CN105485423B - 一种管道抓取摆放装置 - Google Patents

Abstract

一种管道抓取摆放装置，包括偏摆装置、水平伸缩臂、垂直伸缩臂和夹爪总成，所述偏摆装置安装在运输车的回转平台上，所述偏摆装置上的可旋转的立柱与水平伸缩臂的一端固定连接，所述水平伸缩臂的另一端与垂直伸缩臂连接，所述夹爪总成安装在垂直伸缩臂底部。本发明结构简单轻巧，可以在车辆两侧一定范围内实现管道精准自动抓取和摆放。

Description

一种管道抓取摆放装置

技术领域

本发明涉及一种管道抓取摆放装置，主要应用于精准抓取和布置管道。

背景技术

目前输送管道的铺设施工方法基本有两种：1.使用随车吊等起重运输设备吊装和摆放；2.由施工人员通过人力将管道搬运至铺设地点。使用上述施工方法具有如下缺点：随车吊等起重运输设备进行吊装和摆放时需要多人协助，吊起后管道易在空中转动，特别是管道较长较重时，吊装风险很大，如需精准的放置管道时，需要更多的人力进行辅助和搬运；而纯粹使用人工搬运时，需耗费大量的人力且容易造成人员伤亡。如果管道摆放散乱，靠随车吊或人力搬运会更加麻烦。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足及缺陷而提供一种结构简单轻巧，可以在车辆两侧一定范围内实现管道精准自动抓取和摆放的管道抓取摆放装置。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种管道抓取摆放装置，包括偏摆装置、水平伸缩臂、垂直伸缩臂和夹爪总成，所述偏摆装置安装在运输车的回转平台上，所述偏摆装置上的可旋转的立柱与水平伸缩臂的一端固定连接，所述水平伸缩臂的另一端与垂直伸缩臂连接，所述夹爪总成安装在垂直伸缩臂底部。

所述偏摆装置包括立柱、连杆机构、偏摆油缸和安装座，所述安装座的一端固定在回转平台上，另一端上铰接有水平设置的偏摆油缸，所述立柱底部活动连接在安装座上，所述连杆机构水平设置且铰接在安装座与立柱侧面的耳座之间，所述偏摆油缸的活动端铰接在连杆机构的中部，所述偏摆油缸推动连杆机构从而带动立柱旋转。

所述的水平伸缩臂包括至少两节伸缩臂，多节所述伸缩臂之间通过水平伸缩油缸驱动，多节所述伸缩臂之间安装有感应水平伸缩臂伸缩状态的第一感应装置。

所述水平伸缩臂为两节伸缩臂，所述两节伸缩臂包括水平一节臂和水平二节臂，所述水平一节臂上设有安装板，所述水平一节臂通过安装板安装在所述立柱顶部，所述水平伸缩油缸一端固定在水平一节臂头部，另一端固定在水平二节臂的底部，通过驱动水平伸缩油缸控制水平二节臂的伸缩。

所述垂直伸缩臂包括垂直伸缩油缸、摄像头、垂直一节臂、第二感应装置、垂直二节臂、垂直三节臂、链轮和链条，所述垂直一节臂安装在水平伸缩臂活动端，所述垂直伸缩油缸的一端固定在垂直一节臂的头部，另一端固定在垂直二节臂的底部，所述垂直二节臂顶部设有链轮，所述链条的一端固定在垂直三节臂顶部，然后绕过链轮，另一端通过调节螺杆固定在垂直一节臂的底部，所述垂直一节臂底部安装有感应垂直二节臂伸缩状态的第二感应装置。

所述垂直伸缩臂安装有将垂直伸缩臂下方夹爪总成的动态传递至驾驶室显示屏上的摄像头。

所述夹爪总成包括侧连杆、上连杆、夹爪油缸、支撑板和爪夹，所述支撑板的上方安装有夹爪油缸，所述支撑板的下方设置有垂直布设的固定座，所述固定座上沿垂直方向有导向槽，所述上连杆的两端安装在导向槽内，所述夹爪油缸的活动端与上连杆连接并且可带动上连杆沿导向槽在垂直方向上下移动，所述上连杆上铰接有两组爪夹，每组爪夹包括设置在上连杆两侧的对称设置的爪夹本体，两个所述爪夹本体的活动连接在固定座上，所述爪夹本体与上连杆之间铰接有侧连杆，所述侧连杆和爪夹本体形成一个连杆机构，所述上连杆在夹爪油缸的带动下沿导向槽上下移动从而带动两侧的爪夹本体张开或收紧。

