[实用新型]一种带自对位功能的多关节鹤管系统

说明书

技术领域

本实用新型属于机械自动化技术领域，涉及一种带自对位功能的多关节鹤管系统。

背景技术

鹤管：石化行业流体装卸过程中的专用设备，又称流体装卸臂。它是采用旋转接头与刚性管道及弯头连接起来，以实现火车、汽车槽车与栈桥储运管线之间传输液体介质的活动设备，以取代老式的软管连接，具有很高的安全性，灵活性及寿命长等特点。产品符合GB 50074-2002《石油库设计规范》标准，是收发油料工艺中一种理想的专用设备，可广泛用于化学工业及其他行业收发各类液体原料。

随着国家对安全生产的要求越来越高，以及各行各业提高产品质量和管理水平意识的不断提高，通用型顶装鹤管存在的不足逐渐暴露出来，根据不同的鹤管结构，主要体现在如下方面：

纯机械鹤管：由管道、旋转接头、软管和平衡机构组成，生产流程由人工拖动，拽引鹤管到目标位置，存在的主要问题是人工劳动强度高、安全隐患大，有毒有害介质对操作员工的人身伤害严重。

半自动鹤管：在纯机械鹤管的基础上，在各关节增加动力装置，由液压或气动驱动，通过手动阀实现鹤管的前进或后退。存在的缺陷是：对位需要人工来回观察，极易出现机构碰撞的现象，操作耗时而且非常麻烦。

桁架式鹤管：安装在平行于轨道的桁架上，通过增加动力驱动鹤管沿轨 道来回运行，优点是包络范围大，但采用这种鹤管的施工工程量较大、投资较多，适用面不广，比较适合新上厂家以及大鹤管项目的自动化改造。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带自对位功能的多关节鹤管系统，在结构上借鉴现有鹤管，增加伺服系统提供动力，并开发一套运动控制系统，结合自定位技术，达到以下目的：1.一键启动，实现鹤管各机械部件按照设定的轨迹展开、运行与复位的自动运行；2.结合自动对位技术，实现鹤管与罐车罐口的自动对位；3.与灌装控制系统通讯互通，实现罐车灌装工位生产自动化。

本实用新型所采用的技术方案是，一种带自对位功能的多关节鹤管系统，包括相互连接的主体结构、动力系统、对位系统与控制系统；主体结构包括基座、液相导管、气相导管、气相管、液相内管、液相外管、绕丝机构、垂直套管与密封系统；垂直设置的气相导管、液相导管固定在基座上，分别通过旋转接头、旋转接头与气相管和液相内管实现活动连接；液相外管与液相内管分别固定在旋转接头的两端，液相外管与垂直套管之间通过法兰方式螺接固定，垂直套管的顶部安装绕丝机构，绕丝机构通过传感器固定架连接对位系统中的定位传感器，垂直套管末端连接密封系统；动力系统由伺服电机、减速系统组成，包括第一伺服电机、第一行星减速机、第一蜗杆系统、第一蜗轮系统、第二伺服电机、第二行星减速机、第二蜗杆系统、第二蜗轮系统、第三伺服电机、第三行星减速机、蜗轮蜗杆减速机、第四伺服电机与第四行星减速机；第一伺服电机为液相内管提供动力，第一行星减速机为一级减速系统，第一蜗杆系统与第一蜗轮系统组成蜗轮蜗杆减速系统提供二级减速；第二伺服电机为液相外管提供动力，第二行星减速机为一级减速系统， 第二蜗杆系统与第二蜗轮系统组成蜗轮蜗杆减速系统，提供二级减速，第三伺服电机与第三行星减速机相连，为蜗轮蜗杆减速机提供动力输入，驱动绕丝机构旋转，绕丝机构上的钢丝绳打开或收回，拖动垂直套管和密封系统下降或上升；第四伺服电机与第四行星减速机固定，输出端与传感器固定架相连，为定位传感器提供动力。

本实用新型的特征还在于，控制系统包括控制柜本体、电源模块、运动控制模块、伺服驱动模块以及电气元件、伴热系统组成；伺服驱动模块包含四个伺服驱动器，分别控制动力部分的第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机，运动控制模块与伺服驱动模块之间采用工业现场总线Ethercat进行通讯和控制，同时接收定位传感器的检测信号，引导垂直套管运行。

对位系统包括定位传感器以及包覆在其周边的机械固定、防爆和伴热部件，定位传感器采用激光红外传感器、或红外、超声、电磁方式。

动力系统还可以采用气动、液压与编码器配套的结构。