CN116061049A - 一种用于大型复杂零件的多功能打磨装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于大型复杂零件的多功能打磨装置，涉及零件打磨技术领域，该装置包括底板，底板上侧沿X方向、Y方向和Z方向分别设置有第一直线模组、第二直线模组和第三直线模组；多功能打磨结构，通过转动结构连接在第三直线模组的下端，转动结构能够带动多功能打磨结构在XZ平面和YZ平面内转动，多功能打磨结构包括外壳和打磨执行器、清理执行器、涂胶执行器、烘干执行器和除尘执行器；工装台的两侧分别设置有定位结构和移动结构；解决现有技术中对于类似翼肋这样的大型复杂零件的打磨依靠人工，其去除余量、打磨位置、涂胶量等难以精确控制，而且劳动强度大、工作效率低、污染环境且粉尘、胶粘剂气味等对人体危害大等问题。
Description
技术领域
本发明属于零件打磨技术领域，更具体地，涉及一种用于大型复杂零件的多功能打磨装置。
背景技术
复合材料具有质量轻、较高的比强度和比模量、力学性能好、可设计性强等优点，是制造飞机、火箭等航空航天飞行器的理想材料。近年来，太阳能无人机因其能弥补绝大多数无人机续航能力不足这个显著弱点而显得尤为突出，无论在军事还是民用方面，都具有很大的潜在价值，成为近些年各国争相研究的对象。与常规飞行器相比，太阳能无人机尺寸大、翼载低、飞行质量小，因此广泛采用复合材料制造机身以及机翼。该类超轻质结构必须实现优异的结构优化设计、生产制造、试验验证，才可能降低结构质量系数，提高无人机总体综合性能，提升飞行安全性。
无人机的翼肋属于大型复杂零件，在装配前需要进行打磨、涂胶等操作。由于复合材料制造过程中会在构件表面残留脱模剂、毛刺及堆积树脂等，因此翼肋在装配前需要对表面进行打磨处理，去掉这些残余物以改善其表面质量并保证不损伤材料的组织结构，从而满足后续工序需求。目前复合材料构件打磨、涂胶等操作主要依靠人工进行，去除余量、打磨位置、涂胶量等难以精确控制，而且劳动强度大、工作效率低、污染环境且粉尘、胶粘剂气味等对人体危害大，这些问题严重制约着太阳能无人机的产能提升。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种用于大型复杂零件的多功能打磨装置，解决现有技术中对于类似翼肋这样的大型复杂零件的打磨依靠人工，其去除余量、打磨位置、涂胶量等难以精确控制，而且劳动强度大、工作效率低、污染环境且粉尘、胶粘剂气味等对人体危害大等问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于大型复杂零件的多功能打磨装置，该装置包括：
底板，所述底板上侧沿X方向间隔设置有两个第一直线模组，两个所述第一直线模组的第一滑块上设置有立柱，处于两个所述第一滑块的顶部的立柱的顶端连接有沿Y方向设置的第二直线模组，所述第二直线模组的第二滑块上连接有移动支架；
第三直线模组，沿Z方向设置，所述第三直线模组的第三滑块与所述移动支架连接；
多功能打磨结构，通过转动结构连接在所述第三直线模组的下端，所述转动结构能够带动所述多功能打磨结构在XZ平面和YZ平面内转动，所述多功能打磨结构包括下部开口的外壳和设置在所述外壳内的打磨执行器、清理执行器、涂胶执行器、烘干执行器和除尘执行器；
工装台，可移动地设置在所述底板上侧两个所述第一直线模组之间，所述工装台用于盛放工件，所述工装台的两侧分别设置有定位结构和移动结构。
可选地，所述第二直线模组并排间隔设置有两个，每个所述第一滑块上设置有两个立柱，每个所述第一滑块上的两个所述立柱分别与两个所述第二直线模组的端部连接，两个所述第二直线模组同步运行，所述移动支架的与两个所述第二滑块连接。
可选地，所述转动结构包括：
第一连接架，呈U形，所述第一连接架的闭口端与所述第三直线模组的下端连接，所述第一连接架的开口端转动设置有第一转轴，所述第一转轴的一端连接有第一驱动电机；
第二连接架，呈U形，所述第二连接架的闭口端与所述第一转轴连接，所述第二连接架的开口端转动设置有第二转轴，所述第二转轴的一端连接有第二驱动电机；
所述外壳的上端与所述第二转轴连接。
