CN218138835U - 一种移动式翻转机及翻转机组 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种移动式翻转机及翻转机组，其包括分控制器、行走驱动装置、翻转装置、升降装置和伸缩臂调整装置；行走驱动装置，包括行走机架，行走机架通过行走驱动机构在指定位置发生位移；所述翻转装置设置在升降装置的升降机架上；升降装置，包括设于行走机架上的剪叉式机构，剪叉式机构为翻转装置相对行走机架的上下移动提供动力和支撑；翻转装置，包括翻转机构和翻转臂，翻转臂包括两个端部连接的臂架，翻转机构为翻转臂提供绕端部连接点转动动力。本发明创造满足构件批量化连续性生产，提高生产效率和产品质量。

Description

一种移动式翻转机及翻转机组

技术领域

本发明创造属于钢材加工领域，尤其是涉及一种移动式翻转机及翻转机组。

背景技术

H型钢和钢筋混凝土组合的钢混构件可以防止钢构件的局部屈曲并能提高钢构件的整体刚度，显著改善钢构件的平面扭转屈曲性能，使钢材的特性得到充分的发挥，而混凝土增加了结构的耐久性和耐火性。随着基础建设的大力发展，钢混构件的需求量日益增长。

但是，由于钢混构件自身的体积和重量均较大，占地多，流转困难，使得制造周期较长。在混凝土浇筑、养护和翻转的制作流程上，主要由人工完成，不仅效率低，而且产品质量得不到保证。尤其对半成品进行翻转操作，工人操作不当即有可能造成产品开裂。

而今属于自动化程度要求较高的时代，因此开发满足翻转操作要求的机器同时还需提高自动运行程度。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种移动式翻转机，以解决钢混构件半成品制作时采用人工翻转，带来效率低和质量差的问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种移动式翻转机，其包括分控制器、行走驱动装置、翻转装置、升降装置和伸缩臂调整装置；

行走驱动装置，包括行走机架，行走机架通过行走驱动机构在指定位置发生位移；

所述翻转装置设置在升降装置的升降机架上；

升降装置，包括设于行走机架上的剪叉式机构，剪叉式机构为翻转装置相对行走机架的上下移动提供动力和支撑；

翻转装置，包括翻转机构和翻转臂，翻转臂包括两个端部连接的臂架，翻转机构为翻转臂提供绕端部连接点转动动力；

伸缩臂调整装置设置在升降机架中，且伸缩臂调整装置中的伸缩臂可实现伸缩运动，伸缩臂处于伸出状态时，其端部超出升降机架的端部；

分控制器电连接移动式翻转机中所有需信号控制的电气元件。

进一步的，还包括钢轨，所述行走机架在钢轨上滑动，行走电机为其提供滑动动力。铺设钢轨作为行走轨迹简便规划行程。

进一步的，钢轨上设置感应块，行走机架上设置触碰传感器，感应块与触碰传感器感应配合，所述触碰传感器与分控制器电连接。利用感应块和触碰传感器做轨迹限制，便捷且控制稳定。

进一步的，钢轨上分布多个感应块，用于与行走机架上的触碰传感器配合对应。

进一步的，按移动式翻转机行走的轨迹每隔一定距离在钢轨上安装感应块，触碰传感器和编码器安装于移动式翻转机的行走机架上。

进一步的，所述翻转机构包括翻转油缸、摇臂和芯轴，所述芯轴支撑在升降装置上，且两个端部连接的升降机架的连接点套设芯轴，升降机架可绕芯轴进行转动，翻转油缸的活塞杆端与摇臂一端连接，摇臂另一端与芯轴连接。使用该种结构的翻转机构，对于转动重心要求低，同时也与整体控制逻辑可保持一致。

进一步的，所述剪叉式机构包括剪叉式设置的升降架，升降架一端滑动连接在行走机架上，升降架的另一端与升降支撑架连接。

进一步的，两个端部连接的升降机架组成L型翻转臂。

进一步的，所述翻转机构附近设有用于检测翻转臂翻转状态的翻转传感器，翻转传感器与分控制器电连接。

一种移动式翻转机组，其包括至少两个平行设置的上述移动式翻转机。

进一步的，包括复数个移动式翻转机；位于外侧的两个移动式翻转机，其上的翻转臂数量为一；位于中间的移动式翻转机，其上的翻转臂数量为二。

相对于现有技术，本发明创造所述的一种移动式翻转机组及其控制系统具有以下优势：

(1)本发明所述的移动式翻转机中分控制器、行走驱动装置、翻转装置、升降装置和伸缩臂调整装置配合设置，可以实现钢混构件的机械式翻转效果；而翻转装置和伸缩臂结构配合，可以满足更多不同型号钢混构件的翻转，采用剪叉式机构实现升降即可满足节约空间的要求，又可与翻转装置和伸缩臂结构配合上，提高稳定性。整个移动式翻转机满足构件批量化连续性生产，提高生产效率和产品质量。

