專利名稱：多功能大型金屬表面處理機的制作方法
技術領域：
本發明涉及表面處理設備領域，尤其是一種多功能大型金屬表面處理機。
背景技術：
金屬材料通常采用噴砂、拋丸、噴涂等工藝進行表面防銹抗腐蝕處理，通常先通過噴砂、拋丸沖擊工件表面，將銹蝕等附著物清除并形成符合要求的表面粗糙度與致密的表面組織，然后進行噴漆等表面涂覆。裝備制造業、重工業中一些大型結構的尺寸往往非常龐大,如風力發電塔架的圓筒直徑通常為2. 8 5. 2米、長度為17 28米，而石化行業中的大型儲油罐的罐體直徑很大、高度為35 70米，這些結構件長期暴露在惡劣的氣候條件下，耐候性要求很高。目前多數的生產企業還停留在傳統的高耗能、大噪音、環境污染嚴重的開放式處理階段，人工采用噴槍進行手工噴丸或噴漆操作，不僅生產效率非常低，完成一個風力發電塔架的圓筒外周噴丸需要3班X6人時，且表面處理質量與操作人員的技術水平密切相關，質量不穩定，難以符合長期耐候性的要求；而且由于開放式噴丸或噴涂時，空氣污染非常嚴重，彌漫著粉塵、化工油漆等微顆粒，對操作人員的身體損害非常大，嚴重的會產生矽肺等職業病。考慮到上述問題，一些生產企業與設備制造商對設備進行了改進，如中國專利《CN200910072726. 5一種風電塔筒外壁自動拋丸機》、中國專利《201010205766. 5小型鋼丸供料循環器及應用該裝置的數控金屬表面處理機》等，通過拋丸機構三維運動，制丸閉路循環，粉塵閉路回收等方式，實現金屬表面處理的自動化，從而提高了生產效率，保證了加工質量，確保了人身安全。但是這些專利所公開的設備，在拋丸噴頭自由度、拋丸質量、工作行程等方面，還存在很大的不足，具有改進與提高的空間。現有的拋丸器，均只設置單個拋丸頭，而由于拋丸的原理，所拋出的鋼丸在約60度的發射角范圍內工件表面進行擊打，靠近初始發射角的部位，擊打出的鋼丸較多，工件表面處理得比較徹底，而遠離初始發射角的部位，鋼丸較少，力量較輕，因而工件表面處理得較弱。為了保證處理質量，則需要減少螺旋送進的步長，
如后一個專利中所公開的拋丸器采用的是雙鏈條與送料斗結構，實現對鋼丸的回收和上料，但是這種結構尺寸很大，內部結構復雜，重量很重，作為固定設備可能問題不是很大，但是在需要靈活移動升降的機動設備上，笨重的工作頭部件則需要后部設置非常強壯的支撐臂，這直接影響到整個設備的尺寸和機動靈活性；且鏈條工作與送料斗傾倒鋼珠的噪聲很大，工作環境非常喧囂。利用送料斗進行上料，上料是間歇不連續的，因而拋丸頭所擊打 出的鋼丸也是時斷時續的，嚴重影響了表面處理的效率與質量。此外該專利中所公開的拋丸器，雖然增加了底部行走底座與雙四連桿型二維移動支撐臂，使上下移動范圍達到2. 5米，可是對于一些特殊的處理場合，如高度很高的儲油儲氣罐，該設備就不能滿足要求，而且該設備的噴丸頭并不能靈活仰俯調節，無法有效對大型船舶的船體表面這種傾斜豎立面進行表面處理。發明內 容本申請人針對上述現有金屬表面處理機在拋丸質量、工作行程等方面的缺點，提供一種結構合理的多功能大型金屬表面處理機，從而可以對超高的大型工件進行表面處理作業，并且能夠達到優秀的處理質量。本發明所采用的技術方案如下
