CN108672753A - 一种便携式飞机蒙皮钻孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种便携式飞机蒙皮钻孔装置，具体属于工业机械手领域；本发明包括底座、立柱、延伸臂、转动臂和钻孔机构，底座的第一端设置有用于固定的吸盘，底座的第二端设置有第一转台，第一转台与立柱的第一端固定连接，立柱的第二端与延展臂的第一端活动连接，延展臂的第二端与转动臂的第一端活动连接；其中，转动臂的第二端上设置有第二转台，第二转台上设置有钻孔机构，钻孔机构在第二转台面上做直线运动；本发明装置整体结构紧凑、小巧，便于操作和携带，结构简单可满足复杂形状蒙皮表面的钻孔需求。

Description

一种便携式飞机蒙皮钻孔装置

技术领域

本发明属于工业机械手领域，特别是涉及一种便携式飞机蒙皮钻孔装置。

背景技术

在我国飞机装配中使用手工装配，而随着对飞机性能要求的不断提高，这种传统的装配方法已经不能满足要求。现有飞机蒙皮钻孔技术大多采用工业机械手末端加载自动钻铆系统，但工业机械手和自动钻铆系统都存在设备体积和重量大、刚度低、柔性低、成本高、绝对定位精度较低的缺点。

针对以上提出的现有技术的状况以及目前行业内对飞机蒙皮钻孔技术的需求，迫切需求一种刚度大、体积小、重量轻、结构紧凑且加工效率、质量较高的飞机蒙皮钻孔装置。

发明内容

为解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种用于飞机蒙皮钻孔的装置。

为了达到上述目的，本发提供的一种便携式飞机蒙皮钻孔装置包括：

底座、立柱、延展臂、转动臂和钻孔机构；

底座的第一端设置有用于固定便携式飞机蒙皮钻孔装置的吸盘，吸盘与底座的第一端活动连接，底座的第二端设置有与立柱的第一端固定连接的第一转台；

立柱的第二端与延展臂的第一端活动连接；延展臂的第二端与转动臂的第一端活动连接；

转动臂的第二端设置有第二转台，第二转台上设置有钻孔机构，钻孔机构在第二转台上做直线运动。

可选地，底座还包括：

第一转动机构和底座转轴架；

其中，第一转动机构包括：蜗轮轴、第一蜗杆轴、第二蜗杆轴、第一驱动电机和第二驱动电机；

底座转轴架上设置有供涡轮轴旋转的转孔，且底座转轴架位于第一转台和吸盘之间，蜗轮轴的第一端与吸盘远离底面的面连接且轴向转动，同时涡轮轴的第二端与第一转台朝向底座转轴架的面固定连接；

底座转轴架支撑第一驱动电机和第二驱动电机，以及第一驱动电机驱动第一蜗杆轴旋转、第二驱动电机驱动第二蜗杆轴旋转，以使得与第一蜗杆轴、第二蜗杆轴啮合的涡轮轴的轴向转动；

