流體罐裝鶴管自動對位裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了流體罐裝鶴管自動對位裝置，包括桁架、具有行走輪的桁車和控制器，在桁車上安裝著的動力輸出裝置驅(qū)動行走輪自轉(zhuǎn)，乃至行走輪相應(yīng)帶動桁車在桁架上沿二維坐標(biāo)平面移動，在桁車上安裝著垂管；在桁車上還安裝著用于測定行走輪轉(zhuǎn)速及其轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)編碼器及用于掃描車載罐體頂部的非接觸式掃描測距儀；控制器、旋轉(zhuǎn)編碼器、非接觸式掃描測距儀、動力輸出裝置和桁車等配接成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型可使垂管自動與罐車頂部罐口相對位，工作效率高，大大降低人工操作強(qiáng)度，徹底避免人工誤操作環(huán)節(jié)，基本不存在工作差錯率。
【專利說明】流體罐裝鶴管自動對位裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及流體裝卸裝備，屬于使鶴管自動與罐口相對位的機(jī)電一體化自控設(shè)備，特別是流體罐裝鶴管自動對位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]普通桁架式頂部罐裝設(shè)備(鶴管)主要包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)、桁車、桁架、罐裝管等主要部分，其工作原理為:罐車?？烤臀缓?，人工操作用于對位的手動換向閥，驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動桁車在桁架上行進(jìn)以帶動罐裝管(垂管)轉(zhuǎn)移至罐車罐口的正上方，然后再人工操作手動換向閥，將罐裝管(垂管)下降至指定位置，開始注液，注液完成后，人工操作用于罐裝管(垂管)升降的手動換向閥，將罐裝管(垂管)提升上去，整個罐裝作業(yè)完成。但是，普通桁架式頂部罐裝設(shè)備(鶴管)存在的一些問題:①工作效率低一罐裝時需要人工依次使每個垂管和罐口進(jìn)行對位，將罐裝管(垂管)插入罐口、提升罐裝管(垂管)等作業(yè)，整個過程耗時長、工作效率低；②工作強(qiáng)度高一如通過汽車罐裝，操作人員需要逐一登上每個灌裝平臺進(jìn)行操作；若通過火車罐裝，操作人員需要沿幾十米甚至長達(dá)幾百米的罐裝平臺對每臺罐裝設(shè)備逐一進(jìn)行操作，當(dāng)設(shè)備數(shù)量較多時，操作人員的工作強(qiáng)度就會非常大；③工作差錯率高一人工操作難免存在操作人員因疲勞、精力不集中等因素，相應(yīng)造成垂管和罐口對位不準(zhǔn)、提升下降不到位、忘記其它安全操作環(huán)節(jié)等較嚴(yán)重的操作流程問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種流體罐裝鶴管自動對位裝置，可使垂管自動與罐車頂部罐口相對位，工作效率高，大大降低人工操作強(qiáng)度，徹底避免人工誤操作環(huán)節(jié)，基本不存在工作差錯率。
[0004]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種流體罐裝鶴管自動對位裝置，包括桁架、具有行走輪的桁車和控制器，在桁車上安裝著的動力輸出裝置驅(qū)動行走輪自轉(zhuǎn)，控制器控制動力輸出裝置工作，乃至行走輪帶動桁車在桁架上沿二維坐標(biāo)平面移動，在桁車上安裝著用于在被運(yùn)載罐體頂部開設(shè)的罐口正上方以懸垂方式由動力輸出裝置驅(qū)動而下降以對接罐口的垂管；在桁車上還安裝著用于測定行走輪轉(zhuǎn)速及其轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)編碼器及用于掃描被運(yùn)載罐體頂部外表面的非接觸式掃描測距儀；當(dāng)非接觸式掃描測距儀至少掃描到罐口時，控制器通過閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)依據(jù)非接觸式掃描測距儀所測得的罐口在同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)相對垂管下端管口在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)所在方位數(shù)值及罐口在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)與垂管下端管口在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)之間的水平直線距離數(shù)值，控制由動力輸出裝置驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車帶動垂管向接近罐口的方向移動，并依據(jù)該水平直線距離數(shù)值、非接觸式掃描測距儀實(shí)時測得的罐口相對垂管下端管口的方位數(shù)值和旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)時測得的行走輪轉(zhuǎn)速數(shù)值及其轉(zhuǎn)向信號，控制由動力輸出裝置驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車將垂管下端管口在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)移動至罐口在該同一水平面上的正投影區(qū)域內(nèi)，最終旨在使垂管下端管口基本移動至罐口正上方。
