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CN107249756B - 流体施加装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于诸如铆钉、螺钉、螺栓和类似物的机械紧固件的流体施加装置(100)，以及包括这种装置的机器人操纵装置和装备有该机器人操纵装置的机器人。流体施加装置包括具有弯曲的施加表面(111)的流体施加元件(110)，其中弯曲的施加表面包括被构造成接收流体的通道(112)和布置在弯曲的施加表面(111)处的刷子(113)，使得流体能够润湿刷元件。该装置还包括被构造成推动机械紧固件抵靠在润湿的刷元件上的夹持装置(120)。

Description

流体施加装置
技术领域
本发明涉及一种用于诸如铆钉、螺钉、螺栓等的机械紧固件的流体施加装置(fluid application device)。
背景技术
在许多工业制造过程中，使用诸如铆钉、螺钉、螺栓等的机械紧固件将两个或更多个目标物连接或附在一起。这种机械紧固件的安装通常由机器或机器人自动地进行，其可以比人类更快、并以更高精度安装机械紧固件。
在一些应用(例如飞行器构造)中，必须在安装之前为紧固件提供密封剂。这种密封剂避免空气或水通过安装紧固件的孔而泄漏。希望在安装之前即刻将密封剂施加到紧固件以避免密封剂过早固化，并避免在处理紧固件时密封剂污染机器或机器人。
此外，希望密封剂以恒定和可预测的量可靠地施加，从而一方面避免不充分的密封接缝，另一方面避免在接缝周围出现过量的密封剂。这方面在飞行器制造中特别重要，此处泄漏可能有严重的影响，但过量的密封剂会损害空气动力特性。
从现有技术文献DE202008014886U1中，已知将机器人操纵装置(effector)用于安装机械紧固件，特别是铆钉。在一个实施例中，机械紧固件是具有轴和互补中空配对物的两件式铆钉。轴可包括用于接收密封剂的区域，如果铆钉被安装，密封剂可密封工件中的开口，而且还可粘合铆钉。
鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种用于诸如铆钉、螺钉、螺栓等的机械紧固件的流体施加装置，其允许以恒定和可预测的量可靠地施加密封剂，且避免密封剂过早固化。
在阅读以下描述时，这些和其他目的将变得显而易见，其由本发明的送料机构、本发明的机器人操纵装置和本发明的机器人来解决。有利的实施例包含在从属权利要求中。
发明内容
根据本发明，提供了一种用于诸如铆钉、螺钉、螺栓和类似物等的机械紧固件的流体施加装置，其包括流体施加元件和夹持装置。流体施加元件包括：弯曲的施加表面，其中，弯曲的施加表面包括被构造成接收流体的通道；以及刷子，被布置在弯曲的施加表面处，并包括布置成靠近通道的刷元件，使得流体能够润湿刷元件。夹持装置被构造成推动机械紧固件抵靠湿润的刷元件，而且在与刷元件接触时旋转机械紧固件，使得流体被转移到机械紧固件。
与刷元件结合的弯曲的施加表面的弯曲度允许将流体均匀地施加到紧固件。由于刷元件被布置成靠近通道，所以刷元件根据需要恒定地供应流体。通道用作储存器，并避免刷元件变干，使得适量的流体可被转移到紧固件。同时，刷元件通过擦掉这些过量的流体来避免过量的流体被施加到紧固件上。以这种方式，始终应用适量的流体。
夹持装置允许以预定的力和持续时间推动紧固件抵靠在刷元件上，并以预定速度旋转紧固件。这使得流体以恒定和可预测的量可靠地施加。
流体施加装置可以被放置在自动安装机构附近，使得流体的施加是将紧固件安装在工件中的最后一步。以这种方式，可以避免流体的过早固化。有利地，流体施加装置的夹持装置可以用于将紧固件移送到安装机构上。
优选地，刷元件是柔性的。柔性刷元件改进了流体的均匀施加，并改进了擦除过量的流体。
更优选地，刷元件是刷毛或薄片(lamellae)。刷毛可以比较容易的制造，例如通过挤制加工。
进一步优选地，刷毛具有使得流体通过毛细作用力从通道输送到刷毛的自由端的直径和彼此之间的距离。毛细作用力使得流体能够恒定地供应到刷毛的自由端，在该自由端处，流体被转移到紧固件。因此，有助于流体以预定量可靠地施加。通常优选地，流体通过软管从储存装置被转移到施加表面。流体可以例如借助泵来运送和测量，其优选地为施加表面提供预定量的流体。有利地，根据待供应流体的紧固件的种类，预定待输送(泵送)到施加表面的流体的量。因此，相比于较小的紧固件，例如在较大的紧固件的情况下，更多的流体被泵送到施加表面。
优选地，弯曲的施加表面是大致半圆形的，特别地是半圆形的。半圆形表面比较易于制造，例如通过铣削。
更优选地，弯曲的施加表面的弯曲度与机械紧固件的直径相配。以这种方式，有助于在紧固件的整个圆周上均匀地施加流体。
优选地，流体施加元件还包括通向通道以将流体供应到通道的孔。该孔允许向通道供应恒定的流体。
