CN115140532B - 全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备,包括底座、翻转架、水平移载台和旋转抱紧台；翻转架可在底座上实现水平和竖直方向的翻转，水平移载台可在翻转架上沿导轨往返运动，旋转抱紧台可在水平移载台上回转；旋转抱紧台上的抱爪组件用于抱紧或松开薄壁管件或重载棒料。本发明在上料、调头、翻转和下料过程中，全程无人参与，降低了工人的工作强度，提高了工作效率；不需要在薄壁管件或重载棒料表面设置起吊孔；不会损伤薄壁管件或重载棒料表面；可兼容不同长度、不同直径的薄壁管件或重载棒料；不会发生撞击、跌落等危险事故。

Description

全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备
技术领域
本发明涉及一种全自动棒料或薄壁管件翻转设备。
背景技术
在合金棒料和薄壁管件生产领域，大口径薄壁管件或重载棒料调头和翻转一直是生产过程中的关键工序。对于碳素钢的重载棒料和薄壁管通常采用磁吸吊具进行起吊，对于不能采用磁吸吊具的合金或者导磁的薄壁管件或重载棒料，则在薄壁管件或重载棒料的表面设置了起吊螺孔，采用人工安装吊环的方式进行起吊。对于大型薄壁管件或重载棒料，尤其是不能用磁吸的合金薄壁管件或重载棒料，在起吊过程中，需要人工安装特殊吊具进行吊装，在进行重载棒料水平调头时和竖直翻转时，通常需要多人辅助，吊装工人的工作强度极大。在翻转过程中，极易发生撞击、坠落等危险事故。在进行薄壁管件翻转时，吊具安装不当，极易导致薄壁管件的变形和损坏。尤其是进行薄壁管件或重载棒料进行批量调头和翻转时，人力投入过大，工作效率极低。
发明内容
本发明目的是提供一种全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备，其解决了现有薄壁管件或重载棒料需要人工安装特殊吊具进行吊装和翻转，容易发生危险事故、薄壁管件或重载棒料损坏、工作效率低的技术问题。
本发明的技术解决方案是：
一种全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备，其特殊之处是，包括底座、翻转架、水平移载台和旋转抱紧台；所述底座包括底座架体、轴承座、第一变频电机；所述翻转架包括L形翻转架、转轴、移动组件；所述L形翻转架包括相互垂直的水平框架和翻转架底座；所述水平框架位于底座上方且与底座平行；所述转轴可绕轴承座回转且与第一变频电机连接；所述移动组件设置在水平框架上，包括T型丝杠、两个平行导轨以及驱动T型丝杠转动的第一伺服电机；所述水平移载台包括可被移动组件驱动的滑块、固定在滑块上方的移载台底板、设置在移载台底板上的回转支承、驱动回转支承回转的第二伺服电机；所述旋转抱紧台包括底面安装板以及设置在底面安装板上的第二变频电机、一入双出减速机和抱爪组件；所述抱爪组件包括轴向固定在底面安装板上的连接架、分别铰接在两个连接架上的两个抱爪、横向放置在两个连接架之间的两个V型撑、与两个抱爪驱动端铰接的连板；连板的另一端与丝杠座铰接；所述抱爪的回转端铰接在连接件外侧；所述丝杠座与一入双出减速机的输出轴螺纹连接；所述第二变频电机位于底面安装板之间且其输出轴与一入双出减速机的输入轴连接；所述抱爪的外伸端与薄壁管件/重载棒料的圆周面相切。
上述翻转设备还可包括安装在薄壁管件或重载棒料两端的上吊装法兰和下吊装法兰以及设置在翻转架底座内侧面的弹簧接近开关；所述下吊装法兰与弹簧接近开关的位置相对应。
上述底座还可包括蜗轮蜗杆减速机；所述蜗轮蜗杆减速机设置在第一变频电机和转轴之间。
上述翻转设备还可包括设置在底座上的至少一个聚氨酯支撑块和至少一个聚氨酯垫；所述聚氨酯支撑块用于水平框架的减振；所述聚氨酯垫用于翻转架底座的减振。
上述翻转设备还可包括分别位于两个V型撑斜面上的调节垫板。
本发明具有的有益效果：
1、本发明全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备在上料、调头、翻转和下料过程中，全程无人参与，整个翻转和调头实现了数据的上传和存储，实现了自动化和信息化，极大的降低了工人的工作强度，提高了工作效率。
2、本发明全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备不需要在薄壁管件或重载棒料表面设置起吊孔，对薄壁管件或重载棒料的材质没有要求，在整个翻转和调头过程中，不会对薄壁管件或重载棒料磁化。
3、本发明全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备在进行精加薄壁管件或重载棒料调头翻转时，不会使精加工薄壁管件或重载棒料的表面损伤、局部受力和应力集中。
4、本发明全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备在一定范围内可兼容不同长度，不同直径的薄壁管件或重载棒料。
