用于加工工件的限制区的设备与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于加工工件的限制区(confined area)的设备与方法。
【背景技术】
[0002]末端执行器是位于机械臂末端、设计成与环境以及/或者工件相互作用的装置。末端执行器的确切构造可以取决于机器人的特定应用，以及/或者在工件上执行的特定处理。通常，末端执行器可以操控工件，并且/或者可以使一个或多个加工工具相对于工件以及/或者待处理面定位。
[0003]但是，用于操控以及/或者加工工件的末端执行器的构造可能难以或者甚至不能接近加工位置，尤其不能接近位于限制区或者接近障碍物的加工位置。因此，某些操作可能需要人工处理，例如，利用手工工具。工件的人工处理可能增加成本以及工件的处理周期。
【发明内容】
[0004]因此，意图解决上述涉及的问题的设备与方法会是实用的。
[0005]下面是根据本公开的主题的非排他性的系列实施例，这些实施例可能要求保护或者可不要求保护。
[0006]本公开的一个实施例涉及用于沿钻孔轴线加工工件的设备。所述设备包括末端执行器。所述末端执行器包括:压力脚；夹具，该夹具相对于所述压力脚可沿所述钻孔轴线线性移动；以及平角钻，该平角钻相对于所述压力脚可沿所述钻孔轴线线性移动。
[0007]本公开的另一实施例涉及用于将平角钻联接至末端执行器的主轴的钻支架。所述平角钻包括壳体、连接至所述壳体的六角形保持器以及穿过所述壳体的钻孔轴线。所述钻支架包括:钻支撑件，该钻支撑件能够产生反作用力F2，该反作用力F2等于钻孔操作过程中沿所述钻孔轴线传递至所述平角钻的作用力匕，并且与之相反；以及拼合夹具，该拼合夹具能够防止所述平角钻的所述壳体相对于钻支撑件旋转。
[0008]本公开的再一实施例涉及用于使用末端执行器在工件的限制区中沿钻孔轴线加工钻孔位置的方法。所述方法包括:使所述末端执行器相对于所述工件的所述钻孔位置定位；将所述工件夹紧在所述末端执行器的夹具和所述末端执行器的压力脚之间，其中，所述压力脚支撑相对于所述压力脚可移动的所述夹具；以及利用所述末端执行器的平角钻在所述工件上钻孔。
【附图说明】
[0009]已经这样概括地描述了本公开的实施例，现在将参照附图，这些附图无需按比例绘制，并且其中，所有这些附图中，相同附图标记表示相同或相似部件，并且在附图中:
[0010]图1 (图1A与图1B)是用于加工工件的限制区的设备的框图；
[0011]图2是图1的根据本公开的一个或多个实施例的设备与工件的示意性立体图；
[0012]图3是图1的根据本公开的一个或多个实施例的设备的末端执行器的示意性侧视图；
[0013]图4是图3的根据本公开的一个或多个实施例的末端执行器的示意性分解侧视图；
[0014]图5是图1的根据本公开的一个或多个实施例的设备的末端执行器的示意图；
[0015]图6是图1的根据本公开的一个或多个实施例的设备的钻支架的示意性立体图；
[0016]图7是图6的根据本公开的一个或多个实施例的钻支架的示意性分解立体图；
[0017]图8是图1的根据本公开的一个或多个实施例的设备的压力脚的示意性分解立体图；
[0018]图9是用于加工根据本公开的一个或多个实施例的工件的限制区的方法的框图；
[0019]图10是图1的根据本公开的一个或多个实施例的设备的主轴、钻支架以及平角钻的不意性立体图；
[0020]图11是图10的根据本公开的一个或多个实施例的主轴、钻支架以及平角钻的示意性分解侧视图；
[0021]图12是图1的根据本公开的一个或多个实施例的设备的平移平台以及主轴驱动机构的不意性立体图；
[0022]图13是图12的根据本公开的一个或多个实施例的平移平台以及主轴驱动机构的示意性分解立体图；
[0023]图14是图1的根据本公开的一个或多个实施例的设备的基座以及平衡器的示意性立体图；
[0024]图15是图14的根据本公开的一个或多个实施例的基座以及平衡器的示意性分解立体图；
