Robot que incluye conjuntos de tornillos de avance extensibles para colocar un efector terminal.

Un robot (510) que comprende:

un conjunto (520) de accionador;

unos conjuntos (530, 540) de tornillos de avance extensibles paralelos primero y segundo en voladizo desde el conjunto de accionador; y

un efector (550) terminal acoplado a y soportado por los extremos de los conjuntos de tornillos de avance;

haciendo el conjunto de accionador que cada conjunto extensible se despliegue y se retraiga de manera independiente, y donde cada conjunto extensible incluye unos tornillos de avance primero (536), segundo (534) y tercero (532), donde un extremo del primer tornillo (536) de avance está acoplado al efector (550) terminal, teniendo el primer tornillo (536) de avance unas roscas externas que se acoplan con un orificio roscado internamente del segundo tornillo (534) de avance, teniendo el segundo tornillo de avance unas roscas externas que se acoplan con un orificio roscado internamente en el tercer tornillo (532) de avance, estando el tercer tornillo de avance montado para no girar dentro de una carcasa (522) del conjunto de accionador, por lo que el giro del segundo tornillo de avance hace que el extremo del primer tornillo de avance se mueva entre las posiciones desplegada y retraída, y donde el tercer tornillo (532) de avance de cada conjunto extensible se monta en la carcasa mediante una interfaz suave para permitir el giro del eje Z.

Robot que incluye conjuntos de tornillos de avance extensibles para colocar un efector terminal.

Antecedentes

Durante el montaje de una aeronave, se realizan de manera sincrónica operaciones de fijación en los lados opuestos de diversas estructuras. Una operación de fijación puede incluir la perforación, el avellanado y la inserción de elementos de fijación en un lado de una estructura, y el remate del extremo de cada elemento de fijación insertado en el lado opuesto de la estructura.

Considérense las operaciones de fijación en un cajón de ala de una aeronave. La perforación, el avellanado y la inserción de elementos de fijación se realizan mediante un sistema robótico fuera del cajón de ala. La colocación del manguito y la tuerca se realiza dentro del cajón de ala mediante un trabajo manual. Una persona accede a un cajón de ala a través de un pequeño puerto de acceso, y realiza la colocación del manguito y la tuerca con herramientas de mano mientras que se encuentra recostado en el interior del cajón de ala. En las alas de las aeronaves comunes se instalan y rematan del orden de vahos cientos de miles de elementos de fijación.

Sería muy deseable eliminar el trabajo manual y automatizar por completo las operaciones de fijación en ambos lados del cajón de ala. Sin embargo, mientras que la colocación de una tuerca en la rosca de un perno puede ser una tarea sencilla para un ser humano, no es tan sencilla para un robot. La colocación y la orientación precisas de una tuerca en un perno es una tarea compleja.

El documento WO 2009/069153 divulga un dispositivo para la manipulación y/o la realización de operaciones de trabajo en objetos que comprende un primer brazo y un segundo brazo que muestran, cada uno de los mismos, un primer extremo y un segundo extremo; un cuerpo de soporte en el que se conectan el primer brazo y el segundo brazo; medios para el soporte y el movimiento asociado a los segundos extremos del primer brazo y el segundo brazo; y al menos un primer motor eléctrico lineal y un segundo motor eléctrico lineal, cada uno asociado a un brazo respectivo para producir el movimiento del mismo.

El documento JP 2007/290068 divulga un dispositivo provisto de: (a) una primera junta que comprende un primer árbol de tornillo de bolas, una primera tuerca de tornillo de bolas acoplada de manera giratoria con el primer árbol de tornillo de bolas, y un engranaje Impulsado formado en o fijado a la circunferencia exterior de la primera tuerca de tornillo de bolas; (b) una segunda junta que comprende un motor de accionamiento, un segundo árbol de tornillo de bolas girado por el motor de accionamiento, y un engranaje motriz proporcionado a través del segundo árbol de tornillo de bolas, y acoplado con el engranaje impulsado de la primera junta; y (c) una tercera junta que comprende una segunda tuerca de tornillo de bolas acoplada de manera giratoria con el segundo árbol de tornillo de bolas de la segunda junta y un elemento cilindrico provisto de manera continua con la segunda tuerca de tornillo de bolas, y combinado con el segundo árbol de tornillo de bolas de la segunda junta.

