得第一导向螺杆136从孔移出并且展开。以相似方式构造第二导向螺杆组件140，且第二导向螺杆144保持在外壳122内旋转，并且第一导向螺杆146具有接合第二导向螺杆144的内螺纹孔的外螺纹。在其他实施例中，每个伸缩组件130和140还包括第三导向螺杆。在这些实施例中，第三导向螺杆被隐藏在外壳122内。每个伸缩组件130和140的第一导向螺杆和第三导向螺杆是不可旋转的，而每个伸缩组件的第二导向螺杆是可旋转的。在图5a至图5c中示出第三导向螺杆组件，并且下面将更加详细地描述。使用导向螺杆优于其他器件(例如用于在运动过程中提供引导的线性导轨和用于产生移动的致动器)的优势是导向螺杆不仅移动末端执行器150，而且还提供线性引导。此夕卜，导向螺杆承载因支撑末端执行器150所导致的负荷(例如，轴向和弯曲)。每个导向螺杆接口可以具有循环球轴承衬套。例如，在两个导向螺杆组件中，一个循环球轴承衬套可位于第一和第二导向螺杆136和134的接口处，并且另一个循环球轴承衬套可位于第一和第二导向螺杆146和144的接口处。预先装载轴承内的球，从而消除任何轮齿隙。这种衬套提供能够实现精确移动和放置末端执行器150的稳定且刚性的结构。致动器组件120包括外壳122内用于使得每个导向螺杆130和140独立地展开和缩回的器件。在一些实施例中，该器件可包括用于旋转第二导向螺杆134的第一电动马达124和传动带126，以及用于旋转第二导向螺杆144的第二电动马达128和传动带129。在一些实施例中，第一导向螺杆136和146的末端132和142可枢转地直接连接至末端执行器150。在其他实施例中，通过接口板160，第一导向螺杆136和146的末端132和142耦合至末端执行器150。如图I和图2所示，通过枢转接头162，第一导向螺杆136的末端132耦合至接口板160，枢转接头162允许围绕A轴线旋转；并且通过枢转接头164，第一导向螺杆146的末端142耦合至接口板160，枢转接头164允许围绕Zk轴线旋转。接口板160可能有附加的自由度。例如，旋转接头能够使末端执行器150围绕Xe轴线枢转。机械手110还包括电子接口 170和用于通过电子接口 170与致动器组件120通信 的控制器180。控制器180产生命令以命令致动器组件120移动伸缩组件130和140的末端132和142。在一些实施例中，命令使得马达124和128旋转第二导向螺杆134和144，进而，使得末端132和142沿着X-轴线移动。内导向螺杆134和144的相对角速度被控制成沿着X-轴线平移末端执行器150，并且围绕ZE轴线旋转末端执行器150。无需接头/控制器之间的通信。图3a至图3c示出末端执行器150是如何定向的。参考图3a，第一伸缩组件130的第二导向螺杆134 (未示出)不旋转，从而第一导向螺杆136保持静止。同时，第二伸缩组件140的第二导向螺杆144 (未示出)以恒定速度旋转，从而使得第一导向螺杆146缩回一个距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械手，其包含：致动器组件；从所述致动器组件悬垂出的第一和第二平行伸缩导向螺杆组件；以及耦合至所述导向螺杆组件的末端并且由所述导向螺杆组件的末端支撑的末端执行器；所述致动器组件导致每个伸缩组件独立地展开和缩回。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B·萨尔，A·达旺桑，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：