CN112548583A - 一种船用螺旋桨加工机器人及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型船用螺旋桨加工机器人，包括固定安装在地面上的X轴传动机构，安装在X轴传动机构上的Y轴传动机构，安装在Y轴传动机构上的机器人主体，安装在X轴传动机构前侧地面上用于安装大型船用螺旋桨毛坯件的回转支撑工作台，所述X轴传动机构用于驱动所述Y轴传动机构及安装在Y轴传动机构上的机器人主体沿左右方向直线移动；所述Y轴传动机构用于驱动所述机器人主体沿前后方向直线移动。本发明实现了对大型船用螺旋桨叶片加工铣磨一体化，提高了生产效率，节省了生产成本，改善了工作环境，减轻了工人劳动强度。本发明还公开了一种利用大型船用螺旋桨加工机器人加工螺旋桨桨叶的方法。

Description

一种船用螺旋桨加工机器人及其加工方法
技术领域
本发明涉及一种船用螺旋桨加工机器人，属于机械加工设备技术领域。
背景技术
船用螺旋桨作为船舶动力的核心部件，其加工质量和制造水平直接影响着船舶的动力性能和稳定性能。大型船用螺旋桨叶轮叶片薄，悬壁长，在加工过程中极易产生振动和变形，严重影响叶面加工精度；另一方面，大型船用螺旋桨盘面比大，由于其叶片尺寸较大，相邻叶片间区域狭窄，甚至存在重叠区域，加工时易发生干涉和过切。对于大型船用螺旋桨进行低成本、高质量、高效率的加工是国内外专家学者一直深入研究的重点。目前大型企业中应用大型多轴数控机床是加工船用螺旋桨的主要手段，绝大部分中小型企业靠人工打磨完成螺旋桨叶面加工，极小部分中小型企业采用通用型机器人安装砂轮打磨或者铣刀铣削的方式加工螺旋桨。数控机床虽然精度相对较高，但可重构配置性与制造柔性差，且造价高昂，有的高达数千万，且生产成本高，一般中小型企业难以承受；通用型工业机器人虽然可以完成加工任务，但由于加工范围小、刚度差等原因，只能完成中小型螺旋桨的加工，对大型船用螺旋桨无能为力；人工打磨方式不仅效率低下，加工质量不稳定，而且工作环境差，影响工人身体健康。
专利申请号：CN201410729194.9，名称为：“整体螺旋桨智能磨削加工***及其方法”的发明专利，针对手工打磨螺旋桨加工方式生产效率低下、加工质量稳定性差、粉尘污染严重以及大型多轴数控铣床或者专用多轴数控砂带磨床设备价格高昂的问题，采用将整个加工***都安置在组合式铝合金玻璃屋内，机器人打磨螺旋桨的解决方式，具有一定参考价值，但是螺旋桨加工范围完全依赖于机器人本身的工作范围，受到机器人本身工作范围的限制，大型船用螺旋桨无法加工。专利名称为：“大型整体式船用螺旋桨型面数控磨削机床”，专利申请号：CN201510093679.8的发明专利，针对大型螺旋桨型面数控加工设备昂贵、工人打磨劳动强度大等问题，提出一种大型整体式船用螺旋桨型面数控磨削机床，但其集成了六轴工业机器人的龙门式立柱与螺旋桨回转支撑台放置位置过近，大型船用螺旋桨吊装定位过程中容易与机器人或者立柱、横梁发生干涉碰撞。专利名称为：“一种用于打磨大型船用螺旋桨的双面打磨手臂装置”，专利申请号：CN201710521719.3的发明专利，针对打磨螺旋桨叶梢部位，螺旋桨出现强烈颤振导致螺旋桨叶片表面质量受到严重影响的问题，提出了一种用于打磨大型船用螺旋桨的双面打磨手臂装置，但其针对的打磨范围仅仅是叶片边缘处容易产生振动的范围，加工范围过小，无法完成大型船用螺旋桨叶片的全部加工，只具有一定参考价值。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题和不足，提供一种大型船用螺旋桨加工机器人及加工方法。
本发明能够完成对大型船用螺旋桨的铣磨一体化加工，不仅提高加工效率，降低生产成本，改善工人工作环境。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种大型船用螺旋桨加工机器人，其特征在于，包括固定安装在地面上的X轴传动机构，安装在X轴传动机构上的Y轴传动机构，安装在Y轴传动机构上的机器人主体，安装在X轴传动机构前侧地面上用于安装大型船用螺旋桨毛坯件的回转支撑工作台，所述X轴传动机构用于驱动所述Y轴传动机构及安装在Y轴传动机构上的机器人主体沿左右方向直线移动；所述Y轴传动机构用于驱动所述机器人主体沿前后方向直线移动。
