一種大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置的製作方法

2023-04-29 04:14:46

專利名稱：一種大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種吊具，尤其是一種大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置。
背景技術：
用帶筋鋁板製作分段是造船行業近些年製作分段採用的新材料新工藝之一，此種帶筋鋁板是由窄條的鋁合金板經焊接拼成。作為不可或缺的生產行為，如何完成外形尺寸為IOOOOmm(長)X3000mm(寬)X8mm(厚)；筋高100mm;重量最大約為IOOOKgs的大規格鋁板的吊起、搬運及180°翻轉動作成為了一個難題。同時根據後續工藝的要求在該成型材料的翻轉過程中的任何位置均可停頓，同時又要保證不能對帶筋鋁板造成永久變形和損傷。顯然由於鋁合金本身不具備磁力作用性，如採用常規的吊帶兜吊或者利用吊夾具等方式均會給帶筋鋁板造成永久性變形和永久性損傷，無法滿足後續製造工藝的要求。目前起重機械中最常用的吊具、吊鉤，還是其它吊環、電磁吸盤、夾鉗等，由於的上述吊具必須通過對所吊工件進行綑紮綁定，或者在工件上開孔才可方便吊送；電磁吸盤僅針對磁性物件有效，夾鉗直接對工件表面施加壓力，容易對工件表面造成損傷。顯然上述設備均無法實現大規格帶筋鋁金板的無損吊運，更談不上與造船工序中的協調配合。

發明內容
本發明的目的旨在提出一種大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置，既能夠吸吊帶筋鋁板等不具備磁力作用性、易損壞，不適用於傳統吊鉤和電磁吸盤等吊具吊送的工件，同時又能夠實現工件的同步翻轉機。這種大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置，其特徵在於所述的真空吸盤式吊運裝置包括C型梁架機構、真空吸附機構、翻轉驅動機構、吊排機構和輔助機構；其中，所述的C型梁架機構為平行設置的C型梁Al和C型梁B構成的門型懸臂式架體；所述的吊排機構包括若干下部設有真空吸盤的吊架、以及將所有吊架穿套連接在一起的主梁，所述的主梁20穿置在構成C型梁架機構的兩平行設置的C型梁A和C型梁B底部梁體末端的兩空心軸承中；所述的翻轉驅動機構由同樣設置在C型梁A和C型梁B底部的翻轉電機及匹配的驅動電機、驅動齒輪和翻轉齒輪構成；所述的真空吸附機構由設置在C型梁架機構上部輔梁上的真空泵組合件、以及經導氣管與真空泵組件連接的真空蓄能器、單向閥及真空吸盤構成。所述的C型梁架機構包括兩平行設置的C型梁A、C型梁B構成的門型主架，兩C 型梁之間由自上而下設置、起連接和固定作用的輔梁、上支撐梁、中支撐梁、底部支撐梁和底部輔梁；所述的輔梁和上支撐梁設於C型梁A和C型梁B的上部，所述的中支撐梁設置於 C型梁A和C型梁B的垂直部，所述的底部支撐梁和底部輔梁設置於C型梁A和C型梁B的下部，並在兩所述C型梁底部末端梁體上設有與主梁配合的空心軸承。所述吊排機構包括主梁以及與主梁相垂直、分布在主梁上的若干吊架，所述吊架的通過架體中部設置的吊架套環與主梁滑動套接，所述吊架下端設有若干帶有手動球閥的真空吸盤。所述的真空吸附機構包括真空泵組件、兩套真空蓄能器、若干組真空吸盤以及導氣管(圖中未給出)；其中構成真空泵組件的無油真空泵通過三通閥經導氣管分別與承擔蓄能器作用的主梁和底部輔梁、上部輔梁、分配器、真空單向閥、真空過濾器以及交叉分布在吊架上配有手動球閥的多組真空吸盤構成兩組互為獨立的真空吸附機構。所述的翻轉驅動機構包括兩分設在C型梁A、C型梁B底部梁體上的驅動電機、驅動齒輪和翻轉齒輪；其中所述的兩驅動電機分別設置在主梁與空心軸承的連接處的主梁側邊梁體上，所述驅動電機的輸出軸端設有驅動齒輪，所述的翻轉齒輪固定在緊挨空心軸承主梁上，並與驅動電機穿過主梁輸出軸端的驅動齒輪嚙合連接，由此構成由驅動齒輪通過傳動齒輪帶動主梁翻轉的翻轉驅動機構。