CN102632463A - 多功能大型金属表面处理机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能大型金属表面处理机，在底平台上设置有支撑臂结构与除尘箱，所述支撑臂结构包括平行四边形连杆机构与其上设置的可翻折的导轨，表面处理工作头部件包括抛丸头与供丸装置，工作头部件通过滑块可滑移的设置在导轨上。本发明将表面处理工作头部件设置在支撑臂结构上，并可回转地设置在可移动平台上，可以有效的提高机动性与灵活性，适应于多种场合、多种规格、超高超大的工件或结构件的表面处理需求，并且能够达到优秀的处理质量。

Description

多功能大型金属表面处理机

技术领域

本发明涉及表面处理设备领域，尤其是一种多功能大型金属表面处理机。

背景技术

金属材料通常采用喷砂、抛丸、喷涂等工艺进行表面防锈抗腐蚀处理，通常先通过喷砂、抛丸冲击工件表面，将锈蚀等附着物清除并形成符合要求的表面粗糙度与致密的表面组织，然后进行喷漆等表面涂覆。装备制造业、重工业中一些大型结构的尺寸往往非常庞大，如风力发电塔架的圆筒直径通常为2.8～5.2米、长度为17～28米，而石化行业中的大型储油罐的罐体直径很大、高度为35～70米，这些结构件长期暴露在恶劣的气候条件下，耐候性要求很高。目前多数的生产企业还停留在传统的高耗能、大噪音、环境污染严重的开放式处理阶段，人工采用喷枪进行手工喷丸或喷漆操作，不仅生产效率非常低，完成一个风力发电塔架的圆筒外周喷丸需要3班×6人时，且表面处理质量与操作人员的技术水平密切相关，质量不稳定，难以符合长期耐候性的要求；而且由于开放式喷丸或喷涂时，空气污染非常严重，弥漫着粉尘、化工油漆等微颗粒，对操作人员的身体损害非常大，严重的会产生矽肺等职业病。

考虑到上述问题，一些生产企业与设备制造商对设备进行了改进，如中国专利《CN200910072726.5---一种风电塔筒外壁自动抛丸机》、中国专利《201010205766.5---小型钢丸供料循环器及应用该装置的数控金属表面处理机》等，通过抛丸机构三维运动，制丸闭路循环，粉尘闭路回收等方式，实现金属表面处理的自动化，从而提高了生产效率，保证了加工质量，确保了人身安全。但是这些专利所公开的设备，在抛丸喷头自由度、抛丸质量、工作行程等方面，还存在很大的不足，具有改进与提高的空间。现有的抛丸器，均只设置单个抛丸头，而由于抛丸的原理，所抛出的钢丸在约60度的发射角范围内工件表面进行击打，靠近初始发射角的部位，击打出的钢丸较多，工件表面处理得比较彻底，而远离初始发射角的部位，钢丸较少，力量较轻，因而工件表面处理得较弱。为了保证处理质量，则需要减少螺旋送进的步长，

如后一个专利中所公开的抛丸器采用的是双链条与送料斗结构，实现对钢丸的回收和上料，但是这种结构尺寸很大，内部结构复杂，重量很重，作为固定设备可能问题不是很大，但是在需要灵活移动升降的机动设备上，笨重的工作头部件则需要后部设置非常强壮的支撑臂，这直接影响到整个设备的尺寸和机动灵活性；且链条工作与送料斗倾倒钢珠的噪声很大，工作环境非常喧嚣。利用送料斗进行上料，上料是间歇不连续的，因而抛丸头所击打出的钢丸也是时断时续的，严重影响了表面处理的效率与质量。

此外该专利中所公开的抛丸器，虽然增加了底部行走底座与双四连杆型二维移动支撑臂，使上下移动范围达到2.5米，可是对于一些特殊的处理场合，如高度很高的储油储气罐，该设备就不能满足要求，而且该设备的喷丸头并不能灵活仰俯调节，无法有效对大型船舶的船体表面这种倾斜竖立面进行表面处理。

发明内容

本申请人针对上述现有金属表面处理机在抛丸质量、工作行程等方面的缺点，提供一种结构合理的多功能大型金属表面处理机，从而可以对超高的大型工件进行表面处理作业，并且能够达到优秀的处理质量。

本发明所采用的技术方案如下：

一种多功能大型金属表面处理机，在底平台上设置有支撑臂结构与除尘箱，所述支撑臂结构包括平行四边形连杆机构与其上设置的可翻折的导轨，表面处理工作头部件包括抛丸头与供丸装置，工作头部件通过滑块可滑移的设置在导轨上。