(2)本发明所述的移动式翻转机组包括至少两个移动式翻转机，更加符合实际加工要求，而多个移动式翻转机之间的位置关系，进一步提高翻转稳定性和准确度。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造实施例所述的移动式翻转机结构图；

图2为本发明创造实施例所述的移动式翻转机立体图；

图3为本发明创造实施例所述的工件抬离动作示意图；

图4为本发明创造实施例所述的工件翻转一定角度动作示意图；

图5为本发明创造实施例所述的工件翻转并平移避障示意图；

图6为本发明创造实施例所述的工件翻转90度示意图；

图7为本发明创造实施例所述的工件翻转180度示意图；

图8为本发明创造实施例所述的移动式翻转机组的控制方法拓扑图；

图9为本发明创造实施例所述的移动式翻转机组的控制方法流程图。

附图标记说明：

1-栅隔支架；2-升降传感器；3-翻转油缸；4-翻转传感器；5-升降机架；6-伸缩调节传感器；7-翻转臂；8-贴近开关；9-调节油缸；10-伸缩臂；11-液压站；12-钢轨；13-行走电机；14-行走机架；15-感应座；16-触碰传感器；17-升降油缸；18-剪叉式机构；19-车轮；20-控制箱；21-升降滚轮；22-芯轴；23-摇臂；24-编码器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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创造和简化描述，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创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、口第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

移动式翻转机旨在实现钢混构件的翻转，并实现批量生产，而下面实施例举例是按照钢混构件180度翻转进行说明。当然移动式翻转机并不实现翻转运输工件材质，但凡需进行翻转或运输的工件均可使用该机器。

钢混构件放置在栅隔支架1上，待翻转和加工；

移动式翻转机组可包含多个移动式翻转机，本次以四个为例进行说明。

四台移动式翻转机中，外侧两台为单L型翻转臂的移动式翻转机，中间两台为双L型翻转臂的移动式翻转机。

每个移动式翻转机包含分控制器、行走电机13、升降装置、翻转装置和伸缩臂调整装置。

升降装置、翻转装置和伸缩臂调整装置均可选择液压驱动方式，即首选油缸驱动。

其中升降装置和翻转装置的驱动油缸内均设置磁致伸缩位移尺。

每个移动式翻转机包含行走机架14，作为承载整个移动式翻转机的基座，上面安装有行走电机13、升降油缸17、剪叉式机构18、行走车轮19；其中行走电机13和行走车轮19用于驱动移动式翻转机横向移动(即沿着既定轨迹移动)；升降油缸17一端固定在行走机架14上，升降油缸17的活塞杆端与剪叉式机构18的活动端连接，驱动升降滚轮21在行走机架14的轮槽内移动，用于完成升降动作；

液压站11、控制箱20分别放置在行走机架14的两端，它们分别为移动式翻转机的所有油缸提供液压驱动力和控制单台移动式翻转机的动作。

与剪叉式机构18上部相连接的为升降机架5，它被剪叉式机构18托举；与行走机架14一样，剪叉式机构18一端叉臂铰支在升降机架5的一端，另一叉臂装有升降滚轮21并在升降机架5轮槽内移动，从而实现升降机架5的平行上升与下降，即为安装在升降机架5上的翻转装置平行上升下降。

升降机架5上安装有翻转装置，其包含翻转油缸3、翻转臂7、调节油缸9；其中翻转臂7中间带有一根芯轴22，芯轴22两端支撑在升降机架5两侧，使翻转臂7可绕轴心转动；翻转臂7下部带有一摇臂23，摇臂23与翻转油缸3的活塞杆连接，翻转油缸另一端固定于升降机架5上；翻转油缸3升缩时驱动摇臂23摆动，从而驱动翻转臂7来回翻转，当翻转臂7发生翻转后可触碰到翻转传感器4，进而分控制器可获知翻转臂7已经完成翻转动作。