一種多功能大型金屬表面處理機，在底平臺上設置有支撐臂結構與除塵箱，所述支撐臂結構包括平行四邊形連桿機構與其上設置的可翻折的導軌，表面處理工作頭部件包括拋丸頭與供丸裝置，工作頭部件通過滑塊可滑移的設置在導軌上。作為上述技術方案的進一步改進所述底平臺為固定平臺或者移動平臺，平行四邊形連桿機構的基座通過回轉副安裝在底平臺上；所述移動平臺為輪式或履帶式結構。所述供丸裝置為螺旋提升裝置，與豎直線傾斜一定角度的設置在拋丸頭的后部中央，供丸裝置的輸送管底部與回砂斗的斗底相連通，輸送管中央設置的中軸上環繞設置有螺旋葉片，通過輸送管頂部設置的提升電機驅動；輸送管的上部出口與落砂斗相連通。所述拋丸頭為雙頭結構，左右兩個拋丸葉輪通過各自獨立的拋丸電機進行驅動，工作時旋向相反；落砂斗的下部分為兩個斗底，通過控砂閥進行鋼丸的供料；在拋丸口的兩側外端設置有萬向定位輪，在拋丸口的上方設置有除塵管，除塵管通過軟管管路連接至除塵箱；在拋丸口的下方，設置有回砂斗。所述拋丸葉輪采用的“Y”型拋丸葉片，“Y”型兩側為凹入的對稱圓弧，“Y”型前部尖端指向拋丸葉輪的圓心，利用緊固件穿過“Y”型后部寬端中間的通孔將若干片拋丸葉片夾持在上下固定盤之間。所述平行四邊形連桿機構由基座與頂部橫梁組成平行四邊形橫邊，第一縱梁與第二縱梁組成平行四邊形豎邊，在橫邊與豎邊之間設置連桿液壓缸驅動四邊形進行變形；所述導軌分為長導軌與短導軌兩段，兩段之間通過第一樞接軸樞接，長導軌前部通過第二樞接軸樞接在頂部橫梁的前端，導軌液壓缸設置在短導軌與頂部橫梁之間。所述頂部橫梁包括水平橫梁及其內部嵌套的伸出橫梁。所述長導軌與短導軌相鄰的連接面上設置有法蘭，所述長導軌后部承載在頂部橫梁的承重輥上。所述導軌兩邊緣設置有軌道，導軌的正面設置有齒條；所述滑塊上設置有電動機，電動機輸出軸的齒輪與齒條相嚙合，驅動滑塊沿著軌道進行滑移。本發明的有益效果如下
本發明將表面處理工作頭部件設置在支撐臂結構上，并可回轉地設置在可移動平臺上，可以有效的提高機動性與靈活性，適應于多種場合、多種規格、超高超大的工件或結構件的表面處理需求，并且能夠達到優秀的處理質量。本發明的雙拋丸器結構可以有效的克服現有技術中由于發射角造成的噴丸不均勻的問題，彌補了遠端打擊力量小、數量少產生的加工質量差的缺陷，保證了在整個作業面寬度上基本相同優質的表面處理質量；在這個基礎上，可以大幅地增加螺旋送進的步長，從而有效地減少加工時間，提高加工效率。本發明的供料系統采用螺旋提升的供丸裝置，相比與現有技術中的鏈條與送料斗結構，不僅內部零部件少，設備體積小，重量輕，結構簡潔合理，故障率低，易于維護；而且大大降低了工作噪聲，整個螺旋系統的持續工作，可以保證持續穩定的供丸，避免了送料斗傾倒鋼珠時斷時續的不穩定供丸狀態，從而保證的表面處理質量。工作頭部件重量的減低，可以提高工作的穩定性，簡化后部的支撐臂結構。本發明的供料系統同時可以實現自潔作用，不需要停機進行鋼丸的替換與清潔，從而可以保證可靠的長時間自動化作業。本發明采用的雙拋丸器結構與“Y”型葉片，拋射質量好，且通過簡單的替換即可成倍的提高了工作壽命。本發明的導軌采用長短導軌平時分離，需要時組裝為一體的結構，在正常工作狀 態或者運輸行駛時，導軌的長導軌與短導軌兩段分離并相互垂直，不僅可以在不增加設備長寬高尺寸的前提下，充分保持設備的穩定性，而且各方向、各角度進行調節也完全可以滿足常規生產加工的需要。在處理特大型工件或結構的場合，通過長短導軌組合形成整體導軌，利用單支導軌液壓缸，即可完成導軌組裝、導軌豎直、導軌傾斜等需求，大大增加了設備的工作高度；本發明結構簡單緊湊，易于維護易操作，可靠性好，具有顯著的經濟效益。


