CN101575068B - 一种吊具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吊具，包括起吊架，翻转架和夹紧架，所述起吊架通过一转动副连接翻转架，所述翻转架通过一移动副连接夹紧架，所述夹紧架用于夹紧工件，所述起吊架通过转动副可起吊翻转架、夹紧架和工件；所述翻转架通过转动副可相对于起吊架翻转；所述夹紧架通过移动副可相对于翻转架直线移动。

Description

一种吊具

技术领域

本发明涉及汽车焊装工艺、工装与非标设备等领域，具体涉及一种吊具。

背景技术

在现有汽车企业的焊装制造工艺中，侧围制造的物流一般如下：首先是在侧围分装线焊合成侧围总成；侧围总成再转运到主线上拼装；最后侧围总成在主线上和发仓、地板、后围等件焊合。分装线上的侧围工件一般都是XZ面与水平面大致平行(卧式)的，而在主线上侧围工件的XZ面与铅垂面大致平行(立式)的，这样在分装到主线的中间过程必须要有一种工装或设备来完成侧围工件由卧式到立式的翻转动作。

目前，这种翻转动作大多由翻转夹具完成，也有利用气动机械手来抓取的。采用夹具翻转只实现了翻转动作，并没有实现平移搬运，仍然需要搬运设备，而且需要占用较大的空间，有的还需要一个单独的工位；采用气动机械手来翻转并搬运，成本也较高，而且对员工的操作技能要求也较高，故障较多，安全性不高。

综上所述，目前的侧围翻转方案大多成本较高，操作不便或安全性不高。为此，设计开发操作简易、成本低、安全性高、节省空间的翻转工装或设备很有必要。

即现有技术中存在如下技术问题：(1)翻转和搬运分开导致成本增加；(2)气动机械手操作难故障多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吊具，其可以独立实现翻转和搬运，且操作简单。具体来说提供一种侧围翻转吊具，其操作简易、成本低、安全性高、节省空间的侧围翻转吊具，能够很好地满足现场使用。

具体技术方案如下：

一种吊具，包括起吊架，翻转架和夹紧架，所述起吊架通过一转动副连接翻转架，所述翻转架通过一移动副连接夹紧架，所述夹紧架用于夹紧工件。

所述起吊架通过转动副可起吊翻转架、夹紧架和工件；所述翻转架通过转动副可相对于起吊架翻转；所述夹紧架通过移动副可相对于翻转架直线移动。

所述夹紧架和翻转架上分别设有吊爪，用于夹紧工件。

所述夹紧架上的吊爪为动爪，所述翻转架上的吊爪为定爪，定爪和动爪在直线运动方向上夹紧工件。

还具有一限位机构安装于起吊架和翻转架之间，其用于：打开该限位机构翻转架可进行翻转，翻转结束该限位机构锁止翻转架，限制翻转架8相对起吊架1的转动。

所述工件为侧围工件。

吊具空载下，吊具重心位于起吊架的中心线上，且通过转动副的中心。

在翻转架与起吊架之间安装可调装置，用于调节翻转架与起吊架之间的相对距离。

所述可调装置为U型槽或调节螺钉等。

所述夹紧架采用气动式夹紧、机械式夹紧或其它夹紧方式。

吊爪从工件内侧夹紧工件。

起吊架下方横向设有横杆，用于在翻转架顺时针翻转90度后，限位翻转架上的操作手柄；横杆连接有起吊架内侧的两连接板，两连接板由一横梁在水平状态下限位，即翻转架不能相对起吊架逆时针方向继续翻转；转动副位于翻转架的下方。

横梁和横杆的位置可调，以改变翻转角度的大小。

所述吊具具有90度定角度的翻转空间。

负载时，翻转架带动夹紧架和工件可以相对起吊架自动翻转45度，剩余45度可以手动翻转。

与目前现有技术相比，本发明

1.能够实现空载平衡和自由翻转功能：

该吊具在空载时，能够实现翻转架8在水平方向的平衡，当翻转架8相对起吊架1翻转90度以后，仍然能够平衡。(见附图1)

2.能够在负载时实现如下翻转功能，在负载状态下，本吊具具有很好的翻转功能，具体如下(见附图1)：

2.1定角度翻转

该吊具具有90度定角度的翻转空间，能够有效锁定和控制吊具在搬运过程中的自由空间区域。

2.2半自动翻转

负载时，翻转架8带动夹紧架6和工件4可以相对起吊架1自动翻转45度(角度可以调节)，剩余45度可以手动翻转。留出45度手动自由翻转空间是为了增加员工将工件放到器具上时的操作灵活性。

2.3限位翻转

该吊具引入限位机构9，能够确保只有当人打开限位机构9时，才能开始翻转；当翻转结束时，限位机构9能够自动锁住翻转架8，确保翻转停止。该功能使操作者能够更加有效地在时序上控制翻转动作。

2.4省力翻转操作

该吊具可以实现省力操作，能够确保在整个操作过程中最大操作力不超过3公斤力。

3.一种焊装侧围吊具具有很高的安全保护功能(见附图1)

