一种半门式起重机床的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种半门式起重机床，包括X轴大车运行机构、Y轴小车运行机构、Z轴滑枕运行机构、焊接机器人、主梁及门腿；Y轴小车运行机构包括小车、小车架、小车滑块、小车滑轨；X轴大车运行机构位于门腿下方，门腿上方支撑主梁，主梁上设置Y轴小车运行机构，所述小车滑轨设置在主梁上，小车滑轨与小车滑块配套连接，小车滑块与小车固定连接，小车与小车架固定连接，Z轴滑枕运行机构与小车架连接，Z轴滑枕运行机构下方设置焊接机器人。本实用新型有三个自由度，X轴、Y轴、Z轴，可以准确定位，便于加工工件，完成度高，节省人力，节约成本。
【专利说明】
一种半门式起重机床
技术领域
[0001]本实用新型属于加工机床技术领域，具体讲是涉及一种半门式起重机床。
【背景技术】
[0002]我公司研发设计一台特殊的半门式起重床身设备，拟利用大连船舶重工集团有限公司分段制造二部的BMG 20t/5t X 12.5m半门式起重机场地现有轨道基础，设计并制造一台半门式起重床身设备，使其满足国家工信部“高档数控机床及基础制造装备”科技重大专项2013年度立项课题“大型船舶曲面分段流水线关键工艺装备(编号:2013ZX04003041)”所研发的各类自动化焊接机械手设备应用、安装平台之“床身”的相关要求。
[0003]目前，现有的半门式起重机多是利用三合一减速机驱动车轮组运行的行走方式，这种运行方式定位精度不高，此外，工序简单，无法直接完成一系列加工，尤其是对于大型船舶曲面分段流水线无法实现自动焊接功能。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种半门式起重机床。该机床利用半门式起重机机身技术，设计一种具有精准定位功能的半门式起重机床，来对工件进行精确加工。
[0005]—种半门式起重机床，包括X轴大车运行机构、Y轴小车运行机构、Z轴滑枕运行机构、焊接机器人、主梁及门腿;Y轴小车运行机构包括小车、小车架、小车滑块、小车滑轨;X轴大车运行机构位于门腿下方，门腿上方支撑主梁，主梁上设置Y轴小车运行机构，所述小车滑轨设置在主梁上，小车滑轨与小车滑块配套连接，小车滑块与小车固定连接，小车与小车架固定连接，Z轴滑枕运行机构与小车架连接，Z轴滑枕运行机构下方设置焊接机器人。
[0006]所述X轴大车运行机构上设置水平轮导向，防止设备跑偏。
[0007]所述小车的驱动机构采用两套伺服电机和减速机驱动齿轮，齿轮与固定在主梁上的两根齿条分别进行啮合移动。
[0008]所述Z轴滑枕运行机构采用伺服电机、减速机及滚珠丝杠传动。
[0009]所述Z轴滑枕运行机构中滑枕侧面设置有HIWIN直线导轨，与导轨配套的滑块设置在Y轴小车架上。
[0010]所述Z轴滑枕运行机构中有三套滑枕，焊接机器人为三个，焊接机器人分别为拼焊机器人、角焊机器人及划线机器人，滑枕与焊接机器人一一对应连接。
[0011 ]为了实现半门式起重床身X轴方向高精度定位要求，我们去掉了常规半门式起重机利用三合一减速机驱运车轮组运行的行走方式。采用伺服电动机+减速机驱动齿轮，与固定在地面上的齿条进行啮合来实现半门式起重床身的移动。同时采用水平轮导向防止设备跑偏，以及安装条码带检测等控制装置。X轴方向运行采用4套驱动机构，4套水平挡轮组两两对称安装。
[0012]为了实现半门式起重床身Y轴方向高精度定位要求。我们在主梁上设置一个移动小车来实现Y轴方向的移动。该小车的轨道位于主梁上，轨道采用HIWIN直线导轨，与导轨配套的小车滑块安装在移动小车上。滑块数目不少于6个。该小车的驱动机构采用两套伺服电机+减速机驱动齿轮，与固定在主梁上的两根齿条分别进行啮合来实现移动小车Y轴方向的快速移动或焊接工进移动。