[0005]本實(shí)用新型所具有的桁架采用直角坐標(biāo)系統(tǒng)，其動力輸出裝置由液壓傳動系統(tǒng)(或其它動力源)構(gòu)成。本實(shí)用新型所具有的旋轉(zhuǎn)編碼器能采集有關(guān)行走輪在桁架上運(yùn)動的運(yùn)動參數(shù)。本實(shí)用新型所具有的掃描測距儀(如理當(dāng)具有測距功能的光學(xué)3D掃描儀)為通過非接觸式樣測量方式對在車載罐體頂部開設(shè)的罐口所在位置進(jìn)行(一級)檢測，即對罐口的所在位置進(jìn)行初步測定。本實(shí)用新型依靠現(xiàn)有的控制器、旋轉(zhuǎn)編碼器和掃描測距儀和已有的桁架、桁車、動力輸出裝置等配構(gòu)成自動反饋控制裝備(閉環(huán)反饋控制系統(tǒng))，可使垂管(鶴管的一部分)自動與罐車頂部罐口相對位，工作效率高，大大降低人工操作強(qiáng)度，徹底避免人工誤操作環(huán)節(jié)，基本不存在工作差錯率，在整個罐裝過程無需高強(qiáng)度人工干預(yù)，能自動罐裝流體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0007]圖1為本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)簡示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]一種流體罐裝鶴管自動對位裝置，如圖1所示，包括桁架、具有行走輪的桁車2和控制器，在桁車2上安裝著的動力輸出裝置I驅(qū)動行走輪自轉(zhuǎn)，控制器控制動力輸出裝置I工作，乃至行走輪帶動桁車2在桁架上沿二維坐標(biāo)平面移動，在桁車2上安裝著用于在被運(yùn)載罐體頂部開設(shè)的罐口正上方以懸垂方式由動力輸出裝置I驅(qū)動而下降以對接罐口的垂管5 ;在桁車2上還安裝著用于測定行走輪轉(zhuǎn)速及其轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)編碼器3及用于掃描被運(yùn)載罐體頂部外表面的非接觸式掃描測距儀4 ;當(dāng)非接觸式掃描測距儀4至少掃描到罐口時，控制器通過閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)依據(jù)非接觸式掃描測距儀4所測得的罐口在同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)相對垂管5下端管口在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)所在方位數(shù)值及罐口在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)與垂管5下端管口在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)之間的水平直線距離數(shù)值，控制由動力輸出裝置I驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車2帶動垂管5向接近罐口的方向移動，并依據(jù)該水平直線距離數(shù)值、非接觸式掃描測距儀4實(shí)時測得的罐口相對垂管5下端管口的方位數(shù)值和旋轉(zhuǎn)編碼器3實(shí)時測得的行走輪轉(zhuǎn)速數(shù)值及其轉(zhuǎn)向信號，控制由動力輸出裝置I驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車2將垂管5下端管口在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)移動至罐口在該同一水平面上的正投影區(qū)域內(nèi)，最終旨在使垂管5下端管口基本移動至罐口正上方。
[0009]本實(shí)用新型基本工作流程:罐車?？烤臀恢?，人工打開封住罐車所裝載的罐體頂部開設(shè)的罐口的罐蓋，在罐蓋被檢測合格后，人工啟動本實(shí)用新型，動力輸出裝置I液壓傳動系統(tǒng)提供動力以驅(qū)動行走輪自轉(zhuǎn)，在桁車2上安裝著的垂管5相應(yīng)在桁架上向靠近罐口的方向移動，固定在桁車2前端的非接觸式掃描測距儀4 (非接觸式的一級檢測系統(tǒng))工作，固定在桁車2上的旋轉(zhuǎn)編碼器3開始計(jì)量行走輪的運(yùn)動參數(shù)，垂管5在同一水平面上的正投影最終與罐口在水平面上的正投影大部分重合。當(dāng)垂管5下降到位后，控制器自動開啟注液閥門將液體經(jīng)罐口注入罐體內(nèi)，當(dāng)罐體內(nèi)的液位達(dá)到指定量或限定液位時，控制器也可自動指令注液閥門關(guān)閉，隨后，控制器控制動力輸出裝置I驅(qū)動垂管5上升，桁車2復(fù)位。
[0010]如圖1所示，在垂管5下端管口上安裝著升降機(jī)構(gòu)，在升降機(jī)構(gòu)上安裝著行程開關(guān)6，控制器控制動力輸出裝置I驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)工作；當(dāng)行走輪通過桁車2最終將垂管5下端管口基本挪移至罐口正上方時，控制器控制動力輸出裝置I驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)帶動行程開關(guān)6先于垂管5下端管口下降至罐口內(nèi)，位于罐口內(nèi)的行程開關(guān)6被由動力輸出裝置I驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車2帶動而沿水平方向移動以至受罐口限位而第一次碰觸罐口內(nèi)周邊第一處部位；控制器通過閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)依據(jù)行程開關(guān)6第一次已碰觸罐口內(nèi)周邊第一處部位的開關(guān)信號控制由動力輸出裝置I驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車2帶動行程開關(guān)6朝著離開與罐口內(nèi)周邊已相接觸的第一處部位的方向移動以至行程開關(guān)6又受罐口限位而重復(fù)碰觸罐口內(nèi)周邊第二處部位，且控制器進(jìn)一