CN102659044A - 装配用三自由度起重机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配用三自由度起重机，属于重型设备装配领域，将L形底座支架（200）固定于地面，液压泵站（100）置于L形底座支架（200）的后部，摆动部分（300）铰接于L形底座支架（200）上，摆动液压缸（306）实现摆动架的摆动；升降液压缸（401）通过链条（405）绕过升降横梁（402）上的链轮（404），拉动装于摆动部分（400）滑道中的回转部分（500）升降，液压马达（507）通过减速箱（508）以及回转支撑（509）驱动被装配件（600）旋转，这样实现了被装配件（600）的可控升降、旋转以及俯仰，能够调整到最佳位置与姿态，方便与其它部件相互装配，从而提高了生产效率与装配质量。

Description

装配用三自由度起重机

技术领域

本发明属于综合测试装配领域，是一种可以实现俯仰、升降和回转三个自由度运动的装配设备。

背景技术

起重装置是工业生产中广泛应用的设备，可以减少工人的劳动强度。目前，工业生产中普遍运用的起重装置一类是通过吊车缆绳实现重物的提升，它可以实现重物的升降，却不易实现旋转、倾斜等动作，不能满足工业生产需要。

已有的专利如CN02295585.2中涉及的一种大型设备合拢对中装置公开了一种用于船舶制造业的大型设备对中装置，可以完成对工件六个自由度的姿态调整，但由于其占用空间大，升降行程小，而且用于一般的机械行业中也会使经济成本大大增加。

已有的专利另如CN87208440U提供了一种在一套装置上能完成吊车、压力机和起升机三种工作的多功能可移式电动起升机，可以完成对工件的升降进行控制，但是不能对工件进行俯仰和旋转等姿态的调整。

本发明提供一种装配用三自由度起重机，可以对工件进行俯仰、升降和回转三个姿态的调整，以满足工业生产需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一套液压操作***与执行机构，实现大质量待装配物体俯仰、升降和回转三个自由度的运动；

为了解决上述技术问题，本发明公开了装配用三自由度起重机，包括：

液压泵站、L形底座支架、摆动部分、升降部分和回转部分；

L形底座支架置于地面，并用螺栓通过L形底座支架的三块地脚螺栓连接板四角的通孔与地面固定；

液压泵站置于L形底座支架的后部，液压泵站集成了液压***的动力元件与控制元件，液压泵站的输出通过软管分别与摆动部分的两个摆动液压缸、升降部分的升降液压缸以及回转部分的液压马达相连接；

摆动部分的两个摆动轴座通过螺栓固定于L形底座支架上部的两块连接方板上，底部由两个摆动液压缸与L形底座支架上的两个摆动液压缸铰接支座通过销相铰接，形成转动副；

升降部分的两根T形导轨通过每侧三个T形导轨支座固定于摆动部分的两根M形导轨梁的后侧面；升降部分的升降液压缸下缸头与摆动部分的升降液压缸铰接支座通过销相铰接，形成转动副；升降部分的下部四个弹簧链条连接头与摆动部分的链条固定端连接板上的四个孔a1、a2、a3和a4通过弹簧和螺栓连接固定；

回转部分的两个U形滑轨装入摆动部分的两根M形导轨梁中，相互配合形成滑动副；回转部分通过顶板上的四个孔b1、b2、b3和b4分别与升降部分上部的四个链条连接头用螺栓螺母固连；

被装配件通过螺栓连接在回转支承的内圈上，可以在液压马达旋转时被驱动旋转。

L形底座支架是由长度相等的四根方钢管焊接成矩形底座，并在矩形底座底部焊接三块四角带有通孔的地脚螺栓连接板，两个摆动液压缸铰接支座分别焊接在中间的地脚螺栓连接板的两侧；在矩形底座的一端两侧竖直焊接长度相等的两根方钢管，并分别用两根方钢管将竖直方钢管与底座方钢管斜向焊接加强。

