CN107159936A - 用于飞机蒙皮钻孔的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于飞机蒙皮钻孔的装置，包括：具有多个自由度的大臂部分、支撑连接座、多个自由度的小臂部分和吸盘部分；大臂部分可沿导轨滑动，大臂部分的末端固定在支撑连接座的第一侧面，所述小臂部分和所述吸盘部分独立地安装在支撑连接座的第二侧面；所述大臂部分能够带动所述支撑连接座移动到飞机蒙皮的工作区域，所述支撑连接座借助于所述吸盘部分的吸盘相对于所述蒙皮固定，所述小臂部分在所述工作区域的多个位置进行钻孔。上述装置和现有的蒙皮钻孔设备相比，更适合飞机蒙皮的复杂表面，具有更大的钻孔空间和更大的灵活性。

Description

用于飞机蒙皮钻孔的装置
技术领域
本发明涉及的工业机械手领域，具体涉及一种用于飞机蒙皮钻孔的装置。
背景技术
机械手是能够代替人完成各种操作功能的装置，随着科技的发展，机械手被应用于各个领域，尤其是在飞机蒙皮钻孔方面；传统的制孔方式为手工风钻，人为因素不可避免的造成孔的精度不高，使用机械手代替手工后大大提高了孔的质量。
现有技术中飞机蒙皮钻孔装置均采用，工业机械手加载末端执行器钻孔，工业机械手本身的刚度较差，且这种状态下工作空间比较小，迫切需要一种刚度更大，运动更加灵活，工作范围更大的飞机蒙皮钻孔装置。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种用于飞机蒙皮钻孔的装置。
第一方面，本发明提供一种用于飞机蒙皮钻孔的装置，包括：
具有多个自由度的大臂部分、支撑连接座、多个自由度的小臂部分和吸盘部分；
大臂部分的末端固定在支撑连接座的第一侧面，所述小臂部分和所述吸盘部分独立地安装在支撑连接座的第二侧面；
所述大臂部分能够带动所述支撑连接座移动到飞机蒙皮的工作区域，所述支撑连接座借助于所述吸盘部分的吸盘相对于所述蒙皮固定，所述小臂部分在所述工作区域的多个位置进行钻孔。
可选地，所述吸盘部分包括：至少一组吸盘组件；
每一吸盘组件包括：吸盘旋转驱动装置和吸盘；
所述吸盘旋转驱动装置通过伸缩轴与吸盘的背面连接，以及所述吸盘旋转驱动装置驱动所述伸缩轴连接的吸盘在所述支撑连接座的第二侧面枢转，所述伸缩轴控制所述吸盘在伸缩轴的轴向方向伸缩。
可选地，所述吸盘部分包括两组结构相同的吸盘组件，所述两个吸盘组件对称分布在所述支撑连接座的第二侧面，且所述两个吸盘组件在所述支撑连接座上的对称轴为所述小臂部分在所述支撑连接座上的轴承固定件。
可选地，所述小臂部分包括：钻孔部分、一号驱动轴、驱动一和杆一；
所述钻孔部分与一号驱动轴相连，驱动一安装于杆一上，并与一号驱动轴相连，钻孔部分相对杆一旋转形成第一自由度。
可选地，所述小臂部分还包括：
十字轴一、驱动二、驱动三和杆二；
其中，驱动二安装于杆一，并与十字轴一的纵轴相连；
驱动三安装于杆二与十字轴一的横轴相连；
杆一与杆二的转动复合形成第二、第三自由度。
可选地，所述小臂部分还包括：
驱动四、十字轴二、驱动五、杆三；
驱动四安装于杆二与十字轴二横轴相连；
驱动五安装于杆三与十字轴二纵轴相连；
杆二与杆三的转动复合形成第四、第五自由度。
可选地，所述小臂部分还包括：驱动六和六号驱动轴；
所述驱动六安装于杆三与六号驱动轴相连，杆三相对于支撑连接座转动形成第六自由度。
可选地，所述驱动一与一号驱动轴、所述驱动二与十字轴一的纵轴、所述驱动三与十字轴一的横轴、所述驱动四与十字轴二的横轴、所述驱动五与十字轴二的纵轴、所述驱动六与六号驱动轴之间通过键相连；
