CN114749943B - 大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统及控制方法，大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统包括：支撑环形基座；整周夹紧组件，整周夹紧组件包括整周夹具基座、夹具环形转盘和多个夹具；协同基座，协同基座设在支撑环形基座的径向内侧，协同基座上设有协同环形导轨；多个加工定位组件，每个加工定位组件包括加工基座、径向动平台、竖向动平台和加工并联定位装置，多个加工定位组件包括多个粗加工定位组件和多个精加工定位组件；多个加工装置，多个加工装置一一对应地设在多个加工并联定位装置上。根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统具有适应性强、作业柔性高、加工精度高、加工效率高等优点。

Description

大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统及控制方法

技术领域

本发明涉及大型航天器零件加工技术领域，具体而言，涉及一种大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统和所述大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统的控制方法。

背景技术

以航空、航天为代表的高端制造业体现着国家科技的核心竞争力和重大需求。大型回转类薄壁结构件是运载火箭、航天器舱体等装备的核心零部件，该类零件具有尺寸大、刚性弱、加工特征型面复杂的特点，在作业复杂性、质量一致性、加工效率和精度等方面对基础加工装备性能提出了严峻挑战。

相关技术中的大型回转类薄壁零件的加工，采用大型专用机床加工，资源冲突现象时有发生，严重影响型号任务的研制进度，而且大型回转类薄壁零件加工面积大，加工特征复杂，专用机床加工效率低下。此外，该类零件具有薄壁特征，加工过程中工件易产生变形，加工精度难以保证。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统，该大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统具有适应性强、作业柔性高、加工精度高、加工效率高等优点。

本发明还提出一种所述大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统的控制方法。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统，所述大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统包括：支撑环形基座，所述支撑环形基座适于放置待加工零件；整周夹紧组件，所述整周夹紧组件包括整周夹具基座、夹具环形转盘和多个夹具，所述夹具环形转盘可转动地设在所述整周夹具基座上且位于所述支撑环形基座的径向外侧，多个所述夹具沿所述夹具环形转盘的周向间隔设置且均位于所述支撑环形基座的径向外侧，所述夹具环形转盘上设有多个弧形滑槽，每个所述夹具上设有滑动凸起，多个所述滑动凸起一一对应地且可滑动地配合在所述弧形滑槽内，所述弧形滑槽构造为通过所述夹具环形转盘的转动带动多个所述夹具沿所述夹具环形转盘的径向移动，每个所述夹具包括夹具基座、弧形卡板和顶部压板，所述滑动凸起设在所述夹具基座上，所述弧形卡板设在所述夹具基座上，所述顶部压板可沿所述夹具环形转盘的径向移动地设在所述夹具基座上，所述弧形卡板适于贴合所述待加工零件的外表面，所述顶部压板适于贴合所述待加工零件的内表面；协同基座，所述协同基座设在所述支撑环形基座的径向内侧，所述协同基座上设有协同环形导轨；多个加工定位组件，多个所述加工定位组件沿所述协同环形导轨的周向排列，每个所述加工定位组件包括加工基座、径向动平台、竖向动平台和加工并联定位装置，所述加工基座可滑动地设在所述协同环形导轨上，所述加工基座上设有沿所述协同环形导轨的径向定向的径向轨道，所述径向动平台可滑动地设在所述径向轨道上，所述径向动平台上设有竖向轨道，所述竖向动平台可滑动地设在所述竖向轨道上，所述加工并联定位装置设在所述竖向动平台上，多个加工定位组件包括多个粗加工定位组件和多个精加工定位组件，所述粗加工定位组件的所述加工并联定位装置为三轴并联定位装置，所述精加工定位组件的所述加工并联定位装置为五轴并联定位装置；多个加工装置，多个所述加工装置一一对应地设在多个所述加工并联定位装置上。

根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统，具有适应性强、作业柔性高、加工精度高、加工效率高等优点。

另外，根据本发明上述实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统还包括用于驱动所述夹具环形转盘转动的转盘驱动装置、用于驱动所述加工基座沿所述协同环形导轨滑动的协同驱动装置、用于驱动多个所述径向动平台的多个径向驱动装置、用于驱动多个所述竖向动平台的多个竖向驱动装置。

