一种大型船舶槽面加工装置及定位方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大型船舶槽面加工装置及定位方法，属于工业制造技术领域，包括设置在船舶槽面并在其上滑动的移动平台、及设置在移动平台上的六轴关节型工业机器人铣削装置和加工工件；六轴关节型工业机器人铣削装置包括六轴关节型串联工业机器人、及设置在六轴关节型串联工业机器人末端的高速电主轴、探针和激光传感器；加工工件包括铣削工件、激光划线工件和激光钻孔工件，铣削工件、激光划线工件和激光钻孔工件均安装在移动平台上。本发明专利技术集成普通工业机器人、高速电主轴及加工工件等，可解决大型船舶槽面的精加工等作业任务中存在的成本高、加工过程复杂、效率低下的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种大型船舶槽面加工装置及定位方法
本专利技术涉及一种船舶加工装置及定位方法，特别是涉及一种大型船舶槽面加工装置及定位方法，属于工业制造

技术介绍
随着科学技术的发展，工业机器人在自动化生产领域已得到了广泛的应用，如搬运、焊接、喷漆等生产制造过程。然而利用工业机器人进行槽面工件的铣削加工是目前正在发展的一种研究方向和方法。工业机器人应用于铣削加工领域具有成本低、自动化程度高、柔性好、安装空间小等优点，能方便地实现铣削加工工具头在空间的各种位置和姿态，可以满足自由曲面法向钻孔等复杂加工的要求。比如在文献“Aroboticsystemforrapidprototyping”(TseWC,ChenYH.Proceedingsofthe1997IEEEInternationalConferenceonRoboticsandAutomation,Piscataway,USA:IEEE,1997,1815-1820.)中，采用六轴工业机器人来直接铣削石蜡和泡沫材料原型。文献“High-speedendmillingofanarticulatedrobotanditscharacteristics”(MatsuokaSI,ShimizuK,YamazakiN,etal,JournalofMaterialsProcessingTechnology,1999,95(1-3):83-89)采用机器人高速铣削加工铝合金工件。文献“面向大型制件的机器人快速原型系统”(陈永华，谢万章，胡亦农，中国机械工程，1997，8(5):42-44)提出面向大型制件的机器人快速原型系统，并对机器人切割的无干涉路径算法进行了研究。和传统数控机床相比，切削机器人具有自由度多、工作范围广、运动灵活等优点，能加工具有复杂细节和复杂外形的零件。对于加工同样工作面积的机器人比数控机床能节省40％的空间，同时按照机器人的费用比安装大型机械工具的价钱要低。目前，工业机器人的制孔、铣面、钻铆、切割等加工方法已经在汽车、航空制造等领域得到了应用。然而，工业机器人应用于大型船舶槽面加工系统及方法，包括机器人定位系统和坐标转换技术，还未见技术层面的报导。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是为了提供一种大型船舶槽面加工装置及定位方法，解决现有技术中采用如CNC五轴高速数控加工中心而存在的成本高、加工过程复杂、效率低下的问题。本专利技术的目的可以通过采用如下技术方案达到：一种大型船舶槽面加工装置，包括设置在船舶槽面并在其上滑动的移动平台、及设置在所述移动平台上的六轴关节型工业机器人铣削装置和加工工件；所述六轴关节型工业机器人铣削装置包括六轴关节型串联工业机器人、及设置在所述六轴关节型串联工业机器人末端的高速电主轴、探针和激光传感器；所述加工工件包括铣削工件、激光划线工件和激光钻孔工件，所述铣削工件、所述激光划线工件和所述激光钻孔工件均安装在所述移动平台上。优选的，所述探针安装在所述六轴关节型串联工业机器人的末端，用于探测工作台面上的四个加工基准点，确定加工基准面及工件坐标系。优选的，所述激光传感器安装于所述六轴关节型串联工业机器人末端的法兰盘上，用于测量加工基准面的划线初始点与划线方向，将划线初始点与划线方向转换为所述六轴关节型串联工业机器人的坐标系。优选的，所述铣削工件、所述激光划线工件和所述激光钻孔工件均安装在所述六轴关节型串联工业机器人末端的法兰盘上，采用机械装配或者机械抓取的方式来实现三者之间的切换。优选的，所述六轴关节型串联工业机器人安装在所述移动平台上，所述移动平台与一控制气缸连接，所述控制气缸控制所述移动平台移动。优选的，所述六轴关节型串联工业机器人为库卡IKR2102700型工业机器人。进一步的，所述铣削工件的加工过程包括如下步骤：步骤1：将高速电主轴、探针、激光传感器依次安装于六轴关节型串联工业机器人末端；步骤2：六轴关节型串联工业机器人通过移动平台移动到初步位置后，通过六轴关节型串联工业机器人上所安装的激光传感器对加工工件进行位置定位；步骤3：安装于六轴关节型串联工业机器人末端的探针探测槽体面，确定四个加工基准点，进而确定加工基准面，得到加工工件的坐标系，即完成了由工具坐标系向工件坐标系的转换；步骤4：将铣削工件安装在高速电主轴末端，通过控制使六轴关节型串联工业机器人根据坐标转换得到的工件坐标系对需要铣削的工件槽体进行铣削；步骤5：在六轴关节型串联工业机器人末端换取不同的刀头，对需要加工的工件进行铣削加工，通过激光钻孔工件进行打孔；步骤6：对铣削后的工件的平整度进行分阶段多次测量。