一种管道堵塞机械手夹具控制系统的制作方法

本发明涉及流体管道不停输堵塞技术领域，尤其是一种管道堵塞机械手夹具控制系统。

背景技术：

为了输送天然气、煤气等燃气，经常需要在已经铺设好的、正在使用的输气管道上增设支路管，为了不影响输气管道正常输气，就需要在不停止输气的条件下增设支管道。目前的不停止输气条件下增设支管的方法是现在输气管道上焊接一个接线管件，管件上端口有一个堵塞座，在堵塞座上方安装一个起隔离作用的夹板阀，夹板阀的上方安装接切线设备，新接管线与管件侧壁相连通，然后利用接切线设备在输气管道上开孔，开孔完毕后，拆除接切线设备，使用下堵器进行堵塞作业，现有技术中的堵塞作业通常存在以下技术问题：1、现有技术中的堵塞作业通常是由技术人员借助下堵器来完成，而燃气属于易燃易爆品，操作人员存在安全隐患，尤其是在高温环境下；2、现有技术中的机械手夹具无法应用于下堵工作，还没有一种夹具可以实现对堵塞盘进行由内向外式的封堵操作，也没有相应的控制系统对机械手夹具进行控制；3、下堵器本身较重，在下堵过程中要多个人配合操作，劳动强度大且效率低；4、在进行堵塞固定时，操作员无法直观地看到堵塞盘的位置和堵漏状况，只能凭经验固定，存在堵塞固定不到位，管道内部气体泄漏的问题；5、在堵塞进行堵漏时，堵塞的位置可能出现偏移，或者下堵器内存在的铁屑等杂质也会阻碍堵塞运动，此时堵塞会被卡住，操作人员无法判断具体是何种原因，在何处出现故障，操作员只能凭经验处理这种情况。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种管道堵塞机械手夹具控制系统，控制机械手夹具实现由内向外式的封堵操作。

为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：

本发明的管道堵塞机械手夹具控制系统，包括机械手夹具和控制所述机械手夹具进行下堵的控制单元，所述机械手夹具包括下堵连箱以及安装在下堵连箱的空腔内的驱动模组，所述驱动模组包括固定在空腔内的驱动气缸和滑动安装在空腔内的滑动座，所述滑动座由驱动气缸驱动，所述滑动座的外端部安装有外环电磁吸盘，所述滑动座内设有驱动电机，所述驱动电机主轴的端部安装有内环电磁吸盘，所述内环电磁吸盘通过联轴器与所述驱动电机主轴连接；所述控制单元包括信息采集模块、主控制器和远程监控终端，所述信息采集模块安装在所述下堵连箱内部，所述主控制器安装在下堵连箱的外部，所述信息采集模块采集到的信息发送给所述主控制器，所述主控制器通过通讯模块与所述远程监控终端建立通信，所述外环电磁吸盘、内环电磁吸盘、驱动电机、驱动气缸均由所述主控制器控制。

本发明所述机械手夹具固定安装在工业机器人的机械手上，所述机械手夹具用于夹取堵塞件并下堵到堵塞座内形成密封，所述堵塞件包括堵塞盘、转盘和与转盘铰接的多个限位板，所述堵塞盘的中心位置处设有转盘槽，所述转盘可转动地安装在转盘槽内，所述转盘槽的外周向上设有多个沿堵塞盘径向布置的限位槽，所述限位板滑动安装在限位槽内，所述转盘通过拨叉与所述限位板铰接，所述转盘通过拨叉驱动所述限位板在所述限位槽内伸缩滑动。

本发明所述转盘的中心位置处设有凹槽，所述内环电磁吸盘深入到凹槽内并吸合住转盘，所述限位槽上方还固定有盖板，所述盖板的中心位置设有让内环电磁吸盘通过的通孔，所述盖板和转盘由磁性金属材料制成，所述外环电磁吸盘吸合所述盖板，所述堵塞座的内周面上开设有环形槽，所述驱动气缸通过外环电磁吸盘驱动堵塞盘进入到堵塞座内部之后所述驱动电机通过内环电磁吸盘驱动限位板插入到所述环形槽内形成对堵塞盘的限位固定。

