一種用於管道堵塞機器人的機械手夾具的製作方法

2023-05-28 03:07:46 3

本實用新型涉及流體管道不停輸堵塞技術領域，尤其是一種用於管道堵塞機器人的機械手夾具。

背景技術：

為了輸送天然氣、煤氣等燃氣，經常需要在已經鋪設好的、正在使用的輸氣管道上增設支路管，為了不影響輸氣管道正常輸氣，就需要在不停止輸氣的條件下增設支管道。目前的不停止輸氣條件下增設支管的方法是現在輸氣管道上焊接一個接線管件，管件上埠有一個堵塞座，在堵塞座上方安裝一個起隔離作用的夾板閥，夾板閥的上方安裝接切線設備，新接管線與管件側壁相連通，然後利用接切線設備在輸氣管道上開孔，開孔完畢後，拆除接切線設備，使用下堵器進行堵塞作業，現有技術中的堵塞作業通常存在以下技術問題：1、現有技術中的堵塞作業通常是由技術人員藉助下堵器來完成，而燃氣屬於易燃易爆品，操作人員存在安全隱患，尤其是在高溫環境下；2、現有技術中的機械手夾具無法應用於下堵工作，還沒有一種夾具可以實現對堵塞盤進行由內向外式的封堵操作；3、下堵器本身較重，在下堵過程中要多個人配合操作，勞動強度大且效率低；4、在進行堵塞固定時，操作員無法直觀地看到堵塞盤的位置和堵漏狀況，只能憑經驗固定，存在堵塞固定不到位，管道內部氣體洩漏的問題；5、在堵塞進行堵漏時，堵塞的位置可能出現偏移，或者下堵器內存在的鐵屑等雜質也會阻礙堵塞運動，此時堵塞會被卡住，操作人員無法判斷具體是何種原因，在何處出現故障，操作員只能憑經驗處理這種情況。

技術實現要素：

本實用新型的目的是克服現有技術存在的缺陷，提供一種用於管道堵塞機器人的機械手夾具，配合堵塞件實現由內向外式的封堵操作。

為了實現本實用新型的目的，所採用的技術方案是：

本實用新型的用於管道堵塞機器人的機械手夾具固定安裝在工業機器人的機械手上，所述機械手夾具包括安裝在機械手上的下堵連箱以及安裝在下堵連箱的空腔內的驅動模組，所述驅動模組包括固定在空腔內的驅動氣缸和滑動安裝在空腔內的滑動座，所述滑動座由驅動氣缸驅動，所述滑動座的外端部安裝有外環電磁吸盤，所述滑動座內設有驅動電機，所述驅動電機主軸的端部安裝有內環電磁吸盤，所述內環電磁吸盤通過聯軸器與所述驅動電機主軸連接，所述外環電磁吸盤、內環電磁吸盤、驅動電機、驅動氣缸均由PLC控制器控制，所述PLC控制器安裝在所述工業機器人上。

本實用新型所述機械手夾具用於夾取堵塞件並下堵到堵塞座內形成密封，所述堵塞件包括堵塞盤、轉盤和與轉盤鉸接的多個限位板，所述堵塞盤的中心位置處設有轉盤槽，所述轉盤可轉動地安裝在轉盤槽內，所述轉盤槽的外周向上設有多個沿堵塞盤徑向布置的限位槽，所述限位板滑動安裝在限位槽內，所述轉盤通過撥叉與所述限位板鉸接，所述轉盤通過撥叉驅動所述限位板在所述限位槽內伸縮滑動。

本實用新型所述轉盤的中心位置處設有凹槽，所述內環電磁吸盤深入到凹槽內並吸合住轉盤，所述限位槽上方還固定有蓋板，所述蓋板的中心位置設有讓內環電磁吸盤通過的通孔，所述蓋板和轉盤由磁性金屬材料製成，所述外環電磁吸盤吸合所述蓋板，所述堵塞座的內周面上開設有環形槽，所述驅動氣缸通過外環電磁吸盤驅動堵塞盤進入到堵塞座內部之後所述驅動電機通過內環電磁吸盤驅動限位板插入到所述環形槽內形成對堵塞盤的限位固定。

本實用新型所述工業機器人為KUKA機器人，所述KUKA機器人由遠程監控終端進行遠程控制。

本實用新型所述下堵連箱內還設有圖像採集模塊，所述圖像採集模塊連接於所述遠程監控終端，所述圖像採集模塊包括設置於所述下堵連箱內的攝像頭、固定安裝所述攝像頭的固定座，所述固定座內還安裝有無線收發模塊，所述攝像頭採集到的圖像信息通過無線收發模塊發送給所述遠程監控終端。

本實用新型所述堵塞盤下側外圓周面上設有至少一個密封溝槽，所述密封溝槽內安裝有密封圈。

本實用新型所述外環電磁吸盤包括絕緣殼體和位於絕緣殼體內部的隔磁槽，所述隔磁槽內具有絕緣隔層，所述絕緣隔層內設置有線圈，所述隔磁槽的開口朝向所述堵塞盤且開口由隔板密封。

