專利名稱：移動/轉動雙平臺4/2自由度雙臂大型件90/180度翻轉機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種翻轉設備，特別是涉及一種用于大型重載零件在工藝需要時進行90度與180度翻轉的機械裝置，屬于重型機器制造的大型輔助機械設備。
背景技術：
“十二五”規劃把振興裝備制造業放在重要位置，而重型裝備制造業是裝備制造業的重中之重，是關系經濟發展和國家安全的產業，而大型、特大型零部件的加工制造是重型裝備制造業發展的基礎，是國防、軍工、航空、航天等領域尖端產品發展的基礎，是提升裝備制造業的制造水平與能力，實現我國由制造大國向制造強國邁進的關鍵。重型裝備制造中的極端尺寸、大噸位等特殊工況的大型重載零件，在其機械加工 過程中一般需要多次換位、翻轉。目前，一般是利用車間的兩臺天車，并借助軟鋼絲繩及附具實現90°或180°翻轉,但這些大型鑄鍛件或零件外形尺寸較大,可達6米，單重從10噸-250噸不等，由于其尺寸規格大、重量大，翻轉過程中因慣性會產生較大的沖擊、不穩定，翻轉過程難于控制，存在著很大的生產安全隱患，易于傷人、碰壞大立車等設備，并且翻轉時易將工件劃傷，難以保證工件表面質量，而且工件每翻轉一次需要很長時間，工人勞動強度大，效率非常低，嚴重制約了加工質量的提高和整條生產鏈生產效率提高。工業翻轉機能適應不同規格的貨物的翻轉要求，安全、平穩、有效地提供工藝輸送，實現將貨物由臥式轉換成立式、將立式轉換成臥式或實現180度整體翻轉的作業目標。翻轉機的分類可以按其翻轉角度、翻轉對象和性能的實現等進行分類。根據最大翻轉角度進行分類，可分為90度翻轉機和180度翻轉機；根據其翻轉的貨物進行分類，可分為鋼卷翻轉機、模具翻轉機和板材翻轉機等；根據性能的實現分類主要有板鏈式懸掛電動翻轉機、液壓驅動翻轉機和連續快速起動翻轉機等。經對現有文獻檢索發現，目前關于翻轉機的技術資料主要集中在中、小型翻轉機，而對大型重載翻轉機的文獻或技術資料較少。中國專利201020026677. X公開一種鋼板翻轉機，包括機架和安裝于機架上的電機和翻轉架，該翻轉架橫向安裝于機架上，翻轉架上設置有鋼板夾緊機構，電機通過傳動機構帶動翻轉機翻轉。中國專利01221217. 2公開一種自動連續快速180度翻轉機，其采用氣缸驅動方式能全自動連續、快速、準確定位，主要用于一次性快餐用品等行業的生產物流線上使用。對比分析發現，以上公開的能夠實現180度翻轉的翻轉機，有一個共同的不足就是其結構或驅動型式不能較好應用于大型重載零件的翻轉。大型重載零件廣泛用于核電、水電、火電、交通運輸、航空航天等行業，是其制造能力和水平直接決定著相關裝備的制造能力和水平，為了提高其制造和加工的生產效率，需要一種能夠實現工件既能翻轉90度、又能翻轉180度的雙功能的大型自動翻轉的設備。

發明內容
為了克服現有翻轉設備或裝置存在的上述不足，本發明提供一種移動/轉動雙平臺4/2自由度雙臂大型件90/180度翻轉機，該翻轉機采用滾動原理實現翻轉，可翻轉大型重載工件，操作安全、平穩，配合多種附件能夠實現多種形狀和尺寸變化的大型重載工件進行90度和180度翻轉。本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下
本發明主要包括底座、上工作臺架和下工作臺架，其中底座為焊接結構體，其軸向兩端均設有上部呈內凹圓弧的立支板構成的相互平行的弧形基礎輥道，在弧形基礎輥道上設有托輥，底座的對稱中心線上設有驅動裝置，驅動轉子上設有驅動齒輪；上、下工作臺架均為半圓柱體式焊接結構件，其外圓兩端沿圓周方向分別固聯有兩條半圓弧形支撐軌道，上、下工作臺架置于機座上，上述半圓形支撐軌道與上述底座內的弧形基礎輥道滾動接觸，實現承載、支撐、定位功能。上、下工作臺架中間各設有一條與半圓弧形支撐軌道平行的半圓弧形齒圈，上、下兩工作臺架上的兩組支撐軌道與中間齒圈沿軸向位置相互錯開；上、下工作臺架的兩條弧形齒圈分別與驅動齒輪嚙合。