3.1防工件变形保护

能够有效避免侧围重要外表面区域，避免工件重要外表面区域变形，对工件起到了有效保护作用。

3.2防工件滑动保护

在吊运过程中，工件不会相对吊具滑动，确保吊运的稳定性与安全性。

3.3防工件脱落保护

能够有效确保吊具在整个搬运过程中，工件不会因为误操作和传动等故障脱离吊具，造成工件脱落的安全事故。

4.一种焊装侧围吊具可以用于各种索具起吊。

可以是硬臂起吊，也可以是软索起吊，吊架适当变形后还可以用于双点、三点、四点等多点起吊索具。

5.一种焊装侧围吊具集搬运和翻转功能于一体。

附图说明

图1为吊具整体结构示意图

图2为空载吊具示意图

图3为负载吊具水平状态示意图

图4为负载吊具翻转状态示意图

图5为定角度翻转结构示意图

图6为手动翻转操作力示意图

图7为吊具结构的装配图

图中：

1起吊架  2定爪  3转动副  4侧围工件  5动爪  6夹紧架  7移动副  8翻转架  9限位机构

10吊具重心  11起吊架中心线  12连接板  13横梁  14操作手柄  15横杆16、吊杆部件(010000)

17、框架部件(020000)

18、夹紧部件(030000)

19、带孔螺栓M20X2X80(GB31.3-1988)

20、开口销4X32(GB91-86)

21、螺母M20X2(GB/T5781-2000)

22、开口销3.2X2.5(GB91-86)

23、带孔柄螺栓M16X1.5X120(GB31.3-1988)

具体实施方式

下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。

整套方案及吊具的结构与功能(图1)：

本套吊具由三大主要部分组成：起吊架1，翻转架8，夹紧架6。这三大部分结构的巧妙分离与有效结合，是该吊具具有结构简单，操作简易，成本较低等功能的重要前提。将起吊架单独设计成具有一定高度的框架结构(见附图7)，可以有效的适应各种形式的索具：钢丝绳软索、链条软索、机械硬臂、硬臂框架式起吊架等。

夹紧架6可以相对翻转架8做直线运动，使固定在夹紧架6上的吊爪(动爪5)和固定在翻转架8的吊爪(定爪2)在直线运动方向上夹紧侧围工件4。夹紧架相对翻转架做直线运动，就比较容易实现了夹紧功能，控制和操作也比较简单。

起吊架1通过转动副3可以起吊翻转架8、夹紧架6和工件4。

翻转架8通过转动副3可以相对起吊架1在一定的角度范围内做翻转运动。

限位机构9用来限制翻转架8相对起吊架1的转动，只有打开限位机构9该吊具才能翻转。

该吊具的创造性设计完全是基于重心偏移原理实现的。下面简要叙述重心偏移原理的基本理论及在该吊具中的具体实施方式：

1、空载时重心与起吊线重合：

如图2所示，空载时重心10位于起吊架中心线11上，且通过转动副的中心，以确保空载时翻转架相对于起吊架满足随遇平衡条件，这样操作者可以几乎“零重力”地转动翻转架，便于员工操作吊具装载工件。

具体实施时，可以在翻转架8与起吊架1之间安装可调装置(如U型槽，调节螺钉等)，通过调节翻转架8与起吊架1之间的相对距离，直到整个翻转运动最省力时便可以认为达到要求。

2、负载时重心偏移：

如图3所示，取件时，首先夹紧架6相对翻转架8平移L距离，导致翻转架重心偏移；同时，翻转架8和夹紧架6作用到工件4上以后，由于工件4在翻转架8的下方，从而由翻转架8、夹紧架6和工件4共同构成的重心将在水平和铅垂方向上偏移原重心，从而也就偏移转轴。假设水平方向偏移距离B，铅垂方向偏移距离A，则有，整体便移距离可由下式计算：

S²＝A²+B²

3、平移时操作力计算与选择：

设翻转架、夹紧架和工件的共同重量为G，在水平位置时，人手操作位置到转轴的距离为L1，则在水平位置保持平衡需要施加的力F1满足下式：

F1·L1＝G·B

从而F1＝G·B/L1

具体实施时，可以依据重量G的大小，合理调节B，有效选择L1的长度，从而最终实现水平方向的省力操作：F1≤30N

4、半自动翻转角度计算与选择：

如图4，当操作者打开如图所示的限位机构9时，翻转架将带动夹紧架和工件在重力的作用下自动翻转一定角度，直到重心10与起吊中心线重合。

显然，自动翻转的角度D可由以下两式确定：

D＝90°-C，tan C＝A/B

其中，C为自动翻转稳定后翻转架与起吊架之间的夹角。这个角度C也就是手动需要翻转的自由角度。

具体实施时，可以选择适当的A和B值，从而选择合适的自动翻转角和手动翻转角度。本套吊具中，要求调定A＝B，从而自动翻转和手动翻转的角度均为45°。

4、吊爪与夹紧方式的选择：

如图5所示，为了加强该吊具在吊运过程中的安全性，要求夹紧架能够可靠地夹紧工件，可以采用气动式夹紧、机械式夹紧或其它夹紧方式。本吊具采用气动式夹紧方式，依据气压大小和所需夹紧力大小，可以选择汽缸缸径和活塞杆直径等参数。

