CN107999840A - 一种基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置，属于机械制造技术领域，包括周向旋转机构、剪叉机构、径向传动机构、并联打磨机构和控制系统。本发明通过周向旋转机构的周向转动、剪叉机构的升降运动和径向传动机构的径向传动，自动实现打磨刀头的位置粗调。结合并联打磨机构中打磨电机支撑板的升沉、俯仰、侧倾运动，进一步自动实现打磨刀头位置的精确调整。控制铣刀转动速度及打磨时间，完成螺旋桨偏重的定量保质磨削。本发明实现了螺旋桨偏重打磨的自动化，提高螺旋桨加工效率、保证螺旋桨加工质量及减轻工人劳动强度，具有结构简单轻巧、成本低廉、精度高等特点。可有效用于大型船用螺旋桨的桨叶自动打磨或偏重自动打磨。

Description

一种基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，具体涉及大型船用螺旋桨的叶面自动打磨，尤其是涉及一种基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置。
背景技术
船舶是水上交通运输的主要工具，是经济全球化的重要推进器。随着陆地资源的开采殆尽，船舶势必成为海上资源开拓的利器。螺旋桨作为推动船舶前进的重要零部件，尤其是大型船用螺旋桨，保证其静平衡及表面加工质量对船舶的运转平稳性起着决定性影响。而螺旋桨静平衡检测和偏重打磨技术是得以确保其静平衡及表面加工质量的重要手段。
目前，大型船用螺旋桨的静平衡检测仪主要分为卧式与立式两种。卧式静平衡检测仪采用传统的“平衡轴挂重法”对螺旋桨进行静平衡检测；立式静平衡检测仪采用“静压球面轴承悬浮理论”，开启液压供油系统向悬浮系统供油，螺旋桨在油膜的支撑作用下保持悬浮状态，其静不平衡质量和位置即可根据悬浮筒的摆动程度和方位反映出来。
现阶段，不管是卧式还是立式螺旋桨静平衡检测仪，检测出螺旋桨偏重的方位和大小后，处理偏重的主要步骤为：1、利用起重设备将螺旋桨从静平衡检测仪上拆卸下来。2、打磨工使用角磨机凭借经验磨削偏重。3、利用起重设备安装磨削后的螺旋桨，再次检测偏重。4、若偏重未控制在技术要求允许范围内，重复步骤1与步骤2，直至达到要求；若偏重已控制在技术要求范围内，则进行下一步工艺处理。其主要缺点有：1、螺旋桨需要起重设备不断拆卸与安装，检测效率低且存在安全隐患，尤其是大型螺旋桨。2、多次拆卸安装将产生重复定位误差，影响加工精度。4、偏重打磨完全凭借打磨工经验与技术水平，不稳定性较高。5、人工打磨强度大，且长期恶劣的操作环境会影响工人健康。因此，提供一种螺旋桨偏重自动打磨装置，以提高加工效率、保证螺旋桨加工质量、减轻工人劳动强度，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置，目的在于实现螺旋桨偏重打磨自动化，提高生产效率、减轻工人劳动强度及提高螺旋桨加工质量。
本发明采用的技术方案是：
一种基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置，其特征在于：包括周向旋转机构、剪叉机构、径向传动机构、并联打磨机构和控制系统，
所述周向旋转机构包括导轨、万向轮、平台驱动电机、下平台，所述导轨为金属环形凹槽，所述下平台为长方形带槽面板，所述万向轮固定连接在下平台下表面，其滚轮正好镶嵌于导轨之内，万向轮数量为三且周向均布，所述平台驱动电机固定在下平台下表面，其转轴与万向轮滚轮心轴固定连接；
所述剪叉机构包括上平台、剪叉、液压缸，所述上平台为长方形带槽面板，所述剪叉顶部一侧与上平台下表面铰接，一侧为可活动滚轮，所述剪叉底部一侧与下平台上表面铰接，一侧为可活动滚轮，所述液压缸下端铰接在剪叉底部横轴上，所述液压缸上端铰接在剪叉中部横轴上；所述剪叉底部、顶部的可活动滚轮分别镶嵌在下平台、上平台的槽内；
