CN106737617A - 一种安装磨机衬板用的机械手设计方法 - Google Patents

一种安装磨机衬板用的机械手设计方法 Download PDF

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Abstract

一种安装磨机衬板用的机械手设计方法，在该机械手中分别设计有滚摆装置、抓取装置、其它配件及与之配合的第一油缸、第二油缸、第三油缸、第四油缸、摆动油缸，第一油缸在滚摆装置中具有滚摆关节作用，第二油缸具有前后移动关节作用，第三油缸具有仰俯关节作用，第四油缸在抓取装置中具有抓取关节作用，摆动油缸具有上下摆动关节作用，通过这些不同关节作用使得机械手实现在空间位置的多项位移，而各油缸的设置实现了机械手的大负载驱动，减小了机械手的结构尺寸，本发明极大地提高了磨机衬板更换的机械化、自动化程度，降低了劳动强度，缩短了换衬板的时间，避免人工作业中的安全隐患。

Description

一种安装磨机衬板用的机械手设计方法
技术领域
本发明属于磨机衬板维修装备技术领域，尤其是一种安装磨机衬板用的机械手设计方法。
背景技术
磨机分为球磨机或是半自磨机，是矿山粉磨的主要设备。为了保证磨机长期连续运行，在磨机的筒体内均装有衬板以防磨损筒体，通常情况下衬板被分成若干块，这些衬垫在使用过程中经常受到磨损，磨损衬板需要及时拆下并换上新衬板，大型卧式磨机衬板的尺寸大小不一，每块衬板的重量一般在1000～5000kg之间，需要抓取拆下和更换安装的重量较大，现场更换安装极不方便。
大型卧式磨机都是通过人工方式来更换衬板的，工人通过车间行车以及电葫芦等制作简易的工装将磨损衬板拆下并将新衬板放入磨机内，再通过人工把新衬板安装到筒体内对应位置，工作环境恶劣，劳动强度极大，费时费力，维修安全性很差。
通过机械手的设计实现卧式磨机衬板的更换安装是本领域急需研究的课题之一。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种安装磨机衬板用的机械手设计方法，在该机械手中分别设计有滚摆装置、抓取装置、其它配件及与之配合的第一油缸、第二油缸、第三油缸、第四油缸、摆动油缸，第一油缸在滚摆装置中具有滚摆关节作用，第二油缸具有前后移动关节作用，第三油缸具有仰俯关节作用，第四油缸在抓取装置中具有抓取关节作用，摆动油缸具有上下摆动关节作用，通过这些不同关节作用使得机械手实现在空间位置的多项位移，能够与磨机筒体内的衬板安装面对齐并进而推进到安装位置，实现衬板的更换安装和精确定位，提高磨机衬板更换安装的工作效率和维修安全性，改善维修工人的劳动强度。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种安装磨机衬板用的机械手设计方法，该机械手设计方法中使用到第三油缸、支撑座、第二油缸、摆动油缸、连接板、滚摆装置、支架、曲臂及抓取装置，给定待换衬板具有两个结构相同的吊耳，两个所述吊耳配置有内径相等的吊孔且两个所述吊耳的最外端间距H给定，其特征是：
