CN114291729A - 一种gis管道双抱夹机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GIS管道双抱夹机构，涉及管道抱夹机构领域。传统的GIS管道吊起对接多采用绳索作为吊具，可控性差，也有液压式的单抱夹机构，管路比较多，对整个机构容易造成干涉，且单抱夹在抱起长管道时，不能使整个管道处于水平状态。本发明包括机架、升降驱动装置、滑动升降机构和2套抱夹，滑动升降机构包括升降块、左滑动连接座和右滑动连接座，升降块升降时，左滑动连接座和右滑动连接座与升降块沿腰导轨斜向相对移动，使左滑动连接座和右滑动连接座接近或分离，进而带动抱夹夹紧或松离被夹管道。左滑动连接座和右滑动连接座与升降块之间在夹持管道时会产生自锁现象，采用双抱夹对管道进行夹持，能够平稳可靠牢固的抱紧管道。

Description

一种GIS管道双抱夹机构

技术领域

本发明涉及管道抱夹机构领域，尤其涉及一种GIS管道双抱夹机构。

背景技术

传统的GIS管道吊起对接多采用绳索作为吊具，绳索为柔性物体，作为吊具不具有精准可控性；市面上也有采用电机式单抱夹的，但抱夹的抱紧力并不大，负载过大时抱夹容易被强制打开，造成抱夹失效；市面上也有液压式的单抱夹，液压式抱夹抱紧力大，能有效抱紧，但液压式抱夹管路比较多，对整个机构容易造成干涉，且单抱夹在抱起长管道时，不能使整个管道处于水平状态，出现偏斜现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种GIS管道双抱夹机构，以实现平稳可靠牢固的抱紧管道为目的。为此，本发明采取以下技术方案。

一种GIS管道双抱夹机构，包括机架、升降驱动装置、滑动升降机构和2套抱夹，所述的滑动升降机构包括升降块、左滑动连接座和右滑动连接座，2套抱夹按左右前后对称设置，每套抱夹均包括1个左卡爪和一个右卡爪，左卡爪连接于左滑动连接座下面，右卡爪连接于右滑动连接座下面，所述的升降驱动装置与升降块连接固定以驱动升降块升降，所述的左滑动连接座和右滑动连接座设置于机座下面，并且左滑动连接座和右滑动连接座与机座间设有用于水平相对移动的滑动导向机构，使抱夹在夹紧或松离被夹管道时可做水平向的相对移动，所述的升降块为倒置的等腰梯形块，等腰梯形块的两个腰设有与腰线方向一致的腰导轨，所述的左滑动连接座和右滑动连接座上设有与升降块的腰导轨滑动相配的滑槽，升降块升降时，左滑动连接座和右滑动连接座与升降块沿腰导轨斜向相对移动，使左滑动连接座和右滑动连接座接近或分离，进而带动抱夹夹紧或松离被夹管道。夹持管道时，升降驱动装置带动升降块下降，此时，左滑动连接座和右滑动连接座沿着升降块的腰导轨相对斜向上升，由于与机座间存在水平相对移动的滑动导向机构，使左滑动连接座和右滑动连接座在保持高度不变的前提下沿滑动导向机构相反移动，张开抱夹,当设备的机械臂运动将抱夹对准管道并下降至抱合处，升降驱动装置再带动升降块上升，带动左滑动连接座和右滑动连接座相向移动，使抱夹夹紧管道，由于左滑动连接座和右滑动连接座沿梯形升降块的斜向滑动，当抱紧时，在重力作用下，左滑动连接座和右滑动连接座与升降块之间会产生自锁现象，同时采用双抱夹对管道进行夹持，相比于传统的抱管机构，具有更高的稳定性、可靠性、精确可操控性和安全性，能够平稳可靠牢固的抱紧管道。