一种大型船舶槽面加工定位方法，对铝合金材料进行划线、钻孔、铣削加工，在铣削加工之后，采用激光平面度检测仪，对平整度进行分阶段多次测量，检测仪在90°扫描时，激光面的平面精度为0.005mm/m，激光面测量半径30.5m。本专利技术的有益技术效果：按照本专利技术的大型船舶槽面加工装置及定位方法，本专利技术提供的大型船舶槽面加工装置，机器人被安装于移动平台上，通过气缸进行推动，采用机械装配或者机械抓取的方式，来实现激光划线工件、激光钻孔工件、铣削工件等不同工件之间的切换，机器人定位是通过机器人上所安装的激光传感器，工作坐标系转换是通过探测工件工作台面上的四个加工基准点，以确定加工基准面，从而确定工件坐标系，可保证加工平面的平面度和精确度，使用普通的工业机器人及高速电主轴，即可实现槽面铣削加工功能及达到加工精度要求，且可以实现多种铣削加工功能，可解决大型船舶槽面的精加工等作业任务中的切削加工问题。附图说明图1为按照本专利技术的大型船舶槽面加工装置的一优选实施例的整体结构示意图；图2为按照本专利技术的大型船舶槽面加工装置及定位方法的一优选实施例的激光传感器结构示意图，该实施例可以是与图1相同的实施例，也可以是与图1不同的实施例；图3为按照本专利技术的大型船舶槽面加工装置及定位方法的一优选实施例的铣削工件结构示意图，该实施例可以是与图1或图2相同的实施例，也可以是与图1或图2不同的实施例。图中：1-六轴关节型串联工业机器人，2-高速电主轴，4-探针，5-激光传感器，6-铣削工件，7-激光划线工件，8-激光钻孔工件，9-移动平台。具体实施方式为使本领域技术人员更加清楚和明确本专利技术的技术方案，下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。如图1、图2和图3所示，本实施例提供的一种大型船舶槽面加工装置，包括设置在船舶槽面并在其上滑动的移动平台9、及设置在所述移动平台9上的六轴关节型工业机器人铣削装置和加工工件；所述六轴关节型工业机器人铣削装置包括六轴关节型串联工业机器人1、及设置在所述六轴关节型串联工业机器人1末端的高速电主轴2、探针4和激光传感器5；所述加工工件包括铣削工件6、激光划线工件7和激光钻孔工件8，所述铣削工件6、所述激光划线工件7和所述激光钻孔工件8均安装在所述移动平台9上。进一步的，在本实施例中，如图1所示，所述探针4安装在所述六轴关节型串联工业机器人1的末端，用于探测工作台面上的四个加工基准点，确定加工基准面及工件坐标系，所述激光传感器5安装于所述六轴关节型串联工业机器人1末端的法兰盘上，用于测量加工基准面的划线初始点与划线方向，将划线初始点与划线方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型船舶槽面加工装置，包括设置在船舶槽面并在其上滑动的移动平台(9)、及设置在所述移动平台(9)上的六轴关节型工业机器人铣削装置和加工工件；其特征在于：所述六轴关节型工业机器人铣削装置包括六轴关节型串联工业机器人(1)、及设置在所述六轴关节型串联工业机器人(1)末端的高速电主轴(2)、探针(4)和激光传感器(5)；所述加工工件包括铣削工件(6)、激光划线工件(7)和激光钻孔工件(8)，所述铣削工件(6)、所述激光划线工件(7)和所述激光钻孔工件(8)均安装在所述移动平台(9)上。

【技术特征摘要】
1.一种大型船舶槽面加工装置，包括设置在船舶槽面并在其上滑动的移动平台(9)、及设置在所述移动平台(9)上的六轴关节型工业机器人铣削装置和加工工件；其特征在于：所述六轴关节型工业机器人铣削装置包括六轴关节型串联工业机器人(1)、及设置在所述六轴关节型串联工业机器人(1)末端的高速电主轴(2)、探针(4)和激光传感器(5)；所述加工工件包括铣削工件(6)、激光划线工件(7)和激光钻孔工件(8)，所述铣削工件(6)、所述激光划线工件(7)和所述激光钻孔工件(8)均安装在所述移动平台(9)上。2.根据权利要求1所述的一种大型船舶槽面加工装置，其特征在于：所述探针(4)安装在所述六轴关节型串联工业机器人(1)的末端，用于探测工作台面上的四个加工基准点，确定加工基准面及工件坐标系。3.根据权利要求2所述的一种大型船舶槽面加工装置，其特征在于：所述激光传感器(5)安装于所述六轴关节型串联工业机器人(1)末端的法兰盘上，用于测量加工基准面的划线初始点与划线方向，将划线初始点与划线方向转换为所述六轴关节型串联工业机器人(1)的坐标系。4.根据权利要求1所述的一种大型船舶槽面加工装置，其特征在于：所述铣削工件(6)、所述激光划线工件(7)和所述激光钻孔工件(8)均安装在所述六轴关节型串联工业机器人(1)末端的法兰盘上，采用机械装配或者机械抓取的方式来实现三者之间的切换。5.根据权利要求1所述的一种大型船舶槽面加工装置，其特征在于：所述六轴关节型串联工业机器人(1)安装在所述移动平台(9)上，所述移动平台(9)与一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘曼曼，赵江海，方世辉，陈华奎，张芸，李露，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34