5、本发明全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备进行调头和翻转时，整个运动过程采用电机进行驱动，其调头和翻转的速度可调、可控、可设定，不会发生撞击、跌落的危险事故。
附图说明
图1是本发明全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备水平状态结构示意图；
图2是本发明全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备竖直状态结构示意图；
图3是本发明全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备的底座结构示意图；
图4是本发明全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备的轴承座安装示意图；
图5是本发明全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备的翻转架示意图；
图6是本发明全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备的水平移载台结构示意图；
图7是本发明全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备的旋转抱紧台结构示意图；
图8是本发明全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备的旋转抱紧台另一个角度结构示意图。
附图标记：
1-底座，101-底座架体，102-支撑座，103-聚氨酯支撑块，105-轴承座，106-支脚，107-聚氨酯座，109-蜗轮蜗杆减速机，110-第一变频电机，111-减速机安装座，112-脚座；
2-翻转架，201-水平框架，202-转轴，206-翻转架底座，208-脚板，209-弹簧接近开关，210-第一伺服电机，211-直连减速机，214-导轨，216-支撑端轴承座，217-T型丝杠，218-联轴器；
3-水平移载台，301-第二伺服电机，302-第二丝杠螺母，304-滑块，306-回转支承，307-移载台底板；
4-旋转抱紧台，401-底面安装板，403-一入双出减速机，404-连接架，405-铰支座，408-丝杠座，409-第一丝杠螺母，410-丝杠，413-连扳，414-抱爪，415-垫块，416-V型撑，417-第二变频电机，418-丝杠安装座，421-万向节；
5-薄壁管件或重载棒料，6-上吊装法兰，7-下吊装法兰。
具体实施方式
全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备是进行薄壁管件或重载棒料(以下将“薄壁管件或重载棒料”简称为“棒料”)翻转调头的一种全自动设备，在整个翻转和调头的全过程中无人参与，极大的提高了棒料翻转的效率，保证了在水平调头和竖直翻转过程中，棒料不会局部受力或发生碰撞导致局部损伤。
参见图1至图8，全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备主要包括：底座1、翻转架2、水平移载台3和旋转抱紧台4；底座1的脚座112被6-M24X200膨胀螺栓固定在厂房地坪上，所翻转的棒料两端安装有上吊装法兰6和下吊装法兰7，翻转架2的转轴202安装在底座1的轴承座105上，翻转架2通过转轴202与底座1连接，在第一变频电机110的驱动下，使整个翻转架2绕转轴202进行90°翻转，水平移载台3上的滑块304安装在翻转架2的导轨214上，通过翻转架2上的第一伺服电机210驱动T型丝杠217，从而带动水平移载台3在导轨214导向下运动，旋转抱紧台4的底面安装板401与水平移载台3上的回转支承306采用螺钉连接，水平移载台3带动旋转抱紧台4沿着翻转架2上的导轨214运动，水平移载台3上的第二伺服电机301驱动回转支承306，从而带动旋转抱紧台4进行棒料的180°旋转，棒料放置在旋转抱紧台4的V型支撑416的垫块415上，在整个棒料旋转和翻转过程中，采用旋转抱紧台4上的抱爪414将棒料抱紧。
全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备在进行棒料翻转过程中，棒料进入工作区域前，人工在其两端安装上吊装法兰6和下吊装法兰7；翻装和调头时，须与工作区域内的全自动移载设备桁架机械手配合使用，工作区域内的设备接收到本批次生产任务后，根据本批次生产产品的直径人工更换垫块415，使得桁架机械手抓取棒料后每次的放置高度距地面的高度一致。自动叉车将本批次需要调头和翻转的产品装在转运车上运送至工作区域固定位置后，人工按下启动按钮。
本发明工作过程为：
