WO2014094339A1

WO2014094339A1 - 龙门架式船体分段划线机

Info

Publication number: WO2014094339A1
Application number: PCT/CN2013/000148
Authority: WO
Inventors: 林焰; 陈明; 于雁云; 李楷
Original assignee: 大连理工大学
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-02-17
Publication date: 2014-06-26
Also published as: CN103056863A; US9610683B2; US20150283696A1

Abstract

一种龙门架式船体分段划线机，由划线机构和龙门架组成，划线机构安装在龙门架上；龙门架包括轨道（1）、轨道轮（4）、水平横梁和立柱；划线机构包括小车（10）和多自由度划线臂，小车（10）在龙门架上滑动，多自由度划线臂设置在小车（1）上，多自由度划线臂包括垂臂（11）、摆臂（12）、两个万向机构（13、14）、两个Z型转向节（15、16）、伸缩臂（17）和夹笔架（18）。该划线机能够多方向、多自由度运动，对船体分段进行高效、精确划线。

Description

龙门架式船体分段划线机

技术领域

本发明涉及一种龙门架式船体分段划线机，可用于造船、海洋钻井平台、海上钢结构模块制造等工程，属于船舶与海洋工程技术领域。

背景技术

说

船舶与海洋工程装备的制造方式是模块化式的分段制作，并焊接合拢，其产品的建造质量和周期取决于钢结构分段的合拢精度和效率。为了提高船体分段搭载、合拢的工艺水平，分段与相邻分段的结合面要提前预处理到合拢公差，书

这就需要对每个分段尺度进行测量、划线和切割。本划线机就是在对分段进行尺度测量后，进行划线，为后续的分段余量切割做准备。目前，在造船行业里，船体钢结构分段的余量划线工作还是由人工去完成，占用了大量船台或船坞周期，浪费了许多吊车有效作业时间。人工划线效率低、精度差、劳动强度大，还受到自然环境影响制约，而且操作危险性高。船台周期和吊车占用率是造船行业生产效率的瓶颈问题，突破该瓶颈问题是造船行业所关注的热点。因此，发明一种龙门架式船体分段划线机，对钢结构分段进行自动、高效、高精度划线是造船工程中急需的专用装备，是现代化造船模式下必不可少的制造关键设备之一，对提高船舶与海洋工程装备的制造质量、工艺水平和经济效益有重要意义。发明内容

本发明提供一种龙门架式船体分段划线机，它可以对船体或海洋工程模块的钢结构分段进行自动、高效、高精度划线，縮短船台、船坞以及吊车被占用时间，提高造船企业的生产效率，对提高船舶与海洋工程装备的制造精度、产本发明采用的技术方案是：一种龙门架式船体分段划线机，它包括龙门架和纵向行走机构，它还包括一个划线机构，所述龙门架采用一个上梁连接二个立柱构件，每个立柱构件的底部设有位于地沟中轨道上的行走机构，所述划线机构在上梁上设有一个横向移动的小车，在小车的下部固定连接一个垂臂，位于垂臂上的第一万向机构通过与第一万向机构连接的第一 z型转向节连接摆臂，位于摆臂上的第二万向机构通过与第二万向机构连接的第二 z 型转向节连接伸縮臂，在伸缩臂的端部设有夹笔架；所述小车设有四个在上梁中的槽型滑道上滚动的轴承轮子，所述第一万向机构的上环块内采用第一驱动电机经活塞杆驱动旋转活塞在垂臂的螺纹面移动，第一万向机构的下环块设有采用第二驱动电机经齿轮驱动固动在下环块上的环形齿条转动，所述第一 z 型转向节的扇齿轮固定在下环块的凸轴上，固定在眼板上的第一电机驱动与扇齿轮啮合的小扇齿轮转动。

所述立柱构件采用一个下梁和中梁及二个半工字型垂直立柱和矩形垂向斜立柱固定连接在一起，用一个上梁把二个立柱构件固定连接成- · ·个龙门架。

所述小车采用电机让钢丝绳经多个导轮牵动。

所述活塞杆设有第一推力轴承，在上环块与下环块之间设有第二推力轴承。

本发明的有益效果是：这种龙门架式船体分段划线机由划线机构和龙门架组成，划线机构安装在龙门架上。划线机构包含小车和多自由度划线臂；龙门架包含轨道、行走机构、上梁和二个立柱构件。龙门架主要作用是支撑小车和划线臂；划线机构主要作用是提供高精度的多自由度运动和定位。划线臂是本发明的关键构造，它由垂臂、摆臂、万向机构、 z型转向节、伸缩臂和夹笔架等机构组成。整个装置设计巧妙，结构简洁，安装与卸载方便，强度刚度高，维护简单，可靠性高。本发明的龙门架式船体分段划线机，能够对钢结构分段进行自动、高效、高精度划线，属于造船工程中的专用大型装备，是现代化造船企业必不少的制造设备之一，对提高船舶与海洋工程装备的制造工艺水平、产品质量和经济效益有重要意义。

