CN109958691B - 一种lng船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法，该方法包括以下工序：编码扫描工序、上料工序、自动涂胶工序、底层部件装配工序、RSB装配工序、RSB滚压工序及装配后的整体校正工序。与现有技术相比，本发明设计出一种适用于大尺寸的MARK III型的LNG船用聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法，采用机械手或机器人自动完成底层聚氨酯板、底层胶合板及RSB的上料、涂胶、装配，并实现了装配后的整体校正，极大降低了人工装配造成的错边等现象，提高了生产效率，保证了产品高精度的质量要求。

Description

一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法

技术领域

本发明属于液化天然气船技术领域，涉及一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法。

背景技术

薄膜型货舱是大型液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)船的占有率为80％以上的液货围护系统。绝缘箱是保证LNG船液货舱内重要组成部分，Mark III围护系统的增强型聚氨脂标准绝缘箱是薄膜型LNG船围护系统中的核心零部件，具有高度标准化、高度车间预制化、工序复杂、制造精度高等特点。提高增强型聚氨脂标准绝缘箱的生产效率、控制制造精度，是建造LNG船的关键。

聚氨脂标准绝缘箱的特点是箱体不同层的胶合板均与聚氨酯胶接而成，并经过一定压力和时间的压合过程、以及无压力条件下的时效固化等过程，韩国Hankuk Carbon、Dongsung Finetec、Kangrim Insulation以及英国Cannon Viking等公司在制造聚氨酯标准绝缘箱的工艺中，采用相应的自动化专用设备，如自动涂胶机、自动压合设备等，在一定程度上提高了生产效率。但其聚氨酯板和胶合板大多都是采用手工搬运或借助半自动吊具的方式，采用离线方式，人工或半自动吊具逐层叠加码放到相应的装配台上进行装配，难免出现各层之间的错边等现象。

此外，绝缘箱制造过程要求在装配过程、CNC加工过程中，每只绝缘箱都要有唯一的标记，不但可以查询生产日期、批次、型号，以及聚氨酯板、胶合板、粘结剂等相关信息，而且还要在加工过程中对各成品的关键尺寸数据进行监控并记录到对应绝缘箱的标记中。由于增强型聚氨脂标准绝缘箱的所有外表面都要在时效后进行加工，原有的喷码或条形码粘贴等方法无法适用于增强型聚氨脂标准绝缘箱的制造过程。特别是在进行Mark III形式聚氨脂标准绝缘箱的次绝缘层特有的长3030mm、宽990mm、厚2mm的硬质三合一片材(RSB)的胶接装配时，采用人工搬运或借助半自动吊具的方式，极易造成难以修正的错边，而且由于RSB在人工搬运和装配中形成的凹陷变形，使得在RSB与聚氨酯板的胶接面有空气残留而形成气穴或空洞，连接强度和装配精度不达标，严重影响产品质量。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法，该方法包括以下工序：

(1)编码扫描工序，对聚氨酯板或胶合板的对应编码进行扫描，并录入系统；

(2)上料工序，将聚氨酯板或胶合板放置在自动淋胶工位的进料输送线上；

(3)自动涂胶工序，将进料输送线上的聚氨酯板或胶合板清扫干净后进行表面涂胶；

(4)底层部件装配工序，对聚氨酯绝缘箱的底层胶合板及底层聚氨酯板进行装配；

(5)RSB装配工序，将硬质三合一片材装配在底层聚氨酯板上；

(6)RSB滚压工序，对底层聚氨酯板上的硬质三合一片材的上表面进行滚压；

(7)装配后的整体校正工序，对装配后的底层部件进行定位校正。

进一步地，所述的聚氨酯绝缘箱包括由下而上依次贴合在一起的底层胶合板、底层聚氨酯板、硬质三合一片材、顶层聚氨酯板及顶层胶合板。其中，底层部件为底层胶合板、底层聚氨酯板及硬质三合一片材。

