CN110666752B - 一种具有多种工作姿态的组合式变位转台及组合模式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有多种工作姿态的组合式变位转台及组合模式，所涉及的组合式大吨位变位转台可实现多姿态的方位运动，系统由两组工作平台及设备主体组成，主要实现下方回转（‑180°~+180°）运动、俯仰翻转（‑45°~+45°）运动、上方连续回转（0~360°）运动等动作姿态，各动作姿态可单独运动或者组合运动，可实现各动作姿态的调速、定速及定位运动。各动作姿态采用伺服电机驱动、PLC控制，具有控制精度高、方位定位准确等特点。

Description

一种具有多种工作姿态的组合式变位转台及组合模式

技术领域

本发明涉及的组合式大吨位变位转台既可实现实现下方回转-180°~+180°运动、俯仰翻转-45°~+45°运动、上方连续回转0~360°运动等动作姿态，各动作姿态可单独运动或者组合运动，又能实现各动作姿态的调速、定速及定位运动的具有多种工作姿态的组合式变位转台及组合模式，属组合式变位转台制造领域。

背景技术

现有的变位机主要应用于小吨位设备的焊接、组装等领域，具有平面回转、翻转等功能、部分具有小行程的升降功能，为轴类、盘类、筒体的零部件提供旋转或者翻转的工作姿态。 焊接，组装变位机一般为单组的工作平台，常规变位机一般设备精度较低、安装吨位小等特点。

在石油、化工及核电行业，大型的变位机主要配套机械加工设备，进行工件的切削，变位机具有水平回转及翻转功能，一般属于定制设备，产品通用性不高。设备工件在变位后固定姿态进行加工，不涉及组合姿态的使用，使用工况单一。ZL201811373461.8中涉及的为一种水电封头加工的专用变位机，变位机主体结构安装在滑动导轨上，可进行一定行程水平运动，变位机主体机构依靠设置的三组回转支撑进行回转运动从而改变位置姿态。ZL201410220439.5中涉及到的为一种能将工件进行三维空间定位的多角度变位机，采用将变位机组合叠加的方式实现三轴空间变位，使用丝杆升机完成升降功能，设备整体高度较高，使用对安装空间要求高，不适用于大吨位设备使用。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种一是具有多种工作姿态的组合式大吨位变位转台及组合模式，解决工件设备在制造、组装及测试过程中对工作姿态及安装方位变化的要求，各组动作姿态组合可实现三轴空间坐标位置；二是工件设备在安装后可实现多种方位姿态运动，可按照设定的位置进行工作姿态方位的相互切换，并且具有自动化程度高，方位定位准确等特点，同时也可使用手动模式对单一姿态进行调整；三是转台设置的两组工作平台可具有不同的功能，两组平台的组合式设计提高的转台的适用性。

设计方案：为了实现上述设计目的。本发明在结构设计上所涉及的组合式大吨位变位转台可实现多姿态的方位运动，系统由两组工作平台及设备主体组成，主要实现下方回转（-180°~+180°）运动、俯仰翻转（-45°~+45°）运动、上方连续回转（0~360°）运动等动作姿态，各动作姿态可单独运动或者组合运动，可实现各动作姿态的调速、定速及定位运动。各动作姿态采用伺服电机驱动、PLC控制，具有控制精度高、方位定位准确等特点。

变位转台具有两种工作姿态模式，模式一：转台处于收回状态，大平台与小平台连接组成整体回转平台，大、小平台上平面设置有T型槽固定板，使用固定螺栓可安装固定工件设备，整体平台可承载60T吨的工件设备，依靠转台的下部回转机构驱动使平台进行下方回转（-180°~+180°）运动；大平台下部设置有回转支撑轮，与安装构架顶部的支撑导轨组合使用，可满足组合平台回转时的导向及稳定需求。在模式一姿态下，转台的俯仰翻转、上方位连续回转动作处于锁定姿态。

模式二：在小平台位置安装固定工件设备，大平台与小平台连接组合解除。大平台处于锁定姿态，转台依靠设置的升降机构顶升到指定工作高度，转台在此位置可实现下方回转（-180°~+180°）、俯仰翻转（-45°~+45°）、上方连续回转（0~360°），各动态可单独运动或者组合运动。在模式二姿态下，多种方位运动组合可实现设备工件在三轴空间坐标位置的变化。

