CN102765089B - 夹锚链、钢索用多功能头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种夹锚链、钢索用多功能头，由上部的翻转机构、中部的回转减速箱、下部的多功能回转头组成，翻转机构与回转减速箱通过减速箱连接轴可转动连接，回转减速箱与多功能回转头通过联接座和滑环连接头连接。能实现围绕多功能臂铰接点的收放动作、左右摆动、旋转动作、多功能头下部夹锚链的夹紧/放松、夹钢索的夹紧/放松和收紧/放出。本发明将锚链/钢丝绳夹持、拖带作业的多自由度、双夹具高度集成多功能头，在与多功能机械手的双工作臂组合，不仅完全替代了船舶甲板面上的起重机，而且也将避免了过去靠人力拖带的局面，尤其避免了高海况甲板拖带工作对人身安全造成威胁。配备带有多功能头的多功能机械手，船舶甲板作业也向多元化发展。

Description

夹锚链、钢索用多功能头

技术领域

本发明涉及一种船舶甲板作业中的机械手，尤其是一种用于安装在多功能机械手多功能臂上夹锚链、钢索的多功能头。

背景技术

取物装置是起重设备中的一个重要部件。起重设备传统的取物装置通常是吊钩、吊索、夹钳（摩擦型夹钳、偏心/楔形夹钳）、抓斗、吸盘（电磁型、真空型）等设备。这些取物装置在船舶甲板作业中都有作业单一的局限性，而船舶甲板作业面积有限，如何合理、有效利用船舶甲板空间、集成多种功能且能快速换装是船舶起重取物装置发展方向。

目前，德国、英国、美国和日本的多家工程机械公司都采用将起重机取物装置的模块化设计。将多种取物装置制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的尺度模块，通过不同模块的相互组合，形成新型的取物装置。这对于甲板机械而言是一个很好的借鉴。   

多功能机械手多功能臂上安装的夹锚链/钢索用多功能头是根据船舶甲板作业中拖带作业较多，对象分别为锚链拖带和钢索拖带。以完成船舶甲板的预起抛锚中的锚链整理、钢索经船舶上钢索绞盘绞紧钢丝绳后释放钢丝绳、板壳类物品、管/棒状物品夹取等作业。海洋工程装备中三用途工作船的甲板作业尤甚。

多功能头类似人的手，为实现其灵活自如地动作，准确可靠地抓取物品，需要多个动作进行组合。目前，船舶甲板作业中还没有类似人的手，可实现其灵活自如地动作，准确可靠地实现夹锚链/钢索的多功能头。

发明内容

本发明是要提供一种夹锚链、钢索用多功能头，该多功能头高度集成了锚链、钢丝绳夹持、拖带作业为一体，区别于传统的取物装置，对船舶甲板作业起抛锚、船舶甲板拖带作业特别适用，在与多功能机械手的双工作臂组合，不仅完全替代了船舶甲板面上的起重机，而且也将避免了过去靠人力拖带的局面，尤其避免了高海况甲板拖带工作对人身安全造成威胁。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种夹锚链、钢索用多功能头，由上部的翻转机构、中部的回转减速箱、下部的多功能回转头组成，其特点是：

翻转机构与回转减速箱通过减速箱连接轴可转动连接，回转减速箱与多功能回转头通过联接座和滑环连接头连接；

翻转机构包括翻转架、连杆组、撑杆组、多功能臂连接轴、减速箱连接轴、多功能头摆动油缸、翻转架通过连杆组与撑杆组转动连接，翻转架中间装有多功能头摆动油缸；多功能头摆动油缸铰接在翻转架上，其活塞杆端连接在回转减速箱的上盖上，多功能头摆动油缸动作使回转减速箱及多功能回转头绕回转减速箱连接轴向两侧方向摆动；

回转减速箱包括联接座、箱体、蜗轮、蜗轮轴、蜗轮上端盖、上盖、液压滑环、蜗杆、马达，箱体内装有蜗杆和蜗轮及蜗轮轴，蜗杆传动输入端连接马达，蜗轮轴中装有液压滑环，蜗轮轴下端固定连接联接座，箱体上端面上固定连接上盖。

