CN109368586B - 一种悬臂式火车全自动鹤管自动对准罐口的方法及悬臂式火车全自动鹤管 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种悬臂式火车全自动鹤管自动对准罐口的方法及悬臂式火车全自动鹤管，实现了鹤嘴可沿铁轨中心线连续行走的问题，同时也实现了鹤嘴在有限步内自动寻找槽车罐口圆心及准确对位的问题，利用控制器通过软件控制悬臂鹤管内外臂的旋转，优选地在有限的几个探测点上探寻，从而快速地使悬臂式火车全自动鹤管的鹤嘴对准槽车罐口的圆心，实现准确对位。

Description

一种悬臂式火车全自动鹤管自动对准罐口的方法及悬臂式火 车全自动鹤管

技术领域

本发明涉及一种悬臂式火车全自动鹤管自动对准罐口的方法及采用该方法的悬臂式火车全自动鹤管。

背景技术

普遍使用的悬臂式火车鹤管采用人工推动内外两个旋臂使得鹤嘴对准槽车罐口，操作强度大，而且操作人员必须站在槽车罐背上进行操作，容易发生事故。

另一类悬臂式火车鹤管虽然用气动马达或液压马达驱动内外两个旋臂旋转来对准罐口，靠人工操作手阀控制气动马达或液压马达的运转、转向和停止，由于操作人员的目测和操作的误差，很难将鹤管准确地对准在槽车罐口中心，导致鹤管密封盖不能完全覆盖罐口，油气跑损严重。

为此需要一种能够自动寻找并能自动对准槽车罐口的悬臂式火车全自动鹤管，但是受悬臂式火车鹤管结构的制约，要让悬臂式火车鹤管的鹤嘴沿铁轨中心线连续行走寻找槽车罐口十分困难。

发明内容

本发明提供了一种全新的悬臂式火车全自动鹤管自动对准罐口的方法及采用该方法的悬臂式火车全自动鹤管，实现了鹤嘴可沿铁轨中心线连续行走的问题，同时也实现了鹤嘴在有限步内自动寻找槽车罐口圆心及准确对位的问题。

为了解决上述问题，本申请提供了一种悬臂式火车全自动鹤管自动对准罐口的方法，悬臂式火车全自动鹤管包含立柱1、内臂2和外臂3，内臂2设置在立柱1与外臂3之间，该内臂2的两端分别与立柱1和外臂3铰接，外臂3的自由端设有鹤嘴；

自动对准罐口的方法包含，根据内臂2的长度、外臂3的长度及内臂2旋转中心到铁轨中心线的距离确定鹤管的最大对位范围，并在该最大对位范围内设置若干探测点，相邻两探测点之间的距离小于罐口直径；

根据悬臂式火车全自动鹤管内臂2和外臂3的长度、内臂2旋转中心到铁轨中心线的距离和各探测点的位置确定鹤嘴到达各探测点内臂2和外臂3分别需要旋转的角度并控制内臂2和外臂3先后旋转对应角度使鹤嘴移动至对应探测点，若在某一探测点探测到罐口信号，则以内臂2的旋转中心为轴旋转内臂2使外臂3自由端的鹤嘴找到罐口两边沿，根据罐口两边沿与内臂2旋转中心连线的角度确定出罐口的圆心位置，进而确定出使鹤嘴对准罐口圆心时内臂2和外臂3需要旋转的角度，旋转内臂2和外臂3完成对位。

作为本申请的优选方案，控制内臂2和外臂3先后旋转对应角度使鹤嘴移动至对应探测点的方法包含：

根据悬臂式火车全自动鹤管内臂2和外臂3的长度、内臂2旋转中心到铁轨中心线的距离和预设探测点的位置，计算出鹤嘴从起始位置到达该预设探测点内臂2和外臂3需要旋转的实际角度并控制内臂2和外臂3先后旋转对应角度将鹤嘴移动至该预设探测点；

若在该预设探测点未探测到罐口信号，则再次根据内臂2和外臂3的长度、内臂2旋转中心到铁轨中心线的距离及下一探测点的位置计算鹤嘴到达该探测点时内臂2和外臂3分别需要旋转的实际角度，并控制内臂2和外臂3先后旋转对应角度使鹤嘴移动至该下一探测点，依次循环；