作为优选技术手段：所述的升降驱动装置包括高惯量伺服电机和与伺服电机连接的涡轮涡杆减速机，涡轮涡杆减速机与升降块连接，所述的升降驱动装置上设有用于限制升降块升降距离的上、下限位传感器。采用高惯量伺服电机和涡轮涡杆减速机，抱紧力大，操控精准可控，且具有更好地自锁性，上、下限位传感器的设置使升降范围自动可控。

作为优选技术手段：所述的机架包括机架平台和连接架，所述的升降驱动装置设置于机架平台上面，所述的涡轮涡杆减速机的涡杆的出轴穿过机架平台，再通过连接盘与升降块连接固定，所述的连接架共2个，平行对称地设于机架平台的下面，2个连接架通过滑动导向机构分别与左滑动连接座和右滑动连接座连接。有效实现升降块与升降驱动装置的连接，实现机架与滑动升降机构的连接。

作为优选技术手段：所述的滑动导向机构包括直线导轨和与之相配的4个水平滑块，所述的直线导轨共2根，分别设于2个连接架的相向一侧，所述的水平滑块设于左滑动连接座和右滑动连接座上部的前后两侧。有效实现机架与滑动升降机构的滑动连接结构。

作为优选技术手段：每个连接架均包括平板、竖板和多个加强肋板，所述的竖板设于平板的下面，并与平板呈直角排列，所述的直线导轨连接于2个连接架的竖板的内侧面，所述的加强肋板沿左右方向等间距排列，连接于水平板下端面和竖板的外侧面。通过板料连接制作连接架，材料省，加工方便，且通过加强肋板，能有效保证结构强度。

作为优选技术手段：所述的升降块的腰导轨采用T型或燕尾型导轨结构。除滑动方向外，T型或燕尾型导轨具有防脱离功能，相比于矩形滑槽块结构，可减少零件数量，降低结构的复杂性。

作为优选技术手段：所述的左卡爪包括安装座、爪体、多个缓冲垫、多个弹簧和多个压力传感器，所述的爪体采用镂空结构，所述的爪体连接于安装座上，所述的安装座与左滑动连接座连接固定，所述的弹簧设于爪体内，爪体抱夹管道的一侧为抱夹侧，弹簧朝向抱夹侧的一端连接所述的缓冲垫，压力传感器穿过缓冲垫，压力传感器的压力感应表面朝向被抱夹的管道，所述的右卡爪与左卡爪结构相同，左卡爪和右卡爪的抱夹侧为弧形。卡爪采用镂空结构，在有效保证结构强度的前提下，可以大幅度降低重量，采用弹簧支撑的缓冲垫，在夹取时能实现弹性夹取，压力传感器能方便感应夹取力度，通过力的反馈，实现夹紧力量的控制，整体结构强度大，夹取时卡爪不会变形，重量轻，耗能少，弹性夹取和可控力反馈使得卡爪不容易损伤管道，抱夹侧为弧形更适合管道的夹持。

作为优选技术手段：所述的左滑动连接座的上部左端设有2个水平滑块的固定板，左滑动连接座的下端设有前后向的抱夹连接座板，抱夹连接座板的上面左右两侧设有加强筋板，加强筋板连接抱夹连接座板的上端面和左滑动连接座的下部侧面，所述的右滑动连接座与左滑动连接座结构相同。该结构的滑动连接座材料使用相对较少，但能有效保证结构强度。

作为优选技术手段：所述的抱夹连接座板的下面设有前后向的燕尾型连接导轨，所述的抱夹连接座板沿前后向排列有多个螺栓孔，螺栓孔从上往下贯穿抱夹连接座板和连接导轨，左卡爪通过安装座上设置的燕尾型滑槽与连接导轨可滑动相配，且可通过螺栓在连接导轨的各个螺栓孔处紧固固定，所述的右卡爪与右滑动连接座的连接结构相同。该结构可方便的安装更换不同规格的抱夹，以便适应不同的管道，且2套抱夹的间距可以根据实际夹持管道的长短需要进行调节，以实现更好的夹持效果。

