CN106964971B - 一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构 - Google Patents

Abstract

一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，它涉及一种机械臂工装机构。为了解决在狭小空间内装配螺母时需要人手进行装配，耗时费力、工作效率低下且装配质量难以保证的问题。本发明包括电机、支撑组件、升降机构、传动机构、姿态控制机构和执行机构，所述升降机构设置在狭小空间的进口处，支撑组件设置在升降机构上，支撑组件在升降机构的控制下沿升降机构的高度方向作出上下往复运动，执行机构铰接在支撑组件的底部，电机设置在支撑组件上且其通过传动机构与执行机构相连接，执行机构在姿态控制机构的带动下作出转动动作，执行机构在传动机构带动下作出螺母装配动作。本发明用于辅助狭小空间内装配螺母。

Description

一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构

技术领域

本发明具体涉及一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构。

背景技术

装配过程是一项复杂的工艺过程，它不仅仅是将合格零件、部件简单地连接在一起，而且要根据装配的技术要求，通过调整、配作、检验等许多工作，最终保证产品的装配质量。其主要包括清洗、连接、校正、调整和配作、平衡以及验收试验的工作项目，由于装配工作的精准装配对后续工作起到重要作用，装配工作通常需要宽敞且直观的装配工况，能够利用机器进行批量装配，一旦涉及到在狭小空间内进行装配时，往往需要人工操纵扳手、工装及其他辅助工具进行，装配效果差且无法准确到达安装位置，耗时费力，装配效率低下。

例如在航天航空领域中，我国航空发动机制造技术与欧美等国还有较大差距。其中一个原因就是航空发动机转子组件的两个叶片轮盘的连接通过多组螺栓和螺母的连接来实现的，由于航空发动机转子叶片轮盘的进口空间狭小，连接位置处于直径200～500mm的节圆上，封闭在狭小的两个叶片轮盘辐板之间，盘间的最小轴向尺寸为60～150mm，盘心孔的最小直径不大于100mm，螺母的拧紧力矩不小于50牛米。在装配多组螺栓和螺母的过程中，螺母已经预先通过其他方式拧到螺栓上，只需要对螺母进行预紧。但是根据转子组件的空间结构特点，需要工装通过直径不大于100mm的盘心孔然后对螺母进行装配，其中安装位置和盘心孔入口轴向尺寸为500mm左右。目前由于受限于空间位置，利用人工操纵扳手、工装等无法准确到达安装位置，而且安装时无法目视到螺母，造成装配时需要多种特定尺寸、形状的扳手、工装的轮流安装，且无法保证拧紧力矩在指定的力矩范围内，给装配造成了极大困难。

总之，仅是依靠人工扳手的拧动，这样装配效率低下且装配质量难以保证，对于装配的几何精度、装配的力度的大小及力矩控制无法保证统一，难以实现批量化装配工作，制约着航空发动机的总装进度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，以解决由于空间受限，现有在狭小空间内装配螺母时需要人手进行装配，耗时费力、工作效率低下且装配质量难以保证的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，它包括电机、支撑组件、升降机构、传动机构、姿态控制机构和执行机构，所述升降机构设置在狭小空间的进口处，支撑组件设置在升降机构上，支撑组件在升降机构的控制下沿升降机构的高度方向作出上下往复运动，执行机构铰接在支撑组件的底部，电机设置在支撑组件上且其通过传动机构与执行机构相连接，执行机构在姿态控制机构的带动下作出转动动作，执行机构在传动机构带动下作出螺母装配动作。

本发明为一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，优选地，升降机构包括底板、校准座、移动台、丝杠、第一摇柄、两根中间光杆和两根端部光杆，所述底板水平设置，底板上加工有装配口，所述底板通过装配口设置在狭小空间的进口处，两根中间光杆和两根端部光杆均竖直并列设置在底板上，移动台水平设置，移动台依次穿过两根中间光杆和两根端部光杆，移动台分别与两根中间光杆和两根端部光杆滑动配合，丝杠竖直设置在两根中间光杆之间，丝杠的下端穿过移动台设置在底板上，丝杠的上端设置有第一摇柄，移动台在丝杠的带动下沿端部光杆的长度方向往复运动。

