一种无需人工操作的化学原料储存罐更换装置及其操作方法与流程

本发明涉及化工生产技术领域，具体为一种无需人工操作的化学原料储存罐更换装置及其操作方法。

背景技术：

化工生产是重要的工业生产方式，主要依赖化学原料之间的化学反应生产相应的产物。化工生产过程中需要利用原料储存罐向反应设备内添加相应的化学原料，但是由于同一反应设备内在进行不同化工产品生产时所需使用的化学原料不相同，就需要对相应的化学原料储存罐进行更换。传统更换化学原料储存罐主要依赖于人工进行搬运，但是由于化学原料储存罐质量巨大，无论是搬运还是安装都十分不方便，因此更换效率低，维护周期长，从而严重的耽误了生产。

如果发明一种能够有效的自动化更换化学原料储存罐的新型更换装置就能够有效的解决此类问题，为此我们提供了一种无需人工操作的化学原料储存罐更换装置及其操作方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无需人工操作的化学原料储存罐更换装置及其操作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无需人工操作的化学原料储存罐更换装置，包括底座和对接管，所述底座上通过螺栓固定安装有导轨，且导轨的一侧通过螺栓安装有丝杆驱动电机，且导轨上滑动安装有移动座，所述丝杆驱动电机的输出端通过丝杆驱动移动座，且移动座上通过螺栓固定安装有主升降装置，所述主升降装置的输出端驱动有转动座，且转动座内通过轴承安装有导向柱，所述导向柱上一体成型有从动齿圈，且转动座上通过螺栓固定安装有用于驱动从动齿圈转动的调向电机；

所述导向柱上滑动安装有蜗轮蜗杆升降机，且导向柱上一体成型有与蜗轮蜗杆升降机匹配啮合的齿条，所述蜗轮蜗杆升降机的外侧通过螺栓固定安装有第二伸缩推杆，且第二伸缩推杆的输出端固定安装有安装板，所述安装板上安装有电动螺丝刀；

所述导向柱的末端通过螺栓固定安装有第一伸缩推杆，且第一伸缩推杆的输出端通过螺栓固定安装有铰接座，所述铰接座上铰接安装有一对用于夹紧原料储存罐的夹紧臂，且铰接座的前端开设有导向槽，所述导向槽内滑动安装有滑块，且滑块上通过螺栓固定安装有双出杆推杆，所述双出杆推杆的输出端一体成型有铰接头，且夹紧臂上一体成型有与铰接头铰接安装的铰接杆；

所述对接管的上端通过法兰盘与原料储存罐固定安装，且对接管上固定安装有物料阀，所述对接管上一体成型有限位板，且限位板的末端一体成型有卡紧板，所述对接管的底部一体成型有定位凸起，且定位凸起的外侧插接安装有对接配合筒，所述物料阀的输入端一体成型有第一配合柄，且配合筒的底部通过螺栓与外部设备相连接，所述配合筒上一体成型有配合凸起，且卡紧板上通过螺纹安装有与配合凸起插接固定的第二配合柄，所述第一配合柄和第二配合柄上均开设有与电动螺丝刀匹配的六角孔；

所述底座上通过螺栓固定安装有支撑架，且支撑架上阵列设置有至少三个与定位凸起匹配的配合定位槽，所述支撑架的上端用于顶起限位板，且支撑架上开设有用于定位卡紧板的配合槽，所述支撑架上通过螺栓固定安装有控制器，且丝杆驱动电机、第一伸缩推杆、第二伸缩推杆、主升降装置、蜗轮蜗杆升降机、调向电机、电动螺丝刀和双出杆推杆均与控制器电性连接。

优选的，所述底座上通过螺栓固定安装有与控制器电性连接的抬升推杆，且抬升推杆为单杆双作用液压缸，且抬升推杆的输出端固定安装有滚轮。

优选的，所述控制器为s7-200型plc装置，且双出杆推杆为双出杆双作用液压缸。

优选的，所述第一伸缩推杆、第二伸缩推杆和主升降装置均为单杆双作用液压缸，且调向电机为步进电机。

优选的，所述定位凸起为十字形，且导向槽为t形槽。

一种无需人工操作的化学原料储存罐更换装置的制备方法，包括以下步骤：

s1，准备阶段：首先利用人工将对接管通过螺栓安装在每个原料储存罐的底部，随后利用定位凸起与配合定位槽的配合关系将原料储存罐均匀的排布在支撑架上，并使限位板与支撑架贴合，使卡紧板与配合槽卡紧，随后利用人工将对接配合筒通过螺栓安装在每个需要安装原料储存罐的位置处，并通过人工推动使滚轮将底座运输至指定的工作位置，此时通过控制器驱动抬升推杆向上运动使底座与地面接触；

