包括用于安放末端執行器的伸縮組件的機械手制造技術

本發明專利技術涉及一種機械手，其包括致動器組件、從致動器組件懸垂出的第一和第二平行伸縮導向螺桿組件以及由導向螺桿組件末端支撐的末端執行器。致動器組件使得每個導向螺桿組件獨立地展開和縮回。

【技術實現步驟摘要】
包括用于安放末端執行器的伸縮組件的機械手
技術介紹
在航空器裝配過程中，在不同結構的相反側同步執行緊固操作。緊固操作可包括在結構一側上鉆孔、锪孔和緊固件插入，且使得每個被插入的緊固件的末端終止在結構的相反側上?？紤]在航空器翼盒上的緊固操作。由翼盒外部的機械手系統執行鉆孔、锪孔和緊固件插入。通過手工勞動在翼盒內部執行套管和螺母的放置。人通過小的出入口進入翼盒，平躺在翼盒內的同時使用手工器件來實現套管和螺母放置。大約幾十萬個緊固件要被安裝并終止在通用航空器機翼上。非常理想的是，省去手工勞動并且使在翼盒兩側上的緊固操作完全自動化。然而， 對人而言，將螺母放到螺釘的螺紋上可能是項簡單的任務，但對機械手而言則并非易事。在螺釘上精確地安放和定向螺母是項復雜的任務。由于翼盒內空間的限制使得該任務變得更為復雜。翼盒形成了在其尖端僅有幾英寸高的狹窄空間(參看圖4所示的翼盒的例子)。此外，僅通過出入口能達到該狹窄空間。機械手必須經由出入口進入狹窄空間、操縱經過狹窄空間內部的縱梁、安放被插入緊固件的末端以及安放末端執行器并且在每個緊固件末端放置套管和螺母。航空器公差極其嚴緊致使任務變得更為復雜。通常，末端執行器重達40至50磅，所以任務變得更為復雜。由于狹窄空間內的機械手必須使其任務與翼盒外部的機械手的任務同步，所以任務變得更為復雜。
技術實現思路
根據此處的實施例，機械手包含致動器組件、從致動器組件懸垂出的第一和第二平行伸縮導向螺桿組件、耦合至伸縮組件的末端并且由伸縮組件的末端支撐的末端執行器。致動器組件使得每個伸縮組件均獨立地展開和縮回。根據此處的另一個實施例，系統能夠在具有有限空間的結構上執行制造操作。本系統包含第一機械手，其在有限空間外部可操作以便在結構上執行一組制造任務;第二機械手，其在有限空間內可操作以便在結構上執行互補的一組制造任務。第二機械手包括致動器組件以及從致動器組件懸垂出的第一和第二平行伸縮導向螺桿組件。每個伸縮組件的末端均樞轉地連接至末端執行器。第二機械手還包括控制器，其用于命令致動器在縮回位置和展開位置之間獨立地移動每個伸縮組件末端。根據此處的另一個實施例，在由壁體部分限定的有限空間內的制造方法包含將末端執行器移至有限空間內；使用第一和第二平行伸縮導向螺桿組件平移和旋轉末端執行器直到末端執行器在有限空間內相對于目標實現理想取向；以及使用有限空間外部的金屬板將末端執行器磁性地夾抵于壁體。附圖說明圖I和圖2示出包括末端執行器的機械手實施例。圖3a、圖3b和圖3c示出機械手的操作方法。圖4示出航空器翼盒的翼艙。圖5a、圖5b和圖5c示出機械手的實施例，其包括末端執行器以用于在翼盒上執行緊固操作。圖6示出用于在翼盒上執行緊固操作的機械手系統。圖7示出翼盒制造方法。具體實施例方式參考圖I和圖2。機械手110包括致動器組件120、從致動器組件120懸垂出的第一和第二平行伸縮導向螺桿組件130和140以及由導向螺桿組件130和140的末端132和 142支撐的末端執行器150。致動器組件120使得每個導向螺桿組件130和140均獨立地展開和縮回。關于致動器組件120參考X-Y-Z坐標系。在導向螺桿組件130或者140的縮回過程中，末端132或者142沿著X-軸線朝向致動器組件120移動。在導向螺桿組件130或者140的展開過程中，末端132或者142沿著X-軸線沿相反方向運動遠離致動器組件120。末端132和142受限不可旋轉。因此，末端132和142不會圍繞X-軸線旋轉。每個伸縮組件130和140均包括多個導向螺桿。圖I和圖2中，可看見第一伸縮組件130的兩個導向螺桿134和136，并且可看見第二伸縮組件140的兩個導向螺桿144和146。在一些實施例中，每個伸縮組件130和140僅包括兩個可見的導向螺桿。