CN102513995A - 水泥储罐清理机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥储罐清理机械手，特征是包括手动调心机构、定位臂、定位臂俯仰机构、工作臂、工作臂回转及俯仰机构、电控柜和气压站；手动调心机构设置在水泥储罐人孔上；定位臂俯仰机构与工作臂回转及俯仰机构联结在一起，并通过钢缆与卷扬机连接；定位臂设置在定位臂俯仰机构上，工作臂设置在工作臂回转及俯仰机构上，工作臂的末端设置有清理器；卷扬机与电控柜和气压站分别设置在水泥储罐外的顶板上。本发明不仅适应于多种规格的水泥罐，而且便于安装和机动运输，作业方式新颖，工作效率高且安全。

Description

水泥储罐清理机械手

技术领域

本发明涉及水泥储罐内壁清理设备领域，尤其是一种自主式水泥储罐清理机械手。

背景技术

目前，水泥储罐内壁结垢的清理一直采用纯人工作业或者依靠特定简单机械清理设备的人工作业方式。完全人工作业是清理工人在罐体内部依靠简单的工具进行手动清理，这种方式不仅工作环境恶劣、效率低，甚至经常发生安全问题，对清理工人的身心健康存在严重的威胁。依靠特定简单机械清理设备的人工方式，虽然清理工人不用在罐体内进行清理，但是这种方式存在清理不彻底的问题，并且清理费用高昂。现有技术中的水泥储罐内壁清理设备不能很好的解决上述问题，因此亟待研制开发一种自主式水泥储罐清理机械手。

发明内容

本发明的任务在于解决现有技术中水泥储罐内壁结垢清理方式存在的技术缺陷，提供一种水泥储罐清理机械手。

其技术解决方案是：

一种水泥储罐清理机械手，包括手动调心机构、定位臂、定位臂俯仰机构、工作臂、工作臂回转及俯仰机构、电控柜和气压站；上述手动调心机构设置在水泥储罐人孔上；定位臂俯仰机构与工作臂回转及俯仰机构联结在一起，并通过钢缆与卷扬机连接；定位臂设置在定位臂俯仰机构上，工作臂设置在工作臂回转及俯仰机构上，工作臂的末端设置有清理器；卷扬机与电控柜和气压站分别设置在水泥储罐外的顶板上。

上述定位臂设置有三个，相邻两个定位臂之间的夹角为120°；上述工作臂设置有两个，两个工作臂之间的夹角为180°.

上述手动调心机构包括卷扬机、钢缆、升降紧定螺栓、一号支座、一号滑轮、三号滑轮、大齿轮、五号支座、四号连接板、手柄轴、手柄锁紧螺母、旋转手柄、一号轴承端盖、一号轴承座、一号连接板、定位紧定螺栓、二号支座、加强板、罐体、二号连接板、防护罩、齿轮锁紧螺母、小齿轮、三号连接板、二号轴承端盖、一号轴套、二号轴承座、一号连杆、丝杠防护罩、一号丝杠、一号底座、一号丝杠端块、三号支座、二号转轴、二号连杆、四号支座、三号转轴、定心块、调节杆、二号滑轮、一号转轴、六号支座、一号滑块、一号导轨、一号丝母、二号导轨和二号滑块；上述一号滑轮和三号滑轮分别固定在四号连接板的两端，一号支座和五号支座分别固定在四号连接板上，加强板固定在罐体上，一号支座通过升降紧定螺栓固定到加强板上，卷扬机固定在罐体上，钢缆一端和卷扬机连接，另一端穿过一号滑轮、二号滑轮和三号滑轮，二号支座和三号连接板分别固定在二号连接板两端，二号支座通过定位紧定螺栓固定到加强板上，一号连接板、一号底座、三号支座和二号底座分别固定到二号连接板上，手柄轴两端通过角接触球轴承分别与一号轴承座、二号轴承座连接，一号轴承座固定在一号连接板上，二号轴承座固定在二号底座上，一号轴套和手柄轴配合连接，大齿轮和手柄轴键连接，旋转手柄通过手柄锁紧螺母固定在手柄轴上，一号轴承端盖和一号轴承座固定，三号轴承端盖和二号轴承座固定，一号丝杠两端分别通过轴承与一号底座、二号底座连接，二号轴承端盖和二号底座固定，一号丝杠端块和一号丝杠固定，小齿轮和一号丝杠键连接，小齿轮和大齿轮啮合连接，一号导轨和二号导轨分别固定在二号连接板上，一号滑块和一号导轨滑动连接，二号滑块和二号导轨滑动连接，一号丝母和一号丝杠螺纹连接，一号滑块和二号滑块分别和一号丝母固定连接，六号支座和一号丝母固定，一号连杆上端通过一号转轴和六号支座配合连接，一号连杆下端通过三号转轴和四号支座配合连接，四号支座和二号连杆固定，二号连杆通过二号转轴和三号支座配合连接，定心块和二号连杆配合连接，调节杆固定到定心块上，调节杆和二号连杆固定，二号滑轮固定到调节杆末端；六号支座、一号连杆、四号支座、二号连杆和三号支座组成滑块连杆机构，手动转动旋转手柄，由旋转手柄带动一号丝杠转动，在一号丝杠的带动下一号丝母沿着一号导轨和二号导轨运动，带动二号连杆绕二号转轴转动，使二号连杆折叠起来，同时调节杆可根据清理中的水泥罐的型号进行调节，将二号滑轮定位到水泥罐的中心位置，钢缆在卷扬机的带动下进行收放。

