CN113731960B - 一种伸缩冲击机器人及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伸缩冲击机器人，包括回转支撑机构、动力及控制系统、升降机构、进给机构、液压冲击头和冲击杆，回转支撑机构固定于地面且上方与动力及控制系统相连接，动力及控制系统由液压动力系统和电气控制系统组成，升降机构一端固定安装于回转平台上，一端和进给机构铰接，升降机构的动力输出端与进给机构相连接，液压冲击头安装于进给机构的滑块上且端部与前端冲击杆相连接。本发明设计的机器人，用于将还原整流反应器内部爬壁钛从反应器内壁进行剥离，同时将钛坨与反应器内壁进行有效分离，便于海绵钛坨取出的新型高科技装备，能灵活有效的作用于反应器内壁爬壁钛，进行冲击分离，大幅度的提升了工作效率。

Description

一种伸缩冲击机器人及其工作方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种伸缩冲击机器人及其工作方法。

背景技术

反应器在长时间的使用过程中器壁会生成大量环状的爬壁钛,影响设备的正常生产和产品质量，需要通过专门的设备对反应器内壁上的爬壁钛进行分离清洁处理。

然而，现有的对于反应器内壁的爬壁钛清洁的方式存在以下的问题：（1）一般需要人为通过专门的设备进行操作将爬壁钛进行清洁处理，这样的清洁方式清洁效率低且效果较差；（2）现有的用于反应器爬壁钛进行清除的装置自动化程度较低且灵活性较差，不方便进行操作使用。为此，需要设计相应的技术方案解决存在的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伸缩冲击机器人及其工作方法，提供了一种伸缩冲击机器人，用于将还原整流反应器内部爬壁钛从反应器内壁进行剥离，同时将钛坨与反应器内壁进行有效分离，便于海绵钛坨取出的新型高科技装备，该设备由回转支撑机构、动力及液压系统、控制系统、升降机构、给进机构、液压冲击系统、限位器、配套钎杆等组成，能灵活有效的作用于反应器内壁爬壁钛，进行冲击分离，大幅度的提升了工作效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种伸缩冲击机器人，包括回转支撑机构、动力及控制系统、升降机构、进给机构、液压冲击头和前端冲击杆，所述回转支撑机构包括位于下方的底座和安装于底座上方的回转平台，所述回转平台上安装有回转支承，所述回转支撑机构固定于地面且上方与动力及控制系统通过回转支承连接，所述动力及控制系统由液压动力系统、电气控制系统和护罩组成，所述升降机构由升降臂组、升降油缸和撬动油缸组成，所述升降机构一端固定安装于回转平台上，一端和进给机构铰接，所述升降机构的动力输出端与进给机构相连接，所述进给机构由滑架、滑板、进给油缸组成，所述液压冲击头安装于进给机构的滑板上且端部与前端冲击杆相连接，所述前端冲击杆包括冲击头钎杆、过渡杆体、钻杆和前端冲击头。

作为本发明的一种优选实施方式，所述动力及控制系统集成于回转平台内。

作为本发明的一种优选实施方式，所述液压动力系统由电机、柱塞泵、液压油箱、多路阀、散热器、过滤器和压力表组成。

作为本发明的一种优选实施方式，所述电气控制系统包括控制手柄、控制器、脉宽调制驱动电路和电液比例阀组成。

作为本发明的一种优选实施方式，所述升降机构所述升降油缸和撬动油缸组成升降油缸装置同时动作可将进给机构平行往上抬升，所述撬动油缸单独动作，可带动液压冲击头上下撬动。

作为本发明的一种优选实施方式，所述滑架和升降臂组、撬动油缸之间铰接，所述滑板可在进给油缸的作用下在滑架上来回移动一定距离，所述液压冲击头固定安装在滑板上。

作为本发明的一种优选实施方式，所述液压冲击头从左至右依次设置有冲击头本体、原始冲击杆、过渡杆和1500mm冲击杆，所述冲击头本体在进给油缸的带动下可移动一定距离，所述原始冲击杆一端与冲击头本体用销轴固定连接，所述原始冲击杆另一端与过渡杆套合后用销轴栓住，所述过渡杆另一端与1500mm冲击杆旋合，所述1500mm冲击杆另一端与前端冲击杆旋合。