參考第一伸縮組件130。第二導向螺桿134被保持在致動器組件的外殼122內，以便第二導向螺桿能夠旋轉。第二導向螺桿134具有帶有內螺紋的孔。第一導向螺紋136具有接合第二導向螺桿134的螺紋孔的外螺紋。沿一個方向旋轉第二導向螺桿134使得第一導向螺桿136移至孔內并且縮回(因為外導向螺桿136的末端132是受限不可旋轉的)。沿相反方向旋轉第二導向螺桿134使得第一導向螺桿136從孔移出并且展開。以相似方式構造第二導向螺桿組件140，且第二導向螺桿144保持在外殼122內旋轉，并且第一導向螺桿146具有接合第二導向螺桿144的內螺紋孔的外螺紋。在其他實施例中，每個伸縮組件130和140還包括第三導向螺桿。在這些實施例中，第三導向螺桿被隱藏在外殼122內。每個伸縮組件130和140的第一導向螺桿和第三導向螺桿是不可旋轉的，而每個伸縮組件的第二導向螺桿是可旋轉的。在圖5a至圖5c中示出第三導向螺桿組件，并且下面將更加詳細地描述。使用導向螺桿優于其他器件(例如用于在運動過程中提供引導的線性導軌和用于產生移動的致動器)的優勢是導向螺桿不僅移動末端執行器150，而且還提供線性引導。此夕卜，導向螺桿承載因支撐末端執行器150所導致的負荷(例如，軸向和彎曲)。每個導向螺桿接口可以具有循環球軸承襯套。例如，在兩個導向螺桿組件中，一個循環球軸承襯套可位于第一和第二導向螺桿136和134的接口處，并且另一個循環球軸承襯套可位于第一和第二導向螺桿146和144的接口處。預先裝載軸承內的球，從而消除任何輪齒隙。這種襯套提供能夠實現精確移動和放置末端執行器150的穩定且剛性的結構。致動器組件120包括外殼122內用于使得每個導向螺桿130和140獨立地展開和縮回的器件。在一些實施例中，該器件可包括用于旋轉第二導向螺桿134的第一電動馬達124和傳動帶126，以及用于旋轉第二導向螺桿144的第二電動馬達128和傳動帶129。在一些實施例中，第一導向螺桿136和146的末端132和142可樞轉地直接連接至末端執行器150。在其他實施例中，通過接口板160，第一導向螺桿136和146的末端132和142耦合至末端執行器150。如圖I和圖2所示，通過樞轉接頭162，第一導向螺桿136的末端132耦合至接口板160，樞轉接頭162允許圍繞A軸線旋轉；并且通過樞轉接頭164，第一導向螺桿146的末端142耦合至接口板160，樞轉接頭164允許圍繞Zk軸線旋轉。接口板160可能有附加的自由度。例如，旋轉接頭能夠使末端執行器150圍繞Xe軸線樞轉。機械手110還包括電子接口 170和用于通過電子接口 170與致動器組件120通信 的控制器180。控制器180產生命令以命令致動器組件120移動伸縮組件130和140的末端132和142。在一些實施例中，命令使得馬達124和128旋轉第二導向螺桿134和144，進而，使得末端132和142沿著X-軸線移動。內導向螺桿134和144的相對角速度被控制成沿著X-軸線平移末端執行器150，并且圍繞ZE軸線旋轉末端執行器150。無需接頭/控制器之間的通信。圖3a至圖3c示出末端執行器150是如何定向的。參考圖3a，第一伸縮組件130的第二導向螺桿134 (未示出)不旋轉，從而第一導向螺桿136保持靜止。同時，第二伸縮組件140的第二導向螺桿144 (未示出)以恒定速度旋轉，從而使得第一導向螺桿146縮回一個距本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機械手，其包含：致動器組件；從所述致動器組件懸垂出的第一和第二平行伸縮導向螺桿組件；以及耦合至所述導向螺桿組件的末端并且由所述導向螺桿組件的末端支撐的末端執行器；所述致動器組件導致每個伸縮組件獨立地展開和縮回。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：B·薩爾，A·達旺桑，
申請(專利權)人：波音公司，
類型：發明
國別省市：