s2，安装阶段：通过丝杆驱动电机驱动移动座由非工作位置沿着导轨移动至与各个安装有原料储存罐的配合定位槽对应的位置，此时利用调向电机将铰接座调整至与原料储存罐对应的方向，并第一伸缩推杆驱动铰接座向前移动，同时通过双出杆推杆驱动夹紧臂向内夹紧相应的原料储存罐，此时主升降装置向上抬升原料储存罐使其脱离支撑架，随后丝杆驱动电机驱动移动座移动至与需要安装原料储存罐的对接配合筒的对应位置处，此时调向电机再次驱动导向杆旋转使夹紧臂朝向对接配合筒，随后通过第一伸缩推杆将对接管运送至对接配合筒的上方并利用主升降装置将对接管与对接配合筒插接，此时通过蜗轮蜗杆升降机驱动电动螺丝刀依次由上至下移动至与第一配合柄和第二配合柄对应的位置处，同时利用第二伸缩推杆控制电动螺丝刀的进给位置，当电动螺丝刀运动至与第一配合柄时，电动螺丝刀与第一配合柄上的六角孔配合从而驱动物料阀打开，当电动螺丝刀移动至与第二配合柄对齐时，电动螺丝刀拧动第二配合柄从而将卡紧板与配合凸起固定，随后利用双出杆推杆驱动夹紧臂松开原料储存罐，并利用丝杆驱动电机、第一伸缩推杆和调向电机共同驱动至非工作位置；

s3，拆卸阶段：首先利用丝杆驱动电机、第一伸缩推杆和调向电机共同驱动夹紧臂至需要更换原料储存罐的对接配合筒的对应位置处，此时利用双出杆推杆驱动夹紧臂夹紧原料储存罐，随后随后通过电动螺丝刀拧动第一配合柄从而关闭物料阀，随后在通过电动螺丝刀拧动第二配合柄从而使卡紧板和配合凸起分离，此时通过主升降装置向上运动取出原料储存罐，随后即可通过丝杆驱动电机、第一伸缩推杆和调向电机共同驱动夹紧臂至空闲的配合定位槽处，并利用主升降装置将配合定位槽与定位凸起配合插接，随后双出杆推杆驱动夹紧臂松开，完成更换作业，此时的夹紧臂由丝杆驱动电机、第一伸缩推杆和调向电机共同驱动至非工作位置即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该装置使用方法简单，只需要利用人工将相应的原料储存罐位置摆好并向控制器内编写好相应的位置信息即可利用控制器实现对原料储存罐的全自动化更换，更换过程精度高，能够实现多个原料储存罐对应多个对接配合筒的复杂更换，从而能够有效的取代人工作业，提高更换的效率，而且该装置还能够通过通用的标准对接接口自动适配不同的化工生产设备和原料储存罐，也能够通过更换不同夹紧臂适配不同尺寸的原料储存罐，从而有效的拓展了应用范围，方便了更好的组织化工生产。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构的侧视图；

图3为本发明主升降装置和夹紧臂的装配示意图；

图4为本发明对接管和对接配合筒的装配示意图。

图中：1底座、2丝杆、3丝杆驱动电机、4抬升推杆、5滚轮、6控制器、7配合定位槽、8支撑架、9配合槽、10第一伸缩推杆、11导向柱、12原料储存罐、13对接配合筒、14主升降装置、15导轨、16移动座、17铰接座、18物料阀、19定位凸起、20第一配合柄、21限位板、22第二配合柄、23卡紧板、24配合凸起、25齿条、26蜗轮蜗杆升降机、27第二伸缩推杆、28调向电机、29转动座、30从动齿圈、31铰接杆、32电动螺丝刀、33安装板、34夹紧臂、35导向槽、36滑块、37铰接头、38双出杆推杆、39对接管。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的技术方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种无需人工操作的化学原料储存罐更换装置，包括底座1和对接管39，底座1上通过螺栓固定安装有导轨15，且导轨15的一侧通过螺栓安装有丝杆驱动电机3，且导轨15上滑动安装有移动座16，丝杆驱动电机3的输出端通过丝杆2驱动移动座16，且移动座16上通过螺栓固定安装有主升降装置14，主升降装置14的输出端驱动有转动座29，且转动座29内通过轴承安装有导向柱11，导向柱11上一体成型有从动齿圈30，且转动座29上通过螺栓固定安装有用于驱动从动齿圈30转动的调向电机28；

