一种利用齿轮齿条实现大型工件升降翻转的装置的制作方法

1.本发明属于机械加工相关技术领域，特别涉及一种利用齿轮齿条实现大型工件升降翻转的装置。


背景技术：

2.随着社会经济的发展和工业制造的进步，大型设备生产制造发展日益加速，所以在大型设备的制造过程中的工装的需求量不断增加。如今很多大型设备是由焊接而成的，但是焊接应力变形是无法避免的，目前为了减弱焊接应力变形对工件带来的影响，编制了很多焊接工艺，其中对于大型工件最有效的方法就是在焊接过程中，如果发现焊接变形，就停止焊接，然后翻装工件从另一面开始焊接，来抵消上一步操作带来的焊接变形。
3.大型工件如果没有专门的工装设备，仅仅靠人力是很难实现的，目前的很多解决方法就是采用吊车或多个吊钩配合作业，配合不当、吊装方式不恰当，经常引发工件掉落等事故，由于工件较大、较重，掉落后经常会造成工件损毁、周边设备损毁，甚至造成人员伤亡事故。吊钩作业通常通过钢丝绳软连接，吊装及翻转过程晃动，加剧了翻转过程的危险性。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，为了避免在使用吊车的翻转过程中带来的危险，减少人员的伤亡事故的发生，本发明提出以下技术方案：
5.一种利用齿轮齿条实现大型工件升降翻转的装置，包括机架1、驱动系统2、升降机构3、翻转机构4、锁定机构5、翻转平台6和plc控制系统7；
6.机架1分别由第一支撑架12和第二支撑架13组成，驱动系统2设置在机架1的底部，升降机构3数量有两组，分别设置在第一支撑架12和第二支撑架13上，翻转机构4设置在第一支撑架12上，翻转平台6通过回转支承61连接在滑块34上，plc控制系统7分别与驱动系统2、翻转机构4和锁定机构5电连接；
7.驱动系统2包括电机21和与电机21相连接的减速机22，减速机22两边设置有分别依次连接的联轴器23和传动轴24；
8.升降机构3包括升降机31、丝杠螺母副32、升降导轨33和滑块34，传动轴24的末端与升降机31的输入端连接，丝杠螺母副32与升降机31的输出端相连接，丝杠螺母副32和导轨33连接在机架1上，滑块34内设置有直线轴承35，滑块34通过贯穿孔活动连接在升降导轨33上，丝杠螺母副32的螺母固定连接在的滑块34底部安装孔内；滑块34上连接设置有回转支承61；
9.翻转机构4包括连杆机构41、齿轮齿条机构42和第一活塞缸43，齿轮齿条机构42与连杆机构41活动连接，连杆机构41通过轴铰接在机架1上，齿轮齿条机构42的上、下方均设置有导向槽44；
10.锁定机构5包括依次连接的第二活塞缸51、插销52插销座53和锁定机座54，锁定机座54与滑块34相连接，插销座53与翻转平台6相连接。
11.进一步方案，
12.电机21内设置有制动器和编码器。
13.进一步方案，
14.驱动系统2可由液压系统替换。
15.进一步方案，
16.连杆机构42上设置有机械限位45。
17.进一步方案，
18.所述回转支承61的回转轴心上可刚性连接有角度传感器。
19.进一步方案，
20.升降机构3的数量可以为不少于两组的偶数组，并且成对称分布在第一支撑架12和第二支撑架13上。
21.进一步方案，
22.机架1上方和下方还分别设置有上限位组件81和下限位组件82。
23.采用上述技术方案的有益效果是：
24.1、本装置可实现大型工件升降和翻转180
°
或其他指定角度，实现远距离遥控手柄操作并预设程序实现一键翻转，大大提升了工作效率和安全性；
25.2、通过下降过程中的自重和提升机的驱动，配合齿轮齿条机构实现翻转，降低了能量的消耗，节约了成本；
26.3、采用齿轮齿条的啮合，进行翻装过程中翻转工件的制动，结构简单稳定，并且易于控制。