多功能回转头包括滑环连接头、锚链夹具座、锚链夹紧油缸、锚链活动夹头、锚链夹头连接块、钢索夹具座、夹钢索装置、钢索夹具收放油缸、钢索夹具夹紧油缸、滑动夹钢索块，钢索夹具座与锚链夹具座通过滑环连接头固定连接，钢索夹具座内装有夹钢索装置和滑动夹钢索块，滑动夹钢索块与钢索夹具夹紧油缸连接，钢索夹紧油缸推动滑动夹钢索块沿钢索夹具座上的导向板方向滑动，从而使滑动夹钢索块到达夹持位置实现多功能头夹持钢索动作；夹钢索装置与钢索夹具收放油缸连接，钢索夹具收放油缸推动夹钢索装置摆出和收回，实现钢索的顺利抓取和释放；锚链夹具座内通过锚链夹头连接块铰接锚链活动夹头，且锚链活动夹头与锚链夹紧油缸连接，锚链夹紧油缸推动锚链活动夹头沿锚链夹具连接块铰接的方向摆动直至锚链夹紧油缸达到夹持位置实现夹持锚链动作。

回转减速箱中的蜗轮轴分别通过蜗轮下端盖及第一轴承和蜗轮上端盖及第二轴承与箱体和上盖连接，联接座通过花键套与蜗轮轴配合连接，蜗杆两端分别通过蜗杆前端盖及第三轴承和蜗杆后端盖及第四轴承与箱体连接。

翻转架和多功能回转头上分别焊接有开关触块，回转减速箱上装有限位开关，当回转减速箱上盖平面与翻转架底面处于平行时，限位开关与开关触块1接触并使限位开关闭合，这时系统自动切断供油从而保证存放角度与设计的零位保持一致。

液压滑环包括具有六路通道的液压滑环，防转杆，具有六路通道的液压滑环从回转减速箱下部穿入，液压滑环的下部回转部分与蜗轮用螺钉固定连接，上部与回转减速箱上盖通过液压滑环的防转杆相连。

本发明的有益效果

    本发明将锚链/钢丝绳夹持、拖带作业的多自由度、双夹具高度集成多功能头，区别于传统的取物装置，对船舶甲板作业起抛锚、船舶甲板拖带作业特别适用。在与多功能机械手的双工作臂组合，不仅完全替代了船舶甲板面上的起重机，而且也将避免了过去靠人力拖带的局面，尤其避免了高海况甲板拖带工作对人身安全造成威胁。

    配备带有多功能头的多功能机械手，船舶甲板作业也向多元化发展。突破了单一船型配套专用设备而造成的甲板作业局限性，为船舶用途多元化在甲板机械方面进行了有益的尝试。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是翻转机构示意图；

图3是回转减速箱结构剖视图；

图4是图3中沿A－A剖视图；

图5是多功能回转头结构示意图；

图6是图1中B处放大图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图6所示，本发明的夹锚链、钢索用多功能头，由上部的翻转机构3、中部的回转减速箱2、下部的多功能回转头1组成。

翻转机构3与回转减速箱2通过减速箱连接轴7可转动连接，回转减速箱2与多功能回转头1通过联接座21和滑环连接头31连接。翻转架11和撑杆组13分别通过多功能臂连接轴16和撑杆下轴15与多功能臂铰接，连杆组12与撑杆组13通过撑杆上轴14铰接，连杆组12与翻转架1通过连杆轴19铰接，多功能臂4与撑杆上轴14之间通过多功能头收放油缸连接，并与翻转架11、连杆组12、撑杆组13组成曲柄摇杆机构，通过多功能头收放油缸推动使翻转架11带动整个多功能头绕连接轴旋转；多功能头收放油缸在最大行程时达到收起/存放状态，最小行程时，多功能头达到最大工作位置。

