[发明专利]一种深腔构件轨道爬行机器人式自动加工装置及方法

摘要

本发明公开了一种深腔构件轨道爬行机器人式自动加工装置及方法，所述的装置包括装夹定位装置、输送系统、装夹工作台、加工工作台、自避让支撑系统、导轨定位抬起系统、夹紧系统、导轨、加工系统和数控系统；所述的深腔构件为长宽比大于2的构件。本发明解决了狭长深腔构件对加工工艺与方法的限制，实现了长跨距导轨在狭长深腔构件内的定位夹紧，提高了加工系统的刚性，减小了系统的变形与振动，一次装夹后全自动定位夹紧也保证了构件定位的准确性，提高了制孔工艺的加工精度与质量。本发明实现了从上料到加工等所有工序的完全自动化，并通过数控系统对工艺参数进行控制，大大提高了狭长深腔类产品的加工效率与加工质量稳定性。

主权项

一种深腔构件轨道爬行机器人式自动加工装置，其特征在于：包括装夹定位装置(10)、输送系统(20)、装夹工作台(30)、加工工作台(40)、自避让支撑系统(50)、导轨定位抬起系统(60)、夹紧系统(70)、导轨(80)、加工系统(90)和数控系统(100)；所述的深腔构件为长宽比大于2的构件(120)；所述的装夹定位装置(10)安装在输送系统(20)上，输送系统(20)安装在装夹工作台(30)上，并与数控系统(100)相连；装夹工作台(30)与加工工作台(40)连接，并通过地脚安装在地基上；所述的自避让支撑系统(50)由多个相同结构的支撑单元组成，与导轨定位抬起系统(60)及导轨(80)一同安装在加工工作台(40)上，并与数控系统(100)相连；所述的加工系统(90)安装在导轨(80)上，并与数控系统(100)相连；所述的夹紧系统(70)安装在导轨(80)上，并与数控系统(100)相连；所述的自避让支撑系统(50)在加工系统(90)进入构件(120)前支撑导轨(80)，在导轨(80)陆续进入构件(120)的过程中，支撑单元陆续落下，直到加工系统(90)完全进入构件(120)；所述的装夹工作台(30)与加工工作台(40)通过斜孔销与螺栓精确连接；所述的夹紧系统(70)和加工系统(90)外设置防护及辅助监控系统(110)；所述的装夹定位装置(10)包括装夹机构、装夹台底板(12)、前限位块(15)和后限位块；所述的装夹机构有多套，沿装夹台底板(12)轴向布置；所述的前限位块(15)和后限位块分别位于装夹台底板(12)的前后两端；所述的装夹机构为“凹”形机构，包括定位底板(11)、楔形压板(13)和自定心装置(14)，所述的定位底板(11)横跨在装夹台底板(12)上，楔形压板(13)和自定心装置(14)各有两个，左右对称的安装在定位底板(11)的两侧；所述的定位底板(11)承托构件(120)重量；定位底板(11)设置有定位销，用于保证定位准确；定位底板(11)设置可调可锁定浮动气缸，用于保证构件(120)水平；所述的装夹台底板(12)承托所有装夹机构及构件(120)，并与输送系统(20)相连；所述的楔形压板(13)与自定心装置(14)配合，在定心动作完成之后将构件(120)从两侧面压紧，保证装夹稳定牢固；所述的前限位块(15)和后限位块在构件(120)吊装时起到导向作用，并作为构件(120)总长的检具；所述的输送系统(20)包括丝杠、前限位座(21)、后限位座(22)和辅助支撑轮(23)，所述的丝杠安装在装夹工作台(30)上，对构件(120)与装夹定位装置(10)进行输送，前限位座(21)和后限位座(22)保证丝杠精确定位；辅助支撑轮(23)安装在导轨(80)上，在装夹动作阶段，自避让支撑系统(50)支撑整个导轨(80)，在导轨(80)进入构件(120)深腔的过程中，辅助支撑轮(23)将导轨(80)的支撑从自避让支撑系统(50)逐步转移到构件(120)的内壁上；所述的自避让支撑系统(50)由三个相同的支撑单元构成，分别支撑导轨(80)的前部、中部及后部，每个支撑单元均与数控系统(100)相连；在前中后三个支撑单元的前方设置有多处传感器，监测构件(120)输送的位置与速度信息，通过数控系统(100)对位置与速度信息进行处理，并控制支撑单元的自避让动作；所述的导轨定位抬起系统(60)包括位于导轨(80)前端的前定位抬起支撑(61)和位于导轨(80)末端的后抬起支撑(62)，前定位抬起支撑(61)和后抬起支撑(62)均安装在加工工作台(40)上；前定位抬起支撑(61)在初始阶段支撑导轨(80)前端防止窜动，而在输送阶段开始前落下，后抬起支撑(62)与导轨(80)末端相连；所述的前定位抬起支撑(61)设置锥销定位，保证在导轨(80)的支撑转换后整个导轨(80)相对机床中心无移动，后抬起支撑(62)与前定位抬起支撑(61)协同动作，保证导轨(80)前后左右水平；所述的夹紧系统(70)包括下压紧气缸(71)和侧压紧气缸(72)，所述的下压紧气缸(71)共有10个5对，按照构件(120)加强筋与法兰特征的位置，均匀分布在导轨(80)矩形钢管座下方；所述的侧压紧气缸(72)共有4对，按照构件(120)加强筋的位置，均匀分布在导轨(80)矩形钢管座两侧，左右成对安装，保证夹紧力的平衡稳定；夹紧系统(70)通过对构件(120)内壁进行压紧，配合装夹机构楔形压块对构件(120)的外部压紧，达到稳定的夹紧动作；所述的加工系统(90)包括底架(91)、纵轴移位进给机构(92)和加工模块；所述的底架(91)与导轨(80)通过滑轨块相连，纵轴移位进给机构(92)和加工模块均安装在底架(91)上；所述纵轴移位进给机构(92)安装在底架(91)的中部，通过齿轮与导轨(80)矩形钢管内侧的齿条连接，实现纵轴移位进给机构(92)的精确移动和定位；所述的加工模块包括功能模块A(93)和功能模块B(94)。