CN113070819A - 一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备 - Google Patents

一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备 Download PDF

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Abstract

一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备，涉及大型油罐内壁防腐处理的技术领域。包括底座、立柱系统、桁架轨道、横连杆配件、驱动小车、喷砂机械手。本发明将机械手和爬壁小车集成到桁架轨道上，桁架轨道的旋转运动与爬壁小车的上下运动相互配合，使机械手的工作范围可覆盖整个油罐内壁，且机械手搭载回收装置，可实现砂料的循环利用。机械手搭载的视觉反馈系统用于自动检验油罐内壁除锈质量，并反馈信号来指导机械手的下一步除锈工作。本发明结构设计可在各种规格的油罐内使用，并且运行稳定、准确，安装简单，运输方便，创新了油罐除锈的工作方式，提高了工作效率，符合绿色经济形式。

Description

一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备
技术领域
本发明涉及一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备，具体地说是一种油罐内带有轨道式机械手的智能喷砂除锈设备。主要涉及大型油罐内壁防腐处理的技术领域。
背景技术
大型油罐的主要作用是对原油、成品油进行存储，它在我国石油储运体系中占据十分重要的位置。但是原油、成品油不仅有着易燃易爆的特征，且油中含有的水、氧气、矿物质和硫化物会造成油罐内壁的腐蚀，缩短油罐的使用寿命，同时生成的铁锈等杂质会掺杂进油品中，影响油品的质量。为提高大型油罐的寿命和油品的质量，油罐内的除锈保养是经常性工作。现在的油罐除锈大多是人工作业，人工除锈效率低、时间长，而且工作环境恶劣,对工人身体造成很大影响。现有的爬壁机器人中，因性能不稳定，油罐内壁结构复杂，爬壁机器人的工作路径受到限制，并且现有除锈机器人不能对除锈质量及时地反馈，除锈效果不理想，未能应用到生产实际中。其他形式的机器人也因工作时结构不稳定，除锈精度不高，未能缓解油田对于油罐除锈技术的需求。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备，它不但可以喷砂除锈，同时配置在机械手上的摄像头将采集的图片传送到电脑，利用机器学习原理，判断采集图片的质量，将检测结果反馈到plc，plc进而自动控制除锈机械手的动作。设备喷砂除锈时，机械手前端回收装置实现了砂料循环利用，减少了罐内粉尘。本发明目的在于改善工人的工作环境，提高大型油罐内壁除锈工作效率和质量，提高油罐除锈工作的自动化水平。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备，包括底座、立柱系统、桁架轨道、横连杆部件、驱动小车和喷砂机械手，所述底座安装在立柱系统的底层，所述立柱系统下端通过法兰与底座连接，所述桁架轨道有三个，其间以120度均匀分布在油罐内，所述横连杆部件共六组，一端与桁架轨道通过U型螺栓连接，另一端与立柱系统通过异形螺母连接，所述驱动小车有三辆，分别通过法兰安装在桁架轨道底部，所述喷砂机械手有三组，应用六关节轻型协作机械手，安装在桁架轨道上，喷砂机械手的回收动力系统、控制柜及视觉反馈系统放置在油罐外。
前述的一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备中，所述底座包括底座主体、支撑杆、电磁铁、丝杠和旋转螺母，所述底座主体上端安装丝杆和旋转螺母，转动旋转螺母使丝杠上升或下降，所述电磁铁安装在底座主体内并紧吸油罐底面，所述支撑杆铰接在底座主体的四个方向上。