所述的輔助機構包括吊耳、操作手柄、報警燈和電控箱；所述的吊耳由三個，呈三角形布置在C型梁架機構上部，用以連接行車、吊鉤等吊具；所述的報警燈設置在C型梁架 A和C型梁架B上；所述電控箱設置在底部支撐梁、底部輔梁之間的電控箱安裝板上。所述的真空泵組件設置在輔梁和上支撐梁之間的真空泵安裝板上。所述的真空蓄能器分別由中空的輔梁和主梁構成。根據以上技術方案設計的這種大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置，具有結構簡單，製造、使用及維護成本較低，不損傷工件，上下工件迅速，適用於多種工件材料的特點，同時，有效解決了傳統真空吊裝裝置定位精度差，吊送安全係數低的缺陷。在實際應用中具有以下特點1、可以進行對焊接中或焊接後的鋁合金帶筋板實現水平搬運；這對於實現板材的無損搬運和下料加工是極為有益的；2、可以進行90°翻轉，並可實現任何角度停的停頓，適宜部件裝配；3、可以進行180°翻身，其中任何角度的停頓，不僅可以用於附件裝配，而且也有利於鋁合金板翻身施焊。


圖1為本發明裝置的整體結構示意圖；圖2為C型梁架及其附設構件的安裝結構示意圖；圖3為圖2A部放大圖；圖4為圖2B部放大圖；圖5為真空系統的組成原理示意圖；圖6為實施例1的帶筋鋁板剖面圖。圖中1-C型梁A 2-輔梁3-真空泵4_吊耳5_連接板6_上支撐梁7_C 型梁B 8-報警燈9-中支撐梁10-電控箱11-真空單向閥12-扶手13-底部支撐梁 14-底部輔梁 15-驅動電機 16-吊架 17-吸盤 18-吸盤套環 19-吊架套環 20-主梁 21-翻轉齒輪22-驅動齒輪 23-真空泵安裝板 24-空心軸承 25-電控箱安裝板26-三通閥 27-真空單向閥 28-真空過濾器 29-真空壓力表 30-分配器 31-手動球閥32-真空壓力開關 33-無油真空泵 34-導氣管35-鋁合金帶筋板 36-筋部37-連接焊縫。
具體實施例方式下面我們結合附圖和具體的實例來對這種可翻轉真空吸盤吊排裝置進行進一步的詳細說明，以求更為清楚明白地闡述其結構和使用方式。如圖1、2所示的這種大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置，其特徵在於所述的真空吸盤式吊運裝置包括C型梁架機構、真空吸附機構、翻轉驅動機構、吊排機構和輔助機構；其中，所述的C型梁架機構為平行設置的C型梁Al和C型梁B7構成的門型懸臂式架體；所述的吊排機構包括若干下部設有真空吸盤17的吊架16、以及將所有吊架16穿套連接在一起的主梁20，所述的主梁20穿置在構成C型梁架機構的兩平行設置的C型梁Al 和C型梁B7底部梁體末端的兩空心軸承M中；所述的翻轉驅動機構由同樣設置在C型梁 Al和C型梁B7底部的翻轉電機及匹配的驅動電機15、驅動齒輪22和翻轉齒輪21構成；所述的真空吸附機構由設置在C型梁架機構上部輔梁2上的真空泵組合件3、以及經導氣管與真空泵組件3連接的真空蓄能器、單向閥及真空吸盤構成。所述的C型梁架機構包括兩平行設置的C型梁Al、C型梁B7構成的門型主架，兩 C型梁之間由自上而下設置、起連接和固定作用的輔梁2、上支撐梁6、中支撐梁9、底部支撐梁13和底部輔梁14 ；所述的輔梁2和上支撐梁6設於C型梁Al和C型梁B7的上部，所述的中支撐梁9設置於C型梁Al和C型梁B7的垂直部，所述的底部支撐梁13和底部輔梁14 設置於C型梁Al和C型梁B7的下部，並在兩所述C型梁底部末端梁體上設有與主梁20配合的空心軸承對。所述吊排機構包括主梁20以及與主梁20相垂直、分布在主梁上的若干吊架16，所述吊架16的通過架體中部設置的吊架套環18與主梁20滑動套接，所述吊架16下端設有若干帶有手動球閥31的真空吸盤17。所述的真空吸附機構包括真空泵組件3、兩套真空蓄能器、若干組真空吸盤17以及導氣管(圖中未給出)；其中構成真空泵組件3的無油真空泵33通過三通閥沈經導氣管分別與承擔蓄能器作用的主梁20和底部輔梁13、上部輔梁2、分配器30、真空單向閥27、 真空過濾器28以及交叉分布在吊架16上配有手動球閥31的多組真空吸盤17構成兩組互為獨立的真空吸附機構。