CN105369028B - 一种钢管装料取料淬火机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管装料取料淬火机械手，由大车装置、小车装置、多铲具平行升降装置、多油缸同步动作液压装置、自动对轨装置、第一轨道锁定装置、电气系统组成，本发明整体操作简便，无需人工过多参与，因此节约了人工开支，同时避免了工人一直处于高温环境，使得工人的健康更加有保证，避免了工人受到身体上的损坏，因此也更加的安全，同时整体的效率更高。

Description

一种钢管装料取料淬火机械手

技术领域

本发明涉及淬火设备领域，具体是一种钢管装料取料淬火机械手。

背景技术

在钢管生产线上采用室式热处理炉进行钢管热处理，几台炉子横向并排布置，正对每台炉子的炉口布置淬火池。这就需要一台钢管装料取料淬火机械手进行装料、取料、淬火工作。该钢管装料取料淬火机械手能横向移动，准确对准每台炉子及取料区、放料区；能纵向移动进行装料；能平稳平行升降以便物料的轻落轻放。以往装料取料采用插车，工人利用插车先装料，再从加热炉中取出高温钢管，放在料架上，然后再利用桥式起重机夹钳进行淬火，工人一直在高温辐射条件下工作，费时、费工、不安全、效率低、成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢管装料取料淬火机械手，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钢管装料取料淬火机械手，由大车装置、小车装置、多铲具平行升降装置、多油缸同步动作液压装置、自动对轨装置、第一轨道锁定装置、电气系统组成；所述大车装置是一种加大基距的大车装置，由大车台架、铰接轴、大车中间连接梁、大车中间台架、大车运行电机、大车运行驱动装置、大车被动车轮组、大车主动车轮组组成；所述小车装置是一种偏载荷单主梁小车装置，由端梁、小车运行机构、主梁、小车被动车轮组组成；所述小车运行机构是一种链传动小车运行机构，由链条、链轮、轴承、轴承室、传动轴、螺栓、联轴器、立式减速机、液压制动器、电动机组成；所述链传动小车运行机构中的电动机、减速机通过电动机底座、减速机底座固定在主梁上，电动机运转，通过减速机减速，再经过联轴器带动传动轴，传动轴带动链轮旋转，链轮转动对平铺链条产生作用力，链条对链轮的反作用力，驱动链轮在平铺链条上移动，从而带小车装置纵向移动；传动轴由两侧轴承支承转动，轴承装在轴承室内，端梁上开孔，轴承室装在孔内，通过螺栓固定；所述多铲具平行升降装置由铲具、铲具联接座、升降轮轨道、铲具支承架、液压缸下联座、液压缸上联座、升降轮组、升降轮支座组成；所述多油缸同步动作液压装置由液压缸、油管、同步油缸、液压站组成；所述一种自动对轨装置是指小车在大车上移动轨道与炉两旁固定轨道，以及两者的自动对接与锁定装置；所述一种自动对轨装置由小车止挡、固定轨道梁、固定轨道、轨道压板、第二轨道锁定装置、移动轨道梁、移动轨道、接近开关支架、接近开关、感应挡块构成；所述自动对轨装置中的移动轨道梁焊接固定在大车台架中心位置，上部通过轨道压板固定有移动轨道；所述第二轨道锁定装置由被锁定板、锁定板、导向螺柱、联接板、螺母、支架、电动推杆组成，多铲具平行升降装置中的铲具共有十二个，平行布置成一排，间隙1米，铲具由铲具联接座固定在铲具支承架上，升降轮轨道竖直固定在小车装置的主梁靠近加热炉一侧，升降轮组通过升降轮支座固定在铲具支承架，可沿升降轮轨道上下移动，并保持铲具支承架竖直，不倾斜，从而保证铲具平行升降，液压缸下联座固定在小车装置主梁下部，液压缸通过液压缸下联座与主梁相联接；液压缸上联座固定在铲具支承架上端，液压缸通过液压缸上联座与铲具支承架相联接，液压缸伸缩为多铲具平行升降装置提供动力；第一轨道锁定装置中的支架将电动推杆固定在移动轨道梁上，当接到电信号，电动推杆推动联接板，联接板带动锁定板动作，向前推进，从而锁定被锁定板，导向螺柱与螺母将两侧锁定板固定，并在移动轨道梁上长孔中滑动，对锁定板向前推进起到导向作用，这一系列的动作完成了移动轨道与固定轨道的锁定，为小车前轮顺利通过接口提供了保证。