前述的一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备中，所述立柱系统包括下轴承部件、上轴承部件和顶支撑部件，下轴承部件、上轴承部件和顶支撑部件之间通过立柱间的法兰连接，所述下轴承部件包括下立柱、下圆锥滚子轴承、下轴承盖、下轴承座和异形螺母，所述下圆锥滚子轴承安装在下立柱凸台上，所述下轴承座安装在下圆锥滚子轴承外侧，并通过螺钉与下轴承盖连接，下轴承座外侧连杆与横连杆通过异形螺母连接，所述上轴承部件包括上立柱、上圆锥滚子轴承、上轴承盖、上轴承座、上轴承座外件和半圆压盖，所述上圆锥滚子轴承安装在上立柱凸台上，所述上轴承座安装在上圆锥滚子轴承外侧并通过螺钉与上轴承盖连接，所述上轴承座外件通过法兰与上轴承座外侧连杆连接，所述半圆压盖固定搭接在上轴承外件上的桁架轨道，通过两个螺栓固定，所述顶支撑部件包括顶立柱、顶支撑外圈和四根顶端支杆，所述顶立柱焊接在顶支撑外圈中心处，所述四根顶端支杆均布在顶支撑外圈。
前述的一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备中，所述桁架轨道包括斜轨道单元、弯轨道单元、直轨道单元和链条，通过调节斜轨道单元搭接位置可调整桁架轨道距离油罐内壁的距离，所述轨道单元之间通过内置芯轴连接固定，所述链条固定安装在每个轨道单元中间位置，轨道单元外表面为喷砂机械手的运动轨道。
前述的一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备中，所述横连杆部件包括横连杆、U型螺栓和横连杆法兰，所述横连杆一端通过U型螺栓、横连杆法兰和桁架轨道连接，另一端通过异型螺母与立柱系统连接。
前述的一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备中，所述驱动小车包括驱动轮、外侧轮轴、支撑板、被动轮、内侧轮轴、装载板、电机和齿轮，所述驱动小车外侧轮轴安装驱动轮和支撑板，驱动小车内侧轮轴安装被动轮和支撑板，所述装载板安装在支撑板上方，所述电机安装在装载板前侧，所述齿轮安装在电机输出轴上，为驱动轮提供前进动力。
前述的一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备中，所述喷砂机械手包括爬壁小车、六关节机械手、喷砂管、回收管、喷砂罩和ccd工业相机，所述爬壁小车安装在桁架轨道上，通过电机驱动，所述六关节机械手通过螺栓固定安装在爬壁小车上，所述喷砂管和回收管通过六关节机械手外侧的通道固定，所述喷砂罩安装在六关节机械手前端，所述ccd工业相机安装在六关节机械手侧面，用于采集油罐内壁喷砂后的照片。
该发明的有益之处是：与现有技术相比，本发明将六关节机械手和爬壁小车集成到桁架轨道上，桁架轨道的旋转运动与爬壁小车的上下运动相互配合，使六关节机械手的工作范围可覆盖整个油罐内壁，且六关节机械手搭载喷砂和回收装置，可实现砂料的循环利用。六关节机械手搭载的视觉反馈系统用于自动检验油罐内壁除锈质量，并反馈信号来指导机械手的下一步除锈工作。装置采用三个桁架轨道均匀分布在油罐内，且顶支撑部件的顶端支杆支撑在油罐内部，提高了设备运行的稳定性，底座内部装有电磁铁，对回转中心进行了限位，保证了整个装置运行的准确度，底座丝杆传动的设计，可微调设备的高度。异形螺母与横连杆的连接，便于设备的安装。上述结构的设计可在各种规格的油罐内使用，并且安装简单、运输方便，创新了油罐除锈的工作方式，提高了工作效率，符合绿色经济形式。
附图说明
附图1为本发明的总体结构原理示意图；
附图2为本发明图1的底座示意图；
附图3为本发明图1立柱系统示意图；
附图4为本发明图1的桁架轨道示意图；
附图5为本发明图1的横连杆部件示意图；
附图6为本发明图3立柱系统的下轴承部件结构示意图；
附图7为本发明图3立柱系统的上轴承部件结构示意图；
附图8为本发明图3立柱系统的顶支撑部件结构示意图；