[0013]为了实现半门式起重床身Z轴方向高精度定位要求。Z轴方向升降机构采用可靠的、刚性好的滑枕，使其运行平稳。滑枕安装在主梁上的Y轴小车上。Z轴滑枕升降采用伺服电机、减速机及滚珠丝杠传动，Z轴滑枕侧面安装用HIWIN直线导轨，配套的滑块安装在Y轴小车架上，Y轴小车架与小车固定连接。这样Z轴滑枕就可以沿着预定的轨迹自由升降，精确起停。Z轴方向共有三套滑枕，分安装拼焊机器人和角焊机器人、划线机器人。三套滑枕不同时工作，只有一套工作。当一套滑枕工作时，另外两套滑枕要运行到滑枕的上极限位置，并收回机械手臂，使其保持最小外形尺寸，静止不动，以防Y轴小车运行时与下面的焊接件发生干涉。
[0014]半门式起重机床的主要任务是根据总控系统提供的轨迹数据，由半门子控系统接收并实现运动轨迹的执行。子控系统接收总控系统标定好的轨迹分别完成半门式起重床身的X轴、Y、Z轴的任意轴定位后，由总控系统根据半门式起重床身各种执行情况分别确定拼焊机器人、角焊机器人、划线机器人的启动指令，以间断式地扩大它们的作业范围。子控制器具备接收上位机通过网络通信发出的间断式定位指令，同时上位机接收子控制器的实时位置反馈指令。而半门式床身Z轴分别由拼焊机器人和角焊机器人、划线机器人通过外部轴功能直接控制，以实现连续作业。
[0015]本实用新型的有益效果是:有三个自由度，X轴(大车运行方向)、Υ轴(小车运行方向)、Z轴(滑枕升降)，可以准确定位，便于加工工件，完成度高，节省人力，节约成本。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型主视示意图；
[0017]图2为本实用新型侧视示意图；
[0018]图3为本实用新型俯视示意图；
[0019]图中:1、Χ轴大车运行机构，2、门腿，3、主梁，4、小车，5、小车滑块，6、小车滑轨，7、Z轴滑块，8、Z轴滑轨，9、Z轴滑枕，1、小车架。
【具体实施方式】
[0020]一种半门式起重机床，包括X轴大车运行机构1、Y轴小车运行机构、Z轴滑枕运行机构、焊接机器人、主梁3及门腿2; Y轴小车运行机构包括小车4、小车架10、小车滑块5、小车滑轨6;Χ轴大车运行机构I位于门腿2下方，门腿2上方支撑主梁3，主梁3上设置Y轴小车运行机构，所述小车滑轨6设置在主梁3上，小车滑轨6与小车滑块5配套连接，小车滑块5与小车4固定连接，小车4与小车架10固定连接，Z轴滑枕运行机构与小车架10连接，Z轴滑枕运行机构下方设置焊接机器人。X轴大车运行机构I上设置水平轮导向，防止设备跑偏。小车4的驱动机构采用两套伺服电机和减速机驱动齿轮，齿轮与固定在主梁上的两根齿条分别进行啮合移动。Z轴滑枕运行机构采用伺服电机、减速机及滚珠丝杠传动。Z轴滑枕运行机构中滑枕侧面设置有HIWIN直线导轨，与导轨配套的滑块设置在Y轴小车架上。Z轴滑枕运行机构中有三套滑枕，所述焊接机器人为三个，三个焊接机器人分别为拼焊机器人、角焊机器人及划线机器人，滑枕与焊接机器人一一对应连接。
[0021 ]为了实现半门式起重床身X轴方向高精度定位要求，我们去掉了常规半门式起重机利用三合一减速机驱运车轮组运行的行走方式。采用伺服电动机+减速机驱动齿轮，与固定在地面上的齿条进行啮合来实现半门式起重床身的移动。同时采用水平轮导向防止设备跑偏，以及安装条码带检测等控制装置。X轴方向运行采用4套驱动机构，4套水平挡轮组两两对称安装。
[0022]为了实现半门式起重床身Y轴方向高精度定位要求。我们在主梁上设置一个移动小车来实现Y轴方向的移动。该小车的轨道位于主梁上，轨道采用HIWIN直线导轨，与导轨配套的滑块安装在移动小车上。滑块数目不少于6个。该小车的驱动机构采用两套伺服电机+减速机驱动齿轮，与固定在主梁上的两根齿条分别进行啮合来实现移动小车Y轴方向的快速移动或焊接工进移动。
