专利名称：五自由度水轮机叶片串并联修复机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种机器人，特别是一种用于发电站水轮机叶片焊接、打磨 等修复作业的修复机器人。
(二)
背景技术：
水力发电应用广泛，水轮机经过一定时间运行会有不同程度的汽蚀、磨蚀， 需要定期检修。现阶段叶片修复通常采用手工补焊、人工打磨等方法，往往作业 量大、工况环境差、强度大、效率低，人工打磨后的叶片形状很难和原设计形状 吻合，质量差。目前，国内外水轮机叶片修复机器人大都为串联结构，虽然能够 满足工作自由度的要求，但机械系统刚度差，其机械结构承担不了大进给量磨削 工作，效率有待于提高。另一方面，现有修复机器人大多需要在叶片上铺设运行 轨道，给修复工作带来困难，有些特殊位置难以达到。鉴于以上情况，本发明研 制了一种新型叶片修复机器人，结构简单不仅系统刚度提高同时运行灵巧、方便， 可以到达叶片任意位置修复。
(三)
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够可以保证叶片修复质量、縮短周期、降低劳 动强度、能带来良好的经济效益的五自由度水轮机叶片串并联修复机器人。 本发明的目的是这样实现的
它包括横向移动支架，安装在横向移动支架上的由行走轮、电磁板、行走轮 力矩电机组成的小车，横向移动支架上设置横向移动机构，横向移动机构上设置 纵向移动机构，并联定平台安装在纵向移动机构上，并联杆的一端铰接安装在并 联定平台上，并联杆的另一端连接并联动平台，作业工具和摄像机安装在并联动 平台上。
本发明还可以包括
1、所述的横向移动机构包括安装在横向移动支架上的横向导轨副、横向滚 珠丝杠，通过横向电机连接板连接于横向移动支架一侧的横向电机，横向电机的 输出轴通过横向电机联轴器与横向滚珠丝杠连接，横向滚珠丝杠上有横向丝杠螺母。
2、 所述的纵向移动机构包括通过连接体连接于横向丝杠螺母上的纵向移动 支架，设置于纵向移动支架上的纵向导轨副、纵向滚珠丝杠副，通过纵向电机连 接板安装于纵向移动支架一侧的纵向电机，纵向电机的输出轴通过纵向电机联轴 器与纵向滚珠丝杠副相连，并联定平台安装在纵向滚珠丝杠副上。
3、 所述的并联杆的组成包括圆杆外壳，圆杆外壳的一端连接伸縮杆电机连 接架，通过直角减速器与伸縮杆电机连接架相连的伸縮杆电机，与定平台铰接的 铰座转动块安装在直角减速器上，圆杆外壳内设置伸縮杆滚珠丝杠，伸縮杆滚珠 丝杠上设置伸縮杆丝杠螺母，伸縮杆丝杠螺母与花键相连，圆杆外壳与花键之间 设置花键套，圆杆外壳的端部设置锁紧螺母。
4、 所述的并联杆的圆杆外壳上设置有圆杆外壳顶丝，用来固定圆杆外壳内 的花键套。
'本发明的五自由度水轮机叶片串并联修复机器人，具有五个工作自由度。机 器人部分安装在由两个行走轮组成的小车上，通过一个行走轮上的力矩电机来驱 动整个装备行走。由于叶片形状的特殊性，为使机器人能在叶片陡峭处行走，在 两个行走轮上面，机器人下面安装了电磁板，通电后电磁板产生磁力以吸附叶片， 保证机器人在叶片任何位置都可以工作。其中，串联机器人通过两个电机分别驱 动，产生纵向、横向两个方向的移动；并联机器人通过三个伸縮杆电机驱动，使 三个杆伸縮从而实现末端动平台两个转动、 一个移动。这五个自由度完全可以满 足作业工具所需，作业工具可以根据修复工艺的阶段，更换砂轮机或焊枪。
采用本发明的叶片修复机器人进行工作，不仅可以保证叶片修复质量、縮短 周期，还能把工人从繁重、恶劣的工作条件中解放出来，同时也能带来良好的经 济效益。
(四)
图l是本发明的主视图2是图1的俯视图3是本发明的并联杆放大图。
(五)
具体实施例方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述结合图1至图3，五自由度水轮机叶片串并联修复机器人由小车和串并机器 人组成。小车主要由行走轮力矩电机l、行走轮2、电磁板3组成。机器人主
要由横向电机4、横向电机联轴器5、横向电机连接板6、横向滚珠丝杠7、横 向丝杠螺母8、连接体9、并联定平台10、横向移动支架11、纵向电机12、纵 向电机连接板13、纵向电机联轴器14、纵向滚珠丝杠副15、纵向移动支架16、 纵向导轨副17、横向导轨副18、定平台铰座19、铰座圆销20、并联杆21、并 联动平台22、作业工具23、铰座转动块24、伸縮杆电机25、直角减速器26、 伸縮杆电机联轴器27、伸縮杆电机连接架28、伸縮杆滚珠丝杠29、圆杆外壳30、 伸縮杆丝杠螺母31、花键套32、花键33、球铰34、锁紧螺母35、圆杆外壳顶 丝36、摄像机37等组成。
电磁板3和横向移动支架11分别固定在由两个行走轮2组成的小车上，一 个在下面， 一个在上面。
