專(zhuān)利名稱(chēng):行走式多功能機(jī)械手的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種行走式多功能機(jī)械手，包括導(dǎo)軌總成、行走機(jī)構(gòu)、臂架、行走機(jī)構(gòu)上面連接回轉(zhuǎn)塔身，臂架包括主臂、主臂變幅油缸、多功能頭、多功能頭收放油缸、多功能臂、工作臂變幅油缸、起重臂，主臂后端與回轉(zhuǎn)塔身鉸接，主臂前端分別鉸接起重臂和多功能臂，多功能臂前端裝有多功能頭，主臂與回轉(zhuǎn)塔身之間活動(dòng)連接主臂變幅油缸，主臂與多功能臂及起重臂之間活動(dòng)連接工作臂變幅油缸，多功能臂與多功能頭之間活動(dòng)連接多功能頭收放油缸，起重臂上安裝起升絞車(chē)和拖纜鉤及拖纜鉤油缸。本實(shí)用新型能夠完成起重、鉤纜、夾持并拖帶錨鏈和鋼索、夾持專(zhuān)用屬具、帶載行走、舷外作業(yè)、雙機(jī)協(xié)調(diào)等多種復(fù)雜作業(yè)，對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，集成化和智能化程度非常高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】行走式多功能機(jī)械手

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械手，尤其是一種用于船舶、海洋工程裝備的高海況用行走式多功能機(jī)械手。

【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著世界海洋開(kāi)發(fā)熱潮的到來(lái)，海洋工程裝備業(yè)日新月異。傳統(tǒng)的甲板機(jī)械已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足作業(yè)的需要。單純的滿(mǎn)足一個(gè)作業(yè)需求的甲板機(jī)械逐漸被集成化、智能化的特種甲板機(jī)械所取代。歐洲典型的甲板機(jī)械公司如R0LL-R0YCE公司、麥基嘉集團(tuán)的甲板機(jī)械產(chǎn)品能為海工船、滾裝船、漁船、鉆井平臺(tái)等所有船舶與海洋工程裝備配套。這些公司通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)甲板機(jī)械的集成化、智能化創(chuàng)新，牢牢地掌控了其核心裝備的研發(fā)和生產(chǎn)。
[0003]與多功能機(jī)械手相關(guān)的國(guó)外幾家公司的產(chǎn)品是在傳統(tǒng)的船用液壓起重機(jī)基礎(chǔ)上通過(guò)集成特種作業(yè)裝置形成的甲板作業(yè)系統(tǒng)核心部件，下面對(duì)幾個(gè)主要公司的產(chǎn)品進(jìn)行介紹:
[0004](I) R0LL-R0YCE公司的自行式液壓操錨吊
[0005]R0LL-R0YCE公司開(kāi)發(fā)的自行式液壓操錨吊主要用于海洋工程船舶上，用于夾持并拖帶錨鏈和鋼索、起吊、鉤纜以及收浮標(biāo)等作業(yè)。對(duì)于船員來(lái)講，傳統(tǒng)的帶載錨鏈/鋼索整理作業(yè)是非常危險(xiǎn)的，在惡劣海況時(shí)尤甚。該系統(tǒng)的核心是在船舷兩側(cè)布置了行走式液壓折臂吊，每套折臂吊上有兩個(gè)工作臂，其中一個(gè)工作臂帶有多功能機(jī)械手，具有配合錨作業(yè)、抓取浮標(biāo)和無(wú)張力纜繩等功能。
[0006]該自行式液壓操錨吊有以下特點(diǎn):a具有自行功能；b機(jī)械手有兩個(gè)工作臂，具有夾持并拖帶錨鏈/鋼索作業(yè)和起重功能；c無(wú)線(xiàn)遙控操縱功能:船員可以利用無(wú)線(xiàn)遙控設(shè)備，在安全的區(qū)域進(jìn)行拖帶并整理錨鏈和鋼索等作業(yè)，使得在惡劣海況下作業(yè)的安全性得到了很大的提高；d雙機(jī)聯(lián)動(dòng)作業(yè):對(duì)于一些復(fù)雜的作業(yè)，如收浮標(biāo)等，可以利用雙機(jī)聯(lián)合作業(yè)完成。
[0007](2)麥基嘉集團(tuán)Hydramarine公司的甲板作業(yè)機(jī)械手
[0008]為了提高甲板作業(yè)安全，麥基嘉集團(tuán)開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)稱(chēng)之為甲板作業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)(deck handling manipulator system 一 DHMS),該系統(tǒng)中的核心設(shè)備也是自行式液壓折臂吊。
[0009]作為世界船舶配套技術(shù)的發(fā)源地，歐洲形成了較為完備的船舶配套產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)體系，并通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新，牢牢把握著世界配套產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。這些新型的甲板機(jī)械與傳統(tǒng)的甲板機(jī)械有機(jī)組合構(gòu)成了新型的甲板作業(yè)系統(tǒng)。
[0010]上述甲板作業(yè)設(shè)備造價(jià)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還無(wú)法在高海況下完成拖帶錨鏈/鋼索、鉤纜、起吊等多功能海上作業(yè)。
