CN115488662B - 盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装、设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于盾构设备技术领域。公开了一种盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装，用于螺旋轴叶片的加工定位，包括支撑台座、设置在所述支撑台座中部的内撑单元和设置在所述支撑台座的周向的夹持单元；当进行所述螺旋轴叶片的外圈加工时，所述内撑单元与所述螺旋轴叶片的内圈贴合顶撑，所述夹持单元脱离所述螺旋轴叶片的外圈加工区域；当进行所述螺旋轴叶片的内圈加工时，所述夹持单元与螺旋轴叶片的外圈贴合夹持，所述内撑单元脱离所述螺旋轴叶片的内圈加工区域。还公开了一种盾构机用螺旋轴叶片自动加工设备及方法。本申请一方面解决了螺机叶片的打坡口及堆焊工作，另一方面可适应多种型号的螺机叶片，适用性很强，大幅提高了生产效率。

Description

盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装、设备及方法

技术领域

本发明属于盾构设备技术领域，具体涉及一种盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装、设备及方法。

背景技术

在地下工程领域，盾构法施工已经进入全面普及的阶段。而盾构机螺旋输送机系统内的螺机叶片加工过程中存在大量的打坡口及迎渣面堆焊工作，目前主要靠人工进行此工作，自动化程度较低，且成品不规范，不适用后期螺机叶片自动拼接。

中国专利申请号CN201320738084.X公开了大型螺旋叶片分段加工模具，包括上下对正的上模和下模两部分，其上曲面板、下曲面板加工能够大大节约了模具制造时间和成本，提高了效率；制造出的分段螺旋叶片螺旋弧度精确，曲面过渡光滑，拼接成型后外形美观，尤其适合大批量生产加工各种规格的大型螺旋叶片。但是其并不涉及螺旋叶片的内圈和外圈的自动切割、以及迎渣面的堆焊的工艺，二者的制作方法不同。

针对本申请的螺旋轴叶片的加工，需要针对其自身坯料的结构、切割余量、坡口和堆焊工艺进行设备和工艺的针对性设计。

发明内容

本发明目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装、设备及方法，本申请的定位工装能够对螺旋轴叶片进行有效的定位夹紧，进而方便进行不同区域的加工作业，本申请的设备和方法能够一方面解决了螺机叶片的打坡口及堆焊工作，另一方面可适应多种型号的螺机叶片，适用性很强，大幅提高了生产效率。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装，用于螺旋轴叶片的加工定位，包括支撑台座、设置在所述支撑台座中部的内撑单元和设置在所述支撑台座的周向的夹持单元；

当进行所述螺旋轴叶片的外圈加工时，所述内撑单元与所述螺旋轴叶片的内圈贴合顶撑，所述夹持单元脱离所述螺旋轴叶片的外圈加工区域；

当进行所述螺旋轴叶片的内圈加工时，所述夹持单元与所述螺旋轴叶片的外圈贴合夹持，所述内撑单元脱离所述螺旋轴叶片的内圈加工区域。

根据本发明盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装，优选地，所述内撑单元包括：

芯轴，其竖向设置在所述支撑台座的中部，所述芯轴与支撑台座之间设置有第一驱动部，所述第一驱动部驱动所述芯轴升降动作；以及

内撑块，在所述芯轴的圆周方向上设置有多个内撑块，所述内撑块与所述芯轴之间设置有第二驱动部，所述第二驱动部驱动所述内撑块在所述芯轴的径向方向伸缩动作。

根据本发明盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装，优选地，所述第一驱动部为设置在所述支撑台座下部的第一动力推杆，所述芯轴的下端与第一动力推杆的活动端连接；

所述第二驱动部为第二动力推杆，各所述内撑块均与所述芯轴之间设置有第二动力推杆、或所述第二动力推杆与各内撑块之间通过连杆机构传动连接。

根据本发明盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装，优选地，所述夹持单元包括：

夹持块，在所述支撑台座的周向布设有多个夹持块；以及

第三驱动部，所述第三驱动部驱动所述夹持块相对于所述支撑台座开合动作。

根据本发明盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装，优选地，所述第三驱动部包括第三动力推杆，各所述夹持块均对应连接有第三动力推杆，所述第三动力推杆驱动对应的夹持块在水平方向上相对于支撑台座伸缩动作；或