附图说明

图 1是龙门架式船体分段划线机正视图。

图 2是龙门架式船体分段划线机侧视图。

图 3是龙门架式船体分段划线机俯视图。

图 4是轨道与车轮剖面图。

图 5是上梁与小车侧剖视图。

图 6是小车水平剖视图。

图 7是上梁与小车正向剖视图。

图 8是划线臂图。

图 9是万向机构与 Z型转向节侧视图。

图 10是万向机构正向剖视图。

图 11是万向机构轴向剖视图。

图 12是垂臂轴向剖视图。

图 13是 Z型转向节剖视图。

图 14是万向机构与 Z型转向节正视图。

图中： 1、轨道， 2、地沟， 3、驱动齿轮， 4、轨道轮， 5、下梁， 5j、防滑条， 5k、撬型底部， 6、中梁， 7、上梁， 7a、上梁端板， 7b、槽型滑道， 7d、肘板， 7e、左检修口盖板， 7f、右检修口盖板， 7g、电机， 7h、导轮， 7i、钢丝绳， 8、半工字型垂直立柱， 9、矩形垂向斜立柱， 10、小车， 10a、小车底面板， 10b、第一小车侧板， 10c、第二小车侧板， 10d、钩子， 10e、螺栓孔， 10f、轴承轮子， 11、垂臂， l la、垂臂上端法兰， l lb、导向槽， l lc、螺纹面， l ld、圆形螺纹封板， 12、摆臂， 13、第一万向机构， 14、第二万向机构， 15、第一 Z 型转向节， 15a、眼板， 15b、圆柱形连接块， 15c、螺钉， 15d、第一电机， 15e、小扇齿轮， 16、第二 Z型转向节， 17、伸縮臂， 17a、电动推杆， 18、夹笔架， 18a, 第二电机， 18b、划线笔， 19、上环块， 20、凸台， 21、下环块， 22、旋转活塞， 23、导向活塞环， 24、圆柱形驱动箱， 25、第一驱动电机， 26、第二驱动电机， 27、环形导向槽， 28、齿轮， 29、第一推力轴承， 30、活塞杆， 31、第二推力轴承， 32、环形齿条， 33、凸轴， 34、扇齿轮。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的结构做进一步描述。

龙门架式船体分段划线机（如图 1、 2、 3所示）由划线机构和龙门架组成，划线机构安装在龙门架的上梁 7上。划线机构主要包含小车 10和多自由度划线臂。龙门架包含轨道 1与轨道轮 4、水平横梁和立柱组。划线机构主要作用是提供高精度的多自由度运动和定位；龙门架主要作用是支撑小车和划线臂，搭载控制设备等。

1. 轨道与车轮

沿水平且平行铺设轨道 1，与地面混凝土牢固连接，地沟 2里的轨道 1上表面与地面平齐，方便船体分段移位，并增加有效工作高度空间。轨道长度和轨道间距通过船体分段长度和宽度确定。地面承载力与轨道铺设的平直度，符合工程要求。 4个轨道轮 4置于轨道 1上作滚动运动。 1个轨道轮 4连接驱动齿轮 3 (如图 4所示），驱动齿轮 3上连接驱动设备，采用电机驱动。

2.水平横梁

在本发明专利中，共有 5根水平梁结构，其中，有 2根下梁 5、（如图 1、 2 所示）、 2根中梁 6 (如图 1、 2所示）和 1根上梁 7 (如图 5所示）。

有 2根下梁 5，放置在轨道轮 4上方。每根下梁 5分别由 2个轨道轮 4支撑着，随轨道轮 4滚动而带动龙门架运动。下梁 5的上面板宽度比下面板宽度大; 下梁 5的横截面阶梯变化的，中段的梁高度比两端的梁高度高；下梁 5中段支撑着龙门架结构，两端的梁上面板上铺设防滑条 5j，方便人员操作和放置控制设备；下梁 5的两端底部呈撬型底部 5k。

