一种航空发动机叶片原位打磨设备

本发明涉及航空发动机故障检测维修，特别是一种航空发动机叶片原位打磨设备。

背景技术：

1、航空发动机为飞机提供充足的动力，作为飞机的心脏，航空发动机的安全性能是人们最为关注的重点，在高温高压等恶劣的工作环境中，发动机叶片容易受到损伤并发生故障，严重影响到发动机性能，直接关系到飞机的飞行安全。

2、针对航空发动机叶片出现裂纹损伤的问题，现有的解决方案是在故障前期对航空发动机叶片上的细小裂纹进行打磨处理，以释放应力，从而减少应力集中，防止裂纹扩大损伤叶片，而在现有的打磨设备中，更多的是人工操控的打磨器，前端采用刚性关节控制，自由度较少，可控性较差，工作效率较低。

3、因此，为了解决上述问题，亟需一种方便原位检测维修的打磨机器人。连续体机器人凭借细长、灵活等优势可以很好的适应航空发动机这种狭小且复杂的工作环境，例如发明专利“一种航空发动机孔探维修打磨的刚柔耦合机器人”(公开号cn 116100535 a)，其采用丝杠步进形式的驱动方式操控末端连续体机器人进行打磨操作，但丝杠本身会占据较大的空间位置，其次其整体步进的机构采用三臂并联式移动平台，也会占据较大空间，不利于结构轻量化，而航空发动机叶片原位打磨工作需要机器人固定在发动机外壁，较大的体积或重量会给安装带来一定的困难。现有技术存在航空发动机叶片打磨可控性差、费时费力、工作效率低、无法在狭小的叶片空间进行打磨的问题。

4、在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了航空发动机叶片原位打磨设备，末端采用连续体机械臂，其驱动采用线轮驱动方式，控制机械臂的两个自由度，同时还有一个进给自由度，整体步进采用单根丝杠驱动，这样的驱动形式以及排布方式将使整体结构更加紧凑，极大的节省空间，有利于轻量化，此外在驱动机构后端还有一个扭转自由度，整体共四个自由度，另外在侧面开有孔槽来放置摄像头，整体结构布置紧凑，空间利用率高，具有定位准确、灵活可控、实时监测、自动打磨等优点，方便在狭小的叶片空间进行打磨作业。