本发明所述工业机器人为KUKA机器人，所述KUKA机器人由远程监控终端进行远程控制。

本发明所述信息采集模块包括设置于所述下堵连箱内的固定座，所述固定座内安装有摄像头、温度传感器和压力传感器，所述信息采集模块采集到的信息发送给所述远程监控终端。

本发明所述堵塞盘下侧外圆周面上设有至少一个密封沟槽，所述密封沟槽内安装有密封圈。

本发明所述外环电磁吸盘包括绝缘壳体和位于绝缘壳体内部的隔磁槽，所述隔磁槽内具有绝缘隔层，所述绝缘隔层内设置有线圈，所述线圈电连接于所述主控制器，所述隔磁槽的开口朝向所述堵塞盘且开口由隔板密封。

本发明的管道堵塞机械手夹具控制系统的有益效果是：1.本发明的控制系统可以控制机械手夹具的外环电磁吸盘抓取堵塞件，然后通过内环电磁吸盘驱动转盘实现堵塞盘由内向外封堵堵塞座，实现机械化下堵工作；2.本发明的机械手夹具可以直接安装在工业机器人的机械手上使用，通用性强，该机械手夹具能够代替人工进行下堵工作，工作效率高且安全可靠；3.远程监控人员可通过信息采集模块观察到堵塞下堵过程的状态，及时发现故障及原因，减少下堵出错率，如果发生故障监控人员可以通过控制工业机器人进行重新定位校准，或者重新进行下堵工作；4.整个下堵工作由一个监控人员便可以完成，监控人员只需要输入相应的指令便可远程控制完成下堵工作，降低了下堵工作对成熟技术人员的依赖，而且人力成本大大降低。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本实施例的管道堵塞机械手夹具控制系统的原理框图；

图2是本实施例的机械手夹具的结构示意图；

图3是本实施例的机械手夹具的使用状态示意图；

图4是本实施例的堵塞件的结构示意图；

图5是本实施例的工业机器人的使用状态示意图；

图6是本实施例的外环电磁吸盘的结构示意图；

图7是本实施例的下堵状态示意图。

其中：控制单元1，主控制器11，通讯模块12，远程监控终端13，信息采集模块14；机械手夹具2，下堵连箱21，驱动气缸22，滑动座23，驱动电机24，外环电磁吸盘25，绝缘壳体251，绝缘隔层252，线圈253，内环电磁吸盘26；堵塞件3，转盘31，拨叉32，限位板33，堵塞盘34；信息采集模块4；工业机器人5；堵塞座6；输气管道7；支管道8；接线管件9。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-6所示，本实施例的管道堵塞机械手夹具控制系统包括机械手夹具2和控制机械手夹具2进行下堵的控制单元1，其中，机械手夹具2包括下堵连箱21以及安装在下堵连箱21的空腔内的驱动模组，驱动模组包括固定在空腔内的驱动气缸22和滑动安装在空腔内的滑动座23，滑动座23由驱动气缸22驱动，滑动座23的外端部安装有外环电磁吸盘25，滑动座23内设有驱动电机24，驱动电机24主轴的端部安装有内环电磁吸盘26，内环电磁吸盘26通过联轴器与驱动电机24主轴连接。

其中，控制单元1包括信息采集模块14、主控制器11和远程监控终端13，信息采集模块14安装在下堵连箱内部，主控制器11安装在下堵连箱的外部，信息采集模块14采集到的信息发送给主控制器11，主控制器11通过通讯模块12与远程监控终端13建立通信，外环电磁吸盘25、内环电磁吸盘26、驱动电机24、驱动气缸22均由主控制器11控制进行下堵工作，主控制器11与电源模块电连接，用户通过远程监控终端13监测下堵过程。

本实施例的信息采集模块14包括设置于下堵连箱21内的固定座，固定座内安装有摄像头、温度传感器和压力传感器，信息采集模块14采集到的信息发送给远程监控终端13，信息采集模块14与主控制器11采用有线连接，主控制器11借助通讯模块12与远程监控终端13无线通信，通讯模块12包括但不限于WIFI模块、3G模块和4G模块。在整个下堵过程中可以通过信息采集模块144监控下堵是否出现问题，如果下堵不到位需重新进行下堵工作，为了更好地保证下堵的正常运行，下堵连箱21连通有排气管，排气管上安装有电磁阀，电磁阀由主控制器11控制，当下堵连箱21内的气压或温度高于安全阈值时，主控制器11控制电磁阀打开泄压，通过摄像头可以观察到下堵连箱21内的下堵情况，如果堵塞件3没有正确就位，远程监控终端13可以输入编程指令控制机械手夹具2重新调整堵塞件3的位置，直至堵塞件3准确就位。