在上工作臺架臺面的中心處設有一個旋轉工作臺，當旋轉工作臺位于水平位置時可實現工件繞旋轉軸的自由旋轉；在下工作臺架的臺面上設有移動工作臺，該移動工作臺的背部以移動工作臺橫向中心線對稱的聯接有五個液壓油缸，每個液壓油缸均通過鉸鏈與移動平臺鉸接在一起，共同構成移動平臺的移動副連·接，可實現上下移動；上工作臺架和下工作臺架通過開合旋轉軸鉸鏈連接，該開合旋轉軸位于整車回轉中心軸與上、下工作臺架的回轉中心軸重合處。底座內的驅動裝置將運動動力通過半圓弧形齒圈傳遞到上、下工作臺架，進而整體可實現無障礙、緩慢、穩定、連續原地滾轉運動，形成具有完成工件翻轉90度和180度的雙功能翻轉機。上工作臺架通過驅動可逆時針繞開合旋轉軸翻轉90度打開，上工作臺架打開時吊入零件，合上后，上、下工作臺架與被翻轉的工件形成一圓柱形的整體，此時兩工作臺架上的兩組齒圈和軌道仍位于同一圓柱面內，通過整體驅動系統驅動圓弧形齒圈可實現180度整體可接續滾轉；若上工作臺打開90度后鎖定，此時整體圓柱體中心角為270度，可實現90度翻轉。本發明的有益效果是該翻轉機的翻轉機構采用滾動原理實現工件的翻轉，承載能力大幅增強；配合多種附件能夠實現多種形狀和尺寸變化的工件進行90度和180度翻轉；翻轉過程中重力全封閉，無需夾緊；高度較大件通過旋轉實現翻轉180度、高度較小件通過封閉實現翻轉180度；集90度和180度翻轉功能于一體，功能全面；該翻轉機結構簡單、整體高度小、制造方便、成本低廉、安全可靠。


圖I是本發明的結構示意簡 圖2是本發明的上、下工作臺架的結構示意簡 圖3是本發明翻轉直筒節工作狀況示意 圖4是本發明翻轉餅子工作狀況示意 圖5是本發明翻轉封頭工作狀況示意 圖6是本發明翻轉過渡節工作狀況示意 圖中1.上工作臺架，2.下工作臺架，3.底座，4.支撐軌道，5.半圓弧形齒圈，6.旋轉工作臺，7.開合旋轉軸，8.移動工作臺，9.液壓油缸，10.墊塊類附件。
具體實施方式
如下是本發明公開的一個實施例，參照附圖1、2，本實施例中的移動/轉動雙平臺4/2自由度雙臂大型件90/180度翻轉機由底座、上工作臺架和下工作臺架三部分構成。所述的底座3為焊接結構體，其軸向兩端均設有上部呈內凹圓弧的立支板構成的相互平行的弧形基礎輥道，在弧形基礎輥道上設有托輥，底座的對稱中心線上設有驅動裝置，驅動轉子上設有驅動齒輪；
所述上工作臺架I和下工作臺架2均為半圓柱體式焊接結構件，其外圓兩端沿圓周方向分別固聯有兩條半圓弧形支撐軌道4，該半圓形支撐軌道與機器底座滾動接觸，實現承載、支撐、定位功能。上、下工作臺架中間各設有一條與半圓弧形支撐軌道平行的半圓弧形齒圈5，上、下兩工作臺架上的兩組支撐軌道與中間齒圈沿軸 向位置相互錯開；上述兩條弧形齒圈分別與底座的兩個驅動齒輪嚙合，將運動動力通過半圓弧形齒圈傳遞到上、下工作臺架，實現運動與動力傳動。在上工作臺架臺面的中心處設有一個旋轉工作臺6,當旋轉工作臺位于水平位置時與上工作臺架構成轉動副連接，可實現工件繞旋轉軸的自由旋轉；在下工作臺架的臺面上設有移動工作臺8，該移動工作臺的背面以移動工作臺橫向中心線為對稱的聯接有五個液壓油缸9，每個液壓油缸均通過鉸鏈與移動平臺鉸接在一起，共同構成移動平臺的移動副連接，可實現上下移動，以適應不同高度尺寸的工件；通過添加T形墊鐵、回轉V形鐵、長V形鐵、短V形鐵、斜V形鐵等墊塊類附件實現直筒節、過渡節、餅子、封頭等工件的90度和180度翻轉。上工作臺架和下工作臺架通過開合旋轉軸7鉸鏈連接，上工作臺架通過驅動可逆時針繞開合旋轉軸翻轉90度打開，上工作臺架打開時吊入零件，合上后，上、下工作臺架與被翻轉的工件形成一圓柱形的整體，此時上下兩工作臺架上的兩組齒圈和軌道仍位于同一圓柱面內，通過整體驅動系統可實現180度整體可接續滾轉；若上工作臺架打開90度后鎖定，此時整體圓柱體中心角為270度，可實現90度翻轉。上工作臺架可看作一個操作臂，有2個自由度；下工作臺架可看作另一條操作臂，有2個自由度(整體共用I自由度)，當驅動在兩半圓柱體之間變換時，兩操作臂自由度數互換。整體驅動可在兩個半圓柱體之間變換，形成4自由度2冗余、雙臂聯合操作系統，即整體可實現無障礙、緩慢、穩定、連續原地滾轉運動，形成具有完成工件翻轉90度和180度的雙功能翻轉機。