优选地，夹持装置被布置成能旋转的，以在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置处，夹持装置夹持来自送料机构的机械紧固件，在第二位置处，夹持装置推动夹持的机械紧固件抵靠在润湿的刷元件上。因此，因为夹持装置需要进行简单的旋转运动以将紧固件移动到流体施加元件，所以紧固件可以被高频率的处理，即用流体润湿。为此，夹持装置可安装在电机(例如，步进电机)的轴线上。
进一步优选地，夹持装置被构造成进一步移动到第三位置，在第三位置处，夹持装置为安装机构提供夹持的机械紧固件。以这种方式，润湿的紧固件可以通过简单的旋转运动移送到安装机构，这在高速施加中是有利的。如前所述，夹持装置可安装在例如步进电机等电机的轴线上。
优选地，流体是密封剂。密封剂可用于必须避免经由铆钉孔泄漏水或空气的应用中，例如在飞行器构造中。
本发明还涉及用于安装诸如铆钉、螺钉、螺栓和类似物等的机械紧固件的机器人操纵装置，其包括支撑所述流体施加装置的框架。
优选地，机器人操纵装置还包括支撑在框架上的送料机构，用于将诸如铆钉、螺钉、螺栓和类似物等的机械紧固件供给到夹持装置。这种与流体施加装置结合的送料机构允许以高速度和高频率将润湿的机械紧固件自动供给到安装机构。
进一步优选地，夹持装置被布置成可在框架上线性移动。以这种方式，夹持装置可以从例如送料机构的对准夹爪拾起紧固件，随后将其推到流体施加元件的刷子上。
本发明还涉及一种包括所描述的机器人操纵装置的机器人。
附图说明
在下文中，参照附图示例性地描述了本发明，附图中：
图1示出了根据本发明的流体施加装置的示例性实施例；
图2示出了图1的示例性实施例的流体施加装置的细节；
图3示出了图1的示例性实施例的流体施加装置的细节；
图4a示出了具有框架的机器人操纵装置，所述框架支撑根据本发明的流体施加装置的示例性实施例；
图4b从不同角度示出了具有框架的机器人操纵装置，所述框架支撑根据本发明的流体施加装置的示例性实施例；
图5示出了装备有操纵装置的机器人。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的流体施加装置100的示例性实施例。流体施加装置100包括流体施加元件110。流体施加元件110包括弯曲的施加表面111。在图1的示例性实施例中，流体施加表面111具有半圆形。一般而言，流体施加表面111可以具有任何曲线形状。流体施加表面111包括通道112。在示例性实施例中，通道112具有沿着半圆形流体施加表面111的圆周延伸的圆周槽口的形状。一般而言，通道112可具有任何期望的形状，只要它能够接收流体。流体可例如是密封剂、粘合剂或类似物。
流体施加元件110还包括布置在弯曲的施加表面111处的刷子113。刷子113包括刷元件，其在示例性实施例中是柔性刷毛。刷元件布置成靠近通道112，使得流体能够润湿刷元件。可例如通过毛细作用力或重力来帮助润湿刷元件。
流体施加装置100还包括夹持装置120，其被构造成推动机械紧固件121使其抵靠在润湿的刷元件上。为此，图1的夹持装置包括一对夹爪122a、122b，其布置在适于夹持机械紧固件121的保持器123上。一般而言，夹持装置120可包括用于将机械紧固件保持在适当位置的任何机构，例如也可使用电磁线圈。
夹持装置120还被构造成当与刷元件接触时旋转机械紧固件121，使得流体被转移到机械紧固件121。为此，图1的示例性实施例中的夹持装置120的保持器123可通过齿轮124a和124b旋转，齿轮124a和124b由电机(图1中未示出)驱动。
夹持装置120被布置成可旋转的，以在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置处，夹持装置120夹持来自送料机构或类似物(图1到图3中未示出)的机械紧固件121，在第二位置处，夹持装置推动夹紧的机械紧固件121抵靠湿润的刷元件。夹持装置120进一步被构造成移动到第三位置，在第三位置处，夹持装置120将夹持的机械紧固件121提供给例如安装机构(图中未示出)。为此，夹持装置120可安装在例如步进电机等电机(图1到图3中未示出)的轴线上。
从图1中可以看出，施加表面111的弯曲度与机械紧固件121的直径相配，即，在横截面视图中，流体施加表面111与机械紧固件121的表面基本上同心。
图2中更详细地示出了流体施加元件110。可以看出，在图2的示例中示出为软管的供应元件201连接到流体施加元件，从而向流体施加元件110供应流体。软管201将流体供应到形成于流体施加元件110的孔202中。图2的示例中的孔202是弯曲的并通向通道112，以将流体供应到通道112。
