CN114014139B - 船用三维曲面板搬运装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船用三维曲面板材的搬运装置，包括龙门架和起吊装置，起吊装置安装在龙门架的横梁上，起吊装置沿龙门架的横梁横向移动，起吊装置可以随龙门架纵向移动；起吊装置包括升降组件、吸盘组件和吸盘调节装置，起吊装置通过升降组件与龙门架的横梁可移动式活动连接；所述吸盘组件通过吸盘调节装置与升降组件底部连接；吸盘组件的数量至少为三个，并且均匀分布在以升降组件为中心的圆周方向上，吸盘组件分别与三维曲面板材表面不同位置吸合。有益效果：本发明通过对电磁吸盘结构的改进可以提高吸附稳定性，提高了曲面板材搬运的可靠性；可以满足对不同形状、不同曲率的三维曲面板的吸附和搬运，适应能力强，可靠性高。

Description

船用三维曲面板搬运装置
技术领域
本发明涉及一种钢板的搬运装置，具体涉及一种船用三维曲面板材的搬运装置。
背景技术
现有船用板材的抓取搬运均采用吊钩和永磁吸盘，对于小曲度并且形状规则的船用板材可以实现有效抓取并移动，但其高度依赖人工定位并且应用对象有限。
对于吊钩搬运，其往往采用三个吊钩的结构，以人工定位板材的三个位置实现吊运，对于形状不规则或者曲度较大板材，吊运途中可能会有一个吊钩的滑落，导致受力点的力的增大和板材本身平衡性的变化，极易导致板材在长途运输过程中脱落，造成吊运的失败或者安全事故。
普通板材的搬运起吊是在板材上安装吊环或者开设起吊孔，但是对于船用曲面板材无法开设起吊孔或者用于安装吊环的螺纹孔，因此，船用曲面板材通常采用永磁吸盘起吊搬运的方法。
对于永磁吸盘搬运，其一般为人工手动扳动插入轴孔内的扳手进行充磁，从而对工件进行吸附，到达目的地时还需人工再将扳手插入轴孔内沿逆时针转动180°到“OFF”，完成退磁，安全取下工件。但是由于吸盘表面平整，所以对平板有极大的吸附作用，但对于曲度较大的或者曲度变化的板材，其吸附面与工件面则会形成线接触甚至点接触，导致其吸附的稳定性下降，也极易导致板材在长途运输过程中脱落，造成搬运的失败或者安全事故。
目前船用三维曲面板材的抓取搬运的装置存在自动化程度低和通用性差的问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种船用三维曲面板材的搬运装置，解决现有三维曲面板材抓取搬运装置通用性差、自动化程度低、吸附稳定性不足的问题。
技术方案：本发明所述的船用三维曲面板材的搬运装置，包括龙门架和起吊装置，所述起吊装置安装在龙门架的横梁上，所述起吊装置沿龙门架的横梁横向移动，所述起吊装置可以随龙门架纵向移动；所述起吊装置包括升降组件、吸盘组件和吸盘调节装置，所述起吊装置通过升降组件与龙门架的横梁可移动式活动连接；所述吸盘组件通过吸盘调节装置与升降组件底部连接；所述吸盘组件包括若干相互铰接的电磁吸盘单体，所述吸盘组件上设有边缘检测装置，所述边缘检测装置与吸盘调节装置配合控制吸盘组件与曲面板材的吸合位置位于曲面板材的边缘附近。
为了提高吸合的可靠性，所述吸盘调节装置包括长度调节油缸、角度调节油缸和连杆；所述长度调节油缸的缸体末端与升降组件铰接，所述长度调节油缸的活塞杆端部与吸盘组件连接；所述角度调节油缸通过连杆与长度调节油缸的缸体中部连接，所述角度调节油缸的活塞杆沿水平方向伸缩运动；所述连杆两端分别与角度调节油缸的活塞杆端部和长度调节油缸的缸体中部铰接；所述长度调节油缸之间相互独立控制，所述长度调节油缸推动其活塞杆端部的吸盘组件与三维曲面板材表面紧密接触；所述角度调节油缸之间相互独立控制，所述角度调节油缸通过连杆控制长度调节油缸摆动的角度。
