CN113070863A

CN113070863A - 一种机械臂及夹持装置

Info

Publication number: CN113070863A
Application number: CN202010005455.8A
Authority: CN
Inventors: 高�浩; 赵玉; 曹政; 杜浩翔
Original assignee: Commercial Aircraft Corp of China Ltd; Shanghai Aircraft Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Commercial Aircraft Corp of China Ltd; Shanghai Aircraft Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-01-03
Filing date: 2020-01-03
Publication date: 2021-07-06
Anticipated expiration: 2040-01-03
Also published as: CN113070863B

Abstract

本发明公开了一种机械臂及夹持装置，属于飞机装配制造技术领域。该机械臂包括机械臂支座、第一夹持机构和第二夹持机构。其中，第一夹持机构和第二夹持机构沿高度方向间隔连接于机械臂支座上，第一夹持机构沿高度方向滑动连接于机械臂支座，第二夹持机构转动连接于机械臂支座。夹持装置包括支撑板和多个上述机械臂，支撑板的相对的两个侧边各分布多个机械臂，且每个机械臂均沿侧边的方向滑动连接于支撑板。该夹持装置适用于夹持搬运多种构型的大型组件，该装置的通用性好，生产效率高，节约了夹持装置的制造成本及生产资源。

Description

一种机械臂及夹持装置

技术领域

本发明涉及飞机装配制造技术领域，尤其涉及一种机械臂及夹持装置。

背景技术

在民机装配生产领域，厨房、盥洗室均属于大型生活设备，其具有质量重、体积大、构型多样化等显著特点。由于受舱内通道尺寸的限制，在飞机装配制造环节需在地面将厨房、盥洗室拆卸成若干个大型组件后，然后再搬运至客舱内展开组装、安装等工作，但是拆卸后的组件仍具有质量重、体积大、结构复杂、外形不规则、无特定抓取点等特点。

现有搬运方式主要有两种，一种是人工搬运：由数名操作人员以手为“夹具”通过扶梯搬运至客舱内；另一种是机械搬运：通过专用夹持装置借助升降设备将组件分数次运送至客舱内。前者由于舱门离地面较高、扶梯较窄且搬运须数名操作人员协作，因此其劳动强度大、耗费大量人力，且操作人员在搬运过程中存在一定人身安全风险且组件易发生磕碰。后者的适应性和灵活性较差，针对不同构型的组件需设计多套专用夹持装置，工装的通用性差，装配过程中需要多次反复进行夹持装置的拆装，致使生产效率下降、包括专用夹持装置制造成本在内的生产成本增加及生产资源浪费等。

因此，亟需一种适用于多种民机生活设备大型组件的机械臂及夹持装置，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种机械臂及夹持装置，该装置适用于夹持搬运多种构型的大型组件，该装置的通用性好，生产效率高，节约了制造成本及生产资源。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种机械臂，包括机械臂支座、第一夹持机构和第二夹持机构，所述第一夹持机构和所述第二夹持机构沿高度方向间隔连接于所述机械臂支座上，所述第一夹持机构沿高度方向滑动连接于所述机械臂支座，所述第二夹持机构转动连接于所述机械臂支座。

作为一种机械臂的优选技术方案，所述第一夹持机构包括第一连杆、第二连杆和第一吸附部，所述第一连杆的一端沿高度方向滑动连接于所述机械臂支座，另一端转动连接于所述第二连杆的一端，所述第一吸附部连接于所述第二连杆的另一端。

作为一种机械臂的优选技术方案，所述第一夹持机构还包括第一直线驱动件，所述第一直线驱动件一端转动连接于所述第二连杆，另一端转动连接于所述第一连杆。

作为一种机械臂的优选技术方案，所述第二夹持机构包括第三连杆和第二吸附部，所述第三连杆的一端转动连接于所述机械臂支座，另一端连接有所述第二吸附部。

作为一种机械臂的优选技术方案，所述第二夹持机构还包括第二直线驱动件，所述第二直线驱动件一端转动连接于所述机械臂支座，另一端转动连接于所述第三连杆。

为达上述目的，本发明还提供了一种夹持装置，包括支撑板和多个如上所述的机械臂，所述支撑板的相对的两个侧边各分布多个所述机械臂，且每个所述机械臂均沿所述侧边的方向滑动连接于所述支撑板。

作为一种夹持装置的优选技术方案，位于所述支撑板相对两个侧边的所述机械臂一一对应设置。

作为一种夹持装置的优选技术方案，所述夹持装置还包括设置于所述支撑板上的两条导轨和与所述导轨滑动连接的滑鞍，两条所述导轨设置于所述支撑板的相对的所述两个侧边并沿所述侧边的方向延伸，所述机械臂设置于所述滑鞍上。

