[发明专利]一种回转窑残余耐火砖的破拆机器人及破拆方法

摘要

本发明公开一种回转窑残余耐火砖的破拆机器人及破拆方法，属于工业机器人技术领域。该机器人包括承载移动系统、变位系统、锁紧系统、进给系统、反馈系统、控制系统。本发明机器人机架上装有四个进给箱，利用各系统的协调工作完成对残余耐火砖的破拆。本发明所提供的破拆机器人是非常典型的机电一体化系统，它融合了机械、电子、控制及传感等技术，该机器人符合回转窑残余耐火砖清理的相关需求，能够在高效率完成残余耐火砖清理作业，同时不损坏窑体，实现破拆残余耐火砖的自动化与智能化。

主权项

1.一种回转窑残余耐火砖的破拆机器人，其特征在于该破拆机器人包括承载移动系统、变位系统、锁紧系统、进给系统、反馈系统及控制系统；所述承载移动系统包括车轮（1）、配重块（2）、下车体（3）、上盖板（4）、驱动电机（52）、第二轴承端盖（53）及圆锥滚子轴承（64），所述上盖板（4）与所述下车体（3）通过沉头螺栓固定连接，所述上盖板（4）与所述下车体（3）之间安装有软垫片，所述驱动电机（52）通过螺栓安装在所述下车体（3）的内侧壁上，所述驱动电机（52）的转轴依次穿过所述圆锥滚子轴承（64）、所述第二轴承端盖（53）、所述车轮锁紧夹块（50）及所述车轮（1）上的安装孔，所述驱动电机（52）转轴上设有的键槽装有的键与所述车轮（1）安装孔上设有的键槽配合，所述驱动电机（52）转轴的伸出端的前端设有螺纹，所述驱动电机（52）上的台阶与所述驱动电机（52）转轴伸出端的前端螺纹配合的螺母将所述车轮（1）轴向固定，所述圆锥滚子轴承（64）的内圈与所述驱动电机（52）的转轴为过盈配合，所述下车体（3）上设有安装孔，所述圆锥滚子轴承（64）的外圈与所述下车体（3）设有的安装孔为过渡配合，所述第二轴承端盖（53）通过螺栓安装在所述下车体（3）的外侧壁上，所述第二轴承端盖（53）轴向固定所述圆锥滚子轴承（64），所述第二轴承端盖（53）与所述驱动电机（52）的转轴之间安装有密封圈，所述配重块（2）通过螺母固定在所述下车体（3）侧壁伸出轴上；所述变位系统由支架变位机构和进给箱变位机构两部分组成，所述支架变位机构包括皮带罩（5）、导向支架（6）、齿圈（7）、进给箱（8）、第一轴承端盖（9）、主轴（10）、第一皮带轮（11）、皮带（12）、第二皮带轮（13）、主电机（14）、圆柱滚子轴承（54）及压板（60），所述压板（60）与所述进给箱（8）通过螺栓固定连接，所述压板（60）与所述进给箱（8）之间安装有软垫片，所述进给箱（8）在工作时等间距分布在所述导向支架（6）上，所述导向支架（6）的外圆与所述进给箱（8）接触，所述进给箱（8）能够在所述导向支架（6）上做圆周运动，所述齿圈（7）通过沉头螺钉与所述导向支架（6）固定连接，所述导向支架（6）上设有导向槽，所述主轴（10）的左端设有的键槽上装有的键与所述第一皮带轮（11）安装孔上设有的键槽配合，所述主轴（10）左端的伸出端的前端设有螺纹，所述主轴（10）左端的台阶与所述主轴（10）伸出端的前端螺纹配合的螺母将所述第一皮带轮（11）轴向固定，所述主轴（10）右端设有的键槽上装有的键与所述导向支架（6）上设有的键槽配合，所述主轴（10）的右端的伸出端的前端设有螺纹孔，圆挡板（66）上设有安装孔，所述圆挡板（66）与所述主轴（10）通过螺栓固定连接，所述主轴（10