本實用新型所述外環電磁吸盤內還設有接線盒，所述接線盒內的接線端子與所述線圈電連接。

本實用新型的用於管道堵塞機器人的機械手夾具的有益效果是：1.本實用新型的機械手夾具通過外環電磁吸盤可以抓取堵塞件，然後通過內環電磁吸盤驅動轉盤實現堵塞盤由內向外封堵堵塞座，實現機械化下堵工作；2.本實用新型的機械手夾具可以直接安裝在工業機器人的機械手上使用，通用性強，該機械手夾具能夠代替人工進行下堵工作，工作效率高且安全可靠；3.遠程監控人員可通過圖像採集模塊觀察到堵塞下堵過程的狀態，及時發現故障及原因，減少下堵出錯率，如果發生故障監控人員可以通過控制工業機器人進行重新定位校準，或者重新進行下堵工作；4.整個下堵工作由一個監控人員便可以完成，監控人員只需要輸入相應的指令便可遠程控制完成下堵工作，降低了下堵工作對成熟技術人員的依賴，而且人力成本大大降低。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

圖1是本實施例的機械手夾具的結構示意圖；

圖2是本實施例的機械手夾具的使用狀態示意圖；

圖3是本實施例的堵塞件的結構示意圖；

圖4是本實施例的工業機器人的使用狀態示意圖；

圖5是本實施例的外環電磁吸盤的結構示意圖；

圖6是本實施例的下堵狀態示意圖。

其中：夾板閥1；機械手夾具2，下堵連箱21，驅動氣缸22，滑動座23，驅動電機24，外環電磁吸盤25，絕緣殼體251，絕緣隔層252，線圈253，內環電磁吸盤26；堵塞件3，轉盤31，撥叉32，限位板33，堵塞盤34；圖像採集模塊4；工業機器人5；堵塞座6；輸氣管道7；支管道8；接線管件9。

具體實施方式

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「徑向」、「軸向」、「上」、「下」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「設置」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

如圖1-5所示，本實施例的用於管道堵塞機器人的機械手夾具，固定安裝在工業機器人5的機械手上，其中，工業機器人5為KUKA機器人，KUKA機器人由遠程監控終端進行遠程控制，其遠程控制方法可參見第「CN201210320368.7」號，名稱為「工業機器人遠程控制方法」的實用新型專利公開的遠程控制方法，通過工業機器人5操動機械手夾具2，機械手夾具2包括安裝在機械手上的下堵連箱21以及安裝在下堵連箱21的空腔內的驅動模組，驅動模組包括固定在空腔內的驅動氣缸22和滑動安裝在空腔內的滑動座23，滑動座23由驅動氣缸22驅動，可以在空腔內設置導向軌，在滑動座23上用螺栓固定安裝具有滑槽的滑塊，通過滑塊和滑軌實現滑動座23的導向，滑動座23的外端部安裝有外環電磁吸盤25，滑動座23內設有驅動電機24，驅動電機24主軸的端部安裝有內環電磁吸盤26，內環電磁吸盤26通過聯軸器與驅動電機24主軸連接，外環電磁吸盤25、內環電磁吸盤26、驅動電機24和驅動氣缸22均由PLC控制器控制，PLC控制器安裝在工業機器人5上。

本實施例的外環電磁吸盤25包括絕緣殼體251和位於絕緣殼體251內部的隔磁槽，隔磁槽內具有絕緣隔層252，絕緣隔層252內設置有線圈253，隔磁槽的開口朝向堵塞盤34且開口由隔板密封，外環電磁吸盤25內還設有接線盒，接線盒內的接線端子與線圈253電連接，內環電磁吸盤26的型號為蘭達H6012。

機械手夾具2用於夾取堵塞件3並下堵到堵塞座6內形成密封，堵塞件3包括堵塞盤34、轉盤31和與轉盤31鉸接的多個限位板33，堵塞盤34的中心位置處設有轉盤槽，轉盤31可轉動地安裝在轉盤槽內，轉盤槽的外周向上設有多個沿堵塞盤34徑向布置的限位槽，多個限位槽均勻布置，限位槽在堵塞盤34的外周面上形成外開口，限位板33滑動安裝在限位槽內，轉盤31通過撥叉32與限位板33鉸接，轉盤31通過撥叉32驅動限位板33在限位槽內伸縮滑動，限位板33能夠滑出限位口或者收縮在限位槽內，下堵過程中限位板33收納在限位槽中，封堵時限位板33伸出於外開口，而堵塞座6的內周面上開設有環形槽，限位板33插入到環形槽內後形成對堵塞盤34的限位，本實施例中的撥叉32和限位板33均為三個且一一對應連接，具體地，撥叉32的一端藉助螺栓鉸接在轉盤31上，撥叉32的另外一端藉助螺栓鉸接在對應的限位板33上，這樣在轉盤31旋轉時能夠帶動限位板33伸縮移動。