摆动部分包括：两根M形导轨梁、两块固定板、底板、两根摆动轴、两个摆动轴座、两个摆动液压缸、两个摆动液压缸铰接支座、支座、升降液压缸铰接支座和链条固定端连接板；

两根M形导轨梁的槽口相对，上部由两块固定板在两侧通过螺栓固定，底部两端面由底板通过螺栓固定，形成的槽形轨道和回转部分的两个U形滑轨相配合，形成滑动副；两根摆动轴一端均布通孔的凸缘分别通过螺栓固定于两根M形导轨梁中部背面，另一端短轴与两个摆动轴座的孔相配合，形成转动副；链条固定端连接板上的方形法兰板分别通过螺栓固定于两根M形导轨梁中部的后侧面；两个摆动液压缸铰接支座一端分别通过螺栓固定于两根M形导轨梁的下部，另一端分别与两个摆动液压缸的头部通过销相铰接，形成转动副；当摆动液压缸伸缩时，推拉M形导轨梁使摆动部分绕摆动轴摆动；

M形导轨梁是在截面为矩形的钢材的一个侧面加工出两道凹槽，使截面为“M”形的导轨梁；

摆动轴是一端带有圆形凸缘且凸缘上均匀分布有四个通孔的短轴；

摆动轴座是一个中间水平方向有一与摆动轴相配合的通孔的长方体，其下端带有凸沿且凸沿上开有四个通孔，这四个通孔与连接方板的四个螺纹孔相匹配；

链条固定端连接板是一块梯形板，切去和升降液压缸以及回转部分相干涉的部分，在梯形板中部开四个孔a1、a2、a3和a4，在梯形板底部两侧剩余部分焊上方形法兰板，以便通过螺栓连接到M形导轨梁的后侧面中部；

升降部分包括：升降液压缸、升降横梁、两个滑靴、四个链轮、四根链条、四个链条连接头、四个弹簧链条连接头、两根T形导轨、六个T形导轨支座和轴套；

升降液压缸上端连接头通过铰接环套接在升降横梁中间的凸台上；在升降横梁两侧分别安装两个链轮，并通过轴套轴向定位；两个滑靴的盲孔端分别套在升降横梁两端，另一端分别与两只T形导轨相配合，形成滑动副；两根T形导轨分别与三只T形导轨支座通过螺栓固定；四根链条分别绕在四个链轮上，链条头部分别与四个链条连接头相连，链条尾部分别与四个弹簧链条连接头相连；

滑靴一端开有与T形导轨相配合的凹槽，另一端开有与升降横梁相配合的圆柱盲孔；

弹簧链条连接头是在链条连接头的螺母端先装入弹簧，再拧入螺母的连接头；

T形导轨是截面为“T”形的长导轨；

回转部分包括：前板、两块侧板、底板、顶板、中板、两个U形滑轨、液压马达、减速箱和回转支撑；

前板是一块矩形板，中心开有与回转支撑外圈内径相匹配的圆孔，在与圆孔同心的圆周上均布有与回转支撑外圈上通孔相匹配的螺纹孔；

顶板开有四个孔b1、b2、b3和b4；

U形滑轨是在截面为正方形的方钢一侧中间加工出一道凹槽，使截面为“U”形的滑轨，该截面的凹槽尺寸和M形导轨梁的截面的尺寸相匹配，二者构成滑动副；

前板、两块侧板、底板、顶板焊接成只有一端开口的矩形框架；中板平行于顶板与底板焊接在侧板与前板的内侧，将上腔与下腔分成容积相等的矩形框架；两个U形滑轨分别焊接在上述矩形框架的两侧侧板上；该矩形框架的宽度使两侧的U形滑轨与两根M形导轨梁形成的内滑道相配合，形成滑动副；

液压马达通过螺栓将其法兰固定在减速箱上，并且液压马达的输出轴***减速箱输入轴的孔中，并且通过键连接在一起，从而液压马达驱动减速箱旋转；减速箱通过螺栓和螺母固定在中板上，减速箱输出端制有轮齿，并与回转支撑的内圈轮齿相啮合，这样回转支承的内圈在液压马达的作用下并通过减速箱驱动而旋转。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供一种装配用三自由度起重机，可以对工件进行俯仰、升降和回转三个姿态的调整，兼顾工作效率和经济成本，以满足工业生产需要，提高生产效率。