和/或，
驱动一、驱动二、驱动三、驱动四、驱动五和驱动六的结构均相同；
和/或，
所述驱动六包括：驱动电机六、减速器六、轴套六、小带轮六、同步带六、大带轮六、蜗杆六，涡轮六，电机支撑六A、电机支撑六B、蜗杆支撑六C、蜗杆支撑六D；
所述驱动电机六连接减速器六，减速器六连接轴套六，轴套六连接小带轮六，小带轮六与大带轮六通过同步带六传动，大带轮六与蜗杆六相连，蜗杆六与涡轮六相互啮合；
驱动电机六装有电机支撑六A，轴套六通过轴承装有电机支撑6B用于固定驱动电机六和小带轮六；
蜗杆六两端装有轴承并安装于蜗杆支撑六C、蜗杆支撑6D上，用于固定蜗杆六。
可选地，所述吸盘旋转驱动装置包括：吸盘驱动轴、吸盘驱动电机、减速器、小带轮、大带轮、同步带、轴套；
其中，吸盘驱动电机与减速器相连，减速器与轴套过盈配合，轴套与小带轮通过键相连，小带轮与大带轮间通过同步带传动，大带轮与吸盘驱动轴通过键相连，吸盘与吸盘驱动轴相连；
和/或，
所述的大臂部分包括基座、转动关节一、丝杠驱动一、平行四边形机构一、转动关节二、丝杠驱动二、平行四边形机构二、转动关节三、连接法兰；
其中：所述平行四边形机构一与基座通过转动关节一相连，以相对转动形成第一自由度；
所述丝杠驱动一位于平行四边形机构一对角线处，在所述丝杠驱动一进行拉伸运动时，所述平行四边形机构一改变形态，形成第二自由度；
所述平行四边形机构一与平行四边形机构二通过转动关节二相连，以相对转动形成第三自由度；
所述丝杠驱动二位于平行四边形机构二对角线处，在所述丝杠驱动二进行拉伸运动时，所述平行四边形机构二改变形态，形成第四自由度；
所述平行四边形结构二与连接法兰间通过转动关节三相连，以相对转动形成第五自由度。
第二方面，本发明还提供一种机械手，包括：多个自由度的小臂部分、支撑组件、吸盘部分；
所述小臂部分和所述吸盘部分分别安装在支撑组件上；
所述吸盘部分包括：至少一组吸盘组件；
每一组吸盘组件包括：吸盘旋转驱动装置和吸盘；
所述吸盘旋转驱动装置通过伸缩轴与吸盘的背面连接，以及所述吸盘旋转驱动装置驱动所述伸缩轴连接的吸盘在所述支撑组件上枢转，所述伸缩轴控制所述吸盘在伸缩轴的轴向方向伸缩；
所述支撑组件借助于所述吸盘部分的吸盘相对于待操作设备固定，所述小臂部分在待操作设备的工作区域进行多个位置的作业。
本发明具有的有益效果如下：
本发明与现有的蒙皮钻孔设备相比，更适合飞机蒙皮的复杂表面，具有更大的钻孔空间和更大的灵活性。
上述的吸盘组件，在钻孔时吸附固定在蒙皮表面保证了大臂部分的稳定性，降低了大臂部分的刚度要求。
上述的小臂部分，保证了钻孔的工作空间和灵活性。
大臂部分可以沿下部导轨运动，使装置可以运动到蒙皮的任意位置。
附图说明
图1为本发明的用于飞机蒙皮钻孔的装置结构示意图；
图2为本发明的吸盘部分的结构示意图；
图3为本发明的小臂部分的结构示意图；
图4为本发明的驱动六的结构示意图；
图5为本发明的小臂部分的部分结构示意图。
附图标记说明：
1:导轨， 2：基座， 3：转动关节一，
4：丝杠驱动一， 5：平行四边形机构一， 6：转动关节二，
7：丝杠驱动二， 8：平行四边形机构二， 9：转动关节三，
10：连接法兰， 11：工具头， 12：吸盘，
13：吸盘驱动电机， 14：减速器， 15：吸盘驱动轴，
16：小带轮， 17：同步带， 18：大带轮，
19：轴套， 20：六号驱动轴， 21：支撑连接座，
22：驱动六， 23：杆三， 24：驱动五，