[0023]为了实现半门式起重床身Z轴方向高精度定位要求。Z轴方向升降机构采用可靠的、刚性好的滑枕，使其运行平稳。滑枕安装在主梁上的移动小车上(Y轴XZ轴滑枕升降采用伺服电机、减速机及滚珠丝杠传动，Z轴滑枕侧面安装用HIWIN直线导轨，配套的小车滑块安装在Y轴小车架上。这样Z轴滑枕就可以沿着预定的轨迹自由升降，精确起停。Z轴方向共有三套滑枕，分安装拼焊机器人和角焊机器人、划线机器人。三套滑枕不同时工作，只有一套工作。当一套滑枕工作时，另外两套滑枕要运行到滑枕的上极限位置，并收回机械手臂，使其保持最小外形尺寸，静止不动，以防Y轴小车运行时与下面的焊接件发生干涉。
[0024]将焊接分段固定在地面上的柔性平台上后，由焊接机器人将其所停位置信息以及将要执行的位置信息反馈给半门式起重机床的中控系统，半门式起重床身的中控系统再将具体的操作信息传达到X轴、Y轴、Z轴。使X轴、Y轴、Z轴可以根据焊接机械手的意愿任意运行，将焊接机器人精确的运到它需要的位置。实现大型船舶曲面分段流水线自动焊接功能。
[0025]自由度:三自由度X轴(大车运行方向)、Y轴(小车运行方向)、Z轴(滑枕升降)οZ轴滑枕下安装自动化焊接机器人重量1000 kg /个(共3个)，分别为角焊机器人，拼焊机器人，自动化焊接机器人。行程:X轴:25000 mm，Y轴:10000 mm，Z轴:约4000 mm(三个Z轴行程不一样，根据各自的机械手确定)。工作速度:非工作状态，仅用于快速定位的快移速度:X轴:3 m/min, Y轴:3 m/min，Z轴:3 m/min;工作(焊接)状态下的工进速度:X轴:0.3?3m/min，Y轴:0.3~3 m/min，Z轴:0.3~3 m/min。定位精度:X轴:±1 mm ’Y轴:±1 mm,Z轴:±1 mm η
[0026]本实用新型有三个自由度，X轴(大车运行方向)、Υ轴(小车运行方向)、Ζ轴(滑枕升降)。定位精度可达±1 mm，工作速度可达0.3?3 m/min，快速定位的快移速度可达3 m/min。本实用新型定位精度高，不同的加工机器人可以进行不同的工序加工，完成度高，节省人力，节约成本。
【主权项】
1.一种半门式起重机床，包括X轴大车运行机构、Y轴小车运行机构、Z轴滑枕运行机构、焊接机器人、主梁及门腿;Y轴小车运行机构包括小车、小车架、小车滑块、小车滑轨;X轴大车运行机构位于门腿下方，门腿上方支撑主梁，主梁上设置Y轴小车运行机构，所述小车滑轨设置在主梁上，小车滑轨与小车滑块配套连接，小车滑块与小车固定连接，小车与小车架固定连接，Z轴滑枕运行机构与小车架连接，Z轴滑枕运行机构下方设置焊接机器人。2.根据权利要求1所述的一种半门式起重机床，其特征在于:所述X轴大车运行机构上设置水平轮导向，防止设备跑偏。3.根据权利要求1所述的一种半门式起重机床，其特征在于:所述小车的驱动机构采用两套伺服电机和减速机驱动齿轮，与固定在主梁上的两根齿条分别进行啮合移动。4.根据权利要求1所述的一种半门式起重机床，其特征在于:所述Z轴滑枕运行机构采用伺服电机、减速机及滚珠丝杠传动。5.根据权利要求1所述的一种半门式起重机床，其特征在于:所述Z轴滑枕运行机构中滑枕侧面设置有HIWIN直线导轨，与导轨配套的滑块设置在Y轴小车架上。6.根据权利要求1所述的一种半门式起重机床，其特征在于:所述Z轴滑枕运行机构中有三套滑枕，所述焊接机器人为三个，三个焊接机器人分别为拼焊机器人、角焊机器人及划线机器人，滑枕与焊接机器人一一对应连接。
【文档编号】B66C19/00GK205555906SQ201620234553
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】张玉莲, 柏松, 于威, 田大微, 杜舰
【申请人】大连船舶重工集团装备制造有限公司