作为一种夹持装置的优选技术方案，所述夹持装置还包括锁紧件，所述锁紧件连接于所述滑鞍上，所述锁紧件用于将滑鞍固定于所述导轨的任意位置。

作为一种夹持装置的优选技术方案，所述夹持装置还包括防滑垫，所述防滑垫铺设于所述支撑板的上表面。

本发明提供了一种机械臂，该机械臂包括机械臂支座、第一夹持机构和第二夹持机构。其中，第一夹持机构和第二夹持机构沿高度方向间隔连接于机械臂支座上，第一夹持机构沿高度方向滑动连接于机械臂支座，第二夹持机构转动连接于机械臂支座，使得机械臂能够调节夹持高度和夹持角度，从而能够适用于夹持不同构型的组件，提高了机械臂的通用性和灵活性；对于结构复杂的组件，可以选择不同的夹持位置实现对组件的稳固夹持。

本发明还提供了一种夹持装置，该夹持装置包括支撑板和多个上述机械臂。其中，支撑板的相对的两个侧边各分布多个机械臂，且每个机械臂均沿侧边的方向滑动连接于支撑板。根据组件构型特点的不同，设置不同数目的机械臂，支撑板两侧的机械臂相互配合，实现对组件的稳定夹持。搬运过程中，无需拆装更换不同的夹持装置，使得该装置的通用性好，生产效率高，节约了夹持装置的制造成本及生产资源。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的机械臂的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的夹持装置的结构示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的导轨、滑鞍和锁紧件的结构示意图；

图4是本发明具体实施方式提供的夹持装置夹持L形构型组件时的示意图；

图5是本发明具体实施方式提供的夹持装置夹持网格状构型组件时的示意图。

附图标记：

1、支撑板；

2、机械臂；21、机械臂支座；22、第一夹持机构；221、第一连杆；222、第二连杆；223、第一吸附部；224、第一直线驱动件；225、U形连接件；23、第二夹持机构；231、第三连杆；232、第二吸附部；233、第二直线驱动件；24、电机；25、减速箱；

3、导轨；4、滑鞍；5、锁紧件；6、防滑垫。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提供了一种机械臂，该机械臂包括机械臂支座21、第一夹持机构22和第二夹持机构23。其中，第一夹持机构22和第二夹持机构23沿高度方向间隔连接于机械臂支座21上，第一夹持机构22沿高度方向滑动连接于机械臂支座21，第二夹持机构23转动连接于机械臂支座21。

通过将第一夹持机构22和第二夹持机构23设置在不同高度，且第一夹持机构22沿高度方向滑动连接于机械臂支座21，第二夹持机构23转动连接于机械臂支座21，使得机械臂能够调节不同的夹持高度和夹持角度，适用于具有不同构型特点的组件，机械臂的灵活性好、通用性强且能够安装在不同的夹持装置中进行使用。优选地，第一夹持机构22位于机械臂支座21的顶端，第二夹持结构23位于机械臂支座21的一侧。

具体地，第一夹持机构22包括第一连杆221、第二连杆222和第一吸附部223。其中，第一连杆221的一端沿高度方向滑动连接于机械臂支座21，另一端转动连接于第二连杆222的一端，第一吸附部223连接于第二连杆222的另一端。第一连杆221能沿高度方向上下滑动，使得第二连杆222能够根据组件构型的特点调节高度，实现第一吸附部223夹持高度的调节。第二连杆222与第一连杆221转动连接，使得第二连杆222根据组件构型的特点，调节转动角度，以改变第一吸附部223的夹持角度，使第一吸附部223能够稳定的吸附于组件表面，提高机械臂的灵活性、通用性和夹持稳定性。可通过直接在第二连杆222与第一连杆221的转动连接处安装电机和减速器以实现第二连杆222的转动。

可选地，第一夹持机构22还包括第一直线驱动件224。第一直线驱动件224一端转动连接于第二连杆222，另一端转动连接于第一连杆221。具体地，第一连杆221上固定设置有一U形连接件225，其中，U形连接件225包括相互连接的连接部和U形部，连接部上开设有圆形通孔以套设于第一连杆221上，U形部与第一直线驱动件224转动连接。第一直线驱动件224往复运动以驱动第二连杆222绕其与第一连杆221的连接处转动，实现第二连杆222根据不同构型组件的特点调节转动角度，提高机械臂的适应能力以及快速反应能力。优选地，在本实施例中，第一直线驱动件224可选为常见的气缸、液压缸或直线电机等。