[0011]隨著海洋工程的興起，適用于海洋石油開(kāi)發(fā)的裝備應(yīng)運(yùn)而生，海洋工程裝備配套設(shè)備相對(duì)于船舶工程裝備配套設(shè)備，具有科技含量高、附加值高、模塊化程度高的特點(diǎn)。用于海洋工程中多用途工作船(錨作業(yè)、運(yùn)輸、拖帶、支持等功能)，其關(guān)鍵設(shè)備是布置在船舶艉部作業(yè)區(qū)兩舷的多功能機(jī)械手，可以安全便捷地完成夾持并拖帶錨鏈和鋼索、起吊、鉤纜以及收浮標(biāo)等功能，其作業(yè)范圍覆蓋了船舶艉部整個(gè)工作區(qū)以及船舶兩舷及船艉后方的區(qū)域,大大降低了海上作業(yè)的危險(xiǎn)性。
[0012]隨著海洋科考縱深發(fā)展，對(duì)科考船的甲板作業(yè)能力也提出了新的要求。R0V、水文勘測(cè)等均對(duì)甲板作業(yè)能力提升提出了新的要求。
[0013]近幾年隨著海上救助打撈需求的不斷提高，對(duì)海上救撈裝備的要求也日新月異。多功能機(jī)械手打造了新型的救助平臺(tái)，多功能機(jī)械手與專(zhuān)用救生屬具結(jié)合可提升在高海況下快速舷外救助能力，符合交通部救撈系統(tǒng)“全方位覆蓋、全天候運(yùn)行、快速反應(yīng)、救助有效”的國(guó)家現(xiàn)代化海上救助打撈要求。
[0014]我國(guó)的海上漁業(yè)近幾年不斷發(fā)展，正逐步從近海向深海和遠(yuǎn)洋邁進(jìn)，大型漁輪針對(duì)漁業(yè)打撈設(shè)備集成化發(fā)展的需求越來(lái)越多，迫切需要一種新型的、多功能的設(shè)備來(lái)促進(jìn)漁業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
[0015]伴隨著我國(guó)的海洋開(kāi)發(fā)計(jì)劃的深入實(shí)施，海洋工程作業(yè)、海上救助打撈和漁業(yè)捕撈等行業(yè)的專(zhuān)用設(shè)備需求不斷增加。相對(duì)于船舶工程裝備配套設(shè)備，行走式多功能機(jī)械手科技含量高、附加值高、模塊化程度高等特點(diǎn)更加顯著，行走式多功能機(jī)械手的開(kāi)發(fā)和使用具有非常廣闊的前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本實(shí)用新型是要解決多用途工作船集成起重、鉤纜、夾持并拖帶錨鏈和鋼索、夾持專(zhuān)用屬具、帶載行走、舷外作業(yè)、雙機(jī)協(xié)調(diào)等作業(yè)的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種行走式多功能機(jī)械手。
[0017]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種行走式多功能機(jī)械手，包括安裝在船舶甲板上的導(dǎo)軌總成、置于導(dǎo)軌總成上的行走機(jī)構(gòu)、具有變幅功能的臂架、用于臂架回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)塔身、用于順利夾持/拖帶鋼索和錨鏈的多功能頭，用于驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)行走、臂架變幅、回轉(zhuǎn)塔身回轉(zhuǎn)、多功能頭動(dòng)作等的液壓系統(tǒng)，用于控制行走機(jī)構(gòu)行走、臂架變幅、回轉(zhuǎn)塔身回轉(zhuǎn)、多功能頭動(dòng)作等的電控系統(tǒng)，其特點(diǎn)是:行走機(jī)構(gòu)上面通過(guò)回轉(zhuǎn)支承軸承連接回轉(zhuǎn)塔身；臂架包括主臂、主臂變幅油缸、多功能頭、多功能頭收放油缸、多功能臂、工作臂變幅油缸、起重臂，主臂后端與回轉(zhuǎn)塔身活動(dòng)鉸接，主臂前端分別活動(dòng)鉸接起重臂和多功能臂，多功能臂前端裝有多功能頭，主臂與回轉(zhuǎn)塔身之間活動(dòng)連接主臂變幅油缸，主臂與多功能臂及起重臂之間活動(dòng)連接工作臂變幅油缸，多功能臂與多功能頭之間活動(dòng)連接多功能頭收放油缸，起重臂上安裝用于起吊的起升絞車(chē)、用于鉤取無(wú)張力纜繩的拖纜鉤及拖纜鉤油缸。
[0018]多功能頭包括多功能回轉(zhuǎn)頭、快換裝置、回轉(zhuǎn)減速箱、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，多功能回轉(zhuǎn)頭通過(guò)快換裝置與回轉(zhuǎn)減速箱連接，回轉(zhuǎn)減速箱與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)兩側(cè)分別裝有一個(gè)多功能頭擺動(dòng)油缸，用于實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)減速箱、快換裝置和多功能回轉(zhuǎn)頭繞翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)減速箱之間的連接軸擺動(dòng)；回轉(zhuǎn)減速箱的蝸桿端安裝有多功能頭回轉(zhuǎn)馬達(dá)，用于驅(qū)動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)蝸輪傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)作到下部的快換裝置和多功能回轉(zhuǎn)頭上；快換裝置內(nèi)的調(diào)節(jié)絲桿在螺母塊內(nèi)的旋進(jìn)/旋出控制上座與下座之間的合攏/分離；多功能回轉(zhuǎn)頭下部裝有錨鏈活動(dòng)夾頭及錨鏈夾緊油缸，夾繩裝置及二個(gè)鋼索夾緊油缸，鋼索夾具收放油缸，其中:二個(gè)鋼索夾緊油缸用于推動(dòng)夾繩裝置內(nèi)的滑動(dòng)夾繩塊沿鋼索夾具座上導(dǎo)向板本體方向滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多功能頭夾持鋼索動(dòng)作；鋼索夾具收放油缸用于推動(dòng)夾繩裝置放出和收回，實(shí)現(xiàn)鋼索的順利抓?。诲^鏈夾緊油缸用于推動(dòng)錨鏈活動(dòng)夾頭沿錨鏈夾具連接塊鉸接方向進(jìn)行擺動(dòng)直至油缸達(dá)到夾持位置實(shí)現(xiàn)夾持錨鏈動(dòng)作。