上述定位臂俯仰机构包括五号连接板、吊环螺母、一号导向筒、一号气缸、一号气缸座、四号转轴、六号支座、三号连杆、五号转轴、七号支座、连接筒、八号支座、六号转轴、四号连杆、九号支座、七号转轴、七号连杆、十号转轴、十二号支座、五号连杆、八号转轴、十号支座、三号滑块、十一号支座、九号转轴和六号连杆；上述吊环螺母和五号连接板固定，一号导向筒和五号连接板固定，一号气缸座和一号导向筒固定，连接筒和一号气缸座固定，三号滑块和一号导向筒滑动配合，一号气缸的活塞杆和三号滑块固定连接，十二号支座、十号支座和十一号支座分别与三号滑块固定，七号支座和八号支座分别与一号气缸座固定，一号气缸和一号气缸座固定连接，三号连杆通过五号转轴和七号支座配合连接，四号连杆通过六号转轴和八号支座配合连接，六号支座和三号连杆固定，九号支座和四号连杆固定，五号连杆通过八号转轴和十号支座配合连接，六号连杆通过九号转轴和十一号支座配合连接，七号连杆通过十号转轴和十二号支座配合连接，五号连杆通过四号转轴和六号支座配合连接，七号连杆通过七号转轴和九号支座配合连接，在十号支座、十一号支座和十二号支座上分别设置有一台能够作出上下摆动和左右转动动作的摄像头；上述三号滑块、十二号支座、十号转轴、七号连杆、七号转轴、九号支座、四号连杆、六号转轴和八号支座组成一套定位臂俯仰机构的滑块连杆机构，在一号气缸的带动下，三号滑块沿着一号导向筒运动，最终带动四号连杆绕着六号转轴转动；上述定位臂俯仰机构的滑块连杆机构设置有三套，在圆周方向上均衡分布，在各自三号滑块的带动下实现三个方向的折叠。

上述工作臂回转及俯仰机构包括大带轮、四号轴承端盖、三号轴承座、十三号支座、十一号转轴、二号丝杠、二号导向筒、八号连杆、十二号转轴、十四号支座、九号连杆、十三号转轴、四号轴承座、二号丝杠端块、二号丝杠密封盖、三号底座、十四号转轴、十五号支座、十五号转轴、十号连杆、十一号连杆、二号丝母座、十六号转轴、十六号支座、二号丝母、二号丝杠座、小带轮、带轮端盖、皮带、二号连接筒、回转支撑、回转小齿轮、RV电机和一号电机；回转支撑的外圈和二号连接筒固定，回转小齿轮和回转支撑的外圈齿轮啮合，RV电机的输出轴和回转小齿轮键连接，RV电机和二号丝杠座固定，回转支撑的内圈和二号丝杠座固定，一号电机座和二号丝杠座固定，一号电机和一号电机座固定，小带轮和一号电机的输出轴键连接，带轮端盖和一号电机固定，二号导向筒和二号丝杠座固定，三号轴承座和二号丝杠座固定，四号轴承座和三号底座固定，二号丝杠密封盖和三号底座固定，二号丝杠上下两端分别通过轴承与三号轴承座、四号轴承座连接，四号轴承端盖和三号轴承座固定，二号丝杠端块和二号丝杠固定，大带轮和二号丝杠键连接，大带轮通过皮带和小带轮连接，三号底座和二号导向筒固定，二号丝母和二号丝杠螺纹连接，二号丝母座和二号丝母固定，十三号支座和十六号支座分别和二号丝母座固定，同时十三号支座和十六号支座分别和二号导向筒配合，八号连杆通过十一号转轴和十三号支座配合连接，八号连杆通过十二号转轴和十四号支座配合连接，十四号支座和九号连杆固定，九号连杆通过十三号转轴和三号底座配合连接，十一号连杆通过十六号转轴和十六号支座配合连接，十一号连杆通过十五号转轴和十五号支座配合连接，十五号支座和十号连杆固定，十号连杆通过十四号转轴和三号底座配合连接；RV电机带动回转小齿轮转动，最终带动二号丝杠座围绕中心转动实现回转；二号丝母、二号丝母座、十三号支座、十一号转轴、二号丝杠、二号导向筒、八号连杆、十二号转轴、十四号支座、九号连杆、十三号转轴和三号底座组成工作臂回转及俯仰机构的第一滑块连杆机构，同时二号丝母、二号丝母座、十六号支座、十六号转轴、十一号连杆、十五号转轴、十五号支座、十号连杆、十四号转轴和三号底座组成工作臂回转及俯仰机构的第二滑块连杆机构，一号电机转动带动二号丝杠，在二号丝杠的带动下，二号丝母沿着二号导向筒运动，最终带动第一、第二两个滑块连杆机构中的九号连杆与十号连杆转动，进行折叠。

上述工作臂包括六号连接板、伸长板、导向块、三号丝杠、五号轴承端盖、防护壳、一号气动马达、长支座、一号联轴器、三号丝母、六号轴承端盖和两个清理器；一号气动马达和长支座固定，三号丝杠两端分别通过轴承和长支座连接，五号轴承端盖和六号轴承端盖分别与长支座固定，三号丝母和三号丝杠螺纹连接，导向块和长支座滑动配合，伸长板分别与导向块、三号丝母固定，六号连接板和伸长板固定连接，一号联轴器分别和一号气动马达、三号丝杠固定连接，防护壳和长支座固定，清理器和伸长板固定；一号气动马达带动三号丝杠转动，并最终带动伸长板沿着长支座运动，从而带动各清理器到达工作位置。

上述清理器设置有清理轮密封盖、三号马达座、清理轮毂、二号气动马达、三号气动马达、清理轮轴端盖、清理轮轴套和清理轮支腿；三号气动马达和三号马达座固定，清理轮毂通过轴承和三号马达座连接，三号气动马达和清理轮毂键连接，清理轮支腿和清理轮毂固定，清理轮密封盖和清理轮毂固定，同时在清理轮毂上装有压力传感器；二号气动马达和三号气动马达分别带动清理轮毂并，最终带动清理轮支腿转动，进行清理工作。