根据本发明的一个实施例，所述转盘驱动装置包括转盘驱动电机、转盘驱动齿轮和转盘驱动齿条，所述转盘驱动齿条设在所述夹具环形转盘上，所述转盘驱动电机设在所述整周夹具基座上，所述转盘驱动齿轮与所述转盘驱动电机传动连接且与所述转盘驱动齿条啮合；或所述转盘驱动装置包括转盘驱动丝杠、转盘驱动滑块和转盘驱动电机，所述转盘驱动电机设在所述整周夹具基座上，所述转盘驱动丝杠与所述转盘驱动电机传动连接，所述转盘驱动滑块与所述转盘驱动丝杠螺纹配合且与所述夹具环形转盘相连；或所述转盘驱动装置包括转盘驱动电动缸、转盘驱动伸缩杆和转盘驱动电机，所述转盘驱动电动缸设在所述整周夹具基座上，所述转盘驱动伸缩杆可沿轴向移动地设在所述转盘驱动电动缸内且与所述夹具环形转盘相连，所述转盘驱动电机设在所述转盘驱动电动缸上且与所述转盘驱动伸缩杆传动连接。

根据本发明的一个实施例，所述夹具还包括顶部压板驱动装置，所述顶部压板驱动装置包括驱动单元和驱动轴，所述驱动轴与所述顶部压板相连，所述驱动轴与所述驱动单元传动连接，所述驱动单元设在所述夹具基座上，所述驱动轴由外向内向上倾斜延伸。

根据本发明的一个实施例，所述协同驱动装置包括协同驱动齿圈、多个协同驱动齿轮和多个协同驱动电机，所述协同驱动齿圈设在所述协同基座上，每个所述加工基座上设有协同驱动电机，多个所述协同驱动齿轮与多个所述协同驱动电机一一对应地传动连接，多个所述协同驱动齿轮均与所述协同驱动齿圈传动连接。

根据本发明的一个实施例，所述径向驱动装置包括径向驱动丝杠和径向驱动电机，所述径向驱动电机设在所述加工基座上，所述径向驱动丝杠与所述径向驱动电机传动连接且与所述径向动平台的螺母螺纹配合。

根据本发明的一个实施例，所述竖向驱动装置包括竖向驱动丝杠和竖向驱动电机，所述竖向驱动电机设在所述加工基座上，所述竖向驱动丝杠与所述竖向驱动电机传动连接且与所述竖向动平台的螺母螺纹配合。

根据本发明的一个实施例，所述加工并联定位装置包括加工并联定位支架和多个加工支链，所述加工支链分别与所述加工并联定位支架和所述加工装置相连，所述加工并联定位支架与所述竖向动平台相连，所述加工支链包括中空电机和滚珠丝杠，所述中空电机与所述滚珠丝杠传动连接且通过所述中空电机的转动带动所述滚珠丝杠沿中心轴线转动且沿轴向移动，所述中空电机通过第一加工铰链与所述加工并联定位支架相连，所述滚珠丝杠通过第二加工铰链与所述加工装置相连；或所述加工支链包括支链导轨、支链滑块、支链连杆和滑块电机，所述支链导轨与所述加工并联定位支架相连，所述支链滑块可滑动地设在所述支链导轨上，所述滑块电机与所述支链滑块传动连接，所述支链连杆的一端通过第一加工铰链与所述支链滑块相连且另一端通过第二加工铰链与所述加工装置相连；或所述加工支链包括电动缸、伸缩杆和伸缩电机，所述伸缩杆沿轴向可移动地设在所述电动缸内，所述伸缩电机设在所述电动缸上且与所述伸缩杆传动连接，所述电动缸通过第一加工铰链与所述加工并联定位支架相连，所述伸缩杆通过第二加工铰链与所述加工装置相连。

根据本发明的一个实施例，所述五轴并联定位装置包括所述滚珠丝杠和所述中空电机，五个所述第二加工铰链中的四个为双转动副铰链且一个为单转动副铰链，五个所述第一加工铰链均为双转动副铰链；

