CN102785115B - 翻转移动平台三自由度90/180度翻转机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种翻转移动平台三自由度90/180度翻转机，包括机座、圆柱形翻转车体，其特征是：机座轴向两端有弧形基础辊道，辊道上布置有支撑辊，在机座上设有驱动轴，驱动轴上安装有两个驱动齿轮；翻转车体上设有轴向投影呈L形的工作台，L形工作台的两个工作台面相互垂直，在两个工作台面上设有V型槽；翻转车体的外圆两端设有两条圆弧形支撑轨道，支撑轨道间设有弧形齿圈，翻转车体的工作台的一个台面上安装有移动平台，移动平台上铰接有翻转平台，翻转平台连接有翻转运动驱动装置。其优点是：承载能力强，不用添加附件即能够实现多种形状和尺寸变化的工件进行90度和180度翻转，且结构简单、整体高度小、制造方便、成本低廉、安全可靠。

Description

翻转移动平台三自由度90/180度翻转机

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，特别是涉及用于复杂形状、大型尺寸、重载零件的翻转移动平台三自由度90/180度翻转机，属于重型机器制造的大型辅助机械设备。

背景技术

“十二五”规划把振兴装备制造业放在重要位置，而重型装备制造业是装备制造业的重中之重，是关系经济发展和国家安全的产业，而大型、特大型零部件的加工制造是重型装备制造业发展的基础，是国防、军工、航空、航天等领域尖端产品发展的基础，是提升装备制造业的制造水平与能力，实现我国由制造大国向制造强国迈进的关键。

重型装备制造中的极端尺寸、大吨位等特殊工况的大型重载零件，在其机械加工过程中一般需要多次换位、翻转。目前，一般是利用车间的两台天车，并借助软钢丝绳及附具实现90°或180°翻转，但这些大型铸锻件或零件外形尺寸较大，可达6米，单重从10吨-250吨不等，由于其尺寸规格大、重量大，翻转过程中因惯性会产生较大的冲击、不稳定，翻转过程难于控制，存在着很大的生产安全隐患，易于伤人、碰坏大立车等设备，并且翻转时易将工件划伤，难以保证工件表面质量，而且工件每翻转一次需要很长时间，工人劳动强度大，效率非常低，严重制约了加工质量的提高和整条生产链生产效率提高。

工业翻转机能适应不同规格的货物的翻转要求，安全、平稳、有效地提供工艺输送，实现将货物由卧式转换成立式、将立式转换成卧式或实现180度整体翻转的作业目标。翻转机的分类可以按其翻转角度、翻转对象和性能的实现等进行分类。根据最大翻转角度进行分类，可分为90度翻转机和180度翻转机；根据其翻转的货物进行分类，可分为钢卷翻转机、模具翻转机和板材翻转机等；根据性能的实现分类主要有板链式悬挂电动翻转机、液压驱动翻转机和连续快速起动翻转机等。