底座與上、下工作臺架的兩條半圓弧形支撐軌道滾動接觸，承擔載荷，上、下工作臺架相對機器底座可實現滾轉運動，同時約束掉其他三個移動，兩個轉動運動；上、下工作臺架通過工作臺開合旋轉軸構成轉動副連接，其他三個移動，兩個轉動運動被約束掉。工件90度翻轉工作過程如下90度狀態工作時，使上工作臺架翻轉90度，上下兩工作臺架端面呈L形，鎖定上工作臺架，根據工件的種類選擇相應的墊塊類附件；通過驅動液壓油缸組，使移動平臺升高至指定高度；吊入對應的附件，吊入工件；整體驅動系統開始工作，使上、下工作臺架聯同工件整體滾轉90度，吊出工件，吊出附件；
工件180度翻轉工作過程共有兩種模式
(O高度較大類工件
如圖3所示，大筒節翻轉180度時，其具體工作過程如下使上工作臺架逆時針翻轉90度，上下兩工作臺架端面呈L形，鎖定上工作臺架，通過驅動液壓油缸組，使移動工作臺升高至指定高度；吊入對應的墊塊類附件10，再吊入工件；整體驅動系統工作，使上、下工作臺架整體逆時針翻轉90度，此時上側的旋轉工作臺處于水平位置，旋轉工作臺繞自身軸線旋轉180度；再使上、下工作臺架整體順時針翻轉90度，吊走工件，完成對工件180度的翻轉。(2)高度較小類工件
如圖4、圖5、圖6所示的圓餅類、封頭節、過渡類零件，進行180度翻轉時，使上工作臺架逆時針翻轉90度，上下兩工作臺架端面呈L形，鎖定上工作臺架，通過驅動液壓油缸組，使移動工作臺升高至指定高度；吊入對應的墊塊類附件10，再吊入工件，使上工作臺架順時針翻轉90度，使旋轉和移動工作臺與工件貼緊、靠嚴，共同形成圓柱形整體；整體驅動系統開始工作，使上、下工作臺架聯同工件整體滾轉經90至180度，原下工作臺架此時位于上側；打開位于上側的下工作臺架，順時針翻轉90度，使兩工作臺形成L形，取出工件，完成工件180度翻轉。·
權利要求
1. 一種移動/轉動雙平臺4/2自由度雙臂大型件90/180度翻轉機，其包括底座、上工作臺架和下工作臺架，其特征在于其底座為焊接結構體，其軸向兩端均設有上部呈內凹圓弧的立支板構成的相互平行的弧形基礎輥道，在弧形基礎輥道上設有托輥，底座的對稱中心線上設有驅動裝置，驅動裝置上設有驅動齒輪；上、下工作臺架均為半圓柱體式焊接結構件，其外圓兩端沿圓周方向分別固聯有兩條半圓弧形支撐軌道，該半圓形支撐軌道與上述底座內的弧形基礎輥道滾動接觸；在上、下工作臺架中間各設有一條與半圓弧形支撐軌道平行的半圓弧形齒圈，上、下兩工作臺架上的兩組支撐軌道與中間齒圈沿軸向位置相互錯開，上述兩條弧形齒圈分別與上述底座中的驅動齒輪嚙合；在上工作臺架臺面的中心處設有一個旋轉工作臺；在下工作臺架的臺面上設有移動工作臺，該移動工作臺的背面以移動工作臺橫向中心線為對稱的聯接有五個液壓油缸，每個液壓油缸均通過鉸鏈與移動平臺鉸接在一起，共同構成移動平臺的移動副連接；上工作臺架和下工作臺架通過開合旋轉軸鉸鏈連接，該開合旋轉軸位于整車回轉中心軸與上、下工作臺架的回轉中心軸重合處。
全文摘要
一種移動/轉動雙平臺4/2自由度雙臂大型件90/180度翻轉機，主要由底座和上、下工作臺架組成。其中，底座上設有帶托輥的弧形基礎輥道，并設有驅動裝置；上、下工作臺架均為半圓柱體形狀，其外圓兩端沿圓周方向分別固聯有兩條半圓弧形支撐軌道和環形滑軌，上、下臺架中間各設有一條與半圓弧形支撐軌道平行的半圓弧形齒圈，上工作臺架近中心處設有旋轉工作臺，下工作臺架安裝有移動平臺，上工作臺架和下工作臺架通過開合旋轉軸鉸鏈連接。本發明承載能力強，配合多種附件能夠實現多種形狀和尺寸變化的工件進行90度和180度翻轉，翻轉過程中重力全封閉，無需夾緊，功能全面，且翻轉機結構簡單、整體高度小、制造方便、成本低廉、安全可靠。
文檔編號B23Q7/00GK102785118SQ201210243999
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月16日 優先權日2012年7月16日
發明者侯雨雷, 周玉林, 唐艷華, 姚建濤, 曾達幸, 王雷, 趙永生, 邱雪松 申請人:燕山大學