所述三轴并联定位装置包括所述伸缩电机、所述电动缸和所述伸缩杆且所述第一加工铰链和所述第二加工铰链均为双转动副铰链，所述第一加工铰链的两个转动副的转动轴线所在平面与所述第二加工铰链的两个转动副的转动轴线所在平面平行。

根据本发明的第二方面的实施例提出一种根据本发明的第一方面的实施例所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、对所述待加工零件上的待加工特征进行规划，将所述待加工特征分为多个局部加工区域，将每个所述局部加工区域的加工工艺分为三轴粗加工和五轴精加工两道工序；

S2、将所述待加工零件置于所述整周夹紧组件的径向内侧，通过驱动所述夹具环形转盘转动带动多个所述夹具向内移动直至与所述待加工零件的外表面贴合；

S3、驱动所述顶部压板向外移动直至与所述待加工零件的内表面贴合；

S4、采用所述粗加工定位组件驱动所述加工装置完成所述局部加工区域的所述三轴粗加工，采用所述精加工定位组件驱动所述加工装置完成所述局部加工区域的所述五轴精加工；

S5、一个所述局部加工区域的所述三轴粗加工完成后所述粗加工定位组件移动到另一个所述局部加工区域，一个所述局部加工区域的所述三轴粗加工完成后所述粗加工定位组件移动到另一个所述局部加工区域；

S6、重复步骤S4和S5，直至完成所述待加工零件内壁的所有待加工特征的加工。

根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统的控制方法，通过利用根据本发明的第一方面的实施例所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统，具有适应性强、作业柔性高、加工精度高、加工效率高等优点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统的结构示意图。

图2是根据本发明一个具体实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统的局部结构示意图。

图3是根据本发明另一个具体实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统的局部结构示意图。

图4是根据本发明另一个具体实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统的局部结构示意图。

图5是根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统的局部结构示意图。

图6是根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统的粗加工定位组件的结构示意图。

图7是根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统的粗加工定位组件的三轴并联定位装置的结构示意图。

图8是根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统的精加工定位组件的结构示意图。

图9是根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统的精加工定位组件的五轴并联定位装置的结构示意图。

图10是根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统的控制方法的流程图。

附图标记：大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统1、支撑环形基座100、整周夹紧组件200、整周夹具基座210、夹具环形转盘220、弧形滑槽221、夹具230、夹具基座231、弧形卡板232、顶部压板233、滑动凸起234、驱动单元235、驱动轴236、协同基座300、协同环形导轨310、粗加工定位组件400、加工基座410、径向轨道411、径向驱动电机412、径向驱动丝杠413、径向动平台420、竖向轨道421、竖向驱动电机422、竖向驱动丝杠423、竖向动平台430、三轴并联定位装置440、加工并联定位支架441、加工支链442、伸缩电机4421、电动缸4422、伸缩杆4423、中空电机4424、滚珠丝杠4425、第一加工铰链443、第二加工铰链444、精加工定位组件500、五轴并联定位装置540、加工装置600、转盘驱动电机710、转盘驱动齿轮720、转盘驱动齿条730、转盘驱动丝杠740、转盘驱动滑块750、转盘驱动电动缸760、转盘驱动伸缩杆770、协同驱动齿圈810、协同驱动齿轮820、协同驱动电机830、待加工零件2。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图描述根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统1。

如图1-图10所示，根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统1包括支撑环形基座100、整周夹紧组件200、协同基座300、多个加工定位组件和多个加工装置600。

支撑环形基座100适于放置待加工零件2。

整周夹紧组件200包括整周夹具基座210、夹具环形转盘220和多个夹具230，夹具环形转盘220可转动地设在整周夹具基座210、上且位于支撑环形基座100的径向外侧，多个夹具230沿夹具环形转盘220的周向间隔设置且均位于支撑环形基座100的径向外侧，夹具环形转盘220上设有多个弧形滑槽221，每个夹具230上设有滑动凸起234，多个滑动凸起234一一对应地且可滑动地配合在弧形滑槽221内，弧形滑槽221构造为通过夹具环形转盘220的转动带动多个夹具230沿夹具环形转盘220的径向移动，每个夹具230包括夹具基座231、弧形卡板232和顶部压板233，滑动凸起234设在夹具基座231上，弧形卡板232设在夹具基座231上，顶部压板233可沿夹具环形转盘220的径向移动地设在夹具基座231上，弧形卡板232适于贴合待加工零件2的外表面，顶部压板233适于贴合待加工零件2的内表面。