由于采用上述方案，本发明通过偏摆装置将本装置安装在运输车上，这样的结构使得装置简单轻巧、结实紧凑，保证装置在高度有限的空间内灵活作业，同时保护油缸不受碰撞；

本装置通过水平一节臂尾部设置的第一感应装置，可以感应水平伸缩臂的伸缩状态，为机器或平台提供控制信号，从而控制装置抓取管道的水平范围；

本装置垂直伸缩臂的垂直三节臂采用通过自重和链条结构实现伸缩，从而利用自重替代伸链结构，节省内部安装空间，减轻自重，降低成本，通过缩链控制臂下降速度，保证三节臂同步伸缩，有效确保伸缩臂的安全性能。当臂伸出后，由于不受伸链结构的约束，垂直三节臂拥有较大的浮动区间，保证夹爪总成在抓取管道时，允许夹爪总成在悬浮长度范围内上下浮动，有效保护装置；

本装置利用装在垂直伸缩臂上的摄像头可以将装置下方的动态及时传递至驾驶室显示屏上，驾驶员可在驾驶室里或平台上操作手柄，驱动各处油缸动作，最终精准地完成管道抓取和摆放。

综上所述，本发明采用可实现任意角度偏摆抓臂与感应监控系统的完美组合，操作人员只需坐在驾驶室内操作便能实现机器两侧管道的精确抓取与摆放。

附图说明

图1(a)是本发明的结构示意图；

图1(b)是本发明的另一个角度的立体图；

图2是本发明的安装在运输车上的结构示意图；

图3(a)是本发明偏摆装置偏摆油缸收缩的结构示意图；

图3(b)是本发明偏摆装置偏摆油缸伸出的结构示意图；

图4是本发明的水平伸缩臂示意图；

图5(a)是本发明的垂直伸缩臂的结构示意图；

图5(b)是本发明的垂直伸缩臂上链条链轮的结构示意图；

图6是本发明的夹爪总成的结构示意图；

附图中：1、偏摆装置；2、水平伸缩臂；3、垂直伸缩臂；4、夹爪总成；5、立柱；6、连杆机构；7、偏摆油缸；8、安装座；9、水平伸缩油缸；10、水平一节臂；11、感应装置；12水平二节臂；13、垂直伸缩油缸；14、摄像头；15、垂直一节臂；16、感应装置；17、垂直二节臂；18、垂直三节臂；19、链轮、20、链条；21、侧连杆；22、上连杆；23、夹爪油缸；24、固定座；25、爪夹。

具体实施方式

下面结合附图，进一步详细说明本专利的具体实施方式。

如图2所示，支撑装置的偏摆装置1装配在平台上，水平伸缩臂2一端安装在偏摆装置1顶部，垂直伸缩臂3顶部安装在水平伸缩臂2另一端，夹爪总成安装在垂直伸缩臂底部(夹爪油缸23可根据需要安装在垂直伸缩臂3内侧或外侧)，这种设计结构使得装置简单轻巧、结实紧凑，保证装置在高度有限的空间内灵活作业，同时保护油缸不受碰撞。

如图3所示，偏摆装置1由立柱5、连杆机构6、偏摆油缸7和安装座8组成。安装座8上设计有安装板和安装轴，通过安装板和安装轴把偏摆装置1安装在平台上，偏摆油缸7缸筒固定在安装座8的安装轴上，活塞杆固定在连杆机构6的一个轴孔上，连杆机构6另两个轴孔分别连接安装座8与立柱5。

工作时，驱动偏摆油缸7时，活塞杆伸出，向前推动连杆机构6动作，带动立柱5顺时针转动，此时装置进行顺时针转动。反向驱动偏摆油缸7时，活塞杆缩回，向后拉连杆机构6动作，带动立柱5逆时针转动，此时装置进行逆时针转动。装置转动角度由偏摆油缸7的行程和连杆机构6的结构决定，根据需求可按此方法设计任意转动角度。

如图4所示，水平伸缩臂2由两节伸缩臂组成(根据抓取范围可以设计多节臂)。水平一节臂10上设计有安装板，通过安装板把水平伸缩臂2安装在偏摆装置1顶部，水平伸缩油缸9缸筒固定在水平一节臂10头部，活塞杆固定在水平二节臂12底部，通过驱动水平伸缩油缸9控制水平二节臂12的伸缩(水平伸缩油缸9可根据需求安装水平伸缩臂2内侧或外侧)。在水平一节臂10尾部设计有第一感应装置11，可以感应水平伸缩臂2的伸缩状态，为机器或平台提供控制信号。水平伸缩臂2的伸缩行程可控制装置抓取管道的水平范围。

