一種清罐機器人自動換區和定位裝置及其方法與流程
2024-03-29 16:23:05 2
本發明涉及清洗設備技術領域，尤其是一種清罐機器人自動換區和定位裝置及其方法。
背景技術：
列管式加熱器廣泛應用於化工、製糖、生物醫藥等行業，列管式加熱器的加熱管數量多，直徑大，較大型的列管式加熱器的直徑約4-8米，清洗起來較為費時費力。現有的自動清洗設備的換區和定位裝置製造安裝複雜，不僅成本高，長期使用後可靠性降低，故障較多。本申請人現有的列管式加熱器全自動清洗設備的頂杆式自動換區和定位裝置(專利號:ZL201310161993.6),需要在蒸發罐內焊接定位圈和擋板，製造和安裝工藝複雜，定位圈和擋板在罐內蒸煮時容易變形和積垢，需人工清理，維護麻煩。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種清罐機器人自動換區和定位裝置，能自動分區、換區和定位；本發明還提供了一種使用該裝置自動換區和定位的方法。
為解決上述技術問題，本發明的基本構思是：利用裝置上的中心旋轉裝置、機架中心定位座、定位裝置、伸縮杆裝置和加熱器平面上的定位孔和加熱器罐壁進行自動分區、換區和定位。
作為實現本發明基本構思的技術方案，其包括定位裝置、機架、腳輪、x軸齒條、y軸驅動裝置、y軸滑軌、x軸滑軌Ⅰ、x軸滑軌Ⅱ、x軸驅動裝置、機架中心定位座以及中心旋轉裝置，機架下部安裝有中心旋轉裝置、腳輪和定位裝置，機架上部安裝有x軸齒條、x軸滑軌、x軸滑軌Ⅱ，x軸驅動裝置上的滑塊與機架上的x軸滑軌和x軸滑軌Ⅱ連接，y軸驅動裝置上的滑塊與x軸驅動裝置上的y軸滑軌連接， y軸驅動裝置下部安裝有鉸接裝置和伸縮杆裝置。
定位裝置為帶定位板的氣缸、油缸或電動推桿。
定位板為柔軟性材料。
鉸接裝置由鉸接座、鉸接連杆和轉軸組成。
伸縮杆裝置由圓錐定位頭和伸縮裝置組成，伸縮裝置為氣缸、油缸或電動推桿，圓錐定位頭連接於伸縮裝置的輸出端。
清罐機器人自動換區和定位裝置的換區和定位方法，包括下述幾個步驟：第一步在加熱器圓周平面上選取一個區域作為清洗初始區域，任意選定一個定位孔為基準定位孔，並沿圓周方向標記一系列定位孔，每兩個定位孔之間的間距小於y軸驅動裝置在x軸驅動裝置上沿y軸滑動有效範圍，第二步y軸驅動裝置和x軸驅動裝置在機架上滑動，將y軸驅動裝置下部的鉸鏈裝置和伸縮杆裝置移動到基準定位孔的上方，伸縮杆裝置的圓錐定位頭對準並插入基準定位孔中，定位裝置的定位板伸出頂在加熱器的罐壁面，通過定位板和罐壁之間的摩擦力，實現機架的基準定位；第三步需要換區時，y軸驅動裝置和x軸驅動裝置在機架上滑動，將y軸驅動裝置下部的伸縮杆裝置移動到定位孔的上方，伸縮杆裝置將圓錐定位頭插入定位孔中；第四步機架上定位裝置的定位板脫離加熱器的罐壁面；第五步y軸驅動裝置帶動伸縮杆裝置沿換區方向的相反方向滑動，此時，伸縮杆裝置的圓錐定位頭在定位孔中，無法移動，同時鉸接裝置帶動伸縮杆裝置在x軸方向擺動，和y軸驅動裝置的直線運動組合成圓弧運動，從而迫使機架下部的中心旋轉裝置繞加熱器的加熱管中心的機架中心定位座圓周轉動，當機架轉動到設定的位置後，y軸驅動機構停止滑動；第六步定位裝置的定位板伸出頂在加熱器的罐壁面，通過定位板和罐壁之間的摩擦力，實現機架的定位。鉸接裝置步驟重複第三步到第六步的步驟，可以實現裝置在列管式加熱器圓周方向上的自動換區和定位。
本發明的有益效果是：無需在罐內焊接定位圈和擋板，具有體積小、重量輕，結構簡單，安裝方便，成本低，可靠性好。用二個動力實現x、y坐標和圓周運動，能自動分區、換區和定位。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1是本發明清罐機器人自動換區和定位裝置的結構示意圖。
圖2本發明清罐機器人自動換區和定位裝置的使用狀態圖。
圖中1.定位裝置，2.機架，3.x軸驅動裝置，3—1.齒輪，3—2.x軸動力機，3—3.y軸滑軌，3—4.y軸齒條，3―5.x軸底梁，4.y軸驅動裝置，4―1.y軸動力機，4―2.y軸座板，4―3.齒輪，5.x軸滑軌Ⅰ，6.x軸齒條，7.機架中心定位座，8.中心旋轉裝置，9.伸縮杆裝置，10.x軸滑軌Ⅱ，11.腳輪，12.加熱器，13.定位孔，14.鉸接裝置，15.基準定位孔。