25：十字轴二， 26：驱动四， 27：杆二，
28：驱动三， 29：十字轴一， 30：驱动二，
31：杆一， 32：一号驱动轴， 33：驱动一，
34：钻孔部分， 35：驱动电机六， 36：减速器六，
37：轴套六， 38：小带轮六， 39：同步带六，
40：大带轮六， 41：蜗杆六， 42：涡轮六，
43：电机支撑六A， 44：电机支撑六B， 45：蜗杆支撑六C，
46：蜗杆支撑六D。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
本实施例提供一种用于飞机蒙皮钻孔的装置，其包括：
具有多个自由度的大臂部分、支撑连接座、多个自由度的小臂部分和吸盘部分；
大臂部分的末端固定在支撑连接座的第一侧面，所述小臂部分和所述吸盘部分独立地安装在支撑连接座的第二侧面；
所述大臂部分能够带动所述支撑连接座移动到飞机蒙皮的工作区域，所述支撑连接座借助于所述吸盘部分的吸盘相对于所述蒙皮固定，所述小臂部分在所述工作区域的多个位置进行钻孔。
本实施例的支撑连接座可为板状结构。
举例来说，所述吸盘部分可包括：至少一组吸盘组件；下述图1中示出的是两组吸盘组件。
每一吸盘组件包括：吸盘旋转驱动装置和吸盘；
所述吸盘旋转驱动装置通过伸缩轴与吸盘的背面连接，以及所述吸盘旋转驱动装置驱动所述伸缩轴连接的吸盘在所述支撑连接座的第二侧面枢转，所述伸缩轴控制所述吸盘在伸缩轴的轴向方向伸缩，此时伸缩轴区域还设置有驱动伸缩的驱动装置，该驱动装置可为现有的驱动装置。
优选地，所述吸盘部分包括两组结构相同的吸盘组件，所述两个吸盘组件对称分布在所述支撑连接座的第二侧面，且所述两个吸盘组件在所述支撑连接座上的对称轴为所述小臂部分在所述支撑连接座上的轴承固定件。
本实施例的装置更适合飞机蒙皮的复杂表面，具有更大的钻孔空间和更大的灵活性。本实施例的吸盘组件，在钻孔时吸附固定在蒙皮表面保证了大臂部分的稳定性，降低了大臂部分的刚度要求。大臂部分可以沿下部导轨运动，使装置可以运动到蒙皮的任意位置。小臂部分保证了钻孔的工作空间和灵活性。
实施例二
如图1所示，本实施例中大臂部分有五个自由度，具体地，大臂部分依次包括基座(2)、转动关节一(3)、丝杠驱动一(4)、平行四边形机构一(5)、转动关节二(6)、丝杠驱动二(7)、平行四边形机构二(8)、转动关节三(9)，共有5个自由度，大臂部分可在导轨(1)上移动。
图1中的平行四边形机构一(5)与基座(2)通过转动关节一(3)相连，可以进行相对转动形成第一自由度；
丝杠驱动一(4)位于平行四边形机构一(5)对角线处，可以进行拉伸运动使平行四边形机构一(5)改变形态，形成第二自由度；
平行四边形机构一(5)与平行四边形机构二(8)通过转动关节二(6)相连，可以进行相对转动形成第三自由度；
丝杠驱动二(7)位于平行四边形机构二(8)对角线处，可以进行拉伸运动是平行四边形机构二(8)改变形态，形成第四自由度；
平行四边形结构二(8)与末端连接法兰(10)间通过转动关节三(9)相连，可以进行相对转动形成第五自由度。
另外，本实施例中的小臂部分和吸盘部分可形成工具头，该工具头可具有7个自由度。
如图2所示，吸盘部分可包括两组结构相同的吸盘组件，该吸盘组件均位于支撑连接座21的第二侧面，第一侧面与大臂分布的末端固定连接。如图2所示，每一组吸盘组件可包括：吸盘旋转驱动装置和吸盘(12)。