本发明为一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，优选地，执行机构包括主板、上链轮组件、下链轮组件和螺母套，所述主板的一端为连接端，主板的另一端为活动端，所述主板的连接端通过连接柱铰接在支撑组件的底部，上链轮组件设置在主板的上端面，两个上传送轮之间通过上传送链相连接，下链轮组件设置在主板的下端面，两个下传送轮之间通过下传送链相连接，上链轮组件中的一个上传送轮与下链轮组件中的一个下传送轮同轴连接，螺母套位于主板的下端面且其设置在主板的活动端处，上链轮组件中的另一个上传送轮与螺母套同轴连接。

本发明为一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，优选地，支撑组件包括大连接底座、竖杆和小连接底座，所述大连接底座2-1和小连接底座之间从上至下依次水平并列设置，竖杆竖直设置在大连接底座和小连接底座之间，所述电机设置在大连接底座的顶部。

本发明为一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，优选地，小连接底座的内部设置有锥齿轮。

本发明为一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，优选地，姿态控制机构包括限制框体、第二摇柄、蜗轮、蜗杆、第一传送带和两个第一带轮，所述限制框体设置在大连接底座的顶部，所述蜗轮和蜗杆均设置在限制框体内且二者相啮合，所述第二摇柄穿过限制框体与蜗杆相连接，两个第一带轮中的一个所述第一带轮设置在限制框体内且其与蜗轮同轴连接，两个第一带轮中的另一个所述第一带轮套装在连接柱上，两个第一带轮之间设置有第一传送带。

本发明为一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，优选地，传动机构包括第二传送带和两个第二带轮，两个第二带轮中的一个所述第二带轮套装在电机的输出轴上，两个第二带轮中的另一个所述第二带轮设置在小连接底座的外部且该第二带轮与锥齿轮相连接，两个第二带轮之间设置有第二传送带。

本发明为一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，优选地，电机为带扭力限制器的电机。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明能够实现在狭小空间内对叶片轮盘螺栓连接的预紧工作，有效替代了人工拧动扳手的方式，完成人力短时间内不能完成的装配工作。

2、本发明中通过电机、支撑组件、升降机构、传动机构、姿态控制机构和执行机构之间相互配合有效实现对装配对象的周向螺母装配连接，能够实现周向的转动与固定。通过执行机构二自由度的转换运动，有效完成对多组螺母的预紧工作。本发明既能够保证装配工作要求的精度，还能够实现批量化生产。

3、本发明中连接柱的设置能够有效实现执行机构的定位，使执行机构达到预定位置。

4、本发明中升降机构的设置能够带动支撑组件、传动机构、姿态控制机构和执行机构同步进行上下往复运动，使执行机构能够在狭小空间中进给，最终到达预定位置。

5、本发明中传动机构、上链轮组件、下链轮组件以及姿态控制机构中的传送部件，能够在执行机构的进给运动中确保动力的持续传输效果，即能够实现执行机构在电机动力传输过程中，即使执行机构在姿态控制机构作用下运动轨迹发生变化，也能保证电机动力传输的连续性，保持输入与输出连续，没有齿轮啮合断开情况出现。有效实现装配螺母工作的连续性。

6、本发明的执行机构能够在进给运动中根据叶片轮盘内部空间的大小对主板进行转动，使执行机构在狭小空间中进给，最终到预定位置。同时控制执行机构的上下进给运动和主板的转动，依靠进给运动之间的配合使执行机构在狭小空间达到预定位置，实现螺母的预紧工作。

7、本发明中的电机为带扭力限制器的电机，当所要装配的螺母的预紧力为74～76牛米时，选择与之相对应的扭力限制值在75牛米的电机，在拧紧装配的过程中，当达到74～76牛米扭矩时，能够实现过载保护，使螺母的预紧力矩达到指定范围。有效增强本发明装配的准确性和安全性。

8、本发明中传动机构、姿态控制机构和执行机构中的带传动和链传动的传动方式，不但能够传动较大力矩，同时还减轻了工装整体的质量。

9、本发明中执行机构中的主板形状和尺寸根据所工作区间调整更换，能够满足在叶片轮盘内直径200～500mm的节圆上的螺母的预紧。

10、本发明有效保证螺母的装配质量，省时省力且能够保证装配效率，实现螺母批量化装配的过程。本发明适用范围广泛，不仅适用于航空发动机转子组件的两个叶片轮盘的连接，也适用于其他狭小空间内的螺母装配工作。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图，图中去掉升降机构3；

