CN103894872B - 大工件180度翻转变位机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种大工件180度翻转变位机，其底座采用混凝土结构，底座一侧用地脚螺栓固定八组双托辊形成滚动支撑基础，另一侧端面上设有矩形辅助轨道槽；转动架体由两个圆环形辊道、弧形齿圈及上、下支撑平台焊接而成，转动架体外圆和支撑托辊构成转动副；工件固定锁紧系统设置在转动架体内，4台连动升降机驱动压紧平台实现工件在竖直方向的固定锁紧，丝杠滑块机构保证工件水平方向的固定锁紧；送取料小车为双层焊接箱体结构，在两层箱体中间安装同步液压千斤顶，在下层箱体安装滚轮组；主传动采用齿轮齿圈或链条链轮结构。本发明重量轻、造价低、安全可靠，适用于大型核电重载而且结构复杂的封头、薄饼、低筒节、锥形筒节类工件的翻转变工位。
Description
技术领域
本发明属于核电大型重载工件制造和装配的辅助设备，涉及一种大工件180度翻转变位机，主要用于体积巨大、超大重量的筒节类、圆顶类、薄饼类、圆锥类等工件180度翻转变工位。
背景技术
目前，人类主要应用的能源是煤炭、石油、天然气，这些化石能源的利用，对人类的生存环境、发展空间产生了巨大的影响；在寻求替代能源的探索中，核能越来越受到人类的关注，而且我国的核电机组需求量在逐年增多。核电机组是由一些整体顶盖、大筒节、锥形筒体、特厚饼形工件、封头工件等焊接而成；这些工件具有尺寸规格大、重量大、技术要求高、形状复杂的特征，尺寸变化主要范围为2m-6m,重量在4t-300t,高度主要集中在0.14m-4m的范围。上述工件在立车加工和焊接装配过程中需要对工件的位置和姿态需要做翻转变化。目前，在制造厂主要应用的老式自制翻转工装，每次需用5、6名起重人员，提前做大量准备工作，分别指挥上层行车和下层行车同时起吊，平均耗时1.5至3小时，不光费时费力、易发生安全事故，还影响车间内的其他作业点正常吊运，严重影响了生产效率。
发表于《一重技术》杂志2009年6期题为“大型自动翻转机的设计研究”的论文，其翻转机主要是由底座、翻转托架、液压缸组成，通过液压缸驱动翻转托架绕耳轴转动，实现大型筒节类工件在0―90°范围内的翻转,但是由于没有锁紧固定圆顶、锥形筒节、薄饼类件的夹具，不能安全实现上述件的180度翻转变位。
名称为“单气囊翻转移动平台三自由度90/180度翻转机”（申请号为201210243613.9）的中国发明专利，其翻转车体是端面呈L形的圆柱体式焊接结构件，依靠气囊驱动翻转平台，保证工件的固定卡紧。该翻转机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。但是大型气囊造价高、安全性相对较差；采用L型工作台，在翻转过程中可能出现质心偏离中心距离较大，受力情况差，存在一定安全风险。
发明内容
针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种结构紧凑、重量轻、安全可靠的大型核电工件的180度翻转变位机，翻转工件尺寸范围为φ2500mm―φ6600mm,高度极限值为4000mm,重量极限值为300t，可提高核电设备的生产效率和核电工件的表面质量。
本发明通过下述技术方案来实现：一种大工件180度翻转变位机，包括底座、转动架体、工件固定锁紧系统、送取料小车、主传动系统，所述底座为混凝土结构体，底座一侧呈对称布置的阶梯状，其上用地脚螺栓固定八组双托辊形成滚动支撑基础，底座另一侧端面上设有矩形辅助轨道槽；所述转动架体安装在滚动支撑基础上，转动架体外圆和支撑托辊构成转动副，包括其中心设有矩形孔的两个圆环形辊道和设有对称布置矩形槽的上、下支撑平台，最外侧是辊道，直径小于辊道的弧形齿圈或一系列圆柱销组成的固定链条固定于辊道内侧，圆环形辊道、上支撑平台、下支撑平台焊接连接，两个辊道内侧用型钢焊接连接；所述工件固定锁紧系统设置在转动架体内，包括水平方向锁紧机构和竖直方向锁紧机构；所述送取料小车被置于底座上的矩形辅助轨道槽内，为双层焊接箱体,在双层箱体之间安装同步千斤顶系统，在下层箱体安装滚轮组，小车上装有动力系统，通过操作台控制小车前后移动；所述主传动系统由带有抱闸系统的电机减速器、主传动齿轮或链轮、传动轴组成，位于转动架体辊道内侧的弧形齿圈或固定链条和位于转动架体下侧的主传动齿轮或链轮啮合，实现转动架体的旋转和任意位置停车。