作为本发明的一种优选实施方式，具体工作步骤如下：

步骤一：先将设备平放于需清理的反应炉前，将回转支撑机构用螺栓固定；

步骤二：启动设备，动作升降机构，使设备钎杆大致能平放于反应炉内壁上；

步骤三：动作进给机构，将冲击头完全退出到设备后方；

步骤四：先将1500mm冲击杆一端与前端冲击杆螺纹旋合，再将1500mm冲击杆另一端和过渡杆旋合，再将过渡杆与原始冲击杆用销轴栓住；

步骤五：将前端冲击杆对准需破碎部位，推动进给机构，打开冲击头，开始工作；

步骤六：当将1500mm冲击杆打进部分后，可动作油缸往上稍微撬动冲击杆使爬壁钛充分分离；

步骤七：当将1500mm冲击杆完全打进后，取下原始冲击杆上销轴将冲击头退出，旋下过渡杆；

步骤八：增加新的1500mm冲击杆，继续打进，或者转动反应炉，更换冲击点，重复3、4、5、6、7步骤，直至将反应炉内壁爬壁钛全部分离。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明设计了一种专门用于对反应器爬壁钛进行分离清除的机器人，用于将还原整流反应器内部爬壁钛从反应器内壁进行剥离，同时将钛坨与反应器内壁进行有效分离，便于海绵钛坨取出的新型高科技装备，该设备由回转支撑机构、动力及液压系统、控制系统、升降机构、给进机构、液压冲击系统、限位器、配套钎杆等组成，能灵活有效的作用于反应器内壁爬壁钛，进行冲击分离，大幅度的提升了工作效率。

2.本发明整机由回转支撑机构、动力及控制系统、升降机构、进给机构、液压冲击系统、限位器等组成，冲击头和进给机构为一体，马达的扭矩可线性控制，推进冲击头破碎筒体结皮，嵌入冲击杆，当一根冲击杆到位后，转动筒体，更换冲击杆，重复此步骤，整机系统由可编程PLC控制，可设置智能程序在冲击杆定位后由设备自动推进和退回，并配合有专门的遥感器，工作人员可以远程遥控操作，提高了装置的自动化程度和智能化程度。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明所述动力及控制系统结构图；

图3为本发明所述控制手柄结构图

图4为本发明所述进给机构俯视图；

图5为本发明安装状态示意图；

图6为本发明准备状态示意图；

图7为本发明打击状态示意图；

图8为本发明完成状态示意图。

图中:1、回转支撑机构；2、动力及控制系统；3、升降机构；4、进给机构；5、液压冲击头；6、前端冲击杆；7、液压动力系统；8、电气控制系统；9、底座；10、回转平台；11、电机；12、柱塞泵；13、液压油箱；14、多路阀；15、散热器；16、过滤器；17、压力表；18、控制手柄；19、控制器；20、脉宽调制驱动电路；21、电液比例阀；22、升降臂组；23、升降油缸；24、撬动油缸；25、滑架；26、滑板；27、进给油缸；28、冲击头本体；29、原始冲击杆；30、过渡杆；31、1500mm冲击杆；32、护罩；33、回转支承。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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1-8，本发明提供一种技术方案：一种伸缩冲击机器人，包括回转支撑机构1、动力及控制系统2、升降机构3、进给机构4、液压冲击头5和前端冲击杆6，回转支撑机构1包括位于下方的底座9和安装于底座9上方的回转平台10，回转平台10上安装有回转支承33，回转支撑机构1固定于地面且上方与动力及控制系统2通过回转支承33连接，动力及控制系统2由液压动力系统7、电气控制系统8和护罩32组成，升降机构3由升降臂组22、升降油缸23和撬动油缸24组成，升降机构3一端固定安装于回转平台10上，一端和进给机构4铰接，升降机构3的动力输出端与进给机构4相连接，进给机构4由滑架25、滑板26、进给油缸27组成，液压冲击头5安装于进给机构4的滑板26上且端部与前端冲击杆6相连接，前端冲击杆6包括冲击头钎杆、过渡杆体、钻杆和前端冲击头。

进一步改进地，如图2所示：动力及控制系统2集成于回转平台10内。

进一步改进地，如图2所示：液压动力系统7由电机11、柱塞泵12、液压油箱13、多路阀14、散热器15、过滤器16和压力表17组成。

进一步改进地，如图2和3所示：电气控制系统8包括控制手柄18、控制器19、脉宽调制驱动电路20和电液比例阀21组成。

进一步改进地，如图1所示：滑架25和升降臂组22、撬动油缸24之间铰接，滑板26可在进给油缸27的作用下在滑架25上来回移动一定距离，液压冲击头5固定安装在滑板26上。

进一步改进地，如图4所示：进给机构4包括表面开设有导轨24的主板25和活动设置于导轨24上的活动板26，主板25上安装有液压马达27，液压马达27的动力输出端与液压冲击头5相连接。

