CN109531359A - 一种螺旋桨自动打磨*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋桨自动打磨***，属于机械加工技术领域，包括移动打磨***、柔性打磨***；所述移动打磨***包括移动平台和打磨移动装置；所述移动平台包括万向轮、驱动电机、锥齿轮、第一电动推杆、承载平台和吸附装置；可实现移动平台任意方向的移动和任意位置的锁止；所述打磨移动装置与柔性打磨***可实现高质量的曲面贴合打磨。本***可实现高精度、高效率的螺旋桨叶片无尘打磨作业，即保证了打磨质量，节约了生产成本同时又减轻了工人劳动强度，改善了工作环境，具有有益的实际工程意义，可广泛应用于螺旋桨叶片打磨领域。

Description

一种螺旋桨自动打磨***

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，尤其涉及到一种螺旋桨自动打磨***。

背景技术

海洋工程装备及高技术船舶列为十大重点领域之一，要大力发展深海探测、资源开发利用、海上作业保障装备及其关键***和专用设备。作为动力源的螺旋桨一直是船舶的核心零部件，尤其对于大型船舶，螺旋桨的性能直接影响了船舶的整体性能。为了开发更高端的船舶，这就对螺旋桨的加工制造技术提出了更高的要求。

螺旋桨静平衡检测和打磨是其加工制造过程中的一道关键工序；不满足静平衡要求的螺旋桨在工作中会产生大的离心力、振动等，最终会影响工作性能、减少寿命。目前，行业对于大型螺旋桨静平衡的检测与打磨主要方式为：先用立式静平衡仪检测出偏重的大小和方位，再由人工用角磨机磨削。这个加工方式带来了以下几个主要弊端：1、由于螺旋桨叶片是复杂空间曲面，人工磨削精度难以保证、一致性差，且工作效率低；2、磨削产生大量粉尘，工作环境恶劣，不利于人体健康，工人劳动强度大。

相关文献提出了一种螺旋桨偏重自动打磨的方案。该方案虽能实现螺旋桨偏重自动打磨，但存在明显的不足：需要铺设环形轨道，占地面积过大；打磨头总体处于悬臂布置，***刚度不足，打磨时易产生振动，影响加工精度；作业环境很恶劣，通过将螺旋桨置于打磨装置的底板上，故其对螺旋桨尺寸的适应性不高；另外其通过电液推杆等驱动装置实现螺旋桨的旋转和移动，这对于大型螺旋桨来说极易造成能源浪费，不利于节约资源；刚性磨具无法很好地贴合复杂的曲面实现精准打磨。

因此，提供一种螺旋桨自动打磨***，能够实现多个尺寸规格的螺旋桨叶片的高精度、高效率的自动打磨，并且能有效地减小或消除粉尘污染。

发明内容

本发明提供了一种螺旋桨静自动打磨***，可实现高精度、高效率的螺旋桨叶片无尘打磨作业。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种螺旋桨自动打磨***，包括移动打磨***、柔性打磨***；所述移动打磨***包括移动平台和打磨移动装置；

所述移动平台包括万向轮、驱动电机、锥齿轮、第一电动推杆、承载平台和吸附装置；所述第一电动推杆的杆筒固定在所述承载平台的底部；所述万向轮固定在第一电动推杆的杆体顶部，所述驱动电机安装在所述万向轮的架子上，驱动电机通过所述锥齿轮带动万向轮转动，所述吸附装置安装在万向轮的架子上；

所述打磨移动装置包括X轴滑轨、X轴丝杆、Y轴滑轨、Y轴丝杆、Y轴底板、X轴丝杆螺母、X轴滑块、伺服电机、X轴丝杆轴承座和滚动轴承；所述X轴丝杆轴承座固定在承载平台的底部，所述X轴丝杆和所述滚动轴承安装在X轴丝杆轴承座中，所述伺服电机安装在承载平台的底部，并通过联轴器与X轴丝杆连接，所述X轴滑轨安装在承载平台的底部，X轴滑轨平行且对称布置在X轴丝杆的两侧，所述X轴丝杆螺母和所述X轴滑块分别安装在X轴丝杆和X轴滑轨上，所述Y轴底板安装在X轴丝杆螺母和X轴滑块上，Y轴丝杆轴承座固定在Y轴底板的底部，所述Y轴丝杆和滚动轴承安装在Y轴丝杆轴承座中，伺服电机安装在Y轴底板的底部，并通过联轴器与Y轴丝杆连接，所述Y轴滑轨安装在Y轴底板的底部，同时平行且对称布置在Y轴丝杆的两侧，Y轴丝杆螺母和Y轴滑块分别安装在Y轴丝杆和Y轴滑轨上；