鹤嘴到达预设探测点内臂2和外臂3需要旋转的实际角度为：

当前计算出的角度，或用当前计算出的角度与前一角度的差值，该前一角度值为零；

鹤嘴到达下一探测点内臂2和外臂3需要旋转的实际角度为，

内臂2的实际旋转角度为用当前计算出的角度减去鹤嘴移动至前一探测点时计算出的内臂2旋转角度；

外臂3的实际旋转角度为用当前计算出的角度减去鹤嘴移动至前一探测点时计算出的外臂3旋转角度。

作为本申请的优选方案，根据罐口的两边沿计算罐口圆心位置的方法包含：

获取罐口两边沿至内臂2旋转中心的连线之间的夹角，计算出该夹角角平分线与水平位置之间的角度，根据该角度算出罐口圆心的位置。

作为本申请的优选方案，在计算出鹤嘴到达预设探测点内臂2和外臂3所需旋转角度后，获取内臂2或外臂3当前的基准角度，并将该基准角度与计算出的内臂2或外臂3所需旋转角度相减得到内臂2或外臂3的最终旋转角度。

为了解决上述问题，本申请还提供了一种悬臂式火车全自动鹤管，

悬臂式火车全自动鹤管包含立柱1、内臂2、外臂3和控制器，内臂2设置在立柱1与外臂3之间，该内臂2的两端分别通过转轴与立柱1和外臂3铰接并在该铰接处均设有动力装置和角度传感器，外臂3的自由端设有鹤嘴，在该鹤嘴上设有罐口探测器GP6；

控制器与动力装置、角度传感器及罐口探测器GP6之间相互通信；

角度传感器可实时监测内臂2或外臂3旋转的角度信息，并将监测到的该角度信息反馈至控制器；

动力装置根据控制器发出的控制指令可控制内臂2或外臂3运转或停止；

控制器根据悬臂式火车全自动鹤管内臂2和外臂3的长度、内臂旋转中心到铁轨中心线的距离和预设测点的位置，计算出鹤嘴到达该预设探测点内臂2和外臂3分别需要旋转的角度并控制动力装置驱动内臂2和外臂3先后旋转对应角度将鹤嘴移动至该预设探测点；若罐口探测器GP6在该预设探测点未探测到罐口信号，则控制器再次根据内臂2和外臂3的长度、内臂旋转中心到铁轨中心线的距离及下一探测点的位置计算鹤嘴到达该下一探测点时内臂2和外臂3分别需要旋转的实际角度，并控制动力装置驱动内臂2和外臂3先后旋转对应角度使鹤嘴移动至该下一探测点，依次循环；探测到罐口信号后，控制器控制内臂2与立柱1铰接处的动力装置驱动内臂2和外臂3以内臂2旋转中心为轴旋转使鹤嘴找到罐口两边沿，然后根据角度传感器采集的罐口两边沿与内臂2旋转中心连线的角度计算出罐口的圆心位置，进而计算出使鹤嘴对准罐口圆心时内臂2和外臂3分别需要旋转的角度，控制器最后再次控制动力装置及角度传感器驱动内臂2和外臂3旋转直至完成对位。

作为本申请的优选方案，内臂2与立柱1的铰接处及内臂2与外臂3的铰接处均设有接近开关SQP，该接近开关SQP与控制器通信，该接近开关SQP在内臂2或外臂3旋转时作为基准角度采集单元，其用于采集内臂2或外臂3当前的基准角度；在内臂2或外臂3复位至起始位置时作为限位单元，其用于限制内臂2或外臂3的旋转角度进而使其处于同一直线上。

作为本申请的优选方案，鹤嘴包含密封盖气相管一体件50、灌装套管52和升降机构，升降机构与控制器之间相互通信，且该升降机构包含用于驱动密封盖气相管一体件50升降移动的第一提升机构和用于驱动灌装套管52升降移动的第二升降机构；罐口探测器GP6设置在密封盖气相管一体件50上，且该罐口探测器GP6发出的检测信号不受密封盖气相管一体件50遮挡，其与灌装套管52中心线交汇在槽车罐背高度附近。

作为本申请的优选方案，控制器的信号输出端设有执行机构，该执行机构包含电控气阀YV或交流接触器KM。

作为本申请的优选方案，动力装置包含气动马达、液压马达或电机；罐口探测器包含激光传感器或超声波位移传感器；角度传感器包含增量编码器或绝对值编码器PG；控制器包含PLC或单片机。