上述定位臂包括四号丝杠第一导杆、四号丝杠第一防护罩、四号丝杠第二导杆、四号丝杠第二防护罩、四号丝母座、上压板、下压板、四号底座、二号气缸长板、末端一号连杆、末端一号转轴、末端一号支座、二号气缸、七号轴承端盖、四号丝母、五号轴承座、联轴套筒、四号气动马达、八号轴承端盖、四号马达座、四号丝杠、二号气缸导向块、末端二号支座、末端二号转轴、末端二号连杆、末端三号支座、末端三号转轴、末端一号顶块、末端五号转轴、末端二号顶块、末端六号转轴、末端四号支座、末端七号转轴和末端三号顶块；四号气动马达和四号马达座固定，五号轴承座和四号马达座固定，四号丝杠两端通过轴承分别与五号轴承座、四号底座连接，四号丝杠第一导杆和四号丝杠第二导杆两端分别把四号马达座和四号底座固定连接，四号丝母和四号丝杠螺纹连接，四号丝母座和四号丝母固定连接，二号气缸长板和四号丝母座固定，上、下两压板分别和四号底座固定连接，四号丝杠第一防护罩和四号丝杠第二防护罩分别和四号马达座、四号底座固定连接，八号轴承端盖和五号轴承座固定，七号轴承端盖和四号底座固定连接，联轴套筒分别和四号气动马达的输出轴、四号丝杠连接，二号气缸和二号气缸长板固定连接，二号气缸导向块和二号气缸固定连接，同时二号气缸导向块和二号气缸长板滑动配合，末端一号支座和末端二号支座分别和二号气缸导向块固定连接，末端二号顶块和二号气缸长板固定，末端一号连杆通过末端一号转轴和末端一号支座配合连接，末端一号连杆通过末端七号转轴和末端四号支座配合连接，末端三号顶块和末端四号支座固定，末端四号支座通过末端六号转轴和二号气缸长板配合连接，末端二号连杆通过末端二号转轴和末端二号支座配合连接，末端二号连杆通过末端三号转轴和末端三号支座配合连接，末端一号顶块和末端三号支座固定，末端三号支座通过末端五号转轴和二号气缸长板配合连接，同时末端一号顶块、末端二号顶块和末端三号顶块上分别装有压力传感器；四号气动马达带动四号丝杠转动，并最终带动二号气缸长板沿着四号丝杠第一导杆方向来回运动，二号气缸导向块、末端一号支座、末端一号转轴、末端一号连杆、末端七号转轴、末端四号支座、末端六号转轴和二号气缸长板组成定位臂的第一滑块连杆机构，同时二号气缸导向块、末端二号支座、末端二号转轴、末端二号连杆、末端三号转轴、末端三号支座、末端五号转轴和二号气缸长板组成定位臂的第二滑块连杆机构，第一、第二滑块连杆机构对称分布，二号气缸带动二号气缸导向块沿着二号气缸长板方向运动，并最终带动末端三号支座和末端四号支座转动，使末端一号顶块、末端二号顶块和末端三号顶块顶紧水泥储罐内壁。

上述手动调心机构、三个定位臂，定位臂俯仰机构、两个工作臂，工作臂回转及俯仰机构、电控柜和气压站，各部分之间都采用模块化设计。能根据需要进行组装或拆卸。

上述水泥罐清理机械手还包括操作器，操作器为单独一体，可手持操作；操作器安置在水泥罐顶部。

本发明具有以下有益技术效果：

本发明能够进行清理水泥储罐内壁的结垢作业，同时在检测到传感器信号时还可以自动调节姿态和运动方向。在作业过程中，安装在机械手定位臂上的摄像头可定期通过光缆把其拍摄的画面图像传送到水泥罐外面的电控柜显示器上，以便于在储罐外的操作人员查看作业情况。本发明不仅适应于多种规格的水泥罐，而且便于安装和机动运输，作业方式新颖，工作效率高且安全。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种实施方式的整体结构示意图。

图2为图1的局部结构示意图，主要示出了手动调心机构部分。

图3为图2的E-E剖示结构图。

图4为图1的局部结构示意图，主要示出了定位臂俯仰机构部分。

图5为图4的D-D剖示结构图。

图6为图1的局部结构示意图，主要示出了工作臂回转及俯仰机构部分。

图7为图6的B向剖示结构图。

图8为图1的局部结构示意图，主要示出了工作臂部分。

图9为图8的A-A剖示结构图。

图10为图1的局部结构示意图，主要示出了定位臂部分。

图11为图10的C向剖示结构图。

上述图中101.手动调心机构，102.定位臂俯仰机构，103.工作臂回转及俯仰机构，104，工作臂，105.定位臂，106.电控柜，107.气压站，201.卷扬机，202.钢缆，203.升降紧定螺栓，204.一号支座，205.一号滑轮，206.手柄轴，207.手柄锁紧螺母，208.旋转手柄，209.一号轴承端盖，210.一号轴承座，211.一号连接板，212.定位紧定螺栓，213.二号支座，214.加强板，215.罐体，216.二号连接板，217.防护罩，218.齿轮锁紧螺母，219.小齿轮，220.三号连接板，221.二号轴承端盖，222.一号轴套，223.二号轴承座，224.一号连杆，225.丝杠防护罩，226.一号丝杠，227.一号底座，228.一号丝杠端块，229.三号支座，230.二号转轴，231.二号连杆，232.四号支座，233.三号转轴，234.定心块，235.调节杆，236.二号滑轮，237.三号轴承端盖，238.二号底座，239.三号滑轮，240.大齿轮，241.五号支座，242.四号连接板，301.一号转轴，302.六号支座，303.一号滑块，304.一号导轨，305.一号丝母，306.二号导轨，307.二号滑块，401.五号连接板，402.吊环螺母，403.一号导向筒，404.一号气缸，405.一号气缸座，406.四号转轴，407.六号支座，408.三号连杆，409.五号转轴，410.七号支座，411.连接筒，412.八号支座，413.六号转轴，414.四号连杆，415.九号支座，416.七号转轴，501.七号连杆，502.十号转轴，503.十二号支座，504.五号连杆，505.八号转轴，506.十号支座，507.三号滑块，508.十一号支座，509.九号转轴，510.六号连杆，601.大带轮，602.四号轴承端盖，603.三号轴承座，604.十三号支座，605.十一号转轴，606.二号丝杠，607.二号导向筒，608.八号连杆，609.十二号转轴，610.十四号支座，611.九号连杆，612.十三号转轴，613.四号轴承座，614，二号丝杠端块，615.二号丝杠密封盖，616.三号底座，617.十四号转轴，618.十五号支座，619.十五号转轴，620.十号连杆，621.十一号连杆，622.二号丝母座，623.十六号转轴，624.十六号支座，625.二号丝母，626.二号丝杠座，701.小带轮，702.带轮端盖，703.皮带，704.二号连接筒，705.回转支撑，706.回转小齿轮，707.RV电机，708.一号电机，801.六号连接板，802.伸长板，803.导向块，804.三号丝杠，805.五号轴承端盖，806.防护壳，807.一号气动马达，808.长支座，809.一号联轴器，810.三号丝母，811.六号轴承端盖，901.清理轮密封盖，902.三号马达座，903.清理轮毂，904.二号气动马达，905.三号气动马达，906.清理轮轴端盖，907.清理轮轴套，908.清理轮支腿，1001.四号丝杠第一导杆，1002.四号丝杠第一防护罩，1003.四号丝杠第二导杆，1004.四号丝杠第二防护罩，1005.四号丝母座，1006.上、下两压板，1007.四号底座，1008.二号气缸长板，1101.末端一号连杆，1102.末端一号转轴，1103.末端一号支座，1104.二号气缸，1105.七号轴承端盖，1106.四号丝母，1107.五号轴承座，1108.联轴套筒，1109.四号气动马达，1110.八号轴承端盖，1111.四号马达座，1112.四号丝杠，1113.二号气缸导向块，1114，末端二号支座，1115，末端二号转轴，1116.末端二号连杆，1117.末端三号支座，1118.末端三号转轴，1119.末端一号顶块，1120.末端五号转轴，1121.末端二号顶块，1122.末端六号转轴，1123.末端四号支座，1124.末端七号转轴，1125.末端三号顶块。

