一种球壳体构件的加工与装配一体化装置制造方法及图纸

一种球壳体构件的加工与装配一体化装置，可实现大型球壳加工区域全覆盖、高加工精度、数字化的加工与装配，属于机械工程领域。本发明专利技术包括拱形回转平台、跟踪仪、机器人加工系统和控制器；球壳体构件设置在拱形回转平台的拱形回转平台内部，拱形回转平台可绕球壳体构件旋转，机器人加工系统设置在拱形回转平台上，机器人加工系统可沿拱形回转平台到达球壳体构件表面的任意待加工位置；跟踪仪用于测量球壳体构件的待加工位置和机器人加工系统的位置数据；控制器根据测量的位置数据及加工特征，生成加工程序，机器人加工系统在待加工位置根据该加工程序进行加工，机器人加工系统还可以在加工位置进行装配相应部件。

An Integrative Device for Machining and Assembly of Spherical Shell Components

The utility model relates to an integrated device for processing and assembling spherical shell components, which can realize full coverage, high processing accuracy and digital processing and assembling of large spherical shell processing areas, and belongs to the field of mechanical engineering. The invention comprises an arch rotary platform, a tracker, a robot processing system and a controller; spherical shell components are arranged inside the arch rotary platform of the arch rotary platform, the arch rotary platform can rotate around the spherical shell components, the robot processing system is set on the arch rotary platform, and the robot processing system can rotate along the arch rotary platform. The platform reaches any position to be machined on the surface of the spherical shell component; the tracker is used to measure the position of the spherical shell component to be machined and the position data of the robot processing system; the controller generates the processing program according to the measured position data and processing characteristics, and the robot processing system proceeds according to the processing program at the position to be machined. Machining, robot processing system can also assemble corresponding parts in the processing position.

