CN108725691B - 可移动式船用胎架、船用胎架控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开可移动式船用胎架、船用胎架控制系统及其控制方法，可移动式船用胎架包括：移动轨道，嵌入式设置于地面上，在每个移动轨道上设有一个或多个与其滑动连接的胎架支柱，胎架支柱与移动驱动装置传动连接，移动驱动装置驱动胎架支柱沿其所在的移动轨道滑动；胎架支柱，每个胎架支柱均包括：支柱壳体；升降组件，设置于支柱壳体上，用于带动活动磁性吸头升降；活动磁性吸头，设置于升降组件的升降端，用于对船用板体进行吸附；滑动部件，设置于支柱壳体的底部，且与移动轨道滑动连接。本发明每根胎架支柱均可独立地在移动轨道上滑动，且相邻胎架支柱之间的距离可以根据实际的需求进行调节，活动磁性吸头的高度可以通过升降组件进行调节。

Description

可移动式船用胎架、船用胎架控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于船舶配套设备领域，具体涉及一种可移动式船用胎架、船用胎架控制系统及其控制方法。

背景技术

船用胎架是船舶曲面分段制造过程中不可或缺的工装设备，曲面分段在胎架上的装配精度关系到船舶的建造质量。由于制造任务以及生产环境的大幅度改变，曲面的分段化建造也显得较为特殊，在传统模板的胎架上分段建造后模板不能再重复利用，只好利用对船用胎架顶部实行切除方式来满足所需型值，但是这样很浪费人力、财力等，不仅影响了造船的周期，还降低了造船的精度。如何提高船用胎架的利用率和船用胎架的智能化水平是亟需解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种可移动式船用胎架、船用胎架控制系统及其控制方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

可移动式船用胎架，包括：

至少一个移动轨道，嵌入式设置于地面上，在每个移动轨道上设有一个或多个与其滑动连接的胎架支柱，胎架支柱与移动驱动装置传动连接，移动驱动装置驱动胎架支柱沿其所在的移动轨道滑动；

至少一个胎架支柱，每个胎架支柱均包括：

支柱壳体；

升降组件，设置于支柱壳体上，用于带动活动磁性吸头升降；

活动磁性吸头，设置于升降组件的升降端，用于对船用板体进行吸附；

滑动部件，设置于支柱壳体的底部，且与移动轨道滑动连接。

本发明公开一种可移动式船用胎架，其包括：移动轨道和胎架支柱，每根胎架支柱均可独立地在移动轨道上滑动，且相邻胎架支柱之间的距离可以根据实际的需求进行调节。不仅如此，本申请采用活动磁性吸头对船用板体进行吸附，其支撑效果更佳。而活动磁性吸头的高度可以通过升降组件进行调节。

本申请可移动式船用胎架在不使用的情况下或局部胎架支柱使用的情况下，空闲的胎架支柱可以收集停靠在移动轨道的一侧，减少船用胎架的堆放场地，由于轨道的嵌入式设置方便其他工作的开展与实施，有效提高船厂场地空间的利用率。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，升降组件包括：

升降驱动装置；

调速装置，升降驱动装置与调速装置传动连接；

丝杆，丝杆设置于支柱壳体上，且与调速装置传动连接，丝杆的一端与活动磁性吸头连接。

采用上述优选的方案，结构简单，成本低，可以有效调节活动磁性吸头的高度。

作为优选的方案，丝杆通过球形连接件与活动磁性吸头连接，球形连接件具有球面或球面的一部分，活动磁性吸头为一多面体，且在该多面体上设有一与球形连接件相匹配的球形空腔，球形连接件设置于该球形空腔内。

采用上述优选的方案，活动磁性吸头可以活动转动，角度可以调，适用于对船用板体不同角度的支撑。

作为优选的方案，在活动磁性吸头的每个面上均设有交叉分布的沟槽。

采用上述优选的方案，设置的沟槽可以有效提高摩擦力。

作为优选的方案，在活动磁性吸头的球形空腔与球形连接件之间设有多个滚珠。

采用上述优选的方案，活动磁性吸头与球形连接件之间的相对滚动更顺滑，不易发生损伤。

作为优选的方案，在移动轨道上设有多个通孔，且在胎架支柱的底部设有锁位组件，锁位组件包括：锁位驱动装置以及与锁位驱动装置传动连接的锁杆，锁位驱动装置驱动锁杆伸入其所对应的移动轨道上的通孔内。