图2是支撑组件2、传动机构4、姿态控制机构5和执行机构6之间连接关系的主视结构剖面图，图中去掉第一传送带5-5和第二传送带4-1；

图3是升降机构3设置在航空发动机转子的叶片轮盘9上时的工作状态示意图；

图4是本发明设置在航空发动机转子的叶片轮盘9上时的工作状态示意图，图中箭头表示升降机构3在执行机构6完成一个工位的装配，使升降机构3带动整体向上运动后，辅助执行机构6转换工位时的转动方向；

图5是本发明在航空发动机转子的叶片轮盘9上装配螺母的初始工作状态示意图，图中箭头方向表示执行机构6的下落方向；

图6是本发明在航空发动机转子的叶片轮盘9上装配螺母的第一工作阶段的状态示意图；

图7是图6的主视结构剖面图；

图8是本发明在航空发动机转子的叶片轮盘9上装配螺母的第二工作阶段的状态示意图，图中三个箭头从左至右分别表示第二摇柄5-2的转动方向、第一摇柄3-5的转动方向以及升降机构3的转动方向；

图9是图8的主视结构剖面图，图中三个箭头从上至下分别表示第一摇柄3-5的转动方向、支撑组件2的下落方向和执行机构6的转动方向；

图10是本发明在航空发动机转子的叶片轮盘9上最终装配螺母的工作状态示意图；

图11是图10的主视结构剖面图；

图12是支撑组件2和执行机构6之间连接关系的立体结构示意图；

图13是传动机构4、姿态控制机构5和执行机构6之间连接关系的主视结构剖面图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12和图13说明本实施方式，本实施方式包括电机1、支撑组件2、升降机构3、传动机构4、姿态控制机构5和执行机构6，所述升降机构3设置在狭小空间的进口处，支撑组件2设置在升降机构3上，支撑组件2在升降机构3的控制下沿升降机构3的高度方向作出上下往复运动，执行机构6铰接在支撑组件的底部，电机1设置在支撑组件2上，电机1通过传动机构4与执行机构6相连接，执行机构6在姿态控制机构5的带动下作出转动动作，执行机构6在传动机构4带动下作出螺母装配动作。

航空发动机转子叶片轮盘9的内部需要进行多组螺母的装配，当将本发明应用在航空发动机转子叶片轮盘9上时，升降机构3设置在航空发动机转子叶片轮盘9的盘面上，执行机构6正对航空发动机转子叶片轮盘9的进口处，执行机构6在电机1、支撑组件2、升降机构3、传动机构4和姿态控制机构5配合下伸入航空发动机转子叶片轮盘9的内部实现多组螺母的装配工作。

具体实施方式二：结合图3、图4、图5、图6、图8和图10说明本实施方式，本实施方式中升降机构3包括底板3-1、校准座3-2、移动台3-3、丝杠3-4、第一摇柄3-5、两根中间光杆3-6和两根端部光杆3-7，所述底板3-1水平设置，底板3-1上加工有装配口，所述底板3-1通过装配口设置在狭小空间的进口处，两根中间光杆3-6和两根端部光杆3-7均竖直并列设置在底板3-1上，移动台3-3水平设置，移动台3-3依次穿过两根中间光杆3-6和两根端部光杆3-7，移动台3-3分别与两根中间光杆3-6和两根端部光杆3-7滑动配合，丝杠3-4竖直设置在两根中间光杆3-6之间，丝杠3-4的下端穿过移动台3-3设置在底板3-1上，丝杠3-4的上端设置有第一摇柄3-5，移动台3-3在丝杠3-4的带动下沿端部光杆3-7的长度方向往复运动。

本实施方式中底板3-1起到固定支撑的作用，两根中间光杆3-6和两根端部光杆3-7的设置为移动台3-3的升降运动提供轨道，丝杠3-4在第一摇柄3-5的转动下为移动台3-3的升降运动提供动力。

本实施方式中移动台3-3为L形。L形移动台有两个方面的作用，第一个方面是定位作用，执行机构6、电机1、支撑组件2、传动机构4和姿态控制机构5系统通过校准座3-2上的定位销与升降机构3连接在一起，根据工装各机构尺寸之间的数学拟合计算，在该定位销位置坐标下能够满足执行机构3的螺母套6-4能够与螺母同轴。第二个方面是支撑作用，L形可以增大支撑面积，使得移动台3-3强度增加，同时还可以减轻自身重量。