可选地，所述外壳为开口向下的喇叭状，所述打磨执行器、所述清理执行器、所述涂胶执行器、所述烘干执行器和所述除尘执行器分别通过第一伸缩部件、第二伸缩部件、第三伸缩部件、第四伸缩部件和第五伸缩部件连接在所述外壳的内部。
可选地，所述打磨执行器包括打磨驱动电机和设置在所述打磨驱动电机的输出端上的打磨头，所述清理执行器包括清理驱动电机和清理刷，所述涂胶执行器包括涂胶机，所述烘干执行器包括电热吹风机，所述除尘执行器包括吸尘器。
可选地，所述工装台的下侧设置有多个万向轮。
可选地，所述工装台的上表面上设置有多个凹槽，所述工装台的上侧设置有多个工装支架，所述工装支架的下表面上设置有凸块，所述凸块与所述凹槽插接配合，所述工装台上设置有多个第一安装孔，所述工装支架上设置有与所述第一安装孔相配合的第二安装孔，所述工装支架能够通过螺栓连接在所述工装台上。
可选地，所述定位结构包括设置在所述工装台的一侧的至少两个第一定位块，所述第一定位块上设置有圆锥形的第一定位柱，所述底板的上侧设置有第一定位台，所述第一定位台靠近所述第一定位块的一侧设置有第一定位孔，所述第一定位柱与所述第一定位孔插接配合。
可选地，所述移动结构包括设置在所述工装台的另一侧的至少两个第二定位块，所述第二定位块远离所述第一定位块的一侧设置有第二定位孔，所述底板的上侧设置有第二定位台，所述第二定位台靠近所述第二定位块的一侧设置有第二定位柱，所述第二定位柱通过第六伸缩部件与所述第二定位块连接，所述第二定位柱的外端设置有倒角且所述第二定位柱与所述第二定位孔插接配合。
可选地，还包括解除定位结构，所述解除定位结构设置在所述底板的上侧，所述接触定位结构包括第三定位台，所述第三定位台靠近所述工装台的所述一侧，所述第三定位台上设置有第七伸缩部件，所述第七伸缩部件能够推动所述工装台向远离所述第一定位台的方向移动。
本发明提供一种用于无人机复杂零件的多功能打磨装置，其有益效果在于：该装置具有分别沿X方向、Y方向和Z方向设置的第一直线模组、第二直线模组和第三直线模组，能够灵活地带动多功能打磨结构进行移动，并且多功能打磨结构通过能够带动其在XZ平面和YZ平面内转动的转动结构与第三直线模组连接，使得多功能打磨结构具有5个自由度，能够更加灵活地对大型复杂零件进行打磨、清理、涂胶、烘干和除尘操作，巩固走效率高；并且打磨执行器、清理执行器、涂胶执行器、烘干执行器和除尘执行器均设置在下部开口的外壳内，外壳能够减少打磨、清理、涂胶、烘干过程中有害气体及固体颗粒的外溢，配合除尘执行器，具有良好的除气除尘效果，提高环保效果。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种用于大型复杂零件的多功能打磨装置的结构示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的一种用于大型复杂零件的多功能打磨装置的多功能打磨结构的示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的一种用于大型复杂零件的多功能打磨装置的移动结构的示意图。
附图标记说明：
1、底板；2、第一直线模组；3、第一滑块；4、立柱；5、第二直线模组；6、第二滑块；7、移动支架；8、第三直线模组；9、多功能打磨结构；10、外壳；11、打磨执行器；12、清理执行器；13、涂胶执行器；14、烘干执行器；15、除尘执行器；16、工装台；17、翼肋；18、第二定位柱；19、解除定位结构；20、第一连接架；21、第二连接架；22、万向轮；23、凹槽；24、工装支架；25、螺栓；26、第一定位块；27、第一定位台；28、第二定位块；29、第二定位台；30、第三滑块。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
如图1至图3所示，本发明提供一种用于大型复杂零件的多功能打磨装置，该装置包括：
底板1，底板1上侧沿X方向间隔设置有两个第一直线模组2，两个第一直线模组2的第一滑块3上设置有立柱4，处于两个第一滑块3的顶部的立柱4的顶端连接有沿Y方向设置的第二直线模组5，第二直线模组5的第二滑块6上连接有移动支架7；