轉盤31的中心位置處設有凹槽，內環電磁吸盤26深入到凹槽內並吸合住轉盤31，限位槽上方還固定有蓋板，蓋板的中心位置設有讓內環電磁吸盤26通過的通孔，其中，蓋板和轉盤31由磁性金屬材料製成，例如鐵、鈷、鎳等，堵塞盤34、撥叉32和限位板33由非磁性金屬材料製成，例如銅、鋁等，外環電磁吸盤25吸合蓋板，堵塞座6的內周面上開設有環形槽，驅動氣缸22通過外環電磁吸盤25驅動堵塞盤34進入到堵塞座6內部之後驅動電機24通過內環電磁吸盤26驅動限位板33插入到環形槽內形成對堵塞盤34的限位固定。

下堵連箱21內還設有圖像採集模塊4，圖像採集模塊4連接於遠程監控終端，圖像採集模塊4包括設置於下堵連箱21內的攝像頭、固定安裝攝像頭的固定座，固定座內還安裝有無線收發模塊，攝像頭採集到的圖像信息通過無線收發模塊發送給遠程監控終端，攝像頭採集到的圖像信息通過無線收發模塊發送給遠程監控終端，如果堵塞盤34不能正確就位，即遠程監控終端顯示限位板33的標誌塗層沒有完全插入到堵塞座6的環形槽內則說明沒有正確就位，監控人員修改工業機器人5的編程指令。

優選的，堵塞盤34下側外圓周面上設有至少一個密封溝槽，密封溝槽內安裝有密封圈，堵塞盤34進入到堵塞座6內後密封圈受力變形密封住堵塞盤34和堵塞座6的縫隙，當然根據具體需求還可以設置多個密封溝槽以及對應的密封圈。

為了便於獲取堵塞盤34的限位情況，限位板33的外端部朝向所述圖像採集模塊4的一面還具有標示塗層，當限位板33的標示塗層完全插入到堵塞座6的環形槽內時說明堵塞盤34成功定位。

如圖1-6所示，本實施例的管道堵塞方法包括以下步驟：

S01、增設支管道8：在輸氣管道7上焊接一個接線管件9，接線管件9與支管道8連通，然後在接線管件9的上埠上安裝堵塞座6，然後提供一種夾板閥1，夾板閥1由伺服電機驅動開啟或關閉，在堵塞座6上方安裝夾板閥1，夾板閥1的上方安裝接切線設備，然後利用接切線設備在輸氣管道7上開孔，開孔後輸氣管道7內的氣體通過接線管件9進入支管道8，開孔完畢後，拆除接切線設備，使用機械手夾具進行堵塞作業；

S02、抓取堵塞件3：工業機器人5根據預輸入的編程指令控制下堵連箱21運動到指定位置，然後驅動氣缸22下行推動外環電磁吸盤25和內環電磁吸盤26朝向指定位置處的堵塞件3運動，當內環電磁吸盤26進入到轉盤31中心的凹槽中後完成定位，然後PLC控制器控制外環電磁吸盤25和內環電磁吸盤26導通，外環電磁吸盤25吸合堵塞件3，內環電磁吸盤26吸合轉盤31，同時驅動電機24驅動轉盤31旋轉使限位板縮入到限位槽中；

S03、下放堵塞件3：工業機器人5根據預輸入的編程指令控制下堵連箱21運動到夾板閥1的上方，然後驅動氣缸22驅動堵塞件3下行，堵塞件3進入到夾板閥1的閥口內並密封住閥口，然後伺服電機驅動閥芯偏離閥口打開夾板閥1，然後驅動氣缸22驅動堵塞件3繼續下行直至堵塞件3頂靠到接線管件9的上埠處，然後驅動電機24驅動限位板33插入到堵塞座6的環形槽中，至此堵塞件3下放定位完成，堵塞件3密封住堵塞座6；

S04、回收設備：堵塞完成後PLC控制器控制外環電磁吸盤25和內環電磁吸盤26退磁，然後驅動氣缸22回程，外環電磁吸盤25和內環電磁吸盤26縮回到下堵連箱21內，然後移開下堵連箱21並移除夾板閥1，完成下堵工作。

本實施的夾板閥1的型號為飛虎管道/SV80～SV1600，夾板閥1由伺服電機驅動，具體地，夾板閥1的閥芯連接有驅動杆，伺服電機通過驅動杆驅動閥芯封閉堵塞座6或打開堵塞座6。

在整個下堵過程中可以通過圖像採集模塊4監控下堵是否出現問題，如果下堵不到位需重新進行下堵工作。

應當理解，以上所描述的具體實施例僅用於解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。由本實用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本實用新型的保護範圍之中。