上述转台动作均可采用手动控制、自动控制，转台具有设备系统自检、数据综合处理、定速、定位运动的系统功能。

技术方案1：一种具有多种工作姿态的组合式变位转台，包括PLC控制器和电器控制系统，小平台嵌在大平台结构内部，依靠连接装置将小平台和大平台组合，小平台通过上部回转支承与俯仰翻转构架相连接，俯仰翻转构架由翻转驱动机构带动翻转，上部回转支承由上方回转驱动机构驱动转动；转台底座上部通过垂直插销与大平台背面插接锁定孔插接锁定配合或分离，大平台背面设有多个大平台支撑轮，该大平台支撑轮与位于转台底座面上的导轨配合作回转运动，转台底座四周设置有转台升降导向装置，转台底座底部安装有下方回转驱动机构，转台底座下方与转台升降机构的升降油缸连接；转台侧架是转台上部结构的支撑装置，用于连接下方回转支撑及俯仰翻转构架。

技术方案2：一种具有多种工作姿态的组合式变位转台的组合模式，模式一：转台处于收回状态，大平台与小平台连接组成整体回转平台，大平台、小平台上平面设置有T型槽固定板，使用固定螺栓可安装固定工件设备，整体平台可承载60吨的工件设备，依靠转台的下部回转机构驱动使平台进行下方回转-180°~+180°运动；大平台下部设置有回转支撑轮，与安装构架顶部的支撑导轨组合使用，可满足组合平台回转时的导向及稳定需求，在模式一姿态下，转台的俯仰翻转、上方位连续回转动作处于锁定姿态；

模式二：在小平台位置安装固定工件设备，大平台与小平台连接组合解除，大平台处于锁定姿态，转台依靠设置的转台升降机构顶升到指定工作高度，转台在此位置可实现下方回转-180°~+180°、俯仰翻转-45°~+45°、上方连续回转0~360°，各动态可单独运动或者组合运动，在模式二姿态下，多种方位运动组合可实现设备工件在三轴空间坐标位置的变化。

本发明与背景技术相比，一是使用组合式工作平台可实现多类型的设备工件的搭载；二是工作平台承载力强，满足大吨位设备工件的使用需求；三是工作姿态多样，组态组合可实现三轴空间坐标，不同位置姿态可实现定速、调速及定位运动；四是多种工作姿态可单独使用或组合使用；五是系统采用伺服驱动、PLC控制，具有精度高、方位定位准确的特点；六是转台系统具有设备自检、自动运行、手动运行、数据综合处理等功能，系统智能化程度高、操作可靠性高

附图说明

图1 是具有多种工作姿态的组合式变位转台整体结构示意图。

图2是图1组成模式一状态示意图，其中2-1上方回转伺服电机，2-2减速机，5-1 下方回转伺服电机，5-2减速机，10-1上回转支承外齿圈，10-2上回转支承内齿圈，6-1下回转支承外齿圈，6-2下回转支承内齿圈。

图3是图1的侧视示意图。

图4是图1组成模式二状态示意图，其中1-小平台，2-上方回转驱动机构，3-大平台，4-转台底座，5-下方回转驱动机构，6-下方回转支撑，7-大平台支撑轮，8-转台侧架，9-俯仰翻转构架，10-上方回转支撑，12-安装构架，13-转台升降机构，14-电气控制系统。

图5是图4的侧视示意图，其中9-1翻转机构主体构架，9-2 输出轴，9-3轴承箱，8-转台侧架，10-上方回转支承，11-翻转驱动机构。

图6是外齿形回转支承结构示意图。

图7是转台底座的构成结构示意图。

图8是图1中小平台和大平台结合状态前示意图。

图9是大平台与转台底座锁定前的状态示意图。

具体实施方式

实施例1：一种具有多种工作姿态的组合式变位转台主要结构如上图1-9所示，包括PLC控制器和电器控制系统14，该变位转台主要由以上14组组件组成，在不同的模式下满足设备工件多种姿态的方位转换运动，可实现设备工件的下方回转（-180°~+180°）运动、俯仰翻转（-45°~+45°）运动、上方连续回转（0~360°）运动等动作姿态，各组动作姿态组合使用可实现三轴空间坐标位置。

小平台1直径约5m，承载20T，在模式二姿态时使用（图4-5结构），由型材构架及板材面板组成，面板设置有T型槽固定板及螺孔，使用压板螺栓可在小平台位置安装设备工件，小平台可实现上方连续和定位回转运动、俯仰翻转运动、下方回转运动等动作，小平台1与上方回支撑10相连接；模式二姿态使用时，大平台3处于锁定状态。