横向电机4安装在横向电机连接板6上，横向电机连接板6的另一端固定在 横向移动支架11上，横向电机4通过横向电机联轴器5驱动横向滚珠丝杠7， 带动横向丝杠螺母8，沿横向导轨副18方向移动。连接体9把横向丝杠螺母8 和纵向移动支架16通过螺丝将其连接在一起，实现机器人横向移动。横向导轨 副18中导轨用螺丝安装在横向移动支架11上，纵向导轨副17用螺丝安装在纵 向移动支架16上。纵向电机12安装在纵向电机连接板13上，纵向电机连接板 13另一端固定在纵向移动支架16上，纵向电机12通过纵向电机联轴器14驱动 纵向滚珠丝杠副15，沿纵向导轨副17方向实现机器人纵向移动。并联定平台10 焊接在纵向移动支架16的斜面上，使并联定平台IO倾斜一定角度。三个定平台 铰座19放置在同一圆周上且呈等边三角形布局，分别焊接在并联定平台10上， 三根并联杆21的末端铰座转动块24通过铰座圆销20分别与三个定平台铰座19 连接，形成三个转动副。三根并联杆21的另一端球铰35分别与并联动平台22 通过螺丝连接。
三个并联杆21内部结构、组成及工作原理完全一样，每个都是由伸縮杆电 机25带动直角减速器26，通过伸縮杆电机联轴器27驱动伸縮杆滚珠丝杠29转 动。伸縮杆电机25安装在直角减速器26输入端，直角减速器26输出端安装与 伸縮杆电机联轴器27连接，铰座转动块24通过螺丝固定在直角减速器26背部 壳体法兰上。伸縮杆丝杠螺母31插入花键33内，通过螺丝固定。花键套32插入圆杆外壳30内，通过圆杆外壳顶丝36固定。伸縮杆滚珠丝杠29转动，使伸 縮杆丝杠螺母31带动花键33沿直线伸縮。球铰34螺纹端与圆杆外壳30固定， 另一端通过螺丝与动平台23固定，作业工具23安装在动平台23上。摄像机37 安装在动平台23上，用来观察修复作业的进程，以便更换不同的作业工具。
权利要求
1、一种五自由度水轮机叶片串并联修复机器人，其特征是它包括横向移动支架，安装在横向移动支架上的由行走轮、电磁板、行走轮力矩电机组成的小车，横向移动支架上设置横向移动机构，横向移动机构上设置纵向移动机构，并联定平台安装在纵向移动机构上，并联杆的一端铰接安装在并联定平台上，并联杆的另一端连接并联动平台，作业工具和摄像机安装在并联动平台上。
2、 根据权利要求1所述的五自由度水轮机叶片串并联修复机器人，其特征 是所述的横向移动机构包括安装在横向移动支架上的横向导轨副、横向滚珠 丝杠，通过横向电机连接板连接于横向移动支架一侧的横向电机，横向电机的 输出轴通过横向电机联轴器与横向滚珠丝杠连接，横向滚珠丝杠上有横向丝杠 螺母。
3、 根据权利要求1或2所述的五自由度水轮机叶片串并联修复机器人，其特征是所述的纵向移动机构包括通过连接体连接于横向丝杠螺母上的纵向移 动支架，设置于纵向移动支架上的纵向导轨副、纵向滚珠丝杠副，通过纵向电 机连接板安装于纵向移动支架一侧的纵向电机，纵向电机的输出轴通过纵向电 机联轴器与纵向滚珠丝杠副相连，并联定平台安装在纵向滚珠丝杠副上。
4、 根据权利要求1或2所述的五自由度水轮机叶片串并联修复机器人，其 特征是所述的并联杆的组成包括圆杆外壳，圆杆外壳的一端连接伸縮杆电机 连接架，通过直角减速器与伸縮杆电机连接架相连的伸缩杆电机，与定平台铰 接的铰座转动块安装在直角减速器上，圆杆外壳内设置伸縮杆滚珠丝杠，伸縮 杆滚珠丝杠上设置伸縮杆丝杠螺母，伸縮杆丝杠螺母与花键相连，圆杆外壳与 花键之间设置花键套，圆杆外壳的端部设置锁紧螺母。
5、 根据权利要求3所述的五自由度水轮机叶片串并联修复机器人，其特征 是所述的并联杆的组成包括圆杆外壳，圆杆外壳的一端连接伸縮杆电机连接 架，通过直角减速器与伸縮杆电机连接架相连的伸縮杆电机，与定平台铰接的 铰座转动块安装在直角减速器上，圆杆外壳内设置伸縮杆滚珠丝杠，伸縮杆滚 珠丝杠上设置伸縮杆丝杠螺母，伸缩杆丝杠螺母与花键相连，圆杆外壳与花键 之间设置花键套，圆杆外壳的端部设置锁紧螺母。
6、 根据权利要求4所述的五自由度水轮机叶片串并联修复机器人，其特征 是所述的并联杆的圆杆外壳上设置有圆杆外壳顶丝。
7、 根据权利要求5所述的五自由度水轮机叶片串并联修复机器人，其特征 是所述的并联杆的圆杆外壳上设置有圆杆外壳顶丝。
全文摘要
本发明提供的是一种五自由度水轮机叶片串并联修复机器人。它包括横向移动支架，安装在横向移动支架上的由行走轮、电磁板、行走轮力矩电机组成的小车，横向移动支架上设置横向移动机构，横向移动机构上设置纵向移动机构，并联定平台安装在纵向移动机构上，并联杆的一端铰接安装在并联定平台上，并联杆的另一端连接并联动平台，作业工具和摄像机安装在并联动平台上。采用本发明的叶片修复机器人进行工作，不仅可以保证叶片修复质量、缩短周期，还能把工人从繁重、恶劣的工作条件中解放出来，同时也能带来良好的经济效益。
文档编号B25J5/00GK101288952SQ20081006472
公开日2008年10月22日 申请日期2008年6月13日 优先权日2008年6月13日
发明者震 史, 张秀峰, 汝长海, 高延滨 申请人:哈尔滨工程大学