CN103737310A - 圆柱形舱段对接装置 - Google Patents

Abstract

一种圆柱形舱段对接装置，由开合运动机构、升降机构、水平运动机构、机架和计算机组成，升降机构、水平运动机构设置在机架内，开合运动机构在机架上方。升降机构由垂直支撑柱、升降支撑平面、升降滑块、升降导轨、丝杠和升降电机组成，升降电机驱动丝杠转动使升降支撑平面的升降滑块在升降导轨上运动；开合运动机构由开合支撑装置、位置控制板、开合滑块、开合导轨和水平载台组成，开合支撑装置为两个，通过人力在导轨上对称滑动，并用定位销固定；水平运动机构由水平电机、机架、齿轮、齿条、水平滑块和水平导轨组成，水平电机驱动齿轮与齿条啮合传动带动对接装置在水平导轨上运动；水平电机和升降电机通过计算机控制，实现装置自动化对接。

Description

圆柱形舱段对接装置

技术领域

本发明涉及机械结构设计领域，进一步涉及机械装配工艺的对接定位对接装置，专指用于圆柱形舱段对接的装置。

背景技术

目前国内对于圆柱形舱段对接的支撑装置，并没有实现自动对接及自动调整，舱段架车上的工装准备和调整时间长、劳动强度大、装备的自动化程度低、操作繁琐且需要反复操作，因此不能适应多系列及不同型号舱段的自动化对接装配。

金献民所申请的专利“管道内圆对接支撑架”（申请号201220155454.2，申请日2012-04-13）公开了一种适用于野外的能将两个需要对接的管道管口快速、准确对接的管道内圆对接支撑架。但是该专利申请存在的不足之处是：由两个管道对接支撑架组成，不能同时控制多舱段的对接、需要完全手动对接、自动化程度低、人工劳动力大。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术存在的问题，提供一种新型圆柱形舱段对接装置，实现快速对接，提高对接过程的自动化程度，降低人工劳动强度。

实现本发明目的的技术方案是：所提供的圆柱形舱段对接装置，由开合运动机构、升降机构、水平运动机构、机架和计算机组成，机架为U形结构，所述机架内设置两块横板，将机架U形空间分隔成底部、中部与上部三个空间，在底部空间装有水平运动电机和升降电机，所述水平运动电机与升降电机分别固定在底板上和上板上；中部空间安装止推轴承与联轴器，所述止推轴承固定在上板上，联轴器安装在升降电机的轴上并与止推轴承相连，所述升降机构设置在上部空间内，主要由垂直支撑柱、升降支撑平面和丝杠组成，所述垂直支撑柱为两个，下端对称安装在升降支撑平面两端，上端与水平载台固连并支撑水平载台和开合运动机构；所述丝杠置于升降支撑平面中心位置，与丝杠螺母和止推轴承连接，在升降支撑平面的两端头垂直连接升降滑块，在上部空间机架内侧壁上装有升降导轨，当升降电机通过联轴器带动丝杠转动时，升降支撑平面的升降滑块在升降导轨上下滑动，同时带动垂直支撑柱支撑水平载台和开合运动机构的作升降运动；

所述水平运动机构由水平运动电机、机架、齿轮、齿条、水平滑块和水平导轨组成，所述齿轮装在水平运动电机的轴上，齿条和水平导轨装在底座上，水平滑块固连在机架底部，水平运动电机通过齿轮与齿条的啮合传动，带动对接装置通过机架底部的水平滑块在水平导轨上水平运动；

所述开合运动机构由开合支撑装置、位置控制板、开合滑块、开合导轨和水平载台组成，所述开合导轨为两个，对称装在水平载台上，滑块通过卡槽装在开合导轨上并与开合支撑装置固连，位置控制板为四个，两两对称装在水平载台上位于开合导轨的内侧，每个位置控制板上设有三个定位孔，所述开合支撑装置由滑轮、锁紧机构、滑轮支撑柱和开合支撑座组成，所述滑轮安装于滑轮支撑柱的上端面，滑轮的轴上安装锁紧机构，滑轮用于支撑圆柱舱段并可绕中心轴线旋转。滑轮支撑柱固连在开合支撑座的弧形面上，与水平面呈30°夹角，所述开合支撑装置为两个，安装时使开合支撑装置弧形面相对，两个滑轮支撑柱的夹角为120°，在开合支撑座下端两侧有两个孔，当开合支撑座上的孔与位置控制板上的定位孔对齐时，通过插入定位销来固定开合支撑装置，所述水平电机和升降电机均与计算机连接，通过计算机同时控制水平电机和升降电机做水平运动和升降运动，实现装置自动化对接。

