专利名称：移动/转动双平台4/2自由度双臂大型件90/180度翻转机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种翻转设备，特别是涉及一种用于大型重载零件在工艺需要时进行90度与180度翻转的机械装置，属于重型机器制造的大型辅助机械设备。
背景技术：
“十二五”规划把振兴装备制造业放在重要位置，而重型装备制造业是装备制造业的重中之重，是关系经济发展和国家安全的产业，而大型、特大型零部件的加工制造是重型装备制造业发展的基础，是国防、军工、航空、航天等领域尖端产品发展的基础，是提升装备制造业的制造水平与能力，实现我国由制造大国向制造强国迈进的关键。重型装备制造中的极端尺寸、大吨位等特殊工况的大型重载零件，在其机械加工 过程中一般需要多次换位、翻转。目前，一般是利用车间的两台天车，并借助软钢丝绳及附具实现90°或180°翻转,但这些大型铸锻件或零件外形尺寸较大,可达6米，单重从10吨-250吨不等，由于其尺寸规格大、重量大，翻转过程中因惯性会产生较大的冲击、不稳定，翻转过程难于控制，存在着很大的生产安全隐患，易于伤人、碰坏大立车等设备，并且翻转时易将工件划伤，难以保证工件表面质量，而且工件每翻转一次需要很长时间，工人劳动强度大，效率非常低，严重制约了加工质量的提高和整条生产链生产效率提高。工业翻转机能适应不同规格的货物的翻转要求，安全、平稳、有效地提供工艺输送，实现将货物由卧式转换成立式、将立式转换成卧式或实现180度整体翻转的作业目标。翻转机的分类可以按其翻转角度、翻转对象和性能的实现等进行分类。根据最大翻转角度进行分类，可分为90度翻转机和180度翻转机；根据其翻转的货物进行分类，可分为钢卷翻转机、模具翻转机和板材翻转机等；根据性能的实现分类主要有板链式悬挂电动翻转机、液压驱动翻转机和连续快速起动翻转机等。经对现有文献检索发现，目前关于翻转机的技术资料主要集中在中、小型翻转机，而对大型重载翻转机的文献或技术资料较少。中国专利201020026677. X公开一种钢板翻转机，包括机架和安装于机架上的电机和翻转架，该翻转架横向安装于机架上，翻转架上设置有钢板夹紧机构，电机通过传动机构带动翻转机翻转。中国专利01221217. 2公开一种自动连续快速180度翻转机，其采用气缸驱动方式能全自动连续、快速、准确定位，主要用于一次性快餐用品等行业的生产物流线上使用。对比分析发现，以上公开的能够实现180度翻转的翻转机，有一个共同的不足就是其结构或驱动型式不能较好应用于大型重载零件的翻转。大型重载零件广泛用于核电、水电、火电、交通运输、航空航天等行业，是其制造能力和水平直接决定着相关装备的制造能力和水平，为了提高其制造和加工的生产效率，需要一种能够实现工件既能翻转90度、又能翻转180度的双功能的大型自动翻转的设备。
发明内容
为了克服现有翻转设备或装置存在的上述不足，本发明提供一种移动/转动双平台4/2自由度双臂大型件90/180度翻转机，该翻转机采用滚动原理实现翻转，可翻转大型重载工件，操作安全、平稳，配合多种附件能够实现多种形状和尺寸变化的大型重载工件进行90度和180度翻转。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下
本发明主要包括底座、上工作台架和下工作台架，其中底座为焊接结构体，其轴向两端均设有上部呈内凹圆弧的立支板构成的相互平行的弧形基础辊道，在弧形基础辊道上设有托辊，底座的对称中心线上设有驱动装置，驱动转子上设有驱动齿轮；上、下工作台架均为半圆柱体式焊接结构件，其外圆两端沿圆周方向分别固联有两条半圆弧形支撑轨道，上、下工作台架置于机座上，上述半圆形支撑轨道与上述底座内的弧形基础辊道滚动接触，实现承载、支撑、定位功能。上、下工作台架中间各设有一条与半圆弧形支撑轨道平行的半圆弧形齿圈，上、下两工作台架上的两组支撑轨道与中间齿圈沿轴向位置相互错开；上、下工作台架的两条弧形齿圈分别与驱动齿轮啮合。