一種圓形樁腿定位孔自動打磨裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋工程裝備的制造技術領域，尤其涉及一種圓形粧腿定位孔自動打磨裝置及方法。
技術背景
[0002]近年來，隨著對能源的需求不斷增加，可再生能源的開發(fā)不斷受到重視。風能總量大，全球可利用的風能約為水能的10倍，因此風能無疑是世界上公認的最接近商業(yè)化的可再生能源技術之一。由于風電場土地資源日益緊張和海上風能資源蘊藏豐富，海上風能發(fā)電必然是未來風電的發(fā)展趨勢，風電作業(yè)船是海上風電場建設的核心技術，其工作原理是:船體通過提升系統(tǒng)插銷和粧腿定位孔的交替配合，實現插拔粧，粧腿與海床地基的相互作用，將船體撐出海面，為海洋作業(yè)和風電機組安裝提供一個平穩(wěn)的工作平臺。于是粧腿結構建造十分重要，為了保證插銷和定位孔的配合和定位精度，對定位孔的質量提出了更高的要求，而且伴隨著新材料的采用，粧腿材料選用超高強度鋼，這種鋼含碳量極高，等離子切孔后會產生多種滲氮層和氧化物，打磨過程變得格外困難，繁瑣。
[0003]目前，由于沒有專用的內圓打磨機，內圓一般只能采用人工進行打磨，自動化程度低、存在著工效差，打磨質量不穩(wěn)定等問題，嚴重影響了孔的制造精度，無法滿足裝配和定位的精度。而且定位孔是開設在粧腿筒體的曲面上，隨著孔徑和筒壁厚的增加，孔的圓度誤差和板厚方向內外側的垂直度誤差更難控制。

【發(fā)明內容】

[0004]為克服現有技術中存在的巨型粧腿定位孔在建造過程中打磨質量問題，本發(fā)明提供一種巨型圓形粧腿定位孔高精度自動打磨裝置及方法，可以在進一步提高打磨質量的同時，保證施工的可靠性，實現打磨自動化，提高生產效率，從而為粧腿結構建造、維護提供了全新的施工技術和方法。
[0005]本發(fā)明提供的一種圓形粧腿定位孔自動打磨裝置，
[0006]包括支架和安裝有四自由度自動裝置的打磨機，其中，
[0007]所述支架具有適應圓形曲面的支架腳，
[0008]所述四自由度自動裝置包括X、Y、Z軸平移自由度裝置和繞Z軸旋轉自由度裝置，
[0009]所述X、Y軸平移自由度裝置均包括步進電機、軸承、絲杠和滑塊，所述軸承設置于軸承座上，所述X軸平移自由度裝置的軸承座安裝于所述Y軸平移自由度裝置的滑塊上，
[0010]所述Z軸平移自由度裝置包括滑桿、滑動副和定位螺釘，
[0011]所述繞Z旋轉自由度裝置包括步進電機、旋桿、緊固件、緊固螺栓和旋轉臂，所述緊固件與所述旋桿固定連接，所述旋轉臂與所述緊固件固定連接，所述旋桿沿桿軸線作圓周運動從而帶動所述旋轉臂做繞Z軸旋轉的圓周運動，
[0012]所述打磨機還包括智能裝置和打磨輪，所述智能裝置通過智能計算確定打磨機的旋轉中心，所述打磨輪設置于所述旋轉臂的末端且通過螺栓與所述旋轉臂相連接。
[0013]本發(fā)明還提供了上述自動打磨裝置的優(yōu)選技術方案。
[0014]作為優(yōu)選，所述旋轉臂為多個長度不同的旋轉臂，需打磨的不同直徑的對應上述多個長度不同的旋轉臂。
[0015]作為優(yōu)選，所述旋轉臂依靠緊固螺栓的松開與加緊來調整旋轉半徑，從而適應不同直徑定位孔打磨的需要。
[0016]本發(fā)明進一步提供了上述自動打磨裝置的優(yōu)選技術方案。
[0017]作為優(yōu)選，所述打磨機還包括俯仰臂，所述俯仰臂設置于所述旋轉臂與所述打磨輪之間，所述旋轉臂與所述俯仰臂通過螺栓相連接。
[0018]本發(fā)明還提供了一種采用上述圓形粧腿定位孔自動打磨裝置的打磨方法，包括，
[0019]a打磨前準備步驟:
[0020]將所述的自動打磨裝置設置于與粧腿上，調整支架腳適應粧腿的圓形曲面，所述打磨機不安裝旋轉臂和打磨輪，將所述緊固件深入到定位孔內，且保持所述緊固件和定位孔壁持平。