本发明与现有技术相比具有以下特点：

1.本发明通过水平电机和升降电机使圆形舱段在水平和垂直方向上运动。水平电机驱动对接装置在水平方向上运动使相邻舱段对接，升降电机驱动升降机构使圆柱舱段在垂直方向上升降运动保证两个舱段中心轴线在同一水平线上。开合运动机构位置控制板有三个定位孔，两边对称共六个定位孔，共有三个位置用于支撑三种不同直径的舱段。对接前利用人力手动使开合支撑装置在开合导轨上滑动到相应位置后固定。通过电机以及人力实现圆柱形舱段在三个自由度方向的运动，分别为升降运动、水平运动和绕中心轴的旋转从而实现圆柱形舱段的对接以及保证对接的直线度。

2.开合支撑装置的滑轮用于通过人力使圆柱舱段产生小角度旋转，在不需要旋转时使用锁紧装置将滑轮锁紧，保证在安装时一个舱段对另外一个相对固定。

3.本发明中在开合装置支撑底座上设有绑带挂扣，放置舱段后扣上绑带一方面防止舱段在对接装置上侧翻，另一方面防止在水平移动时舱段因惯性滑落。

4.对接装置采用计算机控制电机驱动，自动化程度高，工人劳动强度低，舱段对接准备调整时间短，操作简单。

附图说明

图1是本发明圆柱舱段对接装置示意图

图2是开合支撑装置示意图

图3多个圆柱舱段对接装置在底座上的安装示意图

具体实施方式

参见图1，本发明圆柱形舱段对接装置由开合运动机构、升降机构、水平运动机构、机架和计算机组成。机架为U形结构，机架内设置两块横板，将机架U形空间分隔成底部、中部与上部三个空间，底部空间的底板上安装水平运动电机18，上板垂直安装升降电机19。中部空间的上板装有止推轴承15与联轴器16，联轴器16安装在升降电机19的轴上并与止推轴承15相连，所述升降机构设置在上部空间内，由升降机构由垂直支撑柱8、升降支撑平面9、升降滑块13、升降导轨12、丝杠10和升降电机19组成。所述垂直支撑柱8为两个，下端安装在升降支撑平面9两端，上端与水平载台7固连并支撑水平载台7和开合运动机构；所述丝杠10置于升降支撑平面9中心位置，与丝杠螺母11和止推轴承15连接，止推轴承15用于承载轴向压力，减轻垂直方向上升降电机轴的轴向力，在升降支撑平面9的两端固定连接升降滑块13，升降滑块两两对称安装共四个。所述升降导轨12两两对称分布共四个装在上部空间机架的内侧壁上，升降电机19通过联轴器16带动丝杠10转动时，升降支撑平面9的升降滑块13在升降导轨12上下滑动，同时带动垂直支撑柱8支撑水平载台7和开合运动机构的作升降运动。所述丝杠10为自锁丝杠，用于对接装置处于静止时自锁支撑升降机构和开合运动机构。

所述水平运动机构由水平运动电机18、机架14、齿轮20、齿条21、水平滑块22和水平导轨23组成。所述齿轮20装在水平运动电机18的轴上，齿条21和水平导轨23装在底座24上，水平滑块22固连在机架14底部，水平运动电机18通过齿轮20与齿条21的啮合传动带动，带动对接装置通过机架底部的水平滑块22在水平导轨23上水平运动。

所述开合运动机构由开合支撑装置1、位置控制板5、开合滑块3、开合导轨6和水平载台7组成，所述开合导轨6为两个，对称装在水平载台7上，滑块3通过卡槽装在开合导轨6上并与开合支撑装置1固连，位置控制板5为四个，两两对称装在水平载台7上位于开合导轨6的内侧，每个位置控制板5上设有三个定位孔4，可以支撑三种不同直径的舱段。如图2所示，所述开合支撑装置1为两个，由滑轮2、锁紧机构26、滑轮支撑柱27和开合支撑底座28组成。所述的滑轮2装在滑轮支撑柱27上，锁紧机构26安装在滑轮2的轴上，滑轮2保证圆柱舱段在支架上可以旋转，但不需要转动时用锁紧装置26锁定。滑轮支撑柱27固连在开合支撑座28的弧形面上与水平面呈30°夹角，开合支撑装置1安装时两个开合支撑座的弧形面相对，使两个滑轮支撑柱27的夹角为120°，保证滑轮支撑柱的交点在圆柱舱段25的中心轴线上。开合支撑座28下端两侧有两个孔29，当开合支撑底座28上的孔29与位置控制板5上的定位孔4对齐时，通过插入定位销来固定开合支撑装置1。在开合支撑装置1的内侧设有绑带挂扣30，利用绑带固定圆柱舱段，使圆柱舱段在对接装置运动时不会发生侧翻或者滑落。通过人力使两个开合支撑装置1在导轨6上相向或相反滑动实现对圆柱舱段的对接定位。所述水平电机18和升降电机19均连接在计算机上，通过计算机同时控制水平电机18和升降电机19做水平运动和升降运动，实现圆柱形舱段自动化对接。