）右端的台阶与所述圆挡板（66）将所述导向支架（6）轴向固定，所述圆柱滚子轴承（54）的内圈与所述主轴（10）为过盈配合，所述圆柱滚子轴承（54）的外圈与所述下车体（3）的轴承孔为过渡配合，所述第二轴承端盖（9）通过螺栓安装在所述下车体（3）上，所述第二轴承端盖（9）与所述下车体（3）之间安装有软垫片，所述第二轴承端盖（9）与所述主轴（10）之间安装有密封圈，所述第二轴承端盖（9）轴向固定所述圆柱滚子轴承（54），所述皮带罩（5）通过螺栓固定在所述下车体（3）上，所述皮带罩（5）与所述下车体（3）之间安装有软垫片，所述主电机（14）转轴上设有的键槽装有的键与所述第二皮带轮（13）安装孔上设有的键槽配合，所述主电机（14）转轴的伸出端的前端设有螺纹，所述主电机（14）转轴上的台阶与所述主电机（14）转轴伸出端的前端螺纹配合的螺母将所述第二皮带轮（13）轴向固定，所述第一皮带轮（11）和所述第二皮带轮（13）通过张紧的所述皮带（12）相连，所述主电机（14）通过螺栓安装在所述下车体（3）的底部凸台上；所述进给箱变位机构包括驱动齿轮（15）、变位电机（16）、导向滑块（17）、第四螺母（55）及连接螺纹轴（56），所述变位电机（16）转轴上设有的键槽装有的键与所述第二皮带轮（13）安装孔上设有的键槽配合，所述变位电机（16）转轴的伸出端的前端设有螺纹，所述变位电机（16）转轴上的台阶与所述变位电机（16）转轴伸出端的前端螺纹配合的螺母将所述驱动齿轮（15）轴向固定，所述变位电机（16）通过螺栓安装在所述进给箱（8）上，所述驱动齿轮（15）与所述齿圈（7）啮合，所述连接螺纹轴（56）穿过所述进给箱（8），所述连接螺纹轴（56）的一端通过沉头螺钉连接所述导向滑块（17），所述连接螺纹轴（56）的另一端通过所述第四螺母（55）固定在所述进给箱（8）上，所述导向支架（6）上设有导向槽，所述导向滑块（17）能够在导向槽内运动；所述锁紧系统由主轴锁紧机构、进给箱锁紧机构及车轮锁紧机构三部分组成，所述主轴锁紧机构包括主轴锁紧臂座（38）、第一主轴锁紧臂（39a）、第二主轴锁紧臂（39b）、主轴锁紧臂座销（40a）、主轴锁紧夹块销（40b）、主轴锁紧衔铁销（40c）、第一衔铁（41）、第一线圈（42）、第一弹簧（43）及主轴锁紧夹块（44），所述第一线圈（42）安装在所述第一主轴锁紧臂（39a）上，所述第一线圈（42）为中空，所述第一衔铁（41）设有通槽，所述第一主轴锁紧臂（39a）开有长槽，所述主轴锁紧衔铁销（40c）插入长槽内，所述主轴锁紧衔铁销（40c）依次穿过所述第一主轴锁紧臂（39a）前端的安装孔、所述第一衔铁（41）的通槽及所述第一主轴锁紧臂（39a）后端的安装孔，所述第二主轴锁紧臂（39b）与所述第一衔铁（41）的连接关系与所述第一主轴锁紧臂（39a）与所述第一衔铁（41）的连接关系完全相同，所述主轴锁紧衔铁销（40c）与所述第一衔铁（41）在通槽内的相对位置能够改变，所述第一衔铁（41）上设有台阶，所述第一弹簧（43）的一端紧靠所述第一衔铁（41）的台阶，所述第一弹簧（43）的另一端紧靠垫片，所述垫片紧靠所述第一主轴锁紧臂（39a）上，所述主轴锁紧夹块销（40b）插入所述第一主轴锁紧臂（39a）的长槽内，所述主轴锁紧夹块销（40b）依次穿过所述第一主轴锁紧臂（39a）前端的安装孔、所述主轴锁紧夹块（44）的