[0019]導(dǎo)軌總成由導(dǎo)軌、齒條、線(xiàn)槽、導(dǎo)向方鋼、限位板、安全擋板、接口槽組成，行走機(jī)構(gòu)前后左右四組滾輪組的內(nèi)/外滾輪分別布置于導(dǎo)軌踏面板的下、上端面，行走機(jī)構(gòu)前后兩組導(dǎo)向輪組分別布置于導(dǎo)向方鋼兩側(cè)，行走機(jī)構(gòu)內(nèi)電纜卷筒上動(dòng)力電纜沿放線(xiàn)架方向進(jìn)入線(xiàn)槽，行走機(jī)構(gòu)前后設(shè)有兩組配合限位板的行程起到限速作用的限速閥，行走機(jī)構(gòu)前后兩端設(shè)有沖撞安全擋板后設(shè)備仍未停止時(shí)起到緩沖作用的緩沖器。
[0020]液壓系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)塔身內(nèi)部油箱、液壓控制箱、電機(jī)泵組組成，其中液壓控制箱包括比例多路閥、平衡閥、比例溢流閥、溫度傳感器、壓力繼電器、高壓濾器等，電機(jī)泵組通過(guò)操縱比例多路閥分別連接多功能頭擺動(dòng)油缸、多功能頭回轉(zhuǎn)馬達(dá)、錨鏈夾緊油缸、鋼索夾緊油缸、鋼索夾具收放油缸、主臂變幅油缸、工作臂變幅油缸、多功能頭收放油缸、拖纜鉤油缸、起升絞車(chē)中的回轉(zhuǎn)馬達(dá)、回轉(zhuǎn)塔身中的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、行走機(jī)構(gòu)中的行走驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和夾軌器。
[0021]電控系統(tǒng)由啟動(dòng)箱、控制箱、聲光報(bào)警器、電滑環(huán)、電纜卷筒、遙控器、集中控制臺(tái)組成，其中啟動(dòng)箱包括Y-Λ啟動(dòng)器、220開(kāi)關(guān)電源、控制繼電器；控制箱包括主控制器、力限器主機(jī)、24V電源、擴(kuò)展模塊一、擴(kuò)展模塊二、無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器一，集中控制臺(tái)包括顯示屏、無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)射器二，啟動(dòng)箱中的控制繼電器和220V開(kāi)關(guān)電源連接控制箱的主控制器，控制箱中主控制器設(shè)有兩路通訊總線(xiàn):CAN_0和CAN_1，主控制器通過(guò)CAN_1通訊總線(xiàn)連接力限器主機(jī)，力限器主機(jī)分別接收主臂及基座、起重臂、多功能臂傾角信號(hào)以及主變幅油缸壓力信號(hào)，主控制器通過(guò)CAN_0通訊總線(xiàn)與擴(kuò)展模塊一、擴(kuò)展模塊二、無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器進(jìn)行通訊，并分別通過(guò)擴(kuò)展模塊一和擴(kuò)展模塊二輸出控制信號(hào)給多路比例閥，比例減壓閥，電磁換向閥，電鈴，遙控器和集控臺(tái)內(nèi)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器二分別和控制箱內(nèi)部的無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器一組成二選一的無(wú)線(xiàn)控制裝置。
[0022]本實(shí)用新型的有益效果:
[0023]作為高集成度的行走式多功能機(jī)械手，不僅集成了夾持并拖帶錨鏈/鋼索、甲板起重等傳統(tǒng)單一作業(yè)，還增加了鉤取無(wú)張力纜繩、帶載行走、支持舷外作業(yè)、雙機(jī)協(xié)調(diào)作業(yè)等新型功能。在海洋工程裝備配套上為甲板作業(yè)提供了新型的設(shè)備組合方式。該行走式多功能機(jī)械手能替代過(guò)去甲板上人工操作錨鏈/繩纜拖帶工作，人工釋放鋼索絞盤(pán)絞緊的鋼索等極高危險(xiǎn)性作業(yè)，并且通過(guò)電控的遙控技術(shù)可以更加方便操作。
[0024]行走式多功能機(jī)械手不僅具備了集成多種甲板作業(yè)，而且采用遙控技術(shù)拓展了操控人員的作業(yè)視野、作業(yè)更加安全可靠。行走式多功能機(jī)械手是人類(lèi)在進(jìn)行海洋平臺(tái)、工程船舶、海面救援等作業(yè)時(shí)，為了保證人員的安全和方便快捷的完成各種作業(yè)而發(fā)展出來(lái)的一種特殊的甲板機(jī)械。能夠完成起重、鉤纜、夾持并拖帶錨鏈和鋼索、夾持專(zhuān)用屬具、帶載行走、舷外作業(yè)、雙機(jī)協(xié)調(diào)等多種復(fù)雜高海況的作業(yè)，對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，技術(shù)的集成度非常高。

【附圖說(shuō)明】

[0025]圖1是本實(shí)用新型的行走式多功能機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是多功能頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是導(dǎo)軌總成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4是導(dǎo)軌總成的橫截面示意圖；
[0029]圖5是本實(shí)用新型的液壓原理圖；
