[发明专利]一种三自由度串联柔性磨抛法兰装置

说明书

本发明公开了一种三自由度串联柔性磨抛法兰装置，属于曲面加工技术领域，包括：Z轴移动驱动组件、X轴转动驱动组件、Y轴转动驱动组件和磨头组件。通过Z轴移动驱动组件带动X轴转动驱动组件、Y轴转动驱动组件和磨头组件一起沿Z轴上下移动，通过X轴转动驱动组件带动Y轴转动驱动组件和磨头组件一起绕X轴转动，通过Y轴转动驱动组件带动磨头组件绕Y轴转动，从而实现磨头位姿的三自由度控制。本发明从三个自由度精密调节磨头的轴线与加工曲面的法线的夹角，由此解决现有的单自由度磨轴线与加工曲面的法线不重合导致的打磨一致性差的问题。

技术领域

本发明属于曲面加工技术领域，更具体地，涉及一种三自由度串联柔性磨抛法兰装置。

背景技术

风电叶片是风力发电机组的关键部件，尺寸大(≥50米)、自由曲面型面、弱刚性，是典型的大型复杂曲面零件，其型面形位精度和表面粗糙度直接影响着风力发电效率和寿命。注塑成型后的大型风电叶片、需要进行整体一次性光整加工，目前我国主要采用人工和龙门机床磨抛。人工磨抛对工人的技术要求高、劳动强度大、效率低、产品的一致性无法保证，且严重影响人的身心健康；龙门机床磨抛灵活性差，操作复杂，且难以解决中尾部弱刚性区域的高效精密加工。而采用机器人加工则具有灵活性高，工作范围大，成本可控等优势，在风电叶片中具有广阔的应用前景。

机器人在打磨风电叶片等曲面零件的过程中，目前一般采用单自由度柔性磨抛法兰安装于机器人末端进行打磨，在打磨的过程中，安装于机器人末端的单自由度柔性磨抛法兰的轴线与曲面零件的法线方向理论应该重合，但是由于加工环境复杂，机器人自身结构为悬臂梁等导致机器人末端精度较低，单自由度磨头与曲面零件接触时，其轴线与曲面的法线方向不重合，使得曲面零件出现过磨或少磨的区域，一致性较差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种三自由度串联柔性磨抛法兰装置，其目的在于通过移动副与转动副的配合使用，从三个自由度精密调节磨头的轴线与加工曲面的法线的夹角，由此解决现有的单自由度磨轴线与加工曲面的法线不重合导致的打磨一致性差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种三自由度串联柔性磨抛法兰装置，包括：Z轴移动驱动组件、X轴转动驱动组件、Y轴转动驱动组件和磨头组件；

Z轴移动驱动组件包括沿着Z轴移动的第一直线滑块；

X轴转动驱动组件包括X轴转动平台和滑块摇杆机构；滑块摇杆机构包括第二直线滑块、支架及连杆；第二直线滑块沿Z轴可移动地安装于第一直线滑块上；支架一端枢接在X轴转动平台上，枢接部位的旋转轴线平行于X轴，支架另一端固定在第一直线滑块上，以带动X轴转动平台随第一直线滑块沿Z轴移动；连杆一端枢接在第二直线滑块上，另一端枢接在X轴转动平台上与支架不同的位置；当第二直线滑块在第一直线滑块上沿Z轴上下移动时，带动连杆上下偏摆，进而通过连杆带动X轴转动平台绕X轴上下转动；

Y轴转动驱动组件包括Y轴转动平台、Y轴伺服电机和Y轴转动连杆；Y轴伺服电机固定于X轴转动平台上，其输出轴沿Y轴布置；Y轴转动连杆上端枢接于X轴转动平台上且与Y轴伺服电机的输出轴连接，Y轴转动连杆下端固定于Y轴转动平台上表面；磨头组件固定于Y轴转动平台下表面，以在Y轴伺服电机驱动下带动磨头组件绕Y轴转动。

进一步地，包括与磨削机器人对接的外壳；

Z轴移动驱动组件包括Z轴伺服电机、底座、第一直线滑块和第一丝杠；Z轴伺服电机沿Z轴方向固定于外壳内部顶面上；底座安装于Z轴伺服电机下部，底座上设有平行于Z轴伺服电机输出轴的第一直线滑轨；第一丝杠上端与Z轴伺服电机输出轴连接，下端穿过第一直线滑块与第一直线滑块组成第一丝杠滑块机构；第一直线滑块安装于第一直线滑轨上，以在第一丝杠带动下沿第一直线滑轨移动。

进一步地，X轴转动平台包括底盘和X轴转动盘，底盘固定于X轴转动盘下部，Y轴转动驱动组件固定于底盘下部；