專利名稱：五自由度水輪機(jī)葉片串并聯(lián)修復(fù)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人，特別是一種用于發(fā)電站水輪機(jī)葉片焊接、打磨 等修復(fù)作業(yè)的修復(fù)機(jī)器人。
(二)
背景技術(shù)：
水力發(fā)電應(yīng)用廣泛，水輪機(jī)經(jīng)過(guò)一定時(shí)間運(yùn)行會(huì)有不同程度的汽蝕、磨蝕， 需要定期檢修。現(xiàn)階段葉片修復(fù)通常采用手工補(bǔ)焊、人工打磨等方法，往往作業(yè) 量大、工況環(huán)境差、強(qiáng)度大、效率低，人工打磨后的葉片形狀很難和原設(shè)計(jì)形狀 吻合，質(zhì)量差。目前，國(guó)內(nèi)外水輪機(jī)葉片修復(fù)機(jī)器人大都為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，雖然能夠 滿足工作自由度的要求，但機(jī)械系統(tǒng)剛度差，其機(jī)械結(jié)構(gòu)承擔(dān)不了大進(jìn)給量磨削 工作，效率有待于提高。另一方面，現(xiàn)有修復(fù)機(jī)器人大多需要在葉片上鋪設(shè)運(yùn)行 軌道，給修復(fù)工作帶來(lái)困難，有些特殊位置難以達(dá)到。鑒于以上情況，本發(fā)明研 制了一種新型葉片修復(fù)機(jī)器人，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不僅系統(tǒng)剛度提高同時(shí)運(yùn)行靈巧、方便， 可以到達(dá)葉片任意位置修復(fù)。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠可以保證葉片修復(fù)質(zhì)量、縮短周期、降低勞 動(dòng)強(qiáng)度、能帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益的五自由度水輪機(jī)葉片串并聯(lián)修復(fù)機(jī)器人。 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
它包括橫向移動(dòng)支架，安裝在橫向移動(dòng)支架上的由行走輪、電磁板、行走輪 力矩電機(jī)組成的小車，橫向移動(dòng)支架上設(shè)置橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置 縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，并聯(lián)定平臺(tái)安裝在縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，并聯(lián)桿的一端鉸接安裝在并 聯(lián)定平臺(tái)上，并聯(lián)桿的另一端連接并聯(lián)動(dòng)平臺(tái)，作業(yè)工具和攝像機(jī)安裝在并聯(lián)動(dòng) 平臺(tái)上。
本發(fā)明還可以包括
1、所述的橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括安裝在橫向移動(dòng)支架上的橫向?qū)к壐?、橫向滾 珠絲杠，通過(guò)橫向電機(jī)連接板連接于橫向移動(dòng)支架一側(cè)的橫向電機(jī)，橫向電機(jī)的 輸出軸通過(guò)橫向電機(jī)聯(lián)軸器與橫向滾珠絲杠連接，橫向滾珠絲杠上有橫向絲杠螺母。
2、 所述的縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括通過(guò)連接體連接于橫向絲杠螺母上的縱向移動(dòng) 支架，設(shè)置于縱向移動(dòng)支架上的縱向?qū)к壐?、縱向滾珠絲杠副，通過(guò)縱向電機(jī)連 接板安裝于縱向移動(dòng)支架一側(cè)的縱向電機(jī)，縱向電機(jī)的輸出軸通過(guò)縱向電機(jī)聯(lián)軸 器與縱向滾珠絲杠副相連，并聯(lián)定平臺(tái)安裝在縱向滾珠絲杠副上。