协同基座300设在支撑环形基座100的径向内侧，协同基座300上设有协同环形导轨310。

多个所述加工定位组件沿协同环形导轨310的周向排列，每个所述加工定位组件包括加工基座410、径向动平台420、竖向动平台430和加工并联定位装置，加工基座410可滑动地设在协同环形导轨310上，加工基座410上设有沿协同环形导轨310的径向定向的径向轨道411，径向动平台420可滑动地设在径向轨道411上，径向动平台420上设有竖向轨道421，竖向动平台430可滑动地设在竖向轨道421上，所述加工并联定位装置设在竖向动平台430上，多个加工定位组件包括多个粗加工定位组件400和多个精加工定位组件500，粗加工定位组件400的所述加工并联定位装置为三轴并联定位装置440，精加工定位组件500的所述加工并联定位装置为五轴并联定位装置540。

多个加工装置600一一对应地设在多个所述加工并联定位装置上。

根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统1，通过设置支撑环形基座100可以利用支撑环形基座100支撑待加工零件2，便于待加工零件2的放置。通过设置整周夹紧组件200，可以利用夹具环形转盘220的转动驱动夹具230在夹具环形转盘220径向上的移动，从而控制多个夹具230的弧形卡板232对待加工零件2外表面的夹紧或释放，通过进一步控制顶部压板233在夹具环形转盘220径向上的移动，可以控制顶部压板233对待加工零件2的内表面的夹紧或释放，从而可以利用多个夹具230对待加工零件2进行定位。通过设置协同基座300可以使多个所述加工定位组件能够在协同环形导轨310上滑动，便于多个所述加工定位组件的协同作业。通过使加工基座410可滑动地设在协同环形导轨310上，可以调节加工装置600在待加工零件2周向上的位置。通过径向动平台420在径向轨道411上的移动，可以调节加工装置600在待加工零件2径向上的位置。通过竖向动平台430在竖向轨道421上的移动，可以调节加工装置600的高度。通过所述加工并联定位装置，可以实现对加工装置600在多个自由度上的精细位置调节。通过设置多个粗加工定位组件400和精加工定位组件500，可以先用粗加工定位组件400对待加工区域进行粗加工，再利用精加工定位组件500对待加工区域进行精加工。

并且，通过设置整周夹紧组件200，可以对待加工零件2周向上的各处进行定位，由于顶部压板233和弧形卡板232能够分别对待加工零件2的内外表面进行夹紧固定，可以提高待加工零件2的稳定性，为待加工零件2提供充分的支撑和定位效果，避免薄壁特性的待加工零件2发生形变，保证加工精度，而且通过夹具环形转盘220驱动多个夹具230的移动，可以便于对多个夹具230的径向位置同时进行调节，一方面可以便于保证待加工零件2各处受力的均匀性，另一方面可以省去单独驱动各个夹具基座231进行径向移动的驱动装置，简化结构，降低成本。

此外，通过设置协同基座300、多个粗加工定位组件400和多个精加工定位组件500，可以便于多个加工定位组件对待加工零件2进行同时协同加工，从而可以便于提高待加工零件2的加工效率，而且相比全部采用五轴精加工定位组件的方式，可以降低成本。例如多个粗加工定位组件400先对多个待加工区域进行加工，之后多个加工定位组件同时移动，粗加工定位组件400移动至下一处待加工区域，而精加工定位组件500移动至粗加工定位组件400加工后的区域进行进一步精加工。

另外，通过利用多轴并联定位装置实现对加工装置600的定位，相比相关技术中的加工方式，大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统1具有更高的工作空间和环境的适应性，提高了加工作业的柔性，便于实现大型复杂构件的整体原位加工，便于保证加工精度，而且可以缓解资源冲突。

因此，根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统1具有适应性强、作业柔性高、加工精度高、加工效率高等优点。