作为优选方式，本发明在上述托辊与混凝土底座间安装重载可调垫铁，以实现托辊高度可调；在托辊外侧设有凸缘，以确保转动架体在工作过程中不产生水平移动。
作为优选方式，本发明所述水平方向锁紧机构为水平丝杠滑块机构，在下支撑平台上安装两个径向丝杠滑块，下支撑平台上的矩形槽作为滑块轨道，通过电机驱动丝杠滑块左右移动，实现工件在水平方向的固定；所述竖直方向锁紧机构包括带有抱闸系统的电机减速器、转向器、丝杠升降机、压紧平台，丝杠升降机采用4台联动传动形式，升降机涡轮箱固定在上支撑平台上，螺杆头部轴承座固定在下支撑平台上，升降机螺母固定在压紧平台上，带有抱闸系统的电机减速器安装在上支撑平台上，通过转向器及传动轴与升降机连接，压紧平台采用近似V型结构，中间留有矩形槽，4台丝杠升降机连动驱动压紧平台前后移动，实现工件在竖直方向的固定。
作为优选方式，本发明所述送取料小车的同步千斤顶系统为六个同步液压千斤顶。
本发明的特别之处是采用轴向投影呈圆形的翻转架体，轴向尺寸比同类设备更小，同时能保证设备在工作过程中质心靠近中心位置，受力更好、更安全；4台连动升降机驱动压紧平台垂直方向卡紧工件，丝杠滑块机构水平固定工件，结构简单、操作方便；采用送取料小车保证工件的安全吊装，改善工件表面质量；主驱动系统采用齿轮与齿圈配合，传动更加平稳、安全，传动系统中设有抱闸，方便转动架体停车和工件的装取。
与现有技术相比，本发明充分考虑了核电工件的尺寸和重量规格，对于翻转变位大型核电重载而且结构复杂的封头、薄饼、低筒节、锥形筒节类工件具有装卡方便、翻转平稳、效率高等特点。本发明尺寸小、重量轻、易于制造安装，成本低廉、安全可靠。
附图说明
图1为本发明大工件180度翻转变位机示意图。
图2为工件固定锁紧系统示意图。
图3为转动架体装配示意图。
图4为送取料小车结构示意图。
图5为翻转工件过程示意图。
图中：1、底座，2、送取料小车，3、工件，4、转动架体装配，5、工件固定锁紧系统，6、支撑托辊，7、水平丝杠滑块机构，8、升降机，9、压紧平台，10、转向器，11、传动轴，12、电机减速器抱闸系统，13、下支撑平台，14、圆环形辊道，15、上支撑平台，16、弧形齿圈，17、滚轮组，18、小车下平台，19、同步液压千斤顶，20、小车上平台。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进一步详细描述：
参见图1，本实施例的翻转机包括底座1、送取料小车2、转动架体4、工件固定锁紧系统5、支撑托辊6等。底座1采用混凝土结构，可增强设备的承载能力；用地脚螺栓将八组支撑托辊6与混凝土底座1固定，构成转动架体的弧形辊道，支撑托辊6外侧设有凸缘，以阻止转动架体在翻转工件过程中轴向移动，在托辊与混凝土底座间安装重载可调垫铁，以实现托辊高度可调；工件固定锁紧系统5安装在转动架体装配4内；在底座1上设有矩形辅助轨道槽，保证送取料小车2沿固定方向移动。
参见图2，工件固定锁紧系统主要包括水平和竖直两个方向的锁紧机构；在水平方向上，丝杠滑块的两个轴承座固定在转动架体的下支撑平台13上，在下支撑平台13上设有滑块轨道，对于不同直径的工件，可以通过水平丝杠滑块机构7中的电机减速器驱动丝杠转动，调整滑块位置，实现工件的水平方向卡紧固定；在竖直方向上，由4台连动的升降机驱动压紧平台9卡紧固定工件；升降机8的涡轮箱固定在上支撑平台15上，螺杆头部轴承座固定在下支撑平台13上，升降机螺母固定在压紧平台9上，电机减速器抱闸系统12安装在上支撑平台15，通过转向器10、传动轴11与升降机8连接；对于不同高度的工件，电机减速器抱闸系统12驱动连动升降机8，调整压紧平台9的位置，实现工件在竖直方向的锁紧固定。