作为上述技术方案的进一步改进：所述底平台为固定平台或者移动平台，平行四边形连杆机构的基座通过回转副安装在底平台上；所述移动平台为轮式或履带式结构。

所述供丸装置为螺旋提升装置，与竖直线倾斜一定角度的设置在抛丸头的后部中央，供丸装置的输送管底部与回砂斗的斗底相连通，输送管中央设置的中轴上环绕设置有螺旋叶片，通过输送管顶部设置的提升电机驱动；输送管的上部出口与落砂斗相连通。

所述抛丸头为双头结构，左右两个抛丸叶轮通过各自独立的抛丸电机进行驱动，工作时旋向相反；落砂斗的下部分为两个斗底，通过控砂阀进行钢丸的供料；在抛丸口的两侧外端设置有万向定位轮，在抛丸口的上方设置有除尘管，除尘管通过软管管路连接至除尘箱；在抛丸口的下方，设置有回砂斗。

 所述抛丸叶轮采用的“Y”型抛丸叶片， “Y”型两侧为凹入的对称圆弧，“Y”型前部尖端指向抛丸叶轮的圆心，利用紧固件穿过“Y”型后部宽端中间的通孔将若干片抛丸叶片夹持在上下固定盘之间。

 所述平行四边形连杆机构由基座与顶部横梁组成平行四边形横边，第一纵梁与第二纵梁组成平行四边形竖边，在横边与竖边之间设置连杆液压缸驱动四边形进行变形；所述导轨分为长导轨与短导轨两段，两段之间通过第一枢接轴枢接，长导轨前部通过第二枢接轴枢接在顶部横梁的前端，导轨液压缸设置在短导轨与顶部横梁之间。

所述顶部横梁包括水平横梁及其内部嵌套的伸出横梁。

所述长导轨与短导轨相邻的连接面上设置有法兰，所述长导轨后部承载在顶部横梁的承重辊上。

所述导轨两边缘设置有轨道，导轨的正面设置有齿条；所述滑块上设置有电动机，电动机输出轴的齿轮与齿条相啮合，驱动滑块沿着轨道进行滑移。

本发明的有益效果如下：

本发明将表面处理工作头部件设置在支撑臂结构上，并可回转地设置在可移动平台上，可以有效的提高机动性与灵活性，适应于多种场合、多种规格、超高超大的工件或结构件的表面处理需求，并且能够达到优秀的处理质量。

本发明的双抛丸器结构可以有效的克服现有技术中由于发射角造成的喷丸不均匀的问题，弥补了远端打击力量小、数量少产生的加工质量差的缺陷，保证了在整个作业面宽度上基本相同优质的表面处理质量；在这个基础上，可以大幅地增加螺旋送进的步长，从而有效地减少加工时间，提高加工效率。

本发明的供料***采用螺旋提升的供丸装置，相比与现有技术中的链条与送料斗结构，不仅内部零部件少，设备体积小，重量轻，结构简洁合理，故障率低，易于维护；而且大大降低了工作噪声，整个螺旋***的持续工作，可以保证持续稳定的供丸，避免了送料斗倾倒钢珠时断时续的不稳定供丸状态，从而保证的表面处理质量。工作头部件重量的减低，可以提高工作的稳定性，简化后部的支撑臂结构。本发明的供料***同时可以实现自洁作用，不需要停机进行钢丸的替换与清洁，从而可以保证可靠的长时间自动化作业。

本发明采用的双抛丸器结构与“Y”型叶片，抛射质量好，且通过简单的替换即可成倍的提高了工作寿命。

本发明的导轨采用长短导轨平时分离，需要时组装为一体的结构，在正常工作状态或者运输行驶时，导轨的长导轨与短导轨两段分离并相互垂直，不仅可以在不增加设备长宽高尺寸的前提下，充分保持设备的稳定性，而且各方向、各角度进行调节也完全可以满足常规生产加工的需要。在处理特大型工件或结构的场合，通过长短导轨组合形成整体导轨，利用单支导轨液压缸，即可完成导轨组装、导轨竖直、导轨倾斜等需求，大大增加了设备的工作高度；本发明结构简单紧凑，易于维护易操作，可靠性好，具有显著的经济效益。