滚摆装置包括滚摆壳体、第一油缸、滚子链、链轮、驱动轴、第一透盖、圆锥滚子轴承及第二透盖，滚摆壳体由两根相互平行且等高的T型滑轨和垂直所述T型滑轨右端的轨板联接而成，两根所述T型滑轨的底端互连且联接有固定驱动轴的筒座，两根所述T型滑轨的左端配置有固定联接第二油缸的安装孔，在所述轨板的右端面上端联接有两个结构相同的凸座，每个所述凸座均联接有第一油缸，两个第一油缸的输出轴端分别联接滚子链并使滚子链形成U型链，在所述U型链的底端配置有与其啮合的链轮，链轮通过配键联接在驱动轴右端，驱动轴的其余部位贯穿在所述筒座内，在所述筒座的两端内孔中均配对联接有圆锥滚子轴承，两个圆锥滚子轴承再与驱动轴联接，驱动轴的左端面配置有固定联接支撑座的第一连接孔，驱动轴的右端面配置有固定联接支架的第二连接孔，第一透盖通过一密封圈联接在所述筒座左端面且用于密封固定驱动轴，第二透盖通过另一密封圈联接在所述筒座右端面且用于密封固定驱动轴，通过两个第一油缸的一伸一缩移动并在滚子链和链轮的共同作用下使驱动轴得以顺时针旋转或逆时针旋转，根据上述联接关系使得两个第一油缸在滚摆装置中具有滚摆关节作用；
抓取装置包括左滑梁、顶杆、插销、滑板、第四油缸、主横梁、挡销、右滑梁、衬板插销及吊钩，主横梁的中间配置有两个结构相同的凸耳，两个所述凸耳的后端配置有用于联接曲臂的第一销孔，在两个所述凸耳之间的主横梁下端配置有用于联接第三油缸输出轴的第二销孔，在主横梁的右端方孔内通过挡销联接固定有右滑梁，右滑梁的前端联接固定有与主横梁平行的衬板插销；第四油缸通过挡销联接在主横梁左端方孔内，在主横梁的左端面联接固定定位叉，在靠近所述定位叉的右端主横梁下端联接所述吊钩，第四油缸的输出轴与方型滑板的右端联接并使滑板的部分右端能在主横梁的左端方孔内相对滑动，所述定位叉虽然联接在主横梁左端面但并不影响第四油缸输出轴和滑板的伸缩，在滑板的左端面联接左滑梁，左滑梁的前端也联接固定有与主横梁平行的衬板插销，在左滑梁的左端面以及右滑梁的右端面均联接有结构相同的顶杆，两个顶杆通过各自的螺栓分别联接有插销，第四油缸输出轴伸出时能带动滑板向左移动并使左滑梁和右滑梁上的两个衬板插销达到最大张开位置以便穿越待换衬板上两个所述吊孔，第四油缸输出轴缩回时能带动滑板向右移动并使左滑梁和右滑梁上的两个衬板插销完全插在待换衬板上两个所述吊孔，此时左滑梁和右滑梁上的两个衬板插销之间距等于H，而所述定位叉的前端刚好顶在待换衬板上，根据上述联接关系使得第四油缸在抓取装置中具有抓取关节作用；
将带有燕尾槽的连接板放置在两根所述T型滑轨的上端且连接板的燕尾槽分别卡在两根所述T型滑轨两侧，连接板的上端面正中通过螺栓联接摆动油缸输出轴，在摆动油缸的缸体一侧联接固定有方形法兰，所述方形法兰在使用时再与其它机械臂联接并用于联接固定装配好的机械手，连接板的下端面正中通过螺栓联接第二油缸输出轴，第二油缸通过其缸体两侧的定位柱销被联接固定在所述安装孔内，根据上述联接关系使得摆动油缸具有上下摆动关节作用，而第二油缸具有前后移动关节作用；
滚摆装置上驱动轴的所述第二连接孔通过螺栓联接框架式支架，支架的前端通过柱销联接曲臂，曲臂的前端通过柱销联接在抓取装置上两个所述凸耳的第一销孔内，所述第二销孔联接第三油缸的输出轴，第三油缸的缸体后端被联接固定在支撑座上，而支撑座则通过螺栓被联接固定在所述第一连接孔上，根据上述联接关系使得第三油缸具有仰俯关节作用。
上述摆动油缸实现装配后抓取装置的上下摆动角度，以水平线为0°线的所述摆动角度控制在±35°，在摆动油缸上联接有平衡阀。
上述第二油缸实现装配后的连接板在两根所述T型滑轨的前后相对位置，以便辅助调整所述摆动角度，在两根所述T型滑轨的上端面分别联接有开有润滑油道的铜滑板。
上述第三油缸实现装配后抓取装置上主横梁的仰俯角度，所述仰俯角度控制在80°以内，在第三油缸上也联接有平衡阀。
上述第四油缸实现装配后抓取装置上左滑梁相对主横梁的打开和合拢运动，使得左滑梁和右滑梁配装的衬板插销能插入待换衬板两个所述吊耳的吊孔里，同时通过所述定位叉顶在待换衬板上。
