專(zhuān)利名稱(chēng)：用于船的彎曲殼體構(gòu)件的自動(dòng)機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在造船過(guò)程成形船殼體構(gòu)件的彎曲鋼板的自動(dòng)機(jī)械，更具體地說(shuō)，涉及一種通過(guò)用加熱設(shè)備局部加熱鋼板的任一側(cè)能成形彎曲鋼板的自動(dòng)機(jī)械。
在船生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)按照設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)用具有任何厚度的鋼板成形構(gòu)件并且焊接這些構(gòu)件制造船的殼體。
一般地，有兩種成形彎曲殼體構(gòu)件的方法熱成形法和冷成形法。這些方法的熱成形法一直用于完成彎曲鋼板的制作、雙彎曲鋼板的二次或縱向成形過(guò)程、及除去通過(guò)焊接的多余變形，因?yàn)楹附油ㄟ^(guò)加熱能容易地引起殘余熱塑性變形。
由于在熱成形法中沿直線(xiàn)加熱鋼板，所以該方法叫做“線(xiàn)加熱過(guò)程”。該工作一直僅由某些專(zhuān)家手動(dòng)地進(jìn)行。一個(gè)工人向給定方向用加熱火炬和冷卻器加熱鋼板，或者一個(gè)人用火炬加熱鋼板而另一個(gè)人沿加熱線(xiàn)用冷卻器冷卻鋼板。
而且，在這種樣板工作中工人一直使用模板-預(yù)先用木材制成以便保證鋼板成形多少的量規(guī)。如果模板在特定位置完全接觸成形鋼板，則認(rèn)為鋼板按要求成形。
至今，如上述的那樣，彎曲鋼板的所有成形過(guò)程僅由某些工人手動(dòng)地進(jìn)行。這意味著成形過(guò)程僅借助于線(xiàn)加熱專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，而沒(méi)有利用從準(zhǔn)確和理論背景導(dǎo)出的信息。這降低了彎曲鋼板成形的生產(chǎn)率，并且不準(zhǔn)確地進(jìn)行制造。但彎曲鋼板的成形在造船過(guò)程中要求高精度。
總之，其中加熱、冷卻、和測(cè)量由一些專(zhuān)家手動(dòng)進(jìn)行的用于船殼體構(gòu)件的這種以上過(guò)程在精確制造方面有困難，并且降低船生產(chǎn)的效率。而且還沒(méi)有完成船殼體構(gòu)件的熱成形過(guò)程的任何自動(dòng)機(jī)械。
為了改進(jìn)這些問(wèn)題，在本發(fā)明中我們的目的在于提供一種用于船的彎曲殼體構(gòu)件的成形的自動(dòng)機(jī)械，以根據(jù)預(yù)制信息而不是熟練工人的經(jīng)驗(yàn)使通過(guò)加熱、冷卻、和測(cè)量鋼板的該過(guò)程能夠系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化、和自動(dòng)化。
通過(guò)這種熱成形工作的自動(dòng)化，能提高彎曲鋼板成形的生產(chǎn)率和其精度，本發(fā)明就是關(guān)于這樣的自動(dòng)機(jī)械。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明具有這樣的特征，把自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)成通過(guò)裝有如下裝置實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和準(zhǔn)確的成形過(guò)程。
·夾具臺(tái)，裝有支撐任何形狀鋼板的多個(gè)夾具、和通過(guò)沿鋼板邊緣均勻分擔(dān)負(fù)載防止有害變形的負(fù)載限制設(shè)備·加熱裝置，包括一個(gè)把鋼板一側(cè)局部加熱到要求溫度(約800℃)的火炬，安裝在夾具臺(tái)上方并且前后和左右運(yùn)動(dòng)·冷卻裝置，通過(guò)從幾個(gè)噴嘴噴出冷卻劑立即冷卻加熱的鋼板，它繞火炬安裝并且沿與火炬相同的路線(xiàn)運(yùn)動(dòng)·測(cè)量裝置，用安裝在冷卻裝置旁邊的量規(guī)測(cè)量成形的鋼板和其他信息，并且經(jīng)把由量規(guī)發(fā)送的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的A／D轉(zhuǎn)換器把數(shù)據(jù)傳送到控制系統(tǒng)·驅(qū)動(dòng)裝置，包括一條橫向?qū)驅(qū)к墶⒁粭l縱向?qū)驅(qū)к?