采用上述优选的方案，当胎架支柱到达指定位置后，锁位驱动装置驱动锁杆伸入其所对应的移动轨道上的其中某一通孔内，可以有效保证胎架支柱的稳定性。

作为优选的方案，滑动部件为滑块或滚轮。

采用上述优选的方案，根据具体情形选择合适的滑动部件，滑块滑动的稳定性较好，滚轮滚动的阻力较小。

船用胎架控制系统，包括：

可移动式船用胎架；

模型输入单元，用于输入船体曲面分段模型；

数据分析单元，与模型输入单元电连接，用于对输入的船体曲面分段模型进行受力分析确定各个胎架支柱的具体高度及其分布位置；

船用胎架控制单元，与数据分析单元电连接，用于根据数据分析单元给出的分析结果对胎架支柱进行控制。

本发明还公开一种船用胎架控制系统，本发明利用胎架支柱的可移动式可以有效实现船用胎架支柱受力的相对均衡，同时减少船用胎架的堆放场地，提高船厂场地空间的利用率。

每根胎架支柱在胎架上的最终位置是提前由数据分析单元对船体曲面分段模型进行受力分析最终确定，胎架支柱的最终位置的确定使得这样的支柱分布下所有支柱受力是最均衡的。而对于本领域的现有技术人员而言，其在不经过创造性思维的前提下是难以想到的。

本发明一种船用胎架控制系统可以根据导入的船体曲面分段模型根据模型分析确定其胎架支柱的具体高度和其具体的位置分布,对胎架支柱进行有效的控制即可满足对分段的有效支撑与制造精度要求。

作为优选的方案，船用胎架控制单元控制移动驱动装置带动胎架支柱沿其所在的移动轨道滑动，胎架支柱从开始滑动到停止滑动的速度v（单位m/s）与时间t（单位s）之间的关系满足下式的分段函数：

v=-a*t²+b*t，0＜t≤T1；

v=K*c^dt，K＞0，lnc＜0，d＞1，T1＜t≤T2，且T2＞2*T1。

采用上述优选的方案，胎架支柱开始滑动的速度呈一个急速上升的状态（加速度不断增加），而当其上升到速度峰值后，其速度沿龚帕兹（生长）曲线呈一个缓慢下降的状态（加速度不断减小）。

采用上述的分段函数对胎架支柱的滑动速度进行控制，可以有效保证胎架支柱刚开始滑动时的速度快，但是在靠近其停止位置时，其缓慢停止，可以有效降低惯性晃动对胎架支柱定位的影响。

船用胎架控制方法，利用船用胎架控制系统进行控制，具体包括以下步骤：

1）从模型输入单元输入船体曲面分段模型；

2）数据分析单元对输入的船体曲面分段模型进行受力分析确定各个胎架支柱的具体高度及其分布位置；

3)船用胎架控制单元根据数据分析单元给出的分析结果对胎架支柱进行控制。

本发明还公开一种船用胎架控制方法，其操作便捷，可以有效精确控制船用胎架。

附图说明

图1为本发明实施例提供的可移动式船用胎架的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的胎架支柱的结构示意图。

图3为图2中A部局部放大图。

图4为本发明实施例提供的胎架支柱从开始滑动到停止滑动的速度v（单位m/s）与时间t（单位s）之间的分段函数曲线图。

其中：1移动轨道、2胎架支柱、21支柱壳体、211上立柱、212中立柱、213下立柱、22升降组件、221升降驱动装、222调速装置、223丝杆、23活动磁性吸头、24滑动部件、3移动驱动装置、4球形连接件、5滚珠。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

为了达到本发明的目的，可移动式船用胎架、船用胎架控制系统及其控制方法的其中一些实施例中，如图1-3所示，可移动式船用胎架包括：

八个移动轨道1，嵌入式设置于地面上，在每个移动轨道1上设有七个与其滑动连接的胎架支柱2，胎架支柱2与移动驱动装置3传动连接，移动驱动装置3驱动胎架支柱2沿其所在的移动轨道1滑动，移动驱动装置3可以为电机；

多个胎架支柱2，每个胎架支柱2均包括：

支柱壳体21；

升降组件22，设置于支柱壳体21上，用于带动活动磁性吸头23升降；

活动磁性吸头23，设置于升降组件22的升降端，用于对船用板体（图中未示出）进行吸附；

滑动部件24，设置于支柱壳体21的底部，且与移动轨道1滑动连接，在本实施例内该滑动部件24为滚轮，滚轮滚动的阻力较小。

支柱壳体21可以由上立柱211、中立柱212以及下立柱213拼接而成，其更便于运输和安装。

本发明公开一种可移动式船用胎架，其包括：移动轨道1和胎架支柱2，每根胎架支柱2均可独立地在移动轨道1上滑动，且相邻胎架支柱2之间的距离可以根据实际的需求进行调节。不仅如此，本申请采用活动磁性吸头23对船用板体进行吸附，其支撑效果更佳。而活动磁性吸头23的高度可以通过升降组件22进行调节。

本申请可移动式船用胎架在不使用的情况下或局部胎架支柱2使用的情况下，空闲的胎架支柱2可以收集停靠在移动轨道1的一侧，减少船用胎架的堆放场地，由于轨道的嵌入式设置方便其他工作的开展与实施，有效提高船厂场地空间的利用率。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，升降组件22包括：