3、 所述的并聯(lián)桿的組成包括圓桿外殼，圓桿外殼的一端連接伸縮桿電機(jī)連 接架，通過(guò)直角減速器與伸縮桿電機(jī)連接架相連的伸縮桿電機(jī)，與定平臺(tái)鉸接的 鉸座轉(zhuǎn)動(dòng)塊安裝在直角減速器上，圓桿外殼內(nèi)設(shè)置伸縮桿滾珠絲杠，伸縮桿滾珠 絲杠上設(shè)置伸縮桿絲杠螺母，伸縮桿絲杠螺母與花鍵相連，圓桿外殼與花鍵之間 設(shè)置花鍵套，圓桿外殼的端部設(shè)置鎖緊螺母。
4、 所述的并聯(lián)桿的圓桿外殼上設(shè)置有圓桿外殼頂絲，用來(lái)固定圓桿外殼內(nèi) 的花鍵套。
'本發(fā)明的五自由度水輪機(jī)葉片串并聯(lián)修復(fù)機(jī)器人，具有五個(gè)工作自由度。機(jī) 器人部分安裝在由兩個(gè)行走輪組成的小車上，通過(guò)一個(gè)行走輪上的力矩電機(jī)來(lái)驅(qū) 動(dòng)整個(gè)裝備行走。由于葉片形狀的特殊性，為使機(jī)器人能在葉片陡峭處行走，在 兩個(gè)行走輪上面，機(jī)器人下面安裝了電磁板，通電后電磁板產(chǎn)生磁力以吸附葉片， 保證機(jī)器人在葉片任何位置都可以工作。其中，串聯(lián)機(jī)器人通過(guò)兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū) 動(dòng)，產(chǎn)生縱向、橫向兩個(gè)方向的移動(dòng)；并聯(lián)機(jī)器人通過(guò)三個(gè)伸縮桿電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使 三個(gè)桿伸縮從而實(shí)現(xiàn)末端動(dòng)平臺(tái)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)、 一個(gè)移動(dòng)。這五個(gè)自由度完全可以滿 足作業(yè)工具所需，作業(yè)工具可以根據(jù)修復(fù)工藝的階段，更換砂輪機(jī)或焊槍。
采用本發(fā)明的葉片修復(fù)機(jī)器人進(jìn)行工作，不僅可以保證葉片修復(fù)質(zhì)量、縮短 周期，還能把工人從繁重、惡劣的工作條件中解放出來(lái)，同時(shí)也能帶來(lái)良好的經(jīng) 濟(jì)效益。
(四)


圖l是本發(fā)明的主視圖2是圖1的俯視圖3是本發(fā)明的并聯(lián)桿放大圖。
(五)
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1至圖3，五自由度水輪機(jī)葉片串并聯(lián)修復(fù)機(jī)器人由小車和串并機(jī)器 人組成。小車主要由行走輪力矩電機(jī)l、行走輪2、電磁板3組成。機(jī)器人主
要由橫向電機(jī)4、橫向電機(jī)聯(lián)軸器5、橫向電機(jī)連接板6、橫向滾珠絲杠7、橫 向絲杠螺母8、連接體9、并聯(lián)定平臺(tái)10、橫向移動(dòng)支架11、縱向電機(jī)12、縱 向電機(jī)連接板13、縱向電機(jī)聯(lián)軸器14、縱向滾珠絲杠副15、縱向移動(dòng)支架16、 縱向?qū)к壐?7、橫向?qū)к壐?8、定平臺(tái)鉸座19、鉸座圓銷20、并聯(lián)桿21、并 聯(lián)動(dòng)平臺(tái)22、作業(yè)工具23、鉸座轉(zhuǎn)動(dòng)塊24、伸縮桿電機(jī)25、直角減速器26、 伸縮桿電機(jī)聯(lián)軸器27、伸縮桿電機(jī)連接架28、伸縮桿滾珠絲杠29、圓桿外殼30、 伸縮桿絲杠螺母31、花鍵套32、花鍵33、球鉸34、鎖緊螺母35、圓桿外殼頂 絲36、攝像機(jī)37等組成。
電磁板3和橫向移動(dòng)支架11分別固定在由兩個(gè)行走輪2組成的小車上，一 個(gè)在下面， 一個(gè)在上面。
