CN114850971B - 大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置及方法，大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置包括：支撑环形基座；整周夹紧组件，整周夹紧组件包括多个夹具，每个夹具包括夹具基座、夹具径向动平台、弧形卡板和顶部压板；协同定位组件，协同定位组件包括协同桁架、内环形轨道和外环形轨道；多个加工定位组件，每个加工定位组件包括加工基座、加工径向动平台、加工竖向动平台和加工并联定位装置；多个加工装置，多个加工装置一一对应地设在多个加工竖向动平台上。根据本发明实施例的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置具有适应性强、作业柔性高、加工精度高、加工效率高等优点。

Description

大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置及方法

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，涉及一种大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置和所述大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的控制方法。

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。大直径薄壁筒段是运载火箭、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。

相关技术中的大直径薄壁筒段零件的加工，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，而且大直径薄壁筒段零件的加工面积大，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，本发明提出一种大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置，该大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置具有适应性强、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直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的控制方法。

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直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置，所述大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置包括：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多个夹具，每个所述夹具包括夹具基座、夹具径向动平台、弧形卡板和顶部压板，多个所述夹具基座沿所述支撑环形基座的周向间隔设置且位于所述支撑环形基座的径向外侧，所述夹具基座上设有沿所述支撑环形基座的径向定向的夹具径向导轨，所述夹具径向动平台可滑动地设在所述夹具径向导轨上，所述弧形卡板设在所述夹具径向动平台上，所述顶部压板可沿所述支撑环形基座的径向移动地设在所述夹具径向动平台上，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；协同定位组件，所述协同定位组件包括协同桁架、内环形轨道和外环形轨道，所述外环形轨道设在所述支撑环形基座径向内侧，所述内环形轨道设在所述外环形轨道径向内侧，所述协同桁架可转动地设在所述外环形轨道内且下表面与所述内环形轨道可滑动地配合；多个加工定位组件，多个所述加工定位组件沿所述外环形轨道的周向排列，每个所述加工定位组件包括加工基座、加工径向动平台、加工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外环形轨道上，多个所述加工基座均与所述协同桁架相连，所述加工基座上设有沿所述外环形轨道的径向定向的加工径向轨道，所述加工径向动平台可滑动地设在所述加工径向轨道上，所述加工径向动平台上设有加工竖向轨道，所述加工竖向动平台可滑动地设在所述加工竖向轨道上，所述加工并联定位装置设在所述加工竖向动平台上；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直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置，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直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置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，所述的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置，其特征在于，还包括用于驱动所述协同桁架转动的桁架驱动装置、用于驱动多个所述加工径向动平台的多个加工径向驱动装置、用于驱动多个所述加工竖向动平台的多个加工竖向驱动装置、用于驱动多个所述夹具径向动平台的夹具径向驱动装置和用于驱动所述顶部压板的顶部压板驱动装置。

根据本发明的一个实施例，所述大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置还包括桁架基座，所述桁架驱动装置包括桁架驱动电机、桁架驱动齿轮轴，所述桁架驱动齿轮轴与所述协同桁架相连，所述桁架驱动电机设在所述桁架基座上且与所述桁架驱动齿轮轴直接相连；或所述桁架驱动装置包括桁架驱动丝杠、桁架驱动电机、桁架驱动齿轮轴和桁架驱动臂，所述桁架驱动齿轮轴与所述协同桁架相连，所述桁架驱动臂与所述桁架驱动齿轮轴相连，所述桁架驱动丝杠与所述桁架驱动臂的螺母螺纹配合，所述桁架驱动电机设在所述桁架基座上且与所述桁架驱动丝杠传动连接；或所述桁架驱动装置包括桁架驱动液压杆、桁架驱动齿轮轴和桁架驱动臂，所述桁架驱动齿轮轴与所述协同桁架相连，所述桁架驱动臂与所述桁架驱动齿轮轴相连，所述桁架驱动液压杆与所述桁架驱动臂可转动地相连，所述桁架驱动液压杆设在所述桁架基座上；或所述桁架驱动装置包括端面齿圈、桁架驱动电机、桁架驱动齿轮和桁架动平台，所述桁架基座为环形，所述端面齿圈设在所述桁架基座上，所述桁架驱动电机设在所述桁架动平台上，所述桁架动平台与所述协同桁架相连，所述桁架驱动齿轮与所述桁架驱动电机传动连接且与所述端面齿圈啮合；或所述桁架驱动装置包括桁架驱动电机、桁架驱动丝杠、桁架驱动滑块、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、桁架驱动臂和桁架驱动齿轮轴，所述桁架驱动电机设在所述桁架基座上，所述桁架驱动丝杠与所述桁架驱动电机传动连接，所述桁架驱动滑块与所述桁架驱动丝杠螺纹配合，所述第一连杆的中心处与所述第二连杆的中心处可转动地相连，所述第一连杆的一端与所述桁架驱动电机可转动地相连且另一端与所述第三连杆可转动地相连，所述第二连杆的一端与所述桁架驱动滑块可转动地相连且另一端与所述第四连杆可转动地相连，所述第三连杆和所述第四连杆均与所述桁架驱动臂可转动地相连，所述桁架驱动臂与所述桁架驱动齿轮轴相连，所述桁架驱动齿轮轴与所述协同桁架相连。