附图说明

图1为本发明的立体图，支撑臂收起状态。

图2如图1，为支撑臂竖直的工作状态。

图3为本发明的抛丸头与供丸装置的立体图。

图4为图3的主视图。

图5为图4中A-A向的剖面图。

图6为抛丸叶轮的装配***图。

图7为图4中B-B向的剖面图。

图8为本发明的支撑臂收起状态的主视图。

图9为支撑臂展开的中间步骤状态。

图10为支撑臂竖直状态。

图11为支撑臂倾斜状态。

图中：1、抛丸头；2、供丸装置；3、滑块；4、导轨；5、除尘箱；6、平行四边形连杆机构；7、控制室；8、移动平台；10、抛丸叶片；11、落砂斗；12、除尘管；13、万向定位轮；14、抛丸口；15、回砂斗；16、抛丸器；17、控砂阀；18、抛丸叶轮；19、抛丸电机；20、螺旋叶片；21、提升电机；22、变速箱；23、上部出口；24、输送管；25、固定孔；31、电动机；41、长导轨；42、短导轨；43、第一枢接轴；44、第二枢接轴；45、轨道；46、齿条；47、法兰；61、基座；62、第一纵梁；63、连杆液压缸；64、第二纵梁；65、水平横梁；66、伸出横梁；67、导轨液压缸；68、承重辊；α、发射角。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2所示，本发明的支撑臂结构的平行四边形连杆机构6的基座61通过回转副安装在移动平台8上，在平行四边形连杆机构6的两侧设置有除尘箱5与控制室7；导轨4设置在平行四边形连杆机构6上方，抛丸头1与供丸装置2的工作头部件通过滑块3可滑移的设置在导轨4上。如图1与图2所示，本发明的移动平台8采用履带式结构，当然，也可以采用固定平台或者导轨式滑移平台，将本发明设置在生产流水线上。本发明的平行四边形连杆机构6通过回转副安装在移动平台8上，可以作360度回转，从而具有更大的灵活性。

图3为本发明的抛丸头1与供丸装置2的立体图，供丸装置2设置在抛丸头1的后部中央，为具有一定斜度的螺旋提升装置，如图7所示，供丸装置2的输送管24底部与回砂斗15的斗底相连通，输送管24中央设置的中轴上环绕设置有螺旋叶片20，通过输送管24顶部设置的提升电机21与变速箱22驱动；输送管24的上部出口23与落砂斗11相连通。

如图3至图5所示，本发明的抛丸器16为双头结构，即设置有左右两个并联的抛丸叶轮18，并各自通过独立的抛丸电机19进行驱动，工作时旋向相反；落砂斗11的下部分为两个斗底，通过控砂阀17的控制给抛丸叶轮18进行钢丸的供料。在抛丸口14的两侧外端，设置有万向定位轮13，工作时与工件相接触。在抛丸口14的上方，设置有除尘管12，除尘管12出口部通过软管管路连接至后部的除尘箱5。在抛丸口14的下方，设置有回砂斗15。

如图6所示，本发明的抛丸叶轮18采用的“Y”型抛丸叶片10，抛丸叶片10的两侧为凹入的对称圆弧，抛丸叶片10的 “Y”型前部尖端指向圆心，后部宽端中间有一个固定孔25，通过螺栓等紧固件将抛丸叶片10夹持在上下固定盘之间。本发明采用的双抛丸器结构与“Y”型叶片，当一段时间工作后，“Y”型叶片的一侧工作面圆弧磨损以后，直接对调左右抛丸叶轮18，即可使用另一侧的圆弧面进行工作，从而成倍的提高了工作寿命。

实际工作时，由上方落砂斗11供给的钢丸接触到抛丸叶片10的侧面圆弧时，被加速并以一定的线速度向抛丸口14发射出去，形成了图5中所示的发射角α。本发明的双抛丸器结构可以有效的克服现有技术中由于发射角造成的喷丸不均匀的问题，工作时两个抛丸叶轮18以相反的旋向进行旋转，两个发射角α在远端有一定宽度的交汇范围，这样虽然单个的抛丸叶轮18在作业面宽度上存在近强远弱的不平衡，但是两个抛丸叶轮18同时相对旋转抛丸时，在发射角α远端的工件受到双倍的钢丸冲击，即使有少部分钢丸发生碰撞，由于存在发射斜角，其碰撞后钢丸依然是向着工件表面进行冲击，从而弥补了远端打击力量小、数量少产生的加工质量差的缺陷，保证了在整个作业面宽度上基本相同优质的表面处理质量，在这个基础上，可以大幅地增加螺旋送进的步长，从而有效地减少加工时间，提高加工效率。根据实际工作测试，对于相同长度的风力发电塔架的圆筒工件进行表面抛丸处理，采用单个抛丸头的加工时间为4～5个小时，而采用本发明的双抛丸器结构仅需1.5小时作用，且抛丸质量大大提高。