如图5所示，垂直伸缩臂3由垂直伸缩油缸13、摄像头14、垂直一节臂15、第二感应装置16、垂直二节臂17、垂直三节臂18、链轮19和链条20。

垂直一节臂15顶部设计有安装板，通过安装板把垂直伸缩臂3安装在水平伸缩臂2端部。垂直伸缩油缸13缸筒固定在垂直一节臂15头部，活塞杆固定在垂直二节臂17底部(垂直伸缩油缸13可根据需求安装在垂直伸缩臂3内侧或外侧)。垂直二节臂17顶部设计有链轮19，链条20一端固定在垂直三节臂18顶部，然后绕过链轮19，另一端通过调节螺杆固定在垂直一节臂15底部，调节螺杆起调整链条松紧度的作用，垂直三节臂18通过链条固定在垂直伸缩臂3上。操作垂直伸缩油缸13，活塞杆伸出时，垂直二节臂17向下伸出，此时垂直三节臂18在自重的作用下向下伸出；活塞杆缩回时，拉动垂直二节臂17向上缩回，此时垂直三节臂18在链条的拉动下缩回。

垂直三节臂18通过自重和缩链结构来实现伸缩，这种设计的优势在于可以用自重替代伸链结构，节省内部安装空间，减轻自重，降低成本，通过缩链控制臂下降速度，保证三节臂同步伸缩，有效确保伸缩臂的安全性能。另外当臂伸出后，由于不受伸链结构的约束，垂直三节臂18拥有较大的浮动区间，这种悬浮式设计的优点在于，夹爪总成在抓取管道时，允许夹爪总成在悬浮长度范围内上下浮动，有效保护装置。

装在垂直伸缩臂上的摄像头14可以将装置下方的动态及时传递至驾显示屏上，驾驶员可在驾驶室里或平台上操作手柄精准地完成管道抓取和摆放。

垂直一节臂15底部设计有第二感应装置16，可以感应垂直二节臂17的伸缩状态，为机器提供控制信号。

为了保障操作安全，抓臂总成必须在水平伸缩臂2完全伸出以及垂直伸缩臂3完全缩回时才能进行偏转操作。水平一节臂10尾部设计的第一感应装置11和垂直一节臂15底部的第二感应装置16，可以为操作提供控制信号，只有当第一感应装置11和第二感应装置16同时作用时，偏转装置1才能获取信号进行偏转。

如图6所示，夹爪总成4由侧连杆21、上连杆22、夹爪油缸23、固定座24和爪夹25组成。上连杆22的四个安装孔分别连接一件侧连杆21，侧连杆21的另一端安装在爪夹25的一个耳座上，安装好的小部件插入固定座24两端的安装板内，然后把爪夹25的另一个耳座分别安装在固定座24的四个安装孔上。夹爪油缸23的缸筒固定在固定座24上，活塞杆端部固定在上连杆22中间。通过驱动夹爪油缸23，带动上连杆22进行上下运动，从而驱动侧连杆21动作；因爪夹25一端固定在固定座24上，当侧连杆21动作时，爪夹25随侧连杆21动作而进行同步张开或收紧，张开或收紧幅度通过夹爪油缸23的行程决定。

固定座24两侧的内外安装板对夹爪总成4起到左右限位的作用，当夹爪总成受到左右方向的外力撞击时，可以有效保护夹爪油缸23。同时固定座24与上连杆22也设计有限位导向结构，当夹爪总成受到前后方向的外力撞击时，可以有效保护夹爪油缸23。

工作时的步骤如下：

步骤1：驱动偏摆油缸7，活塞杆伸出，向前推动连杆机构6动作，带动立柱5顺时针转动，此时装置进行顺时针转动。反向驱动偏摆油缸7时，活塞杆缩回，向后拉连杆机构6动作，带动立柱5逆时针转动，此时装置进行逆时针转动。装置摆动角度由偏摆油缸7的行程和连杆机构6的结构决定，根据需求可按此方法设计任意转动角度。

步骤2：驱动水平伸缩油缸9，活塞杆伸出时，带动水平二节臂12前伸，从而使垂直伸缩臂3和夹爪总成4水平前伸。水平伸缩臂2的伸缩行程可控制抓取管道的水平范围。

步骤3：操作垂直伸缩油缸13，活塞杆伸出时，垂直二节臂17向下伸出，此时垂直三节臂18在自重的作用下向下伸出；活塞杆缩回时，拉动垂直二节臂17向上缩回，此时垂直三节臂18在链条的拉动下缩回。

垂直三节臂18通过自重和缩链结构来实现伸缩，这种设计的优势在于可以用自重替代伸链结构，节省内部安装空间，减轻自重，降低成本，通过缩链控制臂下降速度，保证三节臂同步伸缩，有效确保伸缩臂的安全性能。另外当臂伸出后，由于不受伸链结构的约束，垂直三节臂18拥有较大的浮动区间，这种悬浮式设计的优点在于，夹爪总成在抓取管道时，允许夹爪总成在悬浮长度范围内上下浮动，有效保护装置。