下面参考附图描述根据本发明具体实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统1。

在本发明的一些具体实施例中，如图1-图10所示，根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统1包括支撑环形基座100、整周夹紧组件200、协同基座300、多个加工定位组件和多个加工装置600。

具体地，如图1-图6和图8所示，大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统1还包括用于驱动夹具环形转盘220的转盘驱动装置、用于驱动加工基座410沿协同环形导轨310滑动的协同驱动装置、用于驱动多个径向动平台420的多个径向驱动装置、用于驱动多个竖向动平台430的多个竖向驱动装置。这样可以便于对夹具环形转盘220、加工基座410、径向动平台420和竖向动平台430进行驱动，便于对夹具230和加工装置600的位置的精确控制。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，所述转盘驱动装置包括转盘驱动电机710、转盘驱动齿轮720和转盘驱动齿条730，转盘驱动齿条730设在夹具环形转盘220上，转盘驱动电机710设在整周夹具基座210上，转盘驱动齿轮720与转盘驱动电机710传动连接且与转盘驱动齿条730啮合。这样可以利用齿轮和齿条的啮合将电机的转动转化为夹具环形转盘220的转动。

在本发明的另一些实施例中，如图3所示，所述转盘驱动装置包括转盘驱动丝杠740、转盘驱动滑块750和转盘驱动电机710，转盘驱动电机710设在整周夹具基座210上，转盘驱动丝杠740与转盘驱动电机710传动连接，转盘驱动滑块750与转盘驱动丝杠740螺纹配合且与夹具环形转盘220相连。这样可以利用丝杠与滑块的螺纹配合将电机带动丝杠的转动转化为滑块沿丝杠轴向的移动，从而利用滑块的移动带动夹具环形转盘220的转动。

在本发明的另一些实施例中，如图4所示，所述转盘驱动装置包括转盘驱动电动缸760、转盘驱动伸缩杆770和转盘驱动电机710，转盘驱动电动缸760设在整周夹具基座210上，转盘驱动伸缩杆770可沿轴向移动地设在转盘驱动电动缸760内且与夹具环形转盘220相连，转盘驱动电机710设在转盘驱动电动缸760上且与转盘驱动伸缩杆770传动连接。这样可以利用电机驱动伸缩杆在电动缸内伸缩，从而利用伸缩杆的伸缩带动夹具环形转盘220进行转动。

具体地，如图5所示，所述协同驱动装置包括协同驱动齿圈810、多个协同驱动齿轮820和多个协同驱动电机830，协同驱动齿圈810设在协同基座300上，每个加工基座410上设有协同驱动电机830，多个协同驱动齿轮820与多个协同驱动电机830一一对应地传动连接，多个协同驱动齿轮820均与协同驱动齿圈810传动连接。具体而言，一个加工基座410上设有两个协同驱动电机830。这样可以利用齿轮与齿圈的啮合将电机带动齿轮的转动转化为加工基座410在齿圈周向上的移动，从而实现对加工基座410的驱动。

更为具体地，如图6和图8所示，所述径向驱动装置包括径向驱动丝杠413和径向驱动电机412，径向驱动电机412设在加工基座410上，径向驱动丝杠413与径向驱动电机412传动连接且与径向动平台420的螺母螺纹配合。这样可以通过丝杠与动平台的的螺母螺纹配合将电机带动丝杠的转动转化为动平台在丝杠轴向上的移动，从而实现对动平台的驱动。

进一步地，如图6和图8所示，所述竖向驱动装置包括竖向驱动丝杠423和竖向驱动电机422，竖向驱动电机422设在加工基座410上，竖向驱动丝杠423与竖向驱动电机422传动连接且与竖向动平台430的螺母螺纹配合。这样可以通过丝杠与动平台的的螺母螺纹配合将电机带动丝杠的转动转化为动平台在丝杠轴向上的移动，从而实现对动平台的驱动。

图2示出了根据本发明一些示例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统1。如图2所示，夹具230还包括顶部压板驱动装置，所述顶部压板驱动装置包括驱动单元235和驱动轴236，驱动轴236与顶部压板233相连，驱动轴236与驱动单元235传动连接，驱动单元235设在夹具基座231上，驱动轴236由外向内向上倾斜延伸。具体而言，驱动轴236伸出最长距离时顶部压板233的下边沿高于待加工零件2的上边沿，随着顶部压板233向待加工零件2的径向外侧移动，顶部压板233的高度同时降低。这样可以便于顶部压板233在夹紧待加工零件2之前伸入待加工零件2的径向内侧。