所述径向传动机构包括固定在上平台上的桁架、传动丝杠、丝杠驱动电机、直线导轨、直线导轨滑块，传动丝杠通过丝杠支撑端支撑座、丝杠固定端支撑座固定架上，所述丝杠驱动电机通过丝杠驱动电机支架固定在桁架上，所述传动丝杠与丝杠驱动电机通过联轴器连接；所述直线导轨固定在桁架上，所述直线导轨滑块装在直线导轨上，且丝杠螺母能带动在直线导轨滑块直线导轨上移动；
所述并联打磨机构包括安装板、直线模组、伺服电机、直线模组滑块、打磨连杆、打磨电机、打磨电机支撑板、铣刀，所述安装板能够在丝杠螺母的带动下移动，三个直线模组固定安置在安装板下表面，且周向均匀布置，所述伺服电机固定连接于直线模组外端，所述直线模组滑块可沿直线模组往复直线运动，所述打磨连杆一端与直线模组滑块铰接，另一端与打磨电机支撑板球铰连接，所述打磨电机与打磨电机支撑板固定连接，其打磨电机转轴通过打磨电机支撑板的中心孔、通过紧定螺钉与所述铣刀连接；
所述控制系统包括计算机、数据采集模块和驱动控制模块，计算机与数据采集模块和驱动控制模块连接，数据采集模块分别与立式静平衡仪和偏重打磨装置连接，用于通过立式静平衡仪获取螺旋桨的偏重大小与方位，并将偏重大小与方位转化为相关信号传输至驱动控制模块；驱动控制模块与平台驱动电机、丝杠驱动电机、伺服电机以及打磨电机相连，用于驱动周向旋转机构周向转动，使偏重自动打磨装置运动至偏重桨叶上方；驱动剪叉机构上下升降运动，同时并联打磨机构径向运动至螺旋桨偏重位置上方，实现打磨位置粗调；结合并联打磨机构的升沉、俯仰、侧倾运动，实现打磨位置精调；最后控制打磨电机驱动铣刀运转并控制转速及打磨时间，实现螺旋桨偏重的精确打磨；在单次打磨工作完成结束后均自动返回初始基准位置，等待下一次打磨指令。
进一步地，所述直线导轨为两条，两条直线导轨对称布置于桁架底面两边的内侧且固定连接，所述丝杠螺母上固定有连接板，连接板的两端与直线导轨滑块固定连接。
进一步地，安装板上表面与连接板下表面固定连接。
进一步地，所述桁架为正三棱柱框架，其两侧面焊有提高结构强度的三角支架，底面两内侧焊有铺设直线导轨的长方形支架。
进一步地，所述打磨电机支撑板为三头倒角且中心开有一圆孔的三角形面板，其上表面接近三角处均布三个球铰支座，球铰支座与上表面固定连接。
进一步地，所述打磨连杆两头圆角，一端固定连接一球铰头，另一端开有一圆孔。
作为本发明的进一步改进，所述连接板由T型支架与长方体丝杠螺母焊接而成，T型支架上表面两侧开有连接螺栓的沉孔。
进一步地，所述万向轮滚轮为鼓状横截面滚轮。
本发明的有益效果是：
1)可实现螺旋桨静平衡检测后偏重打磨的自动化，提高生产效率和减轻工人劳动强度。
2)采用结构简单、刚度强、柔性高、速度快的并联打磨机构，使打磨电机支撑板在空间可实现侧倾、俯仰、升沉运动，实现翘曲面的打磨及提高打磨质量。
3)采用周向旋转机构、剪叉机构及径向传动机构在空间初步定位，再由伺服电机控制并联打磨机构实现精确打磨。
4)采用大行程的剪叉机构与丝杠螺母机构，实现不同规格大型螺旋桨的偏重自动打磨。
5)本装置结构简单轻巧，成本低廉，可批量应用于工程实践生产中。
附图说明
图1为本发明所述基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置的主视图；
图2为本发明所述基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置的俯视图；
图3为本发明所述基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置的轴测图；
图4为并联打磨机构的轴测图。
图5为鼓状横截面滚轮主视图。