具体实施方式

如图1所示，一种水泥罐清理机械手，包括手动调心机构101、定位臂俯仰机构102、工作臂回转及俯仰机构103、工作臂104、定位臂105、电控柜106和气压站107；上述手动调心机构101设置在水泥储罐人孔上；定位臂俯仰机构102与工作臂回转及俯仰机构103联结在一起，并通过钢缆202与卷扬机201连接；三个定位臂105设置在定位臂俯仰机构102上，两个工作臂104设置在工作臂回转及俯仰机构103上，清理器设置在工作臂104的末端；卷扬机201与电控柜106和气压站107分别设置在水泥储罐外的顶板上。

下面对有关部分具体说明如下：

结合图2与图3，上述手动调心机构1，其一号滑轮205和三号滑轮239分别固定在四号连接板242的两端，一号支座204和五号支座241分别通过螺栓固定在四号连接板242上，加强板214固定在罐体215上，一号支座204通过升降紧定螺栓203紧定加强板214上，卷扬机201固定在罐体215上，钢缆202一端和卷扬机201连接，另一端穿过一号滑轮205、二号滑轮236和三号滑轮239，二号支座213和三号连接板220分别通过螺栓固定在二号连接板216两端，二号支座213通过定位紧定螺栓212紧定到加强板214上，一号连接板211、一号底座227、三号支座229和二号底座238分别固定到二号连接板216上，手柄轴206两端通过角接触球轴承分别与一号轴承座210、二号轴承座223连接，一号轴承座210通过螺栓固定在一号连接板211上，二号轴承座223通过螺栓固定在二号底座238上，一号轴套222和手柄轴206配合连接，大齿轮240和手柄轴206键连接，旋转手柄208通过手柄锁紧螺母207固定在手柄轴206上，一号轴承端盖209和一号轴承座210通过螺栓固定，三号轴承端盖237和二号轴承座223通过螺栓固定，一号丝杠226两端分别通过轴承与一号底座227、二号底座238连接，二号轴承端盖221和二号底座238通过螺栓固定，一号丝杠端块228和一号丝杠226通过螺栓固定，小齿轮219和一号丝杠226键连接，小齿轮219和大齿轮240啮合连接，一号导轨304和二号导轨306分别通过螺栓固定在二号连接板216上，一号滑块303和一号导轨304滑动连接，二号滑块307和二号导轨306滑动连接，一号丝母305和一号丝杠226螺纹连接，一号滑块303和二号滑块307分别和一号丝母305通过螺栓固定连接，六号支座302和一号丝母305通过螺栓固定，一号连杆224上端通过一号转轴301和六号支座302配合连接，一号连杆224下端通过三号转轴233和四号支座232配合连接，四号支座232和二号连杆231固定，二号连杆231通过二号转轴230和三号支座229配合连接，定心块234和二号连杆231配合连接，调节杆235通过螺纹连接固定到定心块234上，调节杆235和二号连杆231通过紧定螺钉固定，二号滑轮236固定到调节杆235末端；六号支座302、一号连杆224、四号支座232、二号连杆231和三号支座229组成滑块连杆机构，手动转动旋转手柄208从而带动一号丝杠224转动，在一号丝杠224的带动下一号丝母305沿着一号导轨304和二号导轨306运动，最终带动二号连杆231绕二号转轴230转动，最终带动二号连杆231的折叠到图1所示的工作位置，同时调节杆235可根据清理的水泥罐的型号进行调节，将二号滑轮236定位到水泥罐的中心位置，钢缆202在卷扬机201的带动下进行收放，最终带动定位臂俯仰机构102进行升降。