具体地，如图6-图9所示，所述加工并联定位装置包括加工并联定位支架441和多个加工支链442，加工支链442分别与加工并联定位支架441和加工装置600相连，加工并联定位支架441与竖向动平台430相连。具体而言，五轴并联定位装置540包括五个加工支链442。三轴并联定位装置440包括三个加工支链442。这样可以利用支架连接多个支链，便于对加工装置600的多轴并联定位。

在本发明的一些实施例中，如图8和图9所示，加工支链442包括中空电机4424和滚珠丝杠4425，中空电机4424与滚珠丝杠4425传动连接且通过中空电机4424的转动带动滚珠丝杠4425沿中心轴线转动且沿轴向移动，中空电机4424通过第一加工铰链443与加工并联定位支架441相连，滚珠丝杠4425通过第二加工铰链444与加工装置600相连。

在本发明的另一些实施例中，所述加工支链包括支链导轨、支链滑块、支链连杆和滑块电机，所述支链导轨与所述加工并联定位支架相连，所述支链滑块可滑动地设在所述支链导轨上，所述滑块电机与所述支链滑块传动连接，所述支链连杆的一端通过第一加工铰链与所述支链滑块相连且另一端通过第二加工铰链与所述加工装置相连。

在本发明的另一些实施例中，如图6和图7所示，所述加工支链包括电动缸4422、伸缩杆4423和伸缩电机4421，伸缩杆4423沿轴向可移动地设在电动缸4422内，伸缩电机4421设在电动缸4422上且与伸缩杆4423传动连接，电动缸4422通过第一加工铰链443与加工并联定位支架441相连，伸缩杆4423通过第二加工铰链444与加工装置600相连。

这样均可以实现对加工装置600的多轴驱动。

具体而言，第一加工铰链443、第二加工铰链444可以根据实际需要选择单转动副铰链、双转动副铰链或球铰链。

这里优选五轴并联定位装置540包括滚珠丝杠4425和中空电机4424。五个第二加工铰链444中的四个为双转动副铰链且一个为单转动副铰链，五个第一加工铰链443均为双转动副铰链。三轴并联定位装置440包括伸缩电机4421、电动缸4422和伸缩杆4423且第一加工铰链443和第二加工铰链444均为双转动副铰链，第一加工铰链443的两个转动副的转动轴线所在平面与第二加工铰链444的两个转动副的转动轴线所在平面平行。

具体而言，支撑环形基座100的上端设有防止待加工零件2滑落的止挡沿。本领域的技术人员可以理解的是，止挡沿只需起到防止待加工零件2滑落的作用而无需与待加工零件紧密配合。

多个加工定位组件优选精加工定位组件500为两个且粗加工定位组件400为四个。

本领域的技术人员可以理解的是，如果待加工零件2的刚性足够，整周夹紧组件200可以省去。

下面描述根据本发明上述实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统1的控制方法，包括以下步骤：

S1、对所述待加工零件上的待加工特征进行规划，将所述待加工特征分为多个局部加工区域，将每个所述局部加工区域的加工工艺分为三轴粗加工和五轴精加工两道工序；

S2、将所述待加工零件置于所述整周夹紧组件的径向内侧，通过驱动所述夹具环形转盘转动带动多个所述夹具向内移动直至与所述待加工零件的外表面贴合；

S3、驱动所述顶部压板向外移动直至与所述待加工零件的内表面贴合；

S4、采用所述粗加工定位组件驱动所述加工装置完成所述局部加工区域的所述三轴粗加工，采用所述精加工定位组件驱动所述加工装置完成所述局部加工区域的所述五轴精加工；

S5、一个所述局部加工区域的所述三轴粗加工完成后所述粗加工定位组件移动到另一个所述局部加工区域，一个所述局部加工区域的所述三轴粗加工完成后所述粗加工定位组件移动到另一个所述局部加工区域；