[0030]圖6是本實(shí)用新型的電控原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0032]如圖1至圖6所示，本實(shí)用新型的行走式多功能機(jī)械手，由機(jī)械設(shè)備、存放架、導(dǎo)軌總成、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成。行走式多功能機(jī)械手為雙折臂、雙工作臂、電液驅(qū)動(dòng)的船舶甲板機(jī)械。
[0033]行走式多功能機(jī)械手分別布置在船舷兩側(cè)，左、右兩臺(tái)設(shè)備工作范圍重疊區(qū)域越大，為多功能機(jī)械手雙機(jī)聯(lián)動(dòng)操作帶來(lái)的便利越大。為此，行走式多功能機(jī)械手工作范圍空間的覆蓋程度對(duì)多功能機(jī)械手的使用廣泛性具有決定性作用。采用最大變幅長(zhǎng)度為12m的行走式多功能機(jī)械手雙機(jī)重疊的工作范圍最大寬度在Ilm左右，配合行走式多功能機(jī)械手可帶載行走功能，適合在甲板作業(yè)區(qū)中進(jìn)行雙機(jī)聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)作業(yè)，以及在甲板作業(yè)區(qū)外進(jìn)行舷外作業(yè)。
[0034]行走式多功能機(jī)械手的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是臂架、回轉(zhuǎn)塔身、行走機(jī)構(gòu)和導(dǎo)軌，根據(jù)船舶起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范分別對(duì)臂架、回轉(zhuǎn)塔身、行走機(jī)構(gòu)、導(dǎo)軌進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算，并對(duì)主臂和行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅減輕設(shè)備總體重量，而且也總結(jié)出導(dǎo)軌、行走機(jī)構(gòu)和臂架的形變對(duì)系統(tǒng)的影響、提高設(shè)備的適應(yīng)性和可靠性。
[0035]傳統(tǒng)的測(cè)量均為在臂架上直接取力，對(duì)于雙工作臂的多功能機(jī)械手而言，直接取力模型過(guò)于復(fù)雜?，F(xiàn)在采用測(cè)量主臂變幅油缸的油壓和各臂架組合的技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)力和力矩測(cè)量，不僅簡(jiǎn)化了雙臂測(cè)量系統(tǒng)，而且可以根據(jù)產(chǎn)品系列要求進(jìn)行力學(xué)模型參數(shù)調(diào)整與修正，達(dá)到一體化設(shè)計(jì)要求。
[0036]測(cè)量系統(tǒng)可以顯示系統(tǒng)的變幅狀態(tài)以及重物重量和行走式多功能機(jī)械手的傾覆力矩，并在系統(tǒng)額定載荷的95%發(fā)出報(bào)警信號(hào)，在系統(tǒng)額定載荷的100%?110%之間自動(dòng)切斷向加重載荷方向動(dòng)作。
[0037]行走式多功能機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)采用的是液壓驅(qū)動(dòng)方式，動(dòng)力部分采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)負(fù)載敏感泵，可以對(duì)負(fù)載壓力進(jìn)行自適應(yīng)。控制方式采用電液比例控制，由電信號(hào)控制各個(gè)比例閥的動(dòng)作，當(dāng)流量超過(guò)額定值時(shí)，各輸出流量按控制的比例同步下降，保證每個(gè)動(dòng)作可靠。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是實(shí)現(xiàn)各個(gè)部分運(yùn)動(dòng)的油缸或馬達(dá)。
[0038]操作采用無(wú)線(xiàn)遙控方式，實(shí)現(xiàn)功能控制和緊急停止。遙控器在正常工作情況下每秒可連續(xù)發(fā)送15條以上的指令，在左右舷同時(shí)工作時(shí)采用“接管-釋放”模式允許多點(diǎn)操作和協(xié)調(diào)作業(yè)；此外設(shè)備可選裝集中控制臺(tái)，可在視野開(kāi)闊的操控室內(nèi)進(jìn)行操控，可配合攝像頭使用，提高設(shè)備操作安全性。
[0039]如圖1所示，行走式多功能機(jī)械手包括行走機(jī)構(gòu)1、回轉(zhuǎn)塔身3、主臂7、主臂變幅油缸8、多功能頭9、多功能頭收放油缸10、多功能臂11、工作臂變幅油缸12、起重臂13、存放架17等。
[0040]行走機(jī)構(gòu)I與回轉(zhuǎn)塔身3采用行走機(jī)構(gòu)上端的回轉(zhuǎn)支承軸承連接，回轉(zhuǎn)塔身3上部活動(dòng)鉸接主臂7，主臂7前端分別活動(dòng)鉸接起重臂13和多功能臂11，多功能臂11前端裝有多功能頭9，主臂7與回轉(zhuǎn)塔身3之間活動(dòng)連接主臂變幅油缸8，主臂7與多功能臂11及起重臂13之間活動(dòng)連接工作臂變幅油缸12，多功能臂11與多功能頭9之間活動(dòng)連接多功能頭收放油缸10，起重臂13上安裝用于起吊的起升絞車(chē)14和用于鉤取無(wú)張力纜繩的拖纜鉤15及拖纜鉤油缸16。