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

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

根据本发明的一个实施例，每个所述加工径向轨道上可滑动地设有滑动支撑架，所述加工径向动平台至少包括沿竖直方向定向的竖直部，所述加工竖向轨道设在所述竖直部上，所述滑动支撑架与所述竖直部相连。

根据本发明的一个实施例，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加工竖向动平台相连，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，所述加工并联定位装置为五轴并联定位装置且包括五个所述加工支链，所述加工支链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。

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直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的控制方法包括以下步骤：

S1、将所述待加工零件置于所述支撑环形基座上，通过驱动所述径向动平台带动多个所述弧形卡板向内移动直至所述弧形卡板与所述待加工零件的外表面贴合；

S2、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；

S3、采用所述加工定位组件驱动所述加工装置完成一个局部加工区域的待加工特征的加工；

S4、驱动所述协同桁架转动，带动所述加工定位组件移动到另一个所述局部加工区域；

S5、重复步骤S3和S4，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直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的控制方法，通过利用根据本发明的第一方面的实施例所述的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置，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直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的结构示意图。

图2是根据本发明一个具体实施例的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的协同定位组件的局部结构示意图。

图3是根据本发明另一个具体实施例的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的协同定位组件的局部结构示意图。

图4是根据本发明另一个具体实施例的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的协同定位组件的局部结构示意图。

图5是根据本发明另一个具体实施例的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的协同定位组件的局部结构示意图。

图6是根据本发明另一个具体实施例的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的桁架驱动装置的局部结构示意图。

图7是根据本发明实施例的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的加工定位组件的局部结构示意图。

图8是根据本发明实施例的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的夹具的结构示意图。

图9是根据本发明实施例的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的加工定位组件的加工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直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的控制方法的流程图。

图11是根据本发明另一个实施例的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的结构示意图。

附图标记：大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置1、支撑环形基座100、夹具200、夹具基座210、夹具径向导轨211、夹具径向驱动电机212、夹具径向驱动丝杠213、夹具径向动平台220、弧形卡板230、顶部压板240、驱动单元251、驱动轴252、协同定位组件300、协同桁架310、滑动支撑架311、桁架驱动齿轮轴312、桁架基座313、内环形轨道320、外环形轨道330、加工定位组件400、加工基座410、加工径向轨道411、加工径向驱动电机412、加工径向驱动丝杠413、加工径向动平台420、竖直部421、加工竖向轨道422、加工竖向驱动电机422、加工竖向驱动丝杠423、加工竖向动平台430、加工并联定位装置440、加工并联定位支架441、加工支链442、中空电机4421、滚珠丝杠4422、第一加工铰链443、第二加工铰链444、加工装置500、桁架驱动电机710、桁架驱动臂720、桁架驱动丝杠730、桁架驱动液压杆740、桁架驱动滑块750、第一连杆761、第二连杆762、第三连杆763、第四连杆764、桁架驱动齿轮770、端面齿圈780、桁架动平台790、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直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置1。

如图1-图10所示，根据本发明实施例的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置1包括支撑环形基座100、整周夹紧组件、协同定位组件300、多个加工定位组件400和多个加工装置500。

支撑环形基座100适于放置待加工零件2。

所述整周夹紧组件包括多个夹具200，每个夹具200包括夹具基座210、夹具径向动平台220、弧形卡板230和顶部压板240，多个夹具基座210沿支撑环形基座100的周向间隔设置且位于支撑环形基座100的径向外侧，夹具基座210上设有沿支撑环形基座100的径向定向的夹具径向导轨211，夹具径向动平台220可滑动地设在夹具径向导轨211上，弧形卡板230设在夹具径向动平台220上，顶部压板240可沿支撑环形基座100的径向移动地设在夹具径向动平台220上，弧形卡板230适于贴合待加工零件2的外表面，顶部压板240适于贴合待加工零件2的内表面。