所述柔性打磨***包括支承板、滑轨、自锁滑块、第二电动推杆、关节轴承、电主轴固定板、电主轴和打磨刀具；所述支承板安装固定在Y轴丝杆螺母和Y轴滑块上，所述滑轨安装在支承板底部，所述自锁滑块安装在滑轨上，所述第二电动推杆杆筒通过所述关节轴承与自锁滑块铰接在一起，第二电动推杆杆体用关节轴承与所述电主轴固定板铰接在一起，所述电主轴安装在电主轴固定板上，所述打磨刀具被夹持在电主轴上。

进一步的，该打磨***还包括传送***；所述传送***包括回转台、传送臂、第三电动推杆、底板和电磁铁；所述回转台安装在立式静平衡仪的上顶锥顶面，所述传送臂安装在回转台上，所述第三电动推杆的杆筒固定在传送臂上，第三电动推杆的杆体固定在所述底板上，所述电磁铁相对安装在底板和承载平台上。

进一步的，该打磨***还包括磨屑回收***，所述磨屑回收***包括挡尘皮腔、回收管道和动力源组件；所述挡尘皮腔安装在电主轴固定板上，所述回收管道一端接入挡尘皮腔，另一端接入所述动力源组件，动力源组件安装在传送臂上。

进一步的，该打磨***还包括控制通信***，所述控制通信***包括锂电池组、主控驱动模块、无线通信模块、数据采集处理模块和上位机；所述锂电池组固定在承载平台的顶部，用于整个***供电，所述主控驱动模块与柔性打磨***的运动部件连接，主控驱动模块通过所述无线通信模块与所述上位机连接，所述数据采集处理模块与立式静平衡仪传感器和柔性打磨***上的传感器相连接，并通过无线通信模块与上位机连接。

进一步的，所述驱动电机为伺服电机，且内置抱闸装置；所述电主轴内置压力传感器。

进一步的，所述万向轮外圈为仿照章鱼爪形，布满真空吸盘，万向轮内圈为空腔，万向轮通过气管与所述吸附装置相连接。

进一步的，所述支承板为等边三角形，所述滑轨沿着支承板三条高线方向布置，滑轨交于一点。

进一步的，所述吸附装置包括真空泵，通过真空泵抽空万向轮上的真空吸盘使得万向轮吸附在装置上。

进一步的，动力源组件包括直流电机和回收箱；所述直流电机用于将打磨后的灰尘通过回收管道吸入回收箱。

本发明的有益效果是：

(1)此自动打磨***可以替代人工完成螺旋桨静平衡的全自动打磨作业，打磨质量好，效率高，同时减轻了工人的劳动强度。

(2)移动吸附式的打磨***，设备占地面积小，同时可以实现多种尺寸规格的螺旋桨的自动打磨。

(3)设置了磨屑回收***，能够有效回收磨屑，减少粉尘污染，改善工作环境。

(4)采用柔性打磨***可以很好的贴合曲面，实现高质量、高精度的曲面打磨。

(5)设置了打磨移动装置，可以将打磨刀具移动到移动平台边缘处，真正实现无死角、全方位的打磨。

(6)此***非标件少、成本低、通用性强，可广泛应用于螺旋桨叶片打磨作业中。

附图说明

图1为本发明整体结构主视图；

图2为本发明的整体结构右视图；

图3为本发明移动打磨***轴测图；

图4为本发明中柔性打磨***轴测图；

图5为本发明中万向轮示意图。

附图标记说明如下：

1—万向轮，2—驱动电机，3—锥齿轮，4—第一电动推杆，5—承载平台，6—吸附装置，7—X轴滑轨，8—X轴丝杆，9—Y轴滑轨，10—Y轴丝杆，11—Y轴底板，12—X轴丝杆螺母，13—X轴滑块，14—伺服电机，15—X轴丝杆轴承座，16—滚动轴承，17—联轴器，18—支承板，19—滑轨，20—自锁滑块，21—第二电动推杆，22—关节轴承，23—电主轴固定板，24—电主轴，25—打磨刀具，26—回转台，27—传送臂，28—第三电动推杆，29—底板，30—电磁铁，31—挡尘皮腔，32—回收管道，33—动力源组件，34—锂电池组，35—主控驱动模块，36—无线通信模块，37—数据采集处理模块，38—上位机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