圖I為本發明的立體圖，支撐臂收起狀態。圖2如圖I，為支撐臂豎直的工作狀態。圖3為本發明的拋丸頭與供丸裝置的立體圖。圖4為圖3的主視圖。圖5為圖4中A-A向的剖面圖。圖6為拋丸葉輪的裝配爆炸圖。圖7為圖4中B-B向的剖面圖。圖8為本發明的支撐臂收起狀態的主視圖。圖9為支撐臂展開的中間步驟狀態。圖10為支撐臂豎直狀態。圖11為支撐臂傾斜狀態。圖中1、拋丸頭；2、供丸裝置；3、滑塊；4、導軌；5、除塵箱；6、平行四邊形連桿機構；7、控制室；8、移動平臺；10、拋丸葉片；11、落砂斗；12、除塵管；13、萬向定位輪；14、拋丸口 ；15、回砂斗；16、拋丸器；17、控砂閥；18、拋丸葉輪；19、拋丸電機；20、螺旋葉片；21、提升電機；22、變速箱；23、上部出口 ；24、輸送管；25、固定孔；31、電動機；41、長導軌；42、短導軌；43、第一樞接軸；44、第二樞接軸；45、軌道；46、齒條；47、法蘭；61、基座；62、第一縱梁；63、連桿液壓缸；64、第二縱梁；65、水平橫梁；66、伸出橫梁；67、導軌液壓缸；68、承重輥；a、發射角。
具體實施例方式下面結合附圖，說明本發明的具體實施方式
。如圖I、圖2所示，本發明的支撐臂結構的平行四邊形連桿機構6的基座61通過回轉副安裝在移動平臺8上，在平行四邊形連桿機構6的兩側設置有除塵箱5與控制室7 ；導軌4設置在平行四邊形連桿機構6上方，拋丸頭I與供丸裝置2的工作頭部件通過滑塊3可滑移的設置在導軌4上。如圖I與圖2所示，本發明的移動平臺8采用履帶式結構，當然，也可以采用固定平臺或者導軌式滑移平臺，將本發明設置在生產流水線上。本發明的平行四邊形連桿機構6通過回轉副安裝在移動平臺8上，可以作360度回轉，從而具有更大的靈活性。圖3為本發明的拋丸頭I與供丸裝 置2的立體圖，供丸裝置2設置在拋丸頭I的后部中央，為具有一定斜度的螺旋提升裝置，如圖7所示，供丸裝置2的輸送管24底部與回砂斗15的斗底相連通，輸送管24中央設置的中軸上環繞設置有螺旋葉片20，通過輸送管24頂部設置的提升電機21與變速箱22驅動；輸送管24的上部出口 23與落砂斗11相連通。如圖3至圖5所示，本發明的拋丸器16為雙頭結構，即設置有左右兩個并聯的拋丸葉輪18，并各自通過獨立的拋丸電機19進行驅動，工作時旋向相反；落砂斗11的下部分為兩個斗底，通過控砂閥17的控制給拋丸葉輪18進行鋼丸的供料。在拋丸口 14的兩側外端，設置有萬向定位輪13，工作時與工件相接觸。在拋丸口 14的上方，設置有除塵管12，除塵管12出口部通過軟管管路連接至后部的除塵箱5。在拋丸口 14的下方，設置有回砂斗15。如圖6所示，本發明的拋丸葉輪18采用的“Y”型拋丸葉片10，拋丸葉片10的兩側為凹入的對稱圓弧，拋丸葉片10的“Y”型前部尖端指向圓心，后部寬端中間有一個固定孔25，通過螺栓等緊固件將拋丸葉片10夾持在上下固定盤之間。