结合图4、图5，上述定位臂俯仰机构102，其吊环螺母402和手动调心机构101中的升降钢缆202连接，吊环螺母402和五号连接板401螺纹连接固定，一号导向筒403和五号连接板401通过螺栓固定，一号气缸座405和一号导向筒403固定，连接筒411和一号气缸座405螺栓连接固定，三号滑块507和一号导向筒403滑动配合，一号气缸404活动部分和三号滑块507通过螺纹连接，十二号支座503、十号支座506和十一号支座508分别和三号滑块507通过螺栓固定，七号支座410和八号支座412分别与一号气缸座405通过螺栓固定，一号气缸404和一号气缸座405通过螺栓固定连接，三号连杆408通过五号转轴409和七号支座410配合连接，四号连杆414通过六号转轴413和八号支座412配合连接，六号支座407和三号连杆408固定，九号支座415和四号连杆414固定，五号连杆504通过八号转轴505和十号支座506配合连接，六号连杆510通过九号转轴509和十一号支座508配合连接，七号连杆501通过十号转轴502和十二号支座503配合连接，五号连杆504通过四号转轴406和六号支座407配合连接，七号连杆501通过七号转轴416和九号支座415配合连接，同时三台摄像头(未标出)分别固定在在十号支座506、十一号支座508和十二号支座503上，摄像头(未标出)自身具有上下摆动和左右转动的功能，并可以通过指令控制；三号滑块507、十二号支座503、十号转轴502、七号连杆501、七号转轴416、九号支座415、四号连杆414、六号转轴413和八号支座412组成滑块连杆机构，在一号气缸404的带动下，三号滑块507沿着一号导向筒403运动，最终带动四号连杆414绕着六号转轴413转动，该定位折叠机构包含均匀分布的三套滑块连杆机构，在三号滑块507的带动下实现三个方向的折叠。

结合图6、图7，上述工作臂回转及俯仰机构103，其二号连接筒704和定位臂俯仰机构102中的连接筒411通过螺栓固定，回转支撑705的外圈和二号连接筒704通过螺栓固定，回转小齿轮706和回转支撑705外圈齿轮啮合，RV电机707的输出轴和回转小齿轮706键连接，RV电机707和二号丝杠座626固定，回转支撑705内圈和二号丝杠座626通过螺栓固定，一号电机座709和二号丝杠座626通过螺栓固定，一号电机708和一号电机座709通过螺栓固定，小带轮701和一号电机708的输出轴键连接，带轮端盖702和一号电机708通过螺栓固定，二号导向筒607和二号丝杠座626通过螺栓固定，三号轴承座603和二号丝杠座626通过螺栓固定，四号轴承座613和三号底座616通过螺栓固定，二号丝杠密封盖615和三号底座616通过螺栓固定，二号丝杠606上下两端分别通过轴承与三号轴承座603、四号轴承座613连接，四号轴承端盖602和三号轴承座603固定，二号丝杠端块614和二号丝杠606通过螺栓固定，大带轮601和二号丝杠606键连接，大带轮601通过皮带703和小带轮701连接，三号底座616和二号导向筒607通过螺栓固定，二号丝母625和二号丝杠606螺纹连接，二号丝母座622和二号丝母625固定，十三号支座604和十六号支座624分别通过螺栓和二号丝母座622固定，同时十三号支座604和十六号支座624分别和二号导向筒607配合，八号连杆608通过十一号转轴605和十三号支座604配合连接，八号连杆608通过十二号转轴609和十四号支座610配合连接，十四号支座610和九号连杆611固定，九号连杆611通过十三号转轴612和三号底座616配合连接，十一号连杆621通过十六号转轴623和十六号支座624配合连接，十一号连杆621通过十五号转轴619和十五号支座618配合连接，十五号支座618和十号连杆620固定，十号连杆620通过十四号转轴617和三号底座616配合连接；RV电机707带动回转小齿轮706转动，最终带动二号丝杠座626围绕中心转动，实现回转功能，二号丝母625、二号丝母座622、十三号支座604、十一号转轴605、二号丝杠606、二号导向筒607、八号连杆608、十二号转轴609、十四号支座610、九号连杆611、十三号转轴612和三号底座616组成一个滑块连杆机构，同时二号丝母625、二号丝母座622、十六号支座624、十六号转轴623、十一号连杆621、十五号转轴619、十五号支座618、十号连杆620、十四号转轴617和三号底座616组成另一个滑块连杆机构，一号电机转动带动二号丝杠606，在二号丝杠606的带动下，二号丝母625沿着二号导向筒607运动，并最终带动两个滑块连杆机构中的九号连杆611与十号连杆620转动，进行折叠。

结合图8，上述两个工作臂结构相同。以其中一个工作臂为例，其长支座808和工作臂回转及俯仰机构103固定连接，一号气动马达807和长支座808通过螺栓固定，三号丝杠804两端分别通过轴承和长支座808连接，五号轴承端盖805和六号轴承端盖811分别与长支座808通过螺栓固定，三号丝母810和三号丝杠804螺纹连接，导向块803和长支座808滑动配合，伸长板802分别与导向块803、三号丝母810固定，六号连接板801和伸长板802通过螺栓固定连接，一号联轴器809分别和一号气动马达807、三号丝杠804固定连接，防护壳806和长支座808固定，伸长板802和清理器中的三号马达座902通过螺栓固定，一号气动马达807带动三号丝杠804，并最终带动伸长板802沿着长支座808运动，实现末端部件的伸缩。

结合图9，关于清理器，三号气动马达905和三号马达座902通过螺栓固定，清理轮毂903通过轴承和三号马达座902连接，三号气动马达905和清理轮毂903键连接，清理轮支腿908和清理轮毂903固定，清理轮密封盖901和清理轮毂903通过螺栓固定，同时在清理轮毂903上装有压力传感器；二号气动马达904和三号气动马达905分别带动清理轮毂903，并最终带动清理轮支腿908转动，实现清理工作。