其中，涡轮轴的轴向转动指的是涡轮轴沿着涡轮轴的轴线旋转；

第一蜗杆轴的轴线与第二蜗杆轴的轴线平行。

可选地，立柱包括：

第一滑动机构、立柱立板和连杆一；

其中，第一滑动机构包括：齿条、第一导轨、第二导轨、第一滑块、第二滑块、第三滑块、第三驱动电机，第四驱动电机、第一齿轮轴和第二齿轮轴；

立柱立板朝向第一转台的第一侧面与第一转台远离涡轮轴的面固定连接；

第三驱动电机驱动第一齿轮轴在齿条上运动，以带动第一滑块在第一导轨上和第二滑块在第二导轨上直线运动；

第四驱动电机驱动第二齿轮轴在齿条上运动，以带动第一滑块在第一导轨上和第二滑块在第二导轨上直线运动；

固定第一滑块和第二滑块的第三滑块运动以带动与第三滑块活动连接的连杆一运动；

齿条、第一导轨和第二导轨平行固定在立柱立板垂直第一转台第一侧面上。

可选地，延展臂还包括：

延展臂立板、第二滑动机构和连杆二；

其中，第二滑动机构与第一滑动机构的结构相同；

相应地，延展臂立板靠近立柱的侧面与连杆一远离立柱立板的第三滑块的一端活动连接；

第二滑动机构的齿条、第一导轨和第二导轨平行固定在延展臂立板远离立柱的侧面；

第二滑动机构中固定第一滑块和第二滑块的第三滑块运动以带动与第三滑块活动连接的连杆二运动。

可选地，转动臂包括：

转动臂立板和第二转动机构；

转动臂立板靠近延展臂的侧面与连杆二远离延展臂的第三滑块的一端活动连接；

其中，第二转动机构与第一转动机构的结构相同；

相应地，第二转动机构的第一驱动电机和第二驱动电机分别固定在转动臂立板远离延展臂的侧面，第一蜗杆轴、第二蜗杆轴受转动臂立板远离延展臂的侧面支撑；

第二转动机构的蜗轮轴的第一端与转动臂立板远离延展臂的侧面活动连接，蜗轮轴的第二端与第二转台靠近转动臂立板的侧面固定连接。

可选地，转动臂还包括：

第三滑动机构和钻孔机构；

其中，第三滑动机构与第一滑动机构的结构相同；

相应的，固定第三滑动机构的第一滑块和第二滑块的第三滑块运动以带动与第三滑块固定连接的钻孔机构做直线运动；

第三滑动机构的第一导轨、第二导轨平行固定在第二转台远离转动臂立板的侧面上。

可选地，在便携式飞机蒙皮钻孔装置位于移动平台末端时，便携式飞机蒙皮钻孔装置还包括：

连接法兰；

连接法兰用于将吸盘远离立柱的一面与移动平台固定；

和/或，移动平台包括机械手。

本发明装置的转动机构和滑动机构都采用双电机驱动的方式，能够消除齿轮轴轮齿与齿条齿牙、蜗轮轴轮齿和蜗杆轴螺旋齿之间的间隙，具有更好的传动精度；另外本发明装置具有体积小、重量轻、结构紧凑的特点，有更大的灵活性，可满足复杂形状蒙皮表面的钻孔需求。

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为本发明装置的底座结构示意图；

图3为本发明装置的第一滑动机构示意图；

图4为本发明装置的立柱结构示意图；

图5为本发明装置的延展臂结构示意图；

图6为本发明装置的转动臂结构示意图；

图7为本发明装置的整体参考面示意图；

图8为本发明装置的立柱参考面示意图。

【附图标记说明】

1：底座，2：立柱，3：延展臂，4：转动臂，5：吸盘，

6：底座转轴架，7、36：第一驱动电机，8、37：第一蜗杆轴，

9、38：蜗轮轴，10、39：第二驱动电机，11、40：第二蜗杆轴，

12：第一转台，13：立柱立板，14、25、42：齿条，

15、26、43：第一导轨，16、27、44：第二导轨，

17、28、45：第一滑块，18、29、46：第二滑块，

19、30、47：第三滑块，20、31、48：第三驱动电机，

21、32、49：第四驱动电机，22、33、50：第一齿轮轴，

23、34、51：第二齿轮轴，24：延展臂立板，35：转动臂立板，

41：第二转台，52：钻孔机构，53：连杆一，54：连杆二，

55：机械手连接法兰，

101：第一转台远离底座转轴架的面，

102：延展臂立板远离立柱侧面，

103：转动臂立板远离延展臂的侧面，

104：第二转台靠近转动臂立板的面，

105：第三滑动机构的第三滑块远离第二转台的侧面，

106：立柱立板垂直于第二转台的第二侧面，

107：立柱立板靠近第一转台的底面，

108：立柱立板垂直于第二转台的第一侧面。

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

如图1所示：本实施例提供了一种便携式飞机蒙皮钻孔装置，该装置包括：

底座1、立柱2、延展臂3、转动臂4和钻孔机构52；

底座1的第一端设置有用于固定便携式飞机蒙皮钻孔装置的吸盘5，吸盘5与底座1的第一端活动连接，底座1的第二端设置有与立柱2的第一端固定连接的第一转台12；

立柱2的第二端与延展臂3的第一端活动连接；延展臂3的第二端与转动臂4的第一端活动连接；

转动臂4的第二端设置有第二转台41，第二转台41上设置有钻孔机构，钻孔机构52在第二转台12上做直线运动。

可选地，底座1还包括：

第一转动机构和底座转轴架6；

其中，第一转动机构包括：蜗轮轴9、第一蜗杆轴8、第二蜗杆轴11、第一驱动电机7和第二驱动电机10；

底座转轴架6上设置有供涡轮轴9旋转的转孔，且底座转轴架6位于第一转台12和吸盘5之间，蜗轮轴9的第一端与吸盘9远离底面的面连接且轴向转动，同时涡轮轴9的第二端与第一转台12朝向底座转轴架6的面固定连接；