第三直线模组8，沿Z方向设置，第三直线模组8的第三滑块30与移动支架7连接；
多功能打磨结构9，通过转动结构连接在第三直线模组8的下端，转动结构能够带动多功能打磨结构9在XZ平面和YZ平面内转动，多功能打磨结构9包括下部开口的外壳10和设置在外壳10内的打磨执行器11、清理执行器12、涂胶执行器13、烘干执行器14和除尘执行器15；
工装台16，可移动地设置在底板1上侧两个第一直线模组2之间，工装台16用于盛放工件，工装台16的两侧分别设置有定位结构和移动结构。
具体的，为解决现有技术中对于类似翼肋17这样的大型复杂零件的打磨依靠人工，其去除余量、打磨位置、涂胶量等难以精确控制，而且劳动强度大、工作效率低、污染环境且粉尘、胶粘剂气味等对人体危害大等问题；本发明提供的用于大型复杂零件的多功能打磨装置具有分别沿X方向、Y方向和Z方向设置的第一直线模组2、第二直线模组5和第三直线模组8，能够灵活地带动多功能打磨结构9进行移动，并且多功能打磨结构9通过能够带动其在XZ平面和YZ平面内转动的转动结构与第三直线模组8连接，使得多功能打磨结构9具有5个自由度，能够更加灵活地对大型复杂零件进行打磨、清理、涂胶、烘干和除尘操作，巩固走效率高；并且打磨执行器11、清理执行器12、涂胶执行器13、烘干执行器14和除尘执行器15均设置在下部开口的外壳10内，外壳10能够减少打磨、清理、涂胶、烘干过程中有害气体及固体颗粒的外溢，配合除尘执行器15，具有良好的除气除尘效果，提高环保效果。
在本实施例中，立柱4与第二直线模组5连接形成门字形结构。
可选地，第二直线模组5并排间隔设置有两个，每个第一滑块3上设置有两个立柱4，每个第一滑块3上的两个立柱4分别与两个第二直线模组5的端部连接，两个第二直线模组5同步运行，移动支架7的与两个第二滑块6连接。
具体的，立柱4共设置有四个，每个第二直线模组5上设置两个立柱4，提高门字形结构的结构强度和稳定性，进而提高多功能打磨结构9工作时的稳定性。
可选地，转动结构包括：
第一连接架20，呈U形，第一连接架20的闭口端与第三直线模组8的下端连接，第一连接架20的开口端转动设置有第一转轴，第一转轴的一端连接有第一驱动电机；
第二连接架21，呈U形，第二连接架21的闭口端与第一转轴连接，第二连接架21的开口端转动设置有第二转轴，第二转轴的一端连接有第二驱动电机；
外壳10的上端与第二转轴连接。
具体的，第一驱动电机和第二驱动电机分别固定在第一连接架20和第二连接架21上，分别能够驱动第一转轴和第二转轴选择，第一转轴和第二转轴的轴线呈90°夹角，使得该转动结构能够驱动多功能打磨结构9在XZ平面和YZ平面内转动，工作更加灵活。
可选地，外壳10为开口向下的喇叭状，打磨执行器11、清理执行器12、涂胶执行器13、烘干执行器14和除尘执行器15分别通过第一伸缩部件、第二伸缩部件、第三伸缩部件、第四伸缩部件和第五伸缩部件连接在外壳10的内部。
具体的，打磨执行器11、清理执行器12、涂胶执行器13、烘干执行器14和除尘执行器15分别通过第一伸缩部件、第二伸缩部件、第三伸缩部件、第四伸缩部件和第五伸缩部件连接在外壳10的内部，各个执行器工作时其相应的伸缩部件伸出，而其它伸缩部件缩回。
可选地，打磨执行器11包括打磨驱动电机和设置在打磨驱动电机的输出端上的打磨头，清理执行器12包括清理驱动电机和清理刷，涂胶执行器13包括涂胶机，烘干执行器14包括电热吹风机，除尘执行器15包括吸尘器。
具体的，打磨头在打磨驱动电机的驱动下转动，能够对工件进行打磨；清理执行器12通过清理驱动电机驱动清理刷对工件表面进行清扫，实现表面清理；涂胶剂能够对工件表面进行涂胶，实现自动涂胶操作；烘干执行器14通过电热吹风机向工件吹热风，实现对工件的烘干，加速涂胶后胶体的固化；除尘执行器15通过吸尘器将外壳10内的气体和粉尘等吸入吸尘器进行收集和过滤，避免外溢。
可选地，工装台16的下侧设置有多个万向轮22。
具体的，万向轮22的设置使得工装台16方便在底板1上移动，便于对工装台16进行移动和定位。
可选地，工装台16的上表面上设置有多个凹槽23，工装台16的上侧设置有多个工装支架24，工装支架24的下表面上设置有凸块，凸块与凹槽23插接配合，工装台16上设置有多个第一安装孔，工装支架24上设置有与第一安装孔相配合的第二安装孔，工装支架24能够通过螺栓25连接在工装台16上。
