CN110744558B - 一种用于维修运输机平行托辊的机器人 - Google Patents

一种用于维修运输机平行托辊的机器人 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种用于维修运输机平行托辊的机器人，包括可沿运输方向移动的机座、位于机座中部的抓取机械手单元和位于机座两端的可升降的开合机械手；所述抓取机械手单元用于抓取一个平行托辊的辊筒，两个所述开合机械手用于分别抓取同一个平行托辊的两个限位轴部；所述抓取机械手单元包括位于机座中部的旋转工作台、固定在旋转工作台上的升降器、位于升降器上的翻转器和位于翻转器上的抓取机械手；所述开合机械手包括底部滑道和两个可滑动连接在底部滑道上的两个平行的直臂；两个所述直臂的内腔均设置有转动皮带。本发明能够自动化完成运输机平行托辊的更换，提高维修效率，降低劳动强度和作业风险；本发明位于运输机内部，不占用额外空间。

Description

一种用于维修运输机平行托辊的机器人
技术领域
本发明属于自动化检修工装技术领域，特别涉及一种用于维修运输机平行托辊的机器人。
背景技术
运输机在冶金、煤炭、煤矿、重工业及农业生产中都有着广泛的应用，大部分运输机通过平行托辊配合皮带完成物料的运输，通常应用于500米以上的长距离输送，其运行状况决定了整条生产线的工作效率。
运输机的主要失效形式主要出现在平行托辊上，主要有脱棍和平行托辊磨损等。另外，使用过程中风沙、灰尘会进入到平行托辊的轴承之中及平行托辊与皮带之间的缝隙中，加快了平行托辊的轴承及外表面损坏，使得平行托辊的失效在长距离散料运输机的运行过程中成为主要的失效形式。
例如，矿山机械中用到的散料运输机，输送长度可以达到几公里甚至几十公里，且应用环境恶劣。一旦平行托辊出现故障，工作人员需携带重量较大的平行托辊，在山地或井下等恶劣条件下行走长距离后，才能到达现场进行维修，工作效率低下，作业风险高，维修耗时较长甚至会影响到整套设备的安全运行。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种用于维修运输机平行托辊的机器人，能够自动化完成运输机平行托辊的更换，提高维修效率，降低劳动强度和作业风险。
技术方案：本发明提出一种用于维修运输机平行托辊的机器人，所述运输机包括沿运输方向间隔设置的多个平行托辊以及用于支撑平行托辊的支撑架；每个所述平行托辊包括主轴和转动套装在主轴中部外的辊筒；所述主轴的两端分别设置有一个限位轴部，所述限位轴部是具有一个限位平面的D型轴或者具有两个限位平面的双面扁轴；所述支撑架的两端设置有若干用于支撑主轴的U型支撑槽；所述限位轴部从U型支撑槽的开口处配合嵌入U型支撑槽内，且所述限位轴部的限位平面与U型支撑槽的内侧壁相接；多个所述平行托辊的下方设置有相互连通的空腔通道；
所述机器人包括可沿空腔通道移动的机座、位于机座中部的抓取机械手单元和位于机座两端的可升降的开合机械手；所述抓取机械手单元用于抓取一个平行托辊的辊筒，两个所述开合机械手用于分别抓取同一个平行托辊的两个限位轴部；
所述抓取机械手单元包括位于机座中部的旋转工作台、固定在旋转工作台上的升降器、位于升降器上的翻转器和位于翻转器上的抓取机械手；所述旋转工作台的旋转方向平行于升降器的升降方向；所述翻转器的翻转轴垂直于升降器的升降方向，且最大翻转角度不小于90°；
所述开合机械手包括底部滑道和两个可滑动连接在底部滑道上的两个平行的直臂；两个所述直臂在滑道上相对移动可夹住限位轴部；两个所述直臂的内腔均设置有转动皮带；所述转动皮带的转动轴均平行于主轴；当两个所述直臂夹住限位轴部时，两个所述直臂上的转动皮带分别与限位轴部相接；两个所述转动皮带的转动方向相同；
所述机座上设置有分别位于抓取机械手单元两端的用于存储备用平行托辊的备件区和用于存储损坏平行托辊的废料区；所述备件区靠近抓取机械手单元的一侧设置有可升降挡板；所述废料区位于翻转器的翻转倾斜一侧。
进一步，所述空腔通道内设置有沿运输方向延伸布置的轨道；所述机座的底部设置有主动轮和驱动主动轮转动的驱动器；所述机座通过主动轮沿轨道移动。
进一步，所述轨道上在每一个平行托辊的相应位置处设置有限位伸缩块；当一个平行托辊所对应的限位伸缩块伸出时，阻挡机器人在轨道上的移动，所述抓取机械手和开合机械手位于该平行托辊的正下方。