安装孔及所述第一主轴锁紧臂（39a）后端的安装孔，所述主轴锁紧臂座销（40a）插入所述第一主轴锁紧臂（39a）的长槽内，所述主轴锁紧臂座销（40a）依次穿过所述第一主轴锁紧臂（39a）前端的安装孔、所述主轴锁紧臂座（38）的安装孔及所述第一主轴锁紧臂（39a）后端的安装孔，所述主轴锁紧臂座（38）通过螺栓安装在所述下车体（3）的内侧壁上，所述主轴锁紧机构的所述第一主轴锁紧臂（39a）和所述第二主轴锁紧臂（39b）两边关于锁紧夹块和锁紧臂座上的连接关系完全相同；所述车轮锁紧机构包括第二弹簧（45）、车轮锁紧衔铁销（46a）、车轮锁紧夹块销（46b）、车轮锁紧臂座销（46c）、第二衔铁（47）、第一车轮锁紧臂（48a）、第二车轮锁紧臂（48b）车轮锁紧臂座（49）、车轮锁紧夹块（50）及第二线圈（51），所述第二线圈（51）安装在所述第一车轮锁紧臂（48a）上，所述第二线圈（51）为中空，所述第二衔铁（47）设有通槽，所述第一车轮锁紧臂（48a）开有长槽，所述车轮锁紧衔铁销（46a）插入长槽内，所述车轮锁紧衔铁销（46a）依次穿过所述第一车轮锁紧臂（48a）前端的安装孔、所述第二衔铁（47）的通槽及所述第一车轮锁紧臂（48a）后端的安装孔，所述第二车轮锁紧臂（48b）与所述第二衔铁（47）的连接关系与所述第一车轮锁紧臂（48a）与所述第二衔铁（47）的安装关系完全相同，所述车轮锁紧衔铁销（46a）与所述第二衔铁（47）在通槽内的相对位置能够改变，所述第二衔铁（47）上设有台阶，所述第二弹簧（45）的一端紧靠所述第二衔铁（47）的台阶，所述第二弹簧（45）的另一端紧靠垫片，所述垫片紧靠所述第一车轮锁紧臂（48a），所述车轮锁紧夹块销（46b）插入所述第一车轮锁紧臂（48a）的长槽内，所述车轮锁紧夹块销（46b）依次穿过所述第一车轮锁紧臂（48a）前端的安装孔、所述车轮锁紧夹块（50）的安装孔及所述第一车轮锁紧臂（48a）后端的安装孔，所述车轮锁紧臂座销（46c）插入所述第一车轮锁紧臂（48a）的长槽内，所述车轮锁紧臂座销（40c）依次穿过所述第一车轮锁紧臂（48a）前端的安装孔、所述车轮锁紧臂座（49）的安装孔及所述第一车轮锁紧臂（48a）后端的安装孔，所述车轮锁紧臂座（49）通过螺栓安装在所述下车体（3）的外侧壁上，所述车轮锁紧机构的所述第一车轮锁紧臂（48a）和所述第二车轮锁紧臂（48b）两边关于锁紧夹块和锁紧臂座上的连接关系完全相同；所述进给箱锁紧机构包括锁紧压头（32）、第二轴套（33）、第二导向销（34）、锁紧电机（35）、第二联轴器（36）及锁紧转轴（37），所述锁紧电机（35）通过螺栓安装在所述进给箱（8）上，所述锁紧电机（35）的转轴与所述进给箱（8）之间安装有密封圈，所述第二联轴器（36）的一端连接所述锁紧电机（35）的转轴，所述第二联轴器（36）的另一端连接所述锁紧转轴（37），所述锁紧转轴（37）与所述锁紧压头（32）为螺纹连接，所述锁紧压头（32）与所述第二轴套（33）为间隙配合，所述锁紧压头（32）与所述第二轴套（33）之间安装有密封圈，所述锁紧压头（32）上设有导向槽，所述第二轴套（33）通过螺栓安装在所述进给箱（8）上，所述第二导向销（34）安装在所述第二轴套（33）上，所述第二导向销（34）与所述锁紧压头（32）的导向槽为间隙配合；所述进给系统包括第一轴套（18）、钻头（19）