一种用于水泥生产线的高温窑炉维护机器人的制作方法

本实用新型涉及水泥生产设备维护装置领域，具体的说是一种用于水泥生产线的高温窑炉维护机器人。

背景技术：

在新型干法水泥生产线中，水泥烧成系统主要由预热器、回转窑、篦冷机组成。其中预热器常见的工艺故障为堵料和结皮，而分解炉，窑尾烟室，入窑斜坡结皮最难清理。结皮是物料在设备或气体管道内壁上，逐层粘挂，形成疏松多孔的层状覆盖物。篦冷机常见的工艺故障为“堆雪人”，所谓“雪人”就是指熟料从窑口掉落到篦冷机的过程中，在窑头罩下方的固定篦板上堆积起来的高温发黏熟料，严重时需要停窑处理。“雪人”十分坚硬，很难处理，人工处理费时费力，人员还存在安全隐患。

目前的清理方法主要是首先使用空气炮清理，空气炮清理不了的，使用人工清理时，操作工穿高温服拿高压水枪或者压缩空气枪进行清理，由于此处的料温、气温通常都在几百度以上，而且堵塞后正压外喷的机率很高，人工清理是一项十分危险的工作。“堆雪人”的处理方法，首先使用篦冷机推“雪人”装置清理，推“雪人”装置清理不了的，使用人工清理。操作工穿高温服拿高压水枪进行清理，经常发生安全事故，人工清理是一项十分危险的工作。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种用于水泥生产线的高温窑炉维护机器人，以解决预热器结皮和篦冷机“雪人”清理过程中存在的人员安全问题。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种用于水泥生产线的高温窑炉维护机器人，包括履带底盘和设置在履带盘上并用于清理高温窑炉的高压喷枪，在履带底盘上还设有用于控制高压喷枪水平转动的转动机构、用于控制高压喷枪竖直升降的升降机构、用于控制高压喷枪的枪头上下摆动的摆动机构以及用于高压喷枪伸缩的伸缩机构；

转动机构包括转动设置在履带底盘上的第一齿轮和固定设置在履带底盘上的第一伺服电机，第一伺服电机的输出轴上固定设有与第一齿轮啮合连接的第二齿轮；

升降机构包括固定连接在第一齿轮上的第一齿条、滑动设置在第一齿条上的升降台以及固定在升降台上的第二伺服电机，第二伺服电机的输出轴上固定设有与第一齿条啮合连接的第三齿轮；

摆动机构包括固定在升降台上的第一轴座、转动设置在第一轴座内的摆动轴以及固定在第一轴座上并用于驱动摆动轴转动的第三伺服电机；

伸缩机构包括固定在转轴上的齿条套、滑动穿设在齿条套中的第二齿条以及固定在齿条套上的第四伺服电机，高压喷枪与第二齿条固定，第四伺服电机的输出轴上设有与第二齿条啮合连接的第四齿轮，在齿条套上还固定设有用于拍摄高温窑炉中待清理部位的摄像头。

优选的，在履带底盘的顶部固定设有第二轴座，第二轴座中配合安装有沿竖直方向分布的转轴，转轴的顶端分布于第二轴座外部并与第一齿轮固定连接。

优选的，在履带底盘上设有用于固定第一伺服电机的u形电机座。

优选的，升降机构中包含两根间隔平行分布的第一齿条，升降台为框式结构并围设在两根第一齿条的外周，在升降台的内侧间隔设有两个第二伺服电机，两个伺服电机的输出轴上分别设有与对应侧的第一齿条啮合连接的第三齿轮。

优选的，在升降台的外侧间隔设有多个可沿第一齿条滚动的从动滚轮。

优选的，两根第一齿条的下端设置在固定于第一齿轮的底座上，两根第一齿条的上端之间连接有防止升降台滑脱的挡杆。

优选的，第二齿条为矩形管，在矩形管的一侧开设有齿孔，高压喷枪固定在矩形管的管腔中。

优选的，在第二齿条的两端位置分别设有与第四齿轮配合以避免第二齿条从齿套中滑脱的挡块。

有益效果

由于采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型能够解决人员安全问题，改善工人的工作环境，降低劳动强度，提高清理工作的自动化水平和效率，降低安全事故的发生的机率。

（2）本实用新型能够减少水泥厂高温服的消耗，降低水泥厂高温服的采购数量，从而减少水泥厂的成本。

（3）本实用新型能够减少水泥厂用工数量，减少两个操作员，从而降低水泥厂人力资源成本。

附图说明

图1为本实用新型主体部分的侧视图；

图2为本实用新型主体部分一个视角的立体结构示意图；

图3为本实用新型主体部分另一个视角的立体结构示意图；

图4为图3中a部分的局部放大结构示意图；

图5为本实用新型完整结构的立体结构示意图；

图中标记：1、高压喷枪，2、履带底盘，3、转轴，4、第一齿轮，5、底座，6、第一齿条，7、从动滚轮，8、第二伺服电机，9、升降台，10、第四齿轮，11、第四伺服电机，12、齿条套，13、第二齿条，14、挡块，15、第三伺服电机，16、第一轴座，17、第一伺服电机，18、u形电机座，19、第二齿轮，20、挡杆，21、摄像头，22、第三齿轮，23、第二轴座，i、转动机构，ii、升降机构，iii、摆动机构，iv、伸缩机构。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实用新型的一种用于水泥生产线的高温窑炉维护机器人，包括履带底盘2和设置在履带盘上高压喷枪1。通过履带底盘2将高压喷枪1运送至窑炉待清理部位，通过高压喷枪1中喷射出的高压水或高压空气对预热器结皮、篦冷机“雪人”进行清理。在履带底盘2上还设有用于控制高压喷枪1水平转动的转动机构i、用于控制高压喷枪1竖直升降的升降机构ii、用于控制高压喷枪1的枪头上下摆动的摆动机构iii以及用于高压喷枪1伸缩的伸缩机构iv。通过转动机构i、升降机构ii、摆动机构iii以及伸缩机构iv联合调整高压喷枪1的枪头对准清理目标。