本发明的有益效果是悬臂式火车全自动鹤管通过有限的几步就能够自动找到槽车罐口的圆心，实现准确对位。

附图说明

图1是本发明实施例一提供内、外臂在铁轨中心线上的确定对位范围的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的计算内、外臂旋转角度β和γ的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的确定罐口中心的结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的方法流程图；

图5是本发明实施例一提供的内、外臂起始位置存在基准角度的结构示意图；

图6是本发明实施例二提供的悬臂式火车全自动鹤管结构示意图；

图7是本发明实施例二提供的悬臂式火车全自动鹤管控制原理图。

附图标记

立柱1，内臂2，油气臂21，法兰B211，气相臂22，法兰A221，电机A23，角度传感器A24，接近开关A25，外臂3，电机B31，角度传感器B32，接近开关B33，气相软管4，密封盖气相一体件50，电机C51，灌装套管52，气缸BG53，罐口探测器GP6，左极限点70，右极限点71，探测点72；

GP为罐口探测器，SQP1-SQP2为接近开关SQP，PG1-PG2为绝对值编码器，M1为电机A，M2为电机B，M3为电机C，BG为气缸， KM1-KM2为交流接触器，YV1-YV2为电控气阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例1:

本实施例提供了一种悬臂式火车全自动鹤管自动对准罐口的方法，本实施例中，悬臂式火车全自动鹤管包含立柱1、内臂2和外臂3，内臂2设置在立柱1与外臂3之间，该内臂2的两端分别通过转轴与立柱1和外臂3铰接，外臂3的自由端设有鹤嘴，内臂2与立柱1的铰接点为内臂2的旋转中心，内臂2与外臂3的铰接点为外臂3的旋转中心；

自动对准罐口的方法包含：

根据内臂2的长度、外臂3的长度及内臂2旋转中心到铁轨中心线的距离确定鹤管的最大对位范围，并在该最大对位范围内设置若干探测点，相邻两探测点之间的距离小于罐口直径；

根据悬臂式火车全自动鹤管内臂2和外臂3的长度、内臂2旋转中心到铁轨中心线的距离和各探测点的位置确定鹤嘴到达各探测点内臂2和外臂3分别需要旋转的角度并控制内臂2和外臂3先后旋转对应角度使鹤嘴移动至对应探测点，若在某一探测点探测到罐口信号，则以内臂2的旋转中心为轴旋转内臂2使外臂3自由端的鹤嘴找到罐口两边沿，根据罐口两边沿与内臂2旋转中心连线的角度确定出罐口的圆心位置，进而确定出使鹤嘴对准罐口圆心时内臂2和外臂3需要旋转的角度，旋转内臂2和外臂3完成对位。

本实施例中，为了更好说明，以下为自动对准罐口的方法的具体实施步骤：

以下内容中A表示内臂2的长度，B表示外臂3的长度，C表示内臂旋转中心到铁轨中心线的距离，H表示最大对位范围值，D表示探测点的位置，d表示相邻探测点间距。

自动对准罐口的具体方法包含：

第一步：根据内臂2的长度A、外臂3的长度B及内臂2的旋转中心到铁轨中心线的距离C确定在铁轨中心线上鹤管的最大对位范围H，并在该最大对位范围H内设置若干探测点，相邻两探测点之间的距离d小于罐口直径，参见图1，本实施例中，罐口中心位于最大对位范围内；本实施例中，对位范围内设置探测点的设置方式为：将对位范围的左极限点70以内小于等于1/2罐口直径处作为第一探测点，将对位范围的右极限点71以内小于等于1/2罐口直径处作为最后一探测点，第一探测点和最后一探测点之间可等距离也可随机设置多个探测点72，如此可确保罐口圆心位于对位范围内。

第二步：根据悬臂式火车全自动鹤管内臂2的长度A、外臂3的长度B、内臂2的旋转中心到铁轨中心线的距离C和预设探测点的位置D计算鹤嘴从起始位置到达该预设探测点内臂2和外臂3分别需要旋转的实际角度β和γ并控制内臂2和外臂3先后旋转使得鹤嘴移动至该预设探测点，同时获取鹤嘴中心点与预设探测点相交处距内臂2旋转中心的距离与水平位置之间的角度f，参见图2，本实施例中，优选内臂2和外臂3的起始位置位于与铁轨中心线平行的直线上，且内臂2和外臂3在该起始位置处在同一直线上；