橫向電機(jī)4安裝在橫向電機(jī)連接板6上，橫向電機(jī)連接板6的另一端固定在 橫向移動(dòng)支架11上，橫向電機(jī)4通過(guò)橫向電機(jī)聯(lián)軸器5驅(qū)動(dòng)橫向滾珠絲杠7， 帶動(dòng)橫向絲杠螺母8，沿橫向?qū)к壐?8方向移動(dòng)。連接體9把橫向絲杠螺母8 和縱向移動(dòng)支架16通過(guò)螺絲將其連接在一起，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人橫向移動(dòng)。橫向?qū)к?副18中導(dǎo)軌用螺絲安裝在橫向移動(dòng)支架11上，縱向?qū)к壐?7用螺絲安裝在縱 向移動(dòng)支架16上。縱向電機(jī)12安裝在縱向電機(jī)連接板13上，縱向電機(jī)連接板 13另一端固定在縱向移動(dòng)支架16上，縱向電機(jī)12通過(guò)縱向電機(jī)聯(lián)軸器14驅(qū)動(dòng) 縱向滾珠絲杠副15，沿縱向?qū)к壐?7方向?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人縱向移動(dòng)。并聯(lián)定平臺(tái)10 焊接在縱向移動(dòng)支架16的斜面上，使并聯(lián)定平臺(tái)IO傾斜一定角度。三個(gè)定平臺(tái) 鉸座19放置在同一圓周上且呈等邊三角形布局，分別焊接在并聯(lián)定平臺(tái)10上， 三根并聯(lián)桿21的末端鉸座轉(zhuǎn)動(dòng)塊24通過(guò)鉸座圓銷20分別與三個(gè)定平臺(tái)鉸座19 連接，形成三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。三根并聯(lián)桿21的另一端球鉸35分別與并聯(lián)動(dòng)平臺(tái)22 通過(guò)螺絲連接。
三個(gè)并聯(lián)桿21內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成及工作原理完全一樣，每個(gè)都是由伸縮桿電 機(jī)25帶動(dòng)直角減速器26，通過(guò)伸縮桿電機(jī)聯(lián)軸器27驅(qū)動(dòng)伸縮桿滾珠絲杠29轉(zhuǎn) 動(dòng)。伸縮桿電機(jī)25安裝在直角減速器26輸入端，直角減速器26輸出端安裝與 伸縮桿電機(jī)聯(lián)軸器27連接，鉸座轉(zhuǎn)動(dòng)塊24通過(guò)螺絲固定在直角減速器26背部 殼體法蘭上。伸縮桿絲杠螺母31插入花鍵33內(nèi)，通過(guò)螺絲固定?；ㄦI套32插入圓桿外殼30內(nèi)，通過(guò)圓桿外殼頂絲36固定。伸縮桿滾珠絲杠29轉(zhuǎn)動(dòng)，使伸 縮桿絲杠螺母31帶動(dòng)花鍵33沿直線伸縮。球鉸34螺紋端與圓桿外殼30固定， 另一端通過(guò)螺絲與動(dòng)平臺(tái)23固定，作業(yè)工具23安裝在動(dòng)平臺(tái)23上。攝像機(jī)37 安裝在動(dòng)平臺(tái)23上，用來(lái)觀察修復(fù)作業(yè)的進(jìn)程，以便更換不同的作業(yè)工具。
權(quán)利要求
1、一種五自由度水輪機(jī)葉片串并聯(lián)修復(fù)機(jī)器人，其特征是它包括橫向移動(dòng)支架，安裝在橫向移動(dòng)支架上的由行走輪、電磁板、行走輪力矩電機(jī)組成的小車，橫向移動(dòng)支架上設(shè)置橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，并聯(lián)定平臺(tái)安裝在縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，并聯(lián)桿的一端鉸接安裝在并聯(lián)定平臺(tái)上，并聯(lián)桿的另一端連接并聯(lián)動(dòng)平臺(tái)，作業(yè)工具和攝像機(jī)安裝在并聯(lián)動(dòng)平臺(tái)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度水輪機(jī)葉片串并聯(lián)修復(fù)機(jī)器人，其特征 是所述的橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括安裝在橫向移動(dòng)支架上的橫向?qū)к壐?、橫向滾珠 絲杠，通過(guò)橫向電機(jī)連接板連接于橫向移動(dòng)支架一側(cè)的橫向電機(jī)，橫向電機(jī)的 輸出軸通過(guò)橫向電機(jī)聯(lián)軸器與橫向滾珠絲杠連接，橫向滾珠絲杠上有橫向絲杠 螺母。