[0041]如圖2所示，多功能頭9包括多功能回轉(zhuǎn)頭22、快換裝置23、回轉(zhuǎn)減速箱24、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)25，多功能回轉(zhuǎn)頭22通過(guò)快換裝置23與回轉(zhuǎn)減速箱24連接，回轉(zhuǎn)減速箱24與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)25連接，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)25兩側(cè)分別裝有一個(gè)多功能頭擺動(dòng)油缸26，用于實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)減速箱、快換裝置和多功能回轉(zhuǎn)頭繞翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)減速箱之間的連接軸擺動(dòng)動(dòng)作；回轉(zhuǎn)減速箱24的蝸桿端安裝有多功能頭回轉(zhuǎn)馬達(dá)27，用于驅(qū)動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)蝸輪傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)作到下部的快換裝置23和多功能回轉(zhuǎn)頭22上；快換裝置23內(nèi)的調(diào)節(jié)絲桿在螺母塊內(nèi)的旋進(jìn)/旋出控制上座與下座之間的合攏/分離；多功能回轉(zhuǎn)頭22下部裝有錨鏈活動(dòng)夾頭及錨鏈夾緊油缸28，夾繩裝置及二個(gè)鋼索夾緊油缸30，鋼索夾具收放油缸29，其中:二個(gè)鋼索夾緊油缸30用于推動(dòng)夾繩裝置內(nèi)的滑動(dòng)夾繩塊沿鋼索夾具座上導(dǎo)向板本體方向滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多功能頭夾持鋼索動(dòng)作；鋼索夾具收放油缸29用于推動(dòng)夾繩裝置放出和收回，實(shí)現(xiàn)鋼索的順利抓取；錨鏈夾緊油缸28用于推動(dòng)錨鏈活動(dòng)夾頭沿錨鏈夾具連接塊鉸接方向進(jìn)行擺動(dòng)直至油缸達(dá)到夾持位置實(shí)現(xiàn)夾持錨鏈動(dòng)作。
[0042]多功能頭動(dòng)作分別為:a多功能頭圍繞多功能臂鉸接點(diǎn)的收放動(dòng)作；b多功能頭的擺動(dòng)動(dòng)作；c多功能頭的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作；d多功能頭下部夾錨鏈的夾緊/放松動(dòng)作；e多功能頭下部夾鋼索的夾緊/放松和收回/放出動(dòng)作多功能頭的快換動(dòng)作。
[0043]為實(shí)現(xiàn)多功能頭動(dòng)作，采用了不同形式的油缸和馬達(dá)進(jìn)行結(jié)構(gòu)組合:
[0044]a)多功能頭圍繞多功能臂鉸接點(diǎn)的收放動(dòng)作:多功能頭收放油缸10 —端鉸接在多功能臂11上，一端鉸接在多功能頭9上部翻轉(zhuǎn)架的撐桿上軸上，翻轉(zhuǎn)架、連桿組、撐桿組、多功能臂組成了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)多功能頭收放油缸10推動(dòng)使翻轉(zhuǎn)架帶動(dòng)整個(gè)多功能頭9繞多功能臂連接軸旋轉(zhuǎn)；多功能頭收放油缸10在最大行程時(shí)達(dá)到收起/存放狀態(tài)，最小行程時(shí)，多功能頭達(dá)到最大工作位置；
[0045]b)多功能頭的擺動(dòng)動(dòng)作:采用一對(duì)并聯(lián)的多功能頭擺動(dòng)油缸26分別布置在多功能頭的兩側(cè)，中部鉸接在翻轉(zhuǎn)架上，活塞桿端連接在回轉(zhuǎn)減速箱的箱體上，油缸動(dòng)作從而使回轉(zhuǎn)減速箱、快換裝置和多功能回轉(zhuǎn)頭繞翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)減速箱之間的連接軸向兩側(cè)方向擺動(dòng)；
[0046]c)多功能頭的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作:采用安裝在回轉(zhuǎn)減速箱蝸桿端的擺線(xiàn)馬達(dá)27驅(qū)動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)蝸輪傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)作到多功能頭下部的快換裝置和多功能回轉(zhuǎn)頭上；回轉(zhuǎn)減速箱的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)將馬達(dá)的轉(zhuǎn)速降低到工作轉(zhuǎn)速，保證動(dòng)作運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；下部的液壓油缸采用安裝在回轉(zhuǎn)減速箱內(nèi)的液壓滑環(huán)進(jìn)行輸送液壓介質(zhì)；
[0047]d)多功能頭下部夾錨鏈的夾緊/放松動(dòng)作:采用錨鏈夾緊油缸28推動(dòng)錨鏈活動(dòng)夾頭沿錨鏈夾具連接塊鉸接的方向擺動(dòng)直至油缸達(dá)到夾持位置實(shí)現(xiàn)夾持錨鏈動(dòng)作；
[0048]e)多功能頭下部夾鋼索的夾緊/放松和收回/放出動(dòng)作:采用兩個(gè)鋼索夾緊油缸30推動(dòng)滑動(dòng)夾繩塊沿鋼索夾具座上的導(dǎo)向板方向滑動(dòng)，從而使滑動(dòng)夾繩塊到達(dá)夾持位置實(shí)現(xiàn)多功能頭夾持鋼索動(dòng)作；安裝在多功能回轉(zhuǎn)頭上的鋼索夾具收放油缸29可推動(dòng)夾繩裝置放出和收回，實(shí)現(xiàn)鋼索的順利抓取和釋放；
[0049]f)多功能頭的快換動(dòng)作:采用快換裝置內(nèi)調(diào)節(jié)絲桿在螺母塊內(nèi)的旋進(jìn)/旋出動(dòng)作實(shí)現(xiàn)快換裝置上座與下座之間的機(jī)械合攏/分離；液壓滑環(huán)下端連接的下閥塊上的液壓快換接頭在外力作用下的插/拔，實(shí)現(xiàn)多功能回轉(zhuǎn)頭上管路接合/分離，從而換下多功能回轉(zhuǎn)頭，更換其它取物裝置。