本实施例的外环电磁吸盘25包括绝缘壳体251和位于绝缘壳体251内部的隔磁槽，隔磁槽内具有绝缘隔层252，绝缘隔层252内设置有线圈253，线圈253电连接于主控制器11，隔磁槽的开口朝向堵塞盘34且开口由隔板密封，内环电磁吸盘26的型号为兰达H6012。

本实施的机械手夹具2固定安装在工业机器人5的机械手上，机械手夹具2用于夹取堵塞件3并下堵到堵塞座6内形成密封，堵塞件3包括堵塞盘34、转盘31和与转盘31铰接的多个限位板33，堵塞盘34的中心位置处设有转盘槽，转盘31可转动地安装在转盘槽内，转盘槽的外周向上设有多个沿堵塞盘34径向布置的限位槽，限位板33滑动安装在限位槽内，转盘31通过拨叉32与限位板33铰接，转盘31通过拨叉32驱动限位板33在限位槽内伸缩滑动。其中，转盘31的中心位置处设有凹槽，内环电磁吸盘26深入到凹槽内并吸合住转盘31，限位槽上方还固定有盖板，盖板的中心位置设有让内环电磁吸盘26通过的通孔，盖板和转盘31由磁性金属材料制成，外环电磁吸盘25吸合盖板，堵塞座6的内周面上开设有环形槽，驱动气缸22通过外环电磁吸盘25驱动堵塞盘34进入到堵塞座6内部之后驱动电机24通过内环电磁吸盘26驱动限位板33插入到环形槽内形成对堵塞盘34的限位固定。

本实施例的工业机器人5为KUKA机器人，KUKA机器人由远程监控终端13进行远程控制，其远程控制方法可参见第“CN201210320368.7”号，名称为“工业机器人远程控制方法”的发明专利公开的远程控制方法。

为了防止漏气，堵塞盘34下侧外圆周面上设有至少一个密封沟槽，密封沟槽内安装有密封圈。

如图1-7所示，本实施例的管道堵塞机械手夹具控制系统的控制方法包括以下步骤：

S01、增设支管道8：在输气管道7上焊接一个接线管件9，接线管件9与支管道8连通，然后在接线管件9的上端口上安装堵塞座6，然后提供一种夹板阀，夹板阀的型号为飞虎管道/SV80～SV1600，在堵塞座6上方安装夹板阀1，夹板阀1的上方安装接切线设备，然后利用接切线设备在输气管道7上开孔，开孔后输气管道7内的气体通过接线管件9进入支管道8，开孔完毕后，拆除接切线设备，使用机械手夹具进行堵塞作业；

S02、抓取堵塞件3：工业机器人5根据预输入的编程指令控制下堵连箱21运动到指定位置，然后驱动气缸22下行推动外环电磁吸盘25和内环电磁吸盘26朝向指定位置处的堵塞件3运动，当内环电磁吸盘26进入到转盘31中心的凹槽中后完成定位，然后主控制器11控制外环电磁吸盘25和内环电磁吸盘26导通，外环电磁吸盘25吸合堵塞件3，内环电磁吸盘26吸合转盘31，然后主控制器11控制驱动电机24驱动转盘31旋转使限位板缩入到限位槽中；

S03、下放堵塞件3：工业机器人5根据预输入的编程指令控制下堵连箱21运动到夹板阀1的上方，然后主控制器11控制驱动气缸22驱动堵塞件3下行，堵塞件3进入到夹板阀1的阀口内并密封住阀口，然后伺服电机驱动阀芯偏离阀口打开夹板阀1，然后主控制器11控制驱动气缸22驱动堵塞件3继续下行直至堵塞件3顶靠到接线管件9的上端口处，然后驱动电机24驱动限位板33插入到堵塞座6的环形槽中，至此堵塞件3下放定位完成，堵塞件3密封住堵塞座6；

S04、回收设备：堵塞完成后主控制器11控制外环电磁吸盘25和内环电磁吸盘26退磁，然后主控制器11控制驱动气缸22回程，外环电磁吸盘25和内环电磁吸盘26缩回到下堵连箱21内，然后移开下堵连箱21并移除夹板阀1，完成下堵工作。

本实施的夹板阀由伺服电机驱动，具体地，夹板阀的阀芯连接有驱动杆，伺服电机通过驱动杆驱动阀芯封闭堵塞座6或打开堵塞座6。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。