本实施例中，优选该预设探测点为第一探测点，且该第一探测点的位置为第一探测点与内臂2的旋转中心在铁轨中心线上的投影点之间的距离D；

内臂2和外臂3需要旋转的实际角度β和γ为当前计算出的角度，或为当前计算出的角度与前一角度的差值，该前一角度值为零；内臂2和外臂3先后旋转的方式为先驱动内臂2相对于立柱1转动β角度，然后再驱动外臂3相对于内臂2转动γ角度。

第三步：判断是否有对位完成标记，如果有就结束程序，完成对位；如果没有就进入下一步。

第四步：保存角度β、γ、f，并判断鹤嘴的投影是否在罐口内，如果不在，就判断是否到了最后一探测点，如果到了最后一探测点就表示对位范围内没有罐口，等待鹤管复位，如果没有到达最后一探测点，将D加上当前探测点与下一探测点之间的间隔d变成第下一探测点的位置D，即D=D+d，返回至第二步；如果鹤嘴的投影是在罐口内，就进入下一步；

本实施例中，返回至第二步后，再次根据内臂2和外臂3的长度A和B、内臂旋转中心到铁轨中心线的距离C及下一探测点的位置D计算鹤嘴到达该下一探测点时内臂和外臂需要旋转的实际角度β和γ，并控制内臂和外臂先后旋转对应角度使鹤嘴移动至该下一探测点，本实施例中，内臂2和外臂3需要旋转的实际角度为，

内臂2需要旋转的实际旋转角度为用当前计算出的角度减去鹤嘴移动至前一探测点时计算出的内臂2旋转角度，即就是；

外臂3需要旋转的实际旋转角度为用当前计算出的角度减去鹤嘴移动至前一探测点时计算出的外臂3旋转角度，。

在本实施例中，第二步中的预设探测点也可为中间某一探测点，例如，在最大对位范围H内设5组探测点，将第二步中的预设探测点取第三探测点，也即使得内臂2和外臂3从起始位置直接旋转至第三探测点，若根据第二步至第四步中的方发未找到罐口，则说明罐口位于第一或第二探测点位置，此时，将复位后的内臂2和外臂3从第一探测点开始依次旋转直至找到罐口，本实施例中的该中罐口探测方式无需从第一探测点开始依次寻找，其可从任何位置开始探测，使得罐口探测范围缩小，本实施例尤为适合探测点设置较多的情况，可节省探测时间和成本。

第五步：探测到罐口信号后，以内臂2的旋转中心为轴旋转内臂2找到罐口两边沿，同时，确定这两个边沿到内臂2的旋转中心的连线的角平分线，因为该角平分线必定通过罐口的圆心，本实施例中，罐口两边沿的寻找方式为：以内臂2的旋转中心为轴先将内臂2向前旋转，找到罐口17的前边沿，然后再将内臂2反向旋转，找到罐口的后边沿；

本实施例中，角平分线角度的计算方式为：获取罐口两边沿至内臂2的旋转中心的连线分别与水平位置之间的角度f1和f2，参见图3，并计算得出f1与f2之间的夹角，计算出该夹角角平分线与水平位置之间的角度f0。

第六步：根据角平分线的角度，算出罐口圆心到到内臂2的旋转中心在铁轨中心线上的投影点之间的距离D，设置对位完成标记，返回至第二步；

本实施例中，根据该角度f0算出罐口圆心与内臂2旋转中心在铁轨中心线上的投影点之间的距离D，该距离D即为罐口圆心的位置；

返回至第二步后，根据内2臂和外臂3的长度A和B、内臂2旋转中心到铁轨中心线的距离C及罐口圆心的位置D计算鹤嘴到达罐口圆心时内臂2和外臂3分别需要旋转的实际角度β和γ并进入第七步。

第七步：控制内臂2旋转β角度，控制外臂3旋转γ角度使得鹤嘴与罐口中心准确对位。

参见图4，为本实施例提供的悬臂式火车全自动鹤管自动对准罐口的方法流程图。

进一步地，在本实施例中，为了避免机械磨损及安装误差导致计算出的内臂2和外臂3的旋转角度精度降低，本实施例优选在步骤二和步骤四中，当计算出鹤嘴到达探测点内臂2和外臂3分别所需旋转角度后，还需获取内臂2或外臂3当前的基准角度a，并将该基准角度a与计算出的内臂2或外臂3所需旋转角度相减得到内臂2或外臂3的最终旋转角度，参见图5。