举例来说，吸盘驱动装置可包括：吸盘驱动轴(15)、吸盘驱动电机(13)、减速器(14)、小带轮(16)、大带轮(18)、同步带(17)和轴套(19)；
吸盘驱动电机(13)与减速器(14)相连，减速器(14)与轴套(19)过盈配合，轴套(19)与小带轮(16)通过键相连，小带轮(16)与大带轮(18)间通过同步带(17)传动，大带轮(18)与吸盘驱动轴(15)通过键相连，吸盘部分(12)与吸盘驱动轴(15)相连。
如图3所示，本实施例的小臂部分具有六个自由度。图3所示的小臂部分包括钻孔部分(34)、一号驱动轴(32)、驱动一(33)、杆一(31)、驱动二(30)、十字轴一(29)、驱动三(28)、杆二(27)、驱动四(26)、十字轴二(25)、驱动五(24)、杆三(23)、驱动六(22)；钻孔部分(34)与一号驱动轴(32)相连，驱动一(33)安装于杆一(31)与一号驱动轴(32)相连。
如图5所示，驱动二(30)安装于杆一(31)与十字轴一(29)纵轴相连，驱动三(28)安装于杆二(27)与十字轴一(29)横轴相连；
驱动四(26)安装于杆二(27)与十字轴二(25)横轴相连，驱动五(24)安装于杆三(23)与十字轴二(25)纵轴相连，驱动六(22)安装于杆三(23)与六号驱动轴(20)相连。
另外，上述的驱动与轴之间通过键相连，通过固定板和轴承安装在杆件上；以及，十字轴通过轴承安装在杆件之上。
上述结构中驱动一到驱动六结构相同。举例来说，如图4所示，驱动六包含：驱动电机六(35)、减速器六(36)、轴套六(37)、小带轮六(38)、同步带六(39)、大带轮六(40)、蜗杆六(41)，涡轮六(42)，电机支撑六A(43)、电机支撑六B(44)、蜗杆支撑六C(45)、蜗杆支撑六D(46)；所述驱动电机六(35)连接减速器六(36)，减速器六(36)连接轴套六(37)，轴套六(37)连接小带轮六(38)，小带轮六(38)与大带轮六(40)通过同步带六(39)传动，大带轮六(40)安装在蜗杆六(41)上，蜗杆六(41)与涡轮六(42)相互啮合；其中驱动电机六(35)装有电机支撑六A(41)，轴套六(35)通过轴承装有电机支撑六B(42)用于固定驱动电机六(35)和小带轮六(38)；蜗杆六(41)两端装有轴承并安装于蜗杆支撑六C(45)、蜗杆支撑六D(46)上，用于固定蜗杆六(39)。
本实施例的装置与现有的蒙皮钻孔设备相比，更适合飞机蒙皮的复杂表面，具有更大的钻孔空间和更大的灵活性。
优选地，上述吸盘组件中的吸盘在钻孔时吸附固定在蒙皮表面保证了大臂部分的稳定性，降低了大臂部分的刚度要求。
在使用时，大臂部分可以沿下部导轨运动，使装置可以运动到蒙皮的任意位置，进而小臂部分可保证钻孔的工作空间和灵活性。
为更好的理解本发明实施例的结构，本发明举例说明使用过程。
首先：通过大臂将支撑连接座对应的工具头结构移动到工作区域；
例如，转动关节一、二、三可在水平面摆动，丝杠驱动一、丝杠驱动二完成伸所运动将工具头结构移动到工作区域的所需位置；
其次，吸盘组件中的吸盘吸附在蒙皮表面用于固定，此时小臂部分可在多个位置进行移动并完成钻孔。
例如，吸盘吸附在飞机蒙皮表面完成吸附固定，起支撑作用；小臂部分各旋转关节开始运动完成孔定位和钻孔运动。
另外，上述结构中的工具头可以安装在其他机械手上进行钻孔工作，通过置换主轴可以完成其他工作。
例如，本发明实施例还可提供一种机械手，该机械手包括：多个自由度的小臂部分、支撑组件、吸盘部分；
所述小臂部分和所述吸盘部分分别安装在支撑组件上；
所述吸盘部分包括：至少一组吸盘组件；