翻转架11和多功能回转头1上分别焊接有开关触块38（图6），回转减速箱2上装有限位开关39，当回转减速箱上盖平面与翻转架底面处于平行时，限位开关39与开关触块38接触并使限位开关闭合，这时系统自动切断供油从而保证存放角度与设计的零位保持一致。

如图2所示，翻转机构3包括翻转架11、连杆组12、撑杆组13、撑杆上轴14、撑杆下轴15、多功能臂连接轴16、减速箱连接轴17、多功能头摆动油缸18、连杆轴19等。翻转架11通过连杆组12与撑杆组13转动连接，翻转架11中间装有多功能头摆动油缸18；多功能头摆动油缸18铰接在翻转架11上，其活塞杆端连接在回转减速箱的上盖上，多功能头摆动油缸18动作使回转减速箱2及多功能回转头1绕回转减速箱连接轴向两侧方向摆动。翻转架11和撑杆组13分别通过多功能臂连接轴16和撑杆下轴15与多功能臂4铰接，连杆组12与撑杆组13通过撑杆上轴14铰接，连杆组12与翻转架11通过连杆轴19铰接，多功能臂4与撑杆上轴14之间通过多功能头收放油缸连接，并与翻转架11、连杆组12、撑杆组13组成曲柄摇杆机构，通过多功能头收放油缸推动使翻转架带动整个多功能头绕连接轴旋转；多功能头收放油缸在最大行程时达到收起/存放状态，最小行程时，多功能头达到最大工作位置。

如图3，4所示，回转减速箱包括联接座21、花键套22、蜗轮下端盖23、箱体24、蜗轮25、蜗轮轴26、蜗轮上端盖27、上盖28、第一轴承29、液压滑环30、蜗杆前端盖31、蜗杆后端盖32、蜗杆33、第三轴承34、马达35，箱体24内装有蜗杆33和蜗轮25及蜗轮轴6，蜗杆33传动输入端连接马达35，蜗轮轴26中装有液压滑环30，蜗轮轴26下端固定连接联接座21，箱体24上端面上固定连接上盖28。回转减速箱中的蜗轮轴26分别通过蜗轮下端盖23及第一轴承29和蜗轮上端盖27及第二轴承与箱体24和上盖28连接，联接座21通过花键套22与蜗轮轴26配合连接，蜗杆33两端分别通过蜗杆前端盖31及第三轴承34和蜗杆后端盖32及第四轴承与箱体24连接。

液压滑环30包括具有六路通道的液压滑环36，防转杆37，具有六路通道的液压滑环36从回转减速箱2下部穿入，液压滑环36的下部回转部分与蜗轮25用螺钉固定连接，上部与回转减速箱上盖通过液压滑环的防转杆37相连。

如图5所示，多功能回转头1包括滑环连接头41、锚链夹具座42、锚链夹紧油缸43、锚链活动夹头44、锚链夹头连接块45、钢索夹具座46、夹钢索装置47、钢索夹具收放油缸48、钢索夹具夹紧油缸49、滑动夹钢索块50，钢索夹具座46与锚链夹具座32通过滑环连接头31固定连接，钢索夹具座46内装有夹钢索装置47和滑动夹钢索块50，滑动夹钢索块50与钢索夹具夹紧油缸49连接，钢索夹紧油缸49推动滑动夹钢索块50沿钢索夹具座46上的导向板方向滑动，从而使滑动夹钢索块50到达夹持位置实现多功能头夹持钢索动作；夹钢索装置47与钢索夹具收放油缸48连接，钢索夹具收放油缸48推动夹钢索装置47摆出和收回，实现钢索的顺利抓取和释放；锚链夹具座42内通过锚链夹头连接块45铰接锚链活动夹头44，且锚链活动夹头44与锚链夹紧油缸43连接，锚链夹紧油缸43推动锚链活动夹44头沿锚链夹具连接块45铰接的方向摆动直至锚链夹紧油缸43达到夹持位置实现夹持锚链动作。