优选地，第一吸附部223为真空万向吸盘或磁力万向吸盘。万向吸盘的方式使操作更为简单，节省了夹持时间；万向吸盘可根据组件的构型特点，调整不同的吸附角度，以稳定的吸附组件。

进一步具体地，第二夹持机构23包括第三连杆231和第二吸附部232，第三连杆231的一端转动连接于机械臂支座21，另一端连接有第二吸附部232。第二吸附部232在第三连杆231的带动下，能够调整吸附位置，以稳定吸附在不同构型的组件表面，机械臂的通用性进一步提高。优选地，在本实施例中，第二吸附部232为真空万向吸盘或磁力万向吸盘。可通过直接在第三连杆231与机械臂支座21的转动连接处安装电机和减速器以实现第三连杆231的转动。

可选地，第二夹持机构23还包括第二直线驱动件233，第二直线驱动件233一端转动连接于机械臂支座21，另一端转动连接于第三连杆231。通过第二直线驱动件233的往复运动，实现第三连杆231与机械臂支座21的转动，进而调节第三连杆231不同的转动角度，使得第二吸附部232吸附在组件的不同位置处，进一步提高机械臂的适应能力和反应能力。优选地，在本实施例中，第二直线驱动件233可选为常见的气缸或液压缸或直线电机等。

可选地，机械臂还包括电机24和减速箱25。其中，电机24和机械臂支座21固定在减速箱25上。电机24通过减速箱25内部的齿轮传动或带传动实现驱动第一连杆221沿高度方向上下滑动，从而实现整个机械臂位置调整的自动化，减少劳动强度。

如图2和图3所示，本实施例还提供了一种夹持装置，该夹持装置包括支撑板1和多个上述的机械臂2。其中，支撑板1的相对的两个侧边各分布多个机械臂2，且每个机械臂2均沿侧边的方向滑动连接于支撑板1。

根据组件构型特点的不同，设置不同数目的机械臂2以适应不同尺寸的大型组件，支撑板1两侧的机械臂2相互配合，实现对组件的稳定夹持。搬运过程中，无需拆装更换不同的夹持装置，使得该装置通用性好，生产效率高，节约了夹持装置的制造成本及生产资源。第一夹持机构22和第二夹持机构23的设置，使得在实际使用夹持装置时，能够根据组件构型的特点灵活选择夹持机构和夹持位置。

优选地，位于支撑板1相对两侧的机械臂2一一对应设置，提高了夹持装置夹持组件的稳定性。在本实施例中，机械臂2优选为六个，两两一对分别设置在支撑板1的相对两个侧边。

可选地，夹持装置还包括设置于支撑板1上的两条导轨3和与导轨3滑动连接的滑鞍4，两条导轨3设置于支撑板1的相对的两个侧边并沿侧边的方向延伸，机械臂2设置于滑鞍4上。通过导轨3和滑鞍4相配合的方式实现机械臂2沿侧边的方向滑动，根据组件构型的特点，调节机械臂2移动到导轨3上合适的位置以稳定夹持组件，使得夹持装置能够适应及夹持体积不同、结构复杂、外形不规则及无特定抓取点的组件。

如图2和图3所示，夹持装置还包括锁紧件5。锁紧件5连接于滑鞍4上，锁紧件5用于将滑鞍4固定于导轨3的任意位置。在本实施例中，锁紧件5优选为锁紧螺栓。具体地，滑鞍4一侧设置有螺纹孔，锁紧螺栓穿设于螺纹孔中并抵接于导轨3的侧壁，通过拧紧锁紧螺栓以增大锁紧螺栓与导轨3的摩擦力，防止滑鞍4继续沿导轨3滑动，起到固定滑鞍4相对导轨3位置的作用，进而将机械臂2固定于导轨3上的任意位置。

可选地，夹持装置还包括防滑垫6，防滑垫6铺设于支撑板1的上表面。防滑垫6的设置，增大了组件与防滑垫6的摩擦力，使组件不易在防滑垫6上滑动，保证组件位于支撑板1上的稳定性，使组件不易脱落。在本实施例中，防滑垫6的材质可选为橡胶或树脂等弹性防滑材质，可防止组件被划伤或磕碰，并提供足够的摩擦力使组件在搬运过程中更加稳定。