作为本发明再进一步的方案：所述大车装置中的大车台架、大车中间联接梁、大车中间台架是由Q235B板材焊接而成；其中大车台架是承载小车轨道，小车装置、升降装置、电气系统、液压装置以及载荷的基础结构件；大车中间联接梁、大车中间台架通过铰接轴起联接两侧大车台架的作用，使大车装置成为一个加大基距的大车装置，基距是指大车在运行方向上最外侧车轮的距离。加大基距的目的是为多个铲具共同从加热炉中铲出十四米长的高温钢管来淬火提供横向空间保证。

作为本发明再进一步的方案：所述偏载荷单主梁小车装置中布置两个端梁一个主梁，主梁与端梁焊接成为一体，主梁与端梁形成工字形，主梁与端梁联接处不在端梁中心处，而是向端梁的远离炉门一侧靠近，主梁的承载在主梁靠近炉门一侧，因此称为偏载荷，这种设计目的在于方便铲具进入炉内，进行装料、取料工作，又可实现铲具在主梁一侧快速升降，进行淬火。主梁设计考虑了弯矩与扭矩的同时作用，端梁设计考虑了不同位置、不同承载情况下小车被动车轮组的轮压。

作为本发明再进一步的方案：所述链轮的链条布置在小车装置的两侧，所述链轮装配在传动轴上，小车行走机构采用分别传动方案，即采用两个电机、减速机同时驱动两侧传动轴，然后带动两侧链轮同时在链条上转动，两侧电动机转速差小于5r/min，采用一套电控设备同时控制两台电动机，可保证两侧同步运行，链传动设计保证了小车装置在轨道上纵向移动时，不会发生打滑、偏斜现象。小车装置中的小车被动车轮组只起支承小车装置的作用，不提供运行动力，运行动力由小车运行机构提供。

作为本发明再进一步的方案：所述多油缸同步动作液压装置中的液压站由油箱、空气滤清器、液位液温计、回油过滤器、冷却器、油泵、电机、压力管路滤油器、电磁溢流阀、单向阀、压力表、流量控制阀、电磁换向阀、蓄能器等组成。

作为本发明再进一步的方案：所述电气系统包括电缆卷筒供电、船用电缆、各种电控柜、PLC控制系统以及各种电气连锁控制元件、感应元件等。电气系统控制三个动作，大车行走、小车行走、台架升降。大车横向行走，有4个工作位，每个工位要求停位准确，控制上设有减速和停位检测，以便于准确对正轨道，联锁要求中包括轨道未锁住时才能行走，小车退到后位时大车才能行走，升降台架在上位时大车才能行走。小车纵向行走，设有减速位和停车位，还设有前极限和后极限检测。联锁要求中包括轨道锁住时才能行走，升降台架在中位或上位时小车才能行走。台架作升降运动，有三个工位：上位(上极限)、中位、下位(下极限)，控制上设有三个工位的检测，联锁要求中包括轨道锁住时台架才能升降，小车在前位(或前极限位)时，台架只能在中位和上位间运动，不允许从中位向下位运动，小车在后位(或后极限位)时，台架可在上中下位间运动，并可作快速运动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明整体操作简便，无需人工过多参与，因此节约了人工开支，同时避免了工人一直处于高温环境，使得工人的健康更加有保证，避免了工人受到身体上的损坏，因此也更加的安全，同时整体的效率更高。