作为优选技术手段：所述的爪体包括2个相同的爪板，2个爪板平行设置，2个爪板之间连接多个连接筋板，每个爪板上设置多个减料贯穿孔，爪体的背侧连接有多个弹簧座板，弹簧背向缓冲垫的一端设于弹簧座板上。有效实现爪体的镂空结构，该结构能有效保证结构强度。

有益效果：

1.采用了双抱夹结构，对于管道实行两端分别夹抱，可有效的将管道抱夹起。

2.可方便的安装更换不同规格的抱夹，能有效适应不同的管道，且2套抱夹的间距可以根据实际夹持管道的长短需要进行调节，可以实现更好的夹持效果。

3.采用了具有自锁性的涡轮涡杆减速机和具有自锁性的滑动升降机构，使得本机构具有可靠的稳定性和安全性。

4.抱夹上设置的压力传感器和升降机上设置的限位传感器，使得抱夹力度和升降范围自动可控，使本机构具有智能性。

5.本机构结构及采用的高惯量伺服电机和涡轮涡杆减速机，使得抱紧力大，操控精准可控。

6.本机构在保证结构强度的前提下，材料使用量相对较少，材料成本较低。

附图说明

图1是本发明抱夹管道示意图。

图2是本发明结构示意图。

图3是本发明滑动升降机构示意图。

图4是本发明中卡爪结构示意图。

图5是本发明中爪体结构示意图。

图6是本发明图2中A部放大示意图。

图7是本发明涡轮涡杆减速机与升降块连接示意图

图中：1、机架；2、升降驱动装置；3、滑动升降机构；4、抱夹；5、管道；6、滑动导向机构；101、机架平台；102、连接架；10201、平板；10202、竖板；10203、加强肋板；201、伺服电机；202、涡轮涡杆减速机；203、限位传感器；204、连接盘；301、升降块；302、左滑动连接座；303、右滑动连接座；304、固定板；305、抱夹连接座板；306、加强筋板；307、连接导轨；308、螺栓孔；30101、腰导轨；401、安装座；402、爪体；40201、爪板；40202、连接筋板；40203、减料贯穿孔；40204、弹簧座板；403、缓冲垫；404、弹簧；405、压力传感器；601、直线导轨；602、水平滑块。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1-3所示，一种GIS管道双抱夹机构，包括机架1、升降驱动装置2、滑动升降机构3和2套抱夹4，滑动升降机构3包括升降块301、左滑动连接座302和右滑动连接座303，2套抱夹4按左右前后对称设置，每套抱夹4均包括1个左卡爪和一个右卡爪，左卡爪连接于左滑动连接座302下面，右卡爪连接于右滑动连接座303下面，升降驱动装置2与升降块301连接固定以驱动升降块301升降，左滑动连接座302和右滑动连接座303设置于机座下面，并且左滑动连接座302和右滑动连接座303与机座间设有用于水平相对移动的滑动导向机构6，使抱夹4在夹紧或松离被夹管道5时可做水平向的相对移动，升降块301为倒置的等腰梯形块，等腰梯形块的两个腰设有与腰线方向一致的腰导轨30101，左滑动连接座302和右滑动连接座303上设有与升降块301的腰导轨30101滑动相配的滑槽，升降块301升降时，左滑动连接座302和右滑动连接座303与升降块301沿腰导轨30101斜向相对移动，使左滑动连接座302和右滑动连接座303接近或分离，进而带动抱夹4夹紧或松离被夹管道5。

为了实现较高的抱紧力和自锁性能，如图2所示，升降驱动装置2包括高惯量伺服电机201和与伺服电机201连接的涡轮涡杆减速机202，涡轮涡杆减速机202与升降块301连接，升降驱动装置2上设有用于限制升降块301升降距离的上、下限位传感器203。采用高惯量伺服电机201和涡轮涡杆减速机202，抱紧力大，操控精准可控，且具有较好地自锁性，上、下限位传感器203的设置使升降范围自动可控。

