專利名稱：一種自適應(yīng)抱管裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于提升和支撐管道等細(xì)長柔性圓管件的裝置。具體地說是一種抱管裝置，適用于長線管道的連續(xù)移動施工。
背景技術(shù)：
管道由于具有集成高效安全等諸多優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于包括水利、能源、通訊等諸多領(lǐng)域。在管道的施工過程中，特別是在管道維修時，需要將管道提升和支撐起來，以進(jìn)行相關(guān)作業(yè)。目前，常用的方法有機(jī)械手抓取管道，然后直接提升和移動管道；或機(jī)械手抓取管道之后利用可轉(zhuǎn)動輥組支撐，再進(jìn)行管道提升和移動作業(yè)；這些作業(yè)方法簡單方便，但有以下缺點1.不能保證輥組中的所有輥子與管道完全貼合，接觸點減少，致使輥子與管道接觸力較大，容易毀壞管道；2.輥組除橡膠包層外沒有其余吸震措施，無法有效減小管道受到各類沖擊；3.輥組工作時除執(zhí)行器閉合外沒有其余機(jī)械鎖緊功能，長時間工作時不可靠，無法實現(xiàn)長線管道的連續(xù)移動施工要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠安全快速連續(xù)地實現(xiàn)管道提升和支撐作業(yè)，尤其適用于長線管道的連續(xù)移動維護(hù)施工的自適應(yīng)抱管裝置。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的主要包括提升機(jī)械手和鉸接在提升機(jī)械手上的一個開閉式抱管機(jī)構(gòu)；所述抱管機(jī)構(gòu)包含一個半封閉式的框架，框架左右兩側(cè)分別安裝豎直輥子，框架下部鉸接V形底托，V 形底托由執(zhí)行器實現(xiàn)相對于框架的開閉運(yùn)動，V形底托上通過銷軸鉸接兩個輥子支架，每個輥子支架均可繞其銷軸相對于底托做側(cè)傾轉(zhuǎn)動，每個輥子支架的兩側(cè)通過銷軸各鉸接一個側(cè)板，側(cè)板均可繞其銷軸相對于輥子支架做俯仰轉(zhuǎn)動，側(cè)板上通過銷軸鉸接布置若干輥子， 每個輥子均可繞自身銷軸旋轉(zhuǎn)，兩個輥子支架上的輥子構(gòu)成V形輥組。本發(fā)明還可以包括1、輥子外層套有彈性材料，V形底托與每個輥子支架鉸接軸的兩側(cè)各布置有一個彈性吸震墊片。2、V形底托為中空結(jié)構(gòu)，在V形底托的中空腔的近末端安裝有一個鎖死機(jī)構(gòu)，所述鎖死機(jī)構(gòu)包括鉸接在V形底托中空腔的液壓缸、與液壓缸的活塞桿連接的鎖緊塊、與鎖緊塊連接的導(dǎo)向桿、套在導(dǎo)向桿上的受壓彈簧。3、每個輥子支架上包含兩個或兩個以上的成線性排列的輥子，輥子之間的距離大于管道焊接或陽極保護(hù)接口寬度，側(cè)板上上開有齒槽，輥子與側(cè)板鉸接的銷軸的一端為圓棒狀、另一端為齒條狀。4、所述彈性吸震墊片為波浪形，由水平端、大半圓凸起端及上翹端組成，水平端貼合V形底托上表面，上翹端與水平端間隔一定距離。
5、所述提升機(jī)械手由手爪、手爪開合執(zhí)行器、升降桿及滑道、升降執(zhí)行器、擺動執(zhí)行器及連接框架與機(jī)械手的連接橋組成，抱管機(jī)構(gòu)安裝在連接橋上。本發(fā)明的技術(shù)效果在于本發(fā)明公開的一種具有減震及鎖死保護(hù)功能的自適應(yīng)抱管裝置，結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，適用于提升和支撐管道作業(yè)。本發(fā)明中的V形輥組可以相對底托做側(cè)傾和俯仰轉(zhuǎn)動自適應(yīng)管道晃動，始終與管道保持兩側(cè)貼合，有效減少管道所受的最大接觸力，減少管道磨損，同時彈性吸震墊片可以有效吸收提升和支撐管道過程中管道受到的沖擊，鎖死機(jī)構(gòu)位于底托腔內(nèi)，免受外界干擾，提供底托開合執(zhí)行器閉合動作失效時的安全保護(hù)功能，能實現(xiàn)長線管道的連續(xù)移動施工。