[0021]b圓心確定步驟:
[0022]采用所述四自由度自動裝置控制所述緊固件在所述定位孔內移動，所述緊固件碰觸定位孔內任一點A，然后從所述點A出發(fā)沿任一直線移動至碰觸定位孔內另一點B，由所述四自由度自動裝置的智能裝置確定直線AB的中點，所述緊固件在所述四自由度自動裝置的驅動下移動至所述直線AB的中點；
[0023]在所述直線AB的垂直平分線方向上，采用與確定點A和點B以及直線AB的中點同樣的方法確定點C和點D以及直線CD的中點，所述直線CD的中點即為定位孔的中心；
[0024]所述點A、點B、點C和點D位于所述定位孔的同一橫截面上。
[0025]c打磨步驟:
[0026]將所述旋轉臂安裝在所述打磨機的所述緊固件上，調節(jié)所述旋轉臂的長度至需要打磨的定位孔半徑長度，將所述打磨輪安裝在所述旋轉臂上，所述打磨輪可以沿著定位孔內側自動打磨。
[0027]本發(fā)明還提供了上述自動打磨方法的優(yōu)選技術方案。
[0028]作為優(yōu)選，所述旋轉臂可以替換為上述的長度不同的旋轉臂。
[0029]作為優(yōu)選，所述打磨步驟中，在所述旋轉臂上安裝俯仰臂，并在所述俯仰臂上安裝所述打磨輪，所述俯仰臂與所述旋轉臂形成的俯仰角通過所述螺栓來調整。
[0030]本發(fā)明提供的巨型圓形粧腿定位孔高精度自動打磨裝置及方法具有以下優(yōu)點:
[0031](I)采用定中心打磨方式，一方面避免了人工打磨不穩(wěn)定對定位孔圓度誤差的影響，另一方面提供了一種空間孔中心定位的方法，保證了打磨質量。
[0032](2)通過一種碰壁方法，利用自動裝置的智能計算功能，確定打磨機的旋轉中心，避免了打磨機偏心引起的定位孔圓度誤差，保證了配合精度和定位精度。
[0033](3)采用自動化裝置輔助打磨機，有利于實現自動化，提高了生產效率，縮短了施工周期。
[0034](4)采用俯仰壁調整俯仰角，實現定位孔徑不同的打磨精度的調整，即沿板厚方向內外側，不同精度的控制。
【附圖說明】
[0035]圖1是自動打磨裝置安裝在粧腿上的結構示意圖，
[0036]其中，
[0037]1-粧腿，2-支架，3-軸承，4-軸承座，5-絲杠，6_滑塊，7_步進電機，8_滑動副，9-定位螺釘，10-滑桿，11-電機架，12-旋桿，13-緊固件，14-緊固螺栓，15-旋轉臂，16-螺栓，17-俯仰臂，18-打磨輪，19-定位孔。
[0038]圖2是自動打磨方法中圓心確定步驟的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0039]以下結合附圖和實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明
[0040]實施例1
[0041]本發(fā)明提供的一種圓形粧腿定位孔自動打磨裝置，如圖1所示，包括:支架2和安裝有四自由度自動裝置的打磨機，
[0042]其中，
[0043]支架2具有適應圓形曲面的支架腳，
[0044]所述四自由度自動裝置包括X、Y、Z軸平移自由度裝置和繞Z軸旋轉自由度裝置，所述X、Y、Z軸平移自由度裝置和繞Z軸旋轉自由度裝置分別包括一個步進電機。
[0045]所述X、Y軸平移自由度裝置均包括步進電機7、軸承3、絲杠5和滑塊6，軸承3設置于軸承座4上，X軸平移自由度裝置的軸承座4安裝于Y軸平移自由度裝置的滑塊3上，形成平面坐標系，實現打磨輪17在X-Y平面內的智能行走控制。
[0046]所述Z軸平移自由度裝置包括滑桿10、滑動副8和定位螺釘9，滑動副8可沿著滑桿10在Z軸方向上下滑動，利用定位螺釘9可以將滑動副8保持固定在某一位置，實現打磨輪17在Z軸方向上的移動，便于自動打磨裝置控制在定位孔壁厚方向上的打磨位置。
[0047]所述繞Z軸旋轉自由度裝置包括步進電機7、旋桿12、緊固件13、緊固螺栓14和旋轉臂15，緊固件13與旋桿12