、推力球轴承（20）、第一导向销（21）、进给转轴（22）、第一联轴器（24）、调整块（25）、回转电机（26）、进给齿轮（27）、进给电机（28）、套筒（29）、深沟球轴承（30）、拉杆（61)、第三弹簧（62a）、第四弹簧（62b）、第一垫片（63a）、第二垫片（63b）、第三垫片（63c）、第四垫片（63d）、第五垫片（63e）、第六垫片（63f）、第一螺母（65a）、第二螺母（65b）及第三螺母（65c），所述回转电机（26）通过螺栓安装在所述调整块（25）上，所述调整块（25）通过螺栓安装在所述套筒（29）的法兰盘上，所述套筒（29）与所述第一轴套（18）为间隙配合，所述第一轴套（18）通过螺栓固定在所述进给箱（8）上，所述第一轴套（18）与所述进给箱（8）之间安装软垫片，所述第一轴套（18）与所述套筒（29）之间安装有密封圈，所述第一导向销（21）安装在所述第一轴套（18）上，所述第一导向销（21）与所述套筒（29）上的导向槽为间隙配合，所述套筒（29）的外侧齿条与所述进给齿轮（27）啮合，所述进给电机（28）的转轴设有的键槽上装有的键与所述进给齿轮（27）上设有的键槽配合，所述进给电机（28）转轴的伸出端的前端设有螺纹，所述进给电机（28）上的台阶与所述进给电机（28）转轴伸出端的前端螺纹配合的螺母将所述进给齿轮（27）轴向固定，所述进给电机（28）通过螺栓安装在所述进给箱（8）上，所述回转电机（26）的转轴通过所述第一联轴器（24）与所述进给转轴（22）连接在一起，所述进给转轴（22）与所述套筒（29）之间通过所述推力球轴承（20）和所述深沟球轴承（30）配合安装，所述深沟球轴承（30）的内圈与所述进给转轴（22）为过盈配合，所述深沟球轴承（30）的外圈与所述套筒（29）为过渡配合，所述推力球轴承（20）的轴圈与所述进给转轴（22）为过渡配合，所述推力球轴承（20）的座圈与所述进给转轴（22）为间隙配合，所述进给转轴（22）与所述钻头（19）通过莫氏锥柄连接，所述进给转轴（22）的转动带动所述钻头（19）的旋转，所述拉杆（61）为双头螺杆，所述拉杆（61）依次穿过所述第一螺母（65a）、所述第一垫片（63a）、所述进给箱（8）上端设有安装孔、所述第二垫片（63b）、所述第三弹簧（62a）、所述第三垫片（63c）、所述套筒（29）法兰盘上设有的安装孔、所述第四垫片（63d）、所述第四弹簧（62b）、所述第五垫片（63e）、所述第二螺母（65b）、所述进给箱（8）下端设有的安装孔、所述第六垫片（63f）及所述第三螺母（65c），所述拉杆（61）的一端通过所述第一垫片（63a）和所述第一螺母（65a）安装在所述进给箱的（8）的上端，所述拉杆（61）的另一端通过所述第六垫片（63f）及所述第三螺母（65c）安装在进给箱的下端，在所述进给转轴（22）的另一侧分布着对称结构的拉杆；所述反馈系统包括压力传感器（31）和位移传感器（23），所述压力传感器（31）安装在所述进给转轴（22）的末端位置上，所述位移传感器（23）的传感部分安装在所述套筒（29）上，所述位移传感器（23）的位移测量部分的拉线固定在所述第一轴套（18）上；控制系统包括操控器（57）、接收器（58）及控制器（59），所述接收器（58）和所述控制器（59）安装在所述下车体（3）的底板上，所述接收器（58）上的接收天线伸出小车外。/n