上方回转驱动机构2由伺服电机及精密减速机组成，为上方位回转提供动力输出；

大平台3直径约10m，承载60T，在模式一时使用（图2-3结构），模式一姿态下转台处于收回姿态，小平台1镶嵌在大平台3结构内部，依靠连接装置将两组平台组合，此姿态下依靠下方回转支撑6及大平台支撑轮7驱动带动大平台3实现下方回转运动。模式一姿态使用时，小平台1的上部回转、俯仰翻转两种动作姿态均处于锁定姿态；

转台底座4支撑整体转台结构，底座上部连接大平台支撑轮7，底座四周设置有转台升降导向装置；底座底部安装有下方回转驱动装机构5，底座下方与转台升降机构13的升降油缸连接；在模式一状态，转台底座4与安装构架12上设置的支撑座接触。

转台侧架8是转台上部结构的支撑装置，主要由型材及板材焊接加工而成；用于连接大平台支撑轮7及俯仰翻转构架9；仰俯翻转构架9由翻转轴、构架及盖板等件组成。翻转轴使用轴承箱与转台侧架8相连接，俯仰翻转机构中两侧的扇型齿轮由翻转驱动机构11中的伺服电机+精密减速机 齿轮驱动，从而带动翻转机构在-45°~+45°范围内做翻转运动；翻转机构上盖板与上方回转机构10相连接。

转台整体安装在安装构架12内部，依靠转台升降机构13实现转台的升降，站台升降机构依靠液压顶升装置将转台顶升到指定高度，并由系统设置的锁定插销实现机械锁定，保证系统安全。

转台系统在使用过程中各姿态动作的驱动装置采用伺服电机+减速机驱动，PLC控制，具有控制精度高、方位定位准确等特点；可实现各动作姿态的定速、调速及定位运动，可在两种模式姿态间进行切换操作，依照不同的使用条件选择工作模式，每种工作模式亦可进行手动、自动操作。

具体说，小平台1嵌在大平台3结构内部，依靠连接装置将两组平台组合，小平台1通过上部回转支承10与俯仰翻转构架9相连接，俯仰翻转构架9由翻转驱动机构11带动翻转，上部回转支承10由上方回转驱动机构2驱动转动；转台底座4支撑整体转台结构，转台底座4上部连接大平台支撑轮7，转台底座4四周设置有转台升降导向装置，转台底座4底部安装有下方回转驱动机构5，转台底座4下方与转台升降机构13的升降油缸连接；转台侧架8是转台上部结构的支撑装置，用于连接下方回转支撑6及俯仰翻转构架9；

实施例2：在实施例1的基础上，一种具有多种工作姿态的组合式变位转台的组合模式，其模式一：转台处于收回状态，大平台3与小平台（转台）1连接组成整体回转平台，即小平台（转台）1收回后，位于小平台（转台）1背面（底部）的多个垂直插销1-1插入大平台3的锁定销孔3-1中（大平台3内框架处布置有多个锁定孔3-1），二组平台连接组合，见图8；大平台3、小平台1上平面设置有T型槽固定板，使用固定螺栓可安装固定工件设备，整体平台可承载60吨的工件设备，依靠转台的下部回转机构驱动使平台进行下方回转-180°~+180°运动；大平台3下部设置有大平台支撑轮7，与安装构架顶部的支撑导轨组合使用，可满足组合平台回转时的导向及稳定需求，在模式一姿态下，转台的俯仰翻转、上方位连续回转动作处于锁定姿态；

模式二：在小平台1位置安装固定工件设备，大平台3与小平台1连接组合解除，小平台（转台）1顶升到指定高度，两组平台（小平台1和大平台3）连接组合解除。大平台3处于锁定姿态（由于转台底座4上表面安装有垂直插销4-1，在模式二状态下，转台顶升后垂直插销可插入大平台3的锁定销孔中，大平台3与转台底座4即可连接锁定），转台依靠设置的转台升降机构13顶升到指定工作高度，转台在此位置可实现下方回转-180°~+180°、俯仰翻转-45°~+45°、上方连续回转0~360°，各动态可单独运动或者组合运动，在模式二姿态下，多种方位运动组合可实现设备工件在三轴空间坐标位置的变化。

回转驱动机构用于驱动转台与上方小平台的回转运动，由伺服驱动电机2-1、减速机2-2及上部回转支承10组成；伺服驱动电机2-1为回转系统提供动力，伺服驱动电机2-1与减速机2-2相连接，通过减速机端头的输出齿轮带动上部回转支承10运动，从而驱动小平台1或转台做回转运动。