【技术实现步骤摘要】
一种球壳体构件的加工与装配一体化装置
本专利技术涉及大型球壳体结构件现场加工与装配，具体地是一种采用工业机器人的加工与装配一体化装置，属于机械工程领域。
技术介绍
目前大型球壳体构件的生产制造，一般采用现场加工的方式，对球壳体法兰孔进行现场精加工并装配法兰等零部件，需要保证各零部件的安装精度与相互配合精度，现有现场加工方法所用大型机床等设备，存在加工装配精度差、加工效率低、价格昂贵等一系列问题。现有技术难以实现大型球壳体的高精度开孔，公开号为CN107138762A的专利技术专利《一种大型球壳体开孔加工方法与系统》，包括开孔加工设备、激光跟踪仪组、靶球组等，针对直径10m及以上的球壳体上半区域，该专利技术采用的移动开孔加工设备的可达性差，并且移动支架的刚度较低；公开号为CN102059657A的专利技术专利《大型壳体件的孔加工装置》，包括切割头与支撑机构，该专利技术在球内部搭建平台，实际工程实施难度大，而且机械手悬伸大、刚度差，难以实现大型球壳体特征的高精和高效加工。以上专利技术均无法安装球壳孔零部件。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术提供一种可实现大型球壳加工区域全覆盖、高加工精度、数字化的加工与装配一体化装置。本专利技术的一种球壳体构件的加工与装配一体化装置，所述装置包括拱形回转平台、跟踪仪5、机器人加工系统和控制器；球壳体构件3设置在拱形回转平台的拱形回转平台内部，拱形回转平台可绕球壳体构件3旋转，机器人加工系统设置在所述拱形回转平台上，机器人加工系统可沿拱形回转平台到达球壳体构件3表面的任意待加工位置；跟踪仪5用于测量球壳体构件3的待加工位置和机器人加工系统的位置数据；控制器根据跟踪仪5测量的位置数据及加工特征，生成加工程序，机器人加工系统在待加工位置根据该加工程序进行加工，机器人加工系统还可以在加工位置进行装配相应部件。优选的是，所述拱形回转平台包括多足立体式拱形台1、回转导轨11和平台移动及紧固机构12；多足立体式拱形台1设置在回转导轨11上，平台移动及紧固机构12用于控制多足立体式拱形台1在回转导轨11上的移动及锁紧。优选的是，所述装置还包括高空作业平台2，所述多足立体式拱形台1的支撑足之间设有多层高空作业平台2。优选的是，所述机器人加工系统包括六自由度机器人8和移动平台9；六自由度机器人8设置在移动平台上，移动平台可沿拱形回转平台的多足立体式拱形台1移动，且具有锁紧及自调平功能。优选的是，在所述六自由度机器人8的末端安装主轴系统，执行开孔操作，实现加工；将所述六自由度机器人8的末端的主轴系统更换为夹取执行器，进行法兰7安装调整，实现装配。优选的是，所述六自由度机器人8可在移动平台上进行微调动。优选的是，所述机器人加工系统采用双机器人对称加工或多机器人配合加工。优选的是，所述控制器控制加工一个特征的过程包括：控制跟踪仪5测量球壳体构件3的位置信息，控制器根据该位置信息获取基准坐标系；根据球壳体构件3的特征加工顺序，获取下一个待加工位置，进而确定机器人加工系统的目的位置；控制跟踪仪5实时测量机器人加工系统的位置信息，根据该位置信息控制器控制拱形回转平台和机器人加工系统移动，直至机器人加工系统移动到目的位置，根据该目的位置获取机器人坐标系；建立基准坐标系和机器人坐标系的坐标联系；结合设计特征及坐标联系生成加工程序，根据加工程序控制所述机器人控制系统操作。优选的是，所述控制器加工一个特征过程还包括在粗加工后，控制跟踪仪5测量加工特征的误差，重新生成加工程序进行精加工，直到加工特征满足要求。优选的是，所述控制器控制加工完一个特征后，控制跟踪仪5测量所有已加工完成的特征，调整球壳体基准坐标系，使关联特征加工误差最小。本专利技术的有益效果，本专利技术可以全覆盖球壳体表面所有加工区域，机器人加工系统可达性好；本专利技术的拱形回转平台结构稳定，刚性好，在球壳体外部搭建拱形回转平台，工程实施难度小，且高效。本专利技术根据跟踪仪采集的数据自动生成加工程序，精确定位开孔位置，加工精度高。附图说明图1为本专利技术的大型球壳体构件的加工与装配一体化装置的结构示意图；图2为图1中移动平台的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。本实施方式的一种球壳体构件的加工与装配一体化装置，包括拱形回转平台、跟踪仪5、机器人加工系统和控制器；本实施方式的跟踪仪为激光跟踪仪，球壳体构件3设置在拱形回转平台的拱形回转平台内部，拱形回转平台可绕球壳体构件3旋转，机器人加工系统可沿拱形回转平台到达球壳体表面的任意待加工位置，在到达指定位置后会自动夹紧；根据跟踪仪5的测量数据，生成球壳体构件基准坐标系下的加工程序，机器人加工系统执行加工操作，机器人加工系统的末端更换夹取装置，可以协助法兰7安装，从而实现加工与装配一体化。本实施方式的加工与装配一体化装置适用于加工大型球壳体结构件，可以实现球壳体开孔和相关零部件安装。本实施方式可以全覆盖球壳体表面所有加工区域，机器人加工系统可达性好；本专利技术根据跟踪仪采集的数据自动生成加工程序，精确定位开孔位置，加工精度高。优选实施例中，所述拱形回转平台包括多足立体式拱形台1、回转导轨11和平台移动及紧固机构12；本实施方式将回转导轨11安装在球壳体构件外部的预埋钢板6上，多足立体式拱形台1设置在回转导轨11上，回转导轨11中心轴线与球壳体基座中心轴线重合，平台移动及紧固机构12用于控制多足立体式拱形台1在回转导轨11上的移动及锁紧，多足立体式拱形台1依靠平台移动及紧固装置12沿回转导轨11自动绕球壳体轴线运动，在运动到指定位置后紧固在回转导轨11及钢板上。优选实施例中，本实施方式的装置还包括高空作业平台2，所述多足立体式拱形台1的支撑足之间设有多层高空作业平台2。本实施方式的拱形回转平台为三足立体式拱形台，三个支撑结构间安装有多层高空作业平台2。优选实施例中，本实施方式机器人加工系统包括六自由度机器人8和移动平台；六自由度机器人8设置在移动平台上，移动平台可沿拱形回转平台的多足立体式拱形台1移动，且具有锁紧及自调平功能。如图2所示，本实施方式的移动平台包括机器人固定机构9、自动调平机构13和锁紧机构14；六自由度机器人8固定在机器人固定机构9上，六自由度机器人8在移动到目的位置后，锁紧机构14将六自由度机器人8与多足立体式拱形台1固定，之后自动调平机构13在跟踪仪指引下调整六自由度机器人8，使其倾斜程度满足机器人使用需求。优选实施例中，在本实施方式的六自由度机器人8的末端安装主轴系统，执行开孔操作，实现加工；将本实施方式的六自由度机器人8的末端的主轴系统更换为夹取执行器，进行法兰7安装调整，实现装配。本实施方式中在六自由度机器人8的末端安装主轴系统，可以执行开孔操作，在加工完球壳孔10后，末端更换夹取执行器，可以进行法兰7安装调整。本实施方式的主轴系统15包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球壳体构件的加工与装配一体化装置，其特征在于，所述装置包括拱形回转平台、跟踪仪(5)、机器人加工系统和控制器；球壳体构件(3)设置在拱形回转平台的拱形回转平台内部，拱形回转平台可绕球壳体构件(3)旋转，机器人加工系统设置在所述拱形回转平台上，机器人加工系统可沿拱形回转平台到达球壳体构件(3)表面的任意待加工位置；跟踪仪(5)用于测量球壳体构件(3)的待加工位置和机器人加工系统的位置数据；控制器根据跟踪仪(5)测量的位置数据及加工特征，生成加工程序，机器人加工系统在待加工位置根据该加工程序进行加工，机器人加工系统还可以在加工位置进行装配相应部件。