多功能头动作分别为：

（1）        多功能头围绕多功能臂铰接点的收放动作；

（2）        多功能头的左右摆动；

（3）        多功能头的旋转动作；

（4）        多功能头下部夹锚链的夹紧/放松；

（5）        夹钢索的夹紧/放松和收紧/放出。

     为实现多功能头动作，采用了不同形式的油缸和马达进行结构组合：

（1）        多功能头围绕多功能臂铰接点的收放动作：多功能头收放油缸一端铰接在多功能臂上，一端铰接在多功能头上部翻转支架的撑杆上轴上，翻转架、连杆组、撑杆组、多功能臂组成了曲柄摇杆机构，通过油缸推动使翻转架带动整个多功能头绕连接轴旋转；油缸在最大行程时达到收起/存放状态，最小行程时，多功能头达到最大工作位置；

（2）        多功能头的摆动动作：采用一对并联的多功能头摆动油缸分别布置在多功能头的两侧，中部铰接在翻转架上，活塞杆端连接在回转减速箱的上盖上，油缸动作从而使减速箱及多功能回转头绕减速箱连接轴向两侧方向摆动；

（3）        多功能头的旋转动作：采用安装在回转减速箱蜗杆端的摆线马达驱动蜗杆转动，并通过蜗轮传递旋转动作到多功能头下部的多功能回转头上；回转减速箱的蜗轮蜗杆机构将马达的转速降低到工作转速，保证动作运转平稳；

（4）        锚链夹具的夹紧/放松是采用锚链夹紧油缸推动锚链活动夹头沿锚链夹具连接块铰接的方向摆动直至油缸达到夹持位置实现夹持锚链动作；

（5）        两个钢索夹紧油缸推动滑动夹钢索块沿绳索夹具座上的导向板方向滑动，从而使滑动夹钢索块到达夹持位置实现多功能头夹持钢索动作；安装在多功能回转头上的钢索夹具收放油缸可推动夹钢索装置摆出和收回，实现钢索的顺利抓取和释放。

回转减速箱可以带动多功能回转头实现360°全回转，而多功能回转头上分别装有锚链夹紧油缸、钢索夹紧油缸、钢索夹具收放油缸三组油缸，为实现三组油缸动作至少提供经控制其压力和流量的六路液压介质。

在蜗杆中部做成一个封闭孔，将具有六路通道的液压滑环从回转减速箱下部穿入，液压滑环的下部回转部分与蜗轮采用螺钉联接，上部与回转减速箱上盖通过液压滑环的防转杆相连，这样确保液压滑环下部回转时上部保持与回转减速箱箱体静止不动。液压滑环与蜗杆的联接面同时也保证了多功能回转头联接座的轴向固定（如图5示）。六路液压通道通过上部端面接口进入，中间分别有六路回转密封并在下部两侧出油。

液压滑环的安装不仅使回转减速箱结构更为紧凑，而且也解决了回转时管路缠绕的问题，为实现锚链及钢索扭结释放而需要多圈旋转动作提供了保障。

多功能头回收并存放时，由于多功能机械手是双工作臂系统，多功能头所处的位置不佳，极易造成多功能头与另一个工作臂的干涉，以至于设备瘫痪。为了能够正确地操控，我们分别对多功能头的摆动、回转进行了零位的定义。

上部的开关触块是焊接在翻转架上，当回转减速箱上盖平面与翻转架底面处于平行时，限位开关与开关触块1接触并使限位开关闭合，这时系统自动切断供油从而保证存放角度与设计的零位保持一致。

下部的开关触块是焊接在多功能回转头上，当回转减速箱回转到限位开关与开关触块接合时，此时的回转角度为零度。这时，多功能头在存放状态是能保证不与主臂油缸吊耳干涉。防止了反向回收至存放位时锚链夹具尺寸过大从而与主臂干涉的问题。

回转减速箱的零位设计不仅对甲板实时作业中估计各动作大致时间带来了便利条件，也是安全作业的一项很重要的保证。

Claims (4)

1.一种夹锚链、钢索用多功能头，由上部的翻转机构（3）、中部的回转减速箱（2）、下部的多功能回转头（1）组成，其特征在于：所述翻转机构（3）与回转减速箱（2）通过减速箱连接轴（17）可转动连接，回转减速箱（2）与多功能回转头（1）通过联接座（21）和滑环连接头（31）连接；