本实施例所述的一种螺旋桨自动打磨***，包括移动打磨***、柔性打磨***；所述移动打磨***包括移动平台和打磨移动装置；所述移动平台包括万向轮1、驱动电机2、锥齿轮3、第一电动推杆4、承载平台5和吸附装置6，所述第一电动推杆4的杆筒固定在所述承载平台5的底部，并且分布在承载平台5的四个角落处，所述万向轮1固定在第一电动推杆4的杆体顶部，所述驱动电机2安装在所述万向轮1的架子上，通过所述锥齿轮3带动万向轮1转动，所述吸附装置6安装在万向轮1的架子上。所述打磨移动装置包括X轴滑轨7、X轴丝杆8、Y轴滑轨9、Y轴丝杆10、Y轴底板11、X轴丝杆螺母12、X轴滑块13、伺服电机14、X轴丝杆轴承座15、滚动轴承16；所述X轴丝杆轴承座15固定在所述承载平台5的底部，所述X轴丝杆8和所述滚动轴承16安装在X轴丝杆轴承座15中，所述伺服电机14安装在承载平台5的底部，并通过所述联轴器17与X轴丝杆8连接，所述X轴滑轨6安装在所述承载平台5的底部，同时平行且对称布置在X轴丝杆8的两侧，所述X轴丝杆螺母12和所述X轴滑块13分别安装在X轴丝杆8和X轴滑轨6上，所述Y轴底板11安装固定在X轴丝杆螺母12和X轴滑块13上，所述Y轴丝杆轴承座固定在Y轴底板11的底部，所述Y轴丝杆10和所述滚动轴承16安装在Y轴丝杆轴承座中，所述伺服电机14安装在Y轴底板11的底部，并通过所述联轴器17与Y轴丝杆10连接，所述Y轴滑轨9安装在Y轴底板11的底部，同时平行且对称布置在Y轴丝杆10的两侧，Y轴丝杆螺母和所述Y轴滑块分别安装在Y轴丝杆10和Y轴滑轨9上。所述柔性打磨***包括支承板18、滑轨19、自锁滑块20、第二电动推杆21、关节轴承22、电主轴固定板23、电主轴24、打磨刀具25，所述支承板18安装固定在Y轴丝杆螺母和Y轴滑块上，所述滑轨19安装在支承板18底部，所述自锁滑块20安装在滑轨19上，所述第二电动推杆21杆筒用所述关节轴承22与自锁滑块20铰接在一起，所述第二电动推杆21用关节轴承22于所述电主轴固定板23铰接在一起，所述电主轴24安装在电主轴固定板23上，所述打磨刀具25被夹持在电主轴24上。所述传送***包括回转台26、传送臂27、第三电动推杆28、底板29、电磁铁30。所述回转台26安装在立式静平衡仪的上顶锥上，所述传送臂27安装在回转台26上，所述第三电动推杆28的杆筒固定在传送臂27上，第三电动推杆28的杆体固定在所述底板29上，所述电磁铁30两块安装在底板29上，两块安装在承载平台5上。所述磨屑回收***包括挡尘皮腔31、回收管道32、动力源组件33，所述挡尘皮腔31安装在电主轴固定板23上，所述回收管道32一端接入挡尘皮腔31，另一端接入所述动力源组件33，动力源组件33安装在传送臂27上。所述控制通信***包括锂电池组34、主控驱动模块35、无线通信模块36、数据采集处理模块37、上位机38。所述锂电池组34固定在承载平台5的顶部，给整个***供电，所述主控驱动模块35与自动打磨***的运动部件连接，并通过所述无线通信模块36与所述上位机38连接，所述数据采集处理模块37与立式静平衡仪传感器和自动打磨***传感器相连接，并通过无线通信模块36与上位机38连接。本***可以实现自动打磨***的数据处理、无线通信等功能，实现自动打磨***的全自动化工作。此自动打磨***以螺旋桨回转中心为Z轴，以Z轴与螺旋桨上安装端面交点为原点O，建立柱面坐标系，从而螺旋桨叶片任意点的坐标可表示成(r，θ，z)，其中r≥0，0≤θ≤2π，-∞＜z＜+∞。首先由静平衡仪检测出偏重的方位和大小，接着经过算法处理分配好需要打磨的区域Ω。上位机38根据θ的范围发出指令给主控驱动模块35，由传送***将移动打磨***传送到相应桨叶上方。移动打磨***以承载平台上表面中心为原点，垂直于承载平台上表面方向为Z轴，建立直角坐标系，柔性打磨***以三角支承板18上表面中心为原点，垂直于三角支承板18上表面方向为Z轴，建立直角坐标系，这样只需经过2次坐标转换，可以准确表达出打磨刀具在柱面坐标系的位置。最后根据设置好的切削参数，如转速、进给量等，由电主轴24驱动打磨刀具25高速旋转，三个第二电动推杆21与滑轨19组成的并联机构驱动打磨刀具25沿着打磨轨迹运动，最终实现桨叶的自动打磨。本发明提供了一种螺旋桨叶片自动打磨的技术方案，可实现高精度、高效率的螺旋桨叶片无尘打磨作业，即保证了打磨质量，节约了生产成本同时又减轻了工人劳动强度，改善了工作环境，具有有益的实际工程意义，可广泛应用于螺旋桨叶片打磨领域。

