CN105643655A - 一种用于更换螺旋衬板的机械手 - Google Patents

Abstract

一种用于更换螺旋衬板的机械手，包括联接工装、俯仰关节、螺旋曲面贴合关节以及安装孔定位关节，待更换的螺旋衬板固定在联接工装上，俯仰关节包括俯仰连接板和支架，由设置在俯仰连接板和支架之间的驱动机构控制俯仰关节的俯仰动作，螺旋曲面关节包括工装连接机构和转动机构Ⅰ，联接工装连接在工装连接机构上，转动机构Ⅰ驱动联接工装转动，安装孔定位关节由设置在联接工装上的转动机构Ⅱ组成，驱动联接工装在水平面内转动。本发明通过三个关节的协调完成机械手完成俯仰、水平面以及竖直面的转动，逐步调整螺旋衬板的姿态，使得螺旋衬板和立式搅拌磨螺旋托板贴合良好并对安装孔进行定位，极大地提高了螺旋衬板更换的机械化、自动化程度。

Description

一种用于更换螺旋衬板的机械手

技术领域

本发明属于立式搅拌磨技术领域，尤其涉及一种用于更换螺旋衬板的机械手。

背景技术

在矿山设备领域，磨机的衬板属于消耗品，需要定期更换，随着矿山设备技术的发展，磨机衬板的重量、尺寸规格越来越大，一块衬板的重量一般在1吨以上，甚至3-4吨，靠人工进行拆装更换会显著增加设备停机维护时间，并且存在很大的安全隐患。

传统的工业机器人负载一般在几十公斤左右，要求速度快，定位精确，由于负载不大，多为电机驱动。在技术上，负载越大，工业机器人的定位精度、强度、刚度保证起来越困难。因此，如果利用工业机器人进行磨机衬板的拆装更换，就首先要解决机器人负载和定位精度之间的矛盾。

目前在世界范围内的换衬板机械手设备只有适用于球磨机的，更换立式搅拌磨螺旋衬板的机械化设备还没有，因为，球磨机的衬板形状规则，机械手容易进行定位、把合，而立式搅拌磨的衬板外形为螺旋曲面，现有的机械手不能与螺旋衬板贴合，并不能完成对螺旋衬板的定位和拆装。

通常一台大型立式搅拌磨的衬板重约2～3吨，外形复杂（为螺旋曲面结构），体积、重量大，现场安装极为不方便。因此，立式搅拌磨都是人工更换衬板，工人通过车间航车、手动葫芦、铰链、撬杠等将衬板放入磨体，费时费力，劳动强度极大，安全性很差。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于更换螺旋衬板的机械手，该机械手安装在衬板更换机器人的机械臂上，通过设置的俯仰关节、螺旋曲面贴合关节以及安装孔定位关节对固定在机械手上的螺旋衬板进行定位，使其能够与立式搅拌磨上的螺旋托板贴合并对齐相应的安装孔，从而提高螺旋衬板更换的机械化程度与效率。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于更换螺旋衬板的机械手，安装在衬板更换机器人的机械臂上，对立式搅拌磨螺旋托板上的螺旋衬板进行更换，其特征在于：该机械手包括联接工装、俯仰关节、螺旋曲面贴合关节以及安装孔定位关节，待更换的螺旋衬板固定在联接工装上；

所述的俯仰关节由俯仰连接板和支架转动连接组成，由设置在俯仰连接板和支架之间的驱动机构控制俯仰关节的俯仰动作，保持机械手与地面平行；

所述的螺旋曲面关节包括工装连接机构和转动机构Ⅰ，转动机构Ⅰ水平安装在所述的支架下表面，并且转动机构Ⅰ的转动轴与工装连接机构连接；

所述的安装孔定位关节由转动机构Ⅱ组成，转动机构Ⅱ竖直设置在联接工装上的安装空间内，并通过其转动轴转动连接在联接工装上，转动机构Ⅱ的侧面和工装连接机构固定连接；

转动机构Ⅰ通过工装连接机构驱动联接工装转动，调整联接工装上的螺旋衬板与地面的夹角，使螺旋衬板贴合在螺旋托板上，并由转动机构Ⅱ驱动联接工装在水平面内转动，以使螺旋衬板上的安装孔与螺旋托板的安装孔对齐。

优选的，所述螺旋曲面贴合关节和安装孔定位关节的活动轴线通过固定在联接工装上的螺旋衬板。

优选的，所述的联接工装包括底座和盖板，在底座的底板上设有吊环以及与底板一体的两个侧板，两个侧板相对设置并垂直于底板，所述的安装空间由侧板、盖板以及底板组成，在底板的两端分别倾斜设置具有弧面的连接器，在螺旋衬板和联接工装固定后，两个连接器的弧面和螺旋衬板上的曲面均呈线性接触。