上部回转支承10由上回转支承外齿圈10-1和上回转支承内齿圈10-2构成，上回转支承外齿圈10-1套在上回转支承内齿圈10-2上。

转台整体安装在安装构架12内部，依靠转台升降机构13实现转台的升降，转台升降机构13依靠液压顶升装置将转台顶升到指定高度，并由系统设置的锁定插销实现机械锁定；转台组件整安装在转台底座4上，转台底座4上表面预留下回转支承内齿圈6-2的安装孔，使用连接螺栓将转台底座4与回转支承外齿圈连接；下表面设置油缸连接座，用于连接转台升降机构13。

下方回转支撑6中的下回转支承外齿圈6-1使用连接螺栓与转台侧架8部底板相连接，下方回转驱动机构5驱动下回转支承外齿圈6-1可带动转台下方位回转。

俯仰翻转构架9两侧设置有输出轴9-2，在两端输出轴端安装轴承箱9-3，使用连接螺栓可将翻转机构轴承箱9-3与转台侧架8连接固定；俯仰翻转构架9上表面预留有上回转支承内齿圈10-2的螺栓孔，使用紧固螺栓将上部回转支承10与俯仰翻转构架9相连接。

上方回转驱动机构2安装在俯仰翻转构架9的支承架上，减速机驱齿轮与上回转支承外齿圈10-1相啮合，上回转支承外齿圈10-1使用紧固螺栓与小平台1栓接连接。

变位转台整体安装在构架12内部，依靠设置的转台升降机构13完成变位转台在构架内部的升降，升降机构液压油缸两端分别连接构架12及转台底座4，同时依靠布置在转台底座4角位置的滑块机构可满足转台升降时的导向及下方位回转式转台底座的限位需要。

转台底座4支撑整体转台结构，底座上部连接大平台支撑轮7，底座四周设置有转台升降导向装置；底座底部安装有下方回转驱动装机构5，底座下方与转台升降机构13的升降油缸连接；在模式一状态，转台底座4与安装构架12上设置的支撑座接触。

转台侧架8是转台上部结构的支撑装置，主要由型材及板材焊接加工而成，用于连接大平台支撑轮7及俯仰翻转构架9；仰俯翻转构架9由翻转轴、构架及盖板等件组成，翻转轴使用轴承箱与转台侧架8相连接，俯仰翻转机构中两侧的扇型齿轮由翻转驱动机构11中的伺服电机+精密减速机齿轮驱动，从而带动翻转机构在-45°~+45°范围内做翻转运动；翻转机构上盖板与上方回转机构10相连接。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种具有多种工作姿态的组合式变位转台，包括PLC控制器和电器控制系统，其特征是：小平台（1）嵌在大平台（3）结构内部，依靠连接装置将小平台（1）和大平台（3）组合，小平台（1）通过上部回转支承（10）与俯仰翻转构架（9）相连接，俯仰翻转构架（9）由翻转驱动机构（11）带动翻转，上部回转支承（10）由上方回转驱动机构（2）驱动转动；转台底座（4）上部通过垂直插销（4-1）与大平台（3）背面插接锁定孔（3-1）插接锁定配合或分离，大平台（3）背面设有多个大平台支撑轮（7），该大平台支撑轮（7）与位于转台底座面上的导轨配合作回转运动，转台底座（4）四周设置有转台升降导向装置，转台底座（4）底部安装有下方回转驱动机构（5），转台底座（4）下方与转台升降机构（13）的升降油缸连接；转台侧架（8）是转台上部结构的支撑装置，用于连接下方回转支撑（6）及俯仰翻转构架（9）；其组合模式：

模式一：转台处于收回状态，大平台（3）与小平台（1）连接组成整体回转平台，大平台（3）、小平台（1）上平面设置有T型槽固定板，使用固定螺栓可安装固定工件设备，整体平台可承载60吨的工件设备，依靠转台的下部回转机构驱动使平台进行下方回转-180°~+180°运动；大平台（3）下部设置有大平台支撑轮（7），与安装构架顶部的支撑导轨组合使用，可满足组合平台回转时的导向及稳定需求，在模式一姿态下，转台的俯仰翻转、上方位连续回转动作处于锁定姿态；