本發明采用的雙拋丸器結構與“Y”型葉片，當一段時間工作后，“Y”型葉片的一側工作面圓弧磨損以后，直接對調左右拋丸葉輪18，即可使用另一側的圓弧面進行工作，從而成倍的提高了工作壽命。實際工作時，由上方落砂斗11供給的鋼丸接觸到拋丸葉片10的側面圓弧時，被加速并以一定的線速度向拋丸口 14發射出去，形成了圖5中所示的發射角a。本發明的雙拋丸器結構可以有效的克服現有技術中由于發射角造成的噴丸不均勻的問題，工作時兩個拋丸葉輪18以相反的旋向進行旋轉，兩個發射角a在遠端有一定寬度的交匯范圍，這樣雖然單個的拋丸葉輪18在作業面寬度上存在近強遠弱的不平衡，但是兩個拋丸葉輪18同時相對旋轉拋丸時，在發射角a遠端的工件受到雙倍的鋼丸沖擊，即使有少部分鋼丸發生碰撞，由于存在發射斜角，其碰撞后鋼丸依然是向著工件表面進行沖擊，從而彌補了遠端打擊力量小、數量少產生的加工質量差的缺陷，保證了在整個作業面寬度上基本相同優質的表面處理質量，在這個基礎上，可以大幅地增加螺旋送進的步長，從而有效地減少加工時間，提高加工效率。根據實際工作測試，對于相同長度的風力發電塔架的圓筒工件進行表面拋丸處理，采用單個拋丸頭的加工時間為4 5個小時，而采用本發明的雙拋丸器結構僅需I. 5小時作用，且拋丸質量大大提高。如圖7中的雙點劃線所示，鋼丸在沖擊工件的作業面以后，依靠沖擊力將工件表面的氧化層或者銹蝕沖擊下來，此時除塵管12中利用風機產生巨大的吸力，將位于拋丸口14的氧化層或者銹蝕粉末向上抽吸，并通過軟管管路輸送至后部的除塵箱5進行過濾除塵。而重量較重的鋼丸則在重力的作用下，落入回砂斗15，通過斗底的出口進入輸送管24，在螺旋葉片20的作用下向上提升，落入落砂斗11再次進入循環。雖然可能也有較大體積的銹蝕片沒有被抽吸走，落入了回砂斗15并進入供料循環，但是由于其組織疏松，在鋼丸的擠壓作用、螺旋葉片的剪切作用、拋射的沖擊作用下，被粉碎為粉塵微粒，并最終被除塵管12吸走。因此，本發明的供料系統可以實現自潔作用，而不需要停機進行鋼丸的替換與清潔，從而可以保證可靠的長時間自動化作業。
本發明采用螺旋提升的供丸裝置2，相比與現有技術中的鏈條與送料斗結構，不僅內部零部件數目僅為后者的1/4，設備體積減少為1/4，重量降低為1/4，結構簡潔合理，故障率低，易于維護；而且大大降低了工作噪聲，整個螺旋系統的持續工作，可以保證持續穩定的供丸，避免了送料斗傾倒鋼珠時斷時續的不穩定供丸狀態，從而保證的表面處理質量。工作頭部件重量的減低，可以提高工作的穩定性，簡化后部的支撐臂結構。如圖8所示，本發明的支撐臂結構由導軌4與平行四邊形連桿機構6組成，平行四邊形連桿機構6由基座61與水平橫梁65組成平行四邊形橫邊，第一縱梁62與第二縱梁64組成平行四邊形豎邊，在橫邊與豎邊之間設置連桿液壓缸63驅動四邊形進行變形。水平橫梁65為嵌套式結構，在水平橫梁65內部嵌套有伸出橫梁66，伸出橫梁66通過尾部水平液壓缸(圖中未示出)進行推動,可以延長或者收縮。如圖I、圖8所示，本發明的導軌4分為長導軌41與短導軌42兩段，兩段之間通過第一樞接軸43樞接，在相鄰的連接面上設置有法蘭47。導軌4兩邊緣設置有軌道45，導軌4的正面設置有齒條46,滑塊3上設置有電動機31,電動機31輸出軸的齒輪(圖中未不出)與齒條46相嚙合，驅動滑塊3沿著軌道45進行滑移。