升降驱动装置221，升降驱动装置221可以为电机；

调速装置222，升降驱动装置221与调速装置222传动连接，调速装置222可以为齿轮箱；

丝杆223，丝杆223设置于支柱壳体21上，且与调速装置222传动连接，丝杆223的一端与活动磁性吸头连接。

采用上述优选的方案，结构简单，成本低，可以有效调节活动磁性吸头23的高度。

进一步，丝杆223通过球形连接件4与活动磁性吸头23连接，球形连接件4具有球面或球面的一部分，活动磁性吸头23为一多面体，且在该多面体上设有一与球形连接件4相匹配的球形空腔，球形连接件4设置于该球形空腔内。

采用上述优选的方案，活动磁性吸头23可以活动转动，角度可以调，适用于对船用板体不同角度的支撑。上述的多面体可以为三面体、四面体、正方体、五面体等等。

进一步，在活动磁性吸头23的每个面上均设有交叉分布的沟槽(图中未示出)。

采用上述优选的方案，设置的沟槽可以有效提高摩擦力。

进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在活动磁性吸头23的球形空腔与球形连接件4之间设有多个滚珠5。

采用上述优选的方案，活动磁性吸头23与球形连接件4之间的相对滚动更顺滑，不易发生损伤。进一步，值得注意的是，球形连接件4的表面也可以为曲率变化的圆弧面，其球形连接件4的顶部的曲率较小，而球形连接件4两侧的曲率较大。而在活动磁性吸头23的球形空腔与球形连接件4之间设有的多个滚珠5也大小不等。而采用曲率变化的圆弧面可以使得活动磁性吸头23的转动更有效，在转动到某一角度后，不会发生偏移。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在移动轨道1上设有多个通孔，且在胎架支柱2的底部设有锁位组件（图中未示出），锁位组件包括：锁位驱动装置以及与锁位驱动装置传动连接的锁杆，锁位驱动装置驱动锁杆伸入其所对应的移动轨道1上的通孔内。

采用上述优选的方案，当胎架支柱2到达指定位置后，锁位驱动装置驱动锁杆伸入其所对应的移动轨道1上的其中某一通孔内，可以有效保证胎架支柱2的稳定性，提高对胎架支柱2的固定效果，从而满足对曲面分段的有效支撑与制造精度的要求。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，滑动部件24为滑块（图中未示出）。

采用上述优选的方案，根据具体情形选择合适的滑动部件，滑块滑动的稳定性较好。

船用胎架控制系统，包括：

以上实施例中的任一可移动式船用胎架；

模型输入单元，用于输入船体曲面分段模型；

数据分析单元，与模型输入单元电连接，用于对输入的船体曲面分段模型进行受力分析确定各个胎架支柱2的具体高度及其分布位置；

船用胎架控制单元，与数据分析单元电连接，用于根据数据分析单元给出的分析结果对胎架支柱进行控制。

本发明还公开一种船用胎架控制系统，本发明利用胎架支柱2的可移动式可以有效实现船用胎架支柱2受力的相对均衡，同时减少船用胎架的堆放场地，提高船厂场地空间的利用率。

每根胎架支柱2在胎架上的最终位置是提前由数据分析单元对船体曲面分段模型进行受力分析最终确定，胎架支柱2的最终位置的确定使得这样的支柱分布下所有支柱受力是最均衡的。而对于本领域的现有技术人员而言，其在不经过创造性思维的前提下是难以想到的。

本发明一种船用胎架控制系统可以根据导入的船体曲面分段模型根据模型分析确定其胎架支柱2的具体高度和其具体的位置分布,对胎架支柱2进行有效的控制即可满足对分段的有效支撑与制造精度要求。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，船用胎架控制单元控制移动驱动装置3带动胎架支柱2沿其所在的移动轨道1滑动，胎架支柱2从开始滑动到停止滑动的速度v（单位m/s）与时间t（单位s）之间的关系满足下式的分段函数，如图4所示：

v=-a*t²+b*t，0＜t≤T1；

v=K*c^dt，K＞0，lnc＜0，d＞1，T1＜t≤T2，且T2＞2*T1。

采用上述优选的方案，胎架支柱2开始滑动的速度呈一个急速上升的状态（加速度不断增加），而当其上升到速度峰值后，其速度沿龚帕兹（生长）曲线呈一个缓慢下降的状态（加速度不断减小）。

采用上述的分段函数对胎架支柱2的滑动速度进行控制，可以有效保证胎架支柱2刚开始滑动时的速度快，但是在靠近其停止位置时，其缓慢停止，可以有效降低惯性晃动对胎架支柱2定位的影响。