附图标记说明如下：
1—地面，2—螺旋桨立式静平衡仪，3—螺旋桨，4—计算机，5—数据采集模块，6—驱动控制模块,7—丝杠支撑端支撑座，8—传动丝杠，9—连接板，10—直线导轨滑块，11—丝杠固定端支撑座，12—联轴器，13—丝杠驱动电机支架，14—丝杠驱动电机，15—桁架，16—上平台，17—可活动滚轮，18—剪叉，19—液压缸，20—下平台，21—平台驱动电机，22—万向轮，23—导轨，24—直线导轨，25—伺服电机，26—直线模组，27—安装板，28—打磨连杆，29—直线模组滑块，30—打磨电机，31—球铰支座，32—打磨电机支撑板，33—铣刀，34—球铰头。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
参照图1-4，本发明所述的基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置，包括周向旋转机构、剪叉机构、径向传动机构、并联打磨机构和控制系统。
所述周向旋转机构包括导轨23、万向轮22、平台驱动电机21、下平台20，所述导轨23为金属环形凹槽，所述下平台20为长方形带槽面板，所述万向轮22上表面固定连接在下平台20下表面，其滚轮正好镶嵌于导轨23之内，且呈三角布置，所述平台驱动电机21固定安装在万向轮22侧面，其转轴与滚轮心轴固定连接。平台驱动电机21驱动主动万向轮沿着导轨滚动，带动两个从动万向轮沿着环形导轨23滚动，从而实现周向旋转机构的360度周向旋转运动。
所述剪叉机构包括上平台16、剪叉18、液压缸19，所述上平台16为长方形带槽面板，所述剪叉18顶部一侧与上平台16下表面铰接，一侧为可活动滚轮17，所述剪叉18底部一侧与下平台20上表面铰接，一侧为可活动滚轮17，所述液压缸19下端铰接在剪叉18底部横轴上，所述液压缸19上端铰接在剪叉18中部横轴上。当液压缸活塞杆沿着液压缸腔体进行往复运动时，剪叉机构可实现竖直方向的升降运动。
所述径向传动机构包括桁架15、丝杠支撑端支撑座7、丝杠固定端支撑座11、传动丝杠8、丝杠驱动电机14、丝杠驱动电机支架13、联轴器12、直线导轨24、直线导轨滑块10、连接板9，所述丝杠支撑端支撑座7及丝杠固定端支撑座11与桁架15固定连接，所述丝杠驱动电机支架13固定连接于桁架15，所述丝杠驱动电机14与丝杠驱动电机支架13螺栓连接，所述传动丝杠8与丝杠驱动电机14联轴器12连接，所述直线导轨24对称布置于桁架15底面内侧且固定连接，所述直线导轨滑块10可在直线导轨24上部横向移动，所述连接板与传动丝杠8螺纹连接，所述连接板9两侧与直线导轨滑块10上表面螺纹连接。当丝杠驱动电机14驱动传动丝杠8正向或反向旋转时，连接板9实现径向往复运动，即带动并联打磨机构实现径向往复运动。
所述并联打磨机构包括安装板27、直线模组26、伺服电机25、直线模组滑块29、打磨连杆28、打磨电机30、打磨电机支撑板32、铣刀32。所述安装板27上表面与连接板9下表面固定连接，所述直线模组26固定安置在安装板27下表面，且周向均匀布置，所述伺服电机25固定连接于直线模组26外端，所述直线模组滑块29可沿直线模组26往复直线运动，所述打磨连杆28一端与直线模组滑块29铰接，一端与打磨电机支撑板32球铰连接，所述打磨电机30与打磨电机支撑板32固定连接，其转轴通过打磨电机支撑板中心孔，所述铣刀33与打磨电机30转轴通过紧定螺钉连接。当三个直线模组滑块29均在起始位置时，控制三个伺服电机25同步转动，实现打磨电机支撑板32的升沉运动；当控制近丝杠支撑端支撑座7的两个伺服电机同步转动，同时近丝杠固定端支撑座11的伺服电机25不转动，实现打磨电机支撑板32的俯仰运动；当控制近丝杠支撑端支撑座7的其中一个伺服电机25与近丝杠固定端支撑座10的伺服电机25同步转动，同时另外一个近丝杠支撑端支撑座7的伺服电机不转动时，实现打磨电机支撑板32的侧倾运动。当打磨电机30驱动铣刀32转动，结合并联打磨机构的升沉、俯仰、侧倾运动时，即可完成螺旋桨曲面任意位置的精确打磨。