[0050]如圖3，4所示，導(dǎo)軌總成由導(dǎo)軌18、齒條19、線(xiàn)槽20、導(dǎo)向方鋼21、限位板、安全擋板、接口槽等組成，導(dǎo)軌總成與行走機(jī)構(gòu)配合使用，行走機(jī)構(gòu)前后左右四組滾輪組的內(nèi)/外滾輪分別布置于導(dǎo)軌踏面板的下/上端面，行走機(jī)構(gòu)前后兩組導(dǎo)向輪組分別布置于導(dǎo)向方鋼兩側(cè)，行走機(jī)構(gòu)內(nèi)電纜卷筒上動(dòng)力電纜沿放線(xiàn)架方向進(jìn)入線(xiàn)槽，行走機(jī)構(gòu)前后兩組限速閥配合限位板行程起到限速作用，行走機(jī)構(gòu)前后兩端緩沖器沖撞安全擋板后設(shè)備仍未停止時(shí)起到緩沖作用。
[0051]如圖5所示，液壓系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)塔身內(nèi)部油箱、液壓控制箱6、電機(jī)泵組2等組成，其中液壓控制箱6包括比例多路閥、平衡閥、比例溢流閥、溫度傳感器、壓力繼電器、高壓濾器等，電機(jī)泵組2通過(guò)操縱比例多路閥分別連接多功能頭擺動(dòng)油缸26、多功能頭回轉(zhuǎn)馬達(dá)27、錨鏈夾緊油缸28、鋼索夾緊油缸30、鋼索夾具收放油缸29、主臂變幅油缸8、工作臂變幅油缸12、多功能頭收放油缸10、拖纜鉤油缸16、起升絞車(chē)14中的回轉(zhuǎn)馬達(dá)、回轉(zhuǎn)塔身3中的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、行走機(jī)構(gòu)I中的行走驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和夾軌器。
[0052]如圖6所示，電控系統(tǒng)由啟動(dòng)箱4、控制箱5、聲光報(bào)警器、電滑環(huán)、電纜卷筒、遙控器、集中控制臺(tái)(選裝件)組成，其中啟動(dòng)箱4包括Y- Λ啟動(dòng)器、220開(kāi)關(guān)電源、控制繼電器等；控制箱5包括主控制器、力限器主機(jī)、24V電源、擴(kuò)展模塊一、擴(kuò)展模塊二、無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器一等，集中控制臺(tái)包括顯示屏、無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)射器二等，啟動(dòng)箱4中的控制繼電器和220V開(kāi)關(guān)電源連接控制箱5的主控制器，控制箱5中主控制器設(shè)有兩路通訊總線(xiàn):CAN_0和CAN_1，主控制器通過(guò)CAN_1通訊總線(xiàn)連接力限器主機(jī)，力限器主機(jī)分別接收主臂及基座、起重臂、多功能臂傾角信號(hào)以及主變幅油缸壓力信號(hào)，主控制器通過(guò)CAN_0通訊總線(xiàn)與擴(kuò)展模塊一、擴(kuò)展模塊二、無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器進(jìn)行通訊，分別通過(guò)擴(kuò)展模塊一和擴(kuò)展模塊二輸出控制信號(hào)給多路比例閥，比例減壓閥，電磁換向閥，電鈴，遙控器和集控臺(tái)內(nèi)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器二分別和控制箱5內(nèi)部的無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器一組成二選一的無(wú)線(xiàn)控制方式。
[0053]行走式多功能機(jī)械手采用的負(fù)載敏感泵與負(fù)載敏感多路閥與電子操作系統(tǒng)協(xié)同控制的精確的、可調(diào)的負(fù)載敏感控制系統(tǒng)。這種負(fù)載感應(yīng)式柱塞泵與負(fù)載敏感控制閥的組合使用，將負(fù)載敏感油路引入到泵的變量機(jī)構(gòu)，使泵的輸出壓力隨負(fù)載壓力的升高而升高(始終為較小的固定壓差)，使泵的輸出流量與系統(tǒng)的實(shí)際需要流量相等，使整個(gè)液壓系統(tǒng)具有根據(jù)載荷情況提供作需壓力-流量的特性，此即負(fù)載敏感系統(tǒng)的基本功能。
[0054]各種類(lèi)型的傳感器可為微處理器提供反饋信息，微處理器進(jìn)行偏差比較及處理后輸出控制電流給比例電磁控制閥，其控制作用使得負(fù)載敏感變量泵根據(jù)作動(dòng)器的需求按比例提供準(zhǔn)確的壓力和流量。
[0055]負(fù)載敏感控制系統(tǒng)的功率損耗較低，效率遠(yuǎn)高于常規(guī)液壓系統(tǒng)。高效率、功率損失小意味著燃料的節(jié)省以及液壓系統(tǒng)較低的發(fā)熱量。
[0056]流量比例分配功能的目的是當(dāng)負(fù)載使用流量超出主泵系統(tǒng)提供流量時(shí)，程序自動(dòng)按比例的減少各負(fù)載流量消耗量，使總流量維持在泵額定流量范圍內(nèi)。避免人為操縱對(duì)主泵系統(tǒng)的影響，起到超載保護(hù)的作用。同時(shí)使負(fù)載執(zhí)行機(jī)構(gòu)都有動(dòng)作能力，流量不會(huì)都流向較輕負(fù)載，造成重載端停滯。因?yàn)檫@種有操作而無(wú)動(dòng)作的現(xiàn)象存在一定危險(xiǎn)性，應(yīng)避免出現(xiàn)。
[0057]行走式多功能機(jī)械手各動(dòng)作均采用液壓驅(qū)動(dòng)方式且每個(gè)作業(yè)均為多動(dòng)作組合，當(dāng)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)需要超出油泵最大排量時(shí)采用獨(dú)立流量分配技術(shù)，并利用負(fù)載敏感泵以滿(mǎn)足不同動(dòng)作的不同壓力需求。