、電機(jī)、鏈條、皮帶等，所有他們能夠使火炬、冷卻器、和量規(guī)按照一個(gè)控制系統(tǒng)的命令運(yùn)動(dòng)·控制裝置，包括主控制器和一個(gè)顯示裝置，其中主控制器在成形期間系統(tǒng)地操縱該機(jī)械的操作，并且通過(guò)顯示裝置監(jiān)視操作狀態(tài)和結(jié)果根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供有一種用于船的彎曲殼體構(gòu)件的自動(dòng)機(jī)械，該機(jī)械包括支撐鋼板的夾具臺(tái)；加熱裝置，包括一個(gè)把鋼板一側(cè)加熱到要求溫度(約800℃)的火炬，安裝在夾具臺(tái)上方并且前后和左右運(yùn)動(dòng)；冷卻裝置，通過(guò)從幾個(gè)噴嘴噴出冷卻劑冷卻加熱的鋼板，它繞火炬安裝并且沿與火炬相同的路線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；測(cè)量裝置，用安裝在冷卻裝置旁邊的量規(guī)測(cè)量成形的鋼板和其他信息，并且經(jīng)把由量規(guī)發(fā)送的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的A／D轉(zhuǎn)換器把數(shù)據(jù)傳送到控制系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)裝置，包括一條橫向?qū)驅(qū)к?、一條縱向?qū)驅(qū)к?、電機(jī)、鏈條、皮帶等，所有他們能夠使火炬、冷卻器、和量規(guī)按照一個(gè)控制系統(tǒng)的命令運(yùn)動(dòng)；及控制裝置，包括主控制器和一個(gè)顯示裝置，其中主控制器在成形期間系統(tǒng)地操縱該機(jī)械的操作，并且通過(guò)顯示裝置監(jiān)視操作狀態(tài)和結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，加熱裝置能是氣體-氧氣火焰、激光、電感應(yīng)加熱、及電子束加熱的一種。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供有一種用于船的彎曲殼體構(gòu)件的自動(dòng)機(jī)械，該機(jī)械帶有其冷卻方法是水冷卻和空氣冷卻之一的冷卻裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，利用氧化火焰的加熱裝置包括供氣罐、供氧罐、控制氣體和氧氣量的壓力控制器、一個(gè)加熱設(shè)備或火炬、及一個(gè)點(diǎn)火器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，夾具臺(tái)包括負(fù)載限制裝置和幾個(gè)夾具，負(fù)載限制裝置的功能在于均勻地把負(fù)載分布在鋼板邊緣處以便防止有害變形，而夾具的功能在于通過(guò)拉伸和收縮支撐鋼板的底部并且在其端部裝有接觸傳感器。
由下文給出的詳細(xì)描述和僅通過(guò)說(shuō)明給出、并因而不限制本發(fā)明的附圖，將更充分地理解本發(fā)明，并且其中

圖1是等軸視圖，表示在本發(fā)明中用于船的彎曲殼體構(gòu)件成形的自動(dòng)線(xiàn)加熱機(jī)械的總系統(tǒng)構(gòu)成；圖2是放大等軸視圖，詳細(xì)表示本發(fā)明中的主要部分；圖3是前視圖，表示本發(fā)明中主要部分的內(nèi)部；及圖4是剖視圖，表示我們的發(fā)明的工作狀態(tài)。
根據(jù)下面的附圖，我們打算明確地解釋在我們發(fā)明中的自動(dòng)機(jī)械。
圖1是等軸視圖，表示在本發(fā)明中用于船的彎曲殼體構(gòu)件成形的自動(dòng)線(xiàn)加熱機(jī)械的總系統(tǒng)構(gòu)成。該自動(dòng)線(xiàn)加熱機(jī)械包括如下部分加熱目標(biāo)鋼板的加熱裝置、冷卻加熱鋼板的冷卻裝置、獲得成形鋼板的數(shù)據(jù)和成形信息的測(cè)量裝置、運(yùn)動(dòng)以上裝置的驅(qū)動(dòng)裝置、用主控制器操縱以上裝置和用監(jiān)視裝置顯示操作狀態(tài)和鋼板形狀的控制系統(tǒng)、及支撐鋼板的夾具臺(tái)。