附图9为本发明图1的驱动小车结构示意图；
附图10为本发明图1的喷砂机械手结构示意图；
图中，1、底座，101、底座主体，102、支撑杆，103、电磁铁，104、丝杠，105、旋转螺母，2、立柱系统，201、下轴承部件，2011、下立柱，2012、下圆锥滚子轴承，2013、下轴承盖，2014、下轴承座，2015、异形螺母，202、上轴承部件，2021、上立柱，2022、上圆锥滚子轴承，2023、上轴承盖，2024、上轴承座，2025、上轴承座外件，2026、半圆压盖，203、顶支撑部件，2031、顶立柱，2032、顶支撑外圈，2033、顶端支杆，3、桁架轨道，301、斜轨道单元，302、弯轨道单元，303、直轨道单元，304、链条，4、横连杆部件，401、横连杆，402、U型螺栓，403、横连杆法兰，5、驱动小车，501、驱动轮，502、外侧轮轴，503、支撑板，504、被动轮，505、内侧轮轴，506、装载板，507、电机，508、齿轮，6、喷砂机械手，601、爬壁小车，602、六关节机械手，603、喷砂管，604、回收管，605、喷砂罩，606、ccd工业相机，7、油罐壁。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备，包括底座1、立柱系统2、桁架轨道3、横连杆部件4、驱动小车5和喷砂机械手6，所述底座1安装在立柱系统2的底层，所述立柱系统2下端通过法兰与底座1连接，所述桁架轨道3有三个，其间以120度均匀分布在油罐内，所述横连杆部件4共六组，一端与桁架轨道3通过U形螺栓402连接，另一端与立柱系统2通过异形螺母2015连接，所述驱动小车5有三辆，分别通过法兰安装在桁架轨道3底部，所述喷砂机械手6有三组，应用六关节轻型协作机械手，安装在桁架轨道3上，喷砂机械手6的回收动力系统、控制柜及视觉反馈系统放置在油罐外。
请参阅图2，前述的一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备中，所述底座1包括底座主体101、支撑杆102、电磁铁103、丝杠104和旋转螺母105，所述底座主体101上端安装丝杆104和旋转螺母105，转动旋转螺母105使丝杠104上升或下降，所述电磁铁103安装在底座主体101内并紧吸油罐底面，所述支撑杆103铰接在底座主体101的四个方向上。
请参阅图3、图6、图7和图8，前述的一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备中，所述立柱系统2包括下轴承部件201、上轴承部件202和顶支撑部件203，下轴承部件201、上轴承部件202和顶支撑部件203之间通过立柱间的法兰连接，所述下轴承部件201包括下立柱2011、下圆锥滚子轴承2012、下轴承盖2013、下轴承座2014和异形螺母2015，所述下圆锥滚子轴承2012安装在下立柱2011凸台上，所述下轴承座2014安装在下圆锥滚子轴承2012外侧，并通过螺钉与下轴承盖2013连接，下轴承座2014外侧连杆与横连杆401通过异形螺母2015连接，所述上轴承部件202包括上立柱2021、上圆锥滚子轴承2022、上轴承盖2023、上轴承座2024、上轴承座外件2025和半圆压盖2026，所述上圆锥滚子轴承2022安装在上立柱2021凸台上，所述上轴承座2024安装在上圆锥滚子轴承2022外侧并通过螺钉与上轴承盖2023连接，所述上轴承座外件2025通过法兰与上轴承座2024外侧连杆连接，所述半圆压盖2026固定搭接在上轴承外件2025上的桁架轨道3，并通过两个螺栓固定，所述顶支撑部件203包括顶立柱2031、顶支撑外圈2032和四根顶端支杆2033，所述顶立柱2031焊接在顶支撑外圈2032中心处，所述四根顶端支杆2033均布在顶支撑外圈2032。