参见图3，本发明安装在底座24上的对接装置数目最多有2n个，其中n为：2，3，…，6，用每相邻的两个对接装置作为一组支撑一节舱段，最多能完成六节圆柱形舱段的对接。

Claims (4)

1.一种圆柱形舱段对接装置，其特征在于：该装置由开合运动机构、升降机构、水平运动机构、机架和计算机组成，机架为U形结构，所述机架内设置两块横板，将机架U形空间分隔成底部、中部与上部三个空间，在底部空间装有水平运动电机（18）和升降电机（19），所述水平运动电机（18）与升降电机（19）分别固定在底板上和上板上；中部空间安装止推轴承（15）与联轴器（16），所述止推轴承（15）固定在上板上，联轴器（16）安装在升降电机（19）的轴上并与止推轴承（15）相连，所述升降机构设置在上部空间内，主要由垂直支撑柱（8）、升降支撑平面（9）和丝杠（10）组成，所述垂直支撑柱（8）为两个，下端对称安装在升降支撑平面（9）两端，上端与水平载台（7）固连并支撑水平载台（7）和开合运动机构；所述丝杠（10）置于升降支撑平面（9）中心位置，与丝杠螺母（11）和止推轴承（15）连接，在升降支撑平面（9）的两端头垂直连接升降滑块（13），在上部空间机架内侧壁上装有升降导轨（12），当升降电机（19）通过联轴器（16）带动丝杠（10）转动时，升降支撑平面（9）的升降滑块（13）在升降导轨（12）上下滑动，同时带动垂直支撑柱（8）支撑水平载台（7）和开合运动机构的作升降运动；

所述水平运动机构由水平运动电机（18）、机架（14）、齿轮（20）、齿条（21）、水平滑块（22）和水平导轨（23）组成，所述齿轮（20）装在水平运动电机（18）的轴上，齿条（21）和水平导轨（23）装在底座（24）上，水平滑块（22）固连在机架（14）底部，水平运动电机（18）通过齿轮（20）与齿条（21）的啮合传动，带动对接装置通过机架底部的水平滑块（22）在水平导轨（23）上水平运动；

所述开合运动机构由开合支撑装置（1）、位置控制板（5）、开合滑块（3）、开合导轨（6）和水平载台（7）组成，所述开合导轨（6）为两个，对称装在水平载台（7）上，滑块（3）通过卡槽装在开合导轨（6）上并与开合支撑装置（1）固连，位置控制板（5）为四个，两两对称装在水平载台（7）上位于开合导轨（6）的内侧，每个位置控制板（5）上设有三个定位孔（4），所述开合支撑装置（1）由滑轮（2）、锁紧机构（26）、滑轮支撑柱（27）和开合支撑座（28）组成，所述的滑轮（2）安装于滑轮支撑柱（27）的上端面，滑轮（2）的轴上安装锁紧机构（26），滑轮（2）用于支撑圆柱舱段并可绕中心轴线旋转，当不需要转动时用锁紧装置（26）锁定；所述滑轮支撑柱（27）固连在开合支撑座（28）的弧形面上，与水平面呈30°夹角，所述开合支撑装置（1）为两个，安装时使开合支撑座弧形面相对，两个滑轮支撑柱（27）的夹角为120°，在开合支撑座（28）下端两侧有两个孔（29），当开合支撑底座（28）上的孔（29）与位置控制板（5）上的定位孔（4）对齐时，通过插入定位销来固定开合支撑装置（1），所述水平电机（18）和升降电机（19）均与计算机连接，通过计算机同时控制水平电机（18）和升降电机（19）做水平运动和升降运动，实现圆柱形舱段自动化对接。

2.根据权利要求1所述的圆柱形舱段对接装置，其特征是：所述开合支撑装置上内侧设有绑带挂扣（30），利用绑带固定圆柱舱段，使圆柱舱段在对接装置运动时不会发生侧翻或者滑落。

3.根据权利要求1所述的圆柱形舱段对接装置，其特征是：所述丝杠（10）为自锁丝杠，当对接装置静止时用于自锁支撑升降机构和开合运动机构。

4.根据权利要求1所述的圆柱形舱段对接装置，其特征是：安装在底座（24）上的对接装置最多有2n个，n为：2，3，…，6，用每相邻的两个对接装置作为一组支撑一节舱段，最多能完成六节圆柱形舱段的对接。

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