进一步地，在本实施例中，鹤嘴包含密封盖气相管一体件50、灌装套管52和升降机构，罐口探测器GP6固定在密封盖气相管一体件50上，为了提高探测精度，优选罐口探测器GP6发出的检测信号不受密密封盖气相管一体件50遮挡，且该检测信号与灌装套管52中心线交汇在槽车罐背高度附近；为了提高对位的准确性和密封性，优选在鹤嘴至罐口中心点正上方时，通过升降机构驱动灌装套管52和密封盖气相管一体件50升降移动直至与罐口紧密对接。

综上分析可知，利用本实施例中的该悬臂式火车全自动鹤管自动对准罐口的方法，不仅可实现鹤嘴的自动对位，而且可快速、准确查找到罐口中心点的位置，使得罐口对位更加精准。

实施例2：

本实施例提供了一种采用实施例1中方法进行罐口对位的悬臂式火车全自动鹤管，该旋臂鹤管包含立柱1、内臂2、外臂3和控制器，内臂2设置在立柱1与外臂3之间，该内臂2的两端分别通过转轴与立柱1和外臂3铰接并在该铰接处均设有动力装置和角度传感器，外臂3的自由端设有鹤嘴，在该鹤嘴上设有罐口探测器GP6，内臂2与立柱1的铰接点为内臂2的旋转中心点，内臂2与外臂3的铰接点为外臂3的旋转中心点。

控制器与动力装置、角度传感器及罐口探测器GP6之间相互通信，参见图6-7；

本实施例中，动力装置包含气动马达、液压马达或电机，本实施例优选动力装置为用于驱动内臂2旋转的电机A23和驱动外臂3旋转的电机B31，其中，电机A23用M1表示，电机B31用M2表示；

角度传感器包含测量内臂2旋转角度信息的角度传感器A24和测量外臂3旋转角度信息的角度传感器B32，本实施例中，角度传感器为绝对值编码器或增量编码器，本实施例优选角度传感器为绝对值编码器，其用PG1和PG2表示。

本实施例中，绝对值编码器PG1和PG2分别设置在内臂2和外臂3的旋转接头，利用该绝对值编码器PG1和PG2可实时检测内臂2和外臂3转动的角度信息，并将检测到的角度信息反馈至控制器，控制器根据该反馈回来的角度信息向电机M1或电机M2发送启动或停止等控制指令。

电机M1或电机M2根据控制器发出的控制指令可控制内臂2或外臂3运转或停止。

为了更好说明，以下内容中A表示内臂2的长度，B表示外臂3的长度，C表示内臂旋转中心到铁轨中心线的距离，H表示最大对位范围值，D表示探测点的位置，d表示相邻探测点间距；

在发送对位指令之前，需要根据内臂2的长度A、外臂3的长度B及内臂旋转中心到铁轨中心线的距离C确定鹤管的最大对位范围H，并在该最大对位范围H内设置若干探测点72，相邻两探测点之间的距离d小于罐口直径，本实施例中，为了确保罐口圆心位于对位范围内优选将对位范围的左极限点70以内小于等于1/2罐口直径处作为第一探测点，将对位范围的右极限点71以内小于等于1/2罐口直径处做为最后一探测点，第一探测点和最后一探测点之间可等距离也可随机设置多个探测点72，本实施例优选等距设置多个探测点，本实施例中，上述过程可人为手动操作，也可通过设备自动控制。

在接收到对位指令后，控制器根据内臂2的长度A、外臂3的长度B，内臂2旋转中心到铁轨中心线的距离C以及预设探测点的位置D分别计算出鹤嘴中心点至预设探测点时内臂2和外臂3旋转的实际角度β和角度γ，并向电机M1和电机M2发送启动指令控制内臂2和外臂3先后转动对应角度，本实施例优选控制器先向电机M1发送启动指令来驱动内臂2相对于立柱1转动β角度，然后再向电机M2发送启动指令来驱动外臂3相对于内臂2转动γ角度；同时，控制器存储角度β、角度γ以及绝对值编码器PG1和PG2监测到的内臂2和外臂3旋转过程中鹤嘴中心点与铁轨中心线相交点距内臂2旋转中心点的连线与水平位置之间的角度f。