在示例性实施例中，流体施加元件110包括两个构件。第一构件203包括孔202，第二构件204包括具有刷子113的流体施加表面111。如图3中更详细地示出的，第一构件203包括圆周凹槽301，第二构件204包括互补的圆周舌部302。通过舌部302和凹槽301，第二构件204可释放地连接到第一构件。刷元件由于与机械紧固件的频繁接触而受到磨损，所以具有刷子113的第二构件204可在维护期间被更换。
还可以想到，流体施加元件110是由一件制成，而不是由若干件制成。在这种情况下，如果需要，则流体施加元件110可以整体被更换。
图4a和图4b示出了安装在机器人操纵装置400的框架401上的示例性流体施加装置100，即，框架401支撑流体施加装置100。机器人操纵装置400可以是机器人的一部分，用于机械紧固件的自动安装。在框架401上还安装有用于将机械紧固件供给到夹持装置120的送料机构402。在操作期间，机械紧固件通过送料机构402被设置在其对准夹爪403a、403b或403c中的一个中。夹持装置120可夹持紧固件的轴，将紧固件拉出相应的对准夹爪，并通过旋转运动将紧固件运送到流体施加装置110。为此，夹持装置120安装在电机404的轴线上。此外，夹持装置被布置成可在框架401上线性移动。随后，夹持装置120可通过旋转运动将润湿的紧固件移动到安装机构(图中未示出)，该安装机构将紧固件安装到工件(图中未示出)。
在图5中，为了描述的目的，示出了工业机器人500，其装备有操纵装置400(仅概略示出操纵装置400)。本领域技术人员应认识到，操纵装置400可以是较大的操纵装置的一部分，该较大的操纵装置可包括额外的安装装置，例如钻孔装置、测量设备、铆钉安装工具等。
附图标记列表
100 流体施加装置
110 流体施加元件
120 夹持装置
111 流体施加表面
112 通道
113 具有刷元件的刷子
120 夹持装置
121 机械紧固件
122a和122b 夹爪
123 保持器
124a和124b 齿轮
201 软管
202 孔
203 第一构件
204 第二构件
301 凹槽
302 舌部
400 机器人操纵装置
401 框架
402 送料机构
403a、403b和403c 对准夹爪
404 电机
500 机器人

Claims (15)

1.用于机械紧固件的流体施加装置(100)，包括：
流体施加元件(110)，包括
弯曲的施加表面(111)，其中，所述弯曲的施加表面包括被构造成接收流体的通道(112)，以及
刷子(113)，被布置在所述弯曲的施加表面(111)处，并包括布置成靠近所述通道(112)的刷元件，使得流体能够润湿所述刷元件；以及
夹持装置(120)，被构造成
推动所述机械紧固件抵靠被湿润的刷元件，而且
在与所述刷元件接触时旋转所述机械紧固件，使得流体被转移到所述机械紧固件。
2.根据权利要求1所述的流体施加装置，其中，所述刷元件是柔性的。
3.根据权利要求1或2所述的流体施加装置，其中，所述刷元件是刷毛或薄片。
4.根据权利要求3所述的流体施加装置，其中，所述刷毛具有使得流体能够通过毛细作用力从所述通道输送到所述刷毛的自由端的直径和彼此之间的距离。
5.根据权利要求1或2所述的流体施加装置，其中，所述弯曲的施加表面(111)是半圆形的。
6.根据权利要求1或2所述的流体施加装置，其中，所述弯曲的施加表面(111)的弯曲度与所述机械紧固件的直径相配。
7.根据权利要求1或2所述的流体施加装置，其中，所述流体施加元件还包括通向所述通道(112)以将流体供应到所述通道的孔(202)。
8.根据权利要求1或2所述的流体施加装置，其中，所述夹持装置(120)被布置成能旋转的，以在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置处，所述夹持装置(120)夹持来自送料机构(402)的机械紧固件，在所述第二位置处，所述夹持装置(120)推动被夹持的机械紧固件抵靠在被润湿的刷元件上。
9.根据权利要求8所述的流体施加装置，其中，所述夹持装置(120)被构造成进一步移动到第三位置，在所述第三位置处，所述夹持装置将被夹持的机械紧固件供给到安装机构。
10.根据权利要求1或2所述的流体施加装置，其中，所述流体是密封剂。
11.根据权利要求1或2所述的流体施加装置，其中，所述机械紧固件是铆钉、螺钉或螺栓。
12.用于安装机械紧固件的机器人操纵装置(400)，包括支撑根据权利要求1到11中任一项所述的流体施加装置的框架(401)。
13.根据权利要求12所述的机器人操纵装置(400)，其中，所述操纵装置还包括支撑在所述框架(401)上的送料机构(402)，该送料机构用于将机械紧固件供给到所述夹持装置(120)。
14.根据权利要求13所述的机器人操纵装置(400)，其中，所述夹持装置(120)被布置成能在所述框架上线性移动。
15.机器人(500)，包括根据权利要求12到14中任一项所述的机器人操纵装置(400)。
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