进一步，所述备件区的底面向抓取机械手单元所在一侧倾斜向下；所述备件区的底面位于抓取机械手单元一侧的侧边高度不低于所述升降器降至最低高度时抓取机械手的上端高度。
进一步，所述可升降挡板的顶部设置有红外传感器；当红外传感器检测到一个平行托辊从可升降挡板的顶部滚过，可升降挡板升起。
进一步，所述开合机械手的两个直臂上设置有行程开关；当两个直臂相对移动至两个直臂均与限位轴部相接且直臂的内侧面与限位轴部的限位平面相接，触发行程开关关闭转动皮带转动。
进一步，所述翻转器包括两个连杆机构；两个所述连杆机构均包括第一连杆和铰接在第一连杆上端的第二连杆；两个所述连杆机构的第一连杆相互平行；所述第一连杆和第二连杆的铰接转轴垂直于两个第一连杆所在平面；两个所述第一连杆的下端分别固定在升降器上，两个所述第二连杆的上端分别固定在抓取机械手的下部；两个所述第一连杆中至少一个第一连杆为可伸缩杆。
有益效果：本发明可沿运输机的输送轨道移动至故障的平行托辊处，自动实现故障平行托辊的拆卸、放料，以及备用平行托辊的上料；通过开合机械手的转动皮带，矫正备用平行托辊的体位，完成备用平行托辊与U型支撑槽的配合安装，提高维修效率，降低劳动强度和作业风险。
本发明能够自动化完成运输机平行托辊的更换；且全部位于运输机内部，不占用额外空间，适用于多种应用环境；对于长距离、恶劣环境条件下输送，本发明提高维修效率，降低劳动强度和作业风险的效果尤为显著。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的立体结构图；
图3为本发明的开合机械手的局部剖面图；
图4为本发明的开合机械手的直臂的结构示意图；
图5为本发明的抓取机械手的局部结构示意图；
图6为本发明的限位轴部采用D型轴时的剖面图；
图7为本发明的限位轴部采用双面扁轴时的剖面图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
下面结合附图和和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提出一种用于维修运输机平行托辊的机器人，所述运输机包括沿运输方向间隔设置的多个平行托辊以及用于支撑平行托辊的支撑架1。
如图1和图2，每个所述平行托辊包括主轴2和转动套装在主轴2中部外的辊筒3；所述主轴2的两端分别设置有一个限位轴部，所述限位轴部是如图6所示具有一个限位平面的D型轴，或者如图7所示的具有两个限位平面的双面扁轴。所述支撑架的两端设置有若干用于支撑主轴的U型支撑槽4；所述限位轴部从U型支撑槽4的开口处配合嵌入U型支撑槽4内，且所述限位轴部的限位平面与U型支撑槽4的内侧壁相接。U型支撑槽支撑主轴，并通过与主轴上D型轴部分或者双面扁轴部分的配合，限制主轴转动；辊筒3转动套装在主轴2中部外，辊筒3与主轴2之间设置有轴承，以实现转动连接。
支撑架1将多个所述平行托辊支撑离开地面，多个所述平行托辊的下方相互连通，形成空腔通道。
所述机器人包括可沿空腔通道移动的机座5、位于机座5中部的抓取机械手单元6和位于机座5两端的可升降的开合机械手7；所述抓取机械手单元6用于抓取一个平行托辊的辊筒3，两个所述开合机械手7用于分别抓取同一个平行托辊的两个限位轴部。开合机械手7可通过气缸或电动推杆实现升降。
所述机座的底部设置有主动轮501和驱动主动轮501转动的驱动器502。本实施例的支撑架1由钢结构焊接而成，沿运输方向延伸连续布置，可以在支撑架1设置轨道；所述机座5通过主动轮501沿轨道移动。
所述抓取机械手单元6包括位于机座5中部的旋转工作台601、固定在旋转工作台601上的升降器602、位于升降器602上的翻转器和位于翻转器上的抓取机械手603；所述旋转工作台601的旋转方向平行于升降器602的升降方向；所述翻转器的翻转轴垂直于升降器602的升降方向，且最大翻转角度不小于90°。
如图5，所述翻转器包括两个连杆机构；两个所述连杆机构均包括第一连杆604和铰接在第一连杆604上端的第二连杆605；两个所述连杆机构的第一连杆604相互平行；所述第一连杆604和第二连杆605的铰接转轴606垂直于两个第一连杆604所在平面；两个所述第一连杆604的下端分别固定在升降器602上，两个所述第二连杆605的上端分别固定在抓取机械手603的下部；两个所述第一连杆604中至少一个第一连杆604为可伸缩杆。当需要翻转时，一个第一连杆604伸长，使得抓取机械手603翻转至少90°。
