CN203265347U - 臂架自动生产线包板机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及臂架自动生产线包板机。所要解决的技术问题是提供的包板机应能精确地自动完成包板工作，而且具有包板质量好、控制精度高、操作方便简单、工作稳定可靠、工艺先进、省时省力的特点。技术方案是：臂架自动生产线包板机，其特征在于：所述包板机包括可水平滑移的龙门装置、安装在该龙门装置上且可竖直滑移的横臂装置、安装在横臂装置上且可上下摆动的压板装置以及控制主机。

Description

臂架自动生产线包板机

技术领域

本实用新型涉及数控机械技术领域，具体是一种臂架自动生产线的包板机。

背景技术

在臂架式起重机、混凝土输送泵车等重型机械中，臂架的作用是为物料输送提供足够的高度以满足施工要求，是设备的重要组成部分。前述重型机械通常有至少一节臂架，臂架的两端与设备的其它部件或者臂架铰接。如图9、10所示，臂架的两端为圆头，在圆头部位需要包板处理以增加机械强度。

常规的臂架大小端包板方式是用氧气、乙炔经割枪加温，使钢板达到一定温度后，用铁锤敲击钢板使其弯曲来实现包板；该包板方式的缺陷是：包板时间长，效率低，操作人员的劳动强度高，而且难以保证钢板与臂架完全贴合，包板的存在一定误差，尚待改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种臂架自动生产线包板机，该包板机应能精确地自动完成包板工作，而且具有包板质量好、控制精度高、操作方便简单、工作稳定可靠、工艺先进、省时省力的特点。

本实用新型采用的技术方案是：

臂架自动生产线包板机，其特征在于：所述包板机包括可水平滑移的龙门装置、安装在该龙门装置上且可竖直滑移的横臂装置、安装在横臂装置上且可上下摆动的压板装置以及控制主机；

所述龙门装置，包括立式布置的龙门架及其行走机构，所述行走机构包括沿水平方向平行布置的两条导轨，龙门架横跨在两条导轨的上方，龙门架的两个立柱的底部分别安装在两导轨上，各立柱内分别设有第一驱动机构驱动龙门架沿导轨水平滑移；

所述横臂装置，包括一水平布置在龙门架两立柱之间的横臂及其升降机构，所述升降机构包括沿龙门架两立柱内侧竖直布置的两蜗杆，横臂的两端分别通过一个与蜗杆匹配的蜗轮安装在两蜗杆上，龙门架的顶部设有驱动所述蜗杆的第二驱动机构；

所述压板装置，包括高频平面感应加热系统以及设置在横臂上的压板机构；所述压板机构包括安装在所述横臂中部的摆动架以及水平安装在摆动架前端的至少一个压辊；所述高频平面感应加热系统包括高频电源柜、高频变压器以及安装在所述摆动架前端的加热器，加热器与压辊平行布置，所述高频电源柜以及第一、第二驱动机构均与所述控制主机连接。

所述摆动架包括两平行布置的摆动杆，两摆动杆通过转轴安装在所述横臂中部的开口内，两摆动杆的前端通过滑杆安装有一支架，所述支架上安装着前述压辊以及加热器，支架与摆动杆之间的两滑杆上分别套设有防撞弹簧。

所述压板装置还设有随动机构，该随动机构包括一安装在横臂上且配置有减速器的伺服电机，伺服电机的伺服驱动器与前述控制主机连接，前述摆动杆的转轴上安装有大齿轮，随动机构的减速器输出齿轮与该大齿轮啮合以驱动摆动架在竖直平面内上下往复摆动。

所述包板机还设有校准装置，包括一个安装在定位杆前端的十字线激光器，十字线激光器与控制主机连接，所述定位杆的后端固定在前述转轴的端部；该定位杆水平布置朝着工件伸出并且与加热器的中心线垂直，十字线激光器的轴线与加热器的中心线平行。

所述第一、第二驱动机构均包括配置有减速器的伺服电机，伺服电机的伺服驱动器均与前述控制主机连接；其中第一驱动机构还包括一齿轮齿条副，齿条固定在所述导轨上并与其平行，第一驱动机构的减速器输出齿轮与该齿条啮合以驱动龙门架沿导轨水平往复滑移。

所述高频变压器固定在前述两摆动杆之间，所述高频电源柜固定在龙门架顶部的横梁上。

所述摆动杆的转轴、压辊、加热器以及十字线激光器的轴线均与横臂平行布置。

所述加热器的两边分别设有防碰定位轮。

本实用新型的工作原理是：

1．当工件由纵向小车向横向小车交接完成后（以臂架大端从上向下包板为例），控制主机控制龙门架、横臂以及压板装置均回到初始原点；

2．回初始原点后，控制主机控制龙门架、横臂以及加热器走到工件大端圆的上方，并让十字线激光器的十字线对准大端圆的圆心，如图13所示；

3．控制主机测量出压辊与钢板之间的距离（图13中D值），之后横臂下降X值的距离，使得压轮与测量点接触并校准此点，控制主机进入工作参数将直径从原来的值减少所测量出X值，并调整行走速度和行走方式，保存该值；