所述的翻轉驅動機構包括兩分設在C型梁Al、C型梁B7底部梁體上的驅動電機 15、驅動齒輪22和翻轉齒輪21 ；其中所述的兩驅動電機15分別設置在主梁20與空心軸承 24的連接處的主梁側邊梁體上，所述驅動電機15的輸出軸端設有驅動齒輪23，所述的翻轉齒輪22固定在緊挨空心軸承M主梁20上，並與驅動電機15穿過主梁20輸出軸端的驅動齒輪23嚙合連接，由此構成由驅動齒輪23通過傳動齒輪22帶動主梁20翻轉的翻轉驅動機構。所述的輔助機構包括吊耳4、操作手柄、報警燈8和電控箱11 ；所述的吊耳4由三個，呈三角形布置在C型梁架機構上部，用以連接行車、吊鉤等吊具；所述的報警燈8設置在 C型梁架A和C型梁架B上；所述電控箱10設置在底部支撐梁13、底部輔梁14之間的電控箱安裝板25上。所述的真空泵組件3設置在輔梁2和上支撐梁6之間的真空泵安裝板23上。所述的真空蓄能器分別由中空的輔梁2和主梁20構成。
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所述的翻轉齒輪21為圓周大於180度小於270度的弧形齒輪。所述的驅動電機15輸出軸端的驅動齒輪22上設有限位機構。以下結合生產實際，進一步描述本發明。待吊裝工件為帶筋鋁板，表面無透氣性。帶筋鋁板特性外形IOOOOmm(長)X 3000mm (寬)X 8mm (厚)。筋高100mm，筋間距250mm，方向縱向排列。重量最大約為IOOOkgs。根據帶筋鋁板工件表面特性來看，筋間距250mm中最平坦距離是65mm左右， 則只可選擇尺寸小於65mm的真空吸盤17，由於真空吸盤17直徑小，因此單個真空吸盤 17所產生的吸力也較小，吊送工件所需真空吸盤17的數量則需較多。此處選用尺寸為 55mmX300mm的橢圓形真空吸盤17，真空吸盤數量為48個，單個吸盤的吸力為25kgf (在 60%真空度下測定)，總吸力達到2^gfX48 = 1200kgf，滿足吊送要求。由於真空吸盤17數量較多，為使每個真空吸盤17與板材表面充分結合密封，在各吸盤上均設置有緩衝支架和萬向鉸接固定器，利用緩衝支架和萬向鉸接固定器的自調節功能使各真空吸盤17與板材表面充分結合密封，同時在真空吸盤17上部均配有手動球閥31。為保障真空吸盤17吊送的可靠性，本發明設置有真空蓄能器，真空蓄能器可以彌補真空吸盤17由於洩露造成的真空度下降，致使真空吸盤17吸力不足，有效防止工件掉落，提高吊送的安全係數。真空蓄能器的另一個作用是當本發明裝置突然斷電時，使系統的真空壓力由最高下降至30%時所需的時間大於等於5分鐘，為操作員避險和緊急處置留出充裕的時間。由於真空蓄能器不是壓力容器。因此，本裝置利用連接兩C型梁架上設置的輔梁2和吊排上設置的主梁20的內部空間作為分別能保持一定真空度的兩路真空蓄能器。其中輔梁2 的內部尺寸為 130mmX 130mmX 2500mm = 42250000mm3 = 42. 25L,由此構成
一個真空蓄能器。其主梁20 的內部尺寸為 IOOmmX IOOmmX8000mm = 80000000mm3 = 80L,由此構成
另一真空蓄能器。為了避免當真空吸盤17或分配器30路洩露造成負載掉落，通過在無油真空泵33 後端設置三通閥26分成兩路分配器管路，並在三通閥沈後端每路分配器30管路上設置真空單向閥11進行隔離，使每路分配器30管路保持獨立並使用不同顏色的氣管進行區分，然後通過兩路真空蓄能器分別對應連接兩路吸盤，同時真空吸盤17在吊架上交錯放置的方式，使得被吊工件表面的吸附力均勻，當某一路吸盤發生洩漏時，不會因工件受力不均發生傾斜或彎折，更進一步提高了本發明裝置的可靠性和安全性。本發明裝置還設有報警單元，當真空度不能滿足搬運要求或者突然斷電的情況下，報警單元通過報警燈8等報警器發出聲光報警信號，提醒操作員不可以起吊或者迅速採取願意措施，將工裝和設備下降至安全位置或安全高度。通過本發明裝置的翻轉機構，在吊裝工件的過程中，可以通過電控箱10操作驅動電機15，隨著驅動電機15的轉動，設置在該驅動電機15的輸出軸端上的驅動齒輪22也隨之轉動、並同時驅動與它相互嚙合的翻轉齒輪21也同步轉動。由此驅使與翻轉齒輪21固定連接的主梁20在0-180度範圍內轉動。