为了实现升降驱动，如图2、7所示，机架1包括机架平台101和连接架102，升降驱动装置2设置于机架平台101上面，涡轮涡杆减速机202的涡杆的出轴穿过机架平台101，再通过连接盘204与升降块301连接固定，连接架102共2个，平行对称地设于机架平台101的下面，2个连接架102通过滑动导向机构6分别与左滑动连接座302和右滑动连接座303连接。有效实现升降块301与升降驱动装置2的连接，实现机架1与滑动升降机构3的连接，实现升降驱动。

为了实现机架1与滑动升降机构3的滑动连接结构，如图6所示，滑动导向机构6包括直线导轨601和与之相配的4个水平滑块602，直线导轨601共2根，分别设于2个连接架102的相向一侧，水平滑块602设于左滑动连接座302和右滑动连接座303上部的前后两侧。有效实现机架1与滑动升降机构3的滑动连接结构。

为了实现连接架102结构，如图6所示，每个连接架102均包括1块平板10201、1块竖板10202和6块加强肋板10203，竖板10202设于平板10201的下面，并与平板10201呈直角排列，直线导轨601连接于2个连接架102的竖板10202的内侧面，加强肋板10203沿左右方向等间距排列，连接于水平板10201下端面和竖板10202的外侧面。通过板料连接制作连接架102，实现连接架102结构，材料省，加工方便，且通过加强肋板10203，能有效保证结构强度。

为了降低结构的复杂性，升降块301的腰导轨30101采用T型或燕尾型导轨结构。除滑动方向外，T型或燕尾型导轨具有防脱离功能，相比于矩形滑槽块结构，可减少零件数量，降低结构的复杂性。

为了不损伤管道5，降低重量和保持结构强度，如图4所示，左卡爪包括安装座401、爪体402、2个缓冲垫403、2个弹簧404和2个压力传感器405，爪体402采用镂空结构，爪体402连接于安装座401上，安装座401与左滑动连接座302连接固定，弹簧404设于爪体402内，爪体402抱夹管道5的一侧为抱夹侧，弹簧404朝向抱夹侧的一端连接缓冲垫403，压力传感器405穿过缓冲垫403，压力传感器405的压力感应表面朝向被抱夹的管道5，右卡爪与左卡爪结构相同，左卡爪和右卡爪的抱夹侧为弧形。卡爪采用镂空结构，在有效保证结构强度的前提下，可以大幅度降低重量，采用弹簧404支撑的缓冲垫403，在夹取时能实现弹性夹取，压力传感器405能方便感应夹取力度，通过力的反馈，实现夹紧力量的控制，整体结构强度大，夹取时卡爪不会变形，重量轻，耗能少，弹性夹取和可控力反馈使得卡爪不容易损伤管道5，抱夹侧为弧形更适合管道5的夹持。

为了保证滑动连接座的结构强度且有效降低成本，如图3所示，左滑动连接座302的上部左端设有2个水平滑块602的固定板304，左滑动连接座302的下端设有前后向的抱夹连接座板305，抱夹连接座板305的上面左右两侧设有加强筋板306，加强筋板306连接抱夹连接座板305的上端面和左滑动连接座302的下部侧面，右滑动连接座303与左滑动连接座302结构相同。该结构的滑动连接座材料使用相对较少，成本较低，但能有效保证结构强度。

为了安装更换不同规格的抱夹4和调节2套抱夹4的间距，如图2、3所示，抱夹连接座板305的下面设有前后向的燕尾型连接导轨307，抱夹连接座板305沿前后向排列有螺栓孔308，螺栓孔308从上往下贯穿抱夹连接座板305和连接导轨307，左卡爪通过安装座401上设置的燕尾型滑槽与连接导轨307可滑动相配，且可通过螺栓在连接导轨307的各个螺栓孔308处紧固固定，右卡爪与右滑动连接座303的连接结构相同。该结构可方便的安装更换不同规格的抱夹4，以便适应不同的管道5，且2套抱夹4的间距可以根据实际夹持管道5的长短需要进行调节，以实现更好的夹持效果。