[0058]型號(hào)為HMF-3012-R的行走式多功能機(jī)械手技術(shù)參數(shù):
[0059]a)型式:雙折臂、雙工作臂、箱式結(jié)構(gòu)
[0060]b)驅(qū)動(dòng)型式:電動(dòng)機(jī)-液壓驅(qū)動(dòng)；
[0061]c)主電機(jī)功率:55kW/380V ；
[0062]d)額定起重量:3t ；
[0063]e)起重臂最大工作半徑:?12.3m ；
[0064]f)起重臂最小工作半徑:?2.6m
[0065]g)起重臂最大起升高度:30m ；
[0066]h)起重臂最大起升速度:30m/min ；
[0067]i)多功能臂安全工作負(fù)荷:20kN ；
[0068]j)回轉(zhuǎn)角度:360° ;
[0069]k)回轉(zhuǎn)速度:lr/min ；
[0070]I)工作傾角:橫傾12° /縱傾6° ；
[0071]m)行走速度:慢速:15m/min ;快速:30m/min。
[0072]行走式多功能機(jī)械手作為特殊甲板機(jī)械，解決了以下技術(shù)問(wèn)題:
[0073]a)集成起重、鉤纜、夾持并拖帶錨鏈和鋼索、夾持專(zhuān)用屬具、帶載行走、舷外作業(yè)、雙機(jī)協(xié)調(diào)等作業(yè)；
[0074]b)在各回轉(zhuǎn)及變幅的環(huán)節(jié)應(yīng)保證液壓介質(zhì)的輸送；
[0075]c)控制信號(hào)傳輸準(zhǔn)確、有效、操控與動(dòng)作實(shí)現(xiàn)要準(zhǔn)確無(wú)誤；
[0076]d)通過(guò)電控的遙控技術(shù)可以更加方便操作，保證雙機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)動(dòng)。
[0077]e)液壓系統(tǒng)與電控系統(tǒng)集成于機(jī)械設(shè)備中回轉(zhuǎn)塔身上，便于控制和維修。
[0078]本實(shí)用新型的中行走式多功能機(jī)械手與ROLLS-ROYCE操錨吊產(chǎn)品主要區(qū)別為:
[0079](I)設(shè)計(jì)條件不同:R0LLS_R0YCE使用條件為橫傾5° /縱傾2°，行走式多功能機(jī)械手設(shè)計(jì)輸入為橫傾12° /縱傾6° ；
[0080](2)臂架結(jié)構(gòu)不同:ROLLS-ROYCE操錨吊采用16mm板厚，空心結(jié)構(gòu)，行走式多功能機(jī)械手采用1mm板厚，內(nèi)部和局部加強(qiáng)結(jié)構(gòu)；
[0081](3)電壓等級(jí)不同:ROLLS-ROYCE操錨吊采用電制690V，行走式多功能機(jī)械手采用常規(guī)電制380V;
[0082](4)在多功能頭鋼索夾具ROLLS-ROYCE僅有最大夾持力，行走式多功能機(jī)械手采用多檔夾持，更符合多種作業(yè)特點(diǎn)；
[0083](5)R0LLS-R0YCE多功能頭的快換僅涉及結(jié)構(gòu)更換，行走式多功能機(jī)械手的多功能頭快換全面考慮了結(jié)構(gòu)和液壓管路一體快速更換。
【權(quán)利要求】
1.一種行走式多功能機(jī)械手，包括安裝在船舶甲板上的導(dǎo)軌總成、置于導(dǎo)軌總成上的行走機(jī)構(gòu)、具有變幅功能的臂架、用于臂架回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)塔身、用于順利夾持/拖帶錨鏈和鋼索的多功能頭，用于驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)行走、臂架變幅、回轉(zhuǎn)塔身回轉(zhuǎn)、多功能頭動(dòng)作的液壓系統(tǒng)，用于控制行走機(jī)構(gòu)行走、臂架變幅、回轉(zhuǎn)塔身回轉(zhuǎn)、多功能頭動(dòng)作的電控系統(tǒng)，其特征在于:所述行走機(jī)構(gòu)(I)上面通過(guò)回轉(zhuǎn)支承軸承連接回轉(zhuǎn)塔身(3);所述臂架包括主臂(7)、主臂變幅油缸(8)、多功能頭(9)、多功能頭收放油缸(10)、多功能臂(11)、工作臂變幅油缸(12)、起重臂(13)，主臂(7)后端與回轉(zhuǎn)塔身(3)活動(dòng)鉸接，主臂(7)前端分別活動(dòng)鉸接起重臂(13)和多功能臂(11)，多功能臂(11)前端裝有多功能頭(9)，主臂(7)與回轉(zhuǎn)塔身(3)之間活動(dòng)連接主臂變幅油缸(8)，主臂(7)與多功能臂(11)及起重臂(13)之間活動(dòng)連接工作臂變幅油缸(12)，多功能臂(11)與多功能頭(9)之間活動(dòng)連接多功能頭收放油缸(10)，起重臂(13)上安裝用于起吊的起升絞車(chē)(14)、用于鉤取無(wú)張力纜繩的拖纜鉤(15)及拖纜鉤油缸(16)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行走式多功能機(jī)械手，其特征在于:所述多功能頭(9)包括多功能回轉(zhuǎn)頭(22)、快換裝置(23)、回轉(zhuǎn)減速箱(24)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(25)，多功能回轉(zhuǎn)頭(22)通過(guò)快換裝置(23)與回轉(zhuǎn)減速箱(24)連接，回轉(zhuǎn)減速箱(24)與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(25)連接，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(25)兩側(cè)分別裝有一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)減速箱、快換裝置和多功能回轉(zhuǎn)頭繞翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)減速箱之間的連接軸擺動(dòng)的多功能頭擺動