本实施方式中两根中间光杆3-6之间设置有限位器21，用于限制移动台3-3的上升过程中的极限位置。其它未提及的结构及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1、图2、图5、图7、图9、图11和图12说明本实施方式，本实施方式中执行机构6包括主板6-1、上链轮组件6-2、下链轮组件6-3和螺母套6-4，所述主板6-1的一端为连接端，主板6-1的另一端为活动端，所述主板6-1的连接端通过连接柱7铰接在支撑组件2的底部，上链轮组件6-2设置在主板6-1的上端面，下链轮组件6-3设置在主板6-1的下端面，上链轮组件6-2中的一个上传送轮6-2-1与下链轮组件6-3中的一个下传送轮6-3-1同轴连接，螺母套6-4位于主板6-1的下端面且设置在主板6-1的活动端处，上链轮组件6-2中的另一个上传送轮6-2-1与螺母套6-4同轴连接。

本实施方式中上链轮组件6-2和下链轮组件6-3的结构相同且结构均为现有结构，上链轮组件6-2包括上传送链6-2-2和两个上传送轮6-2-1。两个上传送轮6-2-1之间通过上传送链6-2-2相连接。下链轮组件6-3包括下传送链6-3-2和两个下传送轮6-3-1。两个下传送轮6-3-1之间通过下传送链6-3-2相连接。上链轮组件6-2中的一个上传送轮6-2-1与下链轮组件6-3中的一个下传送轮6-3-1同轴连接指的是转轴穿过主板6-1，转轴的一端套装有上链轮组件6-2的一个上传送轮6-2-1，转轴的另一端套装有下链轮组件6-3中的一个下传送轮6-3-1。

本实施方式中主板6-1的最大径向尺寸小于或等于航空发动机转子的叶片轮盘9的盘心孔直径。其它未提及的结构及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1、图2、图7和图6说明本实施方式，本实施方式中支撑组件2包括大连接底座2-1、竖杆2-2和小连接底座2-3，所述大连接底座2-1和小连接底座2-3之间从上至下依次水平并列设置，竖杆2-2竖直设置在大连接底座2-1和小连接底座2-3之间，所述电机1设置在大连接底座2-1的顶部。

本实施方式中大连接底座2-1、竖杆2-2和小连接底座2-3之间相互配合有效实现电机1、传动机构4、姿态控制机构5和执行机构6的作用。竖杆2-2的两端分别与大连接底座2-1和小连接底座2-3固定连接。其它未提及的结构及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1、图2、图12和图13说明本实施方式，本实施方式中小连接底座2-3的内部设置有锥齿轮8。本实施方式中大连接底座2-1可拆卸连接在校准座3-2上，二者的连接部位根据具体的装配要求进行连接。其它未提及的结构及连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图1、图2、图4、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图13说明本实施方式，本实施方式中姿态控制机构5包括限制框体5-1、第二摇柄5-2、蜗轮5-3、蜗杆5-4、第一传送带5-5和两个第一带轮5-6，所述限制框体5-1设置在大连接底座2-1的顶部，所述蜗轮5-3和蜗杆5-4均设置在限制框体5-1内且二者相啮合，所述第二摇柄5-2穿过限制框体5-1与蜗杆5-4相连接，两个第一带轮5-6中的一个所述第一带轮5-6设置在限制框体5-1内且其与蜗轮5-3同轴连接，两个第一带轮5-6中的另一个所述第一带轮5-6套装在连接柱7上，两个第一带轮5-6之间设置有第一传送带5-5。

本实施方式中与蜗轮5-3同轴连接的第一带轮5-6设置在蜗轮5-3远离支撑组件2的一侧。

本实施方式中执行机构6具有两个自由度，分别由电机1的驱动和人工转动第二摇柄5-2驱动。带扭力限制器的电机1通过带传动、锥齿轮传动、链传动带动执行机构6执行机构螺母套6-4转动，第二摇柄5-2通过蜗轮5-3、蜗杆5-4、第一传送带5-5和两个第一带轮5-6带动主板6-1转动，分别实现执行机构6的主运动和转动进给运动。本发明中带传动、锥齿轮传动和链传动的工作原理与现有结构的工作原理相同。其它未提及的结构及连接关系与具体实施方式一、二或五相同。