优选的，所述的侧板上设置有垂直于底板的加强肋条。

优选的，所述的联接工装与机械手相连接的一端宽度大于另一端的宽度。

优选的，所述的连接器为圆柱体结构。

优选的，所述的连接器的弧面包覆有橡胶板。

优选的，所述的驱动机构为直线液压缸，所述的转动机构Ⅰ和转动机构Ⅱ为摆动液压缸。

优选的，所述的直线液压缸以及摆动液压缸的液压管路上设置平衡阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

第一，本发明通过三个关节的协调完成机械手的俯仰、水平面以及竖直面的往复转动，进而实现对螺旋衬板姿态的逐步调整，使得螺旋衬板最终能够和立式搅拌磨螺旋托板贴合良好并对安装孔进行定位，极大地提高了螺旋衬板更换的机械化、自动化程度，降低了劳动强度，也可以避免人工作业中的安全隐患。

第二，本发明通过联接工装实现与螺旋衬板的连接，而联接工装的底板设有与螺旋衬板的螺旋曲面相匹配的连接器，连接器倾斜设置可以形成一定的夹角，并且其倾斜度和螺旋衬板的螺旋曲面参数相匹配，再加之连接器上的弧面设计，使得连接器和螺旋曲面之间为线性接触，这样能够保持和螺旋衬板之间良好的贴合程度，避免其在转移的过程中出现松动、偏移，保证连接的安全可靠。

第三，各个关节的驱动均由液压机构完成，结构简单紧凑，并使得驱动扭矩更大、运行更加平稳，而且摆动液压缸可以在极小的速度下运行，无爬升现象，零泄漏，定位精度高。

第四，在液压油路上设置平衡阀，可以使关节停在任意位置，便于对螺旋衬板的姿态进行调整以实现精确定位，并且，当停电或管路出现问题时，由于平衡阀的作用，可以将液压油缸锁死在当前位置，提高整个设备的安全性，无需再使用外部机械抱闸。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的侧视图。

图3是本发明中联接工装与螺旋衬板把合后的结构示意图。

图4是本发明中的联接工装结构示意图。

图中标记：1、螺旋衬板，2、联接工装，201、盖板，202、侧板，203、底板，204、连接器，205、吊环，206、加强肋条，207、螺栓孔，3、工装连接机构，4、支架，5、俯仰连接板，6、直线液压缸，7、转动机构Ⅱ，8、转动机构Ⅰ。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体的实施方式对本发明作进一步的说明。

如图所示，一种用于更换螺旋衬板的机械手，安装在衬板更换机器人的机械臂的端部，包括联接工装2、俯仰关节、螺旋曲面贴合关节以及安装孔定位关节，待更换的螺旋衬板1把合在联接工装2上后，通过各个关节的逐步调整、配合，实现螺旋衬板1姿态的调整与定位，使得螺旋衬板1能够与立式搅拌磨的螺旋托板相贴合，并且螺旋衬板1的安装孔与螺旋托板的安装孔对齐，从而实现螺旋衬板1的安装。

在上述组成结构中，联接工装2包括底座和盖板201，底座由底板203和侧板202组成，底板203和侧板202为一体结构，底板203的平面呈梯形，侧板202设有两个，并相对设置在底板203的同一侧，两侧板202形成一个喇叭口，盖板201通过螺栓安装在两个侧板202的端部，盖板201、侧板202和底板203形成容纳安装孔定位关节的安装空间，在底板203上设有两个连接器204，分别安装在底板203的两端，该连接器204为圆柱体结构，并根据螺旋衬板1的螺旋曲面参数倾斜设置，使其圆柱面可以和螺旋衬板1的螺旋曲面相接触，并相切于螺旋曲面，保证连接器204和螺旋曲面呈线性接触，而且，在连接器204上还设有螺栓孔207，在把合螺旋衬板1的过程中，用高强度螺栓穿过连接器204上的螺栓孔207和螺旋衬板1上的起吊孔将螺旋衬板1连接在联接工装2上，在底板203的一侧还设有半圆形的吊环205；

俯仰关节由俯仰连接板5和支架4通过销轴转动连接组成，并在俯仰连接板5和支架4之间设置直线液压缸6，由直线液压缸6的伸缩实现俯仰关节的俯仰动作，调整机械手始终与地面保持平行，以保证另外两个关节定位的准确性；

螺旋曲面贴合关节包括工装连接机构3和转动机构Ⅰ8，工装连接机构3具有一个安装转动机构Ⅰ8的U形空间，转动机构Ⅰ8采用摆动液压缸，并水平设置在该U形空间中，转动轴即为摆动液压缸的输出法兰，输出法兰的轴向朝向螺旋衬板1，摆动液压缸侧面的底脚安装在所述支架4的下表面，所述的联接工装2安装在工装连接机构3上，由摆动液压缸驱动联接工装2以输出法兰为轴心转动，调整联接工装2上的螺旋衬板1与水平面的夹角，使其和螺旋托板贴合；

