一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机的制作方法

本发明属于重型机械制造辅助设备技术领域，更具体地说，是涉及一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机。

背景技术：

大型直筒节是核反应容器的重要组成部分，它在冷加工过程中一般需要多次变位、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度或180度翻转，但由于直筒节外形尺寸较大，外径从3米到6米不等，单重从10吨到250吨不等，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，并且翻转时易将直筒节划伤，难以保证直筒节表面质量，而且直筒节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。

直筒节翻转机能适应不同规格直筒节的翻转要求，安全、平稳、有效地提供工艺输送，实现将直筒节由卧式转换成立式、将立式转换成卧式或实现180度整体翻转的作业目标。现有直筒节翻转机大多承载力较小，功能单一，只能实现直筒节的90度翻转或者180度翻转；而具有90度与180度翻转两种功能的直筒节翻转机中，仅可以实现轴向尺寸较小的直筒节的连续180度翻转，由于空间的限制，无法直接实现轴向尺寸较大的直筒节的连续的180度翻转，通常需要借助天车或者其他辅助工装，操作复杂，效率低下。

技术实现要素：

本发明提供了一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机，旨在解决现有技术中具有90度与180度两种翻转功能的直筒节翻转机无法直接实现轴向尺寸较大的直筒节的连续翻转、操作复杂的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机，包括：

支撑底座；

翻转驱动装置；

翻转体，设置在所述支撑底座的上方，用于在所述翻转驱动装置的驱动下绕所述支撑底座翻转，所述翻转体上设有相互垂直的第一工作台和第二工作台，所述第一工作台平行于所述翻转体的旋转轴；