请参阅图4，前述的一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备中，所述桁架轨道3包括斜轨道单元301、弯轨道单元302、直轨道单元303和链条304，通过调节斜轨道单元301搭接位置可调整桁架轨道3距离油罐内壁7的距离，所述轨道单元之间通过内置芯轴连接固定，所述链条304固定安装在每个轨道单元中间位置，轨道单元外表面为喷砂机械手6的运动轨道。
请参阅图5，前述的一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备中，所述横连杆部件4包括横连杆401、U型螺栓402和横连杆法兰403，所述横连杆401一端通过U型螺栓402、横连杆法兰403和桁架轨道3连接，另一端通过异型螺母2015与立柱系统2连接。
请参阅图9，前述的一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备中，所述驱动小车5包括驱动轮501、外侧轮轴502、支撑板503、被动轮504、内侧轮轴505、装载板506、电机507和齿轮508，所述驱动小车5外侧轮轴502安装驱动轮501和支撑板503，驱动小车5内侧轮轴505安装被动轮504和支撑板503，所述装载板506安装在支撑板503上方，所述电机507安装在装载板506前侧，所述齿轮508安装在电机507输出轴上，为驱动轮501提供前进动力。
请参阅图10，前述的一种旋转式大型油罐喷砂除锈设备中，所述喷砂机械手6包括爬壁小车601、六关节机械手602、喷砂管603、回收管604、喷砂罩605和ccd工业相机606，所述爬壁小车601安装在桁架轨道3上，通过电机驱动，所述六关节机械手602通过螺栓固定安装在爬壁小车601上，所述喷砂管603和回收管604通过六关节机械手602外侧的通道固定，所述喷砂罩605安装在六关节机械手602前端，所述ccd工业相机606安装在六关节机械手602侧面，用于采集油罐内壁7喷砂后的照片。
工作原理：工作前用吊车将喷砂除锈设备各个部分送到油罐内进行组装。当旋转式大型油罐喷砂除锈设备工作时，底座1内的电磁铁103通电固定桁架轨道3的回转中心。爬壁小车601带动六关节机械手602停在直轨道单元303下端，此时启动六关节机械手602，按照规划动作开始局部喷砂除锈，前端安装的回收装置也开始回收砂料。爬壁小车601带动六关节机械手602沿桁架轨道3上升至油罐顶部，通过爬壁小车601带动可实现六关节机械手602在每个位置任意方向的自由转动，然后驱动小车5旋转一定角度，爬壁小车601和六关节机械手602重复之前的运动，喷出与之前并行的一条作业带，如此反复运动，直到三个桁架轨道3旋转完120度时，喷砂除锈工作结束，六关节机械手602在爬壁小车601的带动下返回初始位置。六关节机械手602前端搭载了ccd工业相机606，能够将摄像头将采集的图片传送到电脑，利用机器学习原理，从而判断所采集图片的质量，将检测到的结果反馈到plc，plc进而控制六关节机械手602的动作，以此提高除锈机器人的智能化程度，最终提高除锈的效率和质量。

Claims (7)

1.一种旋转式大型油罐除锈设备，包括底座(1)、立柱系统(2)、桁架轨道(3)、横连杆部件(4)、驱动小车(5)和喷砂机械手(6)，所述底座(1)安装在立柱系统(2)的底层，所述立柱系统(2)下端通过法兰与底座(1)连接，所述桁架轨道(3)有三个，其间以120度均匀分布在油罐内，所述横连杆部件(4)共六组，一端与桁架轨道(3)通过U型螺栓连接，另一端与立柱系统(2)通过异形螺母连接，所述驱动小车(5)有三辆，分别通过法兰安装在桁架轨道(3)底部，所述喷砂机械手(6)有三组，应用六关节轻型协作机械手，安装在桁架轨道(3)上，喷砂机械手(6)的回收动力系统、控制柜及视觉反馈系统放置在油罐外。
2.根据权利要求1所述的一种旋转式大型油罐除锈设备，其特征在于：所述底座(1)包括底座主体(101)、支撑杆(102)、电磁铁(103)、丝杠(104)和旋转螺母(105)，所述底座主体(101)上端安装丝杆(104)和旋转螺母(105)，转动旋转螺母(105)使丝杠(104)上升或下降，所述电磁铁(103)安装在底座主体(101)内并紧吸油罐底面，所述支撑杆(103)铰接在底座主体(101)的四个方向上。