本发明的具体实施步骤如下：

首先由静平衡仪检测出偏重的方位和大小，接着经过算法处理分配好需要打磨的区域。上位机38通过无线通信模块36将需要打磨的质量和方位传输给主控驱动模块35，在主控驱动模块35的作用下，首先传送***中的电磁铁30通电，利用产生的吸力抓取住移动打磨***，在结合回转平台26的运动将移动打磨***传送到需要打磨的叶片上方，接着4个第三电动推杆28和4个第一电动推杆4配合伸缩，直至四个万向轮1全部落到螺旋桨叶片表面，然后吸附装置6启动，通过真空负压使移动打磨***吸附在螺旋桨叶片表面，再然后电磁铁30断电，结合回转平台26的运动，使得传送***和移动打磨***分离。移动打磨***通过驱动电机2粗略移动到需要打磨的位置，再通过打磨移动装置将柔性打磨***移动到打磨位置的上方，最后根据设置好的切削参数，如转速、进给量等，由电主轴24驱动打磨刀具25高速旋转，三个第二电动推杆21与滑轨19组成的并联机构驱动打磨刀具25沿着打磨轨迹运动，最终实现桨叶的自动打磨。作业中通过电主轴24内置的力传感器检测打磨力的变化，根据检测数据调整第二电动推杆21的出杆量来控制打磨力在允许范围内，以保证打磨质量。打磨作业开始前启动磨屑回收***，这样打磨中产生的磨屑由于挡尘皮腔31隔离，再经由回收管道32存放入动力源组件33中。经上述步骤，便实现了高精度、高效率的螺旋桨叶片无尘自动打磨作业。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种螺旋桨自动打磨***，其特征在于，包括移动打磨***、柔性打磨***；所述移动打磨***包括移动平台和打磨移动装置；

所述移动平台包括万向轮(1)、驱动电机(2)、锥齿轮(3)、第一电动推杆(4)、承载平台(5)和吸附装置(6)；所述第一电动推杆(4)的杆筒固定在所述承载平台(5)的底部；所述万向轮(1)固定在第一电动推杆(4)的杆体顶部，所述驱动电机(2)安装在所述万向轮(1)的架子上，驱动电机(2)通过所述锥齿轮(3)带动万向轮(1)转动，所述吸附装置(6)安装在万向轮(1)的架子上；