具體實施方式
參閱圖1、圖2，在加熱器12圓周上選取一個區域作為清洗初始區域，標記基準定位孔15，用於機架2在圓周上初始區域的基準定位。選取並標記一系列定位孔13，將加熱器12的加熱管分為若干清洗區域。定位孔13的間距小於y軸驅動裝置4在x軸驅動裝置3上y軸向滑動有效範圍。初始清洗區域上的定位孔13可單獨設置，也可和基準定位孔15重合。
機架中心定位座7焊接在加熱器12的加熱管中心。機架2由型材製成，機架2一端的中間的下部安裝有中心旋轉裝置8並聯接在機架中心定位座7上，機架2通過中心旋轉裝置8可繞加熱器12中心上的機架中心定位座7轉動。機架2另一端的下部安裝有腳輪11，可繞加熱器12邊緣的圓環平面上轉動，同時安裝有定位裝置1，定位裝置1為帶定位板的氣缸、油缸或電動推桿，定位板為橡膠板、塑料板等柔軟性材料。
劃分清洗區域後，伸縮杆裝置9將機架2定位在加熱器12的基準定位孔15中，定位裝置1的定位板伸出頂在加熱器12的罐壁面，通過定位板和罐壁之間的摩擦力，實現機架2的基準定位。
機架2上部安裝有x軸滑軌5、x軸滑軌10、x軸齒條6。在x軸底梁3—5上安裝y軸滑軌3—3、y軸齒條3—4、x軸動力機3—2、齒輪3—1、滑塊製成x軸驅動裝置3。x軸驅動裝置3的x軸底梁3—5上的滑塊與機架2上的x軸滑軌5和x軸滑軌10連接。x軸驅動裝置3上的齒輪3—1與機架2上的x軸齒條6嚙合傳動，帶動x軸驅動裝置3在機架2上沿x軸往復滑動。在y軸座板4—2上安裝y軸動力機4—1、齒輪4—3、滑塊製成y軸驅動裝置4，y軸驅動裝置4的y軸座板4—2上的滑塊與x軸驅動裝置3的x軸底梁3—5上的y軸滑軌3—3連接。y軸驅動裝置4的y軸座板4—2下部安裝有鉸接裝置14，鉸接裝置14由鉸接座、鉸接連杆和轉軸組成。鉸接連杆下部安裝有伸縮杆裝置9，伸縮杆裝置9由圓錐定位頭和伸縮裝置組成，伸縮杆裝置9為氣缸、油缸或電動推桿，圓錐定位頭設於伸縮杆裝置9的輸出端。y軸驅動裝置4上的齒輪4—3與x軸驅動裝置3上的y軸齒條3—4嚙合傳動，帶動y軸驅動裝置4在x軸驅動裝置3上沿y軸往復滑動。至此，x軸驅動裝置3和y軸驅動裝置4在機架2上作x軸和y軸往復滑動，到達區域內的任一加熱管。
本發明的自動換區和定位方法可採取如下的步驟完成：第一步在列管式加熱器12圓周平面上選取一個區域作為清洗初始區域，任意選定一個定位孔為基準定位孔15，並沿圓周方向標記一系列定位孔13，每兩個定位孔13之間的間距小於y軸驅動裝置4在x軸驅動裝置3上y軸向滑動有效範圍，初始清洗區域上的定位孔13可單獨設置，也可和基準定位孔15重合；第二步y軸驅動裝置4和x軸驅動裝置3在機架2上滑動，將y軸驅動裝置4下部的鉸接裝置14和伸縮杆裝置9移動到基準定位孔15的上方，伸縮杆裝置9的圓錐定位頭對準並插入基準定位孔15中，定位裝置1的定位板伸出頂在加熱器12的罐壁面，通過定位板和罐壁之間的摩擦力，實現機架2的基準定位；第三步需要換區時，y軸驅動裝置4和x軸驅動裝置3在機架2上滑動，將y軸驅動裝置4下部的伸縮杆裝置9移動到定位孔13的上方，伸縮杆裝置9將圓錐定位頭插入定位孔13中；第四步機架2上定位裝置1的定位板在定位驅動裝置的帶動下，脫離加熱器12的罐壁面；第五步y軸驅動裝置4帶動伸縮杆裝置9沿換區方向的相反方向滑動，此時，伸縮杆裝置9的圓錐定位頭在定位孔13中，無法移動，同時鉸接機構14帶動伸縮杆裝置9在x軸方向擺動，和y軸驅動裝置4的直線運動組合成圓弧運動，從而迫使機架2下部的中心旋轉裝置8繞加熱器12的加熱管中心的機架中心定位座7圓周轉動，當機架2轉動到設定的位置後，y軸驅動機構5停止滑動；第六步定位裝置1的定位板伸出頂在加熱器12的罐壁面，通過定位板和罐壁之間的摩擦力，實現機架2的定位。鉸接機構步驟重複第三步到第六步的步驟，可以實現裝置在列管式加熱器圓周方向上的自動換區和定位。