附图说明

图1是装配用三自由度起重机总体结构示意图；

图2是装配用三自由度起重机L形底座支架结构示意图；

图3是装配用三自由度起重机摆动部分结构示意图；

图4是链条固定端连接板310的俯视图；

图5是装配用三自由度起重机升降部分结构示意图；

图6是图6的C-C剖视图；

图7是装配用三自由度起重机回转部分结构示意图；

图8是图8的D-D剖视图；

图9是装配用三自由度起重机液压***图。

图1至图9中，包括：方钢管201，地脚螺栓连接板202，竖直方钢管203，方钢管204，连接方板205，摆动液压缸铰接支座206， M形导轨梁301，固定板302，底板303，摆动轴304，摆动轴座305，摆动液压缸306，摆动液压缸铰接支座307，支座308，升降液压缸铰接支座309，链条固定端连接板310，升降液压缸401，升降横梁402，滑靴403，链轮404，链条405，链条连接头406，链条弹簧连接头407， T形导轨408，T形导轨支座409，轴套410，前板501，侧板502，底板503，顶板504，中板505，U形滑轨506，液压马达507，减速箱508，回转支撑509，平衡阀601，平衡阀602。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进一步详细说明。

本发明的核心构思为，通过设计一套液压操作***与执行机构，实现大质量待装配物体的俯仰、升降和回转三个自由度的运动，以满足装配时位置与姿态调整的需要。

如图1所示，装配用三自由度起重机由液压泵站100、L形底座支架200、摆动部分300、升降部分400、回转部分500组成；

L形底座支架200置于地面，并用螺栓通过L形底座支架200的三块地脚螺栓连接板202四角的通孔与地面固定；

液压泵站100置于L形底座支架200的后部，液压泵站100集成了图9所示液压***的动力元件与控制元件，液压泵站100的输出通过软管分别与摆动部分300的两个摆动液压缸306、升降部分400的升降液压缸401以及回转部分500的液压马达507相连接；

摆动部分300的两个摆动轴座305通过螺栓固定于L形底座支架200上部的两块连接方板205上，底部由两个摆动液压缸306与L形底座支架200上的两个摆动液压缸铰接支座206通过销相铰接，形成转动副；

升降部分400的两根T形导轨408通过每侧3个T形导轨支座409固定于摆动部分300的两根M形导轨梁301的后侧面；升降部分400的升降液压缸401下缸头与摆动部分300的升降液压缸铰接支座309通过销相铰接，形成转动副；升降部分400的下部四个弹簧链条连接头407与摆动部分300的链条固定端连接板310上的四个孔a1、a2、a3和a4通过弹簧和螺栓连接固定；

回转部分500的两个U形滑轨506装入摆动部分300的两根M形导轨梁301中，相互配合形成滑动副；回转部分500通过回转部分500的顶板504上的四个孔b1、b2、b3和b4分别与升降部分400上部的四个链条连接头406用螺栓螺母固连。

如图2所示，L形底座支架200，由长度相等的四根方钢管201焊接成矩形底座，并在矩形底座底部焊接三块四角带有通孔的地脚螺栓连接板202，两个摆动液压缸铰接支座206分别焊接在中间的地脚螺栓连接板202的两侧；在矩形底座的一端两侧竖直焊接长度相等的两根方钢管203，并分别用两根方钢管204将竖直方钢管203与底座方钢管201斜向焊接加强，竖直方钢管203与底座方钢管201以及地脚螺栓连接板202的连接处用三角形筋板焊接加强，在两根竖直方钢管203的上端面分别焊接两块四角有螺纹孔的连接方板205；

如图3所示，摆动部分300，包括：两根M形导轨梁301、两块固定板302、底板303、两根摆动轴304、两个摆动轴座305、两个摆动液压缸306、两个摆动液压缸铰接支座307、支座308、升降液压缸铰接支座309和链条固定端连接板310；

M形导轨梁301是在截面为矩形的钢材的一个侧面加工出两道凹槽，使截面为“M”形的导轨梁；

摆动轴304是一端带有圆形凸缘且凸缘上均匀分布有四个通孔的短轴；

摆动轴座305是一个中间水平方向有一与摆动轴304相配合的通孔的长方体，其下端带有凸沿且凸沿上开有四个通孔，这四个通孔与连接方板205的四个螺纹孔相匹配；

如图4所示，链条固定端连接板310是一块梯形板，切去和升降液压缸401以及回转部分500相干涉的部分，在梯形板中部开四个孔a1、a2、a3和a4，在梯形板底部两侧剩余部分焊上方形法兰板，以便通过螺栓连接到M形导轨梁301的后侧面中部；