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的五自由度水輪機(jī)葉片串并聯(lián)修復(fù)機(jī)器人，其特征是所述的縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括通過(guò)連接體連接于橫向絲杠螺母上的縱向移 動(dòng)支架，設(shè)置于縱向移動(dòng)支架上的縱向?qū)к壐?、縱向滾珠絲杠副，通過(guò)縱向電 機(jī)連接板安裝于縱向移動(dòng)支架一側(cè)的縱向電機(jī)，縱向電機(jī)的輸出軸通過(guò)縱向電 機(jī)聯(lián)軸器與縱向滾珠絲杠副相連，并聯(lián)定平臺(tái)安裝在縱向滾珠絲杠副上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的五自由度水輪機(jī)葉片串并聯(lián)修復(fù)機(jī)器人，其 特征是所述的并聯(lián)桿的組成包括圓桿外殼，圓桿外殼的一端連接伸縮桿電機(jī) 連接架，通過(guò)直角減速器與伸縮桿電機(jī)連接架相連的伸縮桿電機(jī)，與定平臺(tái)鉸 接的鉸座轉(zhuǎn)動(dòng)塊安裝在直角減速器上，圓桿外殼內(nèi)設(shè)置伸縮桿滾珠絲杠，伸縮 桿滾珠絲杠上設(shè)置伸縮桿絲杠螺母，伸縮桿絲杠螺母與花鍵相連，圓桿外殼與 花鍵之間設(shè)置花鍵套，圓桿外殼的端部設(shè)置鎖緊螺母。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的五自由度水輪機(jī)葉片串并聯(lián)修復(fù)機(jī)器人，其特征 是所述的并聯(lián)桿的組成包括圓桿外殼，圓桿外殼的一端連接伸縮桿電機(jī)連接 架，通過(guò)直角減速器與伸縮桿電機(jī)連接架相連的伸縮桿電機(jī)，與定平臺(tái)鉸接的 鉸座轉(zhuǎn)動(dòng)塊安裝在直角減速器上，圓桿外殼內(nèi)設(shè)置伸縮桿滾珠絲杠，伸縮桿滾 珠絲杠上設(shè)置伸縮桿絲杠螺母，伸縮桿絲杠螺母與花鍵相連，圓桿外殼與花鍵 之間設(shè)置花鍵套，圓桿外殼的端部設(shè)置鎖緊螺母。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的五自由度水輪機(jī)葉片串并聯(lián)修復(fù)機(jī)器人，其特征 是所述的并聯(lián)桿的圓桿外殼上設(shè)置有圓桿外殼頂絲。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的五自由度水輪機(jī)葉片串并聯(lián)修復(fù)機(jī)器人，其特征 是所述的并聯(lián)桿的圓桿外殼上設(shè)置有圓桿外殼頂絲。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種五自由度水輪機(jī)葉片串并聯(lián)修復(fù)機(jī)器人。它包括橫向移動(dòng)支架，安裝在橫向移動(dòng)支架上的由行走輪、電磁板、行走輪力矩電機(jī)組成的小車，橫向移動(dòng)支架上設(shè)置橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，并聯(lián)定平臺(tái)安裝在縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，并聯(lián)桿的一端鉸接安裝在并聯(lián)定平臺(tái)上，并聯(lián)桿的另一端連接并聯(lián)動(dòng)平臺(tái)，作業(yè)工具和攝像機(jī)安裝在并聯(lián)動(dòng)平臺(tái)上。采用本發(fā)明的葉片修復(fù)機(jī)器人進(jìn)行工作，不僅可以保證葉片修復(fù)質(zhì)量、縮短周期，還能把工人從繁重、惡劣的工作條件中解放出來(lái)，同時(shí)也能帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B25J5/00GK101288952SQ20081006472
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者震 史, 張秀峰, 汝長(zhǎng)海, 高延濱 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)