如图7中的双点划线所示，钢丸在冲击工件的作业面以后，依靠冲击力将工件表面的氧化层或者锈蚀冲击下来，此时除尘管12中利用风机产生巨大的吸力，将位于抛丸口14的氧化层或者锈蚀粉末向上抽吸，并通过软管管路输送至后部的除尘箱5进行过滤除尘。而重量较重的钢丸则在重力的作用下，落入回砂斗15，通过斗底的出口进入输送管24，在螺旋叶片20的作用下向上提升，落入落砂斗11再次进入循环。虽然可能也有较大体积的锈蚀片没有被抽吸走，落入了回砂斗15并进入供料循环，但是由于其组织疏松，在钢丸的挤压作用、螺旋叶片的剪切作用、抛射的冲击作用下，被粉碎为粉尘微粒，并最终被除尘管12吸走。因此，本发明的供料***可以实现自洁作用，而不需要停机进行钢丸的替换与清洁，从而可以保证可靠的长时间自动化作业。

本发明采用螺旋提升的供丸装置2，相比与现有技术中的链条与送料斗结构，不仅内部零部件数目仅为后者的1/4，设备体积减少为1/4，重量降低为1/4，结构简洁合理，故障率低，易于维护；而且大大降低了工作噪声，整个螺旋***的持续工作，可以保证持续稳定的供丸，避免了送料斗倾倒钢珠时断时续的不稳定供丸状态，从而保证的表面处理质量。工作头部件重量的减低，可以提高工作的稳定性，简化后部的支撑臂结构。

如图8所示，本发明的支撑臂结构由导轨4与平行四边形连杆机构6组成，平行四边形连杆机构6由基座61与水平横梁65组成平行四边形横边，第一纵梁62与第二纵梁64组成平行四边形竖边，在横边与竖边之间设置连杆液压缸63驱动四边形进行变形。水平横梁65为嵌套式结构，在水平横梁65内部嵌套有伸出横梁66，伸出横梁66通过尾部水平液压缸（图中未示出）进行推动，可以延长或者收缩。

如图1、图8所示，本发明的导轨4分为长导轨41与短导轨42两段，两段之间通过第一枢接轴43枢接，在相邻的连接面上设置有法兰47。导轨4两边缘设置有轨道45，导轨4的正面设置有齿条46，滑块3上设置有电动机31，电动机31输出轴的齿轮（图中未示出）与齿条46相啮合，驱动滑块3沿着轨道45进行滑移。长导轨41前部通过第二枢接轴44枢接在伸出横梁66的前端，长导轨41后部承载在水平横梁65尾端的承重辊68上。导轨液压缸67设置在短导轨42与伸出横梁66之间，可以驱动短导轨42以第一枢接轴43为中心旋转，也可以驱动连接后的整支导轨4以第二枢接轴44为中心旋转。

参见图8至图11可以较好的理解本发明的实际工作过程。如图1与图8所示，本发明在正常工作状态或者运输行驶时，导轨4的长导轨41与短导轨42两段分离并相互垂直，其中长导轨41为水平状态，分别由两端的第二枢接轴44与承重辊68承载在平行四边形连杆机构6上；短导轨42为竖直状态，通过第一枢接轴43与长导轨41枢接，并通过导轨液压缸67与平行四边形连杆机构6连接。滑块3保持在短导轨42上，在滑块3上设置抛丸头1与供丸装置2。

这种长导轨41与短导轨42分离的状态不仅可以在不增加设备长宽高尺寸的前提下，充分保持设备的稳定性，而且也完全满足常规生产加工的需要。在这种状态下，抛丸头1的前后送进依靠伸出横梁66在水平横梁65内的伸缩动作实现；抛丸头1的上下升降通过平行四边形连杆机构6的变形产生的升降进行调节以及滑块3在短导轨42上的升降；抛丸头1的仰俯角度由导轨液压缸67的伸缩缸进行调节。通过上述调节，本金属表面处理机能达到最大高度为1.2～5米的加工范围，完全可以满足例如风力发电塔架的圆筒类工件的表面处理需求。

当需要处理更高的大型结构时，例如储油储气罐、大型船舶等，则需要将长导轨41竖起。如图9所示，首先导轨液压缸67伸缸动作，将短导轨42及其上的滑块3一同向上翻转至水平位置，短导轨42与长导轨41的端面法兰47相接触，此时采用人工将紧固件紧固，或者利用自动卡合装置，将两段导轨通过法兰47连接为一体，形成导轨4。

