一种发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置

1.本发明属于自回转式打磨装置技术领域，具体涉及一种发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置。


背景技术：

2.火箭发动机在燃料和燃烧室内壁之间需要装备一层绝热层，阻隔燃烧室内部的高温。燃烧室打磨脱粘目前主要采用手工操作的方式，手工打磨不仅效率低下，劳动强度大，打磨时周围充满粉尘，工作环境极其恶劣，并且难以保证打磨的均匀性，无法保证打磨质量。目前已有部分机械化打磨设备，大部分采用长机械臂或者移动机器人对绝热层进行打磨，但是这样长机械臂打磨机器人会存在机械臂扰度大，占地空间大的缺点，移动式打磨机器人需要旋转罐体，这样罐体存在脱落的风险，并且效率不高。上述方法只能适用于特定的某一范围的燃烧室罐体，对于超长的的大型罐体无法打磨。


技术实现要素：

3.本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种大型发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置，可以通过回转式打磨刀头进行打磨。整体打磨效率高，质量好，能够替代人工成为新的打磨方案。回转式打磨机器人折叠后通过运载机构运送到罐体内部，张开打磨和行走支臂进行打磨任务，在打磨结束后原路返回，收缩后连接运载机构退出燃烧室罐体。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.一种发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置，包括机器人基体、打磨张开机构、行走履带张开机构、丝杠螺母机构、打磨回转机构、安装于打磨张开机构上的打磨机构总成以及安装在所述行走履带张开机构上的履带轮机构；
6.其中，所述丝杠螺母机构的一端固定安装在所述机器人基体上，其另一端延伸至所述机器人基体外，其中多个打磨张开机构等间距圆周排列连接在所述丝杠螺母机构上，所述机器人基体上设有与所述打磨张开机构匹配的安装槽，在所述丝杠螺母机构的作用下打磨张开机构实现向机器人基体外展开和向机器人基体内收缩；
7.多个行走履带张开机构等间距圆周排列连接在所述丝杠螺母机构上，其位于所述机器人基体外侧的一端，在所述丝杠螺母机构的作用下打磨张开机构实现向外展开和向内收缩。
8.进一步地，所述丝杆螺母机构为双螺母丝杆螺母机构，其包括丝杆以及设置在所述丝杆上的两个螺母座，所述丝杆螺母机构由丝杠电机驱动。
9.进一步地，所述打磨张开机构包括打磨连杆、打磨曲柄、打磨螺母板和打磨基座，打磨曲柄一端与所述打磨基座铰接，其另一端与所述打磨连杆铰接，所述打磨连杆相对于与打磨曲柄铰接的另一端与所述打磨螺母板铰接，打磨机构总成安装在所述打磨曲柄上。
10.进一步地，所述打磨机构总成包括打磨电机、打磨靠模、打磨箱体、传动装置，打磨
刀头和力传感器，打磨箱体连接于打磨基座上，一端连接打磨电机，另一端连接打磨刀头，内部打磨电机和打磨刀头依靠传动装置连接，力传感器固定于打磨刀头外侧靠模上。
11.进一步地，其中所述打磨基座沿轴线与所述丝杆螺母机构保持固定，打磨螺母板与丝杆螺母机构的螺母固接。
12.进一步地，所述行走履带张开机构包括行走曲柄、行走连杆、行走基座和行走螺母板，行走曲柄一端与所述行走基座铰接，其另一端与所述行走连杆铰接，所述行走连杆相对于与行走曲柄铰接的另一端与所述行走螺母板铰接，履带行走机构安装在所述行走曲柄上。
13.进一步地，其中所述行走基座沿轴线与所述丝杆螺母机构保持固定，行走螺母板与丝杆螺母机构的螺母固接。
14.进一步地，所述履带轮机构通过柔性浮动装置连接于曲柄上，通过内置的滑台控制伸缩进行长度调节，所述履带轮机构铰接于柔性浮动装置末端。
15.进一步地，履带轮机构包括底板，链接支座，驱动电机，驱动轮，履带，所述浮动装置和链接支座铰接，铰接支座链接底板，底板上设有呈中心对称分布的驱动电机，所述驱动电机带动驱动轮旋转，进而带动履带进行移动。
16.进一步地，所述打磨张开机构和行走履带张开机构中有打磨回转机构，回转电机和主动轮安装于行走基座上，齿圈和从动轮安装于打磨基座上，两者之间相互啮合，通过回转电机带动打磨张开机构回转，完成打磨装置的圆周运动。