其中，所述机器人主体包括机身、升降机构、斜向支撑机构、大臂、伸缩臂、手腕、末端装置；所述大臂与机身上端轴连接，通过升降机构带动大臂实现大臂的上下摆动；所述斜向支撑机构一端与机身上端连接，另一端与大臂底部连接，斜向支撑机构与升降机构联动，实现对大臂支撑作用；所述伸缩臂置于大臂内腔，通过安装在大臂内的丝杠螺母传动机构驱动实现伸缩臂在大臂内腔的伸出与缩回；所述手腕与伸缩臂轴连接，伸缩臂内置有驱动同步带轮带动手腕实现手腕的上下摆动的第四驱动电机；所述末端装置通过螺栓与手腕末端设有的旋转法兰固定连接，旋转法兰旋转带动末端装置的旋转；
所述回转支撑工作台为能回转的圆盘形结构，所述回转支撑工作台上平面等间距开设有若干圈环形凹槽，凹槽里安装有若干可调节高度的支撑减振装置，用于船用螺旋桨加工过程的支撑及减振；
进一步的，所述X轴传动机构包括固定安装在地面上的X轴基座,所述X轴基座上设置有X轴丝杠螺母传动机构，以X轴丝杠螺母传动机构为中心对称设置有2对X轴导轨,每对所述X轴导轨上分别滑动安装有2个用于承载Y轴传动机构的X轴滑块,在所述X轴基座一端平面上固定设置有第一驱动电机,所述第一驱动电机通过X轴联轴器与所述X轴丝杠螺母传动机构连接,X轴基座另一端平面上固定设置有支撑座A，所述X轴丝杠螺母传动机构另一端固定在支撑座A中,所述第一驱动电机带动X轴丝杠螺母传动机构工作,从而带动Y轴传动机构沿X轴导轨来回直线移动。所述X轴丝杠螺母传动机构包括X轴丝杠，X轴丝杠螺母座和X轴丝杠螺母,所述X轴丝杠螺母座包覆在X轴丝杠螺母外表面,所述X轴丝杠螺母套在X轴丝杠上并且通过螺纹连接,所述X轴丝杠螺母座与Y轴传动机构固定连接；
进一步的，所述Y轴传动机构包括固定安装在X轴传动机构的X轴滑块上的Y轴基座,所述Y轴基座上设置有Y轴丝杠螺母传动机构，以Y轴丝杆螺母传动机构为中心对称布置有1对Y轴导轨,所述Y轴导轨上滑动安装有2个用于承载机器人主体的Y轴滑块；在Y轴基座一端平面上固定安装有第二驱动电机，所述第二驱动电机通过Y轴联轴器与Y轴丝杠螺母传动机构连接，所述Y轴基座另一端平面上固定安装有支撑座B，所述Y轴丝杠螺母传动机构另一端固定在支撑座B中,所述第二驱动电机带动Y轴丝杠螺母传动机构工作,从而带动机器人主体沿Y轴导轨来回直线移动。所述Y轴丝杠螺母传动机构包括Y轴丝杠、Y轴丝杠螺母座和Y轴丝杠螺母,所述Y轴丝杠螺母座包覆在Y轴丝杠螺母外表面,所述Y轴丝杠螺母套在Y轴丝杠上并且通过螺纹连接,所述Y轴丝杠螺母座与机器人主体固定连接。
进一步的，所述升降机构包括升降油缸缸体，升降油缸活塞杆，所述升降油缸缸体固定安装在机身上表面，所述升降油缸活塞杆一端与大臂连接，另一端置于升降油缸缸体中与缸体滑动连接，通过升降油缸活塞杆的伸进伸出实现大臂的摆动。所述斜向支撑机构包括斜向油缸缸体，斜向油缸活塞杆，所述斜向油缸缸体安装在机身上端前侧设有的支架上，所述斜向油缸活塞杆一端与大臂底部设有的支架连接，另一端置于斜向油缸缸体中与缸体滑动连接，斜向油缸活塞杆的伸进伸出与升降油缸活塞杆的伸进伸出联动，实现对大臂的支撑与动作的控制。
进一步的，所述大臂为套筒结构，大臂内安装有伸缩驱动机构，所述伸缩驱动机构包括第三驱动电机，联轴器A，大臂丝杠，大臂丝杠螺母，大臂丝杠螺母座；在大臂内一端固定安装第三驱动电机,所述第三驱动电机通过联轴器A与大臂丝杠一端连接，所述大臂丝杠螺母旋装在大臂丝杠上，所述大臂丝杠螺母座套装在所述大臂丝杠螺母外表面,所述大臂丝杠螺母座与伸缩臂后端固定连接。所述第三驱动电机带动大臂丝杠螺母传动机构工作,从而带动伸缩臂在大臂内来回直线移动。