如图10所示，导轨液压缸67作缩缸动作，将短导轨42与长导轨41一起拉起，从而将整支导轨4一起竖起，在处理直壁件的场合，导轨4为如图10所示的竖直状态，滑块3可以在整支导轨4的高度上升降运动。通过调节导轨液压缸67，可以将导轨4倾斜一定角度，如图11所示，从而满足对船体侧壁等倾斜竖立面的表面处理要求。在这种竖直状态下，平行四边形连杆机构6、伸出横梁66的伸缩也同样可以动作调节，通过设置不同长度的长导轨41，也可以增加设备的工作高度，通常情况下，本发明能满足最大高度为十米以上的工件表面处理要求。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改，例如将安装在滑块上的抛丸头与供丸装置更改为喷涂与供液装置，从而满足表面涂覆的要求。 

Claims (9)

1.一种多功能大型金属表面处理机，其特征在于：在底平台上设置有支撑臂结构与除尘箱（5），所述支撑臂结构包括平行四边形连杆机构（6）与其上设置的可翻折的导轨（4），表面处理工作头部件包括抛丸头（1）与供丸装置（2），工作头部件通过滑块（3）可滑移的设置在导轨（4）上。

2.按照权利要求1所述的多功能大型金属表面处理机，其特征在于：所述底平台为固定平台或者移动平台（8），平行四边形连杆机构（6）的基座（61）通过回转副安装在底平台上；所述移动平台（8）为轮式或履带式结构。

3.按照权利要求1所述的多功能大型金属表面处理机，其特征在于：所述供丸装置（2）为螺旋提升装置，与竖直线倾斜一定角度的设置在抛丸头（1）的后部中央，供丸装置（2）的输送管（24）底部与回砂斗（15）的斗底相连通，输送管（24）中央设置的中轴上环绕设置有螺旋叶片（20），通过输送管（24）顶部设置的提升电机（21）驱动；输送管（24）的上部出口（23）与落砂斗（11）相连通。

4.按照权利要求1所述的多功能大型金属表面处理机，其特征在于：所述抛丸头（1）为双头结构，左右两个抛丸叶轮（18）通过各自独立的抛丸电机（19）进行驱动，工作时旋向相反；落砂斗（11）的下部分为两个斗底，通过控砂阀（17）进行钢丸的供料；在抛丸口（14）的两侧外端设置有万向定位轮（13），在抛丸口（14）的上方设置有除尘管（12），除尘管（12）通过软管管路连接至除尘箱（5）；在抛丸口（14）的下方，设置有回砂斗（15）。

5.按照权利要求4所述的多功能大型金属表面处理机，其特征在于： 所述抛丸叶轮（18）采用的“Y”型抛丸叶片（10）， “Y”型两侧为凹入的对称圆弧，“Y”型前部尖端指向抛丸叶轮（18）的圆心，利用紧固件穿过“Y”型后部宽端中间的通孔将若干片抛丸叶片（10）夹持在上下固定盘之间。

6.按照权利要求1所述的多功能大型金属表面处理机，其特征在于： 所述平行四边形连杆机构（6）由基座（61）与顶部横梁组成平行四边形横边，第一纵梁（62）与第二纵梁（64）组成平行四边形竖边，在横边与竖边之间设置连杆液压缸（63）驱动四边形进行变形；所述导轨（4）分为长导轨（41）与短导轨（42）两段，两段之间通过第一枢接轴（43）枢接，长导轨（41）前部通过第二枢接轴（44）枢接在顶部横梁的前端，导轨液压缸（67）设置在短导轨（42）与顶部横梁之间。

7.按照权利要求6所述的多功能大型金属表面处理机，其特征在于：所述顶部横梁包括水平横梁（65）及其内部嵌套的伸出横梁（66）。

8.按照权利要求6所述的多功能大型金属表面处理机，其特征在于：所述长导轨（41）与短导轨（42）相邻的连接面上设置有法兰（47），所述长导轨（41）后部承载在顶部横梁的承重辊（68）上。

9.按照权利要求6所述的多功能大型金属表面处理机，其特征在于：所述导轨（4）两边缘设置有轨道（45），导轨（4）的正面设置有齿条（46）；所述滑块（3）上设置有电动机（31），电动机（31）输出轴的齿轮与齿条（46）相啮合，驱动滑块（3）沿着轨道（45）进行滑移。

Images