进一步地，步骤(1)中，所述的编码中包含聚氨酯板或胶合板的生产日期、批次、型号、密度、尺寸信息。

进一步地，步骤(2)中，利用机械手R1将聚氨酯板或胶合板放置在自动淋胶工位的进料输送线上。

进一步地，所述的机械手R1包括机械手架、设置在机械手架上的夹持气缸、与夹持气缸的活塞杆传动连接的抓手以及设置在机械手架上的吸盘。

进一步地，所述的机械手架上还设有机器人连接法兰。机器人连接法兰用于将机械手架安装在机器人上。

进一步地，步骤(4)具体为：先利用机械手R2将涂胶后的底层胶合板放置在底层部件装配工位上，之后将涂胶后的底层聚氨酯板放置在底层胶合板上。

进一步地，所述的底层部件装配工位包括装配支架以及分别设置在装配支架上的X向定位器、Y向定位器、X向校正器。

进一步地，所述的Y向定位器包括设置在装配支架上的Y向气缸安装板、设置在Y向气缸安装板上Y向气缸、与Y向气缸的活塞杆传动连接的Y向定位校正臂以及设置在Y向定位校正臂侧面的Y向定位块。

进一步地，所述的X向定位器包括设置在装配支架上的升降气缸安装板、沿竖直方向设置在升降气缸安装板上的升降气缸、沿竖直方向贯穿升降气缸安装板的升降杆以及设置在升降杆侧面的X向定位块，升降杆的底端与升降气缸的底端之间设有连接板。

进一步地，所述的X向校正器包括设置在装配支架上的支架安装板、设置在支架安装板上的校正气缸支架、沿水平方向设置在校正气缸支架上的X向校正气缸以及设置在X向校正气缸端部的X向校正块。

进一步地，所述的机械手R2包括机械手架、设置在机械手架上的夹持气缸、与夹持气缸的活塞杆传动连接的抓手、设置在机械手架上的吸盘以及弹性滚压机构，该弹性滚压机构包括设置在机械手架上的弹性座以及设置在弹性座上的压辊。机械手架上设有多个吸盘，且多个吸盘呈阵列布设在机械手架上。

进一步地，步骤(5)中，利用抓手及吸盘将硬质三合一片材装配在底层聚氨酯板上；步骤(6)中，利用压辊对底层聚氨酯板上的硬质三合一片材的上表面进行滚压。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)设计出一种适用于大尺寸的MARK III型的LNG船用聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法，采用机械手或机器人自动完成底层聚氨酯板、底层胶合板及RSB的上料、涂胶、装配，并实现了装配后的整体校正，极大降低了人工装配造成的错边等现象，提高了生产效率，保证了产品高精度的质量要求；

2)针对现有技术在硬质三合一片材(RSB)胶接装配时的问题，采用多吸盘的矩阵布置真空吸附装置，其吸附范围与RSB相匹配，且设有真空度传感器，确保RSB在取料时可以被真空负压均匀吸附；采用多角度配合分步负压释放的方法，使RSB和底层聚氨酯板之间的空气得以排出，RSB均匀贴合到底层聚氨酯板上；采用带有弹性座的压辊，由机器人或机械手带动，对RSB上表面进行均匀滚压，彻底排除RSB和底层聚氨酯板之间的残留空气，有效解决了RSB与底层聚氨酯板的胶接面有空气残留而形成气穴或空洞等因素造成的连接强度和装配精度不达标的问题；

3)通过底层部件装配工位的X向定位器、Y向定位器、X向校正器，对装配后的底层部件进行整体校正，可靠控制了装配后的尺寸精度和装配质量；

4)本发明引入了原材料数据跟踪方法，对进入装配的聚氨酯板、胶合板和胶粘剂的生产日期、批次、型号、密度、尺寸等信息进行扫描，自动录入到对应绝缘箱的标记中，并与后续工序的质量控制过程相对应，便于生成与每个绝缘箱唯一对应的特征数据，提高了绝缘箱制造过程的质量监控和可追溯性。

附图说明

图1为MARK III型绝缘箱的三维分解结构示意图；

图2为机械手R1的结构示意图；

图3为底层部件装配工位的结构示意图；

图4为机械手R2的结构示意图；

图5为机械手R2在RSB装配过程中的结构示意图；

图6为机械手R2在RSB滚压过程中的结构示意图；

图7为底层部件装配制造系统的整体结构示意图；

图8为Y向定位器的结构示意图；

图9为X向定位器的结构示意图；

图10为X向校正器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

本实施例设计出一种适用于LNG船聚氨酯绝缘箱，特别是大尺寸的MARK III形式聚氨酯绝缘箱的装配制造方法，利用机械手和工业机器人的高柔性化特点，准确完成MARKIII形式聚氨酯绝缘箱下层各部件的自动装配，将进入装配区所需的聚氨酯板、胶合板等部件以及粘结剂等原材料的生产日期、批次、型号等相关信息，自动录入到对应绝缘箱的标记中存储到数据系统中，并在整个生产过程中始终得到可靠的跟踪，极大提高了绝缘箱制造过程的质量监控和可追溯性。