1、棒料从水平状态调头后翻转至竖直状态：
1.1)全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备各运动部件运动至水平待料位
全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备控制系统收到工作区域总控系统下发的生产任务后，翻转设备控制系统下达命令，第一变频电机110驱动蜗轮蜗杆减速机109带动转轴202，从而带动翻转架2运动至水平待料位置；第一伺服电机210驱动直连减速机211从而驱动T型丝杠217带动水平移载台3和旋转抱紧台4运动至水平待料位置；第二伺服电机301驱动回转支承306使得旋转抱紧台4处于水平待料位置；第二变频电机417驱动一入双出减速机403使得抱爪414处于待料位置。
1.2)全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备上料
工作区域的桁架机械手收到总控系统的上料任务，桁架机械手运动至水平棒料转运车上方，抓取转运车上水平放置的棒料，运动至全自动棒料翻转设备上方，抓取棒料的桁架机械手Z轴运动，直至棒料到达旋转抱紧台4的垫块415上，桁架机械手Z轴抱爪打开，Z轴上升，桁架机械手离开翻转设备。翻转设备控制系统根据总控系统下达的生产任务确棒料的长度。
1.3)棒料水平调头
在翻转设备控制系统的命令下，第二变频电机417驱动一入双出减速机403从而带动丝杠410及其驱动机构使得抱爪414将放置在旋转抱紧台4上的棒料抱紧，抱爪与棒料圆周面相切。在控制系统的命令下，第一伺服电机210驱动直连减速机211使得丝杠217带动水平移载台3和旋转抱紧台4运动至水平调头位置，在控制系统的命令下，第二伺服电机301驱动回转支承306使得旋转抱紧台4和棒料旋转180°，实现水平调头。完成水平调头后，第二伺服电机301停止，第二伺服电机301驱动直连减速机211使得丝杠217反转，从而使得水平移载台3和旋转抱紧台4向翻转架底座206方向运动，当棒料触碰到弹簧接近开关209后，在控制系统的命令下，第一伺服电机210停止。
1.4)棒料竖直翻转
在控制系统的命令下，第一变频电机110驱动减速机安装座111上的蜗轮蜗杆减速机109从而整个翻转架2、水平移载台3、旋转抱紧台4和棒料实现90°翻转，完成竖直翻转。此时，翻转架2上的脚板208落座在聚氨酯垫107上，聚氨酯垫107位于底座1相连的支脚106上，如图2所示。
1.5)竖直下料
在总控系统的命令下，工作区域的桁架机械手立式手爪运动至图2所示翻转设备正上方，立式手爪抓取翻转成竖直状态的上吊装法兰6，第二变频电机417驱动一入双出减速机403带动丝杠410驱动丝杠机构将抱爪414打开，桁架机械手将立式棒料抓走，放置在立式棒料转运车上。第一变频电机110驱动蜗轮蜗杆减速机109带动翻转架2、水平移载台3和旋转抱紧台4从竖直位置翻转至水平位置，第一伺服电机210驱动直连减速机211使得水平移载台3和旋转抱紧台4运动至水平待料位，第二伺服电机301驱动回转支承306带动旋转抱紧台4运动至水平待料位，第二变频电机417驱动一入双出减速机403使得抱爪414处于水平待料位，等待水平棒料转运车上的下一个棒料的上料和翻转。
2、棒料从竖直状态翻转至水平状态后调头：
2.1)全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备各运动部件运动至竖直待料位
全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备控制系统收到工作区域总控系统下发的生产任务后，翻转设备控制系统下达命令，第一变频电机110驱动蜗轮蜗杆减速机109带动转轴202，从而带动翻转架2、水平移载台3和旋转抱紧台4运动至竖直待料位置；第一伺服电机210驱动直连减速机211从而驱动T型丝杠217带动水平移载台3和旋转抱紧台4运动至竖直待料位置；第二伺服电机301驱动回转支承306使得旋转抱紧台4处于竖直待料位置；第二变频电机417驱动一入双出减速机403使得抱爪414处于竖直待料位置。
2.2)全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备竖直上料
工作区域的桁架机械手收到总控系统的上料任务，桁架机械手立式手爪运动至竖直棒料转运车上方，抓取转运车上竖直放置棒料的上吊装法兰6，运动至全自动棒料翻转设备上方，抓取竖直棒料的桁架机械手Z轴运动至棒料在翻转设备上的放置位正上方，根据总控系统下发的本批次棒料的长度，桁架机械手Z轴下落至总控系统给定的高度，棒料的下吊装法兰7落座在翻转架底座206上，下吊装法兰7触碰到弹簧接近开关209，弹簧接近开关209将棒料放置到位的信号传递给翻转设备控制系统，控制系统下达命令，第二变频电机417驱动一入双出减速机403带动丝杠410及丝杠机构，使得抱爪414将竖直放置在翻转设备上的棒料抱紧。棒料抱紧后，桁架机械手Z轴立式手爪打开，Z轴升起，桁架机械手Z轴回到初始位置。