在本發(fā)明中，氣體-氧氣火焰能用作熱源，它包括供氣罐(22)、供氧罐(23)、壓力控制器(24)、加熱設(shè)備即一個(gè)火炬(21)、及一個(gè)點(diǎn)火器(25)。其中壓力控制器(24)調(diào)節(jié)氣體和氧氣的量。
加熱裝置應(yīng)該具有把鋼板加熱到要求溫度的能力。例如，在成形廣泛用于造船中的厚鋼板的情況下，加熱裝置需要加熱到800℃的能力。
作為一種加熱源，激光、感應(yīng)加熱器、電子束等能代替氣體-氧氣火焰。
圖2表示在本發(fā)明中的加熱設(shè)備(21)、點(diǎn)火器(25、冷卻裝置的冷卻劑管(31)及量規(guī)(41)的布置。圖3表示其前視圖。他們布置成單個(gè)單元。
上述冷卻裝置安裝在加熱設(shè)備或火炬(21)周?chē)?，并且沿與加熱設(shè)備(21)相同的路線(xiàn)運(yùn)動(dòng)以便增大對(duì)鋼板(100)的冷卻和加熱效果。為了僅在加熱之后有效果，冷卻裝置帶有幾個(gè)噴射噴嘴(32)，并且它通過(guò)把冷卻劑噴灑在鋼板(100)上冷卻加熱鋼板。
冷卻方法按冷卻劑的種類(lèi)能分組成兩種一種是水冷卻法，而另一種是空氣冷卻法。在水冷卻法中，一根水管(31)安裝成圍繞著加熱設(shè)備(21)，并且我們使幾個(gè)噴射噴嘴在該環(huán)繞水管(31)上，從而冷卻劑、水繞加熱位置噴灑。
如果需要空氣冷卻，我們通過(guò)鎖住連接在水管(31)上的控制閥能停止水流。使水管在帶有加熱設(shè)備(21)的物體中，從而他們能一起運(yùn)動(dòng)。
上述測(cè)量裝置獲得鋼板(100)的成形狀態(tài)，并且把信息傳送到控制系統(tǒng)，從而我們通過(guò)控制系統(tǒng)的顯示裝置能檢查成形狀態(tài)。
兩種類(lèi)型的量規(guī)可用在測(cè)量裝置中。一種是使用接觸探針測(cè)量的接觸類(lèi)型，而另一種是使用激光、紅外線(xiàn)等來(lái)代替探針的非接觸類(lèi)型。在以上圖中，即圖2和3中，表明接觸型量規(guī)(41)。測(cè)量裝置包括一個(gè)量規(guī)和一個(gè)A／D轉(zhuǎn)換器。量規(guī)(41)在過(guò)程中測(cè)量鋼板的形狀和成形信息，并且經(jīng)把用量規(guī)獲得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的A／D轉(zhuǎn)換器(42)，把他們傳送到控制系統(tǒng)。每當(dāng)我們需要新的成形信息時(shí)，我們就能測(cè)量鋼板，更不用說(shuō)鋼板的最終狀態(tài)。
對(duì)于上述驅(qū)動(dòng)裝置，我們采用一種通用驅(qū)動(dòng)裝置。它讓包括加熱設(shè)備(21)和冷卻器(31)的成形設(shè)備在橫向、縱向、及垂直方向運(yùn)動(dòng)。就是說(shuō)，它驅(qū)動(dòng)加熱設(shè)備(21)、冷卻器(31)及測(cè)量裝置的量規(guī)(41)按照控制系統(tǒng)的主控制器的命令運(yùn)動(dòng)。它包括一條橫向?qū)驅(qū)к?51)、一條縱向?qū)驅(qū)к?52)、及沒(méi)有表明在圖1中的一些部分，如電機(jī)、鏈條、皮帶等。
上述控制系統(tǒng)劃分成兩部分-主控制器(61)和監(jiān)視裝置(62)。主控制器(61)根據(jù)諸如位置、方向、和速度之類(lèi)的成形信息指示驅(qū)動(dòng)裝置。監(jiān)視裝置(62)通過(guò)顯示器表示關(guān)于工件鋼板的初始信息、目標(biāo)彎曲鋼板、成形信息、及在過(guò)程中的成形加工狀態(tài)。通過(guò)把加工狀態(tài)表示在屏幕上，根據(jù)由測(cè)量裝置測(cè)量的數(shù)據(jù)，該監(jiān)視裝置(62)能夠使工人在任何時(shí)間檢查加工過(guò)程的狀態(tài)。
在上述夾具臺(tái)(10)上，安裝負(fù)載限制設(shè)備(11)，該設(shè)備通過(guò)把負(fù)載均勻地分布在成形鋼板的邊緣處防止鋼板的任意變形。幾個(gè)夾具(12)布置在臺(tái)上，以便支撐目標(biāo)鋼板的底部。