一种液化天然气船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的装配制造方法，特别是MARK III形式绝缘箱底层部件装配制造方法包括如下工序：编码扫描工序、上料工序、自动涂胶工序、底层部件装配工序、RSB装配工序、RSB自动滚压工序、装配后的整体校正工序。MARK III形式绝缘箱的底层部件由底层聚氨酯板、底层胶合板和硬质三合一片材(RSB)组成，各部件经胶接形成可靠连接。其装配制造过程具体为：

(1)“编码扫描”工序：

由扫描枪扫描不同规格的聚氨酯板或胶合板的对应编码，并自动录入到本加工系统的加工过程数据跟踪控制系统中，该编码包含聚氨酯板或胶合板的生产日期、批次、型号、密度、尺寸等信息，编码可以是前道工序打印到材料表面的二维码或条码，也可以是前道工序数据传输到本加工系统的对应数据。

(2)“上料”工序：

设置多个具有定位功能的上料台，利用叉车将扫描、码垛后聚氨酯板或胶合板放置到对应的上料台上，上料台的定位采用机械定位，利用机械手R1按设定顺序和动作依次从相应的上料台将聚氨酯板或胶合板进行拆垛取料，放置在自动淋胶工位的进料输送线上。该机械手R1可以是线性多维形式，也可以由多轴工业机器人带动，机械手R1带有真空吸附功能和夹持功能，以适用于多种不同厚度的聚氨酯板或胶合板，既能实现单件的聚氨酯板或胶合板与码垛物料的可靠分离、取料，且能保证在上料过程的快速移动中的输送稳定。

(3)“自动涂胶”工序：

包括清扫和涂胶两个工位：

聚氨酯板或胶合板被放置在本工序的进料输送线上，输送线带动聚氨酯板或胶合板经过自动清扫工位，该自动清扫工位利用滚刷和负压实现涂胶上下表面的自动清洁，上部清洁机构由伺服电机驱动并按照进料输送线上的不同聚氨酯板或胶合板厚度自动下降到位进行表面清洁。

清扫后的聚氨酯板或胶合板输送到涂胶工位，所用胶粘剂为双组分聚氨酯胶，经混胶管均匀混合后，由淋胶头按设定涂布量和涂布速度将混合后的胶水均匀涂布在聚氨酯板或胶合板上表面。

淋胶头由三个伺服电机驱动，Z轴伺服电机带动淋胶头按聚氨酯板或胶合板的不同高度到达设定的淋胶位置，X轴和Y轴伺服电机实现淋胶头在涂胶位置平面的二维移动。淋胶头可沿输送线方向(X方向)平行涂胶，也可沿垂直于输送线方向(Y方向)进行网格式涂胶。

在聚氨酯板或胶合板的输送方向前端设置输送定位装置，实现板材的X向定位，并采用对中装置实现板材的Y向定位。双向定位后，按设定的涂胶程序，完成胶水在聚氨酯板或胶合板上表面的均匀涂布。

(4)“底层部件装配”工序：

完成MARK3形式绝缘箱的底层胶合板(1号板)和底层聚氨酯板(2号板)的装配。

机械手R2将涂胶后的1号板从涂胶工位抓取后，沿水平方向横移并放置在底层部件装配工位上，底层部件装配工位上的双向定位装置将1号板进行X向和Y向的预定位，再由该机械手R2抓取涂胶后的2号板放置在预定位后的1号板上，该工位的双向定位装置再对1号板和2号板进行X向和Y向的定位。

机械手R2可以是线性多维形式，也可以由多轴工业机器人带动。

(5)“RSB装配”工序：

采用机械手自动装配硬质三合一片材。

RSB的机械手自动装配，由机械手R2上的真空吸附装置从RSB上料位置吸取一片RSB，按设定轨迹放置在定位后的2号板上。

机械手R2同时具备抓取和真空吸附两种功能。

机械手R2上的真空吸附装置采用多个可压缩吸盘的矩阵布置，其吸附范围与RSB相匹配，且设有真空度传感器，确保RSB可以被真空负压均匀吸附。

RSB放置动作为：先将RSB与2号板成一定角度，RSB的一端先与2号板上表面接触，之后机械手R2偏转一个角度，程序控制将第一排的真空负压吸附装置的负压释放；然后再偏转一定角度后，再将第二排的真空吸附装置的负压释放；依次类推，使RSB和2号板之间的空气得以排出，将RSB片材均匀贴合到2号板上；