Esta tarea se vuelve aún más compleja debido a las limitaciones de espacio dentro del cajón de ala. El cajón de ala forma un espacio estrecho que, en la punta, es de solo varias pulgadas de altura (véase la figura 4 para un ejemplo de un cajón de ala). Además, el espacio estrecho solo es accesible a través de un puerto de acceso. El robot tendría que acceder al espacio estrecho a través del puerto de acceso, desplazarse más allá de los largueros dentro del espacio estrecho, localizar los extremos de los elementos de fijación Insertados, y colocar un efector terminal y colocar un manguito y una tuerca en cada extremo del elemento de fijación.

La tarea se vuelve aún más compleja debido a que las tolerancias de las aeronaves son muy estrictas. La tarea se vuelve aún más compleja debido a que el efector terminal pesa normalmente de 18,14 a 22,68 kg (40 a 50 libras). La tarea se vuelve aún más compleja debido a que el robot dentro del espacio estrecho tiene que sincronizar sus tareas con las de un robot fuera del cajón de ala.

Sumario

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un robot como se define en la reivindicación 1. Otras realizaciones se definen en las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con una disposición que no forma parte de la presente Invención, un sistema puede realizar las operaciones de fabricación en una estructura que tiene un espacio reducido. El sistema comprende un primer robot que puede funcionar fuera del espacio reducido para realizar un conjunto de tareas de fabricación en la estructura, y un segundo robot que puede funcionar dentro del espacio reducido para realizar un conjunto complementario de tareas de fabricación en la estructura. El segundo robot Incluye un conjunto de acclonador, y unos conjuntos de tornillos de avance extensibles paralelos primero y segundo en voladizo desde el conjunto de accionador. Se hace pivotar un extremo de cada conjunto extensible en el efector terminal. El segundo robot incluye además un controlador para ordenar que el acclonador mueva de manera Independiente cada extremo del conjunto extensible entre una posición retraída y una posición desplegada.

También se analiza un método de fabricación dentro de un espacio reducido definido en parte por una pared que comprende mover un efector terminal en el espacio reducido, usando los conjuntos de tornillos de avance extensibles paralelos primero y segundo para trasladar y girar el efector terminal hasta que el efector terminal logre una orientación deseada con respecto a un destino dentro del espacio reducido, y usando una placa de metal fuera del espacio reducido para sujetar magnéticamente el efector terminal contra la pared.

Breve descripción de los dibujos

Las figuras 1 y 2 son ilustraciones de un robot que incluye un efector terminal.

Las figuras 3a, 3b y 3c son ilustraciones de un método de funcionamiento del robot.

La figura 4 es una ilustración de una sección de ala de un cajón de ala de aeronave.

Las figuras 5a, 5b y 5c son ilustraciones de una realización de un robot que incluye un efector terminal para realizar operaciones de fijación en un cajón de ala.

La figura 6 es una ilustración de un sistema robótico para realizar operaciones de fijación en el cajón de ala, que no forma parte de la presente invención.

La figura 7 es una ilustración de un método de fabricación de un cajón de ala, que no forma parte de la presente invención.

Descripción detallada

Se hace referencia a las figuras 1 y 2. Un robot 110 incluye un conjunto 120 de accionador, unos conjuntos 130 y 140 de tornillos de avance extensibles paralelos primero y segundo en voladizo desde el conjunto 120 de accionador, y un efector 150 terminal soportado por los extremos 132 y 142 de los conjuntos 130 y 140 de tornillos de avance.

El conjunto 120 de accionador hace que cada conjunto 130 y 140 de tornillos de avance se despliegue y se retraiga de manera independiente. Considérese un sistema de coordenadas XYZ con respecto al conjunto 120 de accionador. Durante la retracción de un conjunto 130 o 140 de tornillos de avance, el extremo 132 o 142 se mueve a lo largo del eje X hacia el conjunto 120 de accionador. Durante el despliegue de un conjunto 130 o 140 de tornillos de avance, el extremo 132 o 142 se mueve en la dirección opuesta a lo largo del eje X, lejos del conjunto 120 de accionador.