协同定位组件300包括协同桁架310、内环形轨道320和外环形轨道330，外环形轨道330设在支撑环形基座100径向内侧，内环形轨道320设在外环形轨道330径向内侧，协同桁架310可转动地设在外环形轨道330内且下表面与内环形轨道320可滑动地配合。

多个加工定位组件400沿外环形轨道330的周向排列，每个加工定位组件400包括加工基座410、加工径向动平台420、加工竖向动平台430和加工并联定位装置440，加工基座410可滑动地设在外环形轨道330上，多个加工基座410均与协同桁架310相连，加工基座410上设有沿外环形轨道330的径向定向的加工径向轨道411，加工径向动平台420可滑动地设在加工径向轨道411上，加工径向动平台420上设有加工竖向轨道422，加工竖向动平台430可滑动地设在加工竖向轨道422上，加工并联定位装置440设在加工竖向动平台430上。

多个加工装置500一一对应地设在多个加工并联定位装置440上。

根据本发明实施例的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置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，通过夹具200的夹具径向动平台220在夹具基座210的夹具径向导轨211上的移动，夹具径向动平台220可以带动弧形卡板230调节在待加工零件2径向上的位置，可以通过多个弧形卡板230的径向移动对待加工零件2外表面夹紧或释放，通过进一步控制顶部压板240在支撑环形基座100径向上的移动，可以控制顶部压板240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200对待加工零件2进行定位。通过设置协同定位组件300，可以使多个加工定位组件400能够在外环形轨道330上滑动，并通过协同桁架310连接多个加工定位组件400，可以通过协同桁架310的转动带动多个加工定位组件400一同转动，调节加工定位组件400在待加工零件2周向上的位置，便于多个加工定位组件400的协同作业。通过加工径向动平台420在加工径向轨道411上的移动，可以调节加工装置500在待加工零件2径向上的位置。通过加工竖向动平台430在加工竖向轨道422上的移动，可以调节加工装置500的高度。通过加工并联定位装置440，可以实现对加工装置500在多个自由度上的精细位置调节。

并且，通过设置具有多个夹具200的整周夹紧组件，可以利用多个夹具200对待加工零件2周向上的各处进行定位，由于顶部压板240和弧形卡板230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。

此外，通过设置协同定位组件300，利用协同桁架310连接多个加工定位组件400，可以通过协同桁架310的转动带动多个加工定位组件400一同转动，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。例如多个加工定位组件400可以同时对多个待加工区域进行加工，之后协同桁架310带动多个加工定位组件400同时移动，使多个加工定位组件400移动至下一处待加工区域。

另外，通过利用多轴并联定位装置实现对加工装置500的定位，相比相关技术中的加工方式，大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置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直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置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直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置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直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置1包括支撑环形基座100、整周夹紧组件、协同定位组件300、多个加工定位组件400和多个加工装置500。

具体地，如图1-图8所示，大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置1还包括用于驱动协同桁架310转动的桁架驱动装置、用于驱动多个加工径向动平台420的多个加工径向驱动装置、用于驱动多个加工竖向动平台430的多个加工竖向驱动装置、用于驱动多个夹具径向动平台220的夹具径向驱动装置和用于驱动顶部压板240的顶部压板驱动装置。这样可以便于对协同桁架310、加工径向动平台420、加工竖向动平台430和夹具径向动平台220和顶部压板240进行驱动，便于对夹具200和加工装置500的位置的精确控制。

更为具体地，如图2-图6所示，大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置1还包括桁架基座313。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，所述桁架驱动装置包括桁架驱动电机710、桁架驱动齿轮轴312，桁架驱动齿轮轴312与协同桁架310相连，桁架驱动电机710设在桁架基座313上且与桁架驱动齿轮轴312直接相连。这样可以利用桁架驱动电机710直接驱动桁架驱动齿轮轴312带动桁架基座313转动。