导向柱11上滑动安装有蜗轮蜗杆升降机26，且导向柱11上一体成型有与蜗轮蜗杆升降机26匹配啮合的齿条25，蜗轮蜗杆升降机26的外侧通过螺栓固定安装有第二伸缩推杆27，且第二伸缩推杆27的输出端固定安装有安装板33，安装板33上安装有电动螺丝刀32；

导向柱11的末端通过螺栓固定安装有第一伸缩推杆10，且第一伸缩推杆10的输出端通过螺栓固定安装有铰接座17，铰接座17上铰接安装有一对用于夹紧原料储存罐12的夹紧臂34，且铰接座17的前端开设有导向槽35，导向槽35内滑动安装有滑块36，且滑块36上通过螺栓固定安装有双出杆推杆38，双出杆推杆38的输出端一体成型有铰接头37，且夹紧臂34上一体成型有与铰接头37铰接安装的铰接杆31；

对接管39的上端通过法兰盘与原料储存罐12固定安装，且对接管39上固定安装有物料阀18，对接管39上一体成型有限位板21，且限位板21的末端一体成型有卡紧板23，对接管39的底部一体成型有定位凸起19，且定位凸起19的外侧插接安装有对接配合筒13，物料阀18的输入端一体成型有第一配合柄20，且配合筒13的底部通过螺栓与外部设备相连接，配合筒13上一体成型有配合凸起24，且卡紧板23上通过螺纹安装有与配合凸起24插接固定的第二配合柄22，第一配合柄20和第二配合柄22上均开设有与电动螺丝刀32匹配的六角孔；

底座1上通过螺栓固定安装有支撑架8，且支撑架8上阵列设置有至少三个与定位凸起19匹配的配合定位槽7，支撑架8的上端用于顶起限位板21，且支撑架8上开设有用于定位卡紧板23的配合槽9，支撑架8上通过螺栓固定安装有控制器6，且丝杆驱动电机3、第一伸缩推杆10、第二伸缩推杆27、主升降装置14、蜗轮蜗杆升降机26、调向电机28、电动螺丝刀32和双出杆推杆38均与控制器6电性连接，底座1上通过螺栓固定安装有与控制器6电性连接的抬升推杆4，且抬升推杆4为单杆双作用液压缸，且抬升推杆4的输出端固定安装有滚轮5，控制器6为s7-200型plc装置，且双出杆推杆38为双出杆双作用液压缸，第一伸缩推杆10、第二伸缩推杆27和主升降装置14均为单杆双作用液压缸，且调向电机28为步进电机，定位凸起19为十字形，且导向槽35为t形槽。

一种无需人工操作的化学原料储存罐更换装置的制备方法，包括以下步骤：

s1，准备阶段：首先利用人工将对接管39通过螺栓安装在每个原料储存罐12的底部，随后利用定位凸起19与配合定位槽7的配合关系将原料储存罐12均匀的排布在支撑架8上，并使限位板21与支撑架8贴合，使卡紧板23与配合槽9卡紧，随后利用人工将对接配合筒13通过螺栓安装在每个需要安装原料储存罐12的位置处，并通过人工推动使滚轮5将底座1运输至指定的工作位置，此时通过控制器6驱动抬升推杆4向上运动使底座1与地面接触；

s2,安装阶段：通过丝杆驱动电机3驱动移动座16由非工作位置沿着导轨15移动至与各个安装有原料储存罐12的配合定位槽7对应的位置，此时利用调向电机28将铰接座17调整至与原料储存罐12对应的方向，并第一伸缩推杆10驱动铰接座17向前移动，同时通过双出杆推杆38驱动夹紧臂34向内夹紧相应的原料储存罐12，此时主升降装置14向上抬升原料储存罐12使其脱离支撑架8，随后丝杆驱动电机3驱动移动座16移动至与需要安装原料储存罐12的对接配合筒13的对应位置处，此时调向电机28再次驱动导向杆11旋转使夹紧臂34朝向对接配合筒13，随后通过第一伸缩推杆10将对接管39运送至对接配合筒13的上方并利用主升降装置14将对接管39与对接配合筒13插接，此时通过蜗轮蜗杆升降机26驱动电动螺丝刀32依次由上至下移动至与第一配合柄20和第二配合柄22对应的位置处，同时利用第二伸缩推杆27控制电动螺丝刀32的进给位置，当电动螺丝刀32运动至与第一配合柄20时，电动螺丝刀32与第一配合柄20上的六角孔配合从而驱动物料阀18打开，当电动螺丝刀32移动至与第二配合柄22对齐时，电动螺丝刀32拧动第二配合柄22从而将卡紧板23与配合凸起24固定，随后利用双出杆推杆38驱动夹紧臂34松开原料储存罐12，并利用丝杆驱动电机3、第一伸缩推杆10和调向电机28共同驱动至非工作位置；