由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下有益效果：
1、本发明通过第一油缸在滚摆装置中的滚摆关节作用、第二油缸的前后移动关节作用、第三油缸的仰俯关节作用、第四油缸在抓取装置中的抓取关节作用及摆动油缸的上下摆动关节作用实现机械手在空间位置的多项位移，能够与磨机筒体内的衬板安装面对齐并进而推进到安装位置，实现衬板的更换安装和精确定位，提高磨机衬板更换安装的工作效率和维修安全性，改善维修工人的劳动强度。
2、本发明极大地提高了磨机衬板更换的机械化、自动化程度，降低了劳动强度，缩短了换衬板的时间，避免人工作业中的安全隐患。
3、通过各油缸的设置实现了机械手的大负载驱动，减小了机械手的结构尺寸。
4、通过所述平衡阀实现了机械手大负载驱动的平稳性和控制精度，提高了机械手运行过程中的安全性。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意简图；
图2是滚摆装置的立体示意简图；
图3是滚摆装置的主剖视简图；
图4是抓取装置的结构示意简图。
上述图中：1-第三油缸，2-支撑座，3-第二油缸，4-摆动油缸，5-连接板，6-滚摆装置，601-滚摆壳体，602-第一油缸，603-滚子链，604-链轮，605-驱动轴，606-第一透盖，607-圆锥滚子轴承，608-第二透盖，7-支架，8-曲臂，9-抓取装置，901-左滑梁，902-顶杆，903-插销，904-滑板，905-第四油缸，906-主横梁，907-挡销，908-右滑梁，909-衬板插销，910-吊钩，10-待换衬板。
具体实施方式
本发明是一种安装磨机衬板用的机械手设计方法，在该机械手中分别设计有滚摆装置、抓取装置、其它配件及与之配合的第一油缸、第二油缸、第三油缸、第四油缸、摆动油缸，第一油缸在滚摆装置中具有滚摆关节作用，第二油缸具有前后移动关节作用，第三油缸具有仰俯关节作用，第四油缸在抓取装置中具有抓取关节作用，摆动油缸具有上下摆动关节作用，通过这些不同关节作用使得机械手实现在空间位置的多项位移。
结合图1-4，给定待换衬板10具有两个结构相同的吊耳，两个所述吊耳配置有内径相等的吊孔且两个所述吊耳的最外端间距H给定。
本发明机械手设计方法中使用到第三油缸1、支撑座2、第二油缸3、摆动油缸4、连接板5、滚摆装置6、支架7、曲臂8及抓取装置9。其中滚摆装置包括滚摆壳体601、第一油缸602、滚子链603、链轮604、驱动轴605、第一透盖606、圆锥滚子轴承607及第二透盖608。其中抓取装置包括左滑梁901、顶杆902、插销903、滑板904、第四油缸905、主横梁906、挡销907、右滑梁908、衬板插销909及吊钩。
滚摆装置、抓取装置以及机械手的组配技术参见所述技术方案，不另赘述。
需要说明的是：
1、根据滚摆装置的联接关系，两个第一油缸在滚摆装置中具有滚摆关节作用，进而使装配后抓取装置也能顺时针旋转或逆时针旋转某一位置，间接控制了待换衬板在更换安装时的精确定位。
2、根据抓取装置的联接关系，第四油缸在抓取装置中具有抓取关节作用，第四油缸实现装配后抓取装置上左滑梁相对主横梁的打开和合拢运动，使得左滑梁和右滑梁配装的衬板插销能插入待换衬板两个所述吊耳的吊孔里，同时通过所述定位叉顶在待换衬板上。