圖1是本發(fā)明三維示意圖；圖2是本發(fā)明之抱管機(jī)構(gòu)主視圖；圖3是本發(fā)明之橋形框架三維示意圖；圖4是本發(fā)明之V形輥組三維示意圖；圖5是本發(fā)明之V形輥組主視圖；圖6是本發(fā)明之V形輥組A-A截面圖；圖7是本發(fā)明之輥子距離調(diào)節(jié)示意圖；圖8是本發(fā)明之鎖死機(jī)構(gòu)示意圖；圖9. 1-圖9. 4是本發(fā)明之工作過程示意圖；圖10是本發(fā)明之底托鎖死局部圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳述。圖中各標(biāo)號的含義為1.橋形框架(11外部接口，1.2軸孔，1.3伸出端，1.4軸承座，1.5軸孔，1.6軸孔，1.7限位擋板，1.8方形槽)，2.豎直輥子，3.輥子，4.底托1軸承座)，5.銷軸，6.輥子支架，7.側(cè)板，8.底托開合執(zhí)行器，9.機(jī)械手爪，10.手爪開合執(zhí)行器，11.升降桿，12.連接橋，13.機(jī)械手升降執(zhí)行器，14.機(jī)械手升降滑道，15.機(jī)械手?jǐn)[動執(zhí)行器，16.墊片，17.鎖死液壓缸活塞桿(17. 1光桿，17.2導(dǎo)向桿，17.3鎖緊塊)，18.液壓缸，19.彈簧，20.管道，21.管道接口，22.銷軸，23.銷軸。如圖1、圖3所示，本發(fā)明主要由抱管機(jī)構(gòu)和機(jī)械手組成。抱管機(jī)構(gòu)通過外部接口 1. 1與外部設(shè)備連接，機(jī)械手通過連接橋12鉸接在抱管機(jī)構(gòu)上。如圖1、圖2、圖4、圖6所示，抱管機(jī)構(gòu)包括一個半封閉式的橋形框架1，框架1左右兩側(cè)分別安裝豎直輥子2，能繞其各自軸心旋轉(zhuǎn)，可有效防止管道與框架1豎壁內(nèi)側(cè)碰撞。 框架1下部鉸接底托4，底托4由執(zhí)行器實現(xiàn)相對于框架的開閉運(yùn)動。底托4上通過銷軸 23鉸接兩個輥子支架6，可實現(xiàn)輥子支架6繞銷軸23的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)；每個輥子支架6通過銷軸22鉸接側(cè)板7，可實現(xiàn)側(cè)板7繞銷軸22的俯仰轉(zhuǎn)動；側(cè)板7上通過銷軸5和銷軸22鉸接若干輥子3，共同構(gòu)成V形輥組；通過以上V形輥組的側(cè)傾及俯仰轉(zhuǎn)動動作，可以實現(xiàn)V 形輥組與管道的自適應(yīng)貼合，有效增加輥組與管道的接觸點，減小接觸力。底托4與每個輥子支架6的鉸接軸23的兩側(cè)各布置有一個彈性吸震墊片16，能有效吸收管道受到的沖擊。 底托4內(nèi)腔近末端安裝有一個帶受壓彈簧19的鎖死機(jī)構(gòu)保證抱管作業(yè)可靠。機(jī)械手由手爪9、手爪開合執(zhí)行器10、升降桿11及滑道14、升降執(zhí)行器13、擺動執(zhí)行器15及連接框架 1與滑道14的連接橋12組成。如圖2、圖4、圖6、圖7所示，底托4為V形中空結(jié)構(gòu)，V形斜面上對稱布置兩處軸孔座4. 1，其通過銷軸23鉸接V形輥組，V形輥組包含兩個(或兩個以上)輥子3，其成線性排列，每個輥子3均可繞各自的銷軸5或銷軸22旋轉(zhuǎn)，輥子3之間的距離大于管道焊接或陽極保護(hù)接口 21寬度，其通過銷軸5與側(cè)板7的齒形嚙合配對確定，這樣可以防止接口 21 承受全部負(fù)載而被破壞。銷軸5 —端為圓棒狀，另一端為矩形齒條狀，且齒厚與齒槽寬度相同，側(cè)板7兩端有矩齒槽，且齒厚與齒槽寬度相同，其與銷軸5矩形齒形成嚙合。在軸孔座 4. 1的兩側(cè)布置有彈性吸震墊片16，其為波浪形，由水平端、大半圓凸起端及上翹端組成， 水平端貼合底托上表面，上翹端與水平端間隔一定距離，其大小由墊片16抗彎剛度及管道 20負(fù)載決定，墊片16由彈性材料制成，可有效吸收管道受到的沖擊。