经对现有文献检索发现，目前关于翻转机的技术资料主要集中在中、小型翻转机，而对大型重载翻转机的文献或技术资料较少。中国专利200920139557.8公开了一种180度翻转机，包括机座、翻转台、电机、传动机构、PLC控制器、感应电刷和定位气缸,其主要应用于小型工件的180度翻转。中国专利200920059148.7公开了一种180板材度翻转机，包括底座和由电机带动的可旋转的支架，其能够配合各种板材加工设备。对比分析发现，以上公开的能够实现180度翻转的翻转机，有一个共同的不足就是其结构或驱动型式不能较好应用于大型重载零件的翻转机，而且关于具有90度和180度双功能的翻转机也未见报道。大型重载零件广泛用于核电、水电、火电、交通运输、航空航天等行业，其制造能力和水平直接决定着相关装备的制造能力和水平，为了提高其制造和加工的生产效率，需要一种使工件即能翻转90度、又能翻转180度的双功能的大型自动的翻转设备。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有翻转设备或装置存在的上述不足，提供一种大型尺寸、重载工件的翻转移动平台三自由度90/180度翻转机，该翻转机采用滚动原理实现翻转，能够实现多种形状和尺寸变化的大重型工件进行90度和180度翻转，操作安全、平稳。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明包括机座、圆柱形翻转车体，其中：机座轴向两端为由上部呈内凹圆弧的立支板组成的相互平行的弧形基础辊道，在弧形基础辊道上布置有支撑辊，在机座的两弧形基础辊道之间设有与立支板面垂直的驱动轴，驱动轴由对称的设在两弧形基础辊道之间的两个支承座支撑定位，驱动轴的一端非接触地穿过机座一侧的弧形基础辊道，在驱动轴上安装有两个驱动齿轮，两个驱动齿轮分别位于支承座中；圆柱形翻转车体上设有轴向投影呈L形的工作台，L形工作台的两个工作台面相互垂直，在L形工作台的两个工作台面轴向宽度中点处、沿车体径向均设有V型槽，提供回转体工件定位。圆柱形翻转车体的外圆两端分别设有两条圆弧形支撑轨道，在两条圆弧形支撑轨道之间轴向对称设有两条弧形齿圈。圆柱形翻转车体的L形工作台的垂直工作台台面上采用径向导轨安装有一个移动平台，移动平台的背面安装有驱动丝杠，通过驱动丝杠可实现移动平台沿该工作台面的径向导轨移动。移动平台上安装有一个翻转平台，移动平台的近圆柱形翻转车体中心端通过翻转轴与移动平台铰链连接，使得翻转平台具有一个转动自由度，能够实现平台绕翻转轴进行0-90°翻转的运动，在翻转平台的背面连接有翻转运动驱动装置。在翻转平台的工作面上于翻转车体轴向宽度中点处设有沿车体径向的V形槽，在该V形槽下边两侧以V形槽的中心线为对称设有水平轨道，每条水平轨道内设有一个止动档块，档块可在各自的轨道内移动，以适应不同尺寸、不同形状的零件的定位，承担翻转过程中工件处于翻转台面上时的下滑力。圆柱形翻转车体置于机座上，其两条圆弧形支撑轨道与机座的支撑辊滚动接触、实现支撑；翻转车体的两条弧形齿圈分别与两个驱动齿轮啮合。在机座上驱动轴轴端连接有驱动装置，通过驱动机座驱动齿轮转动，进而将动力通过车体弧形齿圈传递到翻转车体，这样整个车体可实现无障碍、缓慢、稳定、连续原地滚转运动，形成具有完成工件翻转90度和180度的双功能翻转机。

本发明的有益效果：该翻转机的翻转机构采用滚动原理实现工件的翻转，承载能力大幅增强；不用添加附件即能够实现多种形状和尺寸变化的工件进行90度和180度翻转；翻转过程中重力全封闭，无需夹紧；集90度和180度翻转功能于一体，功能全面；该翻转机结构简单、整体高度小、制造方便、成本低廉、安全可靠。

附图说明

图1是本发明的翻转移动平台三自由度90/180度翻转机的结构示意图；

图2是本发明的圆柱形翻转车体的结构示意图；

图3是本发明的机座的结构示意图；

图4是本发明的翻转机组合工作台(翻转平台和移动平台)结构示意图；

图5是本发明的翻转机翻转直筒节工作状况示意图；

图6是本发明的翻转机翻转饼子工作状况示意图；

图7是本发明的翻转机翻转过渡节的工作状况示意图；

图8是本发明的翻转机翻转封头的工作状况示意图。

图中：1.机座，2.圆柱形翻转车体，3.止动档块，4.支撑轨道，5.车体弧形齿圈，6.驱动轴,7.机座驱动齿轮,8.支撑辊,9.驱动丝杠,10.翻转平台,11.液压油缸,12.移动平台,13.翻转轴，14.丝杆螺母，15.支承座，16.铰链支座，17.小铰链支座。

具体实施方式

如下是本发明公开的一个实施例，参照附图1、2、3、4，本实施例中的翻转移动平台三自由度90/180度翻转机由机器底座、翻转大车、组合工作台三部分构成。

所述的机器底座包括机座1、驱动轴6、机座驱动齿轮7、支撑辊8、支承座15。其中：机座1为一焊接结构架体、两端为由内凹的圆弧形立支板组成的相互平行的弧形基础辊道，毎端弧形基础辊道上设置有四个被动支撑辊8，驱动轴6一端非接触地穿过一侧弧形基础辊道、通过两支承座15支撑定位，两个机座驱动齿轮7装在驱动轴6上、并位于两支座15中；