2、本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。航空发动机叶片原位打磨设备包括，

3、外部支撑机构，其固定在航空发动机内窥孔之外，外部支撑机构包括，

4、支撑底板，

5、两个轴承机构，其依次间隔地设于支撑底板下方且对齐支撑底板，所述轴承机构包括，

6、轴承支撑外环，

7、轴承支撑内环，其套设于轴承支撑外环内，

8、扭转轴承，其过盈配合地连接于轴承支撑外环与轴承支撑内环之间，

9、多个外部支撑板，其连接所述支撑底板和两个轴承机构的轴承支撑外环以构成第一框架结构；

10、中部扭转机构，其通过两个轴承机构连接于外部支撑机构中，所述中部扭转机构包括，

11、扭转电机，其一端固定于所述支撑底板，

12、十字扭转板，其连接所述扭转电机的另一端以传递扭矩，

13、多个扭转杆，其一端连接所述十字扭转板，

14、丝杠后端支撑板，其连接所述扭转杆的另一端且位于所述外部支撑机构内，

15、丝杠前端支撑板，其设于所述丝杠后端支撑板下方且对齐所述丝杠后端支撑板，所述丝杠前端支撑板设有多个限位槽，

16、前端支撑板，其设于所述丝杠前端支撑板下方且对齐所述丝杠前端支撑板，

17、多个扭转支撑板，其连接所述丝杠后端支撑板、丝杠前端支撑板和前端支撑板以构成第二框架结构，所述第二框架结构容纳于所述第一框架结构内；

18、内部进给机构，其连接所述中部扭转机构，所述内部进给机构包括，

19、电机支架，其设于所述丝杠后端支撑板与丝杠前端支撑板之间，所述电机支架包括位于中心的螺纹孔和位于周缘的多个孔洞，

20、机械臂支撑板，其设于所述丝杠前端支撑板和前端支撑板之间，

21、步进电机，其固定在所述丝杠后端支撑板上，

22、丝杠，其经由联轴器连接所述步进电机，所述丝杠穿过所述螺纹孔且两端分别通过轴承连接丝杠后端支撑板和丝杠前端支撑板，

23、多个限位支撑杆，其穿过所述孔洞且两端分别连接丝杠后端支撑板和丝杠前端支撑板，

24、多个限位导板，其穿过所述限位槽且两端分别连接电机支架和机械臂支撑板，

25、线轮控制机构，其设于所述电机支架，

26、多个滑轮机构，其分别安装固定在电机支架和机械臂支撑板上，来自线轮控制机构的驱动绳经由所述滑轮机构改变牵拉方向；

27、机械臂段机构，其连接所述内部进给机构且可伸入航空发动机的内窥孔，所述机械臂段机构包括，

28、机械臂导向杆，其底座固定在所述机械臂支架上且为中空结构，

29、连续体机械臂，其一端连接所述机械臂导向杆远离底座的一端，

30、打磨头，其连接所述连续体机械臂的另一端，连续体机械臂经由所述中空结构连接所述驱动绳以带动打磨头进给和转动。

31、所述的航空发动机叶片原位打磨设备中，线轮控制机构还包括，

32、多个控制电机，其固定于所述电机支架上，

33、多个线轮限位壳，其经由吊耳固定于所述电机支架的底部，

34、多个线轮内轮，其可转动地设于所述线轮限位壳内且连接控制电机的输出轴以转动，驱动绳缠绕在所述线轮内轮上且从线轮限位壳的侧面开口伸出以经由所述滑轮机构改变牵拉方向，

35、两个线轮轴承，其过盈配合地设于所述线轮限位壳与线轮内轮之间。

36、所述的航空发动机叶片原位打磨设备中，所述机械臂导向杆设有摄像头。

37、所述的航空发动机叶片原位打磨设备中，所述摄像头带有探照灯一起布置在机械臂导向杆侧壁的开槽中。

38、所述的航空发动机叶片原位打磨设备中，扭转电机和步进电机均为空心轴电机。

39、所述的航空发动机叶片原位打磨设备中，线轮内轮的底部有贯穿孔，驱动绳端部从所述贯穿孔穿过并进行锁线。

40、所述的航空发动机叶片原位打磨设备中，外部支撑机构通过法兰盘固定在航空发动机内窥孔的外壁上。

41、所述的航空发动机叶片原位打磨设备中，丝杠穿过电机支架的螺纹孔并带动电机支架转动，由于限位支撑杆和限位导板限位使得电机支架转动转化为内部进给机构的上下直线运动。

42、所述的航空发动机叶片原位打磨设备中，扭转电机的输出端连接到十字扭转板传递扭矩，所述十字扭转板和扭转杆连接并带动其转动，扭转杆带动丝杠后端支撑板转动，从而带动整个中部扭转机构转动。

43、所述的航空发动机叶片原位打磨设备中，所述航空发动机叶片原位打磨设备为中心对称结构。

44、与现有技术相比，本发明的优点是：

45、本发明采用机械结构定位的方式来进行打磨作业，相比于现有定位打磨来说，本发明具有更高的定位精度和控制精度，提高了打磨过程的可控性。同时还采用外、中、内层层嵌套的结构方案，分别起到固定、扭转、进给的作用，分工清晰且互不干涉，结构布置紧凑高效。本发明同时还采用线轮内外壳限位结构，可以在控制过程中防止驱动绳缠绕，以此来避免出现线圈半径改变的情况。本发明同时还具备四自由度的操控能力，步进和扭转各一个自由度，同时末端采用的连续体机械臂具有两个自由度，相比于传统刚性关节打磨仪来说，本发明使得打磨作业更加灵活方便。本发明同时还采用摄像头辅助打磨方式，在机械臂导向杆末端侧壁放置的摄像头和探照灯能更好的做到视觉反馈，提高可视化程度，从而辅助打磨。

46、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。