(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210592885.3 (22)申请日 2022.05.27 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园1号 (72)发明人 解增辉　刘辛军　谢福贵　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 专利代理师 黄德海 (51)Int.Cl. B23P 23/06(2006.01) B25J 9/16(2006.01) B25J 11/00(2006.01) (54)发明名称 大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工 系统及控制方法 (57)摘要 本发明公开了一种大型回转类薄壁结构件 内壁多机器人加工系统及控制方法， 大型回转类 薄壁结构 件内壁多机器人加工系统包括： 支撑环 形基座； 整周夹紧组件， 整周夹紧组件包括整周 夹具基座、 夹 具环形转盘和多个夹具； 协同基座， 协同基座设在支撑环形基座的径向内侧， 协同基 座上设有协 同环形导轨； 多个加工定位组件， 每 个加工定位组件包括加工基座、 径向动平台、 竖 向动平台和加工并联定位装置， 多个加工定位组 件包括多个粗加工定位组件和多个精加工定位 组件； 多个加工装置， 多个加工装置一一对应地 设在多个加工并联定位装置上。 根据本发明实施 例的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工 系统具有适应性强、 作业柔性高、 加工精度高、 加 工效率高等优点。 权利要求书3页 说明书9页 附图9页 CN 114749943 A 2022.07.15 CN 114749943 A 1.一种大 型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统， 其特 征在于， 包括： 支撑环形基座， 所述支撑环形基座 适于放置待加工零件； 整周夹紧组件， 所述整周夹紧组件包括整周夹具基座、 夹具环形转盘和多个夹具， 所述 夹具环形转盘可转动地设在所述整周夹具基座上且位于所述支撑环形基座的径向外侧， 多 个所述夹具沿所述夹具环形转盘的周向间隔设置且均位于所述支撑环形基座的径向外侧， 所述夹具环形转盘上设有多个弧形滑槽， 每个所述夹具上设有滑动凸起， 多个所述滑动凸 起一一对应地且可滑动地配合在所述弧形滑槽内， 所述弧形滑槽构造为通过所述夹具环形 转盘的转动带动多个所述夹具沿所述夹具环形转盘的径向移动， 每个所述夹具包括夹具基 座、 弧形卡板和顶部压板， 所述滑动凸起设在所述夹具基座上， 所述弧形卡板设在所述夹具 基座上， 所述顶部压板可沿所述夹具环形转盘的径向移动地设在所述夹具基座上， 所述弧 形卡板适于 贴合所述待加工零件的外表面， 所述顶部压板适于 贴合所述待加工零件的内表 面； 协同基座， 所述协同基座设在所述支撑环形基座的径向内侧， 所述协同基座上设有协 同环形导轨； 多个加工定位组件， 多个所述加工定位组件沿所述协同环形导轨的周向排列， 每个所 述加工定位组件包括加工基座、 径向动平台、 竖向动平台和加工并联定位装置， 所述加工基 座可滑动地设在所述协同环形导轨上， 所述加工基座上设有沿所述协同环形导轨的径向定 向的径向轨道， 所述径向动平台可滑动地设在所述径向轨道上， 所述径向动平台上设有竖 向轨道， 所述竖向动平台可滑动地设在所述竖向轨道上， 所述加工并联定位装置设在所述 竖向动平台上， 多个加工定位组件包括多个粗加工定位组件和多个精加工定位组件， 所述 粗加工定位组件的所述加工并联定位装置为三轴并联定位装置， 所述精加工定位组件的所 述加工并联定位装置为五轴并联定位装置； 多个加工装置， 多个所述加工装置一 一对应地设在多个所述加工并联定位装置上。 2.根据权利要求1所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统， 其特征在于， 还包括用于驱动所述夹具环形转盘转动的转盘驱动装置、 用于驱动所述加工基座沿所述协 同环形导轨滑动的协同驱动装置、 用于驱动多个所述径向动平台的多个径向驱动装置、 用 于驱动多个所述竖向动平台的多个竖向驱动装置 。 3.