步依據(jù)行程開關(guān)6第二次已碰觸罐口內(nèi)周邊第二處部位的開關(guān)信號控制由動力輸出裝置I驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車2帶動行程開關(guān)6朝著離開與罐口內(nèi)周邊已相接觸的第二處部位的方向移動，以至行程開關(guān)6又受罐口限位而重復(fù)碰觸罐口內(nèi)周邊第三處部位；控制器進(jìn)一步依據(jù)行程開關(guān)6每相鄰兩次與罐口內(nèi)周邊不同處部位相碰觸的開關(guān)信號的時差數(shù)值和旋轉(zhuǎn)編碼器3實(shí)時測得的行走輪轉(zhuǎn)速數(shù)值及其轉(zhuǎn)向信號算得若干個行程開關(guān)6在罐口內(nèi)沿水平面移動的位移數(shù)值，依據(jù)由該若干個位移數(shù)值算得的罐口在水平面上的正投影邊界范圍數(shù)值控制由動力輸出裝置I驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車2帶動行程開關(guān)6離開罐口內(nèi)周邊以使行程開關(guān)6不再接觸罐口內(nèi)周邊，控制動力輸出裝置I驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)帶動行程開關(guān)6上升至罐口上方，并依據(jù)該罐口在該同一水平面上的正投影的幾何中心點(diǎn)相對垂管5下端管口在水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)的所在方位數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)編碼器3實(shí)時測得的行走輪轉(zhuǎn)速數(shù)值及其轉(zhuǎn)向信號，控制由動力輸出裝置I驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車2將始終基本位于罐口正上方的垂管5下端管口在水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)向罐口在水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)移動，最終旨在使垂管5下端管口在水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)更加接近罐口在水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)。以接觸方式測量罐口正投影尺寸的行程開關(guān)6可進(jìn)一步提高對罐口的對位精度。
[0011]根據(jù)控制器設(shè)定的判斷條件，非接觸式掃描測距儀4對罐口在同一水平面上的正投影的所在位置(預(yù)定位置)進(jìn)行一級檢測，當(dāng)檢測到罐口在該同一水平面上的正投影的所在位置(預(yù)定位置)時，控制器自動向動力輸出裝置1(液壓傳動系統(tǒng))具有的電磁換向閥發(fā)出打開指令，電磁換向閥則立即打開，動力輸出裝置I驅(qū)使桁車2向靠近罐口的方向移動，并在垂管5在該同一水平面上的正投影與罐口在該同一水平面上的正投影部分重合時，啟動行程開關(guān)6 (接觸式的二級檢測系統(tǒng))進(jìn)一步對罐口在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)進(jìn)行二級檢測，行程開關(guān)6由升降機(jī)構(gòu)帶動而進(jìn)入罐口(下降到位)并接著由動力輸出裝置I驅(qū)使而接觸罐口內(nèi)周邊，控制器根據(jù)行程開關(guān)6的若干個位移量計(jì)算出罐口在該同一水平面上的正投影的幾何中心點(diǎn)，自行修正罐口在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)所在位置誤差，即對垂管5在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)所在位置再次進(jìn)行調(diào)整，最終使垂管5在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)更加地接近罐口在該同一水平面上的正投影的所在位置幾何中心點(diǎn)(罐口在該同一水平面上的正投影與垂管5在該同一水平面上的正投影絕大部分相重合)，達(dá)到罐口與垂管5下端管口基本在豎直方向上就位以準(zhǔn)確相對位的目的。[0012] 本實(shí)用新型具有的非接觸式掃描測距儀4對罐口的定位精度為8-10mm，其具有的行程開關(guān)6對罐口的定位精度為3-5mm。根據(jù)對罐口的定位精度要求，本實(shí)用新型可單獨(dú)采用非接觸式掃描測距儀4或單獨(dú)(接觸式)采用行程開關(guān)6，或者可同時采用采用非接觸式掃描測距儀4和(接觸式)行程開關(guān)6。
【權(quán)利要求】
1.一種流體罐裝鶴管自動對位裝置，包括桁架、具有行走輪的桁車(2)和控制器，在桁車(2)上安裝著的動力輸出裝置(I)驅(qū)動行走輪自轉(zhuǎn),控制器控制動力輸出裝置(I)工作，乃至行走輪帶動桁車(2)在桁架上沿二維坐標(biāo)平面移動，在桁車(2)上安裝著用于在被運(yùn)載罐體頂部開設(shè)的罐口正上方以懸垂方式由動力輸出裝置(I)驅(qū)動而下降以對接罐口的垂管(5);其特征在于:在桁車(2)上還安裝著用于測定行走輪轉(zhuǎn)速及其轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)編碼器(3)及用于掃描被運(yùn)載罐體頂部外表面的非接觸式掃描測距儀(4);當(dāng)非接觸式掃描測距儀(4)至少掃描到罐口時，控制器通過閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)依據(jù)非接觸式掃描測距儀(4)所測得的罐口在同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