(6)“RSB自动滚压”工序：

机械手R2上设有一个压辊，在RSB自动放置完成，由机器人带动机械手R2上的弹性滚压机构对整个RSB上表面进行滚压，彻底排除RSB和2号板之间的残留空气；

弹性滚压机构由弹性座、塑胶压辊、轴承组件等组成，可以在RSB表面自由滚动，并在机器人带动下对整个表面进行均匀滚压；

弹性座可以为弹簧座，也可以为气弹簧组成的具有一定弹性的机构。

(7)装配后的整体校正工序：

对装配后的底层部件进行定位校正。

实施例2：

一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法，包括以下工序：

(1)编码扫描工序，对聚氨酯板或胶合板的对应编码进行扫描，并录入系统；

(2)上料工序，将聚氨酯板或胶合板放置在自动淋胶工位的进料输送线上；

(3)自动涂胶工序，将进料输送线上的聚氨酯板或胶合板清扫干净后进行表面涂胶；

(4)底层部件装配工序，对聚氨酯绝缘箱的底层胶合板及底层聚氨酯板进行装配；

(5)RSB装配工序，将硬质三合一片材装配在底层聚氨酯板上；

(6)RSB滚压工序，对底层聚氨酯板上的硬质三合一片材的上表面进行滚压；

(7)装配后的整体校正工序，对装配后的底层部件进行定位校正。

如图1所示，聚氨酯绝缘箱包括由下而上依次贴合在一起的底层胶合板1、底层聚氨酯板2、硬质三合一片材3、顶层聚氨酯板4及顶层胶合板5。

步骤(1)中，编码中包含聚氨酯板或胶合板的生产日期、批次、型号、密度、尺寸信息。

步骤(2)中，利用机械手R1将聚氨酯板或胶合板放置在自动淋胶工位的进料输送线上。如图2所示，机械手R1包括机械手架6、设置在机械手架6上的夹持气缸7、与夹持气缸7的活塞杆传动连接的抓手8以及设置在机械手架6上的吸盘9。机械手架6上还设有机器人连接法兰10。

步骤(4)具体为：先利用机械手R2将涂胶后的底层胶合板放置在底层部件装配工位上，之后将涂胶后的底层聚氨酯板放置在底层胶合板上。

如图4所示，机械手R2包括机械手架6、设置在机械手架6上的夹持气缸7、与夹持气缸7的活塞杆传动连接的抓手8、设置在机械手架6上的吸盘9以及弹性滚压机构，该弹性滚压机构包括设置在机械手架6上的弹性座14以及设置在弹性座14上的压辊15。

如图5所示，步骤(5)中，利用抓手8及吸盘9将硬质三合一片材装配在底层聚氨酯板上。

如图6所示，步骤(6)中，利用压辊15对底层聚氨酯板上的硬质三合一片材的上表面进行滚压。

图7为底层部件装配制造系统的整体结构，包括分别与机械手R1 23相适配的胶合板上料工位16、聚氨酯板上料工位17、自动淋胶工位的进料输送线18、清扫工位19，以及分别与机械手R2 24相适配的自动淋胶工位20、RSB上料工位21、底层部件装配工位25，还包括与底层部件装配工位25相适配的底层部件输送工位22。装配后的整体校正工序在底层部件装配工位25上进行，通过装配后的整体校正工序，对装配后的底层部件进行X向和Y向的双向尺寸校正。

如图3所示，底层部件装配工位包括装配支架11以及分别设置在装配支架11上的X向定位器12、Y向定位器13、X向校正器26。Y向定位器13沿底层部件输送方向设置，X向定位器12垂直于底层部件输送方向设置并可上下升降，X向校正器26沿底层部件输送方向设置并用于对装配后的底层部件进行推动。X向校正器26推动装配后的底层部件沿X向运动，并由X向定位器12对装配后的底层部件进行X方向限位；Y向定位器13对装配后的底层部件进行Y向定位。

如图8所示，Y向定位器13包括设置在装配支架11上的Y向气缸安装板27、设置在Y向气缸安装板27上Y向气缸28、与Y向气缸28的活塞杆传动连接的Y向定位校正臂29以及设置在Y向定位校正臂29侧面的Y向定位块30。Y向气缸安装板27上还设有与Y向定位校正臂29相适配的Y向导向件。