船用胎架控制方法，利用船用胎架控制系统进行控制，具体包括以下步骤：

1）从模型输入单元输入船体曲面分段模型；

2）数据分析单元对输入的船体曲面分段模型进行受力分析确定各个胎架支柱2的具体高度及其分布位置；

3)船用胎架控制单元根据数据分析单元给出的分析结果对胎架支柱进行控制。

本发明还公开一种船用胎架控制方法，其操作便捷，可以有效精确控制船用胎架。控制系统根据数据分析单元的分析结果，实现对胎架支柱2的有效控制，控制胎架支柱2首先移动到具体的位置，然后再升降到特定的高度。

本发明提出一种可移动式船用胎架、船用胎架控制系统及其控制方法。船用胎架是重要的工装设备，提高其智能化水平已是当务之急，充分利用当下的物联网和大数据技术，将物联网和大数据技术充分应用到船用胎架，从而使得船用胎架支柱能够根据每个曲面分段模型的不同而移动与智能升降，均衡支柱的受力，提高船用胎架的使用寿命，同时在局部或不被使用的情况下它可集中在轨道一侧，减少船用胎架的堆放场地，提高船厂场地的利用率，具有较好的经济效益和社会效益。

对于本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.船用胎架控制系统，其特征在于，包括：

可移动式船用胎架，所述可移动式船用胎架包括：

至少一个移动轨道，嵌入式设置于地面上，在每个所述移动轨道上设有一个或多个与其滑动连接的胎架支柱，所述胎架支柱与移动驱动装置传动连接，所述移动驱动装置驱动所述胎架支柱沿其所在的移动轨道滑动；

至少一个胎架支柱，每个所述胎架支柱均包括：

支柱壳体；

升降组件，设置于所述支柱壳体上，用于带动活动磁性吸头升降；

活动磁性吸头，设置于所述升降组件的升降端，用于对船用板体进行吸附；

滑动部件，设置于所述支柱壳体的底部，且与所述移动轨道滑动连接；

模型输入单元，用于输入船体曲面分段模型；

数据分析单元，与所述模型输入单元电连接，用于对输入的船体曲面分段模型进行受力分析确定各个胎架支柱的具体高度及其分布位置；

船用胎架控制单元，与所述数据分析单元电连接，用于根据所述数据分析单元给出的分析结果对胎架支柱进行控制；

所述船用胎架控制单元控制所述移动驱动装置带动所述胎架支柱沿其所在的移动轨道滑动，所述胎架支柱从开始滑动到停止滑动的速度v（单位m/s）与时间t（单位s）之间的关系满足下式的分段函数：

v=-a*t²+b*t，0＜t≤T1；

v=K*c^dt，K＞0，lnc＜0，d＞1，T1＜t≤T2，且T2＞2*T1；

其中：a、b、c、d、K为函数参数；

T1为胎架支柱的速度v达到峰值的时间值；

T2为胎架支柱的速度v为零的时间值。

2.根据权利要求1所述的船用胎架控制系统，其特征在于，所述升降组件包括：

升降驱动装置；

调速装置，所述升降驱动装置与所述调速装置传动连接；

丝杆，所述丝杆设置于所述支柱壳体上，且与所述调速装置传动连接，所述丝杆的一端与所述活动磁性吸头连接。

3.根据权利要求1或2所述的船用胎架控制系统，其特征在于，所述丝杆通过球形连接件与所述活动磁性吸头连接，所述球形连接件具有球面或球面的一部分，所述活动磁性吸头为一多面体，且在该多面体上设有一与所述球形连接件相匹配的球形空腔，所述球形连接件设置于该球形空腔内。

4.根据权利要求3所述的船用胎架控制系统，其特征在于，在所述活动磁性吸头的每个面上均设有交叉分布的沟槽。

5.根据权利要求3所述的船用胎架控制系统，其特征在于，在所述活动磁性吸头的球形空腔与所述球形连接件之间设有多个滚珠。

6.根据权利要求1或2所述的船用胎架控制系统，其特征在于，在所述移动轨道上设有多个通孔，且在所述胎架支柱的底部设有锁位组件，所述锁位组件包括：锁位驱动装置以及与所述锁位驱动装置传动连接的锁杆，所述锁位驱动装置驱动所述锁杆伸入其所对应的移动轨道上的通孔内。

7.根据权利要求1或2所述的船用胎架控制系统，其特征在于，所述滑动部件为滑块或滚轮。

8.船用胎架控制方法，其特征在于，利用如权利要求1-7任一项所述的船用胎架控制系统进行控制，具体包括以下步骤：

1）从模型输入单元输入船体曲面分段模型；

2）数据分析单元对输入的船体曲面分段模型进行受力分析确定各个胎架支柱的具体高度及其分布位置；

3)船用胎架控制单元根据所述数据分析单元给出的分析结果对胎架支柱进行控制。