结合图10、图11，三个定位臂的结构相同。以其中的一个定位臂为例，其四号马达座1111和定位臂俯仰机构102固定连接，四号气动马达1109和四号马达座1111通过螺栓固定，五号轴承座1107和四号马达座1111固定，四号丝杠1112两端通过轴承分别与五号轴承座1107、四号底座1007连接，四号丝杠第一导杆1001和四号丝杠第二导杆1003两端分别把四号马达座1111和四号底座1007固定连接，四号丝母1106和四号丝杠1112螺纹连接，四号丝母座1005和四号丝母1106通过螺栓固定连接，二号气缸长板1008和四号丝母座1005通过螺栓固定，上、下两压板1006分别和四号底座1007通过螺栓固定连接，四号丝杠第一防护罩1002和四号丝杠第二防护罩1004分别和四号马达座1111、四号底座1007固定连接，八号轴承端盖1110和五号轴承座1107通过螺栓固定，七号轴承端盖1105和四号底座1007通过螺栓固定连接，联轴套筒1108分别和四号气动马达1109的输出轴、四号丝杠1112连接，二号气缸1104和二号气缸长板1008通过螺栓固定连接，二号气缸导向块1113和二号气缸1104螺纹连接，同时二号气缸导向块1113和二号气缸长板1008滑动配合，末端一号支座1103和末端二号支座1114分别和二号气缸导向块1113固定连接，末端二号顶块1121和二号气缸长板1008固定，末端一号连杆1101通过末端一号转轴1102和末端一号支座1103配合连接，末端一号连杆1101通过末端七号转轴1124和末端四号支座1123配合连接，末端三号顶块1125和末端四号支座1123固定，末端四号支座1123通过末端六号转轴1122和二号气缸长板1008配合连接，末端二号连杆1116通过末端二号转轴1115和末端二号支座1114配合连接，末端二号连杆1116通过末端三号转轴1118和末端三号支座1117配合连接，末端一号顶块1119和末端三号支座1117固定，末端三号支座1117通过末端五号转轴1120和二号气缸长板1008配合连接，同时末端一号顶块1119、末端二号顶块1121和末端三号顶块1125上分别装有压力传感器；四号气动马达1109带动四号丝杠1112转动，并最终带动二号气缸长板1008沿着四号丝杠第一导杆1001方向来回运动，二号气缸导向块1113、末端一号支座1103、末端一号转轴1102、末端一号连杆1101、末端七号转轴1124、末端四号支座1123、末端六号转轴1122和二号气缸长板1008组成一个滑块连杆机构，同时二号气缸导向块1113、末端二号支座1114、末端二号转轴1115、末端二号连杆1116、末端三号转轴1118、末端三号支座1117、末端五号转轴1120和二号气缸长板1008组成另一个滑块连杆机构，两套滑块连杆机构对称分布，二号气缸1104带动二号气缸导向块1113沿着二号气缸长板1008方向运动，并最终带动末端三号支座1117和末端四号支座1123转动，实现末端一号顶块1119、末端二号顶块1121和末端三号顶块1125顶紧水泥储罐内壁。

如图1所示，手动调心机构101、定位臂俯仰机构102、工作臂回转及俯仰机构103、工作臂104、定位臂105、电控柜106和气压站107，各部分之间都采用模块化设计，能按照需组装或拆卸。

上述水泥储罐清理机械手还包括操作器，操作器是单独一体的，可手持操作；同时，监视器也是独立的，有一台微机控制；上述这些装置或部件放置在水泥罐顶部。

本发明水泥储罐清理机械手通过配置相应的电控系统，可在自动和手动两种模式下工作。接通电源，启动气压站，首先调节手动调心机构101到达如图1所示的工作位置，当选择自动模式时，水泥罐清理机械手进入自主工作状态，检测元件、控制系统、监视器和各执行元件都同时启动，定位臂俯仰机构102和工作臂回转及俯仰机构103慢慢展开到如图1所示的工作状态，然后定位臂105展开到如图1、图2、图11所示的工作位置并且通过末端的压力传感器检测是否将机械手固定到水泥罐内壁上，然后工作臂104展开到如图1所示的工作位置并通过末端的压力传感器判断，同时工作臂回转及俯仰机构103围绕中心转动并且工作臂104末端的清理器转动，进行清理水泥储罐内壁的结垢作业，当接受到这一阶段完成指令时，定位臂105收回脱离水泥储罐内臂，然后手动调心机构101中的卷扬机201带动定位臂俯仰机构102下降，进入下一个工作循环，如此反复，当接收到完成指令时，机械手直接返回到初始运动状态。当选择手动模式时，可手持操作器，一边观察监视画面，一边通过按钮来指挥机械手作出需要的动作。

需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员还可作出这样或那样的诸多容易变化方式，诸如等同方式，或明显变形方式。上述的变化方式均应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水泥储罐清理机械手，其特征在于包括手动调心机构、定位臂、定位臂俯仰机构、工作臂、工作臂回转及俯仰机构、电控柜和气压站；上述手动调心机构设置在水泥储罐人孔上；定位臂俯仰机构与工作臂回转及俯仰机构联结在一起，并通过钢缆与卷扬机连接；定位臂设置在定位臂俯仰机构上，工作臂设置在工作臂回转及俯仰机构上，工作臂的末端设置有清理器；卷扬机与电控柜和气压站分别设置在水泥储罐外的顶板上。

2.根据权利要求1所述的一种水泥储罐清理机械手，其特征在于：所述定位臂设置有三个，相邻两个定位臂之间的夹角为120°；上述工作臂设置有两个，两个工作臂之间的夹角为180°。