进一步的，所述伸缩臂包括第四驱动电机，小带轮，同步带，大带轮，谐波减速器A，所述谐波减速器A和第四驱动电机前后平行且与伸缩臂的轴线相垂直安装在伸缩臂前端设有的空腔内，所述第四驱动电机通过联轴器连接有小带轮，所述谐波减速器A连接有大带轮，所述小带轮通过同步带与大带轮传动连接，所述谐波减速器A的输出轴与手腕固定连接。
进一步的，所述手腕包括第五驱动电机，联轴器B，谐波减速器B，旋转法兰；所述第五驱动电机固定安装在手腕内部，所述第五驱动电机通过联轴器B与谐波减速器B的输入端连接，所述谐波减速器B的输出端与所述旋转法兰固定连接。所述第五驱动电机带动旋转法兰旋转。
进一步的，所述末端装置包括力传感器，连接法兰A，快换工具盘，连接法兰B，铣削末端执行器/磨削末端执行器；所述力传感器一端与手腕末端的旋转法兰螺栓连接，另一端与连接法兰A螺栓连接，所述连接法兰A另一端与快换工具盘中的主盘连接，所述快换工具盘中的工具盘与连接法兰B连接，所述连接法兰B另一端与末端执行器连接。
进一步的，所述支撑减振装置从上到下依次由支撑模块，减振模块和伸缩调节模块相连接构成。
一种利用大型船用螺旋桨加工机器人加工螺旋桨桨叶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，根据需要加工的螺旋桨规格调整使用的支撑机构的数量和位置，通过吊装方式将螺旋桨吊到回转支撑工作台上进行定位、夹紧固定，防止加工过程中螺旋桨发生窜动；
第二步，螺旋桨定位夹紧后，调整支撑减振装置的高度，使支撑减振装置中的支撑模块与叶片曲面紧密贴合从而起到最好的支撑效果；
第三步，通过控制***控制第四驱动电机、第五驱动电机工作，手腕摆到预定位置，升降机构、斜向支撑机构工作，使大臂转到合适位置，第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机工作，实现X轴、Y轴方向的运动，控制刀具按照规划好的刀具路径运动，对螺旋桨叶面进行稳定的铣削加工；
第四步，铣削完成当前工位的螺旋桨可加工区域之后，回转支撑工作台旋转一个额定角度，工作台上的螺旋桨也同时旋转相应的角度；旋转之后，未加工的桨叶区域处于待加工位置；然后重复第三步的操作，直到螺旋桨的所有可加工区域都被铣削加工完成；
第五步，回收铣削下来的螺旋桨切屑，通过快换工具盘将铣削末端执行器迅速更换成磨削末端执行器，重复第三步和第四步中的流程，完成螺旋桨的打磨抛光；
第六步，完成螺旋桨桨叶的所有加工区域后，驱动第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机工作，使得整个机器人主体退出加工范围后，驱动升降机构、斜向支撑机构、第四驱动电机、第五驱动电机工作，退回至初始状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用PPRPRR关节形式的机器人，通过添加两个移动平台扩大了机器人的移动范围，以及采用伸缩臂形式与斜向支撑机构在保持加工范围情况下间接缩短了加工过程中悬臂长度，有效提升了机械臂的刚度，保证了加工的稳定性。从而克服了普通六轴工业机器人自身工作空间有限且刚度不足的缺点,通过六个方向的联动，完全能满足大型船用螺旋桨叶面各个位置的加工。
(2)本发明通过移动平台带动安装末端装置的工业机器人实现对大型船用螺旋桨的加工，与采购数千万的大型多轴数控机床相比，不仅结构简单，可重构配置性与制造柔性更好，而且成本低廉，中小企业完全可以承担。
(3)本发明通过采用快换工具盘实现了机器人加工铣磨一体化，铣削方式加工效率高，作业时间大幅度降低，铣削下来的铜屑还可以二次回收利用，进一步降低生产成本，打磨方式则进一步改善了螺旋桨叶片表面质量。
(4)通过螺旋桨回转支撑工作台上三圈环形凹槽里可调节高度的支撑减振装置的使用，实现对不同型号船用螺旋桨加工过程的支撑与减振，减少加工过程中螺旋桨的颤振，进一步改善了工件的表面质量以及提高了机器人加工***的柔性化。
附图说明