所述控制系统包括计算机4、数据采集模块5和驱动控制模块6，计算机4与数据采集模块5和驱动控制模块6连接，数据采集模块5分别与立式静平衡仪2和偏重打磨装置连接，用于通过立式静平衡仪2获取螺旋桨3的偏重大小与方位，并将偏重大小与方位转化为相关信号传输至驱动控制模块；驱动控制模块6与平台驱动电机21、丝杠驱动电机14、伺服电机25以及打磨电机30相连，用于驱动周向旋转机构周向转动，使偏重自动打磨装置运动至偏重桨叶上方；驱动剪叉机构上下升降运动，同时并联打磨机构径向运动至螺旋桨3偏重位置上方，实现打磨位置粗调；结合并联打磨机构的升沉、俯仰、侧倾运动，实现打磨位置精调；最后控制打磨电机驱动铣刀运转并控制转速及打磨时间，实现螺旋桨偏重的精确打磨；在单次打磨工作完成结束后均自动返回初始基准位置，等待下一次打磨指令。
如图1、2所示，本发明所述的基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置，其具体实施步骤为：螺旋桨立式静平衡仪2工作，测得螺旋桨3的偏重大小与方位。数据采集模块5采集到偏重数据并将其传输到计算机4上，计算机4发出指令，通过驱动控制模块控制偏重自动打磨装置实施打磨动作。首先周向旋转机构周向转动，使偏重自动打磨装置运动至偏重桨叶上方。然后剪叉机构上下升降运动，同时并联打磨机构径向运动至螺旋桨偏重位置上方，实现打磨位置粗调。最后驱动打磨电机使铣刀运转，结合并联打磨机构的升沉、俯仰、侧倾运动及控制铣刀运转速度与打磨时间，实现螺旋桨偏重的精确打磨。
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 (8)

1.一种基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置，其特征在于：包括周向旋转机构、剪叉机构、径向传动机构、并联打磨机构和控制系统，
所述周向旋转机构包括导轨(23)、万向轮(22)、平台驱动电机(21)、下平台(20)，所述导轨(23)为金属环形凹槽，所述下平台(20)为长方形带槽面板，所述万向轮(22)固定连接在下平台(20)下表面，其滚轮正好镶嵌于导轨(23)之内，万向轮(22)数量为三且周向均布，所述平台驱动电机(21)固定在下平台(20)下表面，其转轴与万向轮(22)滚轮心轴固定连接；
所述剪叉机构包括上平台(16)、剪叉(18)、液压缸(19)，所述上平台(16)为长方形带槽面板，所述剪叉(18)顶部一侧与上平台(16)下表面铰接，一侧为可活动滚轮(17)，所述剪叉(18)底部一侧与下平台(20)上表面铰接，一侧为可活动滚轮(17)，所述液压缸(19)下端铰接在剪叉(18)底部横轴上，所述液压缸(19)上端铰接在剪叉(18)中部横轴上；所述剪叉(18)底部、顶部的可活动滚轮(17)分别镶嵌在下平台(20)、上平台(16)的槽内；
所述径向传动机构包括固定在上平台(16)上的桁架(15)、传动丝杠(8)、丝杠驱动电机(14)、直线导轨(24)、直线导轨滑块(10)，传动丝杠(8)通过丝杠支撑端支撑座(7)、丝杠固定端支撑座(11)固定架(15)上，所述丝杠驱动电机(14)通过丝杠驱动电机支架(13)固定在桁架(15)上，所述传动丝杠(8)与丝杠驱动电机(14)通过联轴器(12)连接；所述直线导轨(24)固定在桁架(15)上，所述直线导轨滑块(10)装在直线导轨(24)上，且丝杠螺母能带动在直线导轨滑块(10)直线导轨(24)上移动；