上述夾具(12)是布置在夾具臺(tái)(10)上且能垂直拉伸和收縮的柱體。在每個(gè)夾具的頂部上，安裝接觸傳感器(13)。它通過(guò)在控制系統(tǒng)感受到接觸之后調(diào)節(jié)夾具的高度，使得有可能牢固地支撐任何形狀的鋼板。而且它使控制系統(tǒng)能夠檢查成形的形狀。
如下描述使用包括以上裝置的本發(fā)明的加工過(guò)程。
首先，根據(jù)船殼體構(gòu)件的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)把一塊鋼板(100)布置在夾具臺(tái)(10)上，并且用負(fù)載限制裝置(11)固定。
按照輸入到其中成形信息的主控制器(61)的指示，當(dāng)加熱、冷卻、和測(cè)量的設(shè)備一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，操作驅(qū)動(dòng)裝置以便在鋼板(100)上加熱、冷卻、和測(cè)量。
在制造過(guò)程中，加熱裝置通過(guò)把鋼板局部加熱到要求溫度使鋼板(100)塑性或永久變形，并且支撐鋼板邊緣的負(fù)載限制裝置(11)通過(guò)其加壓加速鋼板(100)的變形。
夾具(12)支撐鋼板(100)的底部，并且有助于加熱鋼板(100)變形。變形與夾具支撐的程度有關(guān)。因此，重要的是夾具牢固地支撐鋼板，而不顧鋼板的任意形狀。安裝在每個(gè)夾具(12)上的接觸傳感器(13)通過(guò)感受在鋼板(100)與夾具之間的接觸使工人能夠立即檢查成形過(guò)程是否成功地完成。
加熱裝置安裝成把鋼板加熱到約800℃。在該裝置中，熱源是丙烷氣體和氧氣的混合物。并且通過(guò)調(diào)節(jié)控制閥能調(diào)節(jié)溫度。
為了使加熱效果最大和控制容易，冷卻設(shè)備-帶有幾個(gè)噴射噴嘴(32)的環(huán)繞水管(31)，安裝在加熱設(shè)備即火炬周?chē)?。從水管?chē)姙⒊龅睦鋮s劑冷卻鋼板的加熱部分。
在測(cè)量裝置中，能采用接觸類(lèi)型或非接觸類(lèi)型作為測(cè)量鋼板的量規(guī)。它使工人能夠檢查在過(guò)程中或結(jié)束時(shí)的鋼板形狀。A／D轉(zhuǎn)換器把用以上量規(guī)獲得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且經(jīng)該轉(zhuǎn)換器把這些轉(zhuǎn)換信號(hào)傳送到控制系統(tǒng)。
諸如加熱、冷卻、和測(cè)量之類(lèi)的這些裝置連接到驅(qū)動(dòng)裝置上，并且他們的運(yùn)動(dòng)根據(jù)控制系統(tǒng)的指示自動(dòng)地控制。
如以上詳細(xì)解釋的那樣，本發(fā)明是關(guān)于一種能使船彎曲殼體構(gòu)件的成形過(guò)程自動(dòng)化的儀器。本發(fā)明通過(guò)使用同時(shí)操作的裝置(加熱、冷卻、和測(cè)量裝置)、驅(qū)動(dòng)這些裝置的驅(qū)動(dòng)裝置、及控制每個(gè)裝置的控制裝置，使船彎曲殼體構(gòu)件的成形過(guò)程成為系統(tǒng)的。在本發(fā)明中，由于通過(guò)加熱把負(fù)載給出到鋼板，所以能高效地引起約束、即支持塑性變形的夾具的機(jī)械加壓，以制成目標(biāo)彎曲鋼板。通過(guò)在夾具上加工，能較快獲得信息。因?yàn)樵摍C(jī)械使用測(cè)量裝置，所以不必制造模板。
本發(fā)明是一種通過(guò)非?？焖?、高效、及準(zhǔn)確地自動(dòng)成形彎曲鋼板能顯著改進(jìn)造船過(guò)程的非常有用的技術(shù)。
盡管為了說(shuō)明目的已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到各種改進(jìn)、添加和替換是可能的，而不脫離在附屬權(quán)利要求書(shū)中敘述的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1．