本实施例中，内臂2和外臂3需要旋转的实际角度β和γ为当前计算出的角度，或为当前计算出的角度与前一角度的差值，该前一角度值为零。

在控制器控制内臂2和外臂3旋转对应角度使得鹤嘴移动至预设探测点后，再进一步判断是否有对位完成标记，如果有就结束程序，完成对位；如果没有接着判断是否到了最后一探测点，如果到了最后一探测点就表示对位范围内没有罐口，等待鹤管复位，如果没有到达最后一探测点，则在预设探测点的位置上增加预设探测点与下一探测点之间的间隔变成下一探测点的位置，然后再次根据内臂2和外臂3的长度A和B、内臂旋转中心到铁轨中心线的距离C及下一探测点的位置D计算鹤嘴到达该探测点时内臂2和外臂3需要旋转的实际角度β和γ，并控制电机M1和M2驱动内臂2和外臂3先后旋转对应角度使鹤嘴移动至该探测点，依次循环直至探测到罐口信号。

本实施例中，内臂2和外臂3需要旋转的实际角度为：

内臂2需要旋转的实际旋转角度为用当前计算出的角度减去鹤嘴移动至前一探测点时计算出的内臂2旋转角度，即就是；

外臂3需要旋转的实际旋转角度为用当前计算出的角度减去鹤嘴移动至前一探测点时计算出的外臂3旋转角度，。

本实施例中，优选上述的预设探测点为第一探测点，该第一探测点的位置为第一探测点与内臂2的旋转中心在铁轨中心线上的投影点之间的距离；当然该预设探测点也可为中间某一探测点，例如，在最大对位范围H内设5组探测点，将该预设探测点取第三探测点，控制器控制电机M1和M2使得内臂2和外臂3从起始位置直接旋转至第三探测点，然后依次探测第四探测点以及第五探测点，若均未找到罐口，则说明罐口位于第一或第二探测点位置，此时，控制器控制电机M1和M2将复位后的内臂2和外臂3从第一探测点开始依次旋转直至找到罐口，本实施例中的该中罐口探测方式无需从第一探测点开始依次寻找，其可从任何位置开始探测，使得罐口探测范围缩小，本实施例尤为适合探测点设置较多的情况，可节省探测时间和成本。

罐口探测器GP6探测到罐口信号后，控制器向电机M1发送启动指令，该电机M1根据接收到的启动指令可控制内臂2和外臂3以内臂2的旋转中心为转轴旋转找到罐口两边沿，同时控制器获取绝对值编码器PG1和PG2采集的内臂2的旋转中心与该罐口两边沿的连线分别与水平位置之间的角度f1和角度f2，根据该角度f1和角度f2计算出经过罐口中心点的中心线与水平位置之间的角度f0，通过该角度f0再计算出罐口中心点在对位范围内的精确位置D，最后再根据内臂2、外臂3的长度A、B，内臂2旋转中心点到铁轨中心线的距离C以及罐口中心点在对位范围内的精确位置D分别计算出鹤嘴中心点至该罐口中心位置时内臂2和外臂3旋转的实际角度后，控制器再次向电机M1和电机M2发送启动指令，通过电机M1、电机M2以及和绝对值编码器PG1和PG2分别控制内臂2和外臂3先后转动对应角度使得鹤嘴与罐口中心点准确对位。

本实施例中，鹤嘴包含密封盖气相管一体件50、灌装套管52和升降机构，升降机构与控制器之间相互通信，且该升降机构包含用于驱动密封盖气相管一体件50升降移动的第一提升机构和用于驱动灌装套管52升降移动的第二升降机构，当鹤管移动至罐口正上方时，控制器首先控制第一升降机构驱动密封盖气相管一体50与罐口密封对接，然后再控制第二升降机构驱动灌装套管52下降至罐口内，本实施例中，第一升降机构为气缸BG53，第二升降机构为电机M3。

本实施例中，罐口探测器GP6设置在密封盖气相管一体件50上，且该罐口探测器GP6发出的检测信号不受密封盖气相管一体件50遮挡，其与灌装套管52中心线交汇在槽车罐背高度附近，如此，可使得鹤嘴与罐口准确对位。

进一步地，在本实施例中，内臂2与立柱1的铰接处及内臂2与外臂3的铰接处设有接近开关A25和接近开关B33，本实施例中，接近开关A和B分别用SQP1和SQP2表示，该接近开关SQP1和SQP2分别与控制器通信，该接近开关SQP1和SQP2在内臂2和外臂3旋转时作为基准角度采集单元，其用于采集内臂2或外臂3当前的基准角度a，通过将该采集的基准角度a与计算出的内臂2和外臂3旋转角度运算得出内臂2和外臂3的最终旋转角度，避免机械磨损及安装误差导致计算出的内臂2和外臂3的旋转角度精度降低；同时，该接近开关SQP1和SQP2在内臂2或外臂3复位至起始位置时作为限位单元，其用于限制内臂2或外臂3的旋转角度进而使其处于同一直线上。