安装孔定位关节由安装在联接工装2上的转动机构Ⅱ7组成，转动机构Ⅱ7采用摆动液压缸，该摆动液压缸竖直设置在联接工装2上相应的安装空间内，转动轴为摆动液压缸的输出法兰，其两端的输出法兰转动连接在联接工装的盖板和底板上，摆动液压缸的侧面固定连接在工装连接机构一端的连接板上，由转动机构Ⅱ7驱动联接工装2在水平面内左右摆动，对螺旋衬板1和螺旋托板上的安装孔对齐。

优选的，所述的连接器204的圆柱面上包覆设置橡胶板。

优选的，在所述的侧板202上设有垂直于底板203的加强肋条206。

优选的，所述的螺旋曲面贴合关节和安装孔定位关节转动的轴心均通过联接工装2上的螺旋衬板1，以进一步的提高定位的精确度。

优选的，在液压油路上设置平衡阀，使得各个关节能够停在任意角度上，以应对突发事件。

一种安装上述机械手的衬板更换机器人，其主体由小车、起重臂以及机械手组成，机械手即本发明所述的机械手，起重臂即为机械臂，机械手安装在起重臂上，小车车体安装四个固定装置，通过地脚螺栓与大地相连，以防止倾覆力矩，提高安全性，小车上放置电动机、液压泵、油站等设备，起重臂安装在小车上，能够实现水平旋转、俯仰的动作，快速接近立式搅拌磨的磨门，进行前期的快速定位，所述的机械手上还安装有限位装置，对螺旋衬板1和螺旋托板之间的工作行程进行控制，防止两者碰撞，该机器人还设置视频装置和遥控装置，通过视频对各个关节进行监测，以便利用遥控装置及时调整。

Claims (9)

1.一种用于更换螺旋衬板的机械手，安装在衬板更换机器人的机械臂上，对立式搅拌磨螺旋托板上的螺旋衬板（1）进行更换，其特征在于：该机械手包括联接工装（2）、俯仰关节、螺旋曲面贴合关节以及安装孔定位关节，待更换的螺旋衬板（1）固定在联接工装（2）上；

所述的俯仰关节由俯仰连接板（5）和支架（4）转动连接组成，由设置在俯仰连接板（5）和支架（4）之间的驱动机构控制俯仰关节的俯仰动作，保持机械手与地面平行；

所述的螺旋曲面关节包括工装连接机构（3）和转动机构Ⅰ（8），转动机构Ⅰ（8）水平安装在所述的支架（4）下表面，并且转动机构Ⅰ（8）的转动轴与工装连接机构（3）连接；

所述的安装孔定位关节由转动机构Ⅱ（7）组成，转动机构Ⅱ（7）竖直设置在联接工装（2）上的安装空间内，并通过其转动轴转动连接在联接工装（2）上，转动机构Ⅱ（7）的侧面和工装连接机构（3）固定连接；

转动机构Ⅰ（8）通过工装连接机构（3）驱动联接工装（2）转动，调整联接工装（2）上的螺旋衬板（1）与地面的夹角，使螺旋衬板（1）贴合在螺旋托板上，并由转动机构Ⅱ（7）驱动联接工装（2）在水平面内转动，以使螺旋衬板（1）上的安装孔与螺旋托板的安装孔对齐。

2.根据权利要求1所述的一种用于更换螺旋衬板的机械手，其特征在于：所述螺旋曲面贴合关节和安装孔定位关节的活动轴线的延长线均通过固定在联接工装（2）上的螺旋衬板（1）。

3.根据权利要求1所述的一种用于更换螺旋衬板的机械手，其特征在于：所述的联接工装（2）包括底座和盖板（201），在底座的底板（203）上设有吊环（205）以及与底板（203）一体的两个侧板（202），两个侧板（202）相对设置并垂直于底板（203），所述的安装空间由侧板（202）、盖板（201）以及底板（203）组成，在底板（203）的两端分别倾斜设置具有弧面的连接器（204），在螺旋衬板（1）和联接工装（2）把合后，两个连接器（204）的弧面和螺旋衬板（1）上的曲面均呈线性接触。

4.根据权利要求3所述的一种用于更换螺旋衬板的机械手，其特征在于：所述的侧板（202）上设置有垂直于底板（203）的加强肋条（206）。

5.根据权利要求3所述的一种用于更换螺旋衬板的机械手，其特征在于：所述的联接工装（2）与机械手相连接的一端宽度大于另一端的宽度。

6.根据权利要求3所述的一种用于更换螺旋衬板的机械手，其特征在于：所述的连接器（204）为圆柱体结构。

7.根据权利要求3所述的一种用于更换螺旋衬板的机械手，其特征在于：所述的连接器（204）的弧面包覆有橡胶板。

8.根据权利要求1所述的一种用于更换螺旋衬板的机械手，其特征在于：所述的驱动机构为直线液压缸（6），所述的转动机构Ⅰ（8）和转动机构Ⅱ（7）为摆动液压缸。

9.根据权利要求8所述的一种用于更换螺旋衬板的机械手，其特征在于：所述的直线液压缸（6）以及摆动液压缸的液压管路上设置平衡阀。