所述机座5上设置有分别位于抓取机械手单元6两端的用于存储备用平行托辊的备件区8和用于存储损坏平行托辊的废料区9。备件区8和废料区9沿主轴2的方向排列。所述备件区8靠近抓取机械手单元6的一侧设置有可升降挡板801；所述废料区位于翻转器的翻转倾斜一侧。
所述备件区8的底面向抓取机械手单元6所在一侧倾斜向下；所述备件区8的底面位于抓取机械手单元6一侧的侧边高度不低于所述升降器602降至最低高度时抓取机械手603的上端高度。备用平行托辊沿垂直于在用平行托辊的方向排列放置在备件区8的底面上。
所述可升降挡板801的顶部设置有红外传感器。当可升降挡板801降下，备用的平行托辊滚出，当红外传感器检测到一个平行托辊从可升降挡板801的顶部滚过，可升降挡板801升起。
如图3和图4，所述开合机械手7包括底部滑道701和两个可滑动连接在底部滑道701上的两个平行的直臂702。两个所述直臂702与底部滑道701通过榫槽榫头配合连接，两个所述直臂702分别设置有驱动其沿底部滑道701滑动的气缸或电动推杆。两个所述直臂702在滑道上相对移动可夹住限位轴部；两个所述直臂702的内腔均设置有转动皮带703；所述转动皮带703的转动轴均平行于主轴2；转动皮带703的一面从直臂702的内侧壁凸出，当两个所述直臂702夹住限位轴部时，两个所述直臂702上的转动皮带703分别与限位轴部相接；两个所述转动皮带703的转动方向相同。
所述开合机械手7的两个直臂702上设置有行程开关。两个直臂702相对移动，当内侧壁的转动皮带703与限位轴部的圆弧段相接，此时两个直臂702的间距未达到最小值，转动皮带703转动，带动主轴2旋转；当限位轴部的限位平面转动至平行于两个直臂702，两个直臂702可继续相对移动，直至内侧面的转动皮带703与限位轴部的限位平面相接夹紧，触发行程开关关闭转动皮带703转动。
所述轨道上在每一个平行托辊的相应位置处设置有限位伸缩块；当一个平行托辊所对应的限位伸缩块伸出时，阻挡机器人在轨道上的移动，所述抓取机械手603和开合机械手7位于该平行托辊的正下方。
使用原理：
S1.当发现运输机的某一平行托辊故障时，启动驱动器502，使机器人沿轨道向故障平行托辊移动；并操作故障平行托辊处的限位伸缩块伸出，使机器人停止在故障平行托辊处，所述抓取机械手603和开合机械手7位于故障平行托辊的正下方。
S2.通过升降器602抬升抓取机械手603，使抓取机械手603抓取辊筒3，并将故障平行托辊抬起至脱离U型支撑槽4；然后旋转工作台601旋转90°，使故障平行托辊垂直于在用状态的平行托辊。此步骤中也可同时抬升开合机械手7，共同配合将故障平行托辊抬起至脱离U型支撑槽4；然后在旋转工作台601旋转前，开合机械手7落至初始高度。
S3.通过升降器602降至抓取机械手603顶部不高于所述备件区8的底面位于抓取机械手单元6一侧的侧边高度；通过翻转器使得抓取机械手603向废料区9翻转，将故障平行托辊放至废料区9，然后翻转复位。
S4.所述备件区8的可升降挡板801缩回，备用平行托辊沿备件区8的底面斜坡滚动至抓取机械手603上；红外传感器检测到一个平行托辊从可升降挡板801的顶部滚过，可升降挡板801升起。
S5.通过升降器602抬升抓取机械手603，使备用平行托辊高于U型支撑槽4；然后旋转工作台601旋转90°，使备用平行托辊位于U型支撑槽4的正上方。
S6.抬升两个开合机械手7，并使两个直臂702相对移动，夹紧备用平行托辊；当内侧壁的转动皮带703与限位轴部的圆弧段相接，此时两个直臂702的间距未达到最小值，转动皮带703转动，带动主轴2旋转；当限位轴部的限位平面转动至平行于两个直臂702，两个直臂702可继续相对移动，直至内侧壁的转动皮带703与限位轴部的限位平面相接夹紧，触发行程开关关闭转动皮带703转动；此时限位轴部的限位平面平行于U型支撑槽4的侧壁。
S7.抓取机械手603和/或两个开合机械手7同时下降，将备用平行托辊嵌入安装到U型支撑槽4内；抓取机械手603和/或两个开合机械手7松开备用平行托辊并下降至初始位置。

Claims (7)