s3，拆卸阶段：首先利用丝杆驱动电机3、第一伸缩推杆10和调向电机28共同驱动夹紧臂34至需要更换原料储存罐12的对接配合筒13的对应位置处，此时利用双出杆推杆38驱动夹紧臂34夹紧原料储存罐12，随后随后通过电动螺丝刀32拧动第一配合柄20从而关闭物料阀18，随后在通过电动螺丝刀32拧动第二配合柄22从而使卡紧板23和配合凸起24分离，此时通过主升降装置14向上运动取出原料储存罐12，随后即可通过丝杆驱动电机3、第一伸缩推杆10和调向电机28共同驱动夹紧臂34至空闲的配合定位槽7处，并利用主升降装置14将配合定位槽7与定位凸起19配合插接，随后双出杆推杆38驱动夹紧臂34松开，完成更换作业，此时的夹紧臂34由丝杆驱动电机3、第一伸缩推杆10和调向电机28共同驱动至非工作位置即可。

该装置依靠控制器6控制根据预先编写的程序按照上述顺序进行作业，控制器6可以采用市面上常用的s7-200型plc装置或者使用工控机等设备。该装置利用与原料储存罐12螺接安装的对接管39以及与需要安装原料储存罐12位置处额外添加的对接配合筒13实现了对各种原料储存罐12的统一对接，同时还能够通过更换不同尺寸的夹紧臂34来适配不同尺寸的原料储存罐12，提高了该装置的通用型。工作之前需要人工将该装置放置在相应的工作位置，并且设定好相应的工作参数，同时利用人工将相应的原料储存罐12放置在相应的配合定位槽7内，为了方便使用也可以将配合定位槽7由左至右的方式对相应的配合定位槽7利用数字进行编号，并同样对其上的原料储存罐12赋予相同的编号，同时也可以根据使用的需要使配合定位槽7由前至后设置多排，进一步的当对接配合筒13也设置多个时，也可以通过字母顺序对相应的对接配合筒13进行编号。由于此时每个底座1的位置固定，每个配合定位槽7和对接配合筒13的位置也固定，即可以导轨15方向为x轴，以主升降装置14方向为z轴，以移动座16能够沿着丝杆2运动至最右侧的端点为原点o，以夹紧臂34刚好能够垂直xoz平面夹取原料储存罐12的方向为y轴建立坐标系，此时每个原料存储罐12和对接配合筒13的位置都能够用坐标编码，同时由于第一配合柄20和第二配合柄22相对与原料存储罐12的位置固定，因此每个第一配合柄20和第二配合柄22的位置也能够进行坐标编码。因此当需要安装相应的原料储存罐12时，比如需要向a号对接配合筒13安装1号位的原料储存罐12即可通过控制器6检索相应的坐标随后利用夹紧臂34将1号位的原料储存罐12对接在a号位的对接配合筒13上，同时根据改变位置后的第一配合柄20和第二配合柄22的坐标位置利用电动螺丝刀32打开相应的物料阀18并使卡紧板23与配合凸起24对接固定，即可完成安装。当需要更换原料储存罐12，比如需要将a号位对应的对接配合筒13上安装的1号位原料储存罐12更换为2号位原料储存罐，此时可以先利用电动螺丝刀32拧动1号位原料储存管12对应的第二配合柄22使卡紧板23与配合凸起24松开，在拧动第一配合柄20使物料阀18关闭，此时即可利用夹紧臂34将1号位原料储存罐12重新放置进入1号位配合定位槽7内，随后再次按照正常的安装作业顺序将2号位配合定位槽7内的2号位原料储存罐12安装在a号为对应的对接配合筒13内即可。

该装置使用方法简单，只需要利用人工将相应的原料储存罐12位置摆好并向控制器6内编写好相应的位置信息即可利用控制器6实现对原料储存罐12的全自动化更换，更换过程精度高，能够实现多个原料储存罐12对应多个对接配合筒13的复杂更换，从而能够有效的取代人工作业，提高更换的效率，而且该装置还能够通过通用的标准对接接口自动适配不同的化工生产设备和原料储存罐12，也能够通过更换不同夹紧臂34适配不同尺寸的原料储存罐，从而有效的拓展了应用范围，同时通过物料阀18对每个原料储存罐12内的原料排放进行单独控制也能够有效的避免更换过程中化学原料出现泄漏，方便了更好的组织化工生产。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。