为了避免在夹紧机构出现故障时，因夹紧力消失导致工件脱离吊具的危险，本吊具在吊爪的选择上也作了巧妙设计。

动爪5是活动的，其运动空间位在整个吊具运动空间的左下位置，若夹紧机构的传动出现故障，如气路断气，则动爪在重力的作用下不会离开原有位置。由于前吊勾与翻转架做成一体，U型槽结构能够在整个90度翻转区域内可靠地支撑工件，即便动爪出现故障，工件也不会从吊具上脱落。

同时，吊爪选择从内侧夹紧工件，能够有效地避免工件外表面被吊具夹变形或吊变形。

5、限定翻转架相对起吊架的翻转空间：

如图5所示，转动副3位于翻转架8的下方，这样起吊架1的内侧连接板12可以在水平状态时刚好可以由横梁13限位，从而翻转架8不能相对起吊架1逆时针方向(图示箭头方向的反方向)继续翻转；同理，当翻转架8顺时针方向(图示箭头方向)翻转90度后，其操作手柄14刚好由起吊架1上的横梁13限位，确保不能再继续翻转。通过调节或改变横梁和横杆的位置可以改变翻转角度的大小。

6、手动翻转的最大操作力设置：

如图6所示，手动翻转的操作力大小最大为F2＝G·A/L2，本吊具已经设置A＝B，从而调定或设置L2就可以改变F2的大小，最终要求F2≤30N。显然，能够达到省力操作。

此时已经将工件放到了立式器具上，翻转完成后，限位机构2能够自动锁住翻转架和起吊架，松开夹紧机构可以取出吊具，完成搬运过程。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种吊具，其特征在于，包括起吊架(1)，翻转架(8)和夹紧架(6)，所述起吊架(1)通过一转动副(3)连接翻转架(8)，所述翻转架(8)通过一移动副(7)连接夹紧架(6)，所述夹紧架(6)用于夹紧工件，所述起吊架(1)通过转动副(3)可起吊翻转架(8)、夹紧架(6)和工件；所述翻转架(8)通过转动副(3)可相对于起吊架(1)翻转；所述夹紧架(6)通过移动副(7)可相对于翻转架(8)直线移动，所述夹紧架(6)和翻转架(8)上分别设有吊爪，用于夹紧工件。

2.如权利要求1所述的吊具，其特征在于，所述夹紧架(6)上的吊爪为动爪(5)，所述翻转架(8)上的吊爪为定爪(2)，定爪(2)和动爪(5)在直线运动方向上夹紧工件。

3.如权利要求2所述的吊具，其特征在于，还具有一限位机构(9)安装于起吊架(1)和翻转架(8)之间，其用于：打开该限位机构(9)翻转架(8)可进行翻转，翻转结束该限位机构(9)锁止翻转架(8)，限制翻转架(8)相对起吊架(1)的转动。

4.如权利要求3所述的吊具，其特征在于，所述工件为侧围工件(4)。

5.如权利要求2或3所述的吊具，其特征在于，吊具空载下，吊具重心(10)位于起吊架(1)的中心线(11)上，且通过转动副(3)的中心。

6.如权利要求5所述的吊具，其特征在于，在翻转架(8)与起吊架(1)之间安装可调装置，用于调节翻转架(8)与起吊架(1)之间的相对距离。

7.如权利要求6所述的吊具，其特征在于，所述可调装置为U型槽或调节螺钉。

8.如权利要求6或7所述的吊具，其特征在于，所述夹紧架(6)采用气动式夹紧或机械式夹紧。

9.如权利要求1或2所述的吊具，其特征在于，吊爪从工件内侧夹紧工件。

10.如权利要求2，3，6中任一项所述的吊具，其特征在于，起吊架(1)下方横向设有横杆(15)，用于在翻转架(8)顺时针翻转90度后，限位翻转架(8)上的操作手柄(14)；横杆连接有起吊架(1)内侧的两连接板(12)，两连接板由一横梁(13)在水平状态下限位，即翻转架(8)不能相对起吊架(1)逆时针方向继续翻转；转动副(3)位于翻转架(8)的下方。

11.如权利要求10所述的吊具，其特征在于，横梁(13)和横杆(15)的位置可调，以改变翻转角度的大小。

12.如权利要求2，3，6中任一项所述的吊具，其特征在于，所述吊具具有90度定角度的翻转空间。

13.如权利要求12所述的吊具，其特征在于，负载时，翻转架(8)带动夹紧架(6)和工件可以相对起吊架(1)自动翻转45度，剩余45度可以手动翻转。

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