所述吸盘组件的数量至少为三个，并且均匀分布在以升降组件为中心的圆周方向上分别与三维曲面板材表面不同位置吸合。
为了可以适应曲面板材的曲面变化，提高吸盘组件与曲面板材吸合面积，所述电磁吸盘单体呈阵列式排列。
为了进一步适应曲面板材的曲面变化，所述电磁吸盘单体阵列中心的电磁吸盘单体与长度调节油缸的活塞杆端部球铰接。阵列式铰接结构的吸盘组件可以适应曲面板材的曲面变化，电磁吸盘单体分别与曲面板材的表面吸合，提高了吸盘组件的吸合面积。
为了提高边缘检测装置的自动化程度，实现吸盘组件在曲面板材边缘的定位，所述边缘检测装置包括位于吸盘组件边缘的挂钩和安装在吸盘组件边缘的测距传感器，所述测距传感器测量吸盘组件至曲面板材表面之间的距离，吸盘调节装置根据测距传感器测得距离变化是否在预设阈值范围内控制吸盘组件动作，吸盘组件到达定位位置时，吸盘调节装置控制挂钩钩住曲面板材边缘。
为了能够准确地确定起吊点，需要曲面板材开口向上对称并且稳固的摆放在起吊的初始位置上，所述龙山架内起吊装置下方设有支撑装置，所述支撑装置包括至少三组对称分布的支撑组件，所述支撑组件包括安装底座、调节油缸和支撑板；所述支撑组件通过安装底座固定在地面上，所述支撑板一侧与安装底座铰接，另一侧通过调节油缸与安装底座连接；所述调节油缸相互独立控制。通过调节油缸驱动支撑板可以使得需要起吊的曲面板材稳固对称地摆放在支撑装置中心，以方便起吊装置能够准确定位。
有益效果：本发明通过升降组件调节吸盘组件与目标板材之间的竖直距离，通过吸盘调节装置调节吸盘组件吸合目标板材的部位，通过至少三个吸盘组件分散式与目标板材的不同部位进行吸合，可以有效地提高吸合的可靠性；通过对电磁吸盘结构的改进可以提高吸附稳定性，有效避免了曲面板材搬运过程中脱落的问题，提高了曲面板材搬运的可靠性；可以满足对不同形状、不同曲率的三维曲面板的吸附和搬运，依靠安装在电磁吸盘四周的激光传感器，实现了自动定位功能，扩大了传统船厂板材搬运装置的使用范围，结合龙门架提高了该装置的灵活度和活动范围，同时该搬运装置既满足平板搬运又满足多曲率的曲板搬运作业，适应能力强，可靠性高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明起吊装置的主视图；
图3为本发明起吊装置的三维视图；
图4为本发明吸盘组件第一实施例的俯视图；
图5为本发明吸盘组件第一实施例的右视图；
图6为本发明吸盘组件第二实施例的俯视图；
图7为本发明支撑装置的结构示意图；
图8为本发明船用三维曲面板材的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1和3所示，一种船用三维曲面板材的搬运装置，包括龙门架1和起吊装置2，所述起吊装置2安装在龙门架1的横梁上，所述起吊装置2沿龙门架1的横梁横向移动，所述起吊装置2可以随龙门架1纵向移动；
起吊装置2包括升降组件21、吸盘组件22和吸盘调节装置23，
起吊装置2通过升降组件21与龙门架1的横梁可移动式活动连接；
吸盘组件22通过吸盘调节装置23与升降组件21底部连接；
吸盘组件22的数量四个，并且均匀分布在以升降组件21为中心的圆周方向上，所述吸盘组件22分别与三维曲面板材表面不同位置吸合。
本发明通过升降组件21调节吸盘组件22与目标板材之间的竖直距离，通过吸盘调节装置23调节吸盘组件22吸合目标板材的部位，通过四个吸盘组件22分散式与目标板材的不同部位进行吸合，可以有效地提高吸合的可靠性。
如图2和3所示，为了进一步提高吸合的可靠性，所述吸盘调节装置23包括长度调节油缸231、角度调节油缸232和连杆233；