)相對垂管(5)下端管口在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)所在方位數(shù)值及罐口在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)與垂管(5)下端管口在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)之間的水平直線距離數(shù)值，控制由動力輸出裝置(I)驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車(2)帶動垂管(5)向接近罐口的方向移動，并依據(jù)該水平直線距離數(shù)值、非接觸式掃描測距儀(4)實(shí)時測得的罐口相對垂管(5)下端管口的方位數(shù)值和旋轉(zhuǎn)編碼器(3)實(shí)時測得的行走輪轉(zhuǎn)速數(shù)值及其轉(zhuǎn)向信號，控制由動力輸出裝置(I)驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車(2)將垂管(5)下端管口在該同一水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)移動至罐口在該同一水平面上的正投影區(qū)域內(nèi)，最終旨在使垂管(5)下端管口基本移動至罐口正上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1流體罐裝鶴管自動對位裝置，其特征是:在垂管(5)下端管口上安裝著升降機(jī)構(gòu)，在升降機(jī)構(gòu)上安裝著行程開關(guān)(6)，控制器控制動力輸出裝置(I)驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)工作；當(dāng)行走輪通過桁車(2)最終將垂管(5)下端管口基本挪移至罐口正上方時，控制器控制動力輸出裝置(I)驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)帶動行程開關(guān)(6)先于垂管(5)下端管口下降至罐口內(nèi)，位于罐口內(nèi)的行程開關(guān)(6)被由動力輸出裝置(I)驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車(2)帶動而沿水平方向移動以至受罐口限位而第一次碰觸罐口內(nèi)周邊第一處部位；控制器通過閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)依據(jù)行程開關(guān)(6)第一次已碰觸罐口內(nèi)周邊第一處部位的開關(guān)信號控制由動力輸出裝置(I)驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車(2)帶動行程開關(guān)(6)朝著離開與罐口內(nèi)周邊已相接觸的第一處部位的方向移動以至行程開關(guān)(6)又受罐口限位而重復(fù)碰觸罐口內(nèi)周邊第二處部位，且`控制器進(jìn)一步依據(jù)行程開關(guān)(6)第二次已碰觸罐口內(nèi)周邊第二處部位的開關(guān)信號控制由動力輸出裝置(I)驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車(2)帶動行程開關(guān)(6)朝著離開與罐口內(nèi)周邊已相接觸的第二處部位的方向移動，以至行程開關(guān)(6)又受罐口限位而重復(fù)碰觸罐口內(nèi)周邊第三處部位；控制器進(jìn)一步依據(jù)行程開關(guān)(6)每相鄰兩次與罐口內(nèi)周邊不同處部位相碰觸的開關(guān)信號的時差數(shù)值和旋轉(zhuǎn)編碼器(3)實(shí)時測得的行走輪轉(zhuǎn)速數(shù)值及其轉(zhuǎn)向信號算得若干個行程開關(guān)(6)在罐口內(nèi)沿水平面移動的位移數(shù)值，依據(jù)由該若干個位移數(shù)值算得的罐口在水平面上的正投影邊界范圍數(shù)值控制由動力輸出裝置(I)驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車(2)帶動行程開關(guān)(6)離開罐口內(nèi)周邊以使行程開關(guān)(6)不再接觸罐口內(nèi)周邊，控制動力輸出裝置(I)驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)帶動行程開關(guān)(6)上升至罐口上方，并依據(jù)該罐口在該同一水平面上的正投影的幾何中心點(diǎn)相對垂管(5)下端管口在水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)的所在方位數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)編碼器(3)實(shí)時測得的行走輪轉(zhuǎn)速數(shù)值及其轉(zhuǎn)向信號，控制由動力輸出裝置(I)驅(qū)動而自轉(zhuǎn)的行走輪通過桁車(2)將始終基本位于罐口正上方的垂管(5)下端管口在水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)向罐口在水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)移動，最終旨在使垂管(5)下端管口在水平面上的正投影幾何中心點(diǎn)更加接近罐口在水`平面上的正投影幾何中心點(diǎn)。
【文檔編號】B67D7/06GK203625021SQ201320824766
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月15日
【發(fā)明者】劉新, 亢春, 張中放, 徐繼承, 李志國, 程曦, 陳衛(wèi)東, 馮杰, 邱冬, 張慧雨, 徐夢雨, 羅紹俊 申請人:新疆中拓新能源技術(shù)股份有限公司