进一步改进地，如图6所示：液压冲击头5从左至右依次设置有冲击头本体28、原始冲击杆29、过渡杆30和1500mm冲击杆31，冲击头本体28在进给油缸的带动下可移动一定距离，原始冲击杆29一端与冲击头本体28用销轴固定连接，原始冲击杆29另一端与过渡杆套合后用销轴栓住，过渡杆30另一端与1500mm冲击杆31旋合，1500mm冲击杆31另一端与前端冲击杆6旋合。

具体工作步骤如下：

步骤一：先将设备平放于需清理的反应炉前，将回转支撑机构1用螺栓固定；

步骤二：启动设备，动作升降机构3，使设备钎杆大致能平放于反应炉内壁上；

步骤三：动作进给机构4，将冲击头完全退出到设备后方；

步骤四：先将1500mm冲击杆31一端与前端冲击杆6螺纹旋合，再将1500mm冲击杆31另一端和过渡杆30旋合，再将过渡杆30与原始冲击杆29用销轴栓住；

步骤五：将前端冲击杆6对准需破碎部位，推动进给机构4，打开冲击头，开始工作；

步骤六：当将1500mm冲击杆31打进部分后，可动作油缸往上稍微撬动冲击杆使爬壁钛充分分离；

步骤七：当将1500mm冲击杆31完全打进后，取下原始冲击杆29上销轴将冲击头退出，旋下过渡杆30；

步骤八：增加新的1500mm冲击杆31，继续打进，或者转动反应炉，更换冲击点，重复3、4、5、6、7步骤，直至将反应炉内壁爬壁钛全部分离。

在使用时：本发明回转支撑机构1：可使设备固定于地面，并实现进给机构4的回转定位，根据反应器中心角度偏差及HCF150D设备的布置偏差对给进系统及冲击系统进行调整，保证钎杆垂直反应器内壁冲击，进行爬壁钛的分离作业。

动力及控制系统2：动力及控制系统2集成于回转平台10，其中包括液压和电气两方的能量转转换装置，液压和电气两部分的控制操作系统，液压阀采用电液比例控制，其良好的比例性能能为电气PLC提供更高精度、更流畅的控制、操作。

升降机构3：升降机构3为连杆机构，能将进给机构4在1200mm-1500mm高度之间平行移动，依据反应器中心标高及反应器内壁爬壁钛的厚度对给进系统及冲击系统进行调整，保证钎杆紧贴反应器内壁进行爬壁钛的分离作业。

进给机构4：进给机构4在液压马达27的带动下，为液压冲击头5提供向前的推力，推动冲击头稳步的分离爬壁钛，马达扭矩有PLC程序智能控制，在控制升降机构3、回转机构将冲击头位置对准后，可进行智能的推进冲击头钎杆，或者退出冲击头钎杆。

液压动力系统7：集成于回转平台10，包括电机11、柱塞泵12、液压油箱13、多路阀14、散热器15、过滤器16及压力表17等一些液压附件组成。液压动力系统7主电压采用380V50Hz，液压阀控制电压采用24V，能为设备回转、升降、进给、退出、冲击等动作提供动力和控制，也提供电液控制转化模块，为后续电气实现智能编程化远程操作提供基础，机器人液压系统的主泵为轴向变量柱塞泵12，采用负载感应控制方式，使主泵的输出压力和流量自动与执行元件负载的变化相适应，输出功率近似等于负载消耗功率，减小了过剩压力和过剩流量，降低了溢流损失，有效提高了电机11的利用效率、系统发热量小，主回油设置冷却器，适用高温环境下作业，并且当多执行元件复合动作时，可与负载感应比例阀联合控制，实现多执行元件的同步工作而互不影响，系统操作性能较好。

电气控制系统8：机器人液压系统采用基于脉宽调制的电液比例系统进行控制，组成电液比例控制系统的基本元件有控制手柄18、控制器19、脉宽调制(PWM)驱动电路、电液比例阀21及执行机构等部分，通过遥控手柄产生控制信号，控制电液比例先导阀的输出压力，从而控制主多路阀14阀芯的位置，实现控制工作液压缸23的工作速度。遥控手柄主要由双遥杆万向无线/有线信号发射系统遥控器、无线/有线信号接收转换系统组成。遥控器是便携式拴在操作人员的腰部，接收器安装在机架内，接收天线通过磁座放在机体外部，电液比例阀21采用PWM调节方式进行控制，通过改变PWM信号的占空比来调节流过比例电磁铁线圈的平均电流，以降低摩擦、减少电磁铁的滞环和死区现象，提高电液比例阀21的响应速度。