每一组吸盘组件包括：吸盘旋转驱动装置和吸盘；
所述吸盘旋转驱动装置通过伸缩轴与吸盘的背面连接，以及所述吸盘旋转驱动装置驱动所述伸缩轴连接的吸盘在所述支撑组件上枢转，所述伸缩轴控制所述吸盘在伸缩轴的轴向方向伸缩；
所述支撑组件借助于所述吸盘部分的吸盘相对于待操作设备固定，所述小臂部分在待操作设备的工作区域进行多个位置的作业。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于飞机蒙皮钻孔的装置，其特征在于，包括：
具有多个自由度的大臂部分、支撑连接座、多个自由度的小臂部分和吸盘部分；
大臂部分的末端固定在支撑连接座的第一侧面，所述小臂部分和所述吸盘部分独立地安装在支撑连接座的第二侧面；
所述大臂部分能够带动所述支撑连接座移动到飞机蒙皮的工作区域，所述支撑连接座借助于所述吸盘部分的吸盘相对于所述蒙皮固定，所述小臂部分在所述工作区域的多个位置进行钻孔。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述吸盘部分包括：至少一组吸盘组件；
每一吸盘组件包括：吸盘旋转驱动装置和吸盘；
所述吸盘旋转驱动装置通过伸缩轴与吸盘的背面连接，以及所述吸盘旋转驱动装置驱动所述伸缩轴连接的吸盘在所述支撑连接座的第二侧面枢转。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述吸盘部分包括两组结构相同的吸盘组件，所述两个吸盘组件对称分布在所述支撑连接座的第二侧面，且所述两个吸盘组件在所述支撑连接座上的对称轴为所述小臂部分在所述支撑连接座上的轴承固定件。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述小臂部分包括：钻孔部分(34)、一号驱动轴(32)、驱动一(33)和杆一(31)；
所述钻孔部分(34)与一号驱动轴(32)相连，驱动一(33)安装于杆一(31)上，并与一号驱动轴(32)相连，钻孔部分(34)相对杆一(33)旋转形成第一自由度。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述小臂部分还包括：
十字轴一(29)、驱动二(30)、驱动三(28)和杆二(27)；
其中，驱动二(30)安装于杆一(31)，并与十字轴一(29)的纵轴相连；
驱动三(28)安装于杆二(27)与十字轴一(29)的横轴相连；
杆一(31)与杆二(27)的转动复合形成第二、第三自由度。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述小臂部分还包括：
驱动四(26)、十字轴二(25)、驱动五(24)、杆三(23)；
驱动四(26)安装于杆二(27)与十字轴二(25)横轴相连；
驱动五(24)安装于杆三(23)与十字轴二(25)纵轴相连；
杆二(27)与杆三(23)的转动复合形成第四、第五自由度。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述小臂部分还包括：驱动六(22)和六号驱动轴(20)；
所述驱动六(22)安装于杆三(23)与六号驱动轴(20)相连，杆三(23)相对于支撑连接座转动形成第六自由度。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述驱动一(33)与一号驱动轴(32)、所述驱动二(30)与十字轴一(29)的纵轴、所述驱动三(28)与十字轴一(29)的横轴、所述驱动四(26)与十字轴二(25)的横轴、所述驱动五(24)与十字轴二(25)的纵轴、所述驱动六(22)与六号驱动轴(20)之间通过键相连；