伸缩臂调整装置设置在升降机架5中，且伸缩臂调整装置中的伸缩臂10可实现伸缩运动，伸缩臂10处于伸出状态时，其端部超出升降机架5的端部。

翻转臂7的两臂均带有伸缩臂10。伸缩臂10隐藏在翻转臂7中间，可从翻转臂7中间伸出和缩回，实现翻转臂7长度调节以适应不同工件规格。伸缩臂10的伸缩由调节油缸9来驱动。根据工件尺寸，调整伸缩臂10位置，伸缩臂10可以调整5档或更多，1档对应臂最短，5档对应臂最长。5档对应的5个感应块安装于伸缩臂上，检测用的接近开关(伸缩调节传感器6)安装于不发生伸缩的固定位置。伸缩臂初始档位在主控制器中设置，伸缩臂伸出时，接近开关检测到一次感应块则档位加1，伸缩臂缩回时，接近开关检测到一次感应块则档位减1。为了避免有误信号进入，安装两个接近开关，同时检测计数，若两者计数不一致，则停止动作并报警。

移动式翻转机的各动作位置判断均由传感器来完成。每个移动式翻转机可能包含的传感器：升降传感器2、翻转传感器4、伸缩调节传感器6、贴近开关8、触碰传感器16。

根据设备动作流程主要动作进行说明：

(1)移动式翻转机高度降至最低，翻转臂中垂直臂长度最短，水平臂根据工件宽度预调整好；(垂直臂和水平臂均为权利要求中说明的臂架)

(2)移动式翻转机平移至需要翻转的工件下方，翻转臂中的垂直臂置于空挡中间；

(3)升降机架上升，翻转臂中的水平臂靠近工件时停止上升，停止位由升降传感器判定；

(4)移动式翻转机平移，翻转臂中的垂直臂与工件贴紧，是否贴紧由贴近开关判定；

(5)升降机架继续上升至最高位置，将工件脱离栅隔支架；

(6)移动式翻转机不动，翻转臂同步翻转；

(7)L型翻转臂继续同步翻转，移动式翻转机配合平移，避免翻转臂与其他工件碰撞；

(8)翻转臂继续翻转，工件翻转至90度；

(9)移动式翻转机平移，将翻转后工件与其他工件保持安全距离；

(10)移动式翻转机不动，翻转台降低至最低，伸缩臂长度缩短；

(11)翻转臂翻转90度，移动式翻转机平移，使翻转后的垂直臂置于工件空档；

(12)升降机架上升至接近工件处停止，翻转臂中的垂直臂伸长；

(13)移动式翻转机平移，垂直臂与工件接触后停止；

(14)移动式翻转机不动，升降机架升至最高，工件脱离栅隔支撑面；

(15)移动式翻转机不动，翻转臂同步翻转；

(16)移动式翻转机平移，让出翻转臂空间，避免与其他工件干涉；

(17)移动式翻转机与翻转臂协同动作，翻转臂继续翻转，工件翻转90度；

(18)升降机架下降至最低，工件搁置到栅隔支架上，工件翻转180度完毕。

为实现上述升降、翻转和臂伸缩更好的运行，控制系统根据设备要求，设置四个独立的分控制系统即对应分控制器。升降和翻转需要四个分控制器间的同步，各分控制器受主控制器指令，时间轴校准，以同一时间点启动运行。

各分控制器按照给定的升降速度，设定一个同频率的虚拟主轴，升降驱动的油缸以磁致伸缩位移尺为反馈，实现与虚拟主轴同步，进而实现四个分控制器之间的同步。

各分控制器按照给定的翻转速度，设定一个同频率的虚拟主轴，翻转驱动的油缸以磁致伸缩位移尺为反馈，实现与虚拟主轴同步，进而实现四个分控制器之间的同步。

本控制方法中的主控制器包括可采用西门子S7-1200系列的PLC以及人机交互界面，人机交互界面选用西门子触摸屏，与PLC通讯，人机交互用于设置系统参数、显示各部件状态、位置以及各报警信息。

以一台移动式翻转机的分控制系统拓扑图为例，各分控制系统可采用西门子SMART系列PLC，控制移动式翻转机行走由变频器驱动异步电机和编码器计数。

四台移动式翻转机各自独立的升降和翻转，在过程中需保持同步。每个升降装置和翻转装置的驱动动力装置均安装一个负载油缸和一个比例换向阀，使用比例换向阀控制该油缸。

每一个油缸内带一个磁致伸缩位移尺，作为油缸行程反馈值。磁致伸缩位移尺接入到模拟量输入模块，模拟量输出模块控制比例换向阀。

主控制器设置在固定位置，而四台移动式翻转机在行程为150米的直线导轨(钢轨12)上行走。为了使系统通讯可靠，在150米的行程内安装3个工业无线AP，每个移动式翻转机上安装一个配套的无线客户端。在移动式翻转机行走的过程中可自动接入到信号质量更好地AP，实现无缝快速漫游，有效保障数据传输的实时性，提升无线网络通讯可靠性。钢轨上分布多个感应块15，用于与行走机架上的触碰传感器16配合对应，感应块与触碰传感器配合用于控制行程距离。

