CN111412759A - 一种自动电石捣炉机器人 - Google Patents

Abstract

一种自动电石捣炉机器人，属于电石炉捣炉技术领域，本发明为了解决传统捣炉机器人机动性能差、作业范围小、钎杆自由度低的问题。包括行走车、旋转机构、俯仰支撑机构、升降导向机构和钎杆驱动机构；行走车上设有旋转机构，旋转机构上设有升降导向机构，俯仰支撑机构滑动设置在升降导向机构上，钎杆驱动机构的中部与俯仰支撑机构铰接。本发明的一种自动电石捣炉机器人能够方便、自如、灵活地调整位置，钎杆可以大范围地对电石炉进行捣炉作业。

Description

一种自动电石捣炉机器人

技术领域

本发明涉及一种捣炉机器人，具体涉及一种自动电石捣炉机器人，属于电石炉捣炉技术领域。

背景技术

电石捣炉机器人在电石车间二楼工作，用于在电石炉炉门口处对炉内的料面硬壳进行翻撬、震捣、破碎等作业，传统捣炉机器人只能前进或者后退，机动性能差，并且钎杆的活动范围小，为了增加钎杆的工作范围，只能不断的移动整体捣炉机器人的位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动电石捣炉机器人，以解决传统捣炉机器人机动性能差、作业范围小、钎杆自由度低的问题。

一种自动电石捣炉机器人包括行走车、旋转机构、俯仰支撑机构、升降导向机构和钎杆驱动机构；

行走车上设有旋转机构，旋转机构上设有升降导向机构，俯仰支撑机构滑动设置在升降导向机构上，钎杆驱动机构的中部与俯仰支撑机构铰接。

优选的：行走车包括车架、舵轮、万向轮、蓄电池支架、液压拉钩机构、液压回转接头和旋转驱动装置；

车架的底部成对角线设置有一对舵轮和一对万向轮，车架的底部的两侧对称设置有蓄电池支架，蓄电池支架内设置有蓄电池，车架底部的前端设有液压拉钩机构，液压拉钩机构用于勾住电石炉外设置在地面的承力支架，液压拉钩机构的一侧设有液压回转接头，液压回转接头与旋转结构的受力端相连接，用于驱动旋转机构旋转。

优选的：行走车上还设有液压冷却器、液压油箱、油泵、钎杆支架和电控柜，行走车上远离升降导向机构的一侧依次设置有液压冷却器、液压油箱、油泵和钎杆支架和电控柜，液压冷却器用于给液压油箱降温，油泵将液压油箱内的液压油供给到旋转机构、俯仰支撑机构和钎杆驱动机构，液压油箱通过液压管与液压回转接头连通，钎杆驱动机构的一端放置在钎杆支架上。

优选的：旋转机构包括支架、液压缸支座、升降支撑液压缸、关节轴承和回转支承；

支架通过回转支承转动安装在行走车上，升降支撑液压缸通过液压缸支座设置在支架上，升降支撑液压缸的输出端通过关节轴承与俯仰支撑机构相连接。

优选的：俯仰支撑机构包括主体支架、导向轮、俯仰液压缸、俯仰转轴支座、俯仰转轴和俯仰液压缸支座；

主体支架的两侧对称设有导向轮，主体支架通过导向轮滑动设置在升降导向机构上，俯仰转轴和俯仰液压缸分别通过俯仰转轴支座和俯仰液压缸支座设置在主体支架上，且俯仰转轴和俯仰液压缸相对设置，俯仰转轴与旋转机构的输出端相连接，俯仰液压缸的输出端与钎杆驱动机构铰接。

优选的：升降导向机构为两个对称设置的导向架，导向架包括底板、斜支撑、导向C型钢和加强板；

底板固定设置在旋转机构上，导向C型钢垂直设置在底板上，导向C型钢的侧壁与底板之间设有斜支撑，导向C型钢的外侧设有加强板。

优选的：钎杆驱动机构包括液压卷筒、液压卷筒支架、移动小车、导向支架、俯仰油缸支架、俯仰回转支架、导向轮、钎杆、液压马达、破碎锤和链条；

液压卷筒通过液压卷筒支架设置在导向支架一端的底部，导向支架上滑动设置有移动小车，移动小车上设有破碎锤，导向支架底部设置有与俯仰支撑机构输出端相铰接的俯仰油缸支架，俯仰油缸支架远离液压卷筒的一侧设有俯仰回转支架，钎杆通过导向轮滑动设置在导向支架内，钎杆的尾端与破碎锤的输出端相连接，导向支架的一侧设有液压马达，液压马达的输出端通过链条与移动小车相连接，驱动移动小车在导向支架上运动，同时通过固定在移动小车上的破碎锤带动钎杆沿导向支架做前后快速震捣运动，链条通过链轮设置在导向支架上。