第一驱动电机7与底座转轴架6固定连接，第一蜗杆轴8的第一端与底座转轴架6固定连接；

第二驱动电机10与底座转轴架6固定连接，第二蜗杆轴11的第一端与底座转轴架6固定连接；

第一蜗杆轴8的螺旋齿和第二蜗杆轴11的螺旋齿分别与蜗轮轴9的轮齿啮合，第一蜗杆轴8轴线与第二蜗杆轴11轴线平行；

第一蜗杆轴8的第二端与第一驱动电机7的输出轴固定连接，第一蜗杆轴8的轴线与第一驱动电机7输出轴方向相同；

第二蜗杆轴11的第二端与第二驱动电机10的输出轴固定连接，第二蜗杆轴11的轴线与第二驱动电机10输出轴方向相同；

第一蜗杆轴8和第二蜗杆轴11转动带动涡轮轴9轴向转动；

其中，涡轮轴的轴向转动指的是涡轮轴沿着涡轮轴的轴线旋转；

另一方面，本实施例转动机构使用第一驱动电机7和第二驱动电机10分别驱动第一蜗杆轴8和第二蜗杆轴11，可以消除蜗轮轴轮齿和蜗杆轴螺旋齿之间的间隙，提高蜗杆轴9的转动精度。

在具体实施过程中，上述立柱2的结构可如图3所示举例来说，立柱2结构包括：

第一滑动机构、立柱立板13和连杆一53；

其中，如图4所示，第一滑动机构包括：齿条14、第一导轨15、第二导轨16、第一滑块17、第二滑块18、第三滑块19、第三驱动电机20，第四驱动电机21、第一齿轮轴22和第二齿轮轴23；

第一转台远离底座转轴架的面101与立柱立板靠近第一转台的底面107固定连接；

第一滑动机构的第一滑块17与第一导轨15配合，第二滑块18与第二导轨16配合，第一滑块17和第二滑块18分别与第三滑块19远离立柱立板13的侧面固定连接；

第一滑动机构的第三驱动电机20固定在滑块19远离立柱立板13的侧面上，第三驱动电机20的输出轴与第一齿轮轴22固定连接，第三驱动电机20的输出轴与第一齿轮轴22的轴线方向相同，第一齿轮轴22的轮齿与齿条14的齿牙啮合；

第一滑动机构的第四驱动电机21固定在滑块19的远离立柱立板13的侧面上，第四驱动电机21的输出轴与第二齿轮轴23固定连接，第四驱动电机21的输出轴与第二齿轮23轴的轴线方向相同，第二齿轮轴23的轮齿与齿条14的齿牙啮合；

第一滑动机构的第三驱动电机20带动第一滑块17和第二滑块18分别在相应的导轨上运动；第四驱动电机21带动第一滑块17和第二滑块18分别在相应的导轨上运动；

第一滑动机构的第三滑块19与第一滑块17和第二滑块18固定连接，第三滑块19带动第一滑块17和第二滑块18运动；

另一方面，本实施例用第三驱动电机20驱动第一涡轮轴22和第四驱动电机21驱动第二涡轮轴23的方法能消除轮齿和齿牙的间隙，具有更好的传动精度；

第一滑动机构的第一驱动机构的滑块19的远离立柱立板13的侧面上活动连接连杆53；

第一滑动机构的第一驱动机构的齿条14、第一导轨15和第二导轨16沿同一方向平行固定在立柱立板垂直于第二转台的第一侧面108上。

在具体实施过程中，上述延展臂3的结构可如图5所示，延展臂3的结构还包括：

延展臂立板24和第二滑动机构；

其中，第二滑动机构与第一滑动机构的结构相同；

相应地，第二滑动机构的齿条25、第一导轨26和第二导轨27沿同一方向平行固定在延展臂立板远离立柱侧面102；第二滑动机构的第三滑块30与第一滑块28和第二滑块29固定连接，第三驱动电机31驱动第一齿轮轴33、第四驱动电机32驱动第二齿轮轴34在齿条25上直线运动；第三驱动电机31和第四驱动电机32固定在第三滑块30上；