所述第三驱动部包括第四动力推杆和第五动力推杆，所述第四动力推杆驱动所述第五动力推杆升降动作，所述夹持块设置在对应的第五动力推杆的动作端，所述第五动力推杆驱动所述夹持块在水平方向上相对于支撑台座伸缩动作。

一种盾构机用螺旋轴叶片自动加工设备，包括：

工作台；

如上述盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装，所述盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装布设在工作台上；

切割机器人；

焊接机器人，所述切割机器人和焊接机器人布设在所述盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装的周向；

3D点云设备，所述3D点云设备通过对工件外部轮廓的扫描获取工件的3D点云，并获取工件的3D模型；

起吊装置，所述起吊装置用于进行工件的吊运；以及

控制柜。

根据本发明盾构机用螺旋轴叶片自动加工设备，优选地，所述起吊装置为助力机械手；所述3D点云设备包括激光扫描头和处理模块，所述激光扫描头安装设置在切割机器人或焊接机器人的活动端部、或所述激光扫描头通过多自由度机械臂安装在工作台上。

一种盾构机用螺旋轴叶片自动加工方法，利用上述的盾构机用螺旋轴叶片自动加工设备进行螺旋轴叶片工件的加工，具体包括以下步骤：

a、根据待加工工件的标准尺寸，构建工件的理论模型；

b、通过起吊装置将工件的坯料吊送至工作台上；

c、将工件对位放置于支撑台座上，并通过内撑单元对工件进行顶撑定位；

d、启动3D点云设备对工件进行扫描，并获取工件的3D点云，对3D点云进行数据处理，获取工件的3D模型；

e、对工件的3D模型和工件的理论模型进行比对，获取工件的切割余量和切割轨迹；

f、调用步骤e中的切割轨迹，由控制柜控制切割机器人对工件的外边缘进行余量切割；待外边缘余量切割完成后，通过夹持单元对工件进行夹紧定位，并复位内撑单元，由控制柜控制切割机器人对工件的内边缘进行余量切割，最后进行坡口加工；

g、调用步骤e中的切割轨迹，根据堆焊作业的需求，选择内撑单元或夹持单元对工件进行定位，由控制柜控制焊接机器人对工件的迎渣面进行堆焊，直至完成堆焊作业；

h、人工辅助起吊装置完成成品的工件的下料，并复位所有设备；

i、重复步骤a～h，进行下一个工件的自动加工。

根据本发明盾构机用螺旋轴叶片自动加工方法，优选地，在步骤h中，当复位所有设备后，将扫描、建模、切割、焊接过程中产生的大数据，整理、分类后发送到指定的移动终端、云平台或者IP地址。

根据本发明盾构机用螺旋轴叶片自动加工方法，优选地，在步骤d中，通过逆向建模系统对点云进行抽稀、特征提取，逆向建造出工件的3D模型。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本申请的定位工装，能够实现对螺旋轴叶片的内圈和外圈的定位夹持，进而可以方便外圈和内圈的余量的切割、坡口的切割和迎渣面的堆焊，本申请的内撑单元和夹持单元不会对切割和堆焊工艺造成干涉，大大提高了操作的实用性，能够使得螺旋轴叶片的自动加工得以实现，本申请给出了多种不同的驱动结构，以实现内撑单元和夹持单元的动作，提高了结构布置的灵活性，在进行实际应用过程中，可以根据应用的效果反馈进行更换或调整，有助于提高设备工作的稳定性。

本申请的自动加工设备和方法，通过可编程自动切割机器人配合使用，可适用多种内径及外径螺旋叶片的夹持工装进行自动打坡口工作，打坡口工作完成后，焊接机器人可以根据已设定路径轨迹对工件迎渣面进行堆焊。本申请一方面解决了螺机叶片的打坡口及堆焊工作，一方面可适应多种型号的螺机叶片，适用性很强，大幅提高了生产效率。

本申请综合螺旋轴叶片坯料的结构特点，并结合螺旋轴叶片的成品的结构合理规划加工工艺路线，合理布置加工设备，利用3D点云实现对工件的3D建模，从而由控制柜控制各个加工设备的动作，使得整个工艺步骤的自动化程度更高，实现高效、批量化的自动加工生产，还能够收集加工过程中反馈的大数据信息，从而有助于对整个工艺的进一步优化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为本发明实施例的盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装的内圈定位的结构示意图。