所述的翻转大车包括圆柱形翻转车体2、支撑轨道4、车体弧形齿圈5、驱动丝杠9。其中：圆柱形翻转车体2为圆柱形焊接结构体，其上设有工作台，从端面看工作台面呈L形，L形的两个边为工作台面、彼此夹角为90度，L的短边定义为水平工作台、立边定义为垂直工作台。在两工作台面上、车体轴向宽度中点处沿车体径向开有V形槽，用于回转体定位，圆柱形翻转车体2的外圆轴向两端各固联一圆形支撑轨道4，与机器底座的八个支撑辊8滚动接触，实现承载、支撑、定位功能。在两个圆形支撑轨道4的里侧对称固联两个车体弧形齿圈5，与机器底座的两个机座驱动齿轮7啮合，实现运动与动力传动。在垂直工作台的后面转动支撑一驱动丝杠9，驱动丝杠9上安装一丝杆螺母14。丝杆螺母14与组合工作台的移动平台12固联，驱动丝杠9转动，带动丝杆螺母14及组合工作台上下移动；

所述的组合工作台包括移动平台12、翻转平台10、翻转轴13、驱动液压油缸11、止动档块3。其中移动平台12与翻转平台10通过下端的翻转轴13铰链连接，构成转动副连接，翻转平台10可翻转角0-90度，移动平台12下侧、背面同一高度以移动平台纵向中心线为对称固联有两个铰链支座16，每个铰链支座上铰接一个液压油缸11，构成转动副连接，在移动平台12上开有与液压油缸11的液压杆对应的纵向导向槽，在翻转平台10的中上部、背面同一高度以翻转平台纵向中心线为对称固联有两个小铰链支座17，两个液压油缸11的液压杆分别穿过对应的导向槽与小铰链支座17铰链连接，构成转动副连接。铰链支座、与铰链支座铰链连接的液压油缸，及与液压油缸的液压杆铰链连接的小铰链支座构成了本发明的翻转运动驱动装置，当液压油缸11伸长时，翻转平台10绕翻转轴13向外翻转，当液压油缸11收缩时，翻转平台10绕翻转轴13转动返回与移动平台12叠合，在翻转平台10正面、与翻转车体轴向宽度中点处、沿翻转车体径向开有V形槽，在翻转平台10正面下侧、相对V形槽对称不同高度处设有两组止动挡块3，止动挡块3装于翻转平台10的水平轨道槽内，并可沿水平轨道槽相对V形槽移近或移远，用于翻转中防止工件沿翻转平台10台面下滑、并承担载荷。

机器底座与翻转大车通过机器底座轴向两端的八个被动支撑辊8与翻转大车外圆、轴向两端分别设置的两条圆弧形支撑轨道4滚动接触、承担载荷，翻转大车相对机器底座可实现滚转运动、同时约束掉其它三个移动、两个转动运动；通过翻转大车外圆的车体弧形齿圈5与机座驱动齿轮7啮合，实现对翻转大车滚转的驱动，翻转大车与组合工作台通过移动平台12与翻转大车的垂直工作台沿车体径向导轨构成棱柱副连接，移动平台12及组合工作台可相对翻转大车的垂直工作台做车体径向移动，通过驱动丝杠9、带动丝杠螺母14实现移动平台12及组合工作台上下移动，其它两个移动、三个转动被约束掉。

大直筒节90度翻转如图5所示，工作过程如下：90度工作状态时，将翻转平台10折叠归位，翻转平台10和移动平台12重合在一起、并上下移动调整合适位置锁定；立式状态吊入工件，调节止动档块3远离中心位置，使工件的外圆与翻转平台10上的V形槽靠严；整体驱动系统开始工作，使翻转大车、组合工作台、连同工件整体滚转90度，吊出工件。