3.根据权利要求1所述的一种旋转式大型油罐除锈设备，其特征在于：所述立柱系统(2)包括下轴承部件(201)、上轴承部件(202)和顶支撑部件(203)，下轴承部件(201)、上轴承部件(202)和顶支撑部件(203)之间通过立柱间的法兰连接，所述下轴承部件(201)包括下立柱(2011)、下圆锥滚子轴承(2012)、下轴承盖(2013)、下轴承座(2014)和异形螺母(2015)，所述下圆锥滚子轴承(2012)安装在下立柱(2011)凸台上，所述下轴承座(2014)安装在下圆锥滚子轴承(2012)外侧，并通过螺钉与下轴承盖(2013)连接，下轴承座(2014)外侧连杆与横连杆(401)通过异形螺母(2015)连接，所述上轴承部件(201)包括上立柱(2021)、上圆锥滚子轴承(2022)、上轴承盖(2023)、上轴承座(2024)、上轴承座外件(2025)和半圆压盖(2026)，所述上圆锥滚子轴承(2022)安装在上立柱(2021)凸台上，所述上轴承座(2024)安装在上圆锥滚子轴承(2022)外侧并通过螺钉与上轴承盖(2023)连接，所述上轴承座外件(2025)通过法兰与上轴承座(2024)外侧连杆连接，所述半圆压盖(2026)固定搭接在上轴承外件(2025)上的桁架轨道(3)，通过两个螺栓固定，所述顶支撑部件(203)包括顶立柱(2031)、顶支撑外圈(2032)和四根顶端支杆(2033)，所述顶立柱(2031)焊接在顶支撑外圈(2032)中心处，所述四根顶端支杆(2033)均布在顶支撑外圈(2032)。
4.根据权利要求1所述的一种旋转式大型油罐除锈设备，其特征在于：所述桁架轨道(3)包括斜轨道单元(301)、弯轨道单元(302)、直轨道单元(303)和链条(304)，通过调节斜轨道单元(301)搭接位置可调整桁架轨道(3)距离油罐内壁(8)的距离，所述轨道单元之间通过内置芯轴连接固定，所述链条(304)固定安装在每个轨道单元中间位置，轨道单元外表面为喷砂机械臂(6)的运动轨道。
5.根据权利要求1所述的一种旋转式大型油罐除锈设备，其特征在于：所述横连杆部件(4)包括横连杆(401)、U型螺栓(402)和横连杆法兰(403)，所述横连杆(401)一端通过U型螺栓(402)、横连杆法兰(403)和桁架轨道(3)连接，另一端通过异型螺母(2015)与立柱系统(2)连接。
6.根据权利要求1所述的一种旋转式大型油罐除锈设备，其特征在于：所述驱动小车(5)包括驱动轮(501)、外侧轮轴(502)、支撑板(503)、被动轮(504)、内侧轮轴(505)、装载板(506)、电机(507)和齿轮(508)，所述驱动小车(5)外侧轮轴(502)安装有驱动轮(501)和支撑板(503)，驱动小车(5)内侧轮轴(505)安装有被动轮(504)和支撑板(503)，所述装载板(506)安装在支撑板(503)上方，所述电机(507)安装在装载板(506)前侧，所述齿轮(508)安装在电机(507)输出轴上，为驱动轮(501)提供前进动力。
7.根据权利要求1所述的一种旋转式大型油罐除锈设备，其特征在于：所述喷砂机械手(6)包括爬壁小车(601)、六关节机械手(602)、喷砂管(603)、回收管(604)、喷砂罩(605)和ccd工业相机(606)，所述爬壁小车(601)安装在桁架轨道(3)上，通过电机驱动，所述六关节机械手(602)通过螺栓固定安装在爬壁小车(601)上，所述喷砂管(603)和回收管(604)通过六关节机械手(602)外侧的通道固定，所述喷砂罩(605)安装在六关节机械手(602)前端，所述ccd工业相机(606)安装在六关节机械手(602)侧面，用于采集油罐内壁(7)喷砂后的照片。
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