正是由於主梁20的轉動，帶動固定在主梁20上的所有吊架16同步翻轉，從而達到控制整個鋁筋板34工件翻轉的目的，驅動電機15自身帶有自鎖結構，可以在任意位置停留，方便操作員的安裝或加工操作。由於本實施例中吊排上的主梁20較長，考慮採用2臺驅動電機15。驅動電機16的計算方法1)工件重量=1200KG，力臂=0. 35 ；吊架 17 重量=20KGX12 = 240KG，力臂=0. 09m ；2)轉軸輸出扭矩Tl = 1200 X 0. 35+240 X0. 09 = 442KG. M = 4420N. M ；3)大小齒輪比=4. 5 1 ；4)減速機輸出扭矩T2 = Tl/5 = 4200/4. 5 = 983N. M ；5)單臺減速機輸出扭矩T2*/2 = 933. 4/2 = 492Ν. M ；6)設定12秒翻轉90度，則減速機輸出轉速應為5. 6r/min ；7)考慮到可靠性及安全係數，適當放大餘量，參照電機減速機樣本所選型號為RV90/WB120-290YEJ-0.75F1-DZ。無油真空泵33選用德國BUSCH公司的SV1040-380V-1. 25KW無油真空泵，通過不間斷工作，為設備提供真空源。此真空泵3最大真空度為85%，功率為1. 25KW，流量為40M3/ h。此外，在實際使用中，本發明裝置懸掛在起重機的吊鉤上，考慮吊件在翻轉過程中重心可能偏移，本發明裝置在C型梁架上沿設置有呈三角形分布的三個吊耳4，三吊耳結構能有效防止設備由於在吸取工件時重量分布不對稱而造成的偏載，從而使工件翻轉過程中保持平穩狀態。1.鋁合金板材(及帶筋鋁板)無損搬運真空吊排裝置，可對鋁合金板材(及帶筋鋁板)進行真空吊排搬運及進行0°至180°翻轉(中途任何位置均可停頓，並能控制角度)；2.為了提高真空系統的安全可靠性，避免當真空管路洩漏造成負載掉下來。把真空系統分成獨立二路，在真空泵出口分二路，用單向閥作隔離，使用二套真空蓄能器，對吸盤分A、B兩組，交錯放置，並用紅、藍氣管區分。3.考慮鋁合金板在翻轉時真空吊排離地較高，增加一套線控按鈕盒，方便使用。4.鋁合金板材無損吊運真空吊排裝置，可根據鋁板的面積及重量設置吊排的大小和吸盤的數量。
權利要求
1.一種大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置，其特徵在於所述的真空吸盤式吊運裝置包括C型梁架機構、真空吸附機構、翻轉驅動機構、吊排機構和輔助機構；其中，所述的C型梁架機構為平行設置的C型梁A(I)和C型梁B(7)構成的門型懸臂式架體；所述的吊排機構包括若干下部設有真空吸盤(17)的吊架(16)、以及將所有吊架(16)穿套連接在一起的主梁(20)，所述的主梁00)穿置在構成C型梁架機構的兩平行設置的C型梁A(I)和C型梁B (7)底部梁體末端的兩空心軸承04)中；所述的翻轉驅動機構由同樣設置在C型梁A(I)和C型梁B(7)底部的翻轉電機及匹配的驅動電機(15)、驅動齒輪02)和翻轉齒輪構成；所述的真空吸附機構由設置在C型梁架機構上部輔梁(2)上的真空泵組合件(3)、以及經導氣管與真空泵組件(3)連接的真空蓄能器、單向閥及真空吸盤構成。
2.如權利要求1所述的一種大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置，其特徵在於所述的C型梁架機構包括兩平行設置的C型梁A(I)、C型梁B (7)構成的門型主架，兩C型梁之間由自上而下設置、起連接和固定作用的輔梁O)、上支撐梁(6)、中支撐梁(9)、底部支撐梁(13)和底部輔梁(14)；所述的輔梁(2)和上支撐梁(6)設於C型梁A(I)和C型梁B(7)的上部，所述的中支撐梁(9)設置於C型梁A(I)和C型梁B(7)的垂直部，所述的底部支撐梁(1 和底部輔梁(14)設置於C型梁A(I)和C型梁B (7)的下部，並在兩所述C型梁底部末端梁體上設有與主梁OO)配合的空心軸承04)。