步骤4：驱动夹爪油缸23，活塞杆伸出时，带动上连杆22向下运动，动作再传递给侧连杆21，从而驱动爪夹25向下收紧；相反活塞杆收回时，上连杆22和侧连杆21会驱动爪夹25向上张开，爪夹25张开或收紧幅度由夹爪油缸23的行程决定。

步骤5：为了保障操作安全，抓臂总成必须在水平伸缩臂2完全伸出以及垂直伸缩臂3完全缩回时才能进行偏转操作。水平一节臂10尾部设计的第一感应装置11和垂直一节臂15底部的第二感应装置16，可以为操作提供控制信号，只有当第一感应装置11和第二感应装置16同时作用时，偏转装置1才能获取信号进行偏转。

利用装在垂直伸缩臂上的摄像头14可以将装置下方的动态及时传递至驾驶室显示屏上，驾驶员可在驾驶室里或平台上操作手柄，驱动各处油缸动作，最终精准地完成管道抓取和摆放。

Claims (7)

1.一种管道抓取摆放装置，包括偏摆装置、水平伸缩臂、垂直伸缩臂和夹爪总成，其特征在于：所述偏摆装置安装在运输车的回转平台上，所述偏摆装置上的可旋转的立柱与水平伸缩臂的一端固定连接，所述水平伸缩臂的另一端与垂直伸缩臂连接，所述夹爪总成安装在垂直伸缩臂底部。

2.根据权利要求1所述的管道抓取摆放装置，其特征在于：所述偏摆装置包括立柱、连杆机构、偏摆油缸和安装座，所述安装座的一端固定在回转平台上，另一端上铰接有水平设置的偏摆油缸，所述立柱底部活动连接在安装座上，所述连杆机构水平设置且铰接在安装座与立柱侧面的耳座之间，所述偏摆油缸的活动端铰接在连杆机构的中部，所述偏摆油缸推动连杆机构从而带动立柱旋转。

3.根据权利要求1所述的管道抓取摆放装置，其特征在于：所述的水平伸缩臂包括至少两节伸缩臂，多节所述伸缩臂之间通过水平伸缩油缸驱动，多节所述伸缩臂之间安装有感应水平伸缩臂伸缩状态的第一感应装置。

4.根据权利要求3所述的管道抓取摆放装置，其特征在于：所述水平伸缩臂为两节伸缩臂，所述两节伸缩臂包括水平一节臂和水平二节臂，所述水平一节臂上设有安装板，所述水平一节臂通过安装板安装在所述立柱顶部，所述水平伸缩油缸一端固定在水平一节臂头部，另一端固定在水平二节臂的底部，通过驱动水平伸缩油缸控制水平二节臂的伸缩。

5.根据权利要求1所述的管道抓取摆放装置，其特征在于：所述垂直伸缩臂包括垂直伸缩油缸、垂直一节臂、第二感应装置、垂直二节臂、垂直三节臂、链轮和链条，所述垂直一节臂安装在水平伸缩臂活动端，所述垂直伸缩油缸的一端固定在垂直一节臂的头部，另一端固定在垂直二节臂的底部，所述垂直二节臂顶部设有链轮，所述链条的一端固定在垂直三节臂顶部，然后绕过链轮，另一端通过调节螺杆固定在垂直一节臂的底部，所述垂直一节臂底部安装有感应垂直二节臂伸缩状态的第二感应装置。

6.根据权利要求5所述的管道抓取摆放装置，其特征在于：所述垂直伸缩臂安装有将垂直伸缩臂下方夹爪总成的动态传递至驾驶室显示屏上的摄像头。

7.根据权利要求1所述的管道抓取摆放装置，其特征在于，所述夹爪总成包括侧连杆、上连杆、夹爪油缸、支撑板和爪夹，所述支撑板的上方安装有夹爪油缸，所述支撑板的下方设置有垂直布设的固定座，所述固定座上沿垂直方向有导向槽，所述上连杆的两端安装在导向槽内，所述夹爪油缸的活动端与上连杆连接并且可带动上连杆沿导向槽在垂直方向上下移动，所述上连杆上铰接有两组爪夹，每组爪夹包括设置在上连杆两侧的对称设置的爪夹本体，两个所述爪夹本体的活动连接在固定座上，所述爪夹本体与上连杆之间铰接有侧连杆，所述侧连杆和爪夹本体形成一个连杆机构，所述上连杆在夹爪油缸的带动下沿导向槽上下移动从而带动两侧的爪夹本体张开或收紧。