优选的：液压拉钩机构包括拉钩液压缸支座、拉钩液压缸、转轴支架、转轴、长连轴和L型拉钩；

拉钩液压缸通过拉钩液压缸支座设置在车架底部，车架底部边缘对称设置有转轴支架，两个转轴支架上均设有转轴，两个L型拉钩的中部分别与两个转轴相连接，两个L型拉钩拉钩的非勾端通过长连轴相连接，拉钩液压缸的输出端与长连轴中部铰接，拉钩液压缸可驱动两个L型拉钩拉钩绕转轴旋转。

本发明与现有产品相比具有以下效果：

本申请的电石捣炉机器人，大量减少人工参与，提高生产效率，减少了电石生产过程中的安全隐患。该机器人由蓄电池供电，由工人在远离电石炉门的地方手持遥控器进行操作，避免在炉门口附近操作设备，发生喷炉时对工人造成危害，安全方便；机器能够自如地前进、后退、横移、斜向移动，使得机器人在相对立柱较多、空间狭窄的电石车间环境中，能够方便、自如、灵活地在各电石炉门间行走以及在炉门口处进行工作位的位置调整，节省了大量的时间；钎杆的水平旋转角度达到±60°，可以大范围地对电石炉进行捣炉作业；增加的钎杆升降功能不但可以使得钎杆的俯仰角度达到45°，以便对靠近炉门处进行作业，而且针对不同高度的炉门适应性更强；钎杆增加的震动功能，可以对硬壳、结块进行震动捣碎，提高了作业效率及作业质量；机器人作业时，通过安装于机器人上的液压拉钩，将机器人固定于安装在电石炉门前的承力支架上，这样，就不会在机器人受到大的反作用力时，产生向后滑动，提高了作业效率。

附图说明

图1是一种自动电石捣炉机器人的结构示意图；

图2是图1的主视图；

图3是车架的结构示意图；

图4是车架的仰视图；

图5是车架的侧视图；

图6是旋转机构的结构示意图；

图7是旋转机构的主视图；

图8是旋转机构的仰视图；

图9是俯仰支撑机构的结构示意图；

图10是俯仰支撑机构主视图；

图11是俯仰支撑机构的俯视图；

图12是升降导向机构的结构示意图；

图13是钎杆驱动机构的结构示意图；

图14是钎杆驱动机构的主视图；

图15是钎杆驱动机构的俯视图。

图中：1-行走车、2-旋转机构、3-俯仰支撑机构、4-升降导向机构、5-钎杆驱动机构、6-承力支架、7-液压冷却器、8-液压油箱、9-油泵、10-钎杆支架、11-电控柜、12-舵轮、13-万向轮、14-蓄电池支架、15-液压拉钩机构、16-液压回转接头、17-旋转驱动装置、21-支架、22-液压缸支座、23-升降支撑液压缸、24-关节轴承、25-回转支承、31-主体支架、32-导向轮、33-俯仰液压缸、34-俯仰转轴支座、35-俯仰转轴、36-俯仰液压缸支座、41-底板、42-斜支撑、43-导向C型钢、44-加强板、51-液压卷筒、52-液压卷筒支架、53-移动小车、54-导向支架、55-俯仰油缸支架、56-俯仰回转支架、57-导向轮、58-钎杆、59-液压马达、510-破碎锤、511-链条。

具体实施方式

下面根据附图详细阐述本发明优选的实施方式。

如图1至图15所示，本发明所述的一种自动电石捣炉机器人包括行走车1、旋转机构2、俯仰支撑机构3、升降导向机构4和钎杆驱动机构5；

行走车1上设有旋转机构2，旋转机构2上设有升降导向机构4，俯仰支撑机构3滑动设置在升降导向机构4上，钎杆驱动机构5的一端放置在行走车1上，钎杆驱动机构5的中部与俯仰支撑机构3铰接。