4．控制主机开启水泵、高频电源柜、加热器，慢慢加大加热器功率，当达到一定值后（厚板为360A电流、簿板为160A电流），使加热器对钢板加热，当被加热钢板达到一定温度后（被加热面的表面温度为1000℃左右），控制主机控制加热器和压轮按所设定的参数按工件圆弧的轨迹行走，当走到设定的包板角度后，控制主机关闭加热器，控制主机、横臂以及压板装置自动回到原点位置，包板完成（小端包板与此相同由另一台包板设备完成）。

本实用新型的有益效果是：本实用新型是集数控、精密机械、高频平面感应加热系统于一体，主要用于臂架大、小端金属板在控制主机控制下经高频平面感应加热器加热后使压轮按臂架大、小端圆弧轨迹进行自动包板，具有包板质量好、控制精度高，操作方便简单、工作稳定可靠、工艺先进、省时、省力的优点。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图之一。

图2是本实用新型的立体结构示意图之二。

图3是本实用新型中龙门架立柱与导轨的装配示意图。

图4是本实用新型中第一驱动机构与导轨的装配示意图。

图5是本实用新型中横臂及压板装置的立体结构示意图。

图6是本实用新型中横臂及压板装置的俯视结构示意图。

图7是本实用新型中横臂及压板装置的左视结构示意图。

图8是本实用新型中横臂及压板装置的右视结构示意图。

图9是臂架未包板状态的立体结构示意图。

图10是臂架未包板状态的主视结构示意图。

图11是臂架包板后的立体结构示意图。

图12是臂架包板后的主视结构示意图。

图13是本实用新型的包板原理示意图。

图14是本实用新型的原理框图。

图15是图6中摆动机构的结构示意图。

图16是图15的左视结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

如图1、图2所示，本实用新型所述的臂架自动生产线包板机，包括可水平滑移的龙门装置、安装在该龙门装置上且可竖直滑移的横臂装置、安装在横臂装置上且可上下摆动的压板装置以及控制主机9。

如图3、4所示，所述龙门装置，包括立式布置的龙门架1及其行走机构，所述行走机构包括沿水平方向平行布置的两条导轨6，龙门架横跨在两条导轨的上方，龙门架的两个立柱的底部分别安装在两导轨上（龙门架底部有与导轨匹配的滑槽），各立柱内分别设有第一驱动机构驱动龙门架沿导轨水平滑移。所述第一驱动机构包括配置有减速器的伺服电机10，伺服电机的伺服驱动器均与前述控制主机连接以受其控制。第一驱动机构还包括一齿轮齿条副，齿条11-1固定在所述导轨上并与其平行，该齿条与第一驱动机构的减速器输出齿轮11-2啮合以驱动龙门架沿导轨水平往复滑移（图中X1+、X1-方向以及X2+、X2-方向）。并且，龙门架两侧的第一驱动机构的同步运动受控制主机控制。

所述横臂装置，包括一水平布置在龙门架两立柱之间的横臂7及其升降机构，所述升降机构包括沿龙门架两立柱内侧竖直布置的两蜗杆1，横臂的两端分别通过一个与蜗杆匹配的蜗轮安装在两蜗杆上（横臂水平布置并与龙门架的立柱垂直）。龙门架的顶部设有驱动所述蜗杆的第二驱动机构，第二驱动机构包括配置有减速器的伺服电机10，伺服电机的伺服驱动器均与前述控制主机连接并受其控制（龙门架两侧的第二驱动机构的同步运动受控制主机控制）。当伺服电机启动后，蜗杆带动蜗轮转动，从而使得横臂上下运动（图中Y1+、Y1-方向以及Y2+、Y2-方向）。蜗杆从上而下贯穿横臂，既驱动横臂运动，直线导轨和滑块对横臂的上下运动起到导向作用。蜗轮蜗杆为常规机构，为了图面整洁，图中蜗轮予以省略不画。

如图5、6、7所示，所述压板装置，包括高频平面感应加热系统以及设置在横臂上的压板机构。所述压板机构包括安装在所述横臂中部的摆动架以及水平安装在摆动架前端的至少一个压辊8（推荐采用两个，加热器的两边分别设有防碰定位轮16）。所述高频平面感应加热系统包括高频电源柜3、高频变压器12以及安装在所述摆动架前端的加热器17，加热器位于两个压辊之间且与压辊平行布置，所述高频电源柜与所述控制主机连接，使得主机可以控制其工作。