所述打磨移动装置包括X轴滑轨(7)、X轴丝杆(8)、Y轴滑轨(9)、Y轴丝杆(10)、Y轴底板(11)、X轴丝杆螺母(12)、X轴滑块(13)、伺服电机(14)、X轴丝杆轴承座(15)和滚动轴承(16)；所述X轴丝杆轴承座(15)固定在承载平台(5)的底部，所述X轴丝杆(8)和所述滚动轴承(16)安装在X轴丝杆轴承座(15)中，所述伺服电机(14)安装在承载平台(5)的底部，并通过联轴器(17)与X轴丝杆(8)连接，所述X轴滑轨(6)安装在承载平台(5)的底部，X轴滑轨(6)平行且对称布置在X轴丝杆(8)的两侧，所述X轴丝杆螺母(12)和所述X轴滑块(13)分别安装在X轴丝杆(8)和X轴滑轨(6)上，所述Y轴底板(11)安装在X轴丝杆螺母(12)和X轴滑块(13)上，Y轴丝杆轴承座固定在Y轴底板(11)的底部，所述Y轴丝杆(10)和滚动轴承(16)安装在Y轴丝杆轴承座中，伺服电机(14)安装在Y轴底板(11)的底部，并通过联轴器与Y轴丝杆(10)连接，所述Y轴滑轨(9)安装在Y轴底板(11)的底部，同时平行且对称布置在Y轴丝杆(10)的两侧，Y轴丝杆螺母和Y轴滑块分别安装在Y轴丝杆(10)和Y轴滑轨(9)上；

所述柔性打磨***包括支承板(18)、滑轨(19)、自锁滑块(20)、第二电动推杆(21)、关节轴承(22)、电主轴固定板(23)、电主轴(24)和打磨刀具(25)；所述支承板(18)安装固定在Y轴丝杆螺母和Y轴滑块上，所述滑轨(19)安装在支承板(18)底部，所述自锁滑块(20)安装在滑轨(19)上，所述第二电动推杆(21)杆筒通过所述关节轴承(22)与自锁滑块(20)铰接在一起，第二电动推杆(21)杆体用关节轴承(22)与所述电主轴固定板(23)铰接在一起，所述电主轴(24)安装在电主轴固定板(23)上，所述打磨刀具(25)被夹持在电主轴(24)上。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨自动打磨***，其特征在于，该打磨***还包括传送***；所述传送***包括回转台(26)、传送臂(27)、第三电动推杆(28)、底板(29)和电磁铁(30)；所述回转台(26)安装在立式静平衡仪的上顶锥顶面，所述传送臂(27)安装在回转台(26)上，所述第三电动推杆(28)的杆筒固定在传送臂(27)上，第三电动推杆(28)的杆体固定在所述底板(29)上，所述电磁铁(30)相对安装在底板(29)和承载平台(5)上。

3.根据权利要求1所述的螺旋桨自动打磨***，其特征在于，该打磨***还包括磨屑回收***，所述磨屑回收***包括挡尘皮腔(31)、回收管道(32)和动力源组件(33)；所述挡尘皮腔(31)安装在电主轴固定板(23)上，所述回收管道(32)一端接入挡尘皮腔(31)，另一端接入所述动力源组件(33)，动力源组件(33)安装在传送臂(27)上。

4.根据权利要求1所述的螺旋桨自动打磨***，其特征在于，该打磨***还包括控制通信***，所述控制通信***包括锂电池组(34)、主控驱动模块(35)、无线通信模块(36)、数据采集处理模块(37)和上位机(38)；所述锂电池组(34)固定在承载平台(5)的顶部，用于整个***供电，所述主控驱动模块(35)与柔性打磨***的运动部件连接，主控驱动模块(35)通过所述无线通信模块(36)与所述上位机(38)连接，所述数据采集处理模块(37)与立式静平衡仪传感器和柔性打磨***上的传感器相连接，并通过无线通信模块(36)与上位机(38)连接。

5.根据权利要求1所述的螺旋桨自动打磨***，其特征在于，所述驱动电机(2)为伺服电机，且内置抱闸装置；所述电主轴(24)内置压力传感器。

6.根据权利要求1所述的用于螺旋桨静平衡打磨的自动打磨***，其特征在于，所述万向轮(1)外圈为仿照章鱼爪形，布满真空吸盘，万向轮(1)内圈为空腔，万向轮(1)通过气管与所述吸附装置(6)相连接。

7.根据权利要求1所述的螺旋桨自动打磨***，其特征在于，所述支承板(18)为等边三角形，且所述滑轨(19)沿着支承板(18)三条高线方向布置，滑轨(19)交于一点。

8.根据权利要求6所述的螺旋桨自动打磨***，其特征在于，所述吸附装置(6)包括真空泵，通过真空泵抽空万向轮(1)上的真空吸盘使得万向轮(1)吸附在装置上。

9.根据权利要求3所述的螺旋桨自动打磨***，其特征在于，动力源组件(33)包括直流电机和回收箱；所述直流电机用于将打磨后的灰尘通过回收管道(32)吸入回收箱。