直线移动平台，滑动设置在所述第一工作台上，用于在直线驱动装置的驱动下沿垂直于所述第二工作台方向移动；

旋转平台，设置在所述直线移动平台上，用于在旋转驱动装置的驱动下绕垂直于所述第一工作台的方向上旋转，旋转角度为180度；及

定位夹紧装置，设置在所述旋转平台上，用于夹紧直筒节。

进一步地，所述旋转平台上设有：

定位槽，用于容置直筒节；及

多个导向槽，对称设置所述定位槽两侧，所述定位夹紧装置为滑动安装在所述导向槽上的夹紧块。

进一步地，所述第二工作台上设有用于定位的限位槽，所述限位槽垂直于所述定位槽。

进一步地，所述直线移动平台下方设有用于支撑所述直线移动平台的直辊道，所述直辊道与所述直线移动平台滚动接触。

进一步地，所述直线驱动装置包括：

驱动丝杠，设置在所述直线移动平台远离所述旋转平台的一面，通过驱动电机驱动旋转，及

丝杠螺母，与所述驱动丝杠螺纹配合且与所述直线移动平台固定连接。

进一步地，所述旋转驱动装置包括：

旋转驱动组件；

蜗杆，设置在所述旋转驱动组件的输出端；及

蜗轮，与所述蜗杆啮合用于驱动所述旋转平台旋转，所述蜗轮的旋转轴线垂直于所述第一工作台。

进一步地，所述支撑底座包括：

两个支撑立板，平行设置构成基础辊道，每个所述支撑立板上均设有内凹圆弧，所述内凹圆弧的圆心轴线平行于所述翻转体的旋转轴；及

多个托辊，平行于所述旋转轴设置在所述基础辊道上，用于支撑所述翻转体。

进一步地，所述翻转体环周设有用于顶靠在所述托辊上方的弧形支撑辊道，所述弧形支撑辊道的尺寸与所述内凹圆弧相适配。

进一步地，所述翻转驱动装置包括：

翻转驱动组件，设置在所述支撑底座上；

驱动齿轮，用于在所述翻转驱动组件驱动下旋转；及

弧形齿圈，平行于所述平行支撑辊道环周设置在所述翻转体外侧，用于与所述驱动齿轮啮合，以使得所述翻转体翻转。

本发明提供的一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机有益效果在于，与现有技术相比，通过直筒节的一次翻转实现了直筒节的90度翻转，通过直筒节在空间上的三次翻转实现其180度连续翻转，且翻转过程中不需要借助其他辅助工装；初始状态时，第一工作台处于竖直状态，第二工作台处于水平状态，直筒节第一端顶靠在第二工作台上，外圆紧贴布置在旋转平台上，通过定位夹紧装置固定，在翻转驱动装置的驱动下绕翻转体的旋转轴逆时针旋转90度，由于第一工作台平行于翻转体的旋转轴，故旋转90度后第一工作台及直筒节均到达水平状态，此时直筒节完成90度旋转；直线驱动装置驱动直线移动平台远离第二工作台，旋转驱动装置驱动旋转平台绕垂直于第一工作台的方向即竖直方向旋转180度，然后移动直线移动平台靠近第二工作台使直筒节的第二端顶靠在第二工作台，再然后顺时针旋转翻转体90度使得第一工作台恢复到竖直状态，即实现了直筒节的立式的180度旋转，由于直筒节在水平状态时进行180度的旋转，极大的降低了直筒节翻转机的高度尺寸，适用于轴向尺寸较大的直筒节，直筒节由竖直状态翻转至水平状态，再由水平状态翻转回竖直状态时，直筒节始终有一端顶靠在第二工作台上，避免定位夹紧装置的夹紧力不够而脱落；且本方案中仅含有一个翻转体，实际应用中，该翻转体仅需进行90度的翻转，故本方案高度较小，结构简单，且无需其他辅助工装即可实现直筒节的180度连续翻转。本发明提供的一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机可以实现直筒节的90度和180度连续翻转，不受直筒节轴向尺寸的限制，且结构简单，操作时无需辅助工装、操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中提供的一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机的结构原理图；

图2是本发明实施例中提供的一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机的结构示意图；

图3是本发明实施例中提供的旋转平台的结构示意图；

图4是本发明实施例中提供的支撑底座的结构示意图；

图5是本发明实施例中提供的直线驱动装置的结构示意图。

其中，各附图标记：

1、支撑底座；101、支撑立板；1011、内凹圆弧；102、托辊；103、基础辊道；2、翻转体；201、第一工作台；202、第二工作台；2021、v形槽；203、弧形支撑辊道；3、翻转驱动装置；301、翻转驱动组件；3011、电机；3012、减速机；302、驱动齿轮；303、弧形齿圈；304、驱动轴；4、旋转平台；41、定位槽；42、导向槽；5、旋转驱动装置；51、旋转驱动组件；6、定位夹紧装置；601、夹紧块；7、直线移动平台；8、直线驱动装置；801、驱动丝杠；802、丝杠螺母；803、驱动电机；9、直辊道。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图2，现对本发明提供的一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机进行说明。一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机包括支撑底座1、可在翻转驱动装置3的驱动下绕支撑底座1翻转的翻转体2、旋转平台4及用于夹紧直筒节的定位夹紧装置6，翻转体2包括相互垂直的第一工作台201和第二工作台202，第一工作台201平行于翻转体2的旋转轴，第二工作台用于在直筒节翻转时支撑直筒节，直线移动平台设置在第一工作台201上，用于在直线驱动装置8的驱动下沿垂直于第二工作台202的方向上移动；旋转平台4设置在直线移动平台7上，用于在旋转驱动装置5的驱动下绕垂直于第一工作台201的方向上旋转，旋转角度为180度，定位夹紧装置6设置在旋转平台4上。

旋转角度为旋转平台4在旋转驱动装置5驱动下的绕垂直于第一工作台202旋转的角度。旋转角度为180度，实现了旋转平台4的掉头旋转。

翻转体2包括垂直设置的第一工作台201和第二工作台202，翻转体2的旋转轴的轴线平行于第一工作台201和第二工作台202的交线，初始状态时第一工作台201竖直设置，第二工作台202水平设置，此时直筒节通过定位夹紧装置6竖直固定，一端顶靠在第二工作台202上，第二工作台202承受直筒节的重力，定位夹紧装置仅进行初步定位工作即可。应理解的是，定位夹紧装置6设置在旋转平台4上，跟随旋转平台4一起转动，定位夹紧装置6可以为直线驱动组件的夹紧块，也可以为摆转夹紧组件。

可选地，直线驱动装置8可以为滚珠丝杠副、电缸、气缸或者电动推杆，用于驱动直线移动平台7靠近或者远离第二工作台202，直线移动平台7通过导向导轨滑动安装在第一工作台201，使得直线移动平台7的滑动不易发生倾斜，且滑动平稳。可选地，第一工作台上设有相对设立的倾斜滑槽，直线移动平台7上设有与滑槽滑动配合的滑轨。

与现有技术相比，本方案中通过直筒节的一次翻转实现了直筒节的90度翻转，通过直筒节在空间上的三次翻转实现其180度连续翻转，且翻转过程中不需要借助其他辅助工装；

初始状态时，第一工作台处于竖直状态，直筒节第一端顶靠在第二工作台上，外圆面紧贴布置在旋转平台上，通过定位夹紧装置固定，防止直筒节在翻转过程中滑脱；第一工作台在翻转驱动装置的驱动下绕翻转体的旋转轴逆时针旋转90度，由于第一工作台平行于翻转体的旋转轴，故旋转90度后第一工作台及直筒节均到达水平状态，此时直筒节完成90度旋转；