以升降为例，在主控制器的人机交互中设定一个恒定的升降速度，主PLC将该速度值换算成一个以一定频率增加的数字量，并通过无线网络传送给四个分控制器。各分控制器以这个一定频率增加的数字量作为虚拟基准值，油缸的实际反馈值与该基准值进行实时比较，进而实时改变升降油缸的速度，从而达到升降油缸位置与虚拟主轴实时同步，进而实现四台移动式翻转机的升降同步。主轴与从轴的位移值进行数据比较，允许误差为±1mm，如检测数据不同步但是在允许误差范围内则由比例换向阀自行调整使位移值同步，如不同步值已经超过允许误差值则停止动作并报警。

在主控制器中设置好系统参数，系统参数包括：升降速度、翻转速度、分PLC(分控制器)执行指令增加时间、地面感应块距离(即钢轨上安装的感应块之间的间距)、移动式翻转机行走减速距离、移动式翻转机停止的感应块数量。

主PLC时间可以在人机交互中进行设置，根据主PLC的时间校准各分PLC时间，各分PLC时间在人机交互中可看到，之后每次设备上电，均按主PLC时间自动校准各分PLC时间。

主PLC给分PLC动作指令的同时给定动作执行的时间，各分PLC在到达给定的时间时触发动作。比如：主PLC发出动作指令时时间为10：20：00，系统参数：分PLC执行指令增加时间设为3秒，则主PLC给各分PLC发送动作指令并发送动作执行时间为10：20：03，各PLC在3秒的时间内接收到指令，并在10：20：03这个时间点一起执行动作指令。

移动式翻转机的升降动作有一个中间位置，低于中间位的升降，四台移动式翻转机不需要同步，高于中间位的升降，四台移动式翻转机需要同步。升降速度在主控制器中设置，各分控以此速度值作为虚拟主轴，以油缸内的磁致伸缩位移尺做闭环反馈，通过与主轴比较做同步计算，驱动升降油缸动作，实现与虚拟主轴同步。翻转油缸的同步操作与升降油缸类似。

翻转臂的伸缩通过同一检测开关(伸缩调节传感器6)来检测，感应块均匀安装于翻转臂上，翻转臂伸出时，碰到一个感应块，翻转臂的位置加1。翻转臂缩回时，碰到一个感应块，翻转臂的位置减1。

移动式翻转机行走启动前首先计算下一个编码器数据纠正位置值，以及检测开关有效信号的窗口值，在即将到达纠正位时，窗口打开，在窗口范围内检测到信号(窗口范围内利用检测传感器检测信号)，将此位置的理论值赋值给编码器，以此校正编码器的数值。

比如：感应块间隔距离为2000mm，检测窗口距离为400mm，则窗口范围为1800mm-2200mm，移动式翻转机行走至1800mm位置窗口打开，在此之前进入的误信号屏蔽，窗口打开后检测到信号则编码器校正为2000mm对应脉冲值，下一个检测距离为4000mm，下一个窗口打开范围为3800mm-4200mm，若超过窗口范围仍未检测到信号，则移动式翻转机停止并报警。

因移动式翻转机行进过程中存在打滑现象，那么编码器也需要进行实时校正，编码器根据检测传感器的信号、对应感应块接触触碰传感器后输出的信号均有感应输出后，根据感应块设置的位置换算成行程距离，并将其行程距离与编码器记录数据比较，如不一致更改编码器的计数，以此校正行程距离的实际数值，并将最终校正好的实际距离反馈给主控制器进行监控。

感应块间隔越短，则保持行走的同步性就越好，但同时停顿次数也就越多。出于以上考虑，设定一个用来设置检测感应块块数的参数，若此参数设置为3，则移动式翻转机行走碰到第3个感应块才停止等待其他移动式翻转机，在这之前碰到的两个感应块均不做停止等待动作，但碰到每个感应块编码器数据均需校正。移动式翻转机在停止之前需进行减速，在慢速行走的过程中碰到第3个感应块停止，而在之前碰到的两个感应块均不做减速处理。

根据“移动式翻转机停止感应块数量”、“地面感应块距离”和“减速距离”这些系统参数，计算下一个停止位置值以及减速距离值和停止位窗口值。移动式翻转机行走至减速距离内低速行走，行走至停止窗口值内，检测到触碰传感器发出的感应信号则移动式翻转机停止。