長導軌41前部通過第二樞接軸44樞接在伸出橫梁66的前端，長導軌41后部承載在水平橫梁65尾端的承重輥68上。導軌液壓缸67設置在短導軌42與伸出橫梁66之間,可以驅動短導軌42以第一樞接軸43為中心旋轉，也可以驅動連接后的整支導軌4以第二樞接軸44為中心旋轉。參見圖8至圖11可以較好的理解本發明的實際工作過程。如圖I與圖8所示，本發明在正常工作狀態或者運輸行駛時，導軌4的長導軌41與短導軌42兩段分離并相互垂直，其中長導軌41為水平狀態，分別由兩端的第二樞接軸44與承重輥68承載在平行四邊形連桿機構6上；短導軌42為豎直狀態，通過第一樞接軸43與長導軌41樞接，并通過導軌液壓缸67與平行四邊形連桿機構6連接。滑塊3保持在短導軌42上，在滑塊3上設置拋丸頭I與供丸裝置2。這種長導軌41與短導軌42分離的狀態不僅可以在不增加設備長寬高尺寸的前提下，充分保持設備的穩定性，而且也完全滿足常規生產加工的需要。在這種狀態下，拋丸頭I的前后送進依靠伸出橫梁66在水平橫梁65內的伸縮動作實現；拋丸頭I的上下升降通過平行四邊形連桿機構6的變形產生的升降進行調節以及滑塊3在短導軌42上的升降；拋丸頭I的仰俯角度由導軌液壓缸67的伸縮缸進行調節。通過上述調節，本金屬表面處理機能達到最大高度為I. 2 5米的加工范圍，完全可以滿足例如風力發電塔架的圓筒類工件的表面處理需求。當需要處理更高的大型結構時，例如儲油儲氣罐、大型船舶等，則需要將長導軌41豎起。如圖9所示，首先導軌液壓缸67伸缸動作，將短導軌42及其上的滑塊3 —同向上翻轉至水平位置，短導軌42與長導軌41的端面法蘭47相接觸，此時采用人工將緊固件緊固，或者利用自動卡合裝置，將兩段導軌通過法蘭47連接為一體，形成導軌4。如圖10所不，導軌液壓缸67作縮缸動作，將短導軌42與長導軌41 一起拉起,從而將整支導軌4 一起豎起，在處理直壁件的場合，導軌4為如圖10所示的豎直狀態，滑塊3 可以在整支導軌4的高度上升降運動。通過調節導軌液壓缸67，可以將導軌4傾斜一定角度，如圖11所示，從而滿足對船體側壁等傾斜豎立面的表面處理要求。在這種豎直狀態下，平行四邊形連桿機構6、伸出橫梁66的伸縮也同樣可以動作調節，通過設置不同長度的長導軌41，也可以增加設備的工作高度，通常情況下，本發明能滿足最大高度為十米以上的工件表面處理要求。以上描述是對本發明的解釋，不是對發明的限定，本發明所限定的范圍參見權利要求，在不違背本發明精神的情 況下，本發明可以作任何形式的修改，例如將安裝在滑塊上的拋丸頭與供丸裝置更改為噴涂與供液裝置，從而滿足表面涂覆的要求。
權利要求
1.一種多功能大型金屬表面處理機，其特征在于在底平臺上設置有支撐臂結構與除塵箱(5)，所述支撐臂結構包括平行四邊形連桿機構(6)與其上設置的可翻折的導軌(4)，表面處理工作頭部件包括拋丸頭(I)與供丸裝置(2)，工作頭部件通過滑塊(3)可滑移的設置在導軌(4)上。
2.按照權利要求I所述的多功能大型金屬表面處理機，其特征在于所述底平臺為固定平臺或者移動平臺(8)，平行四邊形連桿機構(6)的基座(61)通過回轉副安裝在底平臺上；所述移動平臺(8)為輪式或履帶式結構。