2.3)棒料竖直翻转
在翻转设备控制系统的命令下，第一变频电机110驱动蜗轮蜗杆减速机109从而使整个翻转架2、水平移载台3、旋转抱紧台4和棒料从竖直状态翻转至水平状态，翻转架2落座在底座1上的支撑座102上的聚氨酯支撑块103上。
2.4)棒料水平调头
在控制系统的命令下，第一伺服电机210驱动直连减速机211使得丝杠217带动水平移载台3、旋转抱紧台4和棒料运动至水平调头位置，棒料的下吊装法兰7离开弹簧接近开关209后，带上吊装法兰6和下吊装法兰7的棒料在旋转抱紧台上可实现180°旋转的位置，在控制系统的命令下，第二伺服电机301驱动回转支承306使得旋转抱紧台4和棒料旋转180°，完成水平调头。然后，第二伺服电机301停止，第一伺服电机210驱动直连减速机211带动丝杠217，从而使得水平移载台3和旋转抱紧台4背向翻转架底座206方向运动，运动至下料位，在控制系统的命令下，第一伺服电机210停止。
2.5)水平下料
在总控系统的命令下，工作区域的桁架机械手卧式手爪运动至翻转设备正上方，卧式手爪抓取翻转成水平状态的棒料，第二变频电机417驱动一入双出减速机403带动丝杠410驱动丝杠机构将抱爪414打开，桁架机械手将水平棒料抓走，放置在水平棒料转运车上。第一变频电机110驱动蜗轮蜗杆减速机109带动翻转架2、水平移载台3和旋转抱紧台4从水平位置翻转至竖直待料位置，第一伺服电机210驱动直连减速机211使得水平移载台3和旋转抱紧台4运动至竖直待料位，第二伺服电机301驱动回转支承306带动旋转抱紧台4运动至竖直待料位，第二变频电机417驱动一入双出减速机403使得抱爪414处于竖直待料位，等待立式转运车上的下一个棒料的上料和翻转。

Claims (4)

1.一种全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备，其特征在于：包括底座(1)、翻转架(2)、水平移载台(3)、旋转抱紧台(4)及安装在薄壁管件或重载棒料(5)两端的上吊装法兰(6)和下吊装法兰(7)；所述底座(1)包括底座架体(101)、轴承座(105)、第一变频电机(110)；所述翻转架(2)包括L形翻转架、转轴(202)、移动组件；所述L形翻转架包括相互垂直的水平框架(201)和翻转架底座(206)；所述水平框架(201)位于底座(1)上方且与底座(1)平行；所述翻转架底座(206)内侧面设置有弹簧接近开关(209)，所述下吊装法兰(7)与弹簧接近开关(209)的位置相对应；所述转轴(202)可绕轴承座(105)回转且与第一变频电机(110)连接；所述移动组件设置在水平框架(201)上，包括T型丝杠(217)、两个平行导轨(214)以及驱动T型丝杠(217)转动的第一伺服电机(210)；所述水平移载台(3)包括可被移动组件驱动的滑块(304)、固定在滑块(304)上方的移载台底板(307)、设置在移载台底板(307)上的回转支承(306)、驱动回转支承(306)回转的第二伺服电机(301)；所述旋转抱紧台(4)包括底面安装板(401)以及设置在底面安装板(401)上的第二变频电机(417)、一入双出减速机(403)和抱爪组件；所述抱爪组件包括轴向固定在底面安装板(401)上的连接架(404)、分别铰接在两个连接架(404)外侧的两个抱爪(414)、横向放置在两个连接架(404)之间的两个V型撑(416)、与两个抱爪(414)驱动端铰接的连板(413)；连板(413)的另一端与丝杠座(408)铰接；所述丝杠座(408)与一入双出减速机(403)的输出轴螺纹连接；所述第二变频电机(417)位于底面安装板(401)上且其输出轴与一入双出减速机(403)的输入轴连接；所述抱爪(414)的外伸端与薄壁管件/重载棒料(5)的圆周面相切。
2.根据权利要求1所述全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备，其特征在于：所述底座(1)还包括蜗轮蜗杆减速机(109)；所述蜗轮蜗杆减速机(109)设置在第一变频电机(110)和转轴(202)之间。
3.根据权利要求2所述全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备，其特征在于：还包括设置在底座(1)上的至少一个聚氨酯支撑块(103)和至少一个聚氨酯垫(107)；所述聚氨酯支撑块(103)用于水平框架(201)的减振；所述聚氨酯垫(107)用于翻转架底座(206)的减振。
4.根据权利要求3所述全自动薄壁管件/重载棒料翻转设备，其特征在于：还包括分别位于两个V型撑(416)斜面上的调节垫板(415)。
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