【技术特征摘要】
1.一种球壳体构件的加工与装配一体化装置，其特征在于，所述装置包括拱形回转平台、跟踪仪(5)、机器人加工系统和控制器；球壳体构件(3)设置在拱形回转平台的拱形回转平台内部，拱形回转平台可绕球壳体构件(3)旋转，机器人加工系统设置在所述拱形回转平台上，机器人加工系统可沿拱形回转平台到达球壳体构件(3)表面的任意待加工位置；跟踪仪(5)用于测量球壳体构件(3)的待加工位置和机器人加工系统的位置数据；控制器根据跟踪仪(5)测量的位置数据及加工特征，生成加工程序，机器人加工系统在待加工位置根据该加工程序进行加工，机器人加工系统还可以在加工位置进行装配相应部件。2.根据权利要求1所述的一种球壳体构件的加工与装配一体化装置，其特征在于，所述拱形回转平台包括多足立体式拱形台(1)、回转导轨(11)和平台移动及紧固机构(12)；多足立体式拱形台(1)设置在回转导轨(11)上，平台移动及紧固机构(12)用于控制多足立体式拱形台(1)在回转导轨(11)上的移动及锁紧。3.根据权利要求2所述的一种球壳体构件的加工与装配一体化装置，其特征在于，所述装置还包括高空作业平台(2)，所述多足立体式拱形台(1)的支撑足之间设有多层高空作业平台(2)。4.根据权利要求2所述的一种球壳体构件的加工与装配一体化装置，其特征在于，所述机器人加工系统包括六自由度机器人(8)和移动平台；六自由度机器人(8)设置在移动平台上，移动平台可沿拱形回转平台的多足立体式拱形台(1)移动，且具有锁紧及自调平功能。5.根据权利要求4所述的一种球壳体构件的加工与装配一体化装置，其特征在于，在所述六自由度机器人(8)的末...

【专利技术属性】
技术研发人员：高栋，邓柯楠，路勇，薛渊，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23