1.一种用于维修运输机平行托辊的机器人，所述运输机包括沿运输方向间隔设置的多个平行托辊以及用于支撑平行托辊的支撑架（1）；每个所述平行托辊包括主轴（2）和转动套装在主轴（2）中部外的辊筒（3）；所述主轴（2）的两端分别设置有一个限位轴部，所述限位轴部是具有一个限位平面的D型轴或者具有两个限位平面的双面扁轴；所述支撑架的两端设置有若干用于支撑主轴的U型支撑槽（4）；所述限位轴部从U型支撑槽（4）的开口处配合嵌入U型支撑槽（4）内，且所述限位轴部的限位平面与U型支撑槽（4）的内侧壁相接；多个所述平行托辊的下方设置有相互连通的空腔通道；其特征在于：
所述机器人包括可沿空腔通道移动的机座（5）、位于机座（5）中部的抓取机械手单元（6）和位于机座（5）两端的可升降的开合机械手（7）；所述抓取机械手单元（6）用于抓取一个平行托辊的辊筒（3），两个所述开合机械手（7）用于分别抓取同一个平行托辊的两个限位轴部；
所述抓取机械手单元（6）包括位于机座（5）中部的旋转工作台（601）、固定在旋转工作台（601）上的升降器（602）、位于升降器（602）上的翻转器和位于翻转器上的抓取机械手（603）；所述旋转工作台（601）的旋转方向平行于升降器（602）的升降方向；所述翻转器的翻转轴垂直于升降器（602）的升降方向，且最大翻转角度不小于90°；
所述开合机械手（7）包括底部滑道（701）和两个可滑动连接在底部滑道（701）上的两个平行的直臂（702）；两个所述直臂（702）在滑道上相对移动可夹住限位轴部；两个所述直臂（702）的内腔均设置有转动皮带（703）；所述转动皮带（703）的转动轴均平行于主轴（2）；当两个所述直臂（702）夹住限位轴部时，两个所述直臂（702）上的转动皮带（703）分别与限位轴部相接；两个所述转动皮带（703）的转动方向相同；
所述机座（5）上设置有分别位于抓取机械手单元（6）两端的用于存储备用平行托辊的备件区（8）和用于存储损坏平行托辊的废料区（9）；所述备件区（8）靠近抓取机械手单元（6）的一侧设置有可升降挡板（801）；所述废料区位于翻转器的翻转倾斜一侧。
2.根据权利要求1所述的用于维修运输机平行托辊的机器人，其特征在于：所述空腔通道内设置有沿运输方向延伸布置的轨道；所述机座的底部设置有主动轮（501）和驱动主动轮（501）转动的驱动器（502）；所述机座（5）通过主动轮（501）沿轨道移动。
3.根据权利要求2所述的用于维修运输机平行托辊的机器人，其特征在于：所述轨道上在每一个平行托辊的相应位置处设置有限位伸缩块；当一个平行托辊所对应的限位伸缩块伸出时，阻挡机器人在轨道上的移动，所述抓取机械手（603）和开合机械手（7）位于该平行托辊的正下方。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的用于维修运输机平行托辊的机器人，其特征在于：所述备件区（8）的底面向抓取机械手单元（6）所在一侧倾斜向下；所述备件区（8）的底面位于抓取机械手单元（6）一侧的侧边高度不低于所述升降器（602）降至最低高度时抓取机械手（603）的上端高度。
5.根据权利要求4所述的用于维修运输机平行托辊的机器人，其特征在于：所述可升降挡板（801）的顶部设置有红外传感器；当红外传感器检测到一个平行托辊从可升降挡板（801）的顶部滚过，可升降挡板（801）升起。
6.根据权利要求5所述的用于维修运输机平行托辊的机器人，其特征在于：所述开合机械手（7）的两个直臂（702）上设置有行程开关；当两个直臂（702）相对移动至两个直臂（702）均与限位轴部相接且直臂（702）的内侧面与限位轴部的限位平面相接，触发行程开关关闭转动皮带（703）转动。
7.根据权利要求6所述的用于维修运输机平行托辊的机器人，其特征在于：所述翻转器包括两个连杆机构；两个所述连杆机构均包括第一连杆（604）和铰接在第一连杆（604）上端的第二连杆（605）；两个所述连杆机构的第一连杆（604）相互平行；所述第一连杆（604）和第二连杆（605）的铰接转轴（606）垂直于两个第一连杆（604）所在平面；两个所述第一连杆（604）的下端分别固定在升降器（602）上，两个所述第二连杆（605）的上端分别固定在抓取机械手（603）的下部；两个所述第一连杆（604）中至少一个第一连杆（604）为可伸缩杆。
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