S6、重复步骤S4和S5，直至完成所述待加工零件内壁的所有待加工特征的加工。

根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统1的控制方法，通过利用根据本发明上述实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统1，具有适应性强、作业柔性高、加工精度高、加工效率高等优点。

根据本发明实施例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统1的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统，其特征在于，包括：

支撑环形基座，所述支撑环形基座适于放置待加工零件；

整周夹紧组件，所述整周夹紧组件包括整周夹具基座、夹具环形转盘和多个夹具，所述夹具环形转盘可转动地设在所述整周夹具基座上且位于所述支撑环形基座的径向外侧，多个所述夹具沿所述夹具环形转盘的周向间隔设置且均位于所述支撑环形基座的径向外侧，所述夹具环形转盘上设有多个弧形滑槽，每个所述夹具上设有滑动凸起，多个所述滑动凸起一一对应地且可滑动地配合在所述弧形滑槽内，所述弧形滑槽构造为通过所述夹具环形转盘的转动带动多个所述夹具沿所述夹具环形转盘的径向移动，每个所述夹具包括夹具基座、弧形卡板和顶部压板，所述滑动凸起设在所述夹具基座上，所述弧形卡板设在所述夹具基座上，所述顶部压板可沿所述夹具环形转盘的径向移动地设在所述夹具基座上，所述弧形卡板适于贴合所述待加工零件的外表面，所述顶部压板适于贴合所述待加工零件的内表面；

协同基座，所述协同基座设在所述支撑环形基座的径向内侧，所述协同基座上设有协同环形导轨；

多个加工定位组件，多个所述加工定位组件沿所述协同环形导轨的周向排列，每个所述加工定位组件包括加工基座、径向动平台、竖向动平台和加工并联定位装置，所述加工基座可滑动地设在所述协同环形导轨上，所述加工基座上设有沿所述协同环形导轨的径向定向的径向轨道，所述径向动平台可滑动地设在所述径向轨道上，所述径向动平台上设有竖向轨道，所述竖向动平台可滑动地设在所述竖向轨道上，所述加工并联定位装置设在所述竖向动平台上，多个加工定位组件包括多个粗加工定位组件和多个精加工定位组件，所述粗加工定位组件的所述加工并联定位装置为三轴并联定位装置，所述精加工定位组件的所述加工并联定位装置为五轴并联定位装置；

多个加工装置，多个所述加工装置一一对应地设在多个所述加工并联定位装置上。

2.根据权利要求1所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统，其特征在于，还包括用于驱动所述夹具环形转盘转动的转盘驱动装置、用于驱动所述加工基座沿所述协同环形导轨滑动的协同驱动装置、用于驱动多个所述径向动平台的多个径向驱动装置、用于驱动多个所述竖向动平台的多个竖向驱动装置。

3.根据权利要求2所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统，其特征在于，所述转盘驱动装置包括转盘驱动电机、转盘驱动齿轮和转盘驱动齿条，所述转盘驱动齿条设在所述夹具环形转盘上，所述转盘驱动电机设在所述整周夹具基座上，所述转盘驱动齿轮与所述转盘驱动电机传动连接且与所述转盘驱动齿条啮合；

或所述转盘驱动装置包括转盘驱动丝杠、转盘驱动滑块和转盘驱动电机，所述转盘驱动电机设在所述整周夹具基座上，所述转盘驱动丝杠与所述转盘驱动电机传动连接，所述转盘驱动滑块与所述转盘驱动丝杠螺纹配合且与所述夹具环形转盘相连；

或所述转盘驱动装置包括转盘驱动电动缸、转盘驱动伸缩杆和转盘驱动电机，所述转盘驱动电动缸设在所述整周夹具基座上，所述转盘驱动伸缩杆可沿轴向移动地设在所述转盘驱动电动缸内且与所述夹具环形转盘相连，所述转盘驱动电机设在所述转盘驱动电动缸上且与所述转盘驱动伸缩杆传动连接。

4.根据权利要求1所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统，其特征在于，所述夹具还包括顶部压板驱动装置，所述顶部压板驱动装置包括驱动单元和驱动轴，所述驱动轴与所述顶部压板相连，所述驱动轴与所述驱动单元传动连接，所述驱动单元设在所述夹具基座上，所述驱动轴由外向内向上倾斜延伸。

