[发明专利]一种面向大型筒形工件加工的五自由度串并联机器人附加轴机构

说明书

本发明涉及一种面向大型筒形工件加工的五自由度串并联机器人附加轴机构，包括五自由度串并联机器人、机器人安装平台、头架、尾架、分度锁紧装置、驱动装置，所述五自由度串并联机器人安装于机器人安装平台上，所述头架、尾架对称安装于所述机器人安装平台两侧，所述机器人安装平台由所述驱动装置驱动，绕所述头架、尾架的公共轴线转动，所述机器人安装平台转动至特定角度时，所述机器人安装平台与所述头架、尾架之间由所述分度锁紧装置锁紧。该机构能够增大五自由度串并联机器人在大型筒形工件圆周方向上运动范围，同时保持结构紧凑和较高刚度，满足大型筒形工件内部加工处理的需求。

技术领域

本发明涉及一种串并联机器人附加轴机构，特别是涉及一种面向大型筒形工件加工的五自由度串并联机器人附加轴机构。

背景技术

目前航空、化工、船舶等多个行业均存在对大型筒形工件的加工需求，如飞机机身钻孔、化工大型反应炉内壁铣削等。大型筒形工件移动不便，加工特征沿其圆周分布分散，且通常需要对工件内壁进行加工处理：如飞机机身钻孔加工中，沿机身圆周均分布的孔系需要加工装备在大型筒形工件圆周方向上具有较大的运动范围，以便在筒形工件一次装夹后，加工尽量多的特征；筒形工件如化工大型反应炉内壁铣削，常见的方式是将加工装备置于大型工件内部，需要加工装备本身结构紧凑，且具有沿筒形圆周运动的能力。大型筒形工件应用环境特殊，且对加工质量有较高要求，因此需要加工装备具有较高的刚度、紧凑的结构、较高的自由度，以保证足够的加工能力和良好的加工质量。

目前大型工件加工多采用机器人完成，其中串并联机器人，如专利CN108500953A所公开的一种含有动平台附加约束的五自由度精密串并联机器人，包括转动平台、固定底座支架、动平台、串联第一关节、运动末端、底座、第一杆、第二杆、第三杆，其中第一杆和第二杆结构相同。其相较于普通串联机器人有刚度大、精度高、部署灵活等优点，在加工领域有很广泛的应用前景，但如果单独使用，受制于其底座支架固定的结构特点和其运动空间特点，运动范围较小，直接应用无法适应大型筒形工件的加工需求。目前，Exechon 、Tricept等公司通过为其旗下的特定构型的串并联机器人添加附加轴来扩展其运动范围，实现对大型工件的加工。如Exechon公司2018年发布了多款针对其Xmini串并联机器人的附加轴应用形式，包括串并联机器人安装于龙门底座，串并联机器人安装于平移导轨上等。这些形式虽然扩大了运动范围，但主要适用于大型平面形工件，如飞机机翼、汽车车身等，无法适应大型筒形工件加工需要的圆周方向上较大的运动范围；由于添加附加轴，增加了附加轴驱动装置，削弱了加工装置整体的刚度，可能影响加工质量；目前附加轴形式自身体积较大，不利于安装于大型筒形工件内部进行加工作业。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种面向大型筒形工件加工的五自由度串并联机器人附加轴机构，该机构能够增大五自由度串并联机器人在大型筒形工件圆周方向上运动范围，同时保持结构紧凑和较高刚度，满足对大型筒形工件内壁加工处理的需求。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种面向大型筒形工件加工的五自由度串并联机器人附加轴机构，包括五自由度串并联机器人、机器人安装平台、头架、尾架、分度锁紧装置、驱动装置，所述五自由度串并联机器人安装于机器人安装平台上，所述头架、尾架对称安装于所述机器人安装平台两侧，所述机器人安装平台由所述驱动装置驱动，绕所述头架、尾架的公共轴线转动，所述机器人安装平台转动至特定角度时，所述机器人安装平台与所述头架、尾架之间由所述分度锁紧装置锁紧。