3、根据机械手的联接关系，摆动油缸具有上下摆动关节作用，第二油缸具有前后移动关节作用，第三油缸具有仰俯关节作用。摆动油缸实现装配后抓取装置的上下摆动角度，以水平线为0°线的所述摆动角度控制在±35°，通过所述摆动角度可以控制待换衬板在安装时的精确位置，在摆动油缸上联接有平衡阀，所述平衡阀用于实现摆动油缸在任一所述摆动角度内的精确定位以增加其稳定性。第二油缸实现装配后的连接板在两根所述T型滑轨的前后相对位置，以便辅助调整所述摆动角度，在两根所述T型滑轨的上端面分别联接有开有润滑油道的铜滑板，所述铜滑板可以提高与连接板之间形成的滑动副之耐磨性和润滑性。第三油缸实现装配后抓取装置上主横梁的仰俯角度，所述仰俯角度控制在80°以内，在第三油缸上也联接有平衡阀，所述平衡阀用于实现第三油缸在任一所述仰俯角度内的精确定位以实现重载运动的平稳性和安全性。通过所述平衡阀实现了机械手大负载驱动的平稳性和控制精度，提高了机械手运行过程中的安全性。
本发明通过各油缸的设置实现了机械手的大负载驱动，减小了机械手的结构尺寸，极大地提高了磨机衬板更换的机械化、自动化程度，降低了劳动强度，缩短了换衬板的时间，避免人工作业中的安全隐患。
其余未述内容以现有技术为准。

Claims (5)

1.一种安装磨机衬板用的机械手设计方法，该机械手设计方法中使用到第三油缸(1)、支撑座(2)、第二油缸(3)、摆动油缸(4)、连接板(5)、滚摆装置(6)、支架(7)、曲臂(8)及抓取装置(9)，给定待换衬板(10)具有两个结构相同的吊耳，两个所述吊耳配置有内径相等的吊孔且两个所述吊耳的最外端间距H给定，其特征是：
滚摆装置(6)包括滚摆壳体(601)、第一油缸(602)、滚子链(603)、链轮(604)、驱动轴(605)、第一透盖(606)、圆锥滚子轴承(607)及第二透盖(608)，滚摆壳体(601)由两根相互平行且等高的T型滑轨和垂直所述T型滑轨右端的轨板联接而成，两根所述T型滑轨的底端互连且联接有固定驱动轴(605)的筒座，两根所述T型滑轨的左端配置有固定联接第二油缸(3)的安装孔，在所述轨板的右端面上端联接有两个结构相同的凸座，每个所述凸座均联接有第一油缸(602)，两个第一油缸(602)的输出轴端分别联接滚子链(603)并使滚子链(603)形成U型链，在所述U型链的底端配置有与其啮合的链轮(604)，链轮(604)通过配键联接在驱动轴(605)右端，驱动轴(605)的其余部位贯穿在所述筒座内，在所述筒座的两端内孔中均配对联接有圆锥滚子轴承(607)，两个圆锥滚子轴承(607)再与驱动轴(605)联接，驱动轴(605)的左端面配置有固定联接支撑座(2)的第一连接孔，驱动轴(605)的右端面配置有固定联接支架(7)的第二连接孔，第一透盖(606)通过一密封圈联接在所述筒座左端面且用于密封固定驱动轴(605)，第二透盖(608)通过另一密封圈联接在所述筒座右端面且用于密封固定驱动轴(605)，通过两个第一油缸(602)的一伸一缩移动并在滚子链(603)和链轮(604)的共同作用下使驱动轴(605)得以顺时针旋转或逆时针旋转，根据上述联接关系使得两个第一油缸(602)在滚摆装置(6)中具有滚摆关节作用；
抓取装置(9)包括左滑梁(901)、顶杆(902)、插销(903)、滑板(904)、第四油缸(905)、主横梁(906)、挡销(907)、右滑梁(908)、衬板插销(909)及吊钩，主横梁(906)的中间配置有两个结构相同的凸耳，两个所述凸耳的后端配置有用于联接曲臂(8)的第一销孔，在两个所述凸耳之间的主横梁(906)下端配置有用于联接第三油缸(1)输出轴的第二销孔，在主横梁(906)的右端方孔内通过挡销(907)联接固定有右滑梁(908)，右滑梁(908)的前端联接固定有与主横梁(906)平行的衬板插销(909)；第四油缸(905)通过挡销(907)联接在主横梁(906)左