具体的，多个工装支架24与其所盛放的工件随形设置，在本实施例中，工件为翼肋17，工装支架24与翼肋17随形设置，容纳并定位翼肋17，便于对翼肋17表面进行打磨、清理、涂胶等操作；工装支架24通过其底部的凸块与工装台16上的凹槽23插接配合，实现定位，定位后还可以通过螺栓25和第一安装孔、第二安装孔，实现工装支架24的紧固安装。
可选地，定位结构包括设置在工装台16的一侧的至少两个第一定位块26，第一定位块26上设置有圆锥形的第一定位柱，底板1的上侧设置有第一定位台27，第一定位台27靠近第一定位块26的一侧设置有第一定位孔，第一定位柱与第一定位孔插接配合。
具体的，移动工装台16，将第一定位柱插入第一定位孔内，即可实现工装台16在底板1上的定位。
可选地，移动结构包括设置在工装台16的另一侧的至少两个第二定位块28，第二定位块28远离第一定位块26的一侧设置有第二定位孔，底板1的上侧设置有第二定位台29，第二定位台29靠近第二定位块28的一侧设置有第二定位柱18，第二定位柱18通过第六伸缩部件与第二定位块28连接，第二定位柱18的外端设置有倒角且第二定位柱18与第二定位孔插接配合。
具体的，工装台16的另一侧的底板1上设置有第二定位台29，第二定位台29上的第二定位柱18在第六伸缩部件的作用下能够向工装台16伸出，推动工装台16向靠近第一定位台27的方向移动，并且第二定位柱18能够插入第二定位孔中，实现对工装台16的另一侧的进一步的定位，提高定位效果。
可选地，还包括解除定位结构19，解除定位结构19设置在底板1的上侧，接触定位结构包括第三定位台，第三定位台靠近工装台16的一侧，第三定位台上设置有第七伸缩部件，第七伸缩部件能够推动工装台16向远离第一定位台27的方向移动。
具体的，为方便接触第一定位柱与第一定位孔之间的锁定关系，在第六伸缩部件缩回后，可以通过第三定位台上的第七伸缩部件的伸出，推动工装台16向远离第一定位台27的方向移动，实现工装台16的解锁。
综上，本发明提供的用于大型复杂零件的多功能打磨装置使用时，以对4个翼肋17进行打磨、清理、涂胶、烘干等操作为例：实际工作过程中，将4个翼肋17安装在4个工装支架24上，将工装支架24的凸块安装在工装台16上侧的凹槽23中，并使用螺栓25进行紧固。将工装台16移动到工位，移动结构上的第六伸缩部件伸出，使得第二定位柱18插入第二定位孔内并推动工装台16沿y向移动，使得工装台16上第一定位柱插入到第一定位孔中，完成对工装台16的定位。第一直线模组2、第二轴线模组、第三直线模组8与转动结构相配合，对多功能打磨结构9提供5自由度的驱动，多功能打磨结构9中的打磨执行器11用于对翼肋17进行打磨，可以按照预先设定的程序进行打磨位置、打磨力、打磨量等的混合控制和调整；涂胶执行器13用于对翼肋17粘接部位进行自动涂胶，可控制涂胶量与涂胶速率；烘干执行器14用于涂胶粘接后快速使胶粘剂固化；清理执行器12用于将溢胶、尘屑等清理；除尘执行器15用于吸除粉尘、胶屑等。打磨时打磨执行器11按要求对工件进行打磨，同时除尘执行器15将打磨产生的粉尘吸除。打磨完成后切换涂胶执行器13、烘干执行器14、清理执行器12、除尘执行器15对翼肋17进行操作。对一个工装台16上的4个翼肋17的加工过程中，可在另一工装台16上进行另外4个翼肋17的固定操作，提高工作效率。加工完成后，第六伸缩部件带动第二定位柱18收回，解除定位结构19的第七伸缩部件伸出，推动工装台16朝向远离第一定位台27的方向移动，使第一定位柱脱离第一定位孔，使得对工装台16的限位锁定解除。将工装台16移出工位，将翼肋17与工装支架24进行拆除；此时可以将另一工装台16移到工位，进行打磨等操作，提高工作效率。
该装置适合不同长度以及不同型面的翼肋17等复杂复合材料的工件的打磨及清理、烘干、涂胶等操作，通用性强，功能全面；采用第一直线模组2、第二直线模组5、第三直线模组8等基础结构进行搭建，互换性好，方便更换与维修。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种用于大型复杂零件的多功能打磨装置，其特征在于，该装置包括：