两根M形导轨梁301的槽口相对，上部由两块固定板302在两侧通过螺栓固定，底部两端面由底板303通过螺栓固定，形成的槽形轨道和回转部分500的两个U形滑轨506相配合，形成滑动副；两根摆动轴304一端带有通孔的凸缘分别通过螺栓固定于两根M形导轨梁301中部背面，另一端短轴与两个摆动轴座305的孔相配合，形成转动副；链条固定端连接板310上的方形法兰板分别通过螺栓固定于两根M形导轨梁中部的后侧面；两个摆动液压缸铰接支座307一端分别通过螺栓固定于两根M形导轨梁301的下部，另一端分别与两个摆动液压缸306的头部通过销相铰接，形成转动副；当摆动液压缸306伸缩时，推拉M形导轨梁301使摆动部分300绕摆动轴304摆动。

升降部分400如图5所示，包括：升降液压缸401、升降横梁402、两个滑靴403、四个链轮404、四根链条405、四个链条连接头406、四个弹簧链条连接头407、两根T形导轨408、六个T形导轨支座409和轴套410；

滑靴403一端开有与T形导轨408相配合的凹槽，另一端开有与升降横梁402相配合的圆柱盲孔；

弹簧链条连接头407是在链条连接头的螺母端先装入弹簧，再拧入螺母的连接头；

T形导轨408是截面为“T”形的长导轨；

如图6所示，升降液压缸401上端连接头通过铰接环套接在升降横梁402中间的凸台上；在升降横梁402两侧分别安装两个链轮404，并通过轴套410轴向定位；两个滑靴403的盲孔端分别套在升降横梁402两端，另一端分别与两只T形导轨408相配合，形成滑动副；两根T形导轨408分别与三只T形导轨支座409通过螺栓固定；四根链条405分别绕在四个链轮404上，链条头部分别与四个链条连接头406相连，链条尾部分别与四个弹簧链条连接头407相连；

如图7所示，回转部分500，包括：前板501、两块侧板502、底板503、顶板504、中板505、两个U形滑轨506、液压马达507、减速箱508和回转支撑509；

前板501是一块矩形板，中心开有与回转支撑509外圈内径相匹配的圆孔，在与圆孔同心的圆周上均布有与回转支撑509外圈上通孔相匹配的螺纹孔；

顶板504开有四个孔b1、b2、b3和b4；

U形滑轨506是在截面为正方形的方钢一侧中间加工出一道凹槽，使截面为“U”形的滑轨，该截面的凹槽尺寸和M形导轨梁301的截面的尺寸相匹配，二者构成滑动副；

回转支撑509由外圈、内圈和滚珠构成，内外圈之间可以相互转动，内外圈上均布有贯通螺纹孔，内圈上制有轮齿；回转支撑509外圈通过螺栓固定在前板501上。

前板501、两块侧板502、底板503、顶板504焊接成只有一端开口的矩形框架；中板505平行于顶板504与底板503焊接在侧板502与前板501的内侧，将上腔与下腔分成容积相等的矩形框架；两个U形滑轨506分别焊接在上述矩形框架的两侧侧板502上；该矩形框架的宽度使两侧的U形滑轨506与两根M形导轨梁形成的内滑道相配合，形成滑动副；

液压马达507通过螺栓将其法兰固定在减速箱508上，并且液压马达507的输出轴***减速箱输入轴的孔中，并且通过键连接在一起，从而液压马达507驱动减速箱508旋转；减速箱508通过螺栓和螺母固定在中板505上，见图8。减速箱508输出端制有轮齿，并与回转支撑509的内圈轮齿相啮合。这样回转支承509的内圈在液压马达507的作用下并通过减速箱508驱动旋转。

被装配件600通过螺栓连接在回转支承509的内圈上，可以在液压马达507旋转时被驱动旋转。

上述即为本发明各部分及其连接方式，接着将其动作方式结合图9所示的液压***介绍如下：

摆动运动：当电磁铁5DT通电时，两只摆动液压缸306同时伸长，从而推动M形导轨梁301以及摆动部分300上所承载的升降部分400、回转部分500组成一起绕摆动轴304摆动一定角度；当电磁铁6DT通电时，两只摆动液压缸306缩短，从而拉动M形导轨梁301反向摆过一定角度；平衡阀601一方面起到液压锁的作用，使两只摆动液压缸306停留在任意位置，另一方面可以防止摆动液压缸306过冲；