具体实施方式七：结合图1、图2、图4、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图13说明本实施方式，本实施方式中传动机构4包括第二传送带4-1和两个第二带轮4-2，两个第二带轮4-2中的一个所述第二带轮4-2套装在电机1的输出轴上，两个第二带轮4-2中的另一个所述第二带轮4-2设置在小连接底座2-3的外部且该第二带轮4-2与锥齿轮8相连接，两个第二带轮4-2之间设置有第二传送带4-1。其它未提及的结构及连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式中电机1为带扭力限制器的电机。带扭力限制器的电机为现有产品。

本发明中的电机1为带扭力限制器的电机，启动电机1，电机1通过带传动、锥齿轮传动和链传动最终将力矩传输到执行机构6的螺母套6-4上，螺母套6-4带动螺母转动在螺栓上，完成对螺母的预紧。在本发明在对螺母的预紧过程中，当预紧力矩达到力矩范围内时，由于带扭力限制器的电机的作用，使电机1的输出与执行机构6分离，实现过载保护，从而使螺母的预紧力矩达到指定范围。

当本发明中的执行机构6在转换工位时，升降机构3中的底板3-1与航空发动机转子的叶片轮盘9通过若干组螺栓螺母固定连接，当执行机构6完成对叶片轮盘9的内部的一个螺母的预紧时，调整升降机构3与航空发动机转子的叶片轮盘9的相对位置，即绕叶片轮盘9的轴心旋转升降机构3，从而完成转换执行机构6工位的过程，再次使升降机构3与叶片轮盘9固定，使执行机构6在经过一些列进给动作后能够依次完成对叶片轮盘9的内部若干组螺栓螺母的预紧。

图7、图9和图11为本发明航空发动机转子叶片轮盘间螺母装配的机械臂工装机构、机械臂带传动、蜗轮、蜗杆传动结构示意图。带扭力限制器的电机1与其中一个第二带轮4-2相连接，它们由支撑组件2支撑；另一个第二带轮4-2与锥齿轮8相连接，它们由小连接底座2‐3支撑。第二摇柄5‐2与蜗杆5-4固定连接，蜗杆5-4与蜗轮5‐3设置在限制框5‐1内，限制框5‐1由支撑组件2支撑，蜗轮5‐3与两个第一带轮5‐6其中一个第一带轮5‐6同轴连接。大连接底座(2‐1)与竖杆(2‐2)相连接，竖杆(2‐2)与小连接底座(2‐3)相连接，小连接底座(2‐3)通过连接柱7与两个第一带轮5‐6中的另外一个第一带轮5‐6相铰接在一起，带扭力限制器的电机1通过带传动带动锥齿轮8转动，第二摇柄5‐2通过蜗轮、蜗杆、第一传送带5‐5带动执行机构6转动。锥齿轮8和小连接底座2‐3是执行机构6的输入端。

本发明中锥齿轮8由小连接底座2-3支撑，主板6-1通过连接柱7与小连接底座2-3铰接，锥齿轮8中的竖直齿轮8-1与水平齿轮8-2相啮合，水平齿轮8-2与下链轮组件6-3安装固连，它们均由主板6-1支撑。小连接底座2-3、水平齿轮8-2和主板6-1构成一个二自由度轮系，在锥齿轮8和主板6-1共同作用下使水平齿轮8-2和下链轮组件6-3同步转动。当执行机构6的进给运动结束以后，即主板6-1停止绕小连接底座2-3转动，由于蜗轮5-3和蜗杆5-4的自锁作用，使主板6-1固定。此时开启带扭力限制器的电机1带动竖直齿轮8-1转动，竖直齿轮8-1通过二自由度轮系结构带动下链轮组件6-3转动，下链轮组件6-3转动带动上链轮组件6-2转动，上链轮组件6-2转动带动螺母套6-4转动，从而实现执行机构6对航空发动机转子的叶片轮盘9间螺母的预紧过程。