工件180度翻转共有两种模式：

(1)高度较小类零件翻转180度，如小筒节类、过渡节、圆饼类、封头类零件进行180度翻转时，如图6、7、8所示，初始状态下，将翻转平台10向上折叠，与移动平台12重合在一起；驱动移动平台12向上移动一定高度，为工件吊入让开空间；调节止动档块3至翻转平台10两侧，吊入工件，使工件的外圆与垂直工作台上的V形槽靠严；以液压油缸11作为运动输入，驱动翻转平台顺时针翻转90度，下移、并工作面紧密接触工件端面；调节止动档块3使其支撑到工件上部侧表面；整体驱动系统开始工作，使翻转大车、组合工作台、连同工件一起整体滚转90-120度，整体翻转暂时停止；两组液压缸同步、缓慢收缩运动，使翻转平台10逐步、缓慢逆时针翻转，同时翻转大车以等量转角顺时针回转补偿翻转平台10的转角，被翻转工件绝对状态暂时基本不变，直至垂直工作台与翻转平台10重合，使工件对翻转平台10的压力全部卸载到L形工作台的垂直工作台上，然后，逆时针转动翻转大车至工件放平，完成工件180度翻转。

(2)高度较大类零件，如图5所示，如大筒节翻转180度时，其过程如下：初始状态下，将翻转平台10上翻折叠，翻转平台10和移动平台12重合在一起,并使移动平台12处于垂直工作台合适位置；调节止动档块3远离中心的两侧位置，立式吊入工件，使工件的外圆与翻转平台10上的V形槽靠严；整体驱动系统开始工作，使翻转大车、组合工作台连同工件一起整体逆时针滚转90度，工件被卧式吊出；整体驱动系统继续工作，使翻转大车顺时针翻转90度，再次吊入此工件，置于L形工作台的水平工作台上，使工件的外圆与水平工作台上的V形槽靠严、筒节的端面与翻转平台10的台面靠严；整体驱动系统工作，使翻转大车、组合工作台、连同工件一起整体逆时针滚转90度，完成对工件180度的翻转，立式吊走工件。

本发明可应用于核电、水电、火电、交通运输、航空航天等行业大型工件的翻转，以提高其制造和加工的生产效率。

Claims (2)

1.一种翻转移动平台三自由度90/180度翻转机，包括机座、圆柱形翻转车体，其特征是：机座轴向两端为由上部呈内凹圆弧的立支板组成的相互平行的弧形基础辊道，在弧形基础辊道上布置有支撑辊，在机座的两弧形基础辊道之间设有与立支板面垂直的驱动轴，驱动轴由对称的设在两弧形基础辊道之间的两个支承座支撑定位，驱动轴的一端非接触地穿过机座一侧的弧形基础辊道，在驱动轴上安装有两个驱动齿轮，两个驱动齿轮分别位于支承座中；圆柱形翻转车体上设有轴向投影呈L形的工作台，L形工作台的两个工作台面相互垂直，在L形工作台的两个工作台面轴向宽度中点处、沿车体径向均设有V型槽；圆柱形翻转车体的外圆两端分别设有两条圆弧形支撑轨道，在两条圆弧形支撑轨道之间轴向对称设有两条弧形齿圈，圆柱形翻转车体的L形工作台的垂直工作台台面上采用径向导轨安装有一个移动平台，移动平台的背面安装有驱动丝杠，移动平台上安装有一个翻转平台，移动平台的近圆柱形翻转车体中心端通过翻转轴与移动平台铰链连接，在翻转平台的背面连接有翻转运动驱动装置，在翻转平台的工作面上于翻转车体轴向宽度中点处设有沿车体径向的V形槽，在该V形槽下边两侧以V形槽的中心线为对称设有水平轨道，每条水平轨道内设有一个止动档块，圆柱形翻转车体置于机座上，其两条圆弧形支撑轨道与机座的支撑辊滚动接触，翻转车体的两条弧形齿圈分别与两个驱动齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的翻转移动平台三自由度90/180度翻转机，其特征是：所述翻转运动驱动装置由铰链支座、与铰链支座铰链连接的液压油缸，及与液压油缸的液压杆铰链连接的小铰链支座构成。