升降运动：当电磁铁1DT通电时，升降液压缸401伸长，推动升降横梁402在两个滑靴405的导引下沿着两根T形导轨408上升，从而通过四根链条405拉动回转部分500以及所搭载的被装配件600一起以双倍于升降液压缸401的行程沿摆动部分300的M形导轨梁上升；当电磁铁2DT通电时，升降液压缸401缩短，回转部分500在自身重力的作用下下降；四个弹簧链条连接头407的弹簧结构使四根链条405受力均匀；平衡阀602一方面使升降液压缸401停留在任意位置，另一方面防止升降液压缸401下降超速；

回转运动：当电磁铁3DT通电时，液压马达509旋转带动减速箱508从而驱动回转支承509的内圈以及在其上安装的被装配件600一起旋转；当电磁铁4DT通电时，液压马达509反向旋转，带动待装配物600体反向旋转。

Claims (5)

1.一种装配用三自由度起重机，其特征在于：由液压泵站（100）、L形底座支架（200）、摆动部分（300）、升降部分（400）、回转部分（500）组成；

L形底座支架（200）置于地面，并用螺栓通过L形底座支架（200）的三块地脚螺栓连接板（202）四角的通孔与地面固定；

液压泵站（100）置于L形底座支架（200）的后部，液压泵站（100）集成了液压***的动力元件与控制元件，液压泵站（100）的输出通过软管分别与摆动部分（300）的两个摆动液压缸（306）、升降部分（400）的升降液压缸（401）以及回转部分（500）的液压马达（507）相连接；

摆动部分（300）的两个摆动轴座（305）通过螺栓固定于L形底座支架（200）上部的两块连接方板（205）上，底部由两个摆动液压缸（306）与L形底座支架（200）上的两个摆动液压缸铰接支座（206）通过销相铰接，形成转动副；

升降部分（400）的两根T形导轨（408）通过每侧三个T形导轨支座（409）固定于摆动部分（300）的两根M形导轨梁（301）的后侧面；升降部分（400）的升降液压缸（401）下缸头与摆动部分（300）的升降液压缸铰接支座（309）通过销相铰接，形成转动副；升降部分（400）的下部四个弹簧链条连接头（407）与摆动部分（300）的链条固定端连接板（310）上的四个孔（a1、a2、a3和a4）通过弹簧和螺栓连接固定；

回转部分（500）的两个U形滑轨（506）装入摆动部分（300）的两根M形导轨梁（301）中，相互配合形成滑动副；回转部分（500）通过顶板（504）上的四个孔（b1、b2、b3和b4）分别与升降部分（400）上部的四个链条连接头（406）用螺栓螺母固连；

被装配件（600）通过螺栓连接在回转支承（509）的内圈上，可以在液压马达（507）旋转时被驱动旋转。

2.如权利要求1所述的一种装配用三自由度起重机，其特征在于：L形底座支架（200）是由长度相等的四根方钢管（201）焊接成矩形底座，并在矩形底座底部焊接三块四角带有通孔的地脚螺栓连接板（202），两个摆动液压缸铰接支座（206）分别焊接在中间的地脚螺栓连接板（202）的两侧；在矩形底座的一端两侧竖直焊接长度相等的两根方钢管（203），并分别用两根方钢管（204）将竖直方钢管（203）与底座方钢管（201）斜向焊接加强。

3.如权利要求1所述的一种装配用三自由度起重机，其特征在于：两根M形导轨梁（301）的槽口相对，上部由两块固定板（302）在两侧通过螺栓固定，底部两端面由底板（303）通过螺栓固定，形成的槽形轨道和回转部分（500）的两个U形滑轨（506）相配合，形成滑动副；两根摆动轴（304）一端均布通孔的凸缘分别通过螺栓固定于两根M形导轨梁（301）中部背面，另一端短轴与两个摆动轴座（305）的孔相配合，形成转动副；链条固定端连接板（310）上的方形法兰板分别通过螺栓固定于两根M形导轨梁中部的后侧面；两个摆动液压缸铰接支座（307）一端分别通过螺栓固定于两根M形导轨梁（301）的下部，另一端分别与两个摆动液压缸（306）的头部通过销相铰接，形成转动副；当摆动液压缸（306）伸缩时，推拉M形导轨梁（301）使摆动部分（300）绕摆动轴（304）摆动；