图1是本发明的结构构造主视示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是图1中X轴传动机构的结构示意图。
图4是图1中Y轴传动机构的结构示意图。
图5是图1中大臂的内部结构示意图。
图6是图1中伸缩臂的结构示意图。
图7是图1中手腕的内部结构示意图。
图8是图1中末端装置的结构示意图。
图9是图1中回转支撑工作台的示意图。
图10是图1中支撑减振装置的结构示意图。
图中：附图标记说明：
1-回转支撑工作台；
2-支撑减振装置，2.1-伸缩调节模块，2.2-减振模块，2.3-支撑模块；
3-大型船用螺旋桨；
4-末端装置，4.1-力传感器，4.2-连接法兰一，4.3-快换工具盘，4.4-连接法兰二，4.5-末端执行器；
5-手腕，5.1-旋转法兰，5.2-谐波减速器B，5.3-联轴器B，5.4-第五驱动电机；
6-伸缩臂，6.1-第四驱动电机，6.2-小带轮，6.3-同步带，6.4大带轮，6.5-谐波减速器A；
7-大臂，7.1-第三驱动电机，7.2联轴器A，7.3-大臂丝杠，7.4-大臂丝杠螺母，7.5-大臂丝杠螺母座；
8-升降机构；
9-斜向支撑机构；
10-机身；
11-Y轴传动机构，11.1-Y轴基座，11.2-第二驱动电机，11.3-Y轴联轴器，11.4-Y轴丝杠螺母，11.5-Y轴丝杠螺母座，11.6-Y轴丝杠，11.7-Y轴滑块，11.8-Y轴导轨，11.9-支撑座B；
12-X轴传动机构；12.1-X轴基座，12.2-第一驱动电机，12.3-X轴联轴器，12.4-X轴丝杠螺母，12.5-X轴丝杠螺母座，12.6-X轴丝杠，12.7-X轴滑块，12.8-X轴导轨，12.9-支撑座A；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
其中，本发明中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「后」等，仅是参考附图式的方向。因此，使用方向用语是用于说明及理解本发明，而非用于限制本发明。
请参阅图1-9，本发明的一种大型船用螺旋桨加工机器人，其用于对大型船用螺旋桨的桨叶进行铣磨一体化加工，其中，参见图1和图2，所述螺旋桨加工机器人包括固定安装在地面上的X轴传动机构12，安装在X轴传动机构12上的Y轴传动机构11，安装在Y轴传动机构11上的机器人主体，安装在X轴传动机构12前侧地面上用于安装大型船用螺旋桨毛坯件3的回转支撑工作台1。
所述X轴传动机构12用于驱动所述Y轴传动机构11及安装在Y轴传动机构11上的机器人主体沿左右方向直线移动；所述Y轴传动机构11用于驱动所述机器人主体沿前后方向直线移动。
所述机器人主体包括机身10、升降机构8、斜向支撑机构9、大臂7、伸缩臂6、手腕5、末端装置4；其中，所述大臂7与机身10上端轴连接，通过升降机构8带动大臂实现大臂7的上下摆动；所述斜向支撑机构9一端与机身10上端连接，另一端与大臂7底部连接，斜向支撑机构9与升降机构8联动，实现对大臂7支撑作用；所述伸缩臂6置于大臂7内腔，通过安装在大臂7内的丝杠螺母传动机构驱动实现伸缩臂6在大臂7内腔的伸出与缩回；所述手腕5与伸缩臂6轴连接，伸缩臂6内置有驱动同步带轮带动手腕5实现手腕的上下摆动的第四驱动电机6.1；所述末端装置4通过螺栓与手腕末端设有的旋转法兰5.1固定连接，旋转法兰5.1旋转带动末端装置4的旋转。
所述回转支撑工作台1为能回转的圆盘形结构，所述回转支撑工作台1上平面等间距开设有若干圈环形凹槽，凹槽里安装有若干可调节高度的支撑减振装置2，用于船用螺旋桨加工过程的支撑及减振。