如圖2、圖6、圖8所示，鎖死機(jī)構(gòu)由活塞桿17、液壓缸18、兩根受壓彈簧19、底托4 與框架1共同構(gòu)成。液壓缸18在自由狀態(tài)時，在受壓彈簧19作用下，鎖緊塊17. 3始終處于伸長狀態(tài)，其中活塞桿17由中間光桿17. 1、兩側(cè)導(dǎo)向桿17. 2及鎖緊塊17. 3組成，鎖緊塊 17. 3末端有楔形凸臺，兩根受壓彈簧19分別套在兩側(cè)導(dǎo)向桿17. 2上，液壓缸18通過銷軸鉸接在底托上。如圖3、圖6所示，半封閉式框架1為橋式結(jié)構(gòu)，其上部兩側(cè)有與外部機(jī)構(gòu)連接的接口 1.1以及與開合執(zhí)行器連接的軸孔1.2，中間有與機(jī)械手連接的伸出端1.3，前面左右兩側(cè)有安裝輥子的軸承座1. 4，后面有與擺動執(zhí)行器連接的軸孔1. 5，下部一側(cè)有與底托銜接的軸孔1. 6，另一側(cè)末端有限位擋板1. 7，限位擋板1. 7下方有一與鎖死機(jī)構(gòu)的鎖緊塊17. 3 楔形凸臺嵌合的方形槽1.8。本發(fā)明工作原理如下總體工作過程如圖9. 1-9. 4所示。圖9. 1為抓管階段，首先利用機(jī)械手升降執(zhí)行器13下降機(jī)械手，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定位置時，利用擺動執(zhí)行器15調(diào)整機(jī)械手與待抱管道的相對位置，完畢后，驅(qū)動機(jī)械手爪9，完成管道抓取動作。圖9. 2為管道提升階段，提升管道直至管道完全進(jìn)入半封閉框架1的內(nèi)部指定位置。圖9. 3為底托4閉合階段， 啟動鎖死機(jī)構(gòu)液壓缸18，回收鎖緊塊17. 3，啟動底托開合執(zhí)行器8，閉合底托4，則管道在框架1與底托4構(gòu)成的封閉框內(nèi)。圖9. 4為底托4鎖死階段。底托4碰到限位擋板1.7后完成閉合動作，然后操作鎖緊液壓缸18，復(fù)位鎖緊塊17. 3，使其伸長插入方形槽1. 8內(nèi)，完成鎖死動作，圖10為底托鎖死局部圖，鎖緊塊17. 3的末端楔形凸臺與方槽1. 8的下端形成嵌合，有效鎖死。至此，完成管道提升或支撐移動的全部準(zhǔn)備工作。在提升或支撐管道移動過程中，V形輥組可以相對底托4做側(cè)傾和俯仰轉(zhuǎn)動自適應(yīng)管道晃動，始終與管道保持兩側(cè)貼合，有效減少管道所受的最大接觸力，減少管道磨損，同時彈性吸震墊片16可以有效吸收提升和支撐管道過程中管道受到的沖擊，鎖死機(jī)構(gòu)位于底托4內(nèi)部空腔內(nèi)，免受外界干擾， 提供底托開合執(zhí)行器閉合動作失效時的安全保護(hù)功能，能實現(xiàn)長線管道的連續(xù)移動施工。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)抱管裝置，主要包括提升機(jī)械手和鉸接在提升機(jī)械手上的一個開閉式抱管機(jī)構(gòu)；其特征是所述抱管機(jī)構(gòu)包含一個半封閉式的框架，框架左右兩側(cè)分別安裝豎直輥子，框架下部鉸接V形底托，V形底托由執(zhí)行器實現(xiàn)相對于框架的開閉運(yùn)動，V形底托上通過銷軸鉸接兩個輥子支架，每個輥子支架均可繞其銷軸相對于底托做側(cè)傾轉(zhuǎn)動，每個輥子支架的兩側(cè)通過銷軸各鉸接一個側(cè)板，側(cè)板均可繞其銷軸相對于輥子支架做俯仰轉(zhuǎn)動，側(cè)板上通過銷軸鉸接布置若干輥子，每個輥子均可繞自身銷軸旋轉(zhuǎn)，兩個輥子支架上的輥子構(gòu)成V形輥組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)抱管裝置，其特征是輥子外層套有彈性材料，V形底托與每個輥子支架鉸接軸的兩側(cè)各布置有一個彈性吸震墊片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)抱管裝置，其特征是所述彈性吸震墊片為波浪形，由水平端、大半圓凸起端及上翹端組成，水平端貼合V形底托上表面，上翹端與水平端間隔一定距1 O