进一步：行走车1包括车架、舵轮12、万向轮13、蓄电池支架14、液压拉钩机构15、压回转接头16和旋转驱动装置17；

所述车架的底部成对角线设置有一对舵轮12和一对万向轮13，车架的底部的两侧对称设置有蓄电池支架14，蓄电池支架14内设置有蓄电池，车架底部的前端设有液压拉钩机构15，液压拉钩机构15用于勾住电石炉外设置在地面的承力支架6，液压拉钩机构15的一侧设有液压回转接头16，液压回转接头16与旋转结构2的受力端相连接，用于驱动旋转机构2旋转。

旋转驱动装置17为驱动电机，驱动电机固定在车架底部，驱动电机的输出端设有驱动齿轮，驱动齿轮与回转支承25上的齿圈啮合，通过驱动电机的旋转，驱动回转支承25进行旋转。

舵轮12上有两个电机，既可以驱动轮子转动以驱动机器人行走，又可以驱动轮子在水平方向上旋转±100°，当两个舵轮轮子水平旋转90°时，机器人就可以横向移动；当两个舵轮轮子水平旋转相同角度时(比如45°)，就可以斜向移动了。舵轮的转动速度以及水平旋转角度，全部由两个电机控制器进行控制，进而由遥控操作器上的手柄方便自如的操控。两个万向轮13是被动轮子，只是起到对行走车1的支撑作用。两个蓄电池支架14里放置的蓄电池，是整个机器人上所有电机的动能提供者。

进一步：行走车1上还设有液压冷却器7、液压油箱8、油泵9、钎杆支架10和电控柜11，行走车1上远离升降导向机构4的一侧依次设置有液压冷却器7、液压油箱8、油泵9和钎杆支架10和电控柜11，液压冷却器7用于给液压油箱8降温，油泵9将液压油箱8内的液压油供给到旋转机构2、俯仰支撑机构3和钎杆驱动机构5，液压油箱8通过液压管与液压回转接头16连通，钎杆驱动机构5的一端放置在钎杆支架10上。

其中液压冷却器7、液压油箱8、油泵及驱动电机9、钎杆驱动机构支架10、电控柜11全部用螺栓固定于行走车1上面，而旋转驱动机构12用螺栓固定于行走车1的下面。其中钎杆驱动机构支架10用于支撑钎杆驱动机构5，旋转驱动机构12用于驱动旋转机构2相对于行走车1做水平方向旋转运动。

进一步：旋转机构2包括支架21、液压缸支座22、升降支撑液压缸23、关节轴承24和回转支承25；

所述支架21通过回转支承25转动安装在行走车1上，升降支撑液压缸23通过液压缸支座22设置在支架21上，升降支撑液压缸23的输出端通过关节轴承24与俯仰支撑机构3相连接。

旋转机构2位于行走车1上面，通过回转支承25与行走车1相连，通过旋转驱动机构12驱动其在水平方向上左右旋转。升降支撑液压缸23通过液压缸支座22连接于支架21上面，液压缸缸杆头部连接关节轴承24与俯仰支撑机构3上的俯仰转轴35连接，带动俯仰支撑机构3和钎杆驱动机构5一起做升降运动；回转支承25安装于支架下面，再通过螺栓与行走车1连接在一起。

进一步：俯仰支撑机构3包括主体支架31、导向轮32、俯仰液压缸33、俯仰转轴支座34、俯仰转轴35和俯仰液压缸支座36；

所述主体支架31的两侧对称设有导向轮32，主体支架31通过导向轮32滑动设置在升降导向机构4上，俯仰转轴35和俯仰液压缸33分别通过俯仰转轴支座36和俯仰液压缸支座36设置在主体支架31上，且俯仰转轴35和俯仰液压缸33相对设置，俯仰转轴35与旋转机构2的输出端相连接，俯仰液压缸33的输出端与钎杆驱动机构5铰接。

俯仰支撑机构3上面与钎杆驱动机构5的两处相连，其一为俯仰转动支撑机构，其一为俯仰转动驱动机构。同时，其上安装的导向轮既可起到升降导向作用，还可承受钎杆伸出的反作用力。导向轮32一共四个，安装于支架左右两侧上下排列，其为复合轮，即每个导向轮32由两个轮组成，呈90度，可以限制如图4俯视图中左右和上下方向的自由度。

进一步：升降导向机构4为两个对称设置的导向架，导向架包括底板41、斜支撑42、导向C型钢43和加强板44；

所述底板41固定设置在旋转机构2上，导向C型钢43垂直设置在底板41上，导向C型钢43的侧壁与底板41之间设有斜支撑42，导向C型钢43的外侧设有加强板44。主要作用为俯仰支撑机构3上的导向轮32起导向及反作用力的支撑作用