进一步地，在本实施例中，控制器的信号输出端设有执行机构，该执行机构包含电控气阀YV或交流接触器KM。

进一步地，在本实施例中，罐口探测器包含激光传感器或超声波位移传感器；控制器包含PLC或单片机。

进一步地，在本实施例中，内臂2包含相互并列的气相臂22和油气臂21，油气臂21与外臂3接通，其用于输送油气至鹤嘴，气相臂22与外臂3不通，其通过气相软管4与灌装套管52的气相管接通，用于将槽车灌装油气时产生的气体外排。

气相臂22与立柱1铰接的末端设有用于接收外排气体装置的法兰A221，油气臂21与立柱1铰接的末端设有用于连接油气罐的法兰B211。

本实施例中的该悬臂式火车全自动鹤管结构简单，操作方便，使用时不仅无需人为实时手动操纵，而且可快速、准确的确定出罐口中心的位置，提高了工作效率，同时，使得鹤嘴升降机构可与罐口准确对位，避免漏气现象的存在。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种悬臂式火车全自动鹤管自动对准罐口的方法，悬臂式火车全自动鹤管包含立柱（1）、内臂（2）和外臂（3），内臂（2）设置在立柱（1）与外臂（3）之间，该内臂（2）的两端分别与立柱（1）和外臂（3）铰接，外臂（3）的自由端设有鹤嘴；

其特征是，自动对准罐口的方法包含：

根据内臂（2）的长度、外臂（3）的长度及内臂（2）旋转中心到铁轨中心线的距离确定鹤管的最大对位范围，并在该最大对位范围内设置若干探测点，相邻两探测点之间的距离小于罐口直径；

根据悬臂式火车全自动鹤管内臂（2）和外臂（3）的长度、内臂（2）旋转中心到铁轨中心线的距离和各探测点的位置确定鹤嘴到达各探测点内臂（2）和外臂（3）分别需要旋转的角度并控制内臂（2）和外臂（3）先后旋转对应角度使鹤嘴移动至对应探测点，若在某一探测点探测到罐口信号，则以内臂（2）的旋转中心为轴旋转内臂（2）和外臂（3）并使外臂（3）自由端的鹤嘴找到罐口两边沿，根据罐口两边沿与内臂（2）旋转中心连线的角度确定出罐口的圆心位置，进而确定出使鹤嘴对准罐口圆心时内臂（2）和外臂（3）需要旋转的角度，旋转内臂（2）和外臂（3）完成对位。

2.根据权利要求1所述的悬臂式火车全自动鹤管自动对准罐口的方法，其特征是，控制内臂（2）和外臂（3）先后旋转对应角度使鹤嘴移动至对应探测点的方法包含：

根据悬臂式火车全自动鹤管内臂（2）和外臂（3）的长度、内臂（2）旋转中心到铁轨中心线的距离和预设探测点的位置，计算出鹤嘴从起始位置到达该预设探测点内臂（2）和外臂（3）分别需要旋转的实际角度并控制内臂（2）和外臂（3）先后旋转对应角度将鹤嘴移动至该预设探测点；

若在该预设探测点未探测到罐口信号，则再次根据内臂（2）和外臂（3）的长度、内臂（2）旋转中心到铁轨中心线的距离及下一探测点的位置计算鹤嘴到达该探测点时内臂（2）和外臂（3）分别需要旋转的实际角度，并控制内臂（2）和外臂（3）先后旋转对应角度使鹤嘴移动至该下一探测点，依次循环；