延展臂立板24靠近立柱的侧面与连杆一53远离立柱2的第三滑块19的一端活动连接；

在具体实施过程中，上述转动臂4的结构可如图6所示，转动臂4包括：

转动臂立板35、连杆二54和第二转动机构；

转动臂立板靠近延展臂的侧面与连杆二54远离延展臂3的第三滑块30的一端活动连接；

其中，第二转动机构与第一转动机构的结构相同；

相应地，第二转动机构的第一驱动电机36和第二驱动电机39分别固定在转动臂立板远离延展臂的侧面103，第一蜗杆轴37、第二蜗杆轴40受转动臂立板远离延展臂的侧面103支撑；

第二转动机构的蜗轮轴38的第一端与转动臂立板远离延展臂的侧面103活动连接，蜗轮轴38的第二端与第二转台靠近转动臂立板的侧面104固定连接。

在具体实施过程中，上述转动臂4的结构可如图6所示，转动臂4还包括：

第三滑动机构和钻孔机构52；

其中，第三滑动机构与第一滑动机构的结构相同；

相应的，固定第三滑动机构的第一滑块45和第二滑块46的第三滑块运动以带动与第三滑块47固定连接的钻孔机构52做直线运动；

第三滑动机构的第一导轨43、第二导轨44平行固定在第二转台41远离转动臂立板35的侧面上；

第三滑动机构的第三驱动电机48驱动第一齿轮轴50在齿条42上运动，第四驱动电机49驱动第一齿轮轴51在齿条42上运动，第三驱动电机48和第四驱动电机49固定在第二转台41远离转动臂立板35的侧面上，第三滑动机构的齿条42固定在第三滑动机构的第三滑块远离第二转台的侧面105上。

实施例二

在具体实施过程中，本实施例装置的机构如图1所示，参照图8所示，本实施例将械手连接法兰55与立柱立板垂直于第二转台的第二侧面106固定连接；械手连接法兰55与机械手连接；

举例来说，机械手可为现有的任意机器人的机械手，本实施例不对其限定，任意一个可以做机械动作的机械手臂都可以是本实施例的机械手。

本实施例的工作过程具体如下：

针对高且远区域进行钻孔时，可将本实施例装置与机械手通过连接法兰55相连接；

钻孔加工前，先用机械手将本发明放置在飞机蒙皮的指定位置上，吸盘5吸附在待钻孔的飞机蒙皮表面，通过控制底座1内用于驱动第一转台12转动的2个电机、立柱2内用于驱动连杆一53摆动的两个电机、延展臂3内用于驱动连杆二54摆动的两个电机和转动臂4内用于驱动第二转台41转动的两个电机进行位姿的调节，钻孔机构52内的电机转动，通过驱动第二转台41处的2个驱动电机来进行钻孔机构52的轴向进给，进行钻孔动作，钻孔结束后控制钻孔机构52停转，控制第二转台41处电机使钻孔机构52退回，再次进行位姿调节而后进行钻孔动作，再加工了若干个孔后，延展臂3摆动到极限位置，吸盘5放松，机械手将本发明移动位置，继续进行孔的加工。

本发明装置的转动机构和滑动机构都采用双电机驱动的方式，能够消除齿轮轴轮齿与齿条齿牙、蜗轮轴轮齿和蜗杆轴螺旋齿之间的间隙，具有更好的传动精度；另外本发明装置体积小、重量轻、结构紧凑，有更大的灵活性，可满足复杂蒙皮形状表面的钻孔需求；本发明装置可用于加工效率、质量高的飞机蒙皮钻孔装置。

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 (7)