在本发明的另一些实施例中，如图3所示，所述桁架驱动装置包括桁架驱动丝杠730、桁架驱动电机710、桁架驱动齿轮轴312和桁架驱动臂720，桁架驱动齿轮轴312与协同桁架310相连，桁架驱动臂720与桁架驱动齿轮轴312相连，桁架驱动丝杠730与桁架驱动臂720的螺母螺纹配合，桁架驱动电机710设在桁架基座313上且与桁架驱动丝杠730传动连接。这样可以利用桁架驱动丝杠730与桁架驱动臂720的螺母的螺纹配合将桁架驱动电机710带动桁架驱动丝杠730的转动转化为桁架驱动臂720沿桁架驱动丝杠730轴向的移动，从而带动桁架驱动齿轮轴312和协同桁架310进行转动。

在本发明的另一些实施例中，如图4所示，所述桁架驱动装置包括桁架驱动液压杆740、桁架驱动齿轮轴312和桁架驱动臂720，桁架驱动齿轮轴312与协同桁架310相连，桁架驱动臂720与桁架驱动齿轮轴312相连，桁架驱动液压杆740与桁架驱动臂720可转动地相连，桁架驱动液压杆740设在桁架基座313上。这样可以利用桁架驱动液压杆740的伸缩带动桁架驱动臂720移动，从而带动桁架驱动齿轮轴312和协同桁架310转动。

在本发明的另一些实施例中，如图6所示，所述桁架驱动装置包括端面齿圈780、桁架驱动电机710、桁架驱动齿轮770和桁架动平台790，桁架基座313为环形，端面齿圈780设在桁架基座313上，桁架驱动电机710设在桁架动平台790上，桁架动平台790与协同桁架310相连，桁架驱动齿轮770与桁架驱动电机710传动连接且与端面齿圈780啮合。这样可以利用端面齿圈780与桁架驱动齿轮770的啮合将桁架驱动电机710带动桁架驱动齿轮770的转动转化为桁架动平台790沿环形的桁架基座313的周向的移动，从而利用桁架动平台790带动协同桁架310进行转动。

在本发明的另一些实施例中，如图5所示，所述桁架驱动装置包括桁架驱动电机710、桁架驱动丝杠730、桁架驱动滑块750、第一连杆761、第二连杆762、第三连杆763、第四连杆764、桁架驱动臂720和桁架驱动齿轮轴312，桁架驱动电机710设在桁架基座313上，桁架驱动丝杠730与桁架驱动电机710传动连接，桁架驱动滑块750与桁架驱动丝杠730螺纹配合，第一连杆761的中心处与第二连杆762的中心处可转动地相连，第一连杆761的一端与桁架驱动电机710可转动地相连且另一端与第三连杆763可转动地相连，第二连杆762的一端与桁架驱动滑块750可转动地相连且另一端与第四连杆764可转动地相连，第三连杆763和第四连杆764均与桁架驱动臂720可转动地相连，桁架驱动臂720与桁架驱动齿轮轴312相连，桁架驱动齿轮轴312与协同桁架310相连。这样可以利用桁架驱动滑块750与桁架驱动丝杠730的螺纹配合将桁架驱动电机710带动桁架驱动丝杠730的转动转化为桁架驱动滑块750沿桁架驱动丝杠730轴向的移动，从而调节第一连杆761和第二连杆762的端部之间的距离，并带动第三连杆763和第四连杆764移动，调节第三连杆763和第四连杆764的连接处与桁架驱动丝杠730之间的距离，并进一步带动桁架驱动臂720、桁架驱动齿轮轴312和协同桁架310进行转动。

有利地，如图8所示，所述夹具径向驱动装置包括夹具径向驱动丝杠213和夹具径向驱动电机212，夹具径向驱动电机212设在夹具基座210上，夹具径向驱动丝杠213与夹具径向驱动电机212传动连接且与夹具径向动平台220的螺母螺纹配合。这样可以通过丝杠与动平台的螺母的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。

更为有利地，如图7所示，所述加工径向驱动装置包括加工径向驱动丝杠413和加工径向驱动电机412，加工径向驱动电机412设在加工基座410上，加工径向驱动丝杠413与加工径向驱动电机412传动连接且与加工径向动平台420的螺母螺纹配合。这样可以通过丝杠与动平台的螺母的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7所示，所述加工竖向驱动装置包括加工竖向驱动丝杠423和加工竖向驱动电机422，加工竖向驱动电机422设在加工径向动平台420上，加工竖向驱动丝杠423与加工竖向驱动电机422传动连接且与加工竖向动平台430的螺母螺纹配合。这样可以通过丝杠与动平台的螺母的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1-图5和图7示出了根据本发明一些示例的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置1。如图1-图5和图7所示，每个加工径向轨道411上可滑动地设有滑动支撑架311，加工径向动平台420至少包括沿竖直方向定向的竖直部421，所述加工竖向轨道422设在竖直部421上，滑动支撑架311与竖直部421相连。这样可以利用滑动支撑架311对竖直部421进行支撑，提高竖直部421的稳定性和刚度，从而提高加工装置500的稳定性和位置精度。