17.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
18.1.本发明采用机器人打磨取代人工，能够在复杂恶劣的工作环境中长时间高效率打磨。2.本发明解决了长机械臂打磨机器人打磨时机械臂挠度大，无法打磨长绝热层罐体的问题。本发明机器人整体较为紧凑，空间占用小，能够适应超长绝热层罐体的打磨任务。3.本发明解决了绝热层罐体不易自转的问题。本机器人通过周向均匀分布的履带轮紧贴绝热层，整体分为打磨部分和履带行走部分。履带行走部分负责沿着罐体母线前进，带动打磨部分前进；打磨部分通过回转电机带动进行回转，在回转过程中安装在末端的打磨机构开始进行打磨工作。
附图说明
19.图1为本发明多支臂自回转式打磨机器人张开时结构示意图；
20.图2为本发明多支臂自回转式打磨机器人结构收缩时示意图；
21.图3为本发明丝杠螺母机构结构示意图；
22.图4为本发明打磨支臂张开结构示意图；
23.图5为本发明打磨机构总成结构示意图；
24.图6为本发明行走履带张开机构结构示意图；
25.图7为本发明打磨支臂张开结构和行走履带张开机构安装示意图；
26.图8为本发明履带轮的结构示意图；
27.图9为本发明打磨装置回转装置结构示意图。
28.图中，
29.1-机器人基体；
30.2-行走履带张开机构，21-行走曲柄、22-行走连杆、23-行走铰接座、24-行走基座板、25-行走螺母板；
31.3-打磨张开机构，31-打磨曲柄、32-打磨连杆、33-打磨铰接座、34-打磨基座板、35-打磨螺母板；
32.4-打磨回转机构，41-齿圈、42-主动轮、43-回转电机、44-从动轮；
33.5-丝杠螺母机构，51-丝杠、52-丝杠联轴器、53-丝杠电机、54-行走螺母、55-打磨螺母；
34.6-打磨机构，61-打磨靠模、62-打磨箱体、63-打磨电机、64-打磨刀头、65-力传感器66-打磨基座；
35.7-履带行走机构，71-滑台、72-履带、73-驱动轮、74-驱动电机、75-底板。
具体实施方式
36.为了使本发明实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
37.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本发明的限制。
38.在本发明的描述中，除非另有说明，术语“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.下面结合具体附图和实例对本发明实施过程进一步详细说明。
40.实施例1
41.本实施例中提供一种发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置，如图1和2所示，包括机器人基体1、打磨张开机构3、行走履带张开机构2、丝杠螺母机构5、打磨回转机构4、安装于打磨张开机构3上的打磨机构6总成以及安装在行走履带张开机构2上的履带轮机构；其中，丝杠螺母机构5的一端固定安装在机器人基体1上，其另一端延伸至机器人基体1外，其中多个打磨张开机构3等间距圆周排列连接在丝杠螺母机构5上，机器人基体1上设有与打磨张开机构3匹配的安装槽，在丝杠螺母机构5的作用下打磨张开机构3实现向机器人基体1外展开和向机器人基体1内收缩；多个行走履带张开机构2等间距圆周排列连接在丝杠螺母机构5上，其位于机器人基体1外侧的一端，在丝杠螺母机构5的作用下打磨张开机构3实现向外展开和向内收缩。
42.在上述实施例中，如图3所示，丝杆螺母机构为双螺母丝杆螺母机构，其包括丝杆以及设置在丝杆上的两个螺母座(未示出)，丝杆螺母机构由丝杠电机53驱动。打磨张开机构3和行走履带机构在丝杠螺母机构5的带动下，能够实现同步张开和闭合，保证最终的工作面在同一圆面之上。丝杠一端连接于机器人基体1上，另一端连接丝杠联轴器52和丝杠电机53，由丝杠电机53提供旋转动力。丝杠螺母机构5穿过打磨张开机构3和行走履带张开机构2的中轴线。
43.实施例2
44.本实施例中，如图4和7所示，打磨张开机构3包括打磨连杆32、打磨曲柄31、打磨螺母板35和打磨基座板34，打磨曲柄31一端与打磨基座板34铰接，其另一端与打磨连杆32铰接，打磨连杆32相对于与打磨曲柄31铰接的另一端与打磨螺母板35铰接，打磨机构6总成安装在打磨曲柄31上，丝杠上面连接有打磨螺母板35和打磨基座板34。打磨曲柄31通过打磨铰接座33和打磨基座相连，能完成绕轴转动。打磨连杆32连接打磨曲柄31和打磨螺母板35，通过打磨螺母板35的移动带动打磨连杆32和打磨曲柄31移动，实现张开和收缩。
