[发明专利]一种多并联共融的大曲面零件加工装备和加工方法

摘要

一种多并联共融的大曲面零件加工装备及加工方法，装备包括并联承载装置、混联机器人装置、研抛一体化装置和共融控制检测系统，并联承载装置包括支撑底座、UPU驱动链、约束支撑链和转盘平台，混联机器人装置包括支撑架、UPS驱动链、UP约束支链、动平台和二自由度旋转头。工作时，毛坯件装夹在转盘平台上，研抛一体化装置装配在二自由度旋转头末端。共融控制检测系统使得并联承载装置和混联机器人装置相互配合，加工误差的主动补偿，与人和外部环境交互共融，实现大曲面零件或复杂曲面零件从毛坯建模、研磨到抛光的一次性智能化加工。本发明具有结构稳定、精度高、刚度大、多设备间协调共融的特点。

主权项

1.一种多并联共融的大曲面零件加工装备，其特征是：包括并联承载装置(2)、混联机器人装置(4)、研抛一体化装置和共融控制检测系统，并联承载装置(2)和混联机器人装置(4)固定安装在安装底座(1)上；所述的并联承载装置(2)包括支撑底座(2‑1)、四条UPU驱动链(2‑2)、转盘平台(2‑3)和约束支撑链(2‑4)，四条UPU驱动链(2‑2)均匀分布连接在转盘平台(2‑3)和支撑底座(2‑1)之间，UPU驱动链(2‑2)的两端分别通过U型副Ⅰ(2‑2‑1)和U型副Ⅱ(2‑2‑3)与支撑底座(2‑1)和支撑平台(2‑3‑1)连接，其上端通过球铰链(4‑2‑5)与动平台(4‑3)相连；约束支撑链(2‑4)分布在转盘平台(2‑3)和支撑底座(2‑1)的中心位置，其下端固定在支撑底座(2‑1)上，上端通过虎克铰链与转盘平台(2‑3)连接，毛坯件(3)装夹在转盘平台(2‑3)上；所述的混联机器人装置(4)包括支撑架(4‑1)、三条UPS驱动链(4‑2)、动平台(4‑3)、UP约束支链(4‑5)和二自由度旋转头，三条UPS驱动链(4‑2)均匀布置在动平台(4‑3)和支撑架(4‑1)之间，UPS驱动链(4‑2)的中下段通过U型副Ⅲ(2‑4‑1)与支撑架(4‑1)连接；UP约束支链(4‑5)分布在动平台(4‑3)和支撑架(4‑1)的中心位置，其上端与动平台(4‑3)固定连接，下端通过U型副Ⅳ与支撑架(4‑1)连接；二自由度旋转头(4‑4)通过转盘轴承(4‑4‑3)与动平台(4‑3)连接，研抛一体化装置安装在二自由度转头(4‑4)上；所述的共融控制检测系统包括交互显示器、工控机、运动控制卡、伺服驱动器、视觉处理器、通讯模块、视觉摄像机(9)、温度传感器(7)、三维成像扫描仪(10)、光栅尺、姿态陀螺仪和激光跟踪仪(6)，视觉摄像机(9)安装在二自由度旋转头(4‑4)的外部，检测工作过程中的人员位置情况，同时将检测结果通过视觉处理器传递到工控机上；温度传感器(7)安装在转盘平台(2‑3)上，其温度信息通过通讯模块传递到工控机上，并在交互显示器上实时显示；三维成像扫描仪(10)安装在磨抛光一体化装置(5)的后方，进行加工前的毛坯件(3)的扫描建模；两个姿态陀螺仪分别安装在转盘平台(2‑3)和动平台(4‑3)上，检测工作过程中的位姿变化；在UPU驱动链(2‑2)和UPS驱动链(4‑2)上均安装有光栅尺，实时检测UPU驱动链(2‑2)和UPS驱动链(4‑2)的长度变化；激光跟踪仪(6)布置在安装底座(1)上，跟踪定位磨抛光一体化装置(5)末端的空间位置；光栅尺、姿态陀螺仪以及激光跟踪仪(6)实时检测执行部件的运动情况，并通过通信模块传递到工控机上，工控机将这些反馈信号与预定参数进行对比，同时生成加工补偿程序再次输入到运动控制卡上，运动控制卡驱动伺服驱动器带动UPS驱动链(4‑2)和UPU驱动链(2‑2)的运动。