附图说明

图1为本发明的一种装料取料淬火机械手的主视图；

图2为本发明的一种装料取料淬火机械手的右视图；

图3为本发明的一种装料取料淬火机械手的俯视图；

图4为本发明的一种装料取料淬火机械手工作区域布置图；

图5为本发明的一种加大基距的大车装置的主视图；

图6为本发明的一种加大基距的大车装置的右视图；

图7为本发明的一种加大基距的大车装置的俯视图；

图8为本发明的一种偏载荷单主梁小车装置的主视图；

图9为本发明的一种偏载荷单主梁小车装置的右视图；

图10为本发明的一种偏载荷单主梁小车装置的俯视图；

图11为本发明的一种链传动小车运行机构的主视图；

图12为本发明的一种链传动小车运行机构的俯视图；

图13为本发明的一种多铲具平行升降装置的主视图；

图14为本发明的一种多铲具平行升降装置的右视图；

图15为本发明的一种多铲具平行升降装置的俯视图；

图16为本发明的一种多油缸同步动作液压装置的主视图；

图17为本发明的一种自动对轨装置的主视图；

图18为本发明的一种自动对轨装置的右视图；

图19为本发明的一种自动对轨装置的俯视图；

图20为本发明的一种轨道锁定装置的主视图；

图21为本发明的一种轨道锁定装置的俯视图；

图中数字编号所对应的零部件或部位名称如下:1、大车装置；2、小车装置；3、电气系统；4、多铲具平行升降装置；5、多油缸同步动作液压装置；6、自动对轨装置；7、第一轨道锁定装置；11、11’大车台架；12、铰接轴；13、13’大车中间联接梁；14、大车中间台架；15、大车运行电机；16、大车运行驱动装置；17、大车被动车轮组；18、大车主动车轮组；21、21’端梁；22、22’小车运行机构；23、主梁；24、24’小车被动车轮组；31、链条；32、链轮；33、轴承；34、轴承室；35、传动轴；36、螺栓；37、联轴器；38、立式减速机；39、液压制动器；40、电动机；41、铲具；42、铲具联接座；43、升降轮轨道；44、铲具支承架；45、液压缸下联座；46、液压缸上联座；47、升降轮组；48、升降轮支座；51、液压缸；52、油管；53、同步油缸；54、液压站；61、小车止挡；62、固定轨道梁；63、固定轨道；64、轨道压板；65、第二轨道锁定装置；66、移动轨道梁；67、移动轨道；68、接近开关支架；69、接近开关；70、感应挡块；71、被锁定板；72、锁定板；73、导向螺柱；74、联接板；75、螺母；76、支架；77、电动推杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～20，本发明实施例中，一种钢管装料取料淬火机械手，由大车装置1、小车装置2、电气系统3、多铲具平行升降装置4、多油缸同步动作液压装置5、自动对轨装置6和第一轨道锁定装置7组成，待加热淬火处理钢管放在取料区，在电气系统1的控制下，装料取料淬火机械手中的大车装置1横向运行，运行至取料区，通过自动对轨装置6自动对轨，并采用第一轨道锁定装置7将轨道对接处进行锁定，小车装置2纵向前行，前轮穿过对接处，铲具插在钢管支承架中间空档处，控制多油缸同步动作液压装置5动作，使多铲具平行升降装置4上升将钢管铲起，然后小车装置2后移，前轮回过对接处，第一轨道锁定装置7解锁，控制大车装置1横向运行，运行至加热炉一或加热炉二，通过自动对轨装置6自动对轨，并采用第一轨道锁定装置7将轨道对接处进行锁定，小车装置2纵向前行，前轮穿过对接处，铲具铲着钢管进入加热炉，控制多油缸同步动作液压装置5动作，使多铲具平行升降装置4下降将钢管放在加热炉内支承架上，小车装置2后移，前轮回过对接处，铲具从加热炉中退出，加热炉关好炉门进行加热。以上工作程序包括向炉内装料以及从取料区取料的过程。钢管加热完毕后，炉门打开，小车装置2纵向前行，前轮穿过对接处，铲具插在加热炉内支承架中间空档处，控制多油缸同步动作液压装置5动作，使多铲具平行升降装置4上升将钢管铲起，小车装置2后移，前轮回过对接处，第一轨道锁定装置7解锁，控制多油缸同步动作液压装置5动作，使多铲具平行升降装置4快速下降，将钢管放入淬火池中，直至加热钢管全部浸入水中，随后再快速上升、下降数次，达到淬火目的，以上工作程序为淬火过程。淬火完成后，将多铲具平行升降装置4处于中位，控制大车装置1横向运行，运行至放料区，通过自动对轨装置6自动对轨，并采用轨道锁定装置7将轨道对接处进行锁定，小车装置2纵向前行，前轮穿过对接处，铲具铲着钢管进入放料区，控制多油缸同步动作液压装置5动作，使多铲具平行升降装置4下降将钢管放在放料区支承架上，小车装置2后移，前轮回过对接处，第一轨道锁定装置7解锁，整个工作循环完成。