此时通过直线移动平台7带动直筒节远离第二工作台，旋转驱动装置驱动旋转平台绕垂直于第一工作台的方向即竖直方向旋转180度，然后移动直线移动平台靠近第二工作台使直筒节的第二端顶靠在第二工作台，顺时针旋转翻转体90度使得第一工作台恢复到竖直状态，即实现了直筒节的立式的180度旋转；由于直筒节在水平状态时进行180度的旋转，极大的降低了直筒节翻转机的高度尺寸，适用于轴向尺寸较大的直筒节，直筒节由竖直状态翻转至水平状态，再由水平状态翻转回竖直状态时，直筒节始终有一端顶靠在第二工作台上，避免定位夹紧装置的夹紧力不够而脱落；且本方案中仅含有一个翻转体，实际应用中，该翻转体仅需进行90度的翻转，故本方案高度较小，结构简单，且无需其他辅助工装即可实现直筒节的180度连续翻转。本发明提供的一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机可以实现直筒节的90度和180度连续翻转，不受直筒节轴向尺寸的限制，且结构简单，操作时无需辅助工装、操作简单。

作为本发明提供的一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机的一种具体实施方式，请参阅图2和图3，旋转平台4上设有用于容置直筒节的定位槽41及多个导向槽42，多个导向槽42对称设置在定位槽41两侧，定位夹紧装置6为滑动安装在导向槽42上的夹紧块601。

定位槽41垂直于翻转体2的旋转轴，即第一工作台201竖直状态时，定位槽41也为竖直状态，可选地，定位槽41为v形槽，便于进行直筒节的外圆定位。导向槽42用于安装定位夹紧装置6，进而实现定位夹紧装置6的位置调整，实现直筒节的夹紧，导向槽42平行于翻转体2的旋转轴，夹紧块601与旋转平台4通过导向槽构成移动副连接，可在其导向槽42内作移动，，用于防止直筒节在翻转过程中沿旋转平台台面侧滑。

作为本发明提供的一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机的一种具体实施方式，请参阅图2，直线移动平台7下方设有用于支撑直线移动平台7的直辊道9，直辊道9与直线移动平台7滚动接触。

直辊道9为设置在直线移动平台7下方，其轴线平行于翻转体2的旋转轴，直辊道9与直线移动平台7滚动接触，实现对移动平台7的支撑和载重。

作为本发明提供的一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机的一种具体实施方式，请参阅图5，直线驱动装置8包括驱动丝杠801及丝杠螺母802，驱动丝杠801设置在远离旋转平台4的一面，通过驱动电机驱动旋转，丝杠螺母802与驱动丝杠801螺纹配合且与直线移动平台7固定连接。

通过驱动丝杠801带动丝杠螺母802及移动平台7沿垂直于第二工作台202方向移动，驱动丝杠801及丝杠螺母802均有两组，通过滚珠丝杠副的驱动方式可以实现移动平台7移动距离的精确控制。

实际应用中，直筒节平行于第一工作台201放置在第二工作台202上，直筒节的外圆紧贴定位槽41，此时第二工作台202承受直筒节的重力；直筒节绕垂直于第一工作台201的轴线翻转时，通过驱动丝杠及直线移动平台驱动直筒节远离第二工作台202，避免直筒节旋转时发生干涉。在直筒节由立式翻转至卧式过程中，构成重力封闭链，此时定位夹紧装置仅需进行定位即可，不受直筒节的重力的影响，适用于轴向尺寸较大、重量较大的直筒节。

作为本发明提供的一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机的一种具体实施方式，请参阅图2和图3，旋转驱动装置5包括旋转驱动组件51、设置在旋转驱动组件51的输出端的蜗杆及与蜗杆啮合用于驱动旋转平台4旋转的蜗轮，蜗轮的旋转轴线垂直于第一工作台201。

旋转驱动装置5用于实现旋转平台4的旋转，可选地，旋转驱动装置5为蜗轮蜗杆驱动机构，实际应用中，旋转平台4安装蜗轮的输出端，旋转驱动组件51为旋转电机，通过蜗轮蜗杆的设置，可以实现旋转平台4旋转角度的自锁，同时减少了旋转驱动装置5的安装空间。

作为本发明提供的一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机的一种具体实施方式，请参阅图4，支撑底座1包括平行设置构成基础辊道103的两个支撑立板101及用于支撑翻转体2的托辊102，每个支撑立板101上均设有内凹圆弧1011，内凹圆弧1011的圆心轴线平行于翻转体2的旋转轴；多个托辊102平行于翻转体2的旋转轴，设置在基础辊道103上。