图2为本发明实施例的盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装的外圈定位的结构示意图。

图3为本发明实施例的螺旋轴叶片的结构示意图。

图4为本发明实施例的盾构机用螺旋轴叶片自动加工设备的结构示意图。

图5为本发明实施例的螺旋轴叶的加工状态的结构示意图。

图中序号：

100为工作台；

210为切割机器人、220为焊接机器人、230为起吊装置、240为控制柜、250为激光扫描头；

300为定位工装、301为支撑台座、302为芯轴、303为内撑块、304为夹紧块；

400为螺旋轴叶片、401为坡口。

具体实施方式

下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本发明的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”的表述用来描述本发明的各个元件，并不表示任何顺序、数量或者重要性的限制，而只是用来将一个部件和另一个部件区分开。

应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。

应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本发明，而不是所指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；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。

本申请公开了一种盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装，用于螺旋轴叶片的加工定位，包括支撑台座301、设置在所述支撑台座中部的内撑单元和设置在所述支撑台座的周向的夹持单元；当进行所述螺旋轴叶片的外圈加工时，所述内撑单元与所述螺旋轴叶片的内圈贴合顶撑，所述夹持单元脱离所述螺旋轴叶片的外圈加工区域；当进行所述螺旋轴叶片的内圈加工时，所述夹持单元与螺旋轴叶片的外圈贴合夹持，所述内撑单元脱离所述螺旋轴叶片的内圈加工区域。

通过上述结构的设计，可以使得螺旋轴叶片在加工过程中，通过改变加工定位的方式，从而实现内圈和外圈的依次加工，并且不会因为内撑单元和夹持单元的设置造成切割焊接设备动作干涉的问题。

内撑单元：

本申请中的内撑单元包括芯轴302和内撑块303，芯轴竖向设置在所述支撑台座的中部，所述芯轴与支撑台座之间设置有第一驱动部，所述第一驱动部驱动所述芯轴升降动作；在所述芯轴的圆周方向上设置有多个内撑块，所述内撑块与所述芯轴之间设置有第二驱动部，所述第二驱动部驱动所述内撑块在所述芯轴的径向方向伸缩动作。内撑块303设置3个以上，以保障内撑的稳定性，根据螺旋轴叶片的轴向长度，对内撑块的长度进行适应性选择，还可以在芯轴上设置与内撑块对应的导向槽，以便于内撑块能够在芯轴的导向槽内定向移动，避免发生间隙晃动。

针对内撑块和芯轴之间的连接关系和驱动关系，本申请公开了多种不同的实施方式,并进行以下陈述：

第一驱动部为设置在所述支撑台座下部的第一动力推杆，所述芯轴的下端与第一动力推杆的活动端连接；由于芯轴需要相对于支撑台座上下移动，当进行螺旋轴叶片的内圈加工时，需要芯轴下降至支撑台座的上端面以下，以便于切割设备或焊接设备在内圈的空间内进行作业，所以本申请通过第一动力推杆驱动芯轴升降动作，芯轴可以与支撑台座之间设置一定长度的导向段，用于提高芯轴的垂直度和稳定性，如在支撑台座内嵌设导向套筒，芯轴匹配滑动设置在导向套筒内；第一动力推杆可以为气缸、液压缸、电动推杆等，可以直接借助生产车间的气源或者液压站等动力源进行相应的动力推杆的选取。针对芯轴的升降动作还可以采用其他的结构形式，如齿轮齿条、电机、丝杠丝母等结构配合其他连杆机构或支撑架结构实现对芯轴的驱动均可，不再详述。

本申请的第二驱动部为第二动力推杆，各所述内撑块均与所述芯轴之间设置有第二动力推杆，此时第二动力推杆可以采用小型气缸、液压缸或电动推杆，第二动力推杆直接布置于芯轴内，使得第二动力推杆的轴线与内撑块的动作方向相同，在布置时为了提高内撑块运行的稳定性，可以在各个内撑块与芯轴之间均布置两个第二动力推杆，通过两个第二动力推杆的同步动作，保障内撑块与螺旋轴叶片有效的顶撑，避免内撑块发生倾斜，也可以通过设置导向轴，用于引导内撑块定向移动，如在芯轴上设置导向轴，内撑块上设置导向孔，二者的匹配保障运行的方向稳定；除了上述结构，还可以在第二动力推杆与各内撑块之间通过连杆机构传动连接，如在芯轴上铰接设置多根连杆，每个内撑块均对应有至少两根平行的连杆，连杆的一端与内撑块铰接，连杆的另一端与第二动力推杆铰接，在第二动力推杆动作时，各个内撑块能够同步动作，此时的第二动力推杆的轴线与芯轴的轴线重合。对于第二动力推杆的结构与第一动力推杆相同，也可以采用各种不同的能够实现直线运动的动力部件。