大车装置1由大车台架11、11’、铰接轴12、大车中间连接梁13、13’、大车中间台架14、大车运行电机15、大车运行驱动装置16、大车被动车轮组17、大车主动车轮组18组成。通过电气系统1控制，大车运行电机15通电运转，驱动大车运行驱动装置16，带动大车主动车轮组18、大车被动车轮组17转动，从而带动大车装置1横向移动。大车装置1横向行走有4个工作位，取料区、加热炉一、加热炉二、放料区，当运行接近某一工位时，接近开关69感应到第一个感应挡块70，开始减小运行速度，接近开关69感应到第二个感应挡块70，进行准确对轨，并且，当控制面板选择从取料区运行至加热炉二时，通过PLC程序控制，接近开关69可以绕过加热炉一，而去感应加热炉二的感应挡块70。大车装置1是一种加大基距的大车装置，大车中间连接梁13、13’、大车中间台架14的布置就是为了加大大车装置1的基距(在横向运行方向上最外侧两轮距离)，铰接轴12起联接作用，加大基距的目的是为多个铲具共同从加热炉中铲出十四米长的高温钢管来淬火提供横向空间保障。

本发明中的小车装置2由端梁21、21’、小车运行机构22、22’、主梁23、小车被动车轮组24、24’组成。如图11、图12所示，小车装置2中的小车运行机构22、22’由链条31、链轮32、轴承33、轴承室34、传动轴35、螺栓36、联轴器37、立式减速机38、液压制动器39、电动机40组成。小车运行机构22、22’是一种链传动小车运行机构，其工作过程是通过电气系统1控制，液压制动器39打开，电动机40运转，驱动立式减速机38，通过联轴器37、传动轴35带动链轮32在链条31上移动，从而实现小车装置2的纵向行走，轴承33起支承传动轴35的作用，轴承33安装在轴承室34内，通过螺栓36固定在端梁21、21’上。小车装置2是一种偏载荷单主梁小车装置，其结构部分由两个端梁21、21’一个主梁23组成，主梁23与端梁21、21’焊接成工字形，主梁23与端梁21、21’联接处不在端梁21、21’中心处，而是向端梁21、21’的远离炉门一侧靠近，升降装置自重及铲重作用在主梁23靠近炉门一侧，是一个偏载荷。一种偏载荷单主梁小车装置的设计为多铲具平行升降装置4装料、取料、淬火提供了纵向空间。

本发明中的多铲具平行升降装置4由铲具41、铲具联接座42、升降轮轨道43、铲具支承架44、液压缸下联座45、液压缸上联座46、升降轮组47、升降轮支座48组成。液压缸51伸缩驱动多铲具平行升降装置4升降，液压缸下联座45固定在小车装置主梁下部，液压缸51通过液压缸下联座45与主梁23相联接；液压缸上联座46固定在铲具支承架44上端，液压缸51通过液压缸上联座46与铲具支承架44相联接。在液压缸51伸缩驱动下，升降轮组47在升降轮轨道43中上下运动，通过升降轮支座48对铲具支承架44起支承作用，将升降装置自重及铲重载荷作用传递至主梁23。

本发明中的多油缸同步动作液压装置5由液压缸51、油管52、同步油缸53、液压站54组成。多油缸同步动作液压装置5工作过程是通过电气系统1控制，液压站54中的电机驱动油泵，产生油压。油压首先通过油管52作用于同步油缸53，同步油缸53经过自身的调节功能，使工作液压缸51的工作压力保持相等，完成工作液压缸51同步动作。同步精度0.5％，具有可靠的反馈功能，具有平衡铲重功能，保证了铲具41平衡升降。

本发明中的自动对轨装置6由小车止挡61、固定轨道梁62、固定轨道63、轨道压板64、第二轨道锁定装置65、移动轨道梁66、移动轨道67、接近开关支架68、接近开关69、感应挡块70构成。如图20、图21所示，第二轨道锁定装置65由被锁定板71、锁定板72、导向螺柱73、联接板74、螺母75、支架76、电动推杆77组成。