具体地，如图8所示，所述顶部压板驱动装置包括驱动单元251和驱动轴252，驱动轴252与顶部压板240相连，驱动轴252与驱动单元251传动连接，驱动单元251设在夹具基座210上，驱动轴252由外向内向上倾斜延伸。具体而言，驱动轴252伸出最长距离时顶部压板240的下边沿高于待加工零件2的上边沿，随着顶部压板240向待加工零件2的径向外侧移动，顶部压板240的高度同时降低。这样可以便于顶部压板240在夹紧待加工零件2之前伸入待加工零件2的径向内侧。

更为具体地，如图9所示，加工并联定位装置440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500相连，加工并联定位支架441与加工竖向动平台430相连。具体而言，加工并联定位装置440为五轴并联定位装置且包括五个加工支链442。这样可以利用支架连接多个支链，便于对加工装置500的多轴并联定位。

在本发明的一些实施例中，如图9所示，加工支链442包括中空电机4421和滚珠丝杠4422，中空电机4421与滚珠丝杠4422传动连接且通过中空电机4421的转动带动滚珠丝杠4422沿中心轴线转动且沿轴向移动，中空电机4421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4422通过第二加工铰链444与加工装置500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，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。

这样均可以实现对加工装置500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。

这里优选加工并联定位装置440的加工支链442包括滚珠丝杠4422和中空电机4421。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。

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400优选为五个。

本领域的技术人员可以理解的是，如图11所示，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直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置1的控制方法，包括以下步骤：

S1、将所述待加工零件置于所述支撑环形基座上，通过驱动所述径向动平台带动多个所述弧形卡板向内移动直至所述弧形卡板与所述待加工零件的外表面贴合；

S2、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；

S3、采用所述加工定位组件驱动所述加工装置完成一个局部加工区域的待加工特征的加工；

S4、驱动所述协同桁架转动，带动所述加工定位组件移动到另一个所述局部加工区域；

S5、重复步骤S3和S4，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直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置1的控制方法，通过利用根据本发明上述实施例的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置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直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置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)

1.一种大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置，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多个夹具，每个所述夹具包括夹具基座、夹具径向动平台、弧形卡板和顶部压板，多个所述夹具基座沿所述支撑环形基座的周向间隔设置且位于所述支撑环形基座的径向外侧，所述夹具基座上设有沿所述支撑环形基座的径向定向的夹具径向导轨，所述夹具径向动平台可滑动地设在所述夹具径向导轨上，所述弧形卡板设在所述夹具径向动平台上，所述顶部压板可沿所述支撑环形基座的径向移动地设在所述夹具径向动平台上，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；

协同定位组件，所述协同定位组件包括协同桁架、内环形轨道和外环形轨道，所述外环形轨道设在所述支撑环形基座径向内侧，所述内环形轨道设在所述外环形轨道径向内侧，所述协同桁架可转动地设在所述外环形轨道内且下表面与所述内环形轨道可滑动地配合；

多个加工定位组件，多个所述加工定位组件沿所述外环形轨道的周向排列，每个所述加工定位组件包括加工基座、加工径向动平台、加工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外环形轨道上，多个所述加工基座均与所述协同桁架相连，所述加工基座上设有沿所述外环形轨道的径向定向的加工径向轨道，所述加工径向动平台可滑动地设在所述加工径向轨道上，所述加工径向动平台上设有加工竖向轨道，所述加工竖向动平台可滑动地设在所述加工竖向轨道上，所述加工并联定位装置设在所述加工竖向动平台上；

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所述的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置，其特征在于，还包括用于驱动所述协同桁架转动的桁架驱动装置、用于驱动多个所述加工径向动平台的多个加工径向驱动装置、用于驱动多个所述加工竖向动平台的多个加工竖向驱动装置、用于驱动多个所述夹具径向动平台的夹具径向驱动装置和用于驱动所述顶部压板的顶部压板驱动装置。