27.4、齿轮齿条的啮合、脱离过程是通过活塞缸结合连杆机构实现，对环境不造成污染，并且降低了噪音污染，减少了对操作人员身体健康的危害。
28.5、翻转锁定是通过活塞缸结合插销的方式实现，结构简单可靠，并易于控制。
附图说明
29.图1、该发明装置的结构示意图；
30.图2、该发明装置驱动系统结构示意图；
31.图3、该发明装置翻转机构工作时的示意图；
32.图4、该发明装置翻转机构非工作时的示意图
33.图5、该发明装置锁定机构锁定时的结构示意图；
34.图6、该发明装置锁定机构非锁定时的结构示意图；
35.图7、该发明装置翻转状态放大图；
36.图8、该发明装置工作台结构及连接示意图；
37.图9、该发明装置剖视结构图；
38.图10、该发明装置限位组件结构放大图；
39.图11、该发明装置操作原理图；
40.1、机架；12、第一支撑架；13、第二支撑架；
41.2、驱动系统；21、电机；22、减速机；23、联轴器；24、传动轴；
42.3、升降机构；31、升降机；32、丝杠螺母副；33、升降导轨；34、滑块；35、直线轴承；
43.4、翻转机构；41、连杆机构；42、齿轮齿条机构；43、第一活塞缸；44、导向槽；45、机械限位；
44.5、锁定机构；51、第二活塞缸；52、插销；53、插销座；54、锁定机座；
45.6、翻转平台；61、回转支承；
46.7、plc控制系统；81、上限位组件；82、下限位组件；
具体实施方式
47.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，
48.具体实施例1
49.如图1所示，一种利用齿轮齿条实现大型工件升降翻转的装置，包括机架1、驱动系统2、升降机构3、翻转机构4、锁定机构5、翻转平台6和plc控制系统7，机架1分别由第一支撑架12和第二支撑架13组成，驱动系统2设置在机架1的底部，升降机构3数量有两组，分别设置在第一支撑架12和第二支撑架13上，翻转机构4设置在第一支撑架12上，翻转平台6通过回转支承61连接在滑块34上，plc控制系统7分别与驱动系统2、翻转机构4和锁定机构5电连接。
50.如图2所示，驱动系统2包括电机21和与电机21相连接的减速机22，减速机22两边设置有分别依次连接的联轴器23和传动轴24；
51.结合图1和图2所示，升降机构3包括升降机31、丝杠螺母副32、升降导轨33和滑块34，传动轴24的末端与升降机31的输入端连接，丝杠螺母副32与升降机31的输出端相连接，丝杠螺母副32和导轨33连接在机架1上，滑块34内设置有直线轴承35，滑块34通过贯穿孔活动连接在升降导轨33上，丝杠螺母副32的螺母固定连接在的滑块34底部安装孔内；滑块34上连接设置有回转支承61；
52.如图3和图4所示，翻转机构4包括连杆机构41、齿轮齿条机构42和第一活塞缸43，齿轮齿条机构42与连杆机构41活动连接，连杆机构41通过轴铰接在机架1上，齿轮齿条机构42的上、下方均设置有导向槽44；
53.如图5、图6和图8所示，锁定机构5包括依次连接的第二活塞缸51、插销52插销座53和锁定机座54，锁定机座54与滑块34相连接，插销座53与翻转平台6相连接。其锁定状态为：插销52进入到插销座53孔中。回转支承61的回转轴心上刚性连接有角度传感器，机架1上方和下方还分别设置有上限位组件81和下限位组件82。
54.如图9、图10所示，上限位组件81和下限位组件82组成结构相同，由现有产品中的限位开关和设置在滑块上随之移动的普通撞块组成。
55.工作原理，结合图11所示，本装置工作原理方法：
56.(1)将需要加工的大型焊接工件放在翻转平台6上，使用配套的夹具将其固定加紧，并确认锁定机构5处于锁定状态，操作人员确认固定可靠之后返回安全操作区域；