根据本发明的自动对轨装置6，其固定轨道梁62、固定轨道63分布在取料区、加热炉一、加热炉二、放料区两侧；移动轨道梁66、移动轨道67布置在大车台架11、11’上。轨道压板64起固定轨道梁与轨道作用。当大车装置1运行接近某一工位时，接近开关69感应到第一个感应挡块70时减速，进一步感应到第二个感应挡块70时，进行准确对轨。接近开关69通过接近开关支架68固定在大车台架11上。轨道对接完成后，第二轨道锁定装置65锁定移动轨道梁66与固定轨道梁62。第二轨道锁定装置65的工作过程是接到PLC指令，启动电动推杆77，推动联接板74，联接板74带动锁定板72向前推进，锁定被锁定板71，导向螺柱73与螺母74将两侧锁定板72固定，并在移动轨道梁上长孔中滑动，对锁定板72向前推进起到导向作用；电动推杆77通过支架76固定在移动轨道梁66上。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种钢管装料取料淬火机械手，其特征在于，由大车装置、小车装置、多铲具平行升降装置、多油缸同步动作液压装置、自动对轨装置、第一轨道锁定装置、电气系统组成；所述大车装置是一种加大基距的大车装置，由大车台架、铰接轴、大车中间连接梁、大车中间台架、大车运行电机、大车运行驱动装置、大车被动车轮组、大车主动车轮组组成；所述小车装置是一种偏载荷单主梁小车装置，由端梁、小车运行机构、主梁、小车被动车轮组组成；所述小车运行机构是一种链传动小车运行机构，由链条、链轮、轴承、轴承室、传动轴、螺栓、联轴器、立式减速机、液压制动器、电动机组成；所述链传动小车运行机构中的电动机、减速机通过电动机底座、减速机底座固定在主梁上，电动机连接减速机，减速机通过联轴器连接传动轴，传动轴连接链轮，链轮与平铺在端梁上的链条相契合；传动轴由两侧轴承支承转动，轴承装在轴承室内，端梁上开孔，轴承室装在孔内，通过螺栓固定；所述多铲具平行升降装置由铲具、铲具联接座、升降轮轨道、铲具支承架、液压缸下联座、液压缸上联座、升降轮组、升降轮支座组成；所述多油缸同步动作液压装置由液压缸、油管、同步油缸、液压站组成；所述一种自动对轨装置是指小车在大车上移动轨道与炉两旁固定轨道，以及两者的自动对接与锁定装置；所述一种自动对轨装置由小车止挡、固定轨道梁、固定轨道、轨道压板、第二轨道锁定装置、移动轨道梁、移动轨道、接近开关支架、接近开关、感应挡块构成；所述自动对轨装置中的移动轨道梁焊接固定在大车台架中心位置，上部通过轨道压板固定有移动轨道；所述第二轨道锁定装置由被锁定板、锁定板、导向螺柱、联接板、螺母、支架、电动推杆组成，多铲具平行升降装置中的铲具数量为十二个，相互平行等间距放置，间距大小为1米，铲具由铲具联接座固定在铲具支承架上；升降轮轨道竖直固定在小车装置的主梁靠近加热炉一侧，升降轮组通过升降轮支座固定在铲具支承架，液压缸下联座固定在小车装置主梁下部，液压缸通过液压缸下联座与主梁相联接；液压缸上联座固定在铲具支承架上端，液压缸通过液压缸上联座与铲具支承架相联接，第一轨道锁定装置通过支架将电动推杆固定在移动轨道梁上。

2.根据权利要求1所述的钢管装料取料淬火机械手，其特征在于，所述大车中间台架的两侧通过铰接轴分别连接大车中间连接梁，大车中间连接梁的另一端通过铰接轴连接大车台架，所述大车台架内设有大车运行电机，大车运行电机传动连接大车运行驱动装置，大车运行驱动装置传动连接大车主动车轮组；所述大车中间台架的下方设有大车被动车轮组。

3.根据权利要求1所述的钢管装料取料淬火机械手，其特征在于，所述偏载荷单主梁小车装置中布置两个端梁一个主梁，主梁与端梁焊接成为一体，主梁与端梁形成工字形。

4.根据权利要求1所述的钢管装料取料淬火机械手，其特征在于，所述链轮的链条布置在小车装置的两侧，所述链轮装配在传动轴上。

5.根据权利要求1所述的钢管装料取料淬火机械手，其特征在于，所述多油缸同步动作液压装置中的液压站由油箱、空气滤清器、液位液温计、回油过滤器、冷却器、油泵、电机、压力管路滤油器、电磁溢流阀、单向阀、压力表、流量控制阀、电磁换向阀、蓄能器组成。

6.根据权利要求1所述的钢管装料取料淬火机械手，其特征在于，所述电气系统包括电缆卷筒供电、船用电缆、各种电控柜、PLC控制系统以及各种电气连锁控制元件、感应元件。