和/或，
驱动一(33)、驱动二(30)、驱动三(28)、驱动四(26)、驱动五(24)和驱动六(22)的结构均相同；
和/或，
所述驱动六(22)包括：驱动电机六(35)、减速器六(36)、轴套六(37)、小带轮六(38)、同步带六(39)、大带轮六(40)、蜗杆六(41)，涡轮六(42)，电机支撑六A(43)、电机支撑六B(44)、蜗杆支撑六C(45)、蜗杆支撑六D(46)；
所述驱动电机六(35)连接减速器六(36)，减速器六(36)连接轴套六(37)，轴套六(37)连接小带轮六(38)，小带轮六(38)与大带轮六(40)通过同步带六(39)传动，大带轮六(40)与蜗杆六(41)相连，蜗杆六(41)与涡轮六(42)相互啮合；
驱动电机六(35)装有电机支撑六A(41)，轴套六(35)通过轴承装有电机支撑6B(42)用于固定驱动电机六(35)和小带轮六(38)；
蜗杆六(41)两端装有轴承并安装于蜗杆支撑六C(45)、蜗杆支撑6D(46)上，用于固定蜗杆六(39)。
9.根据权利要求2至8任一所述的装置，其特征在于，所述吸盘旋转驱动装置包括：吸盘驱动轴(15)、吸盘驱动电机(13)、减速器(14)、小带轮(16)、大带轮(18)、同步带(17)、轴套(19)；
其中，吸盘驱动电机(13)与减速器(14)相连，减速器(14)与轴套(19)过盈配合，轴套(19)与小带轮(16)通过键相连，小带轮(16)与大带轮(18)间通过同步带(17)传动，大带轮(18)与吸盘驱动轴(15)通过键相连，吸盘(12)与吸盘驱动轴(15)相连；
和/或，
所述的大臂部分包括基座(2)、转动关节一(3)、丝杠驱动一(4)、平行四边形机构一(5)、转动关节二(6)、丝杠驱动二(7)、平行四边形机构二(8)、转动关节三(9)、连接法兰(10)；
其中：所述平行四边形机构一(5)与基座(2)通过转动关节一(3)相连，以相对转动形成第一自由度；
所述丝杠驱动一(4)位于平行四边形机构一(5)对角线处，在所述丝杠驱动一(4)进行拉伸运动时，所述平行四边形机构一(5)改变形态，形成第二自由度；
所述平行四边形机构一(5)与平行四边形机构二(8)通过转动关节二(6)相连，以相对转动形成第三自由度；
所述丝杠驱动二(7)位于平行四边形机构二(8)对角线处，在所述丝杠驱动二(7)进行拉伸运动时，所述平行四边形机构二(8)改变形态，形成第四自由度；
所述平行四边形结构二(8)与连接法兰(10)间通过转动关节三(9)相连，以相对转动形成第五自由度。
10.一种机械手，其特征在于，包括：多个自由度的小臂部分、支撑组件、吸盘部分；
所述小臂部分和所述吸盘部分分别安装在支撑组件上；
所述吸盘部分包括：至少一组吸盘组件；
每一组吸盘组件包括：吸盘旋转驱动装置和吸盘；
所述吸盘旋转驱动装置通过伸缩轴与吸盘的背面连接，以及所述吸盘旋转驱动装置驱动所述伸缩轴连接的吸盘在所述支撑组件上枢转，所述伸缩轴控制所述吸盘在伸缩轴的轴向方向伸缩；
所述支撑组件借助于所述吸盘部分的吸盘相对于待操作设备固定，所述小臂部分在待操作设备的工作区域进行多个位置的作业。
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