为了实现爪体402的镂空结构，如图5所示，爪体402包括2个相同的爪板40201，2个爪板40201平行设置，2个爪板40201之间连接7个连接筋板40202，每个爪板40201上设置6个减料贯穿孔40203，爪体402的背侧连接有2个弹簧座板40204，弹簧404背向缓冲垫403的一端设于弹簧座板40204上。有效实现爪体402的镂空结构，该结构能有效保证结构强度。

夹持管道5时，升降驱动装置2带动升降块301下降，此时，左滑动连接座302和右滑动连接座303沿着升降块301的腰导轨30101相对斜向上升，由于与机座间存在水平相对移动的滑动导向机构6，使左滑动连接座302和右滑动连接座303沿滑动导向机构6相反移动，张开抱夹4,当设备的机械臂运动将抱夹4对准管道5并下降至抱合处，升降驱动装置2再带动升降块301上升，带动左滑动连接座302和右滑动连接座303相向移动，使抱夹4夹紧管道5，由于左滑动连接座302和右滑动连接座303沿梯形升降块301的斜向滑动，当抱紧时，在重力作用下，左滑动连接座302和右滑动连接座303与升降块301之间会产生自锁现象，压力传感器405能将抱夹4与管道5之间的接触力实时反馈给控制系统以实现力度控制，同时采用双抱夹4对管道5进行夹持，相比于传统的抱管机构，具有更高的稳定性、可靠性、精确性和安全性，能够平稳可靠牢固的抱紧管道5。

以上图1-7所示的一种GIS管道双抱夹机构是本发明的具体实施例，已经体现出本发明突出的实质性特点和显著进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种GIS管道双抱夹机构，其特征在于：包括机架(1)、升降驱动装置(2)、滑动升降机构(3)和2套抱夹(4)，所述的滑动升降机构(3)包括升降块(301)、左滑动连接座(302)和右滑动连接座(303)，2套抱夹(4)按左右前后对称设置，每套抱夹(4)均包括1个左卡爪和一个右卡爪，左卡爪连接于左滑动连接座(302)下面，右卡爪连接于右滑动连接座(303)下面，所述的升降驱动装置(2)与升降块(301)连接固定以驱动升降块(301)升降，所述的左滑动连接座(302)和右滑动连接座(303)设置于机座下面，并且左滑动连接座(302)和右滑动连接座(303)与机座间设有用于水平相对移动的滑动导向机构(6)，使抱夹(4)在夹紧或松离被夹管道(5)时可做水平向的相对移动，所述的升降块(301)为倒置的等腰梯形块，等腰梯形块的两个腰设有与腰线方向一致的腰导轨(30101)，所述的左滑动连接座(302)和右滑动连接座(303)上设有与升降块(301)的腰导轨(30101)滑动相配的滑槽，升降块(301)升降时，左滑动连接座(302)和右滑动连接座(303)与升降块(301)沿腰导轨(30101)斜向相对移动，使左滑动连接座(302)和右滑动连接座(303)接近或分离，进而带动抱夹(4)夹紧或松离被夹管道(5)。

2.根据权利要求1所述的一种GIS管道双抱夹机构，其特征在于：所述的升降驱动装置(2)包括高惯量伺服电机(201)和与伺服电机(201)连接的涡轮涡杆减速机(202)，涡轮涡杆减速机(202)与升降块(301)连接，所述的升降驱动装置(2)上设有用于限制升降块(301)升降距离的上、下限位传感器(203)。