有 2根中梁 6，放置在下梁 5上方。中梁 6下面连接半工字型垂直立柱 8，上面连接矩形垂向斜立柱 9，中梁 6起到中间过渡作用。中梁 6与矩形垂向斜立柱 9组成稳定的三角形结构形式，对上梁 7起到强有力的支撑作用。上梁 7支撑在矩形垂向斜立柱 9交叉点两端。上梁横截面形状是下开槽口的矩形结构（如图 5中的 A-A剖面），是等截面梁框架，上梁的两端设有上梁端板 7a。在上梁 7内部，开槽口两侧，沿 h梁长度方向，对称布置槽型滑道 7b，槽口相对（如图 5中的 A-A剖面）。槽型滑道焊接在上梁内部，槽型滑道两侧焊接若干肘板 7d，对槽型滑道及上梁结构起到稳定与加强作用。槽型滑道用于小车 10移动导向和限位。在上梁顶部，对称设置 2个检修口，釆用左检修口盖板 7e和右检修口盖板 7f 封闭检修口。检修口用于上梁内部的槽型滑道 7b、小车 10、电机 7g、导轮 7h、钢丝绳 7 i等检修和维护。在上梁内部，分别安装 1部电机 7_g和 4个导轮 7h，在导轮 7h上缠绕着一圈钢丝绳 7i，钢丝绳两端分别连接小车 10两端的钩子 10d。上梁两端底部分别焊接连接板，用螺栓连接该连接板与斜立柱上端的端板。

3. 立柱

在本发明专利中，共有 8根立柱，其中 4根半工字型垂直立柱 8， 4根矩形垂向斜立柱 9。

半工字型垂直立柱 8放置在下梁 5与中梁 6之间，半工字型垂直立柱 8两端悍接端板，通过端板用螺栓把半工字型垂直立柱 8与下梁 5和中梁 6连接在一起。

矩形垂向斜立柱 9放置在中梁 6与上梁 7之间。矩形斜立柱两端焊接端板，通过端板用螺栓把矩形垂向斜立柱 9与中梁 6和上梁 7连接在一起。

半工字型垂直立柱 8、矩形垂向斜立柱 9与下梁 5、中梁 6组成了稳定的侧面结构形式， 2个侧面结构与上梁 7又组成了稳定的龙门架结构形式（如图 1、 2所示）。

4. 小车 10 (如图 5、 6、 7所示）：

小车 10是由 1块底面板 10a和 2块第一小车侧板 10b、第二小车侧板 10c焊接成的矩形四面体。在小车底面板 10a中间位置，预留 8个螺栓孔 10e，用于在小车 10下方与划线臂机构连接。在小车侧板上，水平、对称安装 4个轴承轮子 lOfo 在小车 10移动方向相同的 2块侧板外侧，且位于小车 10中线面和小车轮轴水平面交线处，设置与钢丝绳连接的钩子 10d，钢丝绳 7i两端分别连接小车两端的钩子 10d。轴承轮子 10f 在上梁 7的 2条槽型滑道 7b内滚动，由上梁 7 里安装的电动机 7g带动钢丝绳 7i牵引小车 10移动。

5. 划线臂（如图 8、 9所示）

划线臂机构主要由以下几个构件组成：垂臂 11，第一万向机构 13、第二万向机构 14，第一 Z型转向节 15、第二 Z型转向节 16， 1个伸缩臂 17， 1个夹笔架 17。一个垂向放置的垂臂 11的上端与小车 10连接，摆臂 12通过第一 Z型转向节 15和第一万向机构 13与垂臂 11连接；在两个摆臂 12上安装一个第一 Z 型转向节 15和第二万向机构 14;伸缩臂 17通过第二 Z型转向节 16和第二万向机构 14与摆臂 12连接；在伸缩臂 17前端安装夹笔架 18，划线笔安装在夹笔架上。

( 1 ) 垂臂

垂臂 11一端焊接垂臂上端法兰 l la，垂臂上端法兰 11a与上梁 7中的小车底面板 10a采用螺栓连接；摆臂 12是通过第一 Z型转向节 15与垂臂 11连接。垂臂 11和摆臂 12的结构大致相同，是空心圆柱形；在圆柱轴向的圆柱壁上，幵有导向槽 l lb，圆柱壁内面是具有自锁角的螺纹面 l lc，圆柱下端采用圆形螺紋封板 l id封紧。垂臂 11随小车 10移动；摆臂 12通过第一万向机构 13和第一 Z型转向节 15相对于垂臂 11作摆动或绕垂臂 11转动。

( 2 ) 万向机构（如图 10、 11、 12所示）

第一万向机构 13和第二万向机构 14的结构形式大致相同，第一万向机构 13安装在垂臂 11上，第二万向机构 14安装在摆臂 12上。下面以安装在垂臂 11上的第一万向机构 13为例说明。第一万向机构 13由上环块 19、下环块 21、旋转活塞 22、导向活塞环 23、圆柱形驱动箱 24、第一驱动电机 25、第二驱动电机 26等构件组成。上环块 21 内沿的轴向有凸台 20，该凸台 20与垂臂 1 1的导向槽 l ib配合，上环块 19沿着垂臂 11作轴向滑动，上环块 19的内侧下沿处，开有环形导向槽 27，用于和下环块 21连接。上环块 19的外侧面有一个平台，安装有第二驱动电机 26和齿轮 28，用于驱动卜环块 21转动。