所述翻转机构（3）包括翻转架（11）、连杆组（12）、撑杆组（13）、多功能臂连接轴（16）、减速箱连接轴（17）、多功能头摆动油缸（18），翻转架（11）通过连杆组（12）与撑杆组（13）转动连接，翻转架（11）中间装有多功能头摆动油缸（18）；多功能头摆动油缸（18）铰接在翻转架（11）上，其活塞杆端连接在回转减速箱（2）的上盖上，多功能头摆动油缸（18）动作使回转减速箱及多功能回转头绕回转减速箱连接轴向两侧方向摆动；

所述回转减速箱（2）包括联接座（21）、箱体（24）、蜗轮（25）、蜗轮轴（26）、上盖（28）、液压滑环（30）、蜗杆（33）、马达（35），箱体（24）内装有蜗杆（33）和蜗轮（25）及蜗轮轴（26），蜗杆（33）传动输入端连接马达（35），蜗轮轴（26）中装有液压滑环（30），蜗轮轴（26）下端固定连接联接座（21），箱体（24）上端面上固定连接上盖（28）；

所述多功能回转头（1）包括滑环连接头（41）、锚链夹具座（42）、锚链夹紧油缸（43）、锚链活动夹头（44）、锚链夹头连接块（45）、钢索夹具座（46）、夹钢索装置（47）、钢索夹具收放油缸（48）、钢索夹具夹紧油缸（49）、滑动夹钢索块（50），钢索夹具座（46）与锚链夹具座（42）通过滑环连接头（41）固定连接，钢索夹具座（46）内装有夹钢索装置（47）和滑动夹钢索块（50），滑动夹钢索块（50）与钢索夹具夹紧油缸（49）连接，钢索夹紧油缸（49）推动滑动夹钢索块（50）沿钢索夹具座（46）上的导向板方向滑动，从而使滑动夹钢索块（50）到达夹持位置实现多功能头夹持钢索动作；夹钢索装置（47）与钢索夹具收放油缸（48）连接，钢索夹具收放油缸（48）推动夹钢索装置（47）摆出和收回，实现钢索的顺利抓取和释放；锚链夹具座（42）内通过锚链夹头连接块（45）铰接锚链活动夹头（44），且锚链活动夹头（44）与锚链夹紧油缸（43）连接，锚链夹紧油缸（43）推动锚链活动夹头（44）沿锚链夹具连接块（45）铰接的方向摆动直至锚链夹紧油缸（43）达到夹持位置实现夹持锚链动作。

2.根据权利要求1所述的夹锚链、钢索用多功能头，其特征在于：所述回转减速箱中的蜗轮轴（26）分别通过蜗轮下端盖（23）及第一轴承（29）和蜗轮上端盖（27）及第二轴承与箱体（24）和上盖（28）连接，联接座（21）通过花键套（22）与蜗轮轴（26）配合连接，蜗杆（33）两端分别通过蜗杆前端盖（31）及第三轴承（34）和蜗杆后端盖（32）及第四轴承与箱体（24）连接。

3.根据权利要求1所述的夹锚链、钢索用多功能头，其特征在于：所述翻转架（11）和多功能回转头（1）上分别焊接有开关触块（38），回转减速箱（2）上装有限位开关（39），当回转减速箱上盖平面与翻转架底面处于平行时，限位开关（39）与开关触块（38）接触并使限位开关闭合，这时系统自动切断供油从而保证存放角度与设计的零位保持一致。

4.根据权利要求1所述的夹锚链、钢索用多功能头，其特征在于：所述液压滑环（30）包括具有六路通道的液压滑环（36），防转杆（37），具有六路通道的液压滑环（36）从回转减速箱（2）下部穿入，具有六路通道的液压滑环（36）的下部回转部分与蜗轮（25）用螺钉固定连接，上部与回转减速箱（2）上盖通过液压滑环的防转杆（37）相连。