本发明中底板3-1设置在航空发动机转子的叶片轮盘9上，并且在航空发动机转子的叶片轮盘9上标记出相应的位置序号。当执行机构6完成对叶片轮盘9间的一个螺母的预紧时，调整升降机构3与航空发动机转子的叶片轮盘9的相对位置，即绕航空发动机转子的叶片轮盘9的轴心旋转升降机构3，转换执行机构6的工位，再次使升降机构3定位在叶片轮盘9上，使执行机构6在经过一些列进给动作后能够依次完成对叶片轮盘9上多组螺母的预紧。丝杠3-4、两根中间光杆3-6和两根端部光杆3-7由底板3-1与限位器21共同支撑，移动台3-3即是丝杠螺母座，第一摇柄3-5与丝杠3-4安装固连，转动第一摇柄3-5通过丝杠3-4传动带动移动台3-3作上下运动。移动台3-3上的定位销与连接在校准座3-2上，二者相互配合，从而有效实现将执行机构6在航空发动机转子的叶片轮盘9的轮盘孔内部的定位。经过事先的数学模型计算，将执行机构6通过定位销固定在这种位置下，刚好使执行机构6在进给运动结束以后到达预定位置，即螺母中心轴线与执行机构6外四方或外六方或外十二方孔结构中的轴线重合，完成定位要求。升降机构3上的定位销与校准座3-2相互配合以后，通过转动第一摇柄3-5带动移动台3-3上下进给运动，使执行机构6也能够随着移动台3-3作出相应的上下往复运动，辅助执行机构6能够在狭小空间内运动并根据具体空间要求随时调整姿态从而最终到达预定位置。

根据图5至图10说明本发明各个阶段的工作过程：

当本发明应用在航空发动机转子的叶片轮盘9上进行多组螺母装配时，本发明的螺母装配工作分为几个运动阶段完成，具体如下几个部分：

1)初始工作阶段：首先将升降机构3依靠墙面固定安装，使其对地固定从而能够承载电机1工作时的反作用力与力矩。同时，升降机构3中的底板3-1通过装配口套装在叶片轮盘9的盘心孔处，通过天车或其他辅助设备将执行机构6靠近叶片轮盘9的进口处，摇动第二摇柄5-2，使姿态控制机构5中蜗轮5-3、蜗杆5-4、第一传送带5-5和两个第一带轮5-6开始工作将执行机构6的姿态进行调整直至执行机构6中主板6-1的长度方向与竖杆2-2的轴向方向同向位置，为下一步进给运动做好准备。

2)第一工作阶段：通过天车或其他辅助设备在目视情形下，将执行机构6竖直放入叶片轮盘9圆柱形型腔的内部，当执行机构6到达工作区域附近时，将升降机构3上的校校准座3-2进行定位，从而使执行机构6在航空发动机转子的叶片轮盘9的盘孔内部实现定位，顺时针摇动第一摇柄3-5使升降机构3中的丝杠3-4带动将执行机构6继续竖直向下运动，同时顺时针摇动第二摇柄5-2使主板6-1在连接柱7、第一传送带5-5和两个第一带轮5-6相互配合下开始转动。最终在两种运动联系配合下，使执行机构6在狭小空间内到达指定位置。

3)第二工作阶段：停止转动第二摇柄5-2，由于姿态控制机构5中蜗轮5-3和蜗杆5-4的自锁作用限制了主板6-1的转动，此时主板6-1转动角度为90度，即主板6-1转动至水平位置，也就是主板6-1的长度方向与竖杆2-2的轴向方向相垂直，之后再调整第一摇柄3-5使执行机构6上下运动，直至螺母刚好能够嵌入螺母套6-4中，完成准备动作。

4)最终装配螺母阶段：使执行机构6的螺母套6-4与叶片轮盘9上螺栓进行定位配合，电机1工作驱动执行机构6实现螺母上的预紧，当达到指定范围的力矩时，电机1在扭力限制器作用下动力输出断开，使预紧力达到指定范围。

装配完毕一组螺母后，执行机构6在升降机构3或姿态控制机构5的控制下转换工位，实现对下一组螺母进行装配。装配过程与上述过程中的最终装配螺母阶段的操作过程同理。

本发明装配完毕多组螺母后，其从航空发动机转子的叶片轮盘9取出的过程为上述过程的逆过程。

Claims (7)

1.一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，其特征在于：它包括电机(1)、支撑组件(2)、升降机构(3)、传动机构(4)、姿态控制机构(5)和执行机构(6)，所述升降机构(3)设置在狭小空间的进口处，支撑组件(2)设置在升降机构(3)上，支撑组件(2)在升降机构(3)的控制下沿升降机构(3)的高度方向作出上下往复运动，执行机构(6)铰接在支撑组件(2)的底部，电机(1)设置在支撑组件(2)上且其通过传动机构(4)与执行机构(6)相连接，执行机构(6)在姿态控制机构(5)的带动下作出转动动作，执行机构(6)在传动机构(4)带动下作出螺母装配动作；