在上工作台架台面的中心处设有一个旋转工作台，当旋转工作台位于水平位置时可实现工件绕旋转轴的自由旋转；在下工作台架的台面上设有移动工作台，该移动工作台的背部以移动工作台横向中心线对称的联接有五个液压油缸，每个液压油缸均通过铰链与移动平台铰接在一起，共同构成移动平台的移动副连·接，可实现上下移动；上工作台架和下工作台架通过开合旋转轴铰链连接，该开合旋转轴位于整车回转中心轴与上、下工作台架的回转中心轴重合处。底座内的驱动装置将运动动力通过半圆弧形齿圈传递到上、下工作台架，进而整体可实现无障碍、缓慢、稳定、连续原地滚转运动，形成具有完成工件翻转90度和180度的双功能翻转机。上工作台架通过驱动可逆时针绕开合旋转轴翻转90度打开，上工作台架打开时吊入零件，合上后，上、下工作台架与被翻转的工件形成一圆柱形的整体，此时两工作台架上的两组齿圈和轨道仍位于同一圆柱面内，通过整体驱动系统驱动圆弧形齿圈可实现180度整体可接续滚转；若上工作台打开90度后锁定，此时整体圆柱体中心角为270度，可实现90度翻转。本发明的有益效果是该翻转机的翻转机构采用滚动原理实现工件的翻转，承载能力大幅增强；配合多种附件能够实现多种形状和尺寸变化的工件进行90度和180度翻转；翻转过程中重力全封闭，无需夹紧；高度较大件通过旋转实现翻转180度、高度较小件通过封闭实现翻转180度；集90度和180度翻转功能于一体，功能全面；该翻转机结构简单、整体高度小、制造方便、成本低廉、安全可靠。
图I是本发明的结构示意简 图2是本发明的上、下工作台架的结构示意简 图3是本发明翻转直筒节工作状况示意 图4是本发明翻转饼子工作状况示意 图5是本发明翻转封头工作状况示意 图6是本发明翻转过渡节工作状况示意 图中1.上工作台架，2.下工作台架，3.底座，4.支撑轨道，5.半圆弧形齿圈，6.旋转工作台，7.开合旋转轴，8.移动工作台，9.液压油缸，10.垫块类附件。
具体实施方式
如下是本发明公开的一个实施例，参照附图1、2，本实施例中的移动/转动双平台4/2自由度双臂大型件90/180度翻转机由底座、上工作台架和下工作台架三部分构成。所述的底座3为焊接结构体，其轴向两端均设有上部呈内凹圆弧的立支板构成的相互平行的弧形基础辊道，在弧形基础辊道上设有托辊，底座的对称中心线上设有驱动装置，驱动转子上设有驱动齿轮；
所述上工作台架I和下工作台架2均为半圆柱体式焊接结构件，其外圆两端沿圆周方向分别固联有两条半圆弧形支撑轨道4，该半圆形支撑轨道与机器底座滚动接触，实现承载、支撑、定位功能。上、下工作台架中间各设有一条与半圆弧形支撑轨道平行的半圆弧形齿圈5，上、下两工作台架上的两组支撑轨道与中间齿圈沿轴 向位置相互错开；上述两条弧形齿圈分别与底座的两个驱动齿轮啮合，将运动动力通过半圆弧形齿圈传递到上、下工作台架，实现运动与动力传动。在上工作台架台面的中心处设有一个旋转工作台6,当旋转工作台位于水平位置时与上工作台架构成转动副连接，可实现工件绕旋转轴的自由旋转；在下工作台架的台面上设有移动工作台8，该移动工作台的背面以移动工作台横向中心线为对称的联接有五个液压油缸9，每个液压油缸均通过铰链与移动平台铰接在一起，共同构成移动平台的移动副连接，可实现上下移动，以适应不同高度尺寸的工件；通过添加T形垫铁、回转V形铁、长V形铁、短V形铁、斜V形铁等垫块类附件实现直筒节、过渡节、饼子、封头等工件的90度和180度翻转。上工作台架和下工作台架通过开合旋转轴7铰链连接，上工作台架通过驱动可逆时针绕开合旋转轴翻转90度打开，上工作台架打开时吊入零件，合上后，上、下工作台架与被翻转的工件形成一圆柱形的整体，此时上下两工作台架上的两组齿圈和轨道仍位于同一圆柱面内，通过整体驱动系统可实现180度整体可接续滚转；若上工作台架打开90度后锁定，此时整体圆柱体中心角为270度，可实现90度翻转。上工作台架可看作一个操作臂，有2个自由度；下工作台架可看作另一条操作臂，有2个自由度(整体共用I自由度)，当驱动在两半圆柱体之间变换时，两操作臂自由度数互换。整体驱动可在两个半圆柱体之间变换，形成4自由度2冗余、双臂联合操作系统，即整体可实现无障碍、缓慢、稳定、连续原地滚转运动，形成具有完成工件翻转90度和180度的双功能翻转机。