一种智能型船用胎架系统的架构设计

张茜 陈玲 谷明顺

摘  要：该文介绍了一种智能型船用胎架控制系统，该胎架系统能够根据船体曲面分段模型的不同而实现移动与智能升降，均衡胎架支柱的受力，同时在不适用的情况下可以集中在嵌入式轨道的一侧，便于场地的使用，提高船厂的经济效益。

关键词：船用胎架  控制系统  智能

中图分类号：U671.99   文献标识码：A             文章编号：1672-3791（2019）05（c）-0051-02

船用胎架是船舶分段装配与焊接必不可少的工装设备，是制造船体曲面分段的形状胎模。由于制造任务以及生产环境的大幅度改变，曲面的分段化建造也显得较为特殊，在傳统模板的胎架上分段建造后模板不能再重复利用，只能利用对船用胎架顶部实行切除方式来满足所需型值，但是这样很浪费人力、财力等，不仅影响了造船的周期，还降低了造船的精度[1]。近年来，我国的船舶行业飞速发展，对船体外板曲度要求也随之提升，同时处于对船用胎架的利用率以及周期的考虑，开始着手研发各式通用船用胎架[2-4]。

毫无疑问，船用胎架是重要的工装设备，它的通用性和适用性很重要，当然它的利用率与自动化水平也非常重要。目前的研究主要还是基于整体船用胎架，现阶段船厂普遍使用的船用胎架是固定于场地上的，可见，提高船用胎架的自动化和智能化必然是未来船用胎架的发展方向。因此，如何有效提高船用胎架的适用性、利用率、自动化以及智能化，是值得深思的课题。

1  船用胎架系统的总体设计

该文设计了一种船用胎架系统，主要包括移动轨道、胎架支柱和控制系统。

移动轨道嵌入式设置于地面上，设有多个通孔，在每个移动轨道上设有一个或多个与其滑动连接的胎架支柱。胎架支柱包括：支柱壳体、升降组件、滑动部件。升将组件设置于支柱壳体上，用于带动活动磁性吸头升降，其主要包括：升降驱动装置、调速装置和丝杠，调速装置与升降驱动装置传动连接，丝杠通过球形连接件与活动磁性吸头连接，连接件具有球面或球面的一部分，所述活动磁性吸头为一多面体，且在该多面体上设有一与所述球形连接件相匹配的球形空腔，所述球形连接件设置于该球形空腔内。活动磁性吸头，设置于升降组件的升降端，每个面上均有交叉分不到的沟槽，用于对船用板体进行吸附。滑动部件，设置于支柱壳体的底部，且与移动轨道滑动连接。胎架支柱与移动驱动装置传动连接，移动驱动装置驱动胎架支柱沿其所在的移动轨道滑动。船用胎架控制系统主要有模型输入单元，可以导入船体曲面分段模型;数据分析单元可以根据分段模型读取分段数据，并进行受力分析，确定最优的胎架布置方案;胎架控制单元根据分析结果对船用胎架进行控制，控制胎架升到指定高度，滑动到指定位置。

2  船用胎架控制系统的实施方案

该船用胎架系统是如何实现智能控制的呢？结合图1船用胎架支柱的主视图，对其具体的实施方案做如下阐述：从模型输入单元导入船体曲面分段模型;数据分析单元会对输入的船体曲面分段模型进行受力分析，确定各个胎架支柱的具体高度及其分布位置，每根胎架支柱最终位置的确定使这样的支柱分布下所有支柱受力是最均衡的;船用胎架控制单元与数据分析单元电连接，根据数据分析单元给出的结果对船用支柱进行有效的高度和位置的控制，通过控制移动驱动装置带动支柱沿着所在的移动轨道滑动，一旦到达设定位置，胎架支柱底部的锁位组件就会锁定，即可满足对分段的有效支撑与制造精度要求。

该文设计的船用胎架在不使用的情况下或局部胎架支柱使用的情况下，空闲的胎架支柱可以收集停靠在嵌入式移动轨道的一侧，减少船用胎架的堆放场地，由于轨道的嵌入式设置方便其他工作的开展与实施，有效提高船厂场地空间的利用率。

3  结语

船用胎架是重要的工装设备，提高其智能化水平已是当务之急，充分利用当下的物联网和大数据技术，将物联网和大数据技术充分应用于船用胎架，从而使得船用胎架支柱能够根据每个曲面分段模型的不同而移动与智能升降，均衡支柱的受力，提高船用胎架的使用寿命，同时在局部或不被使用的情况下，它可集中在轨道一侧，减少船用胎架的堆放场地，提高船厂场地的利用率，具有较好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 王小龙.船舶胎架技术及发展展望[J].中国水运，2015，15（3）：18-20.

[2] 丁超.基于ARM的柔性胎架控制系统中关键技术研究[D].江苏科技大学，2014.

[3] 佘建国，顾永凤，陈宁，等.基于Pro/Mechanic的柔性胎架结构分析与优化设计研究[J].造船技术，2008（2）：33-36.

[4] 佘建国，顾永凤.基于中心制造船的柔性胎架分析与设计[J].舰船科学技术，2008（1）：120-123.