5.根据权利要求2所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统，其特征在于，所述协同驱动装置包括协同驱动齿圈、多个协同驱动齿轮和多个协同驱动电机，所述协同驱动齿圈设在所述协同基座上，每个所述加工基座上设有协同驱动电机，多个所述协同驱动齿轮与多个所述协同驱动电机一一对应地传动连接，多个所述协同驱动齿轮均与所述协同驱动齿圈传动连接。

6.根据权利要求2所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统，其特征在于，所述径向驱动装置包括径向驱动丝杠和径向驱动电机，所述径向驱动电机设在所述加工基座上，所述径向驱动丝杠与所述径向驱动电机传动连接且与所述径向动平台的螺母螺纹配合。

7.根据权利要求2所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统，其特征在于，所述竖向驱动装置包括竖向驱动丝杠和竖向驱动电机，所述竖向驱动电机设在所述加工基座上，所述竖向驱动丝杠与所述竖向驱动电机传动连接且与所述竖向动平台的螺母螺纹配合。

8.根据权利要求1所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统，其特征在于，所述加工并联定位装置包括加工并联定位支架和多个加工支链，所述加工支链分别与所述加工并联定位支架和所述加工装置相连，所述加工并联定位支架与所述竖向动平台相连，所述加工支链包括中空电机和滚珠丝杠，所述中空电机与所述滚珠丝杠传动连接且通过所述中空电机的转动带动所述滚珠丝杠沿中心轴线转动且沿轴向移动，所述中空电机通过第一加工铰链与所述加工并联定位支架相连，所述滚珠丝杠通过第二加工铰链与所述加工装置相连；

或所述加工支链包括支链导轨、支链滑块、支链连杆和滑块电机，所述支链导轨与所述加工并联定位支架相连，所述支链滑块可滑动地设在所述支链导轨上，所述滑块电机与所述支链滑块传动连接，所述支链连杆的一端通过第一加工铰链与所述支链滑块相连且另一端通过第二加工铰链与所述加工装置相连；

或所述加工支链包括电动缸、伸缩杆和伸缩电机，所述伸缩杆沿轴向可移动地设在所述电动缸内，所述伸缩电机设在所述电动缸上且与所述伸缩杆传动连接，所述电动缸通过第一加工铰链与所述加工并联定位支架相连，所述伸缩杆通过第二加工铰链与所述加工装置相连。

9.根据权利要求8所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统，其特征在于，所述五轴并联定位装置包括所述滚珠丝杠和所述中空电机，五个所述第二加工铰链中的四个为双转动副铰链且一个为单转动副铰链，五个所述第一加工铰链均为双转动副铰链；

所述三轴并联定位装置包括所述伸缩电机、所述电动缸和所述伸缩杆且所述第一加工铰链和所述第二加工铰链均为双转动副铰链，所述第一加工铰链的两个转动副的转动轴线所在平面与所述第二加工铰链的两个转动副的转动轴线所在平面平行。

10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对所述待加工零件上的待加工特征进行规划，将所述待加工特征分为多个局部加工区域，将每个所述局部加工区域的加工工艺分为三轴粗加工和五轴精加工两道工序；

S2、将所述待加工零件置于所述整周夹紧组件的径向内侧，通过驱动所述夹具环形转盘转动带动多个所述夹具向内移动直至与所述待加工零件的外表面贴合；

S3、驱动所述顶部压板向外移动直至与所述待加工零件的内表面贴合；

S4、采用所述粗加工定位组件驱动所述加工装置完成所述局部加工区域的所述三轴粗加工，采用所述精加工定位组件驱动所述加工装置完成所述局部加工区域的所述五轴精加工；

S5、一个所述局部加工区域的所述三轴粗加工完成后所述粗加工定位组件移动到另一个所述局部加工区域，一个所述局部加工区域的所述三轴粗加工完成后所述粗加工定位组件移动到另一个所述局部加工区域；

S6、重复步骤S4和S5，直至完成所述待加工零件内壁的所有待加工特征的加工。

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