45.如图6和7所示，行走履带张开机构2包括行走曲柄21、行走连杆22、行走基座和行走螺母板25，行走曲柄21一端与行走基座铰接，其另一端与行走连杆22铰接，行走连杆22相对于与行走曲柄21铰接的另一端与行走螺母板25铰接，履带行走机构7安装在行走曲柄21上.丝杠上面连接有行走螺母板25和行走基座板24，行走曲柄21通过行走铰接座23和行走基座相连，能够完成绕轴转动。行走连杆22连接行走曲柄21和行走螺母板25，通过行走螺母板25的移动带动行走连杆22和行走曲柄21移动，实现张开和收缩。
46.在上述实施例中，如图5所示，打磨机构6总成包括打磨电机63、打磨靠模61、打磨箱体62、传动装置，打磨刀头64和力传感器65，打磨箱体62连接于打磨基座66上，一端连接打磨电机63，另一端连接打磨刀头64，内部打磨电机63和打磨刀头64依靠传动装置连接，力传感器65固定于打磨刀头64外侧靠模上。打磨张开机构3每个支臂的末端均连接有一个打磨装置。打磨装置中，打磨基座和打磨曲柄31相连，安装于中间的滑台71推动二者进行浮动。打磨箱体62安装于打磨基座上，两端安装有打磨电机63和打磨靠模61，内部安装有传动装置和打磨刀头64，靠模侧面安装有测量的压力传感器65，传感器一端和打磨靠模61头部连接，可以直接测量打磨压力。
47.如图8所示，履带轮机构通过柔性浮动装置连接于曲柄上，通过内置的滑台71控制伸缩进行长度调节，履带轮机构铰接于柔性浮动装置末端。履带轮机构包括底板75，链接支座，驱动电机74，驱动轮73，履带72，浮动装置和链接支座铰接，铰接支座链接底板75，底板75上设有呈中心对称分布的驱动电机74，驱动电机74带动驱动轮73旋转，进而带动履带72进行移动。
48.如图9所示，打磨张开机构3和行走履带张开机构2中有打磨回转机构4，回转电机43和主动轮42安装于行走基座上，齿圈41和从动轮44安装于打磨基座上，两者之间相互啮合，通过回转电机43带动打磨张开机构3回转，完成打磨装置的圆周运动。
49.具体工作方式如下：
50.当机器人准备工作时，行走履带张开机构2和打磨张开机构3通过丝杠螺母机构5进行移动限位，整体呈收缩状态如图所示。之后机器人通过配套运载机构运输进罐体内部。
51.进入罐体内部后，行走履带张开机构2和打磨张开机构3通过丝杠电机53和打磨螺母板35，行走螺母板25的移动，实现打磨张开机构3和行走履带张开机构2的张开，使履带轮机构紧贴绝热层表面，提供支撑力。之后打磨装置中的滑台71推动打磨装置伸出，和绝热层接触。
52.在履带行走机构7和绝热层紧密接触后，打磨机器人通过顶端的红外测距传感器判断机器人当前位置，进而驱动装置按照预定的智能控制系统逐步推进机器人前进。在整体机器人推进的过程中，打磨装置中的打磨刀头64直接和绝热层接触，刀头中的铣刀片旋
转切削绝热层。同时打磨装置中的压力传感器65及时反馈压力示数，根据示数滑台71灵活调整打磨装置伸出的长度，完成打磨控制。打磨张开机构3和打磨回转机构4相连，根据设定的打磨参数，系统计算出打磨张开机构3的回转速度，进而控制回转电机43转动带动打磨张开机构3回转，同时安装编码器，即时获取准确的回转速度。在只能控制系统中，根据预设程序控制回转速度和履带行进速度，使二者匹配至打磨刀头64呈螺旋状运动，同时轨迹密布无缺漏。
53.在打磨任务完成后，打磨装置中的滑台71收缩，使打磨装置脱离绝热层，之后控制履带行走装置按照原路返回绝热层罐体入口处，连接运载装置。之后丝杠电机53运转，带动打磨螺母板35，行走螺母板25运动，实现打磨张开机构3的和行走履带张开机构2的收缩。等收缩到指定位置之后，运载装置带动整个打磨机器人退出罐体，完成打磨任务。
54.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置，其特征在于，包括机器人基体、打磨张开机构、行走履带张开机构、丝杠螺母机构、打磨回转机构、安装于打磨张开机构上的打磨机构总成以及安装在行走履带张开机构上的履带轮机构；其中，所述丝杠螺母机构的一端固定安装在所述机器人基体上，其另一端延伸至所述机器人基体外，其中多个打磨张开机构等间距圆周排列连接在所述丝杠螺母机构上，所述机器人基体上设有与所述打磨张开机构匹配的安装槽，在所述丝杠螺母机构的作用下打磨张开机构实现向机器人基体外展开和向机器人基体内收缩；多个行走履带张开机构等间距圆周排列连接在所述丝杠螺母机构上，其位于所述机器人基体外侧的一端，在所述丝杠螺母机构的作用下打磨张开机构实现向外展开和向内收缩。