进一步：钎杆驱动机构5包括液压卷筒51、液压卷筒支架52、移动小车53、导向支架54、俯仰油缸支架55、俯仰回转支架56、导向轮57、钎杆58、液压马达59、破碎锤510和链条511；

所述液压卷筒51通过液压卷筒支架52设置在导向支架54一端的底部，导向支架54上滑动设置有移动小车53，移动小车53上设有破碎锤510，导向支架54底部设置有与俯仰支撑机构3输出端相铰接的俯仰油缸支架55，俯仰油缸支架55远离液压卷筒51的一侧设有俯仰回转支架56，钎杆58通过导向轮57滑动设置在导向支架54内，钎杆58的尾端与破碎锤510的输出端相连接，导向支架54的一侧设有液压马达59，液压马达59的输出端通过链条511与移动小车53相连接，驱动移动小车53在导向支架54上运动，同时通过固定在移动小车53上的破碎锤510带动钎杆58沿导向支架54做前后快速震捣运动，链条511通过链轮设置在导向支架54上。

钎杆驱动机构5是捣炉作业的主要动力提供者，钎杆的伸缩动作由液压马达59通过链条511提供，钎杆的震动动力由破碎锤510提供，其中液压卷筒51负责将液压油输送入固定在移动小车53上的破碎锤510中，液压卷筒支架52可以方便地调整液压卷筒的弹簧张紧力，移动小车带动破碎锤510及钎杆58一起做伸缩运动，俯仰油缸支架55与俯仰支撑机构3上的俯仰液压缸33相连，随着俯仰液压缸的伸缩，钎杆驱动机构5可以绕与俯仰支撑机构3上的俯仰转轴35做俯仰运动，俯仰回转支架56与俯仰支撑机构3上的俯仰转轴支座34及俯仰转轴35连接在一起。

进一步：液压拉钩机构15包括拉钩液压缸支座151、拉钩液压缸152、转轴支架153、转轴154、长连轴155和L型拉钩156；

所述拉钩液压缸152通过拉钩压缸支座151设置在车架底部，车架底部边缘对称设置有转轴支架153，两个转轴支架153上均设有转轴154，两个L型拉钩拉钩156的中部分别与两个转轴154相连接，两个L型拉钩拉钩156的非勾端通过长连轴155相连接，拉钩液压缸152的输出端与长连轴155中部铰接，拉钩液压缸152可驱动两个L型拉钩拉钩156绕转轴154旋转。

当液压缸152伸出时，带动长连轴155及固定于长连轴155上的两个拉钩156绕长连轴154向上转动，使拉钩住承力支架6，由于承力支架是用膨胀螺栓固定于电石炉门前的地面上，因此，当机器人作业受反作用力太大而机器人四个轮子与地面的摩擦力不够时，会避免机器人与地面产生向后滑动而改变作业位置从而捣不透电石料面硬壳。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (8)

1.一种自动电石捣炉机器人，其特征在于：包括行走车(1)、旋转机构(2)、俯仰支撑机构(3)、升降导向机构(4)和钎杆驱动机构(5)；

所述行走车(1)上设有旋转机构(2)，旋转机构(2)上设有升降导向机构(4)，俯仰支撑机构(3)滑动设置在升降导向机构(4)上，钎杆驱动机构(5)的中部与俯仰支撑机构(3)铰接。

2.根据权利要求1所述的一种自动电石捣炉机器人，其特征在于：所述行走车(1)包括车架、舵轮(12)、万向轮(13)、蓄电池支架(14)、液压拉钩机构(15)、液压回转接头(16)和旋转驱动装置(17)；

所述车架的底部成对角线设置有一对舵轮(12)和一对万向轮(13)，车架的底部的两侧对称设置有蓄电池支架(14)，蓄电池支架(14)内设置有蓄电池，车架底部的前端设有液压拉钩机构(15)，液压拉钩机构(15)用于勾住电石炉外设置在地面的承力支架(6)，液压拉钩机构(15)上设有液压回转接头(16)，液压回转接头(16)的一端与旋转机构(2)、俯仰支撑机构(3)和钎杆驱动机构(5)上的液压缸或液压马达的液压管相连通。