参见图3，本实施例的转动架体装配4主要由下支撑平台13、14、上支撑平台15、弧形齿圈16组成，上述四部分通过焊接构成圆柱形转动架体装配4，圆环形辊道14与支撑托辊6接触，构成转动架体转动副；下支撑平台13用于装载工件，弧形齿圈16和位于转动架体下侧的主传动齿轮（或链轮）啮合，为架体转动提供的动力。圆环形辊道直径为10m，架体中心有7000mm×4200mm×4000mm的吊装工件位置孔。
参见图4，本实施例的送取料小车2主要由滚轮组17、小车下平台18、同步液压千斤顶19、小车上平台20组成。平台尺寸为7000mm×2000mm×200mm；六个同步千斤顶19安装在小车下平台18和小车上平台20之间，用于送取料时工件的升降，千斤顶最低高度为275mm、行程为125mm、吨位100t。
本发明的工作过程如图5（a）―(i)所示，工作时，送取料小车2的六个同步液压千斤顶19升到极限位置，天车将工件吊装到送取料小车2上，如图5(a)；小车缓缓在轨道上移动，直到将工件送入转动架体中间位置后停车,此时六个同步液压千斤顶19开始下降，将工件落在下支撑平台13上,如图5(b)；送取料小车2缓慢移出，工件固定锁紧系统5开始工作，水平丝杠滑块机构7中的电机减速器驱动丝杠转动，调整滑块位置，固定锁紧工件，带抱闸系统的电机减速器12驱动连动升降机8，调整压紧平台9的位置，在竖直方向上压紧工件，如图5(c)；工件固定锁紧之后，转动架体4在主传动系统的驱动下开始顺时针转动，如图5(d)；转动180度后的工位如图5(e)所示，此时升降机8开始反向工作，驱动压紧平台9向下移动，直到压紧平台9中间凹槽平面与基础平面相平时停车，如图5(f)；送取料小车2开进转动架体中间位置时停车，如图5(g)；送取料小车2的六个同步液压千斤顶19开始工作，升到极限位置托起工件，如图5(h)；送取料小车2缓慢移出转动架体，完成工件的180度翻转,如图5(i)。
Claims (4)
1.一种大工件180度翻转变位机，包括底座、转动架体、工件固定锁紧系统、送取料小车、主传动系统，其特征在于：
所述底座为混凝土结构体，底座一侧呈对称布置的阶梯状，其上用地脚螺栓固定八组支撑托辊形成滚动支撑基础，底座另一侧端面上设有矩形辅助轨道槽；
所述转动架体为中空圆柱形结构，设置在滚动支撑基础上，转动架体外圆和支撑托辊构成转动副，转动架体包括其中心设有矩形孔的两个圆环形辊道和设有对称布置矩形槽的上、下支撑平台，转动架体最外侧是辊道，直径小于辊道的弧形齿圈或一系列圆柱销组成的固定链条固定于辊道内侧，圆环形辊道、上支撑平台、下支撑平台焊接连接，两个辊道内侧用型钢焊接连接；
所述工件固定锁紧系统设置在转动架体内，包括水平方向锁紧机构和竖直方向锁紧机构；
所述送取料小车被置于底座上的矩形辅助轨道槽内，为双层焊接箱体,在双层箱体之间安装同步千斤顶系统，在下层箱体安装滚轮组，小车上装有动力系统，通过操作台控制小车前后移动；
所述主传动系统由带有抱闸系统的电机减速器、主传动齿轮或链轮、传动轴组成，位于转动架体辊道内侧的弧形齿圈或固定链条和位于转动架体下侧的主传动齿轮或链轮啮合，实现转动架体的旋转和任意位置停车。
2.根据权利要求1所述的大工件180度翻转变位机，其特征在于：在上述托辊与混凝土底座间安装重载可调垫铁，在支撑托辊外侧设有凸缘。
3.根据权利要求1所述的大工件180度翻转变位机，其特征在于：所述水平方向锁紧机构为水平丝杠滑块机构，在下支撑平台上安装两个径向丝杠滑块，下支撑平台上的矩形槽作为滑块轨道，通过电机驱动丝杠滑块左右移动，实现工件在水平方向的固定；所述竖直方向锁紧机构包括带有抱闸系统的电机减速器、转向器、丝杠升降机、压紧平台，丝杠升降机采用4台联动传动形式，升降机涡轮箱固定在上支撑平台上，螺杆头部轴承座固定在下支撑平台上，升降机螺母固定在压紧平台上，带有抱闸系统的电机减速器安装在上支撑平台上，通过转向器及传动轴与升降机连接，压紧平台采用近似V型结构，中间留有矩形槽，4台丝杠升降机连动驱动压紧平台前后移动，实现工件在竖直方向的固定。
4.根据权利要求1所述的大工件180度翻转变位机，其特征在于：所述送取料小车的同步千斤顶系统为六个同步液压千斤顶。
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