3.根据权利要求1所述的一种水泥储罐清理机械手，其特征在于：所述手动调心机构包括卷扬机、钢缆、升降紧定螺栓、一号支座、一号滑轮、三号滑轮、大齿轮、五号支座、四号连接板、手柄轴、手柄锁紧螺母、旋转手柄、一号轴承端盖、一号轴承座、一号连接板、定位紧定螺栓、二号支座、加强板、罐体、二号连接板、防护罩、齿轮锁紧螺母、小齿轮、三号连接板、二号轴承端盖、一号轴套、二号轴承座、一号连杆、丝杠防护罩、一号丝杠、一号底座、一号丝杠端块、三号支座、二号转轴、二号连杆、四号支座、三号转轴、定心块、调节杆、二号滑轮、一号转轴、六号支座、一号滑块、一号导轨、一号丝母、二号导轨和二号滑块；上述一号滑轮和三号滑轮分别固定在四号连接板的两端，一号支座和五号支座分别固定在四号连接板上，加强板固定在罐体上，一号支座通过升降紧定螺栓固定到加强板上，卷扬机固定在罐体上，钢缆一端和卷扬机连接，另一端穿过一号滑轮、二号滑轮和三号滑轮，二号支座和三号连接板分别固定在二号连接板两端，二号支座通过定位紧定螺栓固定到加强板上，一号连接板、一号底座、三号支座和二号底座分别固定到二号连接板上，手柄轴两端通过角接触球轴承分别与一号轴承座、二号轴承座连接，一号轴承座固定在一号连接板上，二号轴承座固定在二号底座上，一号轴套和手柄轴配合连接，大齿轮和手柄轴键连接，旋转手柄通过手柄锁紧螺母固定在手柄轴上，一号轴承端盖和一号轴承座固定，三号轴承端盖和二号轴承座固定，一号丝杠两端分别通过轴承与一号底座、二号底座连接，二号轴承端盖和二号底座固定，一号丝杠端块和一号丝杠固定，小齿轮和一号丝杠键连接，小齿轮和大齿轮啮合连接，一号导轨和二号导轨分别固定在二号连接板上，一号滑块和一号导轨滑动连接，二号滑块和二号导轨滑动连接，一号丝母和一号丝杠螺纹连接，一号滑块和二号滑块分别和一号丝母固定连接，六号支座和一号丝母固定，一号连杆上端通过一号转轴和六号支座配合连接，一号连杆下端通过三号转轴和四号支座配合连接，四号支座和二号连杆固定，二号连杆通过二号转轴和三号支座配合连接，定心块和二号连杆配合连接，调节杆固定到定心块上，调节杆和二号连杆固定，二号滑轮固定到调节杆末端；六号支座、一号连杆、四号支座、二号连杆和三号支座组成滑块连杆机构，手动转动旋转手柄，由旋转手柄带动一号丝杠转动，在一号丝杠的带动下一号丝母沿着一号导轨和二号导轨运动，带动二号连杆绕二号转轴转动，使二号连杆折叠起来，同时调节杆可根据清理中的水泥罐的型号进行调节，将二号滑轮定位到水泥罐的中心位置，钢缆在卷扬机的带动下进行收放。

4.根据权利要求1所述的一种水泥储罐清理机械手，其特征在于：所述定位臂俯仰机构包括五号连接板、吊环螺母、一号导向筒、一号气缸、一号气缸座、四号转轴、六号支座、三号连杆、五号转轴、七号支座、连接筒、八号支座、六号转轴、四号连杆、九号支座、七号转轴、七号连杆、十号转轴、十二号支座、五号连杆、八号转轴、十号支座、三号滑块、十一号支座、九号转轴和六号连杆；上述吊环螺母和五号连接板固定，一号导向筒和五号连接板固定，一号气缸座和一号导向筒固定，连接筒和一号气缸座固定，三号滑块和一号导向筒滑动配合，一号气缸的活塞杆和三号滑块固定连接，十二号支座、十号支座和十一号支座分别与三号滑块固定，七号支座和八号支座分别与一号气缸座固定，一号气缸和一号气缸座固定连接，三号连杆通过五号转轴和七号支座配合连接，四号连杆通过六号转轴和八号支座配合连接，六号支座和三号连杆固定，九号支座和四号连杆固定，五号连杆通过八号转轴和十号支座配合连接，六号连杆通过九号转轴和十一号支座配合连接，七号连杆通过十号转轴和十二号支座配合连接，五号连杆通过四号转轴和六号支座配合连接，七号连杆通过七号转轴和九号支座配合连接，在十号支座、十一号支座和十二号支座上分别设置有一台能够作出上下摆动和左右转动动作的摄像头；上述三号滑块、十二号支座、十号转轴、七号连杆、七号转轴、九号支座、四号连杆、六号转轴和八号支座组成一套定位臂俯仰机构的滑块连杆机构，在一号气缸的带动下，三号滑块沿着一号导向筒运动，最终带动四号连杆绕着六号转轴转动；上述定位臂俯仰机构的滑块连杆机构设置有三套，在圆周方向上均衡分布，在各自三号滑块的带动下实现三个方向的折叠。

5.根据权利要求4所述的一种水泥储罐清理机械手，其特征在于：所述定位臂包括四号丝杠第一导杆、四号丝杠第一防护罩、四号丝杠第二导杆、四号丝杠第二防护罩、四号丝母座、上压板、下压板、四号底座、二号气缸长板、末端一号连杆、末端一号转轴、末端一号支座、二号气缸、七号轴承端盖、四号丝母、五号轴承座、联轴套筒、四号气动马达、八号轴承端盖、四号马达座、四号丝杠、二号气缸导向块、末端二号支座、末端二号转轴、末端二号连杆、末端三号支座、末端三号转轴、末端一号顶块、末端五号转轴、末端二号顶块、末端六号转轴、末端四号支座、末端七号转轴和末端三号顶块；四号气动马达和四号马达座固定，五号轴承座和四号马达座固定，四号丝杠两端通过轴承分别与五号轴承座、四号底座连接，四号丝杠第一导杆和四号丝杠第二导杆两端分别把四号马达座和四号底座固定连接，四号丝母和四号丝杠螺纹连接，四号丝母座和四号丝母固定连接，二号气缸长板和四号丝母座固定，上、下两压板分别和四号底座固定连接，四号丝杠第一防护罩和四号丝杠第二防护罩分别和四号马达座、四号底座固定连接，八号轴承端盖和五号轴承座固定，七号轴承端盖和四号底座固定连接，联轴套筒分别和四号气动马达的输出轴、四号丝杠连接，二号气缸和二号气缸长板固定连接，二号气缸导向块和二号气缸固定连接，同时二号气缸导向块和二号气缸长板滑动配合，末端一号支座和末端二号支座分别和二号气缸导向块固定连接，末端二号顶块和二号气缸长板固定，末端一号连杆通过末端一号转轴和末端一号支座配合连接，末端一号连杆通过末端七号转轴和末端四号支座配合连接，末端三号顶块和末端四号支座固定，末端四号支座通过末端六号转轴和二号气缸长板配合连接，末端二号连杆通过末端二号转轴和末端二号支座配合连接，末端二号连杆通过末端三号转轴和末端三号支座配合连接，末端一号顶块和末端三号支座固定，末端三号支座通过末端五号转轴和二号气缸长板配合连接，同时末端一号顶块、末端二号顶块和末端三号顶块上分别装有压力传感器；四号气动马达带动四号丝杠转动，并最终带动二号气缸长板沿着四号丝杠第一导杆方向来回运动，二号气缸导向块、末端一号支座、末端一号转轴、末端一号连杆、末端七号转轴、末端四号支座、末端六号转轴和二号气缸长板组成定位臂的第一滑块连杆机构，同时二号气缸导向块、末端二号支座、末端二号转轴、末端二号连杆、末端三号转轴、末端三号支座、末端五号转轴和二号气缸长板组成定位臂的第二滑块连杆机构，第一、第二滑块连杆机构对称分布，二号气缸带动二号气缸导向块沿着二号气缸长板方向运动，并最终带动末端三号支座和末端四号支座转动，使末端一号顶块、末端二号顶块和末端三号顶块顶紧水泥储罐内壁。