支撑底座1为焊接结构体，基础辊道103有两组，翻转体2通过其旋转轴旋转安装在基础辊道103上方，可选地，翻转体2端面呈l形的圆柱形焊接结构件，翻转体2的外圆尺寸与内凹圆弧1011的直径相适配，实际应用时，翻转体2部分嵌入内凹圆弧1011内部，极大的节约了翻转机的高度，应理解的是，翻转体的旋转轴未在内凹圆弧1011的内部，保障翻转体的翻转角度大于90度。

每个基础辊道103上设有多个用于支撑翻转体2的托辊102，多个托辊102与翻转体2的外圆滚动接触，降低翻转体2的翻转摩擦力且提供支撑，使得翻转体2的翻转更加平稳。

作为本发明提供的一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机的一种具体实施方式，请参阅图5，翻转体2环周设有用于顶靠在托辊102上方的弧形支撑辊道203，弧形支撑辊道203的尺寸与内凹圆弧1011相适配。

翻转体2置于支撑底座1上，可选地，弧形支撑辊道203有两个，平行布置，实际应用中，弧形支撑辊道203与托辊102滚动接触，实现翻转体的支撑与滚转运动，弧形支撑辊道203与内凹圆弧1011共圆心，使得翻转体2在翻转驱动装置3的驱动下仅能绕平行于弧形支撑辊道203轴线的旋转轴翻转。

作为本发明提供的一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机的一种具体实施方式，请参阅图4和图5，翻转驱动装置3包括设置在支撑底座1上的翻转驱动组件301、用于在翻转驱动组件301驱动下旋转的驱动齿轮302及弧形齿圈303，弧形齿圈303环周设置在翻转体2外侧，处于两个弧形支撑辊道中间，用于与驱动齿轮302啮合，以使得翻转体302翻转。

可选地，翻转驱动组件301为带有减速器的驱动电机，减速器的输出轴与驱动轴304用联轴器联接，驱动轴304上安装有驱动齿轮302，驱动齿轮302与设置在翻转体2外圆的弧形齿圈303啮合，将驱动电机的动力传动至翻转体2，实现了翻转体2缓慢、稳定、连续的滚转运动，形成具有完成直筒节翻转90度与180度双功能直筒节翻转机。可选地，驱动齿轮302安装在支撑底座1上，且位于两个基础辊道103中间，此时两个弧形支撑辊道203以弧形齿圈303为中心对称分布，使翻转体2的支撑更加平稳。

一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机实现90度连续翻转的工作过程如下：翻转体2处于初始位置时，此时第一工作台201处于竖直状态，通过驱动丝杠801调节直线移动平台7远离或靠近第二工作台202，使得旋转平台4中心位置距离第二工作台202之间的距离等于直筒节轴向长度的二分之一，调节两个夹紧块601使其远离定位槽41，立式状态吊入直筒节，并使直筒节的外圆容置在旋转平台4上的定位槽41，直筒节下侧的一端放置在第二工作台202上，调节两个夹紧块601的位置，使其夹紧直筒节，翻转驱动装置3驱动翻转体2开始工作，使得直筒节与翻转体2一起滚转90度，调节两个夹紧块601使其远离定位槽41，然后吊出直筒节。一种3自由度大型直筒节90/180度翻转机实现180度连续翻转的工作过程如下：翻转体2处于初始位置时，此时第一工作台201处于竖直状态，通过驱动丝杠801调节直线移动平台7远离或靠近第二工作台202，使得旋转平台4中心位置距离第二工作台202之间的距离等于直筒节轴向长度的二分之一，调节两个夹紧块601使其远离定位槽41，立式状态吊入直筒节，并使直筒节的外圆容置在旋转平台4上的定位槽41，直筒节下侧的一端放置在第二工作台202上，调节两个夹紧块601的位置，使其夹紧直筒节，翻转驱动装置3驱动翻转体2开始工作，使得直筒节与翻转体2整体逆时针翻转90度，此时旋转平台4处于水平位置，停止驱动翻转驱动装置3，通过驱动丝杠801调节直线移动平台7远离第二工作台202，保证旋转过程中直筒节端部与翻转体2的第二工作台202不发生接触，通过旋转驱动装置5驱动旋转平台4与直筒节旋转180度，通过驱动丝杠801调节直线移动平台7靠近第二工作台202，使得直筒节的一端靠近第二工作台202且与其贴合在一起；然后反向驱动翻转驱动装置3，使翻转体2与直筒节整体顺时针翻转90度，此时直筒节恢复至立式状态，且完成180度翻转，调节两个夹紧块601使其远离定位槽41，然后吊出直筒节。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。