所述并联打磨机构包括安装板(27)、直线模组(26)、伺服电机(25)、直线模组滑块(29)、打磨连杆(28)、打磨电机(30)、打磨电机支撑板(32)、铣刀(33)，所述安装板(27)能够在丝杠螺母的带动下移动，三个直线模组(26)固定安置在安装板(27)下表面，且周向均匀布置，所述伺服电机(25)固定连接于直线模组(26)外端，所述直线模组滑块(29)可沿直线模组(26)往复直线运动，所述打磨连杆(28)一端与直线模组滑块(29)铰接，另一端与打磨电机支撑板(32)球铰连接，所述打磨电机(30)与打磨电机支撑板(32)固定连接，其打磨电机(30)转轴通过打磨电机支撑板(32)的中心孔、通过紧定螺钉与所述铣刀(33)连接；
所述控制系统包括计算机(4)、数据采集模块(5)和驱动控制模块(6)，计算机(4)与数据采集模块(5)和驱动控制模块(6)连接，数据采集模块(5)分别与立式静平衡仪(2)和偏重打磨装置连接，用于通过立式静平衡仪(2)获取螺旋桨(3)的偏重大小与方位，并将偏重大小与方位转化为相关信号传输至驱动控制模块；驱动控制模块(6)与平台驱动电机(21)、丝杠驱动电机(14)、伺服电机(25)以及打磨电机(30)相连，用于驱动周向旋转机构周向转动，使偏重自动打磨装置运动至偏重桨叶上方；驱动剪叉机构上下升降运动，同时并联打磨机构径向运动至螺旋桨(3)偏重位置上方，实现打磨位置粗调；结合并联打磨机构的升沉、俯仰、侧倾运动，实现打磨位置精调；最后控制打磨电机驱动铣刀运转并控制转速及打磨时间，实现螺旋桨偏重的精确打磨；在单次打磨工作完成结束后均自动返回初始基准位置，等待下一次打磨指令。
2.根据权利要求1所述的基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置，其特征在于：所述直线导轨24为两条，两条直线导轨24对称布置于桁架15底面两边的内侧且固定连接，所述丝杠螺母上固定有连接板(9)，连接板(9)的两端与直线导轨滑块(10)固定连接。
3.根据权利要求2所述的基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置，其特征在于：安装板(27)上表面与连接板(9)下表面固定连接。
4.根据权利要求2所述的基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置，其特征在于：所述桁架(15)为正三棱柱框架，两侧面焊有提高结构强度的三角支架，底面两侧焊有铺设直线导轨的长方形支架。
5.根据权利要求1所述的基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置，其特征在于：所述打磨电机支撑板(32)为三头倒角且中心开有一圆孔的三角形面板，其上表面接近三角处均布三个球铰支座(31)，球铰支座(31)与打磨电机支撑板(32)上表面固定连接。
6.根据权利要求1所述的基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置，其特征在于：所述打磨连杆(28)两头圆角，一端固定连接一球铰头(34)，另一端开有一圆孔。
7.根据权利要求2所述的基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置，其特征在于：所述连接板(9)由T型支架与长方体丝杠螺母焊接而成，T型支架上表面两侧开有连接螺栓的沉孔。
8.根据权利要求1所述的基于螺旋桨立式静平衡仪的偏重自动打磨装置，其特征在于：所述万向轮(22)滚轮为鼓状横截面滚轮。
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