底座与上、下工作台架的两条半圆弧形支撑轨道滚动接触，承担载荷，上、下工作台架相对机器底座可实现滚转运动，同时约束掉其他三个移动，两个转动运动；上、下工作台架通过工作台开合旋转轴构成转动副连接，其他三个移动，两个转动运动被约束掉。工件90度翻转工作过程如下90度状态工作时，使上工作台架翻转90度，上下两工作台架端面呈L形，锁定上工作台架，根据工件的种类选择相应的垫块类附件；通过驱动液压油缸组，使移动平台升高至指定高度；吊入对应的附件，吊入工件；整体驱动系统开始工作，使上、下工作台架联同工件整体滚转90度，吊出工件，吊出附件；
工件180度翻转工作过程共有两种模式
(O高度较大类工件
如图3所示，大筒节翻转180度时，其具体工作过程如下使上工作台架逆时针翻转90度，上下两工作台架端面呈L形，锁定上工作台架，通过驱动液压油缸组，使移动工作台升高至指定高度；吊入对应的垫块类附件10，再吊入工件；整体驱动系统工作，使上、下工作台架整体逆时针翻转90度，此时上侧的旋转工作台处于水平位置，旋转工作台绕自身轴线旋转180度；再使上、下工作台架整体顺时针翻转90度，吊走工件，完成对工件180度的翻转。(2)高度较小类工件
如图4、图5、图6所示的圆饼类、封头节、过渡类零件，进行180度翻转时，使上工作台架逆时针翻转90度，上下两工作台架端面呈L形，锁定上工作台架，通过驱动液压油缸组，使移动工作台升高至指定高度；吊入对应的垫块类附件10，再吊入工件，使上工作台架顺时针翻转90度，使旋转和移动工作台与工件贴紧、靠严，共同形成圆柱形整体；整体驱动系统开始工作，使上、下工作台架联同工件整体滚转经90至180度，原下工作台架此时位于上侧；打开位于上侧的下工作台架，顺时针翻转90度，使两工作台形成L形，取出工件，完成工件180度翻转。·
权利要求
1. 一种移动/转动双平台4/2自由度双臂大型件90/180度翻转机，其包括底座、上工作台架和下工作台架，其特征在于其底座为焊接结构体，其轴向两端均设有上部呈内凹圆弧的立支板构成的相互平行的弧形基础辊道，在弧形基础辊道上设有托辊，底座的对称中心线上设有驱动装置，驱动装置上设有驱动齿轮；上、下工作台架均为半圆柱体式焊接结构件，其外圆两端沿圆周方向分别固联有两条半圆弧形支撑轨道，该半圆形支撑轨道与上述底座内的弧形基础辊道滚动接触；在上、下工作台架中间各设有一条与半圆弧形支撑轨道平行的半圆弧形齿圈，上、下两工作台架上的两组支撑轨道与中间齿圈沿轴向位置相互错开，上述两条弧形齿圈分别与上述底座中的驱动齿轮啮合；在上工作台架台面的中心处设有一个旋转工作台；在下工作台架的台面上设有移动工作台，该移动工作台的背面以移动工作台横向中心线为对称的联接有五个液压油缸，每个液压油缸均通过铰链与移动平台铰接在一起，共同构成移动平台的移动副连接；上工作台架和下工作台架通过开合旋转轴铰链连接，该开合旋转轴位于整车回转中心轴与上、下工作台架的回转中心轴重合处。
全文摘要
一种移动/转动双平台4/2自由度双臂大型件90/180度翻转机，主要由底座和上、下工作台架组成。其中，底座上设有带托辊的弧形基础辊道，并设有驱动装置；上、下工作台架均为半圆柱体形状，其外圆两端沿圆周方向分别固联有两条半圆弧形支撑轨道和环形滑轨，上、下台架中间各设有一条与半圆弧形支撑轨道平行的半圆弧形齿圈，上工作台架近中心处设有旋转工作台，下工作台架安装有移动平台，上工作台架和下工作台架通过开合旋转轴铰链连接。本发明承载能力强，配合多种附件能够实现多种形状和尺寸变化的工件进行90度和180度翻转，翻转过程中重力全封闭，无需夹紧，功能全面，且翻转机结构简单、整体高度小、制造方便、成本低廉、安全可靠。
文档编号B23Q7/00GK102785118SQ201210243999
公开日2012年11月21日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者侯雨雷, 周玉林, 唐艳华, 姚建涛, 曾达幸, 王雷, 赵永生, 邱雪松 申请人:燕山大学