电气控制系统8，主要由电机11启停+相序保护回路、有线遥控系统、控制器19，整流电源、报警回路、电气柜等组成，电气柜所有电缆出口均使用电缆防水接头和重载接插件，整个控制柜全封闭结构，可有效的防水防尘，控制器19为进口元件，宽环境工作温度，防护等级为IP65，完全适应恶劣的工况环境，电气柜内的电气元件采用进口品牌，性能稳定，控制回路电源均使用DC24V，机身可靠接地，可有效防止触电事故的发生。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种伸缩冲击机器人，其特征在于：包括回转支撑机构(1)、动力及控制系统(2)、升降机构(3)、进给机构(4)、液压冲击头(5)和前端冲击杆(6)，所述回转支撑机构(1)包括位于下方的底座(9)和安装于底座(9)上方的回转平台(10)，所述回转平台(10)上安装有回转支承(33)，所述回转支撑机构(1)固定于地面且上方与动力及控制系统(2)通过回转支承(33)连接，所述动力及控制系统(2)由液压动力系统(7)、电气控制系统(8)和护罩(32)组成，所述升降机构(3)由升降臂组(22)、升降油缸(23)和撬动油缸(24)组成，所述升降机构(3)一端固定安装于回转平台(10)上，一端和进给机构(4)铰接，所述升降机构(3)的动力输出端与进给机构(4)相连接，所述进给机构(4)由滑架(25)、滑板(26)、进给油缸(27)组成，所述液压冲击头(5)安装于进给机构(4)的滑板(26)上且端部与前端冲击杆(6)相连接，所述前端冲击杆(6)包括冲击头钎杆、过渡杆体、钻杆和前端冲击头。

2.根据权利要求1所述的一种伸缩冲击机器人，其特征在于：所述动力及控制系统(2)集成于回转平台(10)内。

3.根据权利要求1所述的一种伸缩冲击机器人，其特征在于：所述液压动力系统(7)由电机(11)、柱塞泵(12)、液压油箱(13)、多路阀(14)、散热器(15)、过滤器(16)和压力表(17)组成。

4.根据权利要求1所述的一种伸缩冲击机器人，其特征在于：所述电气控制系统(8)包括控制手柄(18)、控制器(19)、脉宽调制驱动电路(20)和电液比例阀(21)组成。

5.根据权利要求2所述的一种伸缩冲击机器人，其特征在于：所述升降油缸(23)和撬动油缸(24)组成升降油缸装置同时动作可将进给机构(4)平行往上抬升，所述撬动油缸(24)单独动作，可带动液压冲击头(5)上下撬动。

6.根据权利要求1所述的一种伸缩冲击机器人，其特征在于：所述滑架(25)和升降臂组(22)、撬动油缸(24)之间铰接，所述滑板(26)可在进给油缸(27)的作用下在滑架(25)上来回移动一定距离，所述液压冲击头(5)固定安装在滑板(26)上。

7.根据权利要求6所述的一种伸缩冲击机器人，其特征在于：所述液压冲击头(5)从左至右依次设置有冲击头本体(28)、原始冲击杆(29)、过渡杆(30)和1500mm冲击杆(31)，所述冲击头本体(28)在进给油缸的带动下可移动一定距离，所述原始冲击杆(29)一端与冲击头本体(28)用销轴固定连接，所述原始冲击杆(29)另一端与过渡杆套合后用销轴栓住，所述过渡杆(30)另一端与1500mm冲击杆(31)旋合，所述1500mm冲击杆(31)另一端与前端冲击杆(6)旋合。

8.根据权利要求7所述的一种伸缩冲击机器人的工作方法，其特征在于：具体工作步骤如下：

步骤一：先将设备平放于需清理的反应炉前，将回转支撑机构(1)用螺栓固定；

步骤二：启动设备，动作升降机构(3)，使液压冲击头(5)大致能平放于反应炉内壁上；

步骤三：动作进给机构(4)，将液压冲击头(5)完全退出到设备后方；

步骤四：先将1500mm冲击杆(31)一端与前端冲击杆(6)螺纹旋合，再将1500mm冲击杆(31)另一端和过渡杆(30)旋合，再将过渡杆(30)与原始冲击杆(29)用销轴栓住；

步骤五：将前端冲击杆(6)对准需破碎部位，推动进给机构(4)，打开液压冲击头(5)，开始工作；

步骤六：当将1500mm冲击杆(31)打进部分后，撬动油缸（24）往上稍微撬动原始冲击杆(29)使爬壁钛充分分离；

步骤七：当将1500mm冲击杆(31)完全打进后，取下原始冲击杆(29)上销轴将冲击头本体(28)退出，旋下过渡杆(30)；

步骤八：增加新的1500mm冲击杆(31)，继续打进，或者转动反应炉，更换冲击点，重复三、四、五、六、七步骤，直至将反应炉内壁爬壁钛全部分离。

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