3.根据权利要求2所述的一种GIS管道双抱夹机构，其特征在于：所述的机架(1)包括机架平台(101)和连接架(102)，所述的升降驱动装置(2)设置于机架平台(101)上面，所述的涡轮涡杆减速机(202)的涡杆的出轴穿过机架平台(101)，再通过连接盘(204)与升降块(301)连接固定，所述的连接架(102)共2个，平行对称地设于机架平台(101)的下面，2个连接架(102)通过滑动导向机构(6)分别与左滑动连接座(302)和右滑动连接座(303)连接。

4.根据权利要求3所述的一种GIS管道双抱夹机构，其特征在于：所述的滑动导向机构(6)包括直线导轨(601)和与之相配的4个水平滑块(602)，所述的直线导轨(601)共2根，分别设于2个连接架(102)的相向一侧，所述的水平滑块(602)设于左滑动连接座(302)和右滑动连接座(303)上部的前后两侧。

5.根据权利要求4所述的一种GIS管道双抱夹机构，其特征在于：每个连接架(102)均包括平板(10201)、竖板(10202)和多个加强肋板(10203)，所述的竖板(10202)设于平板(10201)的下面，并与平板(10201)呈直角排列，所述的直线导轨(601)连接于2个连接架(102)的竖板(10202)的内侧面，所述的加强肋板(10203)沿左右方向等间距排列，连接于水平板(10201)下端面和竖板(10202)的外侧面。

6.根据权利要求1所述的一种GIS管道双抱夹机构，其特征在于：所述的升降块(301)的腰导轨(30101)采用T型或燕尾型导轨结构。

7.根据权利要求1所述的一种GIS管道双抱夹机构，其特征在于：所述的左卡爪包括安装座(401)、爪体(402)、多个缓冲垫(403)、多个弹簧(404)和多个压力传感器(405)，所述的爪体(402)采用镂空结构，所述的爪体(402)连接于安装座(401)上，所述的安装座(401)与左滑动连接座(302)连接固定，所述的弹簧(404)设于爪体(402)内，爪体(402)抱夹管道(5)的一侧为抱夹侧，弹簧(404)朝向抱夹侧的一端连接所述的缓冲垫(403)，压力传感器(405)穿过缓冲垫(403)，压力传感器(405)的压力感应表面朝向被抱夹的管道(5)，所述的右卡爪与左卡爪结构相同，左卡爪和右卡爪的抱夹侧为弧形。

8.根据权利要求7所述的一种GIS管道双抱夹机构，其特征在于：所述的左滑动连接座(302)的上部左端设有2个水平滑块(602)的固定板(304)，左滑动连接座(302)的下端设有前后向的抱夹连接座板(305)，抱夹连接座板(305)的上面左右两侧设有加强筋板(306)，加强筋板(306)连接抱夹连接座板(305)的上端面和左滑动连接座(302)的下部侧面，所述的右滑动连接座(303)与左滑动连接座(302)结构相同。

9.根据权利要求8所述的一种GIS管道双抱夹机构，其特征在于：所述的抱夹连接座板(305)的下面设有前后向的燕尾型连接导轨(307)，所述的抱夹连接座板(305)沿前后向排列有多个螺栓孔(308)，螺栓孔(308)从上往下贯穿抱夹连接座板(305)和连接导轨(307)，左卡爪通过安装座(401)上设置的燕尾型滑槽与连接导轨(307)可滑动相配，且可通过螺栓在连接导轨(307)的各个螺栓孔(308)处紧固固定，所述的右卡爪与右滑动连接座(303)的连接结构相同。

10.根据权利要求7所述的一种GIS管道双抱夹机构，其特征在于：所述的爪体(402)包括2个相同的爪板(40201)，2个爪板(40201)平行设置，2个爪板(40201)之间连接多个连接筋板(40202)，每个爪板(40201)上设置多个减料贯穿孔(40203)，爪体(402)的背侧连接有多个弹簧座板(40204)，弹簧(404)背向缓冲垫(403)的一端设于弹簧座板(40204)上。

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