如图9所示，X向定位器12包括设置在装配支架11上的升降气缸安装板31、沿竖直方向设置在升降气缸安装板31上的升降气缸32、沿竖直方向贯穿升降气缸安装板31的升降杆33以及设置在升降杆33侧面的X向定位块34，升降杆33的底端与升降气缸32的底端之间设有连接板35。升降气缸安装板31上还设有与升降杆33相适配的升降导向件。升降气缸32中的活塞伸缩，通过连接板35带动升降杆33上下运动，进而使X向定位块34向上伸出以对装配后的底层部件进行X向限位，或向下缩回以对装配后的底层部件进行让位，避免影响装配后的底层部件继续向前输送。

如图10所示，X向校正器26包括设置在装配支架11上的支架安装板36、设置在支架安装板36上的校正气缸支架37、沿水平方向设置在校正气缸支架37上的X向校正气缸38以及设置在X向校正气缸38端部的X向校正块39。校正气缸支架37上还设有与X向校正气缸38相适配的X向校正导向件。X向校正气缸38中的活塞向外伸出，通过X向校正块39推动装配后的底层部件沿X向运动，直至装配后的底层部件与X向定位块34接触以进行限位。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法，其特征在于，该方法包括以下工序：

(1)编码扫描工序，对聚氨酯板或胶合板的对应编码进行扫描，并录入系统；

(2)上料工序，将聚氨酯板或胶合板放置在自动淋胶工位的进料输送线上；

(3)自动涂胶工序，将进料输送线上的聚氨酯板或胶合板清扫干净后进行表面涂胶；

(4)底层部件装配工序，对聚氨酯绝缘箱的底层胶合板及底层聚氨酯板进行装配；

(5)RSB装配工序，将硬质三合一片材装配在底层聚氨酯板上；

(6)RSB滚压工序，对底层聚氨酯板上的硬质三合一片材的上表面进行滚压；

(7)装配后的整体校正工序，对装配后的底层部件进行定位校正。

2.根据权利要求1所述的一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的编码中包含聚氨酯板或胶合板的生产日期、批次、型号、密度、尺寸信息。

3.根据权利要求1所述的一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法，其特征在于，步骤(2)中，利用机械手R1将聚氨酯板或胶合板放置在自动淋胶工位的进料输送线上。

4.根据权利要求3所述的一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法，其特征在于，所述的机械手R1包括机械手架、设置在机械手架上的夹持气缸、与夹持气缸的活塞杆传动连接的抓手以及设置在机械手架上的吸盘。

5.根据权利要求1所述的一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法，其特征在于，步骤(4)具体为：先利用机械手R2将涂胶后的底层胶合板放置在底层部件装配工位上，之后将涂胶后的底层聚氨酯板放置在底层胶合板上。

6.根据权利要求5所述的一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法，其特征在于，所述的底层部件装配工位包括装配支架以及分别设置在装配支架上的X向定位器、Y向定位器、X向校正器。

7.根据权利要求6所述的一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法，其特征在于，所述的Y向定位器包括设置在装配支架上的Y向气缸安装板、设置在Y向气缸安装板上Y向气缸、与Y向气缸的活塞杆传动连接的Y向定位校正臂以及设置在Y向定位校正臂侧面的Y向定位块。

8.根据权利要求6所述的一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法，其特征在于，所述的X向定位器包括设置在装配支架上的升降气缸安装板、沿竖直方向设置在升降气缸安装板上的升降气缸、沿竖直方向贯穿升降气缸安装板的升降杆以及设置在升降杆侧面的X向定位块，升降杆的底端与升降气缸的底端之间设有连接板。

9.根据权利要求6所述的一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法，其特征在于，所述的X向校正器包括设置在装配支架上的支架安装板、设置在支架安装板上的校正气缸支架、沿水平方向设置在校正气缸支架上的X向校正气缸以及设置在X向校正气缸端部的X向校正块。

10.根据权利要求5所述的一种LNG船用大尺寸聚氨酯绝缘箱的底层部件装配制造方法，其特征在于，所述的机械手R2包括机械手架、设置在机械手架上的夹持气缸、与夹持气缸的活塞杆传动连接的抓手、设置在机械手架上的吸盘以及弹性滚压机构，该弹性滚压机构包括设置在机械手架上的弹性座以及设置在弹性座上的压辊。

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