夹持单元：

本实施例中的夹持单元包括夹持块304和第三驱动部，在所述支撑台座的周向布设有多个夹持块304；所述第三驱动部驱动所述夹持块相对于所述支撑台座开合动作。夹持块为长条形的板状结构，与内撑块的结构基本相同，夹持块的数量也是三个以；在满足定位夹紧的前提下，当采用弧形板状的结构的夹持块时，两个也可以实现夹紧定位；内撑块的安装空间允许的情况下，也可以设置成弧形板结构。对于夹持块和内撑块的结构可以根据应用效果进行选择。

第三驱动部的结构本申请也给出了两种不同的结构形式。

第三驱动部的结构形式一为：第三驱动部包括第三动力推杆，各所述夹持块均对应连接有第三动力推杆，第三动力推杆驱动对应的夹持块在水平方向上相对于支撑台座伸缩动作，此时，第三动力推杆驱动夹持块在水平面内远离支撑台座或靠近支撑台座。第三动力推杆可以为气缸、液压缸、电动推杆等，可以直接借助生产车间的气源或者液压站等动力源进行相应的动力推杆的选取。针对夹持块的水平直线运动还可以采用其他的结构形式，如齿轮齿条、电机、丝杠丝母等结构配合其他连杆机构或支撑架结构实现对夹持块的驱动均可，不再详述。

第三驱动部的结构形式二为：所述第三驱动部包括第四动力推杆和第五动力推杆，所述第四动力推杆驱动所述第五动力推杆升降动作，所述夹持块设置在对应的第五动力推杆的动作端，所述第五动力推杆驱动所述夹持块在水平方向上相对于支撑台座伸缩动作。实际应用中也可以进行对调，即第四动力推杆驱动第五动力推杆水平移动，第五动力推杆驱动夹持块升降动作。本实施例采用的第四和第五动力推杆均可以与第三动力推杆一样，采用各种不同的能够实现直线运动的动力驱动结构均可，主要是需要能够实现升降和横移动作，升降动作能够使得夹持块下降至支撑台座下侧，从而避免对焊接或切割设备的动作造成干涉；横移动作主要是实现对工件的夹紧。本申请的附图中给出了夹持块与支撑台座的相对位置结构图，也示出了夹持块与螺旋轴叶片、内撑块与螺旋轴叶片的位置结构示意图，并在一些位置通过开设U型槽来保障夹持块的顺畅动作。

除了上述结构外，还可以采用卡盘式结构代替第三驱动部，如三爪卡盘，当需要加工外圈时，三爪卡盘下降，使得卡爪位于支撑台座下部，当需要加工内圈时，三爪卡盘升起，使得卡爪夹持在螺旋轴叶片的周向。

本申请还公开了一种盾构机用螺旋轴叶片自动加工设备，包括工作台100、如上述盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装300、切割机器人210、焊接机器人220、3D点云设备、起吊装置230和控制柜240，所述盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装布设在工作台100上；所述切割机器人210和焊接机器人220布设在所述盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装300的周向；所述3D点云设备通过对工件外部轮廓的扫描获取工件的3D点云，并获取工件的3D模型；所述起吊装置用于进行工件的吊运，控制柜240中设置有工控机，工控机负责软件运行。

优选地，本实施例中的起吊装置230为助力机械手，也可以采用行车、电动葫芦等其他起吊设备进行起吊均可；激光扫描设备包括激光扫描头250和处理模块，激光扫描头250安装设置在切割机器人或焊接机器人的活动端部、或所述激光扫描头通过多自由度机械臂安装在工作台上。处理模块能够通过逆向建模系统对点云进行抽稀、特征提取等处理，逆向建造出工件的3D模型，并根据逆向出来的3D模型与理论模型相对比，计算出切割余量和切割轨迹。最终由控制柜控制各个机械设备的自动化工作。