所述压板装置还设有随动机构，该随动机构包括一安装在横臂上且配置有减速器的伺服电机，伺服电机的伺服驱动器与前述控制主机连接，前述摆动杆的转轴上安装有大齿轮15，随动机构的减速器输出齿轮与该大齿轮啮合以驱动摆动架在竖直平面内上下往复摆动（±180度范围内）。

上述摆动架包括两平行布置的摆动杆23-1（与横臂垂直），两摆动杆通过转轴14安装在所述横臂中部的开口内（该转轴受随动机构控制，随着摆动架一起转动，如图1、图2、图5、图7所示），两摆动杆的前端通过滑杆13安装有一支架23-2（支架两端分别通过一滑杆安装在两摆动杆前端），所述支架上安装着前述压辊以及加热器，支架与摆动杆之间的两滑杆上分别套设有防撞弹簧18，使得支架具有一定的缓冲距离，避免加热器被撞坏。所述高频变压器固定在前述两摆动杆之间，所述高频电源柜固定在龙门架顶部的横梁上。

如图6所示，加热器背面设有一摆动机构25，如图15、图16所示，该摆动机构包括与前述滑杆13平行布置的两根连接轴25-3，两连接轴上套设有弹簧25-2，各连接轴的一端固定在前述摆动架23-2上，另一端安装有与连接轴垂直的转轴25-5，该转轴与固定座25-1上的安装孔25-4配合，固定座固定在加热器17上，使得加热器可以摆动±30度（方向如图15中箭头所示）。

所述包板机还设有校准装置，包括一个安装在定位杆24-1前端的十字线激光器24-2，十字线激光器与控制主机连接，所述定位杆的后端固定在前述摆动杆转轴的端部（位于没有大齿轮的一端），定位杆随着前述随动机构摆动（与摆动杆转轴同步旋转）。该定位杆水平布置朝着工件20伸出，并且当加热器在原点位置时，要求定位杆与加热器所在平面的中心线垂直（即与加热器长度方向的中心线交叉并垂直），十字线激光器的轴线与加热器的中心线平行，该十字激光器朝着工件的大端或小端的圆孔22布置以校准位置（如图13中十字线21所示），即所述摆动杆的转轴、压辊、加热器以及十字线激光器的轴线均与横臂平行布置。

以下假设导轨伸展方向为X轴，蜗杆伸展方向为Y轴，摆动架的摆动方向为Z方向。

本实用新型要求X轴、Y轴、Z方向的运动能严格按照工件的圆弧作插补运行，且抗干扰能力强，工作稳定可靠。控制主机控制X、Y轴能否严格按照工件的外圆正常运行，Z方向能否保持加热器与压轮垂直于工件的圆弧切线上，最关键的是看试校的这一点的准确性；严格地讲，要求控制主机按一个圆弧的轨迹走，试教圆的三点为最好；但是由于工件的特殊性（工件有一直钢板19挡住，见图9、图10、图13），不可能试校三点，而只能试教一点，而圆的轨迹是按试教的这一点和所给的直径所决定的，直径是不变的，所以所试教的这一点就特别重要。为了准确地试教好这一点，在随动系统的转轴上焊了一根定位杆24-1，当Z方向在原点位置时，要求定位杆与加热器所在平面的中心线垂直（交叉并垂直），在杆的端头装有十字线激光器24-2，并效准加热器的轨迹，这样就能很方便地试教好这一点，见图13。

高频平面感应加热系统由高频电源柜、高频变压器、加热器、操作面板等部分组成；将交流380V经整流滤波后变成直流，经IGBT及控制电路后，将高压直流变成高频高压交流，经高频变压器变压，使高频高压变成低压大电流，经加热器后将电能转换成热能。

本实用新型中，加热器的加热效果非常重要，如果加热效果不良，钢板的温度就达不到所能弯曲的温度（因钢板的厚度为15mm，加热器行走速度为300mm/分钟），控制主机控制的压轮就无法将钢板压到所需要的位置，导致机械设备的防撞弹簧往后压缩，使压轮加热器距离钢板更远，造成严重的恶性循环，使包板无法正常进行。

因为平面感应加热的加热效率比较低，为了提高加热的效率，可以采取两种方案，一是增大加热器的功率（同样工件环型加热只需160KW，平面感应加热时增大为230kW），二是在加热器铜管上增加铁氧体导磁磁芯，增加其导磁率，在这种状态下，对钢板与加热器之间的距离要求保持在5-10mm之间，否则加热效果也很差。另外，在加热过程中，如果加热器碰到工件（钢板），很容易损坏加热器，为解决这一问题，在加热器两边各增加了防碰定位轮，这样加热器既碰不到工件，又保证了钢板与加热器之间的距离。