端方孔内，在主横梁(906)的左端面联接固定定位叉，在靠近所述定位叉的右端主横梁(906)下端联接所述吊钩，第四油缸(905)的输出轴与方型滑板(904)的右端联接并使滑板(904)的部分右端能在主横梁(906)的左端方孔内相对滑动，所述定位叉虽然联接在主横梁(906)左端面但并不影响第四油缸(905)输出轴和滑板(904)的伸缩，在滑板(904)的左端面联接左滑梁(901)，左滑梁(901)的前端也联接固定有与主横梁(906)平行的衬板插销(909)，在左滑梁(901)的左端面以及右滑梁的右端面均联接有结构相同的顶杆(902)，两个顶杆(902)通过各自的螺栓分别联接有插销(903)，第四油缸(905)输出轴伸出时能带动滑板(904)向左移动并使左滑梁(901)和右滑梁上的两个衬板插销(903)达到最大张开位置以便穿越待换衬板(10)上两个所述吊孔，第四油缸(905)输出轴缩回时能带动滑板(904)向右移动并使左滑梁(901)和右滑梁上的两个衬板插销(903)完全插在待换衬板(10)上两个所述吊孔，此时左滑梁(901)和右滑梁上的两个衬板插销(903)之间距等于H，而所述定位叉的前端刚好顶在待换衬板(10)上，根据上述联接关系使得第四油缸(905)在抓取装置(9)中具有抓取关节作用；
将带有燕尾槽的连接板(5)放置在两根所述T型滑轨的上端且连接板(5)的燕尾槽分别卡在两根所述T型滑轨两侧，连接板(5)的上端面正中通过螺栓联接摆动油缸(4)输出轴，在摆动油缸(4)的缸体一侧联接固定有方形法兰，所述方形法兰在使用时再与其它机械臂联接并用于联接固定装配好的机械手，连接板(5)的下端面正中通过螺栓联接第二油缸(3)输出轴，第二油缸(3)通过其缸体两侧的定位柱销被联接固定在所述安装孔内，根据上述联接关系使得摆动油缸(4)具有上下摆动关节作用，而第二油缸(3)具有前后移动关节作用；
滚摆装置(6)上驱动轴(605)的所述第二连接孔通过螺栓联接框架式支架(7)，支架(7)的前端通过柱销联接曲臂(8)，曲臂(8)的前端通过柱销联接在抓取装置(9)上两个所述凸耳的第一销孔内，所述第二销孔联接第三油缸(1)的输出轴，第三油缸(1)的缸体后端被联接固定在支撑座(2)上，而支撑座(2)则通过螺栓被联接固定在所述第一连接孔上，根据上述联接关系使得第三油缸(1)具有仰俯关节作用。
2.根据权利要求1所述一种安装磨机衬板用的机械手设计方法，其特征是：摆动油缸(4)实现装配后抓取装置(9)的上下摆动角度，以水平线为0°线的所述摆动角度控制在±35°，在摆动油缸(4)上联接有平衡阀。
3.根据权利要求1所述一种安装磨机衬板用的机械手设计方法，其特征是：第二油缸(3)实现装配后的连接板(5)在两根所述T型滑轨的前后相对位置，以便辅助调整所述摆动角度，在两根所述T型滑轨的上端面分别联接有开有润滑油道的铜滑板。
4.根据权利要求1所述一种安装磨机衬板用的机械手设计方法，其特征是：第三油缸(1)实现装配后抓取装置(9)上主横梁(906)的仰俯角度，所述仰俯角度控制在80°以内，在第三油缸(1)上也联接有平衡阀。
5.根据权利要求1所述一种安装磨机衬板用的机械手设计方法，其特征是：第四油缸(905)实现装配后抓取装置(9)上左滑梁(901)相对主横梁(906)的打开和合拢运动，使得左滑梁(901)和右滑梁配装的衬板插销(903)能插入待换衬板(10)两个所述吊耳的吊孔里，同时通过所述定位叉顶在待换衬板(10)上。
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