在本实例中，如图3,所述X轴传动机构12，包括固定安装在地面上的X轴基座12.1,所述X轴基座12.1上设置有X轴丝杠螺母传动机构，以X轴丝杠螺母传动机构为中心对称设置有2对X轴导轨12.8,每对所述X轴导轨12.8上分别滑动安装有2个用于承载Y轴传动机构11的X轴滑块12.7,在所述X轴基座12.1一端平面上固定设置有第一驱动电机12.2,所述第一驱动电机12.2通过X轴联轴器12.3与所述X轴丝杠螺母传动机构连接,X轴基座12.1另一端平面上固定设置有支撑座A12.9，所述X轴丝杠螺母传动机构另一端固定在支撑座A12.9中,所述第一驱动电机12.2带动X轴丝杠螺母传动机构工作,从而带动Y轴传动机构11沿X轴导轨12.8来回直线移动。所述X轴丝杠螺母传动机构包括X轴丝杠12.6，X轴丝杠螺母座12.5和X轴丝杠螺母12.4,所述X轴丝杠螺母座12.5包覆在X轴丝杠螺母12.4外表面,所述X轴丝杠螺母12.4套在X轴丝杠12.6上并且通过螺纹连接,所述X轴丝杠螺母座12.5与Y轴传动机构11固定连接。
如图4所示,所述Y轴传动机构11，包括固定安装在X轴传动机构12的X轴滑块12.7上的Y轴基座11.1,所述Y轴基座11.1上设置有Y轴丝杠螺母传动机构，以Y轴丝杆螺母传动机构为中心对称布置有1对Y轴导轨11.8,所述Y轴导轨11.8上滑动安装有2个用于承载机器人主体的Y轴滑块11.7；在Y轴基座11.1一端平面上固定安装有第二驱动电机11.2，所述第二驱动电机11.2通过Y轴联轴器11.3与Y轴丝杠螺母传动机构连接，所述Y轴基座11.1另一端平面上固定安装有支撑座B11.9，所述Y轴丝杠螺母传动机构另一端固定在支撑座B11.9中,所述第二驱动电机11.2带动Y轴丝杠螺母传动机构工作,从而带动机器人主体沿Y轴导轨11.8来回直线移动。所述Y轴丝杠螺母传动机构包括Y轴丝杠11.6、Y轴丝杠螺母座11.5和Y轴丝杠螺母11.4,所述Y轴丝杠螺母座11.5包覆在Y轴丝杠螺母11.4外表面,所述Y轴丝杠螺母11.4套在Y轴丝杠11.6上并且通过螺纹连接,所述Y轴丝杠螺母座11.5与机器人主体固定连接。
其中，上述所述升降机构8包括升降油缸缸体，升降油缸活塞杆，所述升降油缸缸体固定安装在机身10上表面，所述升降油缸活塞杆一端与大臂7连接，另一端置于升降油缸缸体中与缸体滑动连接，通过升降油缸活塞杆的伸进伸出实现大臂7的摆动。所述斜向支撑机构9包括斜向油缸缸体，斜向油缸活塞杆，所述斜向油缸缸体安装在机身10上端前侧设有的支架上，所述斜向油缸活塞杆一端与大臂底部设有的支架连接，另一端置于斜向油缸缸体中与缸体滑动连接，斜向油缸活塞杆的伸进伸出与升降油缸活塞杆的伸进伸出联动，实现对大臂7的支撑与动作的控制。
如图5所示，所述大臂7为套筒结构，大臂7内安装有伸缩驱动机构，所述伸缩驱动机构包括第三驱动电机7.1，联轴器A7.2，大臂丝杠7.3，大臂丝杠螺母7.4，大臂丝杠螺母座7.5；在大臂7内一端固定安装第三驱动电机7.1,所述第三驱动电机7.1通过联轴器A7.2与大臂丝杠7.3一端连接，所述大臂丝杠螺母7.4旋装在大臂丝杠7.3上，所述大臂丝杠螺母座7.5套装在所述大臂丝杠螺母7.4外表面,所述大臂丝杠螺母座7.5与伸缩臂6后端固定连接。所述第三驱动电机7.1带动大臂丝杠螺母7.4传动机构工作,从而带动伸缩臂6在大臂7内来回直线移动。
如图6所示，所述伸缩臂6包括第四驱动电机6.1，小带轮6.2，同步带6.3，大带轮6.4，谐波减速器A6.5，所述谐波减速器A6.5和第四驱动电机6.1前后平行且与伸缩臂6的轴线相垂直安装在伸缩臂6前端设有的空腔内，所述第四驱动电机6.1通过联轴器连接有小带轮6.2，所述谐波减速器A6.5连接有大带轮6.4，所述小带轮6.2通过同步带6.3与大带轮6.4传动连接，所述谐波减速器A6.5的输出轴与手腕5固定连接。
如图7所示，所述手腕5包括第五驱动电机5.4，联轴器B5.3，谐波减速器B5.2，旋转法兰5.1；所述第五驱动电机5.4固定安装在手腕5内部，所述第五驱动电机5.4通过联轴器B5.3与谐波减速器B5.2的输入端连接，所述谐波减速器B5.2的输出端与所述旋转法兰5.1固定连接。所述第五驱动电机5.4带动旋转法兰5.1旋转。