圆柱形驱动箱 24是圆柱形结构，安装在垂臂 1 1内。圆柱形驱动箱 24里安装一部第一驱动电机 25，圆柱形驱动箱 24两端分别连接着旋转活塞 22和导向活塞环 23。圆柱形驱动箱 24通过第一驱动电机 25和活塞杆 30驱动旋转活塞 22沿垂臂 11的内螺纹旋转，从而带动圆柱形驱动箱 24在垂臂 11内作轴向移动。圆柱形驱动箱 24通过垂臂 1的导向槽 l i b与上环块 19内沿的凸台 20连接。

旋转活塞 22位于垂臂 1 1内，一个是旋转活塞 22，另一个是导向活塞环 23。旋转活塞 22外柱面有螺纹，它与垂臂 1 1内部的螺纹面 1 1c吻合，旋转活塞 22 通过活塞杠 30与圆柱形驱动箱 24里的第一驱动电机 25连接。

下环块 21上端是环形沟槽结构，该环形沟槽结构与上环块 19的环形导向槽 27配合，用第二推力轴承 31支撑，使上环块 19与下环块 21连接在一起，并能作相对轴向转动。在下环块外侧，镶嵌有环形齿条 32 ; 安装在上环块 19外侧面平台上的第二驱动电机 26及齿轮 28驱动该环形齿条 32，使下环块 21能相对于上环块 19作轴向转动。下环块 21下端是凸轴 33结构，第一 τ型转向节 15 的眼板 15通过轴承套在凸轴 33上，凸轴端部安装扇齿轮 34。

第一 Ζ型转向节 15的眼板通过轴承套在下环块 19下端的凸轴 33上。转向节下端安装有圆柱形连接块 15b，在该连接块柱面上，一端有螺纹，另一端没有螺纹。没有螺纹这端是圆柱块与转向节下端连接，采用螺钉 15c 紧固；有螺纹那端的圆柱块与摆臂 12或伸缩臂 17旋紧连接。

下环块 21的眼板外侧面有一个平台，安装有第一电机 15d，通过小扇齿轮 15e驱动下环块的凸轴 33端部的扇齿轮 34转动，实现第一 Z型转向节 15绕下环块 21的凸轴 33摆动。

伸缩臂 17—端与第二 Z型转向节 16连接，另一端与夹笔架 18连接。伸缩臂 17采用电机驱动的螺杆机构使电动推杆 17a实现伸缩臂臂长的调整。

夹笔架 18连接在伸缩臂 17前端，采用第二电机 18a驱动齿轮机构调整划线笔 18b的角度。

Claims

权利要求书

1.一种龙门架式船体分段划线机，它包括龙门架和纵向行走机构，其特征是：它还包括一个划线机构，所述龙门架采用一个上梁（7)连接二个立柱构件，每个立柱构件的底部设有位于地沟（2) 中轨道（1) 上的行走机构，所述划线机构在上梁（7) 上设有一个橫向移动的小车 (10), 在小车 (10) 的下部固定连接一个垂臂（11)，位于垂臂（11) 上的第一万向机构（13) 通过与第一万向机构（13) 连接的第一 Z 型转向节（15) 连接摆臂（12) , 位于摆臂（12) 上的第二万向机构（14) 通过与第二万向机构（14)连接的第—Z型转向节（16) 连接伸缩臂（17) , 在伸縮臂（17) 的端部设有夹笔架（18); 所述小车（10) 设有四个在上梁（7) 中的槽型滑道（7b) 上滚动的轴承轮子（10f)，所述第一万向机构（13) 的上环块（19) 内采用第一驱动电机（25) 经活塞杆（30) 驱动旋转活塞（22) 在垂臂（11) 的螺纹面（11c) 移动，第一万向机构（13) 的下环块（21) 设有采用第二驱动电机（26) 经齿轮（28) 驱动固动在下环块（21) 上的环形齿条（32) 转动，所述第一 Z 型转向节（15) 的扇齿轮（34) 固定在下环块 (21) 的凸轴 (33) 上，固定在眼板 (15a) 上的第一电机 (15d) 驱动与扇齿轮 (34) 啮合的小扇齿轮 (15e) 转动。

2.根据权利要求 1 所述的龙门架式船体分段划线机，其特征是：所述立柱构件采用一个下梁（5) 和中梁（6) 及二个半工字型垂直立柱（8) 和矩形垂向斜立柱（9) 固定连接在一起，用一个 t梁（7) 把二个立柱构件固定连接成一个龙门架。

3.根据权利要求 1 所述的龙门架式船体分段划线机，其特征是：所述小车 (10) 采用电机（7g) 让钢丝绳（7i) 经多个导轮（7h) 牵动。

4.根据权利要求 1 所述的龙门架式船体分段划线机，其特征是：所述活塞杆（30) 设有第一推力轴承（29) ，在上环块（19) 与下环块（21) 之间设有第二推力轴承（31)。