57.(2)如图1、图2所示，操作人员通过操作控制手柄，启动驱动系统2，电机21经过依次通过减速机22、升降机31驱动丝杠螺母副32，将丝杠的旋转运动转换为螺母在丝杠上平移，从而带动与螺母连接的滑块34沿升降导轨33向上移动，从而带动与滑块34刚性连接的翻转平台6向上移动；
58.(3)当翻转平台6运行至顶部，其随着运行的撞块接触到上限位组件81中的限位开关后，电机21抱闸并暂停；
59.(4)如图3所示，翻转机构4启动，第一活塞缸43活塞缸伸出，带动连杆机构41动作，从而推动齿条平移，与回转支承61的外齿完全啮合；
60.(5)锁定机构5打开：带有插销52的第二活塞缸51收回，插销52与安装于翻转平台6上的插销座53的销孔脱离，如图5(图中示意为锁定状态)所示；
61.(6)电机21松闸并启动反转，翻转平台6在自重和升降驱动的作用下，通过齿轮齿条的啮合传动，使翻转平台6开始翻转，直至翻转至设定角度；
62.(7)电机21暂停并抱闸；
63.(8)锁定机构5锁定：带有插销52的第二活塞缸51伸出，插销52插入翻转平台6上的销孔，锁定翻转平台6；
64.(9)如图7和图9所示，翻转机构4启动，第一活塞缸43收回，带动连杆机构41动作，从而推动齿条平移，与回转支承61的外齿完全脱离；
65.(10)电机21松闸并启动反转，翻转平台6在自重和升降驱动的作用下，下降至下限位组件82处后，电机21停止并抱闸，完成工件的翻转工作。
66.电机21是内装有电连接的编码器的变频电机(可正反转)，可实现在一定范围内的调速，同时系统可根据编码器的反馈数据实时判断升降滑块当升降平台升降到指定高度；
67.该装置驱动系统2设计有制动器，或电机21内置制动器，以保证升降过程的及时、可靠制动；
68.该装置的升降、锁定、翻转等机构上在行程范围内均设计有可靠的限位开关组件8，并与控制系统关联；
69.如图4所示，连杆机构42上设置有机械限位45，既要防止齿轮齿条脱齿的机械故障，又可承受连杆机构对其的作用力；
70.plc控制系统7控制驱动系统2的电机21和第一活塞缸43、第二活塞缸51关联的电磁控制阀等。其中plc控制系统7的控制器型号为三菱fx5u。
71.第一活塞缸43和第二活塞缸51有压力保持功能，防止因泄压造成的机械故障；
72.如图1所示，该装置可设计有高精度角度传感器，可实时监测翻转平台6所处的角度并将信号反馈给plc控制系统7。
73.这种装置可以实现对大型工件进行升降和翻转，并实现电气自动化操作控制，操作人员可远离设备的危险区域，在安全区域操作，可以避免对操作人员带来的伤害，利用升降机进行举升，并通过齿轮齿条进行翻装，提升了工作效率。通过一个驱动动力源，既可以实现大型工件的升降，同时还可以实现对工件的翻转，大大的降低了在工作过程中对能量的损耗。
74.实施例2
75.在实施例1的基础上，其中驱动系统2可由液压系统替换，不限于一种动力供应方式。
76.实施例3
77.在实施例1的基础上，升降机构3的数量可以为不少于两组的偶数组，并且成对称分布在第一支撑架12和第二支撑架13上，可以根据实际生产工作增加，使其运作(上升或者
翻转)时更平稳、负载更大。
78.虽然在上文中已经参考了一些实施例对本发明进行描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效无替换其中的技术点，尤其是，只要不存在技术冲突，本发明所纰漏的各种实施例中的各项特征均可通过任一方式结合起来使用，在本发明中未对这些组合的情况进行穷举的描述仅仅是处于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而且包括落入权利要求。