所述的执行机构(6)包括主板(6-1)、上链轮组件(6-2)、下链轮组件(6-3)和螺母套(6-4)，所述主板(6-1)的一端为连接端，主板(6-1)的另一端为活动端，所述主板(6-1)的连接端通过连接柱(7)铰接在支撑组件(2)的底部，上链轮组件(6-2)设置在主板(6-1)的上端面，两个上传送轮(6-2-1)之间通过上传送链(6-2-2)相连接，下链轮组件(6-3)设置在主板(6-1)的下端面，两个下传送轮(6-3-1)之间通过下传送链(6-3-2)相连接，上链轮组件(6-2)中的一个上传送轮(6-2-1)与下链轮组件(6-3)中的一个下传送轮(6-3-1)同轴连接，螺母套(6-4)位于主板(6-1)的下端面且其设置在主板(6-1)的活动端处，上链轮组件(6-2)中的另一个上传送轮(6-2-1)与螺母套(6-4)同轴连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，其特征在于：升降机构(3)包括底板(3-1)、校准座(3-2)、移动台(3-3)、丝杠(3-4)、第一摇柄(3-5)、两根中间光杆(3-6)和两根端部光杆(3-7)，所述底板(3-1)水平设置，底板(3-1)上加工有装配口，所述底板(3-1)通过装配口设置在狭小空间的进口处，两根中间光杆(3-6)和两根端部光杆(3-7)均竖直并列设置在底板(3-1)上，移动台(3-3)水平设置，移动台(3-3)依次穿过两根中间光杆(3-6)和两根端部光杆(3-7)，移动台(3-3)分别与两根中间光杆(3-6)和两根端部光杆(3-7)滑动配合，丝杠(3-4)竖直设置在两根中间光杆(3-6)之间，丝杠(3-4)的下端穿过移动台(3-3)设置在底板(3-1)上，丝杠(3-4)的上端设置有第一摇柄(3-5)，移动台(3-3)在丝杠(3-4)的带动下沿端部光杆(3-7)的长度方向往复运动。

3.根据权利要求2所述的一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，其特征在于：支撑组件(2)包括大连接底座(2-1)、竖杆(2-2)和小连接底座(2-3)，所述大连接底座(2-1)和小连接底座(2-3)之间从上至下依次水平并列设置，竖杆(2-2)竖直设置在大连接底座(2-1)和小连接底座(2-3)之间，所述电机(1)设置在大连接底座(2-1)的顶部。

4.根据权利要求3所述的一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，其特征在于：小连接底座(2-3)的内部设置有锥齿轮(8)。

5.根据权利要求1、2或4所述的一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，其特征在于：姿态控制机构(5)包括限制框体(5-1)、第二摇柄(5-2)、蜗轮(5-3)、蜗杆(5-4)、第一传送带(5-5)和两个第一带轮(5-6)，所述限制框体(5-1)设置在大连接底座(2-1)的顶部，所述蜗轮(5-3)和蜗杆(5-4)均设置在限制框体(5-1)内且二者相啮合，所述第二摇柄(5-2)穿过限制框体(5-1)与蜗杆(5-4)相连接，两个第一带轮(5-6)中的一个所述第一带轮(5-6)设置在限制框体(5-1)内且其与蜗轮(5-3)同轴连接，两个第一带轮(5-6)中的另一个所述第一带轮(5-6)套装在连接柱(7)上，两个第一带轮(5-6)之间设置有第一传送带(5-5)。

6.根据权利要求5所述的一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，其特征在于：传动机构(4)包括第二传送带(4-1)和两个第二带轮(4-2)，两个第二带轮(4-2)中的一个所述第二带轮(4-2)套装在电机(1)的输出轴上，两个第二带轮(4-2)中的另一个所述第二带轮(4-2)设置在小连接底座(2-3)的外部且该第二带轮(4-2)与锥齿轮(8)相连接，两个第二带轮(4-2)之间设置有第二传送带(4-1)。

7.根据权利要求1所述的一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构，其特征在于：电机(1)为带扭力限制器的电机。