所述长度调节油缸231的缸体末端与升降组件21铰接，所述长度调节油缸231的活塞杆端部与吸盘组件22连接；
角度调节油缸232通过连杆233与长度调节油缸231的缸体中部连接，角度调节油缸232的活塞杆沿水平方向伸缩运动；所述连杆233两端分别与角度调节油缸232的活塞杆端部和长度调节油缸231的缸体中部铰接；
长度调节油缸231之间相互独立控制，长度调节油缸231推动其活塞杆端部的吸盘组件22与三维曲面板材表面紧密接触；
角度调节油缸232之间相互独立控制，所角度调节油缸232通过连杆233控制长度调节油缸231摆动的角度。
由于目标板材是三维曲面，因此，吸盘组件22与曲面板材表面接触时长度调节油缸 231伸缩量各不相同，为了确保所有吸盘组件22与曲面板材表面紧密接触，需要分别控制长度调节油缸231的伸缩量，并且通过溢流阀控制长度调节油缸231，吸盘组件22 与曲面板材之间保持一定的预紧力。
为了提高吸合的可靠性，需要尽量拉大吸盘组件22吸合点之间的跨度，因此当吸盘组件22的吸合点位于曲面板材边缘附近时跨度最大，通过分别独立控制角度调节油缸232可以控制吸盘组件22的吸合点位于曲面板材边缘附近。
如图2、3、4和6所示，为了进一步适应曲面板材的曲面变化，阵列中心的电磁吸盘单体221与长度调节油缸231的活塞杆端部球铰接。通过球铰接可以整体改变吸盘组件22的角度，更大的调节角度，提高了吸盘组件22适应性。
如图4和6所示，为了提高吸盘组件22与曲面板材吸合面积,吸盘组件22包括相互铰接的电磁吸盘单体221，电磁吸盘单体221呈阵列式排列，阵列式铰接结构的吸盘组件22可以适应曲面板材的曲面变化，电磁吸盘单体221分别与曲面板材的表面吸合，提高了吸盘组件22的吸合面积。
为了进一步提高吸合的可靠性，增加吸盘组件22吸合点之间的跨度，吸盘组件22上设有边缘检测装置24，边缘检测装置24与吸盘调节装置23配合控制吸盘组件22与曲面板材的吸合位置位于曲面板材的边缘附近。
如图3-6所示，边缘检测装置24包括安装在吸盘组件22边缘的测距传感器242和位于吸盘组件22边缘的挂钩241，边缘检测装置24为了提高边缘检测装置24的自动化程度，测距传感器242测量吸盘组件22至曲面板材表面之间的距离。吸盘组件22与曲面板材贴合后，测距传感器242测得的吸盘组件22至曲面板材表面之间的距离变化范围在设定阈值范围内；当测距传感器242测得的值在阈值范围内时，吸盘调节装置23 持续控制吸盘组件22向曲面板材边缘伸展，当测距传感器242测得的值突然增加超出阈值范围时，控制吸盘调节装置23停止运动，并且控制吸盘调节装置23进行收缩运动，当测距传感器242测得的值重新恢复至阈值范围时，吸盘调节装置23继续收缩运动设定时间后停止运动，完成吸盘组件22的边缘定位，吸盘调节装置23控制挂钩241钩住曲面板材边缘，吸盘组件22通电完成吸盘组件22与曲面板材的吸合。吸盘调节装置23 停止运动前持续收缩运动的距离为吸盘组件22边缘距曲面板材边缘的距离。
在不采用激光传感器检测，使用人工定位时，吸盘组件22与曲面板材贴合后，通过吸盘调节装置23控制吸盘组件22向曲面板材边缘伸展，当伸展至极限位置或者通过观察已经超出曲面板材边缘时，再控制吸盘调节装置23收缩吸盘组件22，挂钩241钩住曲面板材边缘，当吸盘调节装置23无法收缩时完成吸盘组件22的定位，吸盘调节装置 23停止收缩，吸盘组件22通电完成吸盘组件22与曲面板材的吸合。挂钩241延伸的长度即为吸盘组件22边缘距曲面板材边缘的距离。