6.根据权利要求1所述的一种水泥储罐清理机械手，其特征在于：所述工作臂回转及俯仰机构包括大带轮、四号轴承端盖、三号轴承座、十三号支座、十一号转轴、二号丝杠、二号导向筒、八号连杆、十二号转轴、十四号支座、九号连杆、十三号转轴、四号轴承座、二号丝杠端块、二号丝杠密封盖、三号底座、十四号转轴、十五号支座、十五号转轴、十号连杆、十一号连杆、二号丝母座、十六号转轴、十六号支座、二号丝母、二号丝杠座、小带轮、带轮端盖、皮带、二号连接筒、回转支撑、回转小齿轮、RV电机和一号电机；回转支撑的外圈和二号连接筒固定，回转小齿轮和回转支撑的外圈齿轮啮合，RV电机的输出轴和回转小齿轮键连接，RV电机和二号丝杠座固定，回转支撑的内圈和二号丝杠座固定，一号电机座和二号丝杠座固定，一号电机和一号电机座固定，小带轮和一号电机的输出轴键连接，带轮端盖和一号电机固定，二号导向筒和二号丝杠座固定，三号轴承座和二号丝杠座固定，四号轴承座和三号底座固定，二号丝杠密封盖和三号底座固定，二号丝杠上下两端分别通过轴承与三号轴承座、四号轴承座连接，四号轴承端盖和三号轴承座固定，二号丝杠端块和二号丝杠固定，大带轮和二号丝杠键连接，大带轮通过皮带和小带轮连接，三号底座和二号导向筒固定，二号丝母和二号丝杠螺纹连接，二号丝母座和二号丝母固定，十三号支座和十六号支座分别和二号丝母座固定，同时十三号支座和十六号支座分别和二号导向筒配合，八号连杆通过十一号转轴和十三号支座配合连接，八号连杆通过十二号转轴和十四号支座配合连接，十四号支座和九号连杆固定，九号连杆通过十三号转轴和三号底座配合连接，十一号连杆通过十六号转轴和十六号支座配合连接，十一号连杆通过十五号转轴和十五号支座配合连接，十五号支座和十号连杆固定，十号连杆通过十四号转轴和三号底座配合连接；RV电机带动回转小齿轮转动，最终带动二号丝杠座围绕中心转动实现回转；二号丝母、二号丝母座、十三号支座、十一号转轴、二号丝杠、二号导向筒、八号连杆、十二号转轴、十四号支座、九号连杆、十三号转轴和三号底座组成工作臂回转及俯仰机构的第一滑块连杆机构，同时二号丝母、二号丝母座、十六号支座、十六号转轴、十一号连杆、十五号转轴、十五号支座、十号连杆、十四号转轴和三号底座组成工作臂回转及俯仰机构的第二滑块连杆机构，一号电机转动带动二号丝杠，在二号丝杠的带动下，二号丝母沿着二号导向筒运动，最终带动第一、第二两个滑块连杆机构中的九号连杆与十号连杆转动，进行折叠。

7.根据权利要求6所述的一种水泥储罐清理机械手，其特征在于：所述工作臂包括六号连接板、伸长板、导向块、三号丝杠、五号轴承端盖、防护壳、一号气动马达、长支座、一号联轴器、三号丝母、六号轴承端盖和两个清理器；一号气动马达和长支座固定，三号丝杠两端分别通过轴承和长支座连接，五号轴承端盖和六号轴承端盖分别与长支座固定，三号丝母和三号丝杠螺纹连接，导向块和长支座滑动配合，伸长板分别与导向块、三号丝母固定，六号连接板和伸长板固定连接，一号联轴器分别和一号气动马达、三号丝杠固定连接，防护壳和长支座固定，清理器和伸长板固定；一号气动马达带动三号丝杠转动，并最终带动伸长板沿着长支座运动，从而带动各清理器到达工作位置。

8.根据权利要求1所述的一种水泥储罐清理机械手，其特征在于：所述清理器设置有清理轮密封盖、三号马达座、清理轮毂、二号气动马达、三号气动马达、清理轮轴端盖、清理轮轴套和清理轮支腿；三号气动马达和三号马达座固定，清理轮毂通过轴承和三号马达座连接，三号气动马达和清理轮毂键连接，清理轮支腿和清理轮毂固定，清理轮密封盖和清理轮毂固定，同时在清理轮毂上装有压力传感器；二号气动马达和三号气动马达分别带动清理轮毂并，最终带动清理轮支腿转动，进行清理工作。

9.根据权利要求2所述的一种水泥储罐清理机械手，其特征在于：所述手动调心机构、三个定位臂，定位臂俯仰机构、两个工作臂，工作臂回转及俯仰机构、电控柜和气压站，各部分之间都采用模块化设计。

10.根据权利要求1所述的一种水泥储罐清理机械手，其特征在于：所述水泥罐清理机械手还包括操作器，操作器为单独一体，可手持操作；操作器安置在水泥罐顶部。

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