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的自適應(yīng)抱管裝置，其特征是V形底托為中空結(jié)構(gòu)，在 V形底托的中空腔的近末端安裝有一個鎖死機(jī)構(gòu)，所述鎖死機(jī)構(gòu)包括鉸接在V形底托中空腔的液壓缸、與液壓缸的活塞桿連接的鎖緊塊、與鎖緊塊連接的導(dǎo)向桿、套在導(dǎo)向桿上的受壓彈簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的自適應(yīng)抱管裝置，其特征是每個輥子支架上包含兩個或兩個以上的成線性排列的輥子，輥子之間的距離大于管道焊接或陽極保護(hù)接口寬度， 側(cè)板上上開有齒槽，輥子與側(cè)板鉸接的銷軸的一端為圓棒狀、另一端為齒條狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)抱管裝置，其特征是每個輥子支架上包含兩個或兩個以上的成線性排列的輥子，輥子之間的距離大于管道焊接或陽極保護(hù)接口寬度，側(cè)板上上開有齒槽，輥子與側(cè)板鉸接的銷軸的一端為圓棒狀、另一端為齒條狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的自適應(yīng)抱管裝置，其特征是所述提升機(jī)械手設(shè)置有連接橋，抱管機(jī)構(gòu)安裝在連接橋上。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)抱管裝置，其特征是所述提升機(jī)械手設(shè)置有連接橋， 抱管機(jī)構(gòu)安裝在連接橋上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)抱管裝置，其特征是所述提升機(jī)械手由手爪、所述提升機(jī)械手設(shè)置有連接橋，抱管機(jī)構(gòu)安裝在連接橋上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)抱管裝置，其特征是所述提升機(jī)械手設(shè)置有連接橋，抱管機(jī)構(gòu)安裝在連接橋上。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種自適應(yīng)抱管裝置。包括提升機(jī)械手和一個開閉式抱管機(jī)構(gòu)；所述抱管機(jī)構(gòu)包含一個半封閉式的框架，框架左右兩側(cè)分別安裝豎直輥子，框架下部鉸接V形底托，V形底托由執(zhí)行器實現(xiàn)相對于框架的開閉運(yùn)動，V形底托上通過銷軸鉸接兩個輥子支架，每個輥子支架均可繞其銷軸相對于底托做側(cè)傾轉(zhuǎn)動，每個輥子支架的兩側(cè)通過銷軸各鉸接一個側(cè)板，側(cè)板均可繞其銷軸相對于輥子支架做俯仰轉(zhuǎn)動，側(cè)板上通過銷軸鉸接布置若干輥子，每個輥子均可繞自身銷軸旋轉(zhuǎn)，兩個輥子支架上的輥子構(gòu)成V形輥組。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，可以自適應(yīng)管道晃動，始終與管道保持兩側(cè)貼合，同時彈性吸震墊片可以有效吸收管道受到的沖擊，鎖死機(jī)構(gòu)進(jìn)一步增強(qiáng)作業(yè)可靠性。
文檔編號B66C1/10GK102442607SQ20111032526
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者于貴芙, 宮含洋, 彭琳, 王智鵬, 王立權(quán), 葛汝博, 袁金如, 譚磊, 邢曉冬, 郭鉭 申請人:哈爾濱工程大學(xué)