[0025]图16是图1的根据本公开的一个或多个实施例的设备的夹具的示意性立体图；
[0026]图17是图16的根据本公开的一个或多个实施例的夹具的示意性分解立体图；
[0027]图18是图1的根据本公开的一个或多个实施例的设备的压力脚、成像传感器以及真空润滑剂附件的示意性立体图；
[0028]图19是图18的根据本公开的一个或多个实施例的压力脚、成像传感器以及真空润滑剂附件的示意性分解立体图；
[0029]图20是图1的根据本公开的一个或多个实施例的设备的平角钻的计时方位(clocked orientat1n)的不意图；
[0030]图21是飞行器生产与维修方法的框图；以及
[0031]图22是飞行器的示意图。
【具体实施方式】
[0032]参照以上所述，在图1中，实线(如果有的话)连接不同元件以及/或部件可以表示机械的、电气的、流体的、光的、电磁的及其它的联接，以及/或者这些联接的组合。如本文中所使用的，“联接的”指直接及间接接合。例如，构件A可以与构件B直接接合，或者可以例如经另一构件C与构件B间接接合。要理解，不需要阐述多种公开元件之间的所有关系。因此，还可能存在除框图中描述的那些联接外的其他联接。虚线(如果有的话)连接不同元件以及/或部件表示功能和意图与由实线表示的那些功能和意图相似的联接，但是，由虚线表示的联接可能是选择性设置的，或者可能涉及本公开的另选或可选的实施例。同样，如果有由虚线表示的元件以及/或部件，那么这些元件以及/或部件表示本公开的另选或可选的实施例。如果有环境因素的话，那么环境因素由点划线表示。为了清楚起见，还可能示出虚拟假想的元件。本领域中的技术人员应理解:图1中所示的一些特征可以在无需包括图1、其它附图以及/或者附随的公开中描述的其它特征的情况下以多种方式结合，尽管本文中没有明确示出上述的一种组合或多种组合。类似地，不限于所提供的实施例的其它特征可以与本文所示以及所述的一些或所有特征组合。
[0033]如上所述，在图9中，方框可以表示操作以及/或者操作的一部分，并且连接多个方框的线不暗示任何特定顺序，或者操作或操作的一部分的从属关系。描述本文所阐明的方法的操作的图9以及附随公开不应理解为必需确定执行操作的顺序。相反，尽管指出了一种示例性顺序，但是要理解，可以在适当时变更操作顺序。因此，特定操作可以按不同顺序执行或同时执行。此外，本领域中的技术人员要理解，不是所有的所述都需要执行操作。
[0034]在下面的详细描述中，列举了多个具体细节以便透彻理解公开的理念，可在不具备若干或所有这些细节的情况下实践公开的理念。在其它例子中，省略了公知装置以及/或者程序的细节，以避免不必要地模糊本公开。尽管会结合具体实施例描述一些理念，但是要理解，这些实施例并入意图进行限制。
[0035]本文中“一个实施例”的指称指结合该实施例描述的一个或多个特征、结构或者特点包括在至少一个实施中。说明书中多处出现的术语“一个实施例”可能指相同的实施例，或者可能不是指相同的实施例。
[0036]下文提供根据本公开的主题的示例性、非排他性的实施例，可能要求或者可能没有要求这些实施例的权利。
[0037]例如，参照图1至图8，当前段落属于本公开的实施例1。实施例1涉及用于沿钻孔轴线A加工工件102的设备100。设备100包括末端执行器104。末端执行器104包括压力脚106、可相对于压力脚106沿钻孔轴线A线性移动的夹具108、以及平角钻110，该平角钻可相对于压力脚106沿钻孔轴线A线性移动。
[0038]钻孔轴线A是在工件102上执行钻孔操作所沿的轴线。就一个总体性的、非限制性的实施例而言，钻孔轴线A可由穿过平角钻110的轴线(例如平角钻110的钻头196)以及工件102(例如工件102的表面)限定。就一个具体的、非限制性的实施例而言，钻孔轴线A可由穿过平角钻110的钻头196的中心并且垂直于工件102的表面198的轴线限定。