模式二：在小平台（1）位置安装固定工件设备，大平台（3）与小平台（1）连接组合解除，大平台（3）处于锁定姿态，转台依靠设置的转台升降机构（13）顶升到指定工作高度，转台在此位置可实现下方回转-180°~+180°、俯仰翻转-45°~+45°、上方连续回转0~360°，各动态可单独运动或者组合运动，在模式二姿态下，多种方位运动组合可实现设备工件在三轴空间坐标位置的变化；

上述转台动作均可采用手动控制、自动控制，转台具有设备系统自检、数据综合处理、定速、定位运动的系统功能。

2.根据权利要求1所述的具有多种工作姿态的组合式变位转台，其特征是：连接装置是指垂直插销与插孔插接结构。

3.根据权利要求1所述的具有多种工作姿态的组合式变位转台，其特征是：回转驱动机构用于驱动转台与上方小平台的回转运动，由伺服驱动电机（2-1）、减速机（2-2）及上部回转支承（10）组成；伺服驱动电机（2-1）为回转系统提供动力，伺服驱动电机（2-1）与减速机（2-2）相连接，通过减速机端头的输出齿轮带动上部回转支承（10）运动，从而驱动小平台（1）或转台做回转运动。

4.根据权利要求1或3所述的具有多种工作姿态的组合式变位转台，其特征是：上部回转支承（10）由上回转支承外齿圈（10-1）和上回转支承内齿圈（10-2）构成，上回转支承外齿圈（10-1）套在上回转支承内齿圈（10-2）上。

5.根据权利要求1所述的具有多种工作姿态的组合式变位转台，其特征是：转台整体安装在安装构架（12）内部，依靠转台升降机构（13）实现转台的升降，转台升降机构（13）依靠液压顶升装置将转台顶升到指定高度，并由系统设置的锁定插销实现机械锁定；转台组件整安装在转台底座（4）上，转台底座（4）上表面预留下回转支承内齿圈（6-2）的安装孔，使用连接螺栓将转台底座（4）与回转支承外齿圈连接；下表面设置油缸连接座，用于连接转台升降机构（13）。

6.根据权利要求1所述的具有多种工作姿态的组合式变位转台，其特征是：下方回转支撑（6）中的下回转支承外齿圈（6-1）使用连接螺栓与转台侧架（8）部底板相连接，下方回转驱动机构（5）驱动下回转支承外齿圈（6-1）可带动转台下方位回转。

7.根据权利要求1所述的具有多种工作姿态的组合式变位转台，其特征是：俯仰翻转构架（9）两侧设置有输出轴（9-2），在两端输出轴端安装轴承箱（9-3），使用连接螺栓可将翻转机构轴承箱（9-3）与转台侧架（8）连接固定；俯仰翻转构架（9）上表面预留有上回转支承内齿圈（10-2）的螺栓孔，使用紧固螺栓将上部回转支承（10）与俯仰翻转构架（9）相连接。

8.根据权利要求1所述的具有多种工作姿态的组合式变位转台，其特征是：上方回转驱动机构（2）安装在俯仰翻转构架（9）的支承架上，减速机驱齿轮与上回转支承外齿圈（10-1）相啮合，上回转支承外齿圈（10-1）使用紧固螺栓与小平台（1）栓接连接。

9.根据权利要求1所述的具有多种工作姿态的组合式变位转台，其特征是：变位转台整体安装在构架（12）内部，依靠设置的转台升降机构（13）完成变位转台在构架内部的升降，升降机构液压油缸两端分别连接构架（12）及转台底座（4），同时依靠布置在转台底座（4）角位置的滑块机构可满足转台升降时的导向及下方位回转式转台底座的限位需要。

10.根据权利要求1所述的具有多种工作姿态的组合式变位转台，其特征是：转台底座（4）支撑整体转台结构，底座上部连接大平台支撑轮（7），底座四周设置有转台升降导向装置；底座底部安装有下方回转驱动机构（5），底座下方与转台升降机构（13）的升降油缸连接；在模式一状态，转台底座（4）与安装构架（12）上设置的支撑座接触。

11.根据权利要求1所述的具有多种工作姿态的组合式变位转台，其特征是：俯仰翻转构架（9）由翻转轴、构架及盖板件组成，翻转轴使用轴承箱与转台侧架（8）相连接，俯仰翻转构架中两侧的扇型齿轮由翻转驱动机构（11）中的伺服电机以及精密减速机齿轮驱动，从而带动翻转机构在-45°~+45°范围内做翻转运动；翻转机构上盖板与上部回转支承（10）相连接。