1.一种便携式飞机蒙皮钻孔装置，其特征在于，包括：

底座、立柱、延展臂、转动臂和钻孔机构；

所述底座的第一端设置有用于固定所述便携式飞机蒙皮钻孔装置的吸盘，所述吸盘与所述底座的第一端活动连接，所述底座的第二端设置有与所述立柱的第一端固定连接的第一转台；

所述立柱的第二端与所述延展臂的第一端活动连接；所述延展臂的第二端与所述转动臂的第一端活动连接；

所述转动臂的第二端设置有第二转台，所述第二转台远离所述延展臂的面上设置有钻孔机构，所述钻孔机构在所述第二转台上做直线运动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座还包括：第一转动机构和底座转轴架；

其中，第一转动机构包括：蜗轮轴、第一蜗杆轴、第二蜗杆轴、第一驱动电机和第二驱动电机；

所述底座转轴架上设置有供涡轮轴旋转的转孔，且所述底座转轴架位于所述第一转台和所述吸盘之间，所述蜗轮轴的第一端与所述吸盘远离底面的面连接且轴向转动，同时所述涡轮轴的第二端与所述第一转台朝向所述底座转轴架的面固定连接；

所述底座转轴架支撑所述第一驱动电机和所述第二驱动电机，以及所述第一驱动电机驱动所述第一蜗杆轴旋转、所述第二驱动电机驱动所述第二蜗杆轴旋转，以使得与所述第一蜗杆轴、第二蜗杆轴啮合的涡轮轴的轴向转动；

第一蜗杆轴的轴线与第二蜗杆轴的轴线平行。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述立柱包括：

第一滑动机构、立柱立板和连杆一；

其中，所述第一滑动机构包括：齿条、第一导轨、第二导轨、第一滑块、第二滑块、第三滑块、第三驱动电机，第四驱动电机、第一齿轮轴和第二齿轮轴；

所述立柱立板朝向所述第一转台的第一侧面与第一转台远离所述涡轮轴的面固定连接；

所述第三驱动电机驱动所述第一齿轮轴在所述齿条上运动，以带动第一滑块在所述第一导轨上和第二滑块在所述第二导轨上直线运动；

所述第四驱动电机驱动所述第二齿轮轴在所述齿条上运动，以带动第一滑块在所述第一导轨上和第二滑块在所述第二导轨上直线运动；

固定第一滑块和第二滑块的第三滑块运动以带动与所述第三滑块活动连接的连杆一运动；

所述齿条、第一导轨和第二导轨平行固定在立柱立板垂直于所述第一转台第一侧面上。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述延展臂还包括：

延展臂立板、第二滑动机构和连杆二；

其中，所述第二滑动机构与第一滑动机构的结构相同；

相应地，所述延展臂立板靠近立柱的侧面与所述连杆一远离立柱立板的第三滑块的一端活动连接；

所述第二滑动机构的齿条、第一导轨和第二导轨平行固定在延展臂立板远离立柱的侧面；

所述第二滑动机构中固定第一滑块和第二滑块的第三滑块运动以带动与所述第三滑块活动连接的连杆二运动。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述转动臂包括：

转动臂立板第二转动机构；

所述转动臂立板靠近延展臂的侧面与所述连杆二远离延展臂的第三滑块的一端活动连接；

其中，所述第二转动机构与第一转动机构的结构相同；

相应地，所述第二转动机构的第一驱动电机和第二驱动电机分别固定在转动臂立板远离延展臂的侧面，第一蜗杆轴、第二蜗杆轴受转动臂立板远离延展臂的侧面支撑；

第二转动机构的蜗轮轴的第一端与转动臂立板远离延展臂的侧面活动连接，蜗轮轴的第二端与第二转台靠近转动臂立板的侧面固定连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述转动臂还包括：

第三滑动机构和钻孔机构；

其中，所述第三滑动机构与第一滑动机构的结构相同；

相应的，固定第三滑动机构的第一滑块和第二滑块的第三滑块运动以带动与所述第三滑块固定连接的钻孔机构做直线运动；

所述第三滑动机构的第一导轨、第二导轨平行固定在第二转台远离转动臂立板的侧面上。

7.根据权利要求1至6任一所述的装置，其特征在于，在所述便携式飞机蒙皮钻孔装置位于移动平台末端时，所述便携式飞机蒙皮钻孔装置还包括：

连接法兰；

所述连接法兰用于将所述吸盘远离所述立柱的一面与移动平台固定；

和/或，所述移动平台包括机械手。