一種用于船的彎曲殼體構(gòu)件的自動(dòng)機(jī)械，包括夾具臺(tái)(10)，支撐鋼板(100)；加熱裝置，包括一個(gè)把鋼板(100)一側(cè)加熱到要求溫度(約800℃)的火炬(21)，安裝在一個(gè)夾具臺(tái)上方并且前后和左右運(yùn)動(dòng)；冷卻裝置，通過(guò)從幾個(gè)噴嘴(32)噴出冷卻劑冷卻加熱的鋼板，它繞火炬(21)安裝并且沿與火炬(21)相同的路線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；測(cè)量裝置，用安裝在冷卻裝置旁邊的量規(guī)(41)測(cè)量成形的鋼板(100)和其他信息，并且經(jīng)把由量規(guī)(41)發(fā)送的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的A／D轉(zhuǎn)換器把數(shù)據(jù)傳送到控制系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)裝置，包括一條橫向?qū)驅(qū)к?51)、一條縱向?qū)驅(qū)к?52)、電機(jī)、鏈條、皮帶，所有他們能夠使火炬、冷卻器、和量規(guī)按照一個(gè)控制系統(tǒng)的命令運(yùn)動(dòng)；及控制裝置，包括主控制器和一個(gè)顯示裝置，其中主控制器在成形期間系統(tǒng)地操縱該機(jī)械的操作，并且通過(guò)顯示裝置監(jiān)視操作狀態(tài)和結(jié)果。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述用于船的彎曲殼體構(gòu)件的自動(dòng)機(jī)械，其中所述加熱裝置能是氣體-氧氣火焰、激光、電感應(yīng)加熱、及電子束加熱的一種。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述用于船的彎曲殼體構(gòu)件的自動(dòng)機(jī)械，帶有其冷卻方法是水冷卻和空氣冷卻之一的冷卻裝置。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述用于船的彎曲殼體構(gòu)件的自動(dòng)機(jī)械，其中利用氧化火焰的所述加熱裝置包括供氣罐(22)、供氧罐(23)、控制氣體和氧氣量的壓力控制器(24)、一個(gè)加熱設(shè)備或火炬(21)、及一個(gè)點(diǎn)火器(25)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述用于船的彎曲殼體件的自動(dòng)機(jī)械，其中所述夾具臺(tái)(10)包括負(fù)載限制裝置(11)和幾個(gè)夾具(12)，負(fù)載限制裝置(11)的功能在于均勻地把負(fù)載分布在鋼板(100)的邊緣處以便防止有害變形，而夾具(13)的功能在于通過(guò)拉伸和收縮支撐鋼板(100)的底部并且在其端部裝有接觸傳感器(13)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在造船過(guò)程中成形船的殼體構(gòu)件的彎曲鋼板(100)的自動(dòng)機(jī)械。該自動(dòng)機(jī)械帶有如下裝置以便改進(jìn)這種狀態(tài),如夾具臺(tái)(10),支撐鋼板;加熱裝置(21),包括一個(gè)把鋼板一側(cè)加熱到要求溫度(約800℃)的火炬,安裝在一個(gè)夾具臺(tái)上方并且前后和左右運(yùn)動(dòng);冷卻裝置(31),通過(guò)從幾個(gè)噴嘴(32)噴出冷卻劑冷卻加熱的鋼板,它繞火炬安裝并且沿與火炬相同的路線(xiàn)運(yùn)動(dòng);測(cè)量裝置(41),用安裝在冷卻裝置旁邊的量規(guī)(41)測(cè)量成形的鋼板和其他信息,并且經(jīng)把由量規(guī)發(fā)送的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器(42)把數(shù)據(jù)傳送到控制系統(tǒng);驅(qū)動(dòng)裝置,包括一條橫向?qū)驅(qū)к?51)、一條縱向?qū)驅(qū)к?52)、電機(jī)、鏈條、皮帶,所有他們能夠使火炬、冷卻器、和量規(guī)按照一個(gè)控制系統(tǒng)的命令運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B21D11/00GK1292738SQ99803700
公開(kāi)日2001年4月25日 申請(qǐng)日期1999年3月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月5日
發(fā)明者辛鐘桂, 金元敦 申請(qǐng)人:辛鐘桂, 金元敦