如图8所示，所述末端装置4包括力传感器4.1，连接法兰A4.2，快换工具盘4.3，连接法兰B4.4，末端执行器4.5。所述力传感器4.1一端与手腕5末端的旋转法兰5.1螺栓连接，另一端与连接法兰A4.2螺栓连接，所述连接法兰A4.2另一端与快换工具盘4.3中的主盘连接，所述快换工具盘中4.3的工具盘与连接法兰B4.4连接，所述连接法兰B4.4另一端与末端执行器4.5连接。
如图9和图10所示，所述回转支撑工作台1为能回转的圆盘形结构，所述回转支撑工作台1上平面等间距开设有若干圈环形凹槽，凹槽里安装有若干可调节高度的支撑减振装置2，通过使用不同数量，不同位置，不同高度的所述支撑减振装置2，实现对多种型号船用螺旋桨加工过程的支撑与减振，体现装备的柔性化。所述支撑减振装置2从上到下依次由提供支撑作用的支撑模块2.1，提供减振作用的减振模块2.2，提供调节高度作用的伸缩调节模块2.3相连接构成。
一种利用大型船用螺旋桨加工机器人加工螺旋桨桨叶的方法，包括以下步骤：
第一步，根据需要加工的螺旋桨3规格调整使用的支撑机构2的数量和位置，通过吊装方式将螺旋桨3吊到回转支撑工作台1上进行定位、夹紧固定，防止加工过程中螺旋桨3发生窜动；
第二步，螺旋桨3定位夹紧后，调整支撑减振装置2的高度，使支撑减振装置中的支撑模块2.1与叶片曲面紧密贴合从而起到最好的支撑效果；
第三步，通过控制***控制第四驱动电机6.1、第五驱动电机5.4工作，手腕5摆到预定位置，升降机构8、斜向支撑机构9工作，使大臂7转到合适位置，第一驱动电机12.2、第二驱动电机11.2、第三驱动电机7.1工作，实现X轴、Y轴方向的运动，控制刀具按照规划好的刀具路径运动，对螺旋桨叶面进行稳定的铣削加工；
第四步，铣削完成当前工位的螺旋桨可加工区域之后，回转支撑工作台1旋转一个额定角度，工作台上的螺旋桨3也同时旋转相应的角度；旋转之后，未加工的桨叶区域处于待加工位置；然后重复第三步的操作，直到螺旋桨3的所有可加工区域都被铣削加工完成；
第五步，回收铣削下来的螺旋桨切屑，通过快换工具盘4.3将铣削末端执行器4.5迅速更换成磨削末端执行器4.5，重复第三步和第四步中的流程，完成螺旋桨3的打磨抛光。
第六步，完成螺旋桨3桨叶的所有加工区域后，驱动第一驱动电机12.2、第二驱动电机11.2、第三驱动电机7.1工作，使得整个机器人主体退出加工范围后，驱动升降机构8、斜向支撑机构9、第四驱动电机6.1、第五驱动电机5.4工作，退回至初始状态。
最后说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大型船用螺旋桨加工机器人，其特征在于，包括固定安装在地面上的X轴传动机构(12)，安装在X轴传动机构(12)上的Y轴传动机构(11)，安装在Y轴传动机构(11)上的机器人主体，安装在X轴传动机构(12)前侧地面上用于安装大型船用螺旋桨毛坯件(3)的回转支撑工作台(1)，所述X轴传动机构(12)用于驱动所述Y轴传动机构(11)及安装在Y轴传动机构(11)上的机器人主体沿左右方向直线移动；所述Y轴传动机构(11)用于驱动所述机器人主体沿前后方向直线移动；
其中，所述机器人主体包括机身(10)、升降机构(8)、斜向支撑机构(9)、大臂(7)、伸缩臂(6)、手腕(5)、末端装置(4)；所述大臂(7)与机身(10)上端轴连接，通过升降机构(8)带动大臂实现大臂(7)的上下摆动；所述斜向支撑机构(9)一端与机身(10)上端连接，另一端与大臂(7)底部连接，斜向支撑机构(9)与升降机构(8)联动，实现对大臂(7)支撑作用；所述伸缩臂(6)置于大臂(7)内腔，通过安装在大臂(7)内的丝杠螺母传动机构驱动实现伸缩臂(6)在大臂(7)内腔的伸出与缩回；所述手腕(5)与伸缩臂(6)轴连接，伸缩臂(6)内置有驱动同步带轮带动手腕(5)实现手腕的上下摆动的第四驱动电机(6.1)；所述末端装置(4)通过螺栓与手腕末端设有的旋转法兰(5.1)固定连接，旋转法兰(5.1)旋转带动末端装置(4)的旋转；
所述回转支撑工作台(1)为能回转的圆盘形结构，所述回转支撑工作台(1)上平面等间距开设有若干圈环形凹槽，凹槽里安装有若干可调节高度的支撑减振装置(2)，用于船用螺旋桨加工过程的支撑及减振；