3.根据权利要求2所述的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置，其特征在于，还包括桁架基座，所述桁架驱动装置包括桁架驱动电机、桁架驱动齿轮轴，所述桁架驱动齿轮轴与所述协同桁架相连，所述桁架驱动电机设在所述桁架基座上且与所述桁架驱动齿轮轴直接相连；

或所述桁架驱动装置包括桁架驱动丝杠、桁架驱动电机、桁架驱动齿轮轴和桁架驱动臂，所述桁架驱动齿轮轴与所述协同桁架相连，所述桁架驱动臂与所述桁架驱动齿轮轴相连，所述桁架驱动丝杠与所述桁架驱动臂的螺母螺纹配合，所述桁架驱动电机设在所述桁架基座上且与所述桁架驱动丝杠传动连接；

或所述桁架驱动装置包括桁架驱动液压杆、桁架驱动齿轮轴和桁架驱动臂，所述桁架驱动齿轮轴与所述协同桁架相连，所述桁架驱动臂与所述桁架驱动齿轮轴相连，所述桁架驱动液压杆与所述桁架驱动臂可转动地相连，所述桁架驱动液压杆设在所述桁架基座上；

或所述桁架驱动装置包括端面齿圈、桁架驱动电机、桁架驱动齿轮和桁架动平台，所述桁架基座为环形，所述端面齿圈设在所述桁架基座上，所述桁架驱动电机设在所述桁架动平台上，所述桁架动平台与所述协同桁架相连，所述桁架驱动齿轮与所述桁架驱动电机传动连接且与所述端面齿圈啮合；

或所述桁架驱动装置包括桁架驱动电机、桁架驱动丝杠、桁架驱动滑块、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、桁架驱动臂和桁架驱动齿轮轴，所述桁架驱动电机设在所述桁架基座上，所述桁架驱动丝杠与所述桁架驱动电机传动连接，所述桁架驱动滑块与所述桁架驱动丝杠螺纹配合，所述第一连杆的中心处与所述第二连杆的中心处可转动地相连，所述第一连杆的一端与所述桁架驱动电机可转动地相连且另一端与所述第三连杆可转动地相连，所述第二连杆的一端与所述桁架驱动滑块可转动地相连且另一端与所述第四连杆可转动地相连，所述第三连杆和所述第四连杆均与所述桁架驱动臂可转动地相连，所述桁架驱动臂与所述桁架驱动齿轮轴相连，所述桁架驱动齿轮轴与所述协同桁架相连。

4.根据权利要求2所述的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置，其特征在于，所述夹具径向驱动装置包括夹具径向驱动丝杠和夹具径向驱动电机，所述夹具径向驱动电机设在所述夹具基座上，所述夹具径向驱动丝杠与所述夹具径向驱动电机传动连接且与所述夹具径向动平台的螺母螺纹配合。

5.根据权利要求2所述的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置，其特征在于，所述加工径向驱动装置包括加工径向驱动丝杠和加工径向驱动电机，所述加工径向驱动电机设在所述加工基座上，所述加工径向驱动丝杠与所述加工径向驱动电机传动连接且与所述加工径向动平台的螺母螺纹配合；所述加工竖向驱动装置包括加工竖向驱动丝杠和加工竖向驱动电机，所述加工竖向驱动电机设在所述加工径向动平台上，所述加工竖向驱动丝杠与所述加工竖向驱动电机传动连接且与所述加工竖向动平台的螺母螺纹配合。

6.根据权利要求1所述的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置，其特征在于，每个所述加工径向轨道上可滑动地设有滑动支撑架，所述加工径向动平台至少包括沿竖直方向定向的竖直部，所述加工竖向轨道设在所述竖直部上，所述滑动支撑架与所述竖直部相连。

7.根据权利要求2所述的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置，其特征在于，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。

8.根据权利要求1所述的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置，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加工竖向动平台相连，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所述的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置，其特征在于，所述加工并联定位装置为五轴并联定位装置且包括五个所述加工支链，所述加工支链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。

10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的大直径薄壁筒段零件多机器人阵列协同加工装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将所述待加工零件置于所述支撑环形基座上，通过驱动所述径向动平台带动多个所述弧形卡板向内移动直至所述弧形卡板与所述待加工零件的外表面贴合；

S2、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；

S3、采用所述加工定位组件驱动所述加工装置完成一个局部加工区域的待加工特征的加工；

S4、驱动所述协同桁架转动，带动所述加工定位组件移动到另一个所述局部加工区域；

S5、重复步骤S3和S4，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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