[0039]如本文中使用的，“钻孔操作”指使用钻头196以在固体材料中形成(例如切割以及/或者扩大)圆形截面的洞的任何的机械加工或切削加工。就一个实施例而言，钻孔操作可以包括形成位于表面198或者工件102中，或者穿过表面198或者工件102的紧固孔(例如洞)。
[0040]本领域的技术人员会意识到，设备100还可以沿不同于钻孔轴线A的一条或多条其它轴线加工工件102。就一个实施例而言，设备100可以沿执行铣削操作所穿过的轴线(例如，大体垂直于钻孔轴线A的轴线)加工工件102。
[0041]如本文中使用的，“沿钻孔轴线A”指在与钻孔轴线A相同的方向上或平行于钻孔轴线A的方向上的运动。就一个实施例而言，夹具108可沿钻孔轴线A相对于压力脚106线性移动可意味着夹具108可沿平行于钻孔轴线A的方向(或者反方向)相对于压力脚106线性移动。就一个实施例而言，平角钻110可沿钻孔轴线A相对于压力脚106线性移动可意味着平角钻110可沿平行于钻孔轴线A的方向相对于压力脚106线性移动。
[0042]总体参照图1，并且具体参照例如图2，工件102包括由设备100加工的任何对象或物件。就一个实施例而言，工件102可以包括未加工的部件，或者半成品部件，或者产品的部分件，诸如运载工具(例如飞行器)。
[0043]总体参照图1，并且具体参照例如图2与图5，工件102可以包括待由设备100加工的一个或多个表面198。表面198可以包括钻孔位置148。钻孔位置148可以包括在表面198与钻头196之间的接触点(例如待形成在表面198中的洞的位置)。钻孔位置148可以位于工件102的限制区154。限制区154可以由表面198和一个或多个障碍物150限定。障碍物150可以包括工件102邻近(例如位于或接近)钻孔位置148的另一表面、特征以及/或者结构。就一个实施例而言，障碍物150可以包括从邻近钻孔位置148的表面198 (例如垂直地)延伸或者朝钻孔位置148延伸的凸缘。就一个实施例而言，障碍物150可以包括工件102的远离钻孔位置148并定位在钻孔位置148的上方、下方或旁侧的另一表面。就一个实施例而言，障碍物150可以包括布置在工件102的与钻孔位置148相对的表面200 (例如与其上定位钻孔位置148的表面198相对)上的表面构造(例如加强肋)。
[0044]总体参照图1，并且具体参照例如图2与图5，末端执行器104可以构造成在钻孔操作之前使工件102位于压力脚106和夹具108之间。末端执行器104可以构造成在夹紧操作过程中例如避开障碍物150将工件102夹紧在压力脚106和夹具108之间。具有平角钻110的末端执行器104构造成为在工件102 (例如工件102的表面198)上执行钻孔操作而相对于钻孔位置148定位(例如通过使平角钻110的钻孔轴线A与钻孔位置148对准)时避开障碍物150。
[0045]如本文中使用的，“夹紧操作”指的是向工件102施加夹紧力(例如预紧力)。就一个实施例而言，并且如图5中最佳示出，夹紧操作可以包括用夹具108接触工件102的表面200，从而由夹具108将作用力F3施用(例如施加)到工件102上，并且用压力脚106接触工件102的表面198，并由压力脚106将反作用力F4施用(例如施加)到工件102上。反作用力F4等于作用力F 3，并且与反作用力F3相反。
[0046]总体参照图1，并且具体参照例如图3至图7以及图11，在借助末端执行器104相对于钻孔位置148定位时，平角钻110能够接近限制区154内的钻孔位置148。平角钻110也可以被认为是“猪排”(porkchop)。在一个实施例结构中，平角钻110可以包括壳体126、六角形保持器146、驱动柄206以及钻头接收器212。壳体126可以包括内置传动装置(未示出)，该内置传动装置能够将驱动柄206的旋转运动转变为钻头接收器212的旋转运动，并从而转变为钻头196的旋转。壳体126可以使钻头接收器212远离驱动柄206 (例如钻头196可以相对于驱动柄206和主轴118平移)。六角形保持器146可以刚性连接至壳体1