所述X轴传动机构(12)包括固定安装在地面上的X轴基座(12.1),所述X轴基座(12.1)上设置有X轴丝杠螺母传动机构，以X轴丝杠螺母传动机构为中心对称设置有2对X轴导轨(12.8),每对所述X轴导轨(12.8)上分别滑动安装有2个用于承载Y轴传动机构(11)的X轴滑块(12.7),在所述X轴基座(12.1)一端平面上固定设置有第一驱动电机(12.2),所述第一驱动电机(12.2)通过X轴联轴器(12.3)与所述X轴丝杠螺母传动机构连接,X轴基座(12.1)另一端平面上固定设置有支撑座A(12.9)，所述X轴丝杠螺母传动机构另一端固定在支撑座A(12.9)中,所述第一驱动电机(12.2)带动X轴丝杠螺母传动机构工作,从而带动Y轴传动机构(11)沿X轴导轨(12.8)来回直线移动。所述X轴丝杠螺母传动机构包括X轴丝杠(12.6)，X轴丝杠螺母座(12.5)和X轴丝杠螺母(12.4),所述X轴丝杠螺母座(12.5)包覆在X轴丝杠螺母(12.4)外表面,所述X轴丝杠螺母(12.4)套在X轴丝杠(12.6)上并且通过螺纹连接,所述X轴丝杠螺母座(12.5)与Y轴传动机构(11)固定连接；
所述Y轴传动机构(11)包括固定安装在X轴传动机构(12)的X轴滑块(12.7)上的Y轴基座(11.1),所述Y轴基座(11.1)上设置有Y轴丝杠螺母传动机构，以Y轴丝杆螺母传动机构为中心对称布置有1对Y轴导轨(11.8),所述Y轴导轨(11.8)上滑动安装有2个用于承载机器人主体的Y轴滑块(11.7)；在Y轴基座(11.1)一端平面上固定安装有第二驱动电机(11.2)，所述第二驱动电机(11.2)通过Y轴联轴器(11.3)与Y轴丝杠螺母传动机构连接，所述Y轴基座(11.1)另一端平面上固定安装有支撑座B(11.9)，所述Y轴丝杠螺母传动机构另一端固定在支撑座B(11.9)中,所述第二驱动电机(11.2)带动Y轴丝杠螺母传动机构工作,从而带动机器人主体沿Y轴导轨(11.8)来回直线移动。所述Y轴丝杠螺母传动机构包括Y轴丝杠(11.6)、Y轴丝杠螺母座(11.5)和Y轴丝杠螺母(11.4),所述Y轴丝杠螺母座(11.5)包覆在Y轴丝杠螺母(11.4)外表面,所述Y轴丝杠螺母(11.4)套在Y轴丝杠(11.6)上并且通过螺纹连接,所述Y轴丝杠螺母座(11.5)与机器人主体固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种大型船用螺旋桨加工机器人，其特征在于，所述升降机构(8)包括升降油缸缸体，升降油缸活塞杆，所述升降油缸缸体固定安装在机身(10)上表面，所述升降油缸活塞杆一端与大臂(7)连接，另一端置于升降油缸缸体中与缸体滑动连接，通过升降油缸活塞杆的伸进伸出实现大臂(7)的摆动。所述斜向支撑机构(9)包括斜向油缸缸体，斜向油缸活塞杆，所述斜向油缸缸体安装在机身(10)上端前侧设有的支架上，所述斜向油缸活塞杆一端与大臂底部设有的支架连接，另一端置于斜向油缸缸体中与缸体滑动连接，斜向油缸活塞杆的伸进伸出与升降油缸活塞杆的伸进伸出联动，实现对大臂(7)的支撑与动作的控制。
3.根据权利要求1所述的一种大型船用螺旋桨加工机器人，其特征在于，所述大臂(7)为套筒结构，大臂(7)内安装有伸缩驱动机构，所述伸缩驱动机构包括第三驱动电机(7.1)，联轴器A(7.2)，大臂丝杠(7.3)，大臂丝杠螺母(7.4)，大臂丝杠螺母座(7.5)；在大臂(7)内一端固定安装第三驱动电机(7.1),所述第三驱动电机(7.1)通过联轴器A(7.2)与大臂丝杠(7.3)一端连接，所述大臂丝杠螺母(7.4)旋装在大臂丝杠(7.3)上，所述大臂丝杠螺母座(7.5)套装在所述大臂丝杠螺母(7.4)外表面,所述大臂丝杠螺母座(7.5)与伸缩臂(6)后端固定连接。所述第三驱动电机(7.1)带动大臂丝杠螺母(7.4)传动机构工作,从而带动伸缩臂(6)在大臂(7)内来回直线移动。