3.如權利要求1所述的一種大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置，其特徵在於所述吊排機構包括主梁OO)以及與主梁OO)相垂直、分布在主梁上的若干吊架(16)，所述吊架(16)的通過架體中部設置的吊架套環(18)與主梁OO)滑動套接，所述吊架(16)下端設有若干帶有手動球閥(31)的真空吸盤(17)。
4.如權利要求1所述的一種大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置，其特徵在於所述的真空吸附機構包括真空泵組件(3)、兩套真空蓄能器、若干組真空吸盤(17)以及導氣管；其中構成真空泵組件(3)的無油真空泵(33)通過三通閥06)經導氣管分別與承擔蓄能器作用的主梁OO)和底部輔梁(13)、上部輔梁O)、分配器(30)、真空單向閥(27)、真空過濾器08)以及交叉分布在吊架(16)上配有手動球閥(31)的多組真空吸盤(17)構成兩組互為獨立的真空吸附機構。
5.如權利要求1所述的大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置，其特徵在於所述的翻轉驅動機構包括兩分設在C型梁A(I)、C型梁B (7)底部梁體上的驅動電機(15)、驅動齒輪0 和翻轉齒輪；其中所述的兩驅動電機(1 分別設置在主梁OO)與空心軸承04)的連接處的主梁側邊梁體上，所述驅動電機(1 的輸出軸端設有驅動齒輪(23)，所述的翻轉齒輪0 固定在緊挨空心軸承04)主梁OO)上，並與驅動電機(1 穿過主梁(20)輸出軸端的驅動齒輪嚙合連接，由此構成由驅動齒輪通過傳動齒輪02)帶動主梁OO)翻轉的翻轉驅動機構。
6.如權利要求1所述的一種大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置，其特徵在於所述的輔助機構包括吊耳G)、操作手柄、報警燈⑶和電控箱(11)；所述的吊耳⑷由三個，呈三角形布置在C型梁架機構上部，用以連接行車、吊鉤等吊具；所述的報警燈(8)設置在C型梁架A和C型梁架B上；所述電控箱(10)設置在底部支撐梁(13)、底部輔梁(14)之間的電控箱安裝板上。
7.如權利要求4所述的大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置，其特徵在於所述的真空泵組件⑶設置在輔梁⑵和上支撐梁(6)之間的真空泵安裝板04)上。
8.如權利要求4所述的大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置，其特徵在於所述的真空蓄能器分別由中空的輔梁(2)和主梁OO)構成。
9.如權利要求5所述的大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置，其特徵在於所述的翻轉齒輪為圓周大於180度小於270度的弧形齒輪。
10.如權利要求5所述的大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置，其特徵在於所述的驅動電機(1 輸出軸端的驅動齒輪0 上設有限位機構。
全文摘要
一種大規格鋁合金帶筋板真空吸盤式吊運裝置，其特徵在於所述的真空吸盤式吊運裝置包括C型梁架機構、真空吸附機構、翻轉驅動機構、吊排機構和輔助機構；其中，所述的C型梁架機構為平行設置的C型梁A和C型梁B構成的門型懸臂式架體；所述的吊排機構包括若干下部設有真空吸盤的吊架、以及將所有吊架穿套連接在一起的主梁，所述的主梁穿置在構成C型梁架機構的兩平行設置的C型梁A和C型梁B底部梁體末端的兩空心軸承中；所述的翻轉驅動機構由同樣設置在C型梁A和C型梁B底部的翻轉電機及匹配的驅動電機、驅動齒輪和翻轉齒輪構成；所述的真空吸附機構由設置在C型梁架機構上部輔梁上的真空泵組合件、以及經導氣管與真空泵組件連接的真空蓄能器、單向閥及真空吸盤構成。
文檔編號B23K37/047GK102554543SQ20121004427
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者張世海, 徐宏森, 楊齊家, 田慧經, 範傑 申請人:滬東中華造船(集團)有限公司