(dòng)油缸(26);所述回轉(zhuǎn)減速箱(24)的蝸桿端安裝有用于驅(qū)動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)蝸輪傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)作到下部的快換裝置(23)和多功能回轉(zhuǎn)頭(22)上的多功能頭回轉(zhuǎn)馬達(dá)(27);所述快換裝置(23)內(nèi)裝有在螺母塊內(nèi)旋進(jìn)/旋出控制上座與下座之間的合攏/分離的調(diào)節(jié)絲桿；多功能回轉(zhuǎn)頭(22)下部裝有錨鏈活動(dòng)夾頭及錨鏈夾緊油缸(28)，夾繩裝置及二個(gè)鋼索夾緊油缸(30)，鋼索夾具收放油缸(29)，其中:二個(gè)鋼索夾緊油缸(30)用于推動(dòng)夾繩裝置內(nèi)的滑動(dòng)夾繩塊沿鋼索夾具座上導(dǎo)向板本體方向滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多功能頭夾持鋼索動(dòng)作；鋼索夾具收放油缸(29)用于推動(dòng)夾繩裝置放出和收回，實(shí)現(xiàn)鋼索的順利抓??；錨鏈夾緊油缸(28)用于推動(dòng)錨鏈活動(dòng)夾頭沿錨鏈夾具連接塊鉸接方向進(jìn)行擺動(dòng)直至油缸達(dá)到夾持位置實(shí)現(xiàn)夾持錨鏈動(dòng)作。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行走式多功能機(jī)械手，其特征在于:所述導(dǎo)軌總成由導(dǎo)軌(18)、齒條(19)、線(xiàn)槽(20)、導(dǎo)向方鋼(21)、限位板、安全擋板、接口槽組成，所述行走機(jī)構(gòu)前后左右四組滾輪組的內(nèi)、外滾輪分別布置于導(dǎo)軌踏面板的下、上端面，行走機(jī)構(gòu)前后兩組導(dǎo)向輪組分別布置于導(dǎo)向方鋼兩側(cè)，行走機(jī)構(gòu)內(nèi)電纜卷筒上動(dòng)力電纜沿放線(xiàn)架方向進(jìn)入線(xiàn)槽，行走機(jī)構(gòu)前后設(shè)有兩組配合限位板的行程起到限速作用的限速閥，行走機(jī)構(gòu)前后兩端設(shè)有沖撞安全擋板后設(shè)備仍未停止時(shí)起到緩沖作用的緩沖器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行走式多功能機(jī)械手，其特征在于:所述液壓系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)塔身內(nèi)部油箱、液壓控制箱(6)、電機(jī)泵組(2)組成，其中液壓控制箱(6)包括比例多路閥、平衡閥、比例溢流閥、溫度傳感器、壓力繼電器、高壓濾器等，電機(jī)泵組(2)通過(guò)操縱比例多路閥分別連接多功能頭擺動(dòng)油缸(26)、多功能頭回轉(zhuǎn)馬達(dá)(27)、錨鏈夾緊油缸(28)、鋼索夾緊油缸(30)、鋼索夾具收放油缸(29)、主臂變幅油缸(8)、工作臂變幅油缸(12)、多功能頭收放油缸(1 )、拖纜鉤油缸(16 )、起升絞車(chē)(14 )中的回轉(zhuǎn)馬達(dá)、回轉(zhuǎn)塔身(3 )中的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、行走機(jī)構(gòu)(I)中的行走驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和夾軌器。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的行走式多功能機(jī)械手，其特征在于:所述電控系統(tǒng)由啟動(dòng)箱(4)、控制箱(5)、聲光報(bào)警器、電滑環(huán)、電纜卷筒、遙控器、集中控制臺(tái)組成，所述啟動(dòng)箱(4)包括Y- Λ啟動(dòng)器、220開(kāi)關(guān)電源、控制繼電器；所述控制箱(5)包括主控制器、力限器主機(jī)、24V電源、擴(kuò)展模塊一、擴(kuò)展模塊二、無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器一，所述集中控制臺(tái)包括顯示屏、無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)射器二，所述啟動(dòng)箱(4)中的控制繼電器和220V開(kāi)關(guān)電源連接控制箱(5)的主控制器，控制箱(5)中主控制器設(shè)有兩路通訊總線(xiàn):CAN_0和CAN_1，主控制器通過(guò)CAN_1通訊總線(xiàn)連接力限器主機(jī)，力限器主機(jī)分別接收主臂及基座、起重臂、多功能臂傾角信號(hào)以及主變幅油缸壓力信號(hào)，主控制器通過(guò)CAN_0通訊總線(xiàn)與擴(kuò)展模塊一、擴(kuò)展模塊二、無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器進(jìn)行通訊，并分別通過(guò)擴(kuò)展模塊一和擴(kuò)展模塊二輸出控制信號(hào)給多路比例閥，比例減壓閥，電磁換向閥，電鈴，遙控器和集控臺(tái)內(nèi)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器二分別和控制箱內(nèi)部的無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收器一組成二選一的無(wú)線(xiàn)控制裝置。
【文檔編號(hào)】B66C23-52GK204281119SQ201420482843
【發(fā)明者】何秋生, 姜?jiǎng)τ? 徐浩剛, 謝松蓮, 王煒 [申請(qǐng)人]中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七0四研究所