3.根据权利要求1所述的一种自动电石捣炉机器人，其特征在于：所述行走车(1)上还设有液压冷却器(7)、液压油箱(8)、油泵(9)、钎杆支架(10)和电控柜(11)，行走车(1)上远离升降导向机构(4)的一侧依次设置有液压冷却器(7)、液压油箱(8)、油泵(9)和钎杆支架(10)和电控柜(11)，液压冷却器(7)用于给液压油箱(8)降温，油泵(9)将液压油箱(8)内的液压油供给到旋转机构(2)、俯仰支撑机构(3)和钎杆驱动机构(5)，液压油箱(8)通过液压管与液压回转接头(16)连通，钎杆驱动机构(5)的一端放置在钎杆支架(10)上。

4.根据权利要求1所述的一种自动电石捣炉机器人，其特征在于：所述旋转机构(2)包括支架(21)、液压缸支座(22)、升降支撑液压缸(23)、关节轴承(24)和回转支承(25)；

所述支架(21)通过回转支承(25)转动安装在行走车(1)上，升降支撑液压缸(23)通过液压缸支座(22)设置在支架(21)上，升降支撑液压缸(23)的输出端通过关节轴承(24)与俯仰支撑机构(3)相连接。

5.根据权利要求1所述的一种自动电石捣炉机器人，其特征在于：所述俯仰支撑机构(3)包括主体支架(31)、导向轮(32)、俯仰液压缸(33)、俯仰转轴支座(34)、俯仰转轴(35)和俯仰液压缸支座(36)；

所述主体支架(31)的两侧对称设有导向轮(32)，主体支架(31)通过导向轮(32)滑动设置在升降导向机构(4)上，俯仰转轴(35)和俯仰液压缸(33)分别通过俯仰转轴支座(36)和俯仰液压缸支座(36)设置在主体支架(31)上，且俯仰转轴(35)和俯仰液压缸(33)相对设置，俯仰转轴(35)与旋转机构(2)的输出端相连接，俯仰液压缸(33)的输出端与钎杆驱动机构(5)铰接。

6.根据权利要求1所述的一种自动电石捣炉机器人，其特征在于：所述升降导向机构(4)为两个对称设置的导向架，导向架包括底板(41)、斜支撑(42)、导向C型钢(43)和加强板(44)；

所述底板(41)固定设置在旋转机构(2)上，导向C型钢(43)垂直设置在底板(41)上，导向C型钢(43)的侧壁与底板(41)之间设有斜支撑(42)，导向C型钢(43)的外侧设有加强板(44)。

7.根据权利要求1所述的一种自动电石捣炉机器人，其特征在于：所述钎杆驱动机构(5)包括液压卷筒(51)、液压卷筒支架(52)、移动小车(53)、导向支架(54)、俯仰油缸支架(55)、俯仰回转支架(56)、导向轮(57)、钎杆(58)、液压马达(59)、破碎锤(510)和链条(511)；

所述液压卷筒(51)通过液压卷筒支架(52)设置在导向支架(54)一端的底部，导向支架(54)上滑动设置有移动小车(53)，移动小车(53)上设有破碎锤(510)，导向支架(54)底部设置有与俯仰支撑机构(3)输出端相铰接的俯仰油缸支架(55)，俯仰油缸支架(55)远离液压卷筒(51)的一侧设有俯仰回转支架(56)，钎杆(58)通过导向轮(57)滑动设置在导向支架(54)内，钎杆(58)的尾端与破碎锤(510)的输出端相连接，导向支架(54)的一侧设有液压马达(59)，液压马达(59)的输出端通过链条(511)与移动小车(53)相连接，驱动移动小车(53)在导向支架(54)上运动，同时通过固定在移动小车(53)上的破碎锤(510)带动钎杆(58)沿导向支架(54)做前后快速震捣运动，链条(511)通过链轮设置在导向支架(54)上。

8.根据权利要求2所述的一种自动电石捣炉机器人，其特征在于：所述液压拉钩机构(15)包括拉钩液压缸支座(151)、拉钩液压缸(152)、转轴支架(153)、转轴(154)、长连轴(155)和L型拉钩(156)；

所述拉钩液压缸(152)通过拉钩液压缸支座(151)设置在车架底部，车架底部边缘对称设置有转轴支架(153)，两个转轴支架(153)上均设有转轴(154)，两个L型拉钩(156)的中部分别与两个转轴(154)相连接，两个L型拉钩拉钩(156)的非勾端通过长连轴(155)相连接，拉钩液压缸(152)的输出端与长连轴(155)中部铰接，拉钩液压缸(152)可驱动两个L型拉钩拉钩(156)绕转轴(154)旋转。

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