Los extremos 132 y 142 están limitados con respecto al giro. Por lo tanto, los extremos 132 y 142 no giran alrededor del eje X.

Cada conjunto 130 y 140 extensible incluye una pluralidad de tornillos de avance. En las figuras 1 y 2, pueden verse dos tornillos 134 y 136 de avance del primer conjunto 130 extensible, y pueden verse dos tornillos 144 y 146 de avance del segundo conjunto 140 extensible.

En algunas disposiciones que no forman parte de la presente invención, cada conjunto 130 y 140 extensible incluye solo los dos tornillos de avance visibles. Considérese el primer conjunto 130 extensible. El segundo tornillo 134 de avance se retiene dentro de la carcasa 122 del conjunto de accionador de tal manera que puede girarse. El segundo tornillo 134 de avance tiene un orificio con roscas internas. El primer tornillo 136 de avance tiene unas roscas externas que se acoplan con el orificio roscado del segundo tornillo 134 de avance. El giro del segundo tornillo 134 de avance en una dirección hace que el primer tornillo 136 de avance se mueva en el orificio y se retraiga (ya que el extremo 132 del tornillo 136 de avance externo está limitado para el giro). El giro del segundo tornillo 134 de avance en... [Seguir leyendo]

1. Un robot (510) que comprende:

un conjunto (520) de accionador; 5

unos conjuntos (530, 540) de tornillos de avance extensibles paralelos primero y segundo en voladizo desde el conjunto de accionador; y un efector (550) terminal acoplado a y soportado por los extremos de los conjuntos de tornillos de avance;

haciendo el conjunto de accionador que cada conjunto extensible se despliegue y se retraiga de manera independiente, y donde cada conjunto extensible incluye unos tornillos de avance primero (536) , segundo (534) y 10 tercero (532) , donde un extremo del primer tornillo (536) de avance está acoplado al efector (550) terminal, teniendo el primer tornillo (536) de avance unas roscas externas que se acoplan con un orificio roscado internamente del segundo tornillo (534) de avance, teniendo el segundo tornillo de avance unas roscas externas que se acoplan con un orificio roscado internamente en el tercer tornillo (532) de avance, estando el tercer tornillo de avance montado para no girar dentro de una carcasa (522) del conjunto de accionador, por lo que el 15 giro del segundo tornillo de avance hace que el extremo del primer tornillo de avance se mueva entre las posiciones desplegada y retraída, y donde el tercer tornillo (532) de avance de cada conjunto extensible se monta en la carcasa mediante una interfaz suave para permitir el giro del eje Z.

2. El robot de la reivindicación 1, donde cada interfaz de tornillo de avance tiene un buje de cojinetes de bolas de 20 recirculación con cojinetes de bolas precargados para eliminar un contragolpe.

3. El robot de cualquier reivindicación anterior, que comprende además una placa (560) de interfaz acoplada de manera giratoria al efector (550) terminal, y donde se hacen pivotar los primeros extremos de los conjuntos extensibles en la placa de interfaz. 25

4. El robot de cualquier reivindicación anterior, que comprende además un controlador para ordenar que el conjunto (520) de accionador mueva los extremos de los dos conjuntos extensibles simultáneamente en la misma dirección, por lo que el efector terminal se traslada de manera lineal.

5. El robot de cualquier reivindicación anterior, que comprende además un controlador para ordenar que el conjunto (520) de accionador mueva los extremos de los conjuntos extensibles simultáneamente en direcciones opuestas, por lo que se hace girar el efector terminal.

6. El robot de cualquier reivindicación anterior, que comprende además un controlador para ordenar que el conjunto 35 (520) de accionador mueva el extremo de uno de los conjuntos extensibles a la vez que ordena que el conjunto de accionador sujete de manera estacionaria el extremo del otro conjunto extensible, por lo que se hace girar el efector terminal.

7. El robot de cualquier reivindicación anterior, donde el efector terminal está equipado para realizar tareas de 40 fijación.