举例：“移动式翻转机停止感应块数量”为3个、“地面感应块距离”为2000mm，“检测窗口距离”为400mm，“减速距离”为300mm。若当前移动式翻转机停止位置为30000mm，需正向移动，由于“移动式翻转机停止感应块数量”设置为3个，则下一次停机位置为30000+2000*3＝36000mm，停止前开始减速的位置为36000-300＝35700mm。在正向行走过程中，第一次碰到感应块的位置为30000+2000＝32000mm，在此处附近检测窗口打开，窗口位置为31800-32200mm，当移动式翻转机行走至这个范围内触碰传感器16碰到地面感应块则校准编码器当前位置为32000mm。第二次碰到感应块的位置为32000+2000＝34000mm，检测窗口位置为33800-34200mm，当移动式翻转机行走至这个范围内触碰传感器16碰到地面感应块则校准编码器当前位置为34000mm。第三次碰到感应块的位置为34000+2000＝36000mm，检测窗口位置为35800-36200mm，第三次碰到感应块移动式翻转机需停止，停止前开始减速位置为35700mm，当编码器位置值大于等于35700mm则开始减速。同时在35800-36200mm这个范围内触碰传感器16开启作用，当触碰传感器16碰到地面感应块则移动式翻转机停止，同时校准编码器当前位置为36000mm。

移动式翻转机组以四个移动式翻转机为例，按移动式翻转机行走的轨迹每隔一定距离在钢轨或者地面上安装感应块，触碰传感器和编码器安装于移动式翻转机上。四台移动式翻转机一起行走，检测到触碰到感应块信号则停止，先检测到先停，待四个移动式翻转机均有触碰信号再一起行走，目的是为了屏蔽移动式翻转机行走打滑引起的路程差。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动式翻转机，其特征在于：包括分控制器、行走驱动装置、翻转装置、升降装置和伸缩臂调整装置；

行走驱动装置，包括行走机架，行走机架通过行走驱动机构在指定位置发生位移；

所述翻转装置设置在升降装置的升降机架上；

升降装置，包括设于行走机架上的剪叉式机构，剪叉式机构为翻转装置相对行走机架的上下移动提供动力和支撑；

翻转装置，包括翻转机构和翻转臂，翻转臂包括两个端部连接的臂架，翻转机构为翻转臂提供绕端部连接点转动动力；

伸缩臂调整装置设置在升降机架中，且伸缩臂调整装置中的伸缩臂可实现伸缩运动，伸缩臂处于伸出状态时，其端部超出升降机架的端部；

分控制器电连接移动式翻转机中需信号控制的电气元件。

2.根据权利要求1所述的一种移动式翻转机，其特征在于：还包括钢轨，所述行走机架在钢轨上滑动，行走电机为其提供滑动动力。

3.根据权利要求2所述的一种移动式翻转机，其特征在于：钢轨上设置感应块，行走机架上设置触碰传感器，感应块与触碰传感器感应配合，所述触碰传感器与分控制器电连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种移动式翻转机，其特征在于：钢轨上分布多个感应块，用于与行走机架上的触碰传感器配合对应。

5.根据权利要求3所述的一种移动式翻转机，其特征在于：触碰传感器和编码器安装于移动式翻转机的行走机架上，触碰传感器与钢轨上安装感应块配合设置，编码器与分控制电连接。

6.根据权利要求1所述的一种移动式翻转机，其特征在于：所述翻转机构包括翻转油缸、摇臂和芯轴，所述芯轴支撑在升降装置上，且两个端部连接的升降机架的连接点套设芯轴，升降机架可绕芯轴进行转动，翻转油缸的活塞杆端与摇臂一端连接，摇臂另一端与芯轴连接。

7.根据权利要求1所述的一种移动式翻转机，其特征在于：所述剪叉式机构包括剪叉式设置的升降架，升降架一端滑动连接在行走机架上，升降架的另一端与升降支撑架连接。

8.根据权利要求1所述的一种移动式翻转机，其特征在于：所述翻转机构附近设有用于检测翻转臂翻转状态的翻转传感器，翻转传感器与分控制器电连接。

9.一种移动式翻转机组，其特征在于：包括至少两个平行设置的权利要求1-5所述的移动式翻转机。

10.根据权利要求9所述的一种移动式翻转机组，其特征在于：包括复数个移动式翻转机；位于外侧的两个移动式翻转机，其上的翻转臂数量为一；位于中间的移动式翻转机，其上的翻转臂数量为二。

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