如图4和图5所示，为便于理解夹持装置的使用方法，以下给出L形构型组件和网格状构型组件的夹持步骤。

L形构型组件的夹持步骤如下：

步骤1，将L形构型组件垂直放置于防滑垫6上，并尽可能使其处于居中位置；

步骤2，根据被夹持组件的构型特点，选择合适的夹持方案，L形构型组件的夹持方案为：左右夹持；

步骤3，基于L形构型组件形状尺寸，调整夹持装置上机械臂2的位置使每个机械臂2均处于有效夹持区域，并使夹持装置上同侧机械臂2尽量均匀分布，且左右两侧机械臂2近似两两对称布置；

步骤4，用锁紧件5锁紧滑鞍4，使机械臂2位置固定；

步骤5，驱动所有机械臂2上的第一夹持机构22，使其末端第一吸附部223充分作用于L形构型组件上，借助左右两侧的夹紧力将被L形构型组件固定。

网格状构型组件的夹持步骤如下：

步骤1，将网格状构型组件置于支撑板1上，使其平面侧与防滑垫6接触，并尽可能使其处于居中位置；

步骤2，选择适用于网格状构型组件的夹持方案：上下夹持；

步骤3，基于网格状构型组件形状尺寸，调整夹持装置上机械臂2的位置使每个机械臂2均处于有效夹持区域，并使夹持装置上同侧机械臂2尽量均匀分布，且左右两侧机械臂2近似两两对称布置；

步骤4，用锁紧件5锁紧滑鞍4，使机械臂2位置固定；

步骤5，驱动所有机械臂2上的第二夹持机构23，并使其末端的第二吸附部232压紧在网格状构型组件的底部板件上，在第二夹持机构23与支撑板1以及防滑垫6的共同作用下，固定网格状构型组件。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种机械臂，其特征在于，包括机械臂支座(21)、第一夹持机构(22)和第二夹持机构(23)，所述第一夹持机构(22)和所述第二夹持机构(23)沿高度方向间隔连接于所述机械臂支座(21)上，所述第一夹持机构(22)沿高度方向滑动连接于所述机械臂支座(21)，所述第二夹持机构(23)转动连接于所述机械臂支座(21)。

2.如权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述第一夹持机构(22)包括第一连杆(221)、第二连杆(222)和第一吸附部(223)，所述第一连杆(221)的一端沿高度方向滑动连接于所述机械臂支座(21)，另一端转动连接于所述第二连杆(222)的一端，所述第一吸附部(223)连接于所述第二连杆(222)的另一端。

3.如权利要求2所述的机械臂，其特征在于，所述第一夹持机构(22)还包括第一直线驱动件(224)，所述第一直线驱动件(224)一端转动连接于所述第二连杆(222)，另一端转动连接于所述第一连杆(221)。

4.如权利要求1～3任一项所述的机械臂，其特征在于，所述第二夹持机构(23)包括第三连杆(231)和第二吸附部(232)，所述第三连杆(231)的一端转动连接于所述机械臂支座(21)，另一端连接有所述第二吸附部(232)。

5.如权利要求4所述的机械臂，其特征在于，所述第二夹持机构(23)还包括第二直线驱动件(233)，所述第二直线驱动件(233)一端转动连接于所述机械臂支座(21)，另一端转动连接于所述第三连杆(231)。

6.一种夹持装置，其特征在于，包括支撑板(1)和多个如权利要求1～5任一项所述的机械臂(2)，所述支撑板(1)的相对的两个侧边各分布多个所述机械臂(2)，且每个所述机械臂(2)均沿所述侧边的方向滑动连接于所述支撑板(1)。

7.如权利要求6所述的夹持装置，其特征在于，位于所述支撑板(1)相对两个侧边的所述机械臂(2)一一对应设置。

8.如权利要求6所述的夹持装置，其特征在于，所述夹持装置还包括设置于所述支撑板(1)上的两条导轨(3)和与所述导轨(3)滑动连接的滑鞍(4)，两条所述导轨(3)设置于所述支撑板(1)的相对的所述两个侧边并沿所述侧边的方向延伸，所述机械臂(2)设置于所述滑鞍(4)上。

9.如权利要求8所述的夹持装置，其特征在于，所述夹持装置还包括锁紧件(5)，所述锁紧件(5)连接于所述滑鞍(4)上，所述锁紧件(5)用于将滑鞍(4)固定于所述导轨(3)的任意位置。

10.如权利要求7～9任一项所述的夹持装置，其特征在于，所述夹持装置还包括防滑垫(6)，所述防滑垫(6)铺设于所述支撑板(1)的上表面。