4.根据权利要求1所述的一种大型船用螺旋桨加工机器人，其特征在于，所述伸缩臂(6)包括第四驱动电机(6.1)，小带轮(6.2)，同步带(6.3)，大带轮(6.4)，谐波减速器A(6.5)，所述谐波减速器A(6.5)和第四驱动电机(6.1)前后平行且与伸缩臂(6)的轴线相垂直安装在伸缩臂(6)前端设有的空腔内，所述第四驱动电机(6.1)通过联轴器连接有小带轮(6.2)，所述谐波减速器A(6.5)连接有大带轮(6.4)，所述小带轮(6.2)通过同步带(6.3)与大带轮(6.4)传动连接，所述谐波减速器A(6.5)的输出轴与手腕(5)固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种大型船用螺旋桨加工机器人，其特征在于，所述手腕(5)包括第五驱动电机(5.4)，联轴器B(5.3)，谐波减速器B(5.2)，旋转法兰(5.1)；所述第五驱动电机(5.4)固定安装在手腕(5)内部，所述第五驱动电机(5.4)通过联轴器B(5.3)与谐波减速器B(5.2)的输入端连接，所述谐波减速器B(5.2)的输出端与所述旋转法兰(5.1)固定连接。所述第五驱动电机(5.4)带动旋转法兰(5.1)旋转。
6.根据权利要求1所述的一种大型船用螺旋桨加工机器人，其特征在于，所述末端装置(4)包括力传感器(4.1)，连接法兰A(4.2)，快换工具盘(4.3)，连接法兰B(4.4)，铣削末端执行器/磨削末端执行器(4.5)；所述力传感器(4.1)一端与手腕(5)末端的旋转法兰(5.1)螺栓连接，另一端与连接法兰A(4.2)螺栓连接，所述连接法兰A(4.2)另一端与快换工具盘(4.3)中的主盘连接，所述快换工具盘中(4.3)的工具盘与连接法兰B(4.4)连接，所述连接法兰B(4.4)另一端与末端执行器(4.5)连接。
7.根据权利要求1所述的一种大型船用螺旋桨加工机器人，其特征在于，所述支撑减振装置(2)从上到下依次由支撑模块(2.1)，减振模块(2.2)和伸缩调节模块(2.3)相连接构成。
8.一种利用大型船用螺旋桨加工机器人加工螺旋桨桨叶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，根据需要加工的螺旋桨(3)规格调整使用的支撑机构(2)的数量和位置，通过吊装方式将螺旋桨(3)吊到回转支撑工作台(1)上进行定位、夹紧固定，防止加工过程中螺旋桨(3)发生窜动；
第二步，螺旋桨(3)定位夹紧后，调整支撑减振装置(2)的高度，使支撑减振装置中的支撑模块(2.1)与叶片曲面紧密贴合从而起到最好的支撑效果；
第三步，通过控制***控制第四驱动电机(6.1)、第五驱动电机(5.4)工作，手腕(5)摆到预定位置，升降机构(8)、斜向支撑机构(9)工作，使大臂(7)转到合适位置，第一驱动电机(12.2)、第二驱动电机(11.2)、第三驱动电机(7.1)工作，实现X轴、Y轴方向的运动，控制刀具按照规划好的刀具路径运动，对螺旋桨叶面进行稳定的铣削加工；
第四步，铣削完成当前工位的螺旋桨可加工区域之后，回转支撑工作台(1)旋转一个额定角度，工作台上的螺旋桨(3)也同时旋转相应的角度；旋转之后，未加工的桨叶区域处于待加工位置；然后重复第三步的操作，直到螺旋桨(3)的所有可加工区域都被铣削加工完成；
第五步，回收铣削下来的螺旋桨切屑，通过快换工具盘(4.3)将铣削末端执行器(4.5)迅速更换成磨削末端执行器(4.5)，重复第三步和第四步中的流程，完成螺旋桨(3)的打磨抛光；
第六步，完成螺旋桨(3)桨叶的所有加工区域后，驱动第一驱动电机(12.2)、第二驱动电机(11.2)、第三驱动电机(7.1)工作，使得整个机器人主体退出加工范围后，驱动升降机构(8)、斜向支撑机构(9)、第四驱动电机(6.1)、第五驱动电机(5.4)工作，退回至初始状态。
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