转动机构i包括转轴3和用于驱动转轴3转动的第一伺服电机17。在履带底盘2上固定设有第二轴座23，转轴3沿竖直方向分布，其下端可转动插设在第二轴座23中，其上端位于第二轴座23外部并与第一齿轮4固定连接。第一伺服电机17固定在设置于履带底盘2上位于第二轴座23附近位置的u形电机座18上。第一伺服电机17的输出轴同样沿竖直方向分布并与第二齿轮19固定连接，第二齿轮19与第一齿轮4啮合连接。由上，即可通过第一伺服电机17驱动第二齿轮19转动。

升降机构ii包括垂直固定在第二齿轮19上的第一齿条6、滑动设置在第一齿条6上的升降台9以及用于驱动升降台9沿第一齿条6升降滑动的第二伺服电机8。第一齿条6的数量为两根，两个第一齿条6均沿竖直方向分布，下端均固定连接在固定于第二齿轮19上的底座5上，上端之间设有挡杆20，用于阻挡升降台9在第二伺服电机8的驱动作用下由第一齿条6的上端滑脱。升降台9为回字形结构封闭结构，包括位于图1或图2中第一齿条6左侧的台体、第一齿条6右侧的固定板以及连接在台体和固定板对应端部之间的多个连接杆。如图2所示，在固定板上固定设有两个第二伺服电机8，第二伺服电机8的机壳固定设置在固定板上（图2中将实新的固定板显示为了矩形框结构，以显示第二伺服电机8的相对位置），在第二伺服电机8的输出轴上分别固定设有第三齿轮22，两个第三齿轮22分别与对应侧的一根第二齿条13啮合连接。通过第二伺服电机8驱动两个第三齿轮22反向转动，即可带动升降台9整体沿第一齿条6高度方向上下滑动，实现升降功能。为进一步保证升降台9在第一齿条6上滑动的稳定性，在升降台9的外侧间隔设有多个可沿第一齿条6滚动的从动滚轮7，从动滚轮7均转动设置在上述连接杆上。

摆动机构iii包括固定在升降台9上的台体上的第一轴座16、转动设置在第一轴座16内的摆动轴以及固定在第一轴座16上并用于驱动摆动轴转动的第三伺服电机15。第三伺服电机15的输出轴与摆动轴直连，以使第三伺服电机15驱动摆动轴转动。

伸缩机构iv包括固定在转轴3上的齿条套12、滑动穿设在齿条套12中的第二齿条13以及固定在齿条套12上的第四伺服电机11。齿条套12可在第三伺服电机15作用下与转轴3同步转动。如图4所示，齿条套12的上部设有开口，第四伺服电机11输出轴上的第四齿轮10可通过该开口位置与穿设在齿条套12中的第二齿条13啮合，并通过第四伺服电机11驱动第二齿条13沿齿条套12的长度方向左右往复滑动，实现了固定在第二齿条13上的高压喷枪1的前后收缩。本实施例中的第二齿条13为矩形管，在矩形管朝上一侧的侧面上设有形成齿条的齿孔，高压喷枪1固定在矩形管的管腔中。在第二齿条13的两端位置分别设有与第四齿轮10配合以避免第二齿条13从齿套中滑脱的挡块14。

在本实用新型的具体应用中，首先先打开水泥生产线窑炉的清料门，通过履带底盘2将本实用新型移动到淸料门前，用固定在齿条套12的耐高温摄像头21（至少能承受500℃的高温）寻找需要清理的位置，然后通过转动机构i、升降机构ii、摆动机构iii调整高压喷枪1的位置。高压喷枪1的位置调整好后，通过伸缩机构iv将高压喷枪1的枪头移动到需要清理的位置，使高压喷枪1的枪头与料接触。然后打开高压喷枪1的开关阀，喷出高压水或高压空气将结皮或者“雪人”物料打掉。通过反复操作，把结皮或“雪人”清理干净。然后关闭清料门，通过履带底盘2将本实用新型移出即可。

本实施例中的转动机构i是一种旋转副，可以左右90度旋转，通过转动机构i的旋转带动整个上部结构的旋转。升降机构ii是一种滑动副，采用齿轮齿条耦合，移动范围0~1.5m。摆动机构iii是一种旋转副，可以上下60度旋转。前后伸缩机构iv是一种滑动副，采用齿轮齿条耦合，移动范围0~1.5m。通过这四个机构的上下、左右、前后移动，可以实现高压喷枪1在三维空间的自由活动，以此实现对工作点的定位。可在窑炉附近设置控制箱来控制本实用新型中履带底盘2的行进以及转动机构i、升降机构ii、摆动机构iii和伸缩机构iv的运行，也可以中控控制，在控制箱上显示高温摄像头21传来的画面，并设置四个操作杆控制机器人的转动机构i、升降机构ii、摆动机构iii、前后伸缩机构iv。