优选地如图4和图5所示，本申请的切割机器人手臂末端同时设置有火焰切割机和激光头，激光头和火焰切割机分开固定，保证激光头不受切割机干扰。

如图3所示，为本申请所要加工的螺旋轴叶片的结构示意图，其不同型号的尺寸如表格1所示。由于螺距等尺寸数据并不会因为加工而发生改变，故没有对其进行详细列明。

表格1-产品尺寸图

说明：叶片内、外径尺寸为产品最终尺寸，未预留切割余量；叶片自动化切割与堆焊设备需要考虑余量尺寸及重量，实现叶片切割与堆焊。叶片四周单边余量不小于20mm。

本申请还公开了一种盾构机用螺旋轴叶片自动加工方法，利用上述的盾构机用螺旋轴叶片自动加工设备进行螺旋轴叶片400工件的加工，具体包括以下步骤：

a、根据待加工工件的标准尺寸，如表格1所示，构建工件的理论模型；

b、通过起吊装置230将工件的坯料吊送至工作台上；

c、将工件对位放置于支撑台座301上，并通过内撑单元对工件进行顶撑定位；

d、启动3D点云设备对工件进行扫描，并获取工件的3D点云，对3D点云进行数据处理，获取工件的3D模型；具体地，通过逆向建模系统对点云进行抽稀、特征提取等处理，逆向建造出工件的3D模型；

e、对工件的3D模型和工件的理论模型进行比对，获取工件的切割余量和切割轨迹；在该工艺步骤中，根据逆向出来的3D模型与理论模型相对比，计算出切割余量和切割轨迹，切割轨迹包括内圈的切割轨迹和外圈的切割轨迹；

f、调用步骤e中的切割轨迹，由控制柜240控制切割机器人对工件的外边缘进行余量切割；待外边缘余量切割完成后，通过夹持单元对工件进行夹紧定位，并复位内撑单元，由控制柜控制切割机器人对工件的内边缘进行余量切割，最后进行螺旋轴叶片的坡口切割，当进行不同位置的坡口切割时，可以根据情况选择夹持单元或内撑单元对工件进行定位夹紧；

g、调用步骤e中的切割轨迹，根据堆焊作业的需求，选择内撑单元或夹持单元对工件进行定位，由控制柜240控制焊接机器人对工件的迎渣面进行堆焊，直至完成堆焊作业；

h、人工辅助起吊装置230完成成品的工件的下料，并复位所有设备；

i、重复步骤a～h，进行下一个工件的自动加工。

在步骤h中，当复位所有设备后，将扫描、建模、切割、焊接过程中产生的大数据，整理、分类后发送到指定的移动终端、云平台或者IP地址。

作为一种具体的实施情况，结合上述的结构和工艺，进行进一步的说明：内撑单元由芯轴和内撑块构成，内撑块共三个围绕芯轴圆周均布，可同时延芯轴的直径方向伸缩，人工上料时向内缩回，便于上料。上料完成后三个内撑块同时向外伸出，撑紧工件内圈实现粗定位和夹紧。内撑单元可整体上下移动至完全脱离工件内圈。此时，机器人(激光头固定在切割机器人上)对工件进行激光扫描，并以芯轴的轴线为基准，对工件进行逆向建模、比对，计算轨迹。切割机器根据轨迹，对外圈进行切割。工件外圈切割完成后，外部的夹持单元从柔性工作台内部向上伸出，三个夹持块圆周均布，同时向内加持住工件(此时工件外圈已经切割完成)。外部夹持单元到位后，内撑定位机构完全脱离，让出工件的内圈空间。切割机器人对工件内圈进行切割和打坡口工作。内圈切割完成后，内撑单元再次作用，外部夹持单元退出。焊接机器人根据路径轨迹对工件迎渣面进行堆焊。

本申请综合螺旋轴叶片坯料的结构特点，并结合螺旋轴叶片的成品的结构合理规划加工工艺路线，合理布置加工设备，利用3D点云实现对工件的3D建模，从而由控制柜控制各个加工设备的动作，使得整个工艺步骤的自动化程度更高，实现高效、批量化的自动加工生产，还能够收集加工过程中反馈的大数据信息，从而有助于对整个工艺的进一步优化。

上文已详细描述了用于实现本发明的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本发明的范围、适用或构造。本发明的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本发明的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装，用于螺旋轴叶片的加工定位，其特征在于，包括支撑台座、设置在所述支撑台座中部的内撑单元和设置在所述支撑台座的周向的夹持单元；

所述内撑单元包括：

芯轴，其竖向设置在所述支撑台座的中部，所述芯轴与支撑台座之间设置有第一驱动部，所述第一驱动部驱动所述芯轴升降动作，所述第一驱动部为设置在所述支撑台座下部的第一动力推杆，所述芯轴的下端与第一动力推杆的活动端连接；以及