M形导轨梁（301）是在截面为矩形的钢材的一个侧面加工出两道凹槽，使截面为“M”形的导轨梁；

摆动轴（304）是一端带有圆形凸缘且凸缘上均匀分布有四个通孔的短轴；

摆动轴座（305）是一个中间水平方向有一与摆动轴（304）相配合的通孔的长方体，其下端带有凸沿且凸沿上开有四个通孔，这四个通孔与连接方板（205）的四个螺纹孔相匹配；

链条固定端连接板（310）是一块梯形板，切去和升降液压缸（401）以及回转部分（500）相干涉的部分，在梯形板中部开四个孔（a1、a2、a3和a4），在梯形板底部两侧剩余部分焊上方形法兰板，以便通过螺栓连接到M形导轨梁（301）的后侧面中部。

4.如权利要求1所述的一种装配用三自由度起重机，其特征在于：所述的升降部分（400），包括：升降液压缸（401）、升降横梁（402）、两个滑靴（403）、四个链轮（404）、四根链条（405）、四个链条连接头（406）、四个弹簧链条连接头（407）、两根T形导轨（408）、六个T形导轨支座（409）和轴套（410）；升降液压缸（401）上端连接头通过铰接环套接在升降横梁（402）中间的凸台上；在升降横梁（402）两侧分别安装两个链轮（404），并通过轴套（410）轴向定位；两个滑靴（403）的盲孔端分别套在升降横梁（402）两端，另一端分别与两只T形导轨（408）相配合，形成滑动副；两根T形导轨（408）分别与三只T形导轨支座（409）通过螺栓固定；四根链条（405）分别绕在四个链轮（404）上，链条头部分别与四个链条连接头（406）相连，链条尾部分别与四个弹簧链条连接头（407）相连；

滑靴（403）一端开有与T形导轨（408）相配合的凹槽，另一端开有与升降横梁（402）相配合的圆柱盲孔；

弹簧链条连接头（407）是在链条连接头的螺母端先装入弹簧，再拧入螺母的连接头；

T形导轨（408）是截面为“T”形的长导轨。

5.如权利要求1所述的一种装配用三自由度起重机，其特征在于：的回转部分（500），包括：前板（501）、两块侧板（502）、底板（503）、顶板（504）、中板（505）、两个U形滑轨（506）、液压马达（507）、减速箱（508）和回转支撑（509）；前板（501）是一块矩形板，中心开有与回转支撑（509）外圈内径相匹配的圆孔，在与圆孔同心的圆周上均布有与回转支撑（509）外圈上通孔相匹配的螺纹孔；

顶板（504）开有四个孔（b1、b2、b3和b4）；

U形滑轨（506）是在截面为正方形的方钢一侧中间加工出一道凹槽，使截面为“U”形的滑轨，该截面的凹槽尺寸和M形导轨梁（301）的截面的尺寸相匹配，二者构成滑动副；

前板（501）、两块侧板（502）、底板（503）、顶板（504）焊接成只有一端开口的矩形框架；中板（505）平行于顶板（504）与底板（503）焊接在侧板（502）与前板（501）的内侧，将上腔与下腔分成容积相等的矩形框架；两个U形滑轨（506）分别焊接在上述矩形框架的两侧侧板（502）上；该矩形框架的宽度使两侧的U形滑轨（506）与两根M形导轨梁形成的内滑道相配合，形成滑动副；

液压马达（507）通过螺栓将其法兰固定在减速箱（508）上，并且液压马达（507）的输出轴***减速箱输入轴的孔中，并且通过键连接在一起，从而液压马达（507）驱动减速箱（508）旋转；减速箱（508）通过螺栓和螺母固定在中板（505）上，减速箱（508）输出端制有轮齿，并与回转支撑（509）的内圈轮齿相啮合，这样回转支承（509）的内圈在液压马达（507）的作用下并通过减速箱（508）驱动而旋转。

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