如图7和8所示，为了能够准确地确定起吊点，需要曲面板材开口向上对称并且稳固的摆放在起吊的初始位置上，所述龙山架1内起吊装置2下方设有支撑装置3，所述支撑装置3包括四对称分布的支撑组件，所述支撑组件包括安装底座31、调节油缸32 和支撑板33；所述支撑组件通过安装底座31固定在地面上，所述支撑板33一侧与安装底座31铰接，另一侧通过调节油缸32与安装底座31连接；所述调节油缸32相互独立控制。通过调节油缸32驱动支撑板33可以使得需要起吊的曲面板材稳固对称地摆放在支撑装置3中心，以方便起吊装置能够准确定位。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种船用三维曲面板材的搬运装置，包括龙门架(1)和起吊装置(2)，所述起吊装置(2)安装在龙门架(1)的横梁上，所述起吊装置(2)沿龙门架(1)的横梁横向移动，所述起吊装置(2)随龙门架(1)纵向移动，其特征在于：
所述起吊装置(2)包括升降组件(21)、吸盘组件(22)和吸盘调节装置(23)，所述起吊装置(2)通过升降组件(21)与龙门架(1)的横梁可移动式活动连接，所述吸盘组件(22)通过吸盘调节装置(23)与升降组件(21)底部连接，所述吸盘组件(22)包括若干相互铰接的电磁吸盘单体(221)，所述吸盘组件(22)上设有边缘检测装置(24)，所述边缘检测装置(24)与吸盘调节装置(23)配合控制吸盘组件(22)与曲面板材的吸合位置位于曲面板材的边缘附近；
所述电磁吸盘单体(221)呈阵列式排列；
所述吸盘调节装置(23)包括长度调节油缸(231)、角度调节油缸(232)和连杆(233)；
所述长度调节油缸(231)的缸体末端与升降组件(21)铰接，所述长度调节油缸(231)的活塞杆端部与吸盘组件(22)连接；
所述角度调节油缸(232)通过连杆(233)与长度调节油缸(231)的缸体中部连接，
所述角度调节油缸(232)的活塞杆沿水平方向伸缩运动；
所述长度调节油缸(231)之间相互独立控制，所述长度调节油缸(231)推动其活塞杆端部的吸盘组件(22)与三维曲面板材表面紧密接触；
所述角度调节油缸(232)之间相互独立控制，所述角度调节油缸(232)通过连杆(233)控制长度调节油缸(231)摆动的角度；
所述吸盘组件(22)的数量至少为三个，并且均匀分布在以升降组件(21)为中心的圆周方向上分别与三维曲面板材表面不同位置吸合；
所述电磁吸盘单体阵列中心的电磁吸盘单体(221)与长度调节油缸(231)的活塞杆端部球铰接。
2.根据权利要求1所述的船用三维曲面板材的搬运装置，其特征在于：所述边缘检测装置(24)包括位于吸盘组件(22)边缘的挂钩(241)和安装在吸盘组件(22)边缘的测距传感器(242)，所述测距传感器(242)测量吸盘组件(22)至曲面板材表面之间的距离，吸盘调节装置(23)根据测距传感器(242)测得距离变化是否在预设阈值范围内控制吸盘组件动作，吸盘组件(22)到达定位位置时，吸盘调节装置(23)控制挂钩(241)钩住曲面板材边缘。
3.根据权利要求1所述的船用三维曲面板材的搬运装置，其特征在于：所述龙门架(1)内起吊装置(2)下方设有支撑装置(3)，所述支撑装置(3)包括至少三组对称分布的支撑组件，所述支撑组件包括安装底座(31)、调节油缸(32)和支撑板(33)，所述支撑组件通过安装底座(31)固定在地面上，所述支撑板(33)一侧与安装底座(31)铰接，另一侧通过调节油缸(32)与安装底座(31)连接。
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