2.根据权利要求1所述的一种发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置，其特征在于，所述丝杆螺母机构为双螺母丝杆螺母机构，其包括丝杆以及设置在所述丝杆上的两个螺母座，所述丝杆螺母机构由丝杠电机驱动。3.根据权利要求1所述的一种发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置，其特征在于，所述打磨张开机构包括打磨连杆、打磨曲柄、打磨螺母板和打磨基座，打磨曲柄一端与所述打磨基座铰接，其另一端与所述打磨连杆铰接，所述打磨连杆相对于与打磨曲柄铰接的另一端与所述打磨螺母板铰接，打磨机构总成安装在所述打磨曲柄上。4.根据权利要求3所述的一种发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置，其特征在于，所述打磨机构总成包括打磨电机、打磨靠模、打磨箱体、传动装置，打磨刀头和力传感器，打磨箱体连接于打磨基座上，一端连接打磨电机，另一端连接打磨刀头，内部打磨电机和打磨刀头依靠传动装置连接，力传感器固定于打磨刀头外侧靠模上。5.根据权利要求3所述的一种发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置，其特征在于，其中所述打磨基座沿轴线与所述丝杆螺母机构保持固定，打磨螺母板与丝杆螺母机构的螺母固接。6.根据权利要求1所述的一种发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置，其特征在于，所述行走履带张开机构包括行走曲柄、行走连杆、行走基座和行走螺母板，行走曲柄一端与所述行走基座铰接，其另一端与所述行走连杆铰接，所述行走连杆相对于与行走曲柄铰接的另一端与所述行走螺母板铰接，履带行走机构安装在所述行走曲柄上。7.根据权利要求1所述的一种发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置，其特征在于，其中所述行走基座沿轴线与所述丝杆螺母机构保持固定，行走螺母板与丝杆螺母机构的螺母固接。8.根据权利要求1所述的一种发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置，其特征在于，所述履带轮机构通过柔性浮动装置连接于曲柄上，通过内置的滑台控制伸缩进行长度调节，所述履带轮机构铰接于柔性浮动装置末端。9.根据权利要求8所述的一种发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置，其特征在于，履带轮机构包括底板，链接支座，驱动电机，驱动轮，履带，所述浮动装置和链接支座铰接，铰接支座链接底板，底板上设有呈中心对称分布的驱动电机，所述驱动电机带动驱动轮旋转，进而带动履带进行移动。10.根据权利要求1所述的一种发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置，其特征
在于，所述打磨张开机构和行走履带张开机构中有打磨回转机构，回转电机和主动轮安装于行走基座上，齿圈和从动轮安装于打磨基座上，两者之间相互啮合，通过回转电机带动打磨张开机构回转，完成打磨装置的圆周运动。

技术总结
本发明提供一种发动机燃烧室绝热层多支臂自回转式打磨装置，包括机器人基体、打磨张开机构、行走履带张开机构、丝杠螺母机构、打磨回转机构、打磨机构总成以及履带轮机构；丝杠螺母机构的一端固定安装在机器人基体上，其另一端延伸至机器人基体外，其中多个打磨张开机构等间距圆周排列连接在丝杠螺母机构上，机器人基体上设有与打磨张开机构匹配的安装槽，在丝杠螺母机构的作用下打磨张开机构实现向机器人基体外展开和向机器人基体内收缩；多个行走履带张开机构等间距圆周排列连接在丝杠螺母机构上，其位于机器人基体外侧的一端，在丝杠螺母机构的作用下打磨张开机构实现向外展开和向内收缩。本发明能够适应超长绝热层罐体的打磨任务。的打磨任务。的打磨任务。


技术研发人员：张志强 张垚东 肖华 王伟 周智超 高正平 付伟祺 肖博 何凯
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/8/24