3.按照權利要求I所述的多功能大型金屬表面處理機，其特征在于所述供丸裝置(2)為螺旋提升裝置，與豎直線傾斜一定角度的設置在拋丸頭(I)的后部中央，供丸裝置(2)的輸送管(24)底部與回砂斗(15)的斗底相連通，輸送管(24)中央設置的中軸上環繞設置有螺旋葉片(20)，通過輸送管(24)頂部設置的提升電機(21)驅動；輸送管(24)的上部出口(23)與落砂斗(11)相連通。
4.按照權利要求I所述的多功能大型金屬表面處理機，其特征在于所述拋丸頭(I)為雙頭結構，左右兩個拋丸葉輪(18)通過各自獨立的拋丸電機(19)進行驅動，工作時旋向相反；落砂斗(11)的下部分為兩個斗底，通過控砂閥(17)進行鋼丸的供料；在拋丸口( 14)的兩側外端設置有萬向定位輪(13)，在拋丸口(14)的上方設置有除塵管(12)，除塵管(12)通過軟管管路連接至除塵箱(5);在拋丸口(14)的下方，設置有回砂斗(15)。
5.按照權利要求4所述的多功能大型金屬表面處理機，其特征在于所述拋丸葉輪(18)采用的“Y”型拋丸葉片(10)，“Y”型兩側為凹入的對稱圓弧，“Y”型前部尖端指向拋丸葉輪(18)的圓心，利用緊固件穿過“Y”型后部寬端中間的通孔將若干片拋丸葉片(10)夾持在上下固定盤之間。
6.按照權利要求I所述的多功能大型金屬表面處理機，其特征在于所述平行四邊形連桿機構(6)由基座(61)與頂部橫梁組成平行四邊形橫邊，第一縱梁(62)與第二縱梁(64)組成平行四邊形豎邊，在橫邊與豎邊之間設置連桿液壓缸(63)驅動四邊形進行變形；所述導軌(4)分為長導軌(41)與短導軌(42)兩段，兩段之間通過第一樞接軸(43)樞接，長導軌(41)前部通過第二樞接軸(44)樞接在頂部橫梁的前端，導軌液壓缸(67)設置在短導軌(42)與頂部橫梁之間。
7.按照權利要求6所述的多功能大型金屬表面處理機，其特征在于所述頂部橫梁包括水平橫梁(65)及其內部嵌套的伸出橫梁(66)。
8.按照權利要求6所述的多功能大型金屬表面處理機，其特征在于所述長導軌(41)與短導軌(42)相鄰的連接面上設置有法蘭(47)，所述長導軌(41)后部承載在頂部橫梁的承重棍(68)上。
9.按照權利要求6所述的多功能大型金屬表面處理機，其特征在于所述導軌(4)兩邊緣設置有軌道(45)，導軌(4)的正面設置有齒條(46);所述滑塊(3)上設置有電動機(31)，電動機(31)輸出軸的齒輪與齒條(46)相嚙合，驅動滑塊(3)沿著軌道(45)進行滑移。
全文摘要
本發明公開了一種多功能大型金屬表面處理機，在底平臺上設置有支撐臂結構與除塵箱，所述支撐臂結構包括平行四邊形連桿機構與其上設置的可翻折的導軌，表面處理工作頭部件包括拋丸頭與供丸裝置，工作頭部件通過滑塊可滑移的設置在導軌上。本發明將表面處理工作頭部件設置在支撐臂結構上，并可回轉地設置在可移動平臺上，可以有效的提高機動性與靈活性，適應于多種場合、多種規格、超高超大的工件或結構件的表面處理需求，并且能夠達到優秀的處理質量。
文檔編號B24C9/00GK102632463SQ20121012788
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者周宗正, 孟良才 申請人:無錫中盈實業有限公司