当加热器在加热、压轮在压钢板的同时，加热器会出现顺着前进的方向加热器距钢板的距离较近，而加热器后面则离钢板的距离较远，故加热效果还是不太理想，为解决这一问题，在加热器的反面增加了摆动系统，使得加热器在±30°的方向上摆动25，在加热器运行的过程中加热器摆动一个角度，使加热器的防碰定位轮始终跟踪上钢板，保证了加热器与钢板之间的距离，使加热器发挥了最佳的加热效果。

尚需指出的是，为了防止龙门架的行走机构中齿轮齿条副之间产生跳齿现象（由于齿条较长时会分多节加工成型，接头处会有一定的误差，难以完全吻合，齿轮在行走时容易产生跳动现象），可以将齿轮及其驱动电机安装在一活动块上，该活动块通过弹簧机构压紧在齿条上，使得齿条和齿轮之间具备一定的弹性空间，此为齿轮齿条副的常规配套机构，在此不作详细描述。

本实用新型中，所有电子设备均可以外购获得（如控制主机、十字线激光器等），控制主机的控制软件由普通程序人员编写。图中还有，检修护栏4，检修爬梯5。

Claims (8)

1.臂架自动生产线包板机，其特征在于：所述包板机包括可水平滑移的龙门装置、安装在该龙门装置上且可竖直滑移的横臂装置、安装在横臂装置上且可上下摆动的压板装置以及控制主机（9）；

所述龙门装置，包括立式布置的龙门架（1）及其行走机构，所述行走机构包括沿水平方向平行布置的两条导轨（6），龙门架横跨在两条导轨的上方，龙门架的两个立柱的底部分别安装在两导轨上，各立柱内分别设有第一驱动机构驱动龙门架沿导轨水平滑移；

所述横臂装置，包括一水平布置在龙门架两立柱之间的横臂（7）及其升降机构，所述升降机构包括沿龙门架两立柱内侧竖直布置的两蜗杆（2），横臂的两端分别通过一个与蜗杆匹配的蜗轮安装在两蜗杆上，龙门架的顶部设有驱动所述蜗杆的第二驱动机构；

所述压板装置，包括高频平面感应加热系统以及设置在横臂上的压板机构；所述压板机构包括安装在所述横臂中部的摆动架以及水平安装在摆动架前端的至少一个压辊（8）；所述高频平面感应加热系统包括高频电源柜（3）、高频变压器（12）以及安装在所述摆动架前端的加热器（17），加热器与压辊平行布置，所述高频电源柜以及第一、第二驱动机构均与所述控制主机连接。

2.根据权利要求1所述的臂架自动生产线包板机，其特征在于：所述摆动架包括两平行布置的摆动杆（23-1），两摆动杆通过转轴（14）安装在所述横臂中部的开口内，两摆动杆的前端通过滑杆（13）安装有一支架（23-2），所述支架上安装着前述压辊以及加热器，支架与摆动杆之间的两滑杆上分别套设有防撞弹簧（18）。

3.根据权利要求2所述的臂架自动生产线包板机，其特征在于：所述压板装置还设有随动机构，该随动机构包括一安装在横臂上且配置有减速器的伺服电机（10），伺服电机的伺服驱动器与前述控制主机连接，随动机构的减速器输出齿轮（11-2）与该大齿轮（15）啮合以驱动摆动架在竖直平面内上下往复摆动。

4.根据权利要求2或3所述的臂架自动生产线包板机，其特征在于：所述包板机还设有校准装置，包括一个安装在定位杆（24-1）前端的十字线激光器（24-2），十字线激光器与控制主机连接，所述定位杆的后端固定在前述转轴的端部；该定位杆水平布置朝着工件伸出并且与加热器的中心线垂直，十字线激光器的轴线与加热器的中心线平行。

5.根据权利要求4所述的臂架自动生产线包板机，其特征在于：所述第一、第二驱动机构均包括配置有减速器的伺服电机，伺服电机的伺服驱动器均与前述控制主机连接；其中第一驱动机构还包括一齿轮齿条副，齿条（11-1）固定在所述导轨上并与其平行，第一驱动机构的减速器输出齿轮（11-2）与该齿条啮合以驱动龙门架沿导轨水平往复滑移。

6.根据权利要求5所述的臂架自动生产线包板机，其特征在于：所述高频变压器固定在前述两摆动杆之间，所述高频电源柜固定在龙门架顶部的横梁上。

7.根据权利要求6所述的臂架自动生产线包板机，其特征在于：所述摆动杆的转轴、压辊、加热器以及十字线激光器的轴线均与横臂平行布置。

8.根据权利要求7所述的臂架自动生产线包板机，其特征在于：所述加热的两边分别设有防碰定位轮（16）。

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