鹤嘴到达预设探测点内臂（2）和外臂（3）需要旋转的实际角度为：

当前计算出的角度，或用当前计算出的角度与前一角度的差值，该前一角度值为零；

鹤嘴到达下一探测点内臂（2）和外臂（3）需要旋转的实际角度为，

内臂（2）的实际旋转角度为用当前计算出的角度减去鹤嘴移动至前一探测点时计算出的内臂（2）旋转角度；

外臂（3）的实际旋转角度为用当前计算出的角度减去鹤嘴移动至前一探测点时计算出的外臂（3）旋转角度。

3.根据权利要求1或2所述的悬臂式火车全自动鹤管自动对准罐口的方法，其特征是，根据罐口的两边沿计算罐口圆心位置的方法包含：

获取罐口两边沿至内臂（2）旋转中心的连线之间的夹角，计算出该夹角角平分线与水平位置之间的角度，根据该角度算出罐口圆心的位置。

4.根据权利要求1或2所述的悬臂式火车全自动鹤管自动对准罐口的方法，其特征是，在计算出鹤嘴到达各探测点内臂（2）和外臂（3）分别所需旋转的角度后，获取内臂（2）或外臂（3）当前的基准角度，并将该基准角度与计算出的内臂（2）或外臂（3）所需旋转的角度相减得到内臂（2）或外臂（3）的最终旋转角度。

5.根据权利要求3所述的悬臂式火车全自动鹤管自动对准罐口的方法，其特征是，在计算出鹤嘴到达各探测点内臂（2）和外臂（3）分别所需旋转的角度后，获取内臂（2）或外臂（3）当前的基准角度，并将该基准角度与计算出的内臂（2）或外臂（3）所需旋转的角度相减得到内臂（2）或外臂（3）的最终旋转角度。

6.一种悬臂式火车全自动鹤管，其特征是，

悬臂式火车全自动鹤管包含立柱（1）、内臂（2）、外臂（3）和控制器，内臂（2）设置在立柱（1）与外臂（3）之间，该内臂（2）的两端分别与立柱（1）和外臂（3）铰接并在该铰接处均设有动力装置和角度传感器，外臂（3）的自由端设有鹤嘴，在该鹤嘴上设有罐口探测器GP（6）；

控制器与动力装置、角度传感器及罐口探测器GP（6）之间相互通信；

角度传感器可实时监测内臂（2）或外臂（3）旋转的角度信息，并将监测到的该角度信息反馈至控制器；

动力装置根据控制器发出的控制指令可控制内臂（2）或外臂（3）运转或停止；

控制器根据旋臂鹤管内臂（2）和外臂（3）的长度、内臂（2）旋转中心到铁轨中心线的距离和各探测点的位置确定鹤嘴到达各探测点内臂（2）和外臂（3）需要旋转的角度并控制动力装置驱动内臂（2）和外臂（3）先后旋转对应角度使鹤嘴移动至对应探测点，若罐口探测器GP（6）在某一探测点探测到罐口信号，则控制器控制内臂（2）与立柱（1）铰接处的动力装置驱动内臂（2）和外臂（3）以内臂（2）的旋转中心为轴旋转并使外臂（3）自由端的鹤嘴找到罐口两边沿，控制器根据角度传感器采集的罐口两边沿与内臂（2）旋转中心连线的角度确定出罐口的圆心位置，进而确定出使鹤嘴对准罐口圆心时内臂（2）和外臂（3）需要旋转的角度，控制器最后再次启动动力装置及角度传感器控制内臂（2）和外臂（3）旋转直至完成对位。

7.如权利要求6所述的悬臂式火车全自动鹤管，其特征在于，内臂（2）与立柱（1）的铰接处及内臂（2）与外臂（3）的铰接处均设有接近开关SQP，该接近开关SQP与控制器通信，该接近开关SQP在内臂（2）或外臂（3）旋转时作为基准角度采集单元，其用于采集内臂（2）或外臂（3）当前的基准角度；在内臂（2）或外臂（3）复位至起始位置时作为限位单元，其用于限制内臂（2）或外臂（3）的旋转角度进而使其处于同一直线上。

8.如权利要求6或7所述的悬臂式火车全自动鹤管，其特征在于，鹤嘴包含密封盖气相管一体件（50）、灌装套管（52）和升降机构，升降机构与控制器之间相互通信，且该升降机构包含用于驱动密封盖气相管一体件（50）升降移动的第一提升机构和用于驱动灌装套管（52）升降移动的第二升降机构；罐口探测器GP（6）设置在密封盖气相管一体件（50）上，且该罐口探测器GP（6）发出的检测信号不受密封盖气相管一体件（50）遮挡，其与灌装套管（52）中心线交汇在槽车罐背高度附近。

9.如权利要求6或7所述的悬臂式火车全自动鹤管，其特征在于，控制器的信号输出端设有执行机构，该执行机构包含电控气阀YV或交流接触器KM。

10.如权利要求8所述的悬臂式火车全自动鹤管，其特征在于，控制器的信号输出端设有执行机构，该执行机构包含电控气阀YV或交流接触器KM。