根据权利要求2所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统， 其特征在于， 所述转盘驱动装置包括转盘驱动电机、 转盘驱动齿轮和转盘驱动齿条， 所述转盘驱动齿条 设在所述夹具环形转盘上， 所述转盘驱动电机设在所述整周夹具基座上， 所述转盘驱动齿 轮与所述 转盘驱动电机传动连接且与所述 转盘驱动齿条啮合； 或所述转盘驱动装置包括转盘驱动丝杠、 转盘驱动滑块和转盘驱动电机， 所述转盘驱 动电机设在所述整周夹具基座上， 所述转盘驱动丝杠与所述转盘驱动电机传动连接， 所述 转盘驱动滑块与所述 转盘驱动丝杠螺纹配合且与所述夹具环形转盘相连； 或所述转盘驱动装置包括转盘驱动电动缸、 转盘驱动伸缩杆和转盘驱动电机， 所述转 盘驱动电动缸设在所述整周夹具基座上， 所述转盘驱动伸缩杆可沿轴向移动地设在所述转 盘驱动电动缸内且与所述夹具环形转盘相连， 所述转盘 驱动电机设在所述转盘驱动电动缸 上且与所述 转盘驱动伸缩杆传动连接 。 4.根据权利要求1所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统， 其特征在于，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114749943 A 2所述夹具还包括顶部压板驱动装置， 所述顶部压板驱动装置包括驱动单元和驱动轴， 所述 驱动轴与所述顶部压板相连， 所述驱动轴与所述驱动单元传动连接， 所述驱动单元设在所 述夹具基座上， 所述驱动轴由外向内向上倾 斜延伸。 5.根据权利要求2所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统， 其特征在于， 所述协同驱动装置包括协同驱动齿圈、 多个协同驱动齿轮和多个协同驱动电机， 所述协同 驱动齿圈设在所述协同基座上， 每个所述加工基座上设有协同驱动电机， 多个所述协同驱 动齿轮与多个所述协同驱动电机一一对应地传动连接， 多个所述协同驱动齿轮均与所述协 同驱动齿圈传动连接 。 6.根据权利要求2所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统， 其特征在于， 所述径向驱动装置包括径向驱动丝杠和径向驱动电机， 所述径向驱动电机 设在所述加工基 座上， 所述径向驱动丝杠与所述径向驱动电机传动连接且与所述径向动平台的螺母螺纹配 合。 7.根据权利要求2所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统， 其特征在于， 所述竖向驱动装置包括竖向驱动丝杠和竖向驱动电机， 所述竖向驱动电机 设在所述加工基 座上， 所述竖向驱动丝杠与所述竖向驱动电机传动连接且与所述竖向动平台的螺母螺纹配 合。 8.根据权利要求1所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统， 其特征在于， 所述加工并联定位装置包括加工并联定位支架和多个加工支链， 所述加工支链分别与所述 加工并联定位支架和所述加工装置相连， 所述加工并联定位支架与所述竖向动平台相连， 所述加工支链包括中空电机和滚珠丝杠， 所述中空电机与所述滚珠丝杠传动连接且通过所 述中空电机的转动带动所述滚珠丝杠沿 中心轴线转动且沿轴向移动， 所述中空电机通过第 一加工铰链与所述加工并联定位支架相连， 所述滚珠丝杠通过第二加工铰链与所述加工装 置相连； 或所述加工支链包括支链导轨、 支链滑块、 支链连杆和滑块电机， 所述支链导轨与所述 加工并联定位支架相连， 所述支链滑块可滑动地设在所述支链导轨上， 所述滑块电机与所 述支链滑块传动连接， 所述支链 连杆的一端通过第一加工铰链与所述支链滑块相连且另一 端通过第二加工铰链与所述加工装置相连； 或所述加工支链包括电动缸、 伸缩杆和伸缩电机， 所述伸缩杆沿轴向可移动地设在所 述电动缸内， 所述伸缩电机设在所述电动缸上且与所述伸缩杆传动连接， 所述电动缸通过 第一加工铰链与所述加工并联定位支架相连， 所述伸缩杆通过第二加工铰链与所述加工装 置相连。 9.根据权利要求8所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工系统， 其特征在于， 所述五轴并联定位装置包括所述滚珠丝杠和所述中空电机， 五个所述第二加工铰链中的四 个为双转动副铰链且一个为单转动副铰链， 五个所述第一加工铰链均为双转动副铰链； 所述三轴并联定位装置包括所述伸缩电机、 所述电动缸和所述伸缩杆且所述第 一加工 铰链和所述第二加工铰链均为双转动副铰链， 所述第一加工铰链的两个转动副的转动轴线 所在平面与所述第二加工铰链的两个转动副的转动轴线所在平面平行。 10.一种根据权利要求1 ‑9中任一项所述的大型回转类薄壁结构件内壁多机器人加工 系统的控制方法， 其特 征在于， 包括以下步骤：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114749943 A 3