底板，所述底板上侧沿X方向间隔设置有两个第一直线模组，两个所述第一直线模组的第一滑块上设置有立柱，处于两个所述第一滑块的顶部的立柱的顶端连接有沿Y方向设置的第二直线模组，所述第二直线模组的第二滑块上连接有移动支架；
第三直线模组，沿Z方向设置，所述第三直线模组的第三滑块与所述移动支架连接；
多功能打磨结构，通过转动结构连接在所述第三直线模组的下端，所述转动结构能够带动所述多功能打磨结构在XZ平面和YZ平面内转动，所述多功能打磨结构包括下部开口的外壳和设置在所述外壳内的打磨执行器、清理执行器、涂胶执行器、烘干执行器和除尘执行器；
工装台，可移动地设置在所述底板上侧两个所述第一直线模组之间，所述工装台用于盛放工件，所述工装台的两侧分别设置有定位结构和移动结构。
2.根据权利要求1所述的用于大型复杂零件的多功能打磨装置，其特征在于，所述第二直线模组并排间隔设置有两个，每个所述第一滑块上设置有两个立柱，每个所述第一滑块上的两个所述立柱分别与两个所述第二直线模组的端部连接，两个所述第二直线模组同步运行，所述移动支架的与两个所述第二滑块连接。
3.根据权利要求1所述的用于大型复杂零件的多功能打磨装置，其特征在于，所述转动结构包括：
第一连接架，呈U形，所述第一连接架的闭口端与所述第三直线模组的下端连接，所述第一连接架的开口端转动设置有第一转轴，所述第一转轴的一端连接有第一驱动电机；
第二连接架，呈U形，所述第二连接架的闭口端与所述第一转轴连接，所述第二连接架的开口端转动设置有第二转轴，所述第二转轴的一端连接有第二驱动电机；
所述外壳的上端与所述第二转轴连接。
4.根据权利要求1所述的用于大型复杂零件的多功能打磨装置，其特征在于，所述外壳为开口向下的喇叭状，所述打磨执行器、所述清理执行器、所述涂胶执行器、所述烘干执行器和所述除尘执行器分别通过第一伸缩部件、第二伸缩部件、第三伸缩部件、第四伸缩部件和第五伸缩部件连接在所述外壳的内部。
5.根据权利要求1所述的用于大型复杂零件的多功能打磨装置，其特征在于，所述打磨执行器包括打磨驱动电机和设置在所述打磨驱动电机的输出端上的打磨头，所述清理执行器包括清理驱动电机和清理刷，所述涂胶执行器包括涂胶机，所述烘干执行器包括电热吹风机，所述除尘执行器包括吸尘器。
6.根据权利要求1所述的用于大型复杂零件的多功能打磨装置，其特征在于，所述工装台的下侧设置有多个万向轮。
7.根据权利要求1所述的用于大型复杂零件的多功能打磨装置，其特征在于，所述工装台的上表面上设置有多个凹槽，所述工装台的上侧设置有多个工装支架，所述工装支架的下表面上设置有凸块，所述凸块与所述凹槽插接配合，所述工装台上设置有多个第一安装孔，所述工装支架上设置有与所述第一安装孔相配合的第二安装孔，所述工装支架能够通过螺栓连接在所述工装台上。
8.根据权利要求1所述的用于大型复杂零件的多功能打磨装置，其特征在于，所述定位结构包括设置在所述工装台的一侧的至少两个第一定位块，所述第一定位块上设置有圆锥形的第一定位柱，所述底板的上侧设置有第一定位台，所述第一定位台靠近所述第一定位块的一侧设置有第一定位孔，所述第一定位柱与所述第一定位孔插接配合。
9.根据权利要求8所述的用于大型复杂零件的多功能打磨装置，其特征在于，所述移动结构包括设置在所述工装台的另一侧的至少两个第二定位块，所述第二定位块远离所述第一定位块的一侧设置有第二定位孔，所述底板的上侧设置有第二定位台，所述第二定位台靠近所述第二定位块的一侧设置有第二定位柱，所述第二定位柱通过第六伸缩部件与所述第二定位块连接，所述第二定位柱的外端设置有倒角且所述第二定位柱与所述第二定位孔插接配合。
10.根据权利要求9所述的用于大型复杂零件的多功能打磨装置，其特征在于，还包括解除定位结构，所述解除定位结构设置在所述底板的上侧，所述接触定位结构包括第三定位台，所述第三定位台靠近所述工装台的所述一侧，所述第三定位台上设置有第七伸缩部件，所述第七伸缩部件能够推动所述工装台向远离所述第一定位台的方向移动。
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