内撑块，在所述芯轴的圆周方向上设置有多个内撑块，所述内撑块与所述芯轴之间设置有第二驱动部，所述第二驱动部驱动所述内撑块在所述芯轴的径向方向伸缩动作，所述第二驱动部为第二动力推杆，各所述内撑块均与所述芯轴之间设置有第二动力推杆、或所述第二动力推杆与各内撑块之间通过连杆机构传动连接；

所述夹持单元包括：

夹持块，在所述支撑台座的周向布设有多个夹持块；以及

第三驱动部，所述第三驱动部驱动所述夹持块相对于所述支撑台座开合动作，所述第三驱动部包括第三动力推杆，各所述夹持块均对应连接有第三动力推杆，所述第三动力推杆驱动对应的夹持块在水平方向上相对于支撑台座伸缩动作；或所述第三驱动部包括第四动力推杆和第五动力推杆，所述第四动力推杆驱动所述第五动力推杆升降动作，所述夹持块设置在对应的第五动力推杆的动作端，所述第五动力推杆驱动所述夹持块在水平方向上相对于支撑台座伸缩动作；

当进行所述螺旋轴叶片的外圈加工时，所述内撑单元与所述螺旋轴叶片的内圈贴合顶撑，所述夹持单元脱离所述螺旋轴叶片的外圈加工区域；

当进行所述螺旋轴叶片的内圈加工时，所述夹持单元与所述螺旋轴叶片的外圈贴合夹持，所述内撑单元脱离所述螺旋轴叶片的内圈加工区域。

2.一种盾构机用螺旋轴叶片自动加工设备，其特征在于，包括：

工作台；

如权利要求1所述盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装，所述盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装布设在工作台上；

切割机器人；

焊接机器人，所述切割机器人和焊接机器人布设在所述盾构机用螺旋轴叶片自动加工定位工装的周向；

3D点云设备，所述3D点云设备通过对工件外部轮廓的扫描获取工件的3D点云，并获取工件的3D模型；

起吊装置，所述起吊装置用于进行工件的吊运；以及

控制柜。

3.根据权利要求2所述的盾构机用螺旋轴叶片自动加工设备，其特征在于，所述起吊装置为助力机械手；所述3D点云设备包括激光扫描头和处理模块，所述激光扫描头安装设置在切割机器人或焊接机器人的活动端部、或所述激光扫描头通过多自由度机械臂安装在工作台上。

4.一种盾构机用螺旋轴叶片自动加工方法，其特征在于，利用权利要求2或3所述的盾构机用螺旋轴叶片自动加工设备进行螺旋轴叶片工件的加工，具体包括以下步骤：

a、根据待加工工件的标准尺寸，构建工件的理论模型；

b、通过起吊装置将工件的坯料吊送至工作台上；

c、将工件对位放置于支撑台座上，并通过内撑单元对工件进行顶撑定位；

d、启动3D点云设备对工件进行扫描，并获取工件的3D点云，对3D点云进行数据处理，获取工件的3D模型；

e、对工件的3D模型和工件的理论模型进行比对，获取工件的切割余量和切割轨迹；

f、调用步骤e中的切割轨迹，由控制柜控制切割机器人对工件的外边缘进行余量切割；待外边缘余量切割完成后，通过夹持单元对工件进行夹紧定位，并复位内撑单元，由控制柜控制切割机器人对工件的内边缘进行余量切割，最后进行坡口加工；

g、调用步骤e中的切割轨迹，根据堆焊作业的需求，选择内撑单元或夹持单元对工件进行定位，由控制柜控制焊接机器人对工件的迎渣面进行堆焊，直至完成堆焊作业；

h、人工辅助起吊装置完成成品的工件的下料，并复位所有设备；

i、重复步骤a~h，进行下一个工件的自动加工。

5.根据权利要求4所述的盾构机用螺旋轴叶片自动加工方法，其特征在于，在步骤h中，当复位所有设备后，将扫描、建模、切割、焊接过程中产生的大数据，整理、分类后发送到指定的移动终端、云平台或者IP地址。

6.根据权利要求4所述的盾构机用螺旋轴叶片自动加工方法，其特征在于，在步骤d中，通过逆向建模系统对点云进行抽稀、特征提取，逆向建造出工件的3D模型。