一种曝气管装拆机械手的制作方法

1.本发明涉及曝气管更换设施技术领域，尤其涉及一种曝气管装拆机械手。


背景技术：

2.随着经济的发展，城市排放污水不断增加，对污水处理的需求也不断增长。其中，污水曝气是污水处理中的重要一环，具有加快有机物的分解的作用。曝气管作为曝气处理所必需的设备，容易被沉积物堵塞。目前，曝气管更换依旧采用人工方式，工人下潜进入水下，手动拆装更换曝气管，危险性高，更换效率低，费时费力，因此，需要研制一种省力高效的曝气管装拆机械手。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种曝气管装拆机械手，通过机械手代替人工手动拆装，更大程度上避免了人工更换曝气管的危险性，节省了人力成本，解决了现有技术中存在的问题。
4.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
5.一种曝气管装拆机械手，包括：
6.定心快退换管机械手，在定心快退换管机械手的底端设置用于夹持曝气管的夹手，在夹手内侧活动设置第一夹持部和第二夹持部；在夹手上方的定心快退换管机械手上设置直线滑槽，在直线滑槽上、下两侧的定心快退换管机械手上设置弧形滑槽；
7.固定支撑板，在固定支撑板上对应所述弧形滑槽设置第一固定帽，第一固定帽与弧形滑槽相适配；在固定支撑板上还设置曲柄，曲柄的两端分别与设于固定支撑板后侧的第一驱动电机和所述直线滑槽相连，在直线滑槽内设置第二固定帽，第二固定帽与曲柄一端相连；定心快退换管机械手经第一、第二固定帽支撑于固定支撑板上；在固定支撑结构顶端设置滑台，滑台带动固定支撑板在与曝气管轴向相平行的方向间歇滑动；
8.当第一驱动电机驱动曲柄沿直线滑槽上、下滑动时，两弧形滑槽沿第一固定帽左右滑动，带动夹手左右摆动；这一过程配合滑台，完成夹手夹住曝气管端部－－边转动一定角度边水平滑动一定距离－－夹手在曝气管端部周向滑动回退一定距离－－夹手再次夹住曝气管端部的循环拆卸动作。
9.进一步地，滑台经丝杠滑动设于丝杠滑轨上，在丝杠滑轨端部设置一第二驱动电机；所述第二驱动电机为伺服电机。
10.进一步地，在电机和曲柄之间连接减速机。
11.进一步地，在夹手及其内侧的第一夹持部和第二夹持部配合夹持曝气管端部周向设置的六角凹槽后，定心快退换管机械手在第一电机和曲柄驱动下沿顺时针和逆时针来回摆动，以此完成以下动作：首先，定心快退换管机械手顺时针摆动，第一夹持部的右侧与曝气管端部一六角凹槽的挡隔棱相抵、第二夹持部的左侧与曝气管端部另一六角凹槽的挡隔棱相抵，夹持并带动曝气管顺时针转动一定角度；与此同时，滑台3上的伺服电机驱动带动固定板2水平移动一定距离，使曝气管在拧动过程中随之转出一定距离；接着，定心快退换
管机械手逆时针回复摆动，第一夹持部则在其所在的曝气管端部的原六角凹槽内逆时针回退并滑过该六角凹槽另一侧的挡隔棱进入相邻六角凹槽的挡隔棱位置抵接，第二夹持部则逆时针滑过在其所在的曝气管端部的原六角凹槽一侧的挡隔棱进入相邻六角凹槽内，实现与下一相邻六角凹槽一侧的挡隔棱相抵；曲柄转动一圈，定心快退换管机械手1实现一次来回摆动；最终，回复到夹手及其内侧的第一夹持部和第二夹持部对曝气管端部的原始夹持状态；循环以上动作，完成曝气管旋拧拆卸。
12.进一步地，所述夹手包括与曝气管端部外侧相形配的第一弧面段，在第一弧面段的左侧上部设置所述第一夹持部，第一夹持部包括设于夹手内壁上的压缩弹簧及与压缩弹簧相连的压缩块；在第一弧面段的右侧设置所述第二夹持部，第二夹持部包括设于夹手内壁上的拉伸弹簧及与拉伸弹簧相连的伸出块；压缩块和伸出块分别与曝气管端部周向分布的两间隔的六角凹槽一侧位置相抵接，以此实现当机械手顺时针摆动时，带动曝气管转动一定角度，当机械手逆时针回复摆动时，压缩块和伸出块分别在压缩弹簧压缩作用和伸缩弹簧拉伸作用下，沿各自所在的曝气管端部原六角凹槽内壁滑动进入下一相邻六角凹槽内，恢复原始夹持状态。
13.进一步地，在第一弧面段的左侧上部设置相连通的第一空腔和第二空腔，在第一空腔内设置所述压缩弹簧，在压缩弹簧底端固连所述压缩块，在压缩块左侧固接限位块，限位块在压缩弹簧压缩作用下随压缩块在第二空腔内上、下运动，压缩块底端面呈弧面设置，压缩块右侧面竖直设置；
14.在第一弧面段右侧设置第三空腔，第三空腔的底端开放设置；在第三空腔内设置所述拉伸弹簧，拉伸弹簧的底端与所述伸出块相连；伸出块的左侧下部与压缩块右侧呈竖直平行设置，伸出块的上部呈向第三空腔方向倾斜设置；伸出块的底端面呈弧面设置。
15.进一步地，在第一弧面段右侧的夹手侧壁上，对应所述第三空腔的上部设置前后贯通的通孔。
16.进一步地，限位块与压缩块一体成型设置。
17.进一步地，压缩块底端面的弧面与夹手下方内侧曲面相切设置；伸出块底端面曲线与夹手下方外侧曲线相切设置。
18.进一步地，在夹手及其内侧的压缩块和伸出块配合夹持曝气管端部周向设置的六角凹槽位置后，定心快退换管机械手沿顺时针和逆时针来回摆动，以此完成以下动作：首先，定心快退换管机械手顺时针摆动，压缩块的右侧壁与曝气管端部一六角凹槽的一侧的挡隔棱相抵、伸出块的左侧与曝气管端部另一六角凹槽挡隔棱相抵，夹手夹持并带动曝气管顺时针转动一定角度；接着，定心快退换管机械手逆时针回复摆动，压缩块则在其所在的曝气管端部的原六角凹槽内逆时针回退并滑过该六角凹槽另一侧的挡隔棱进入相邻六角凹槽的一侧的挡隔棱位置抵接，伸出块则逆时针滑过在其所在的曝气管端部的原六角凹槽一侧的挡隔棱进入相邻六角凹槽内再次抵接，最终，回复到夹手及其内侧的第一夹持部和第二夹持部对曝气管端部的原始夹持状态；循环以上动作，完成曝气管旋拧拆卸。
19.进一步地，伸出块左侧壁由上部倾斜面和下部竖直面组成，上部倾斜面和下部竖直面的夹角呈钝角设置。
20.进一步地，压缩块底端面的弧面与其右侧竖直侧壁之间呈倒角过渡；伸出块左侧壁的上部倾斜面和下部竖直面之间呈倒角过渡。
21.进一步地，压缩块底端面的弧面与其右侧竖直侧壁呈圆滑弧角的过渡。如此，在夹手回退并进入下一六角凹槽内时，通过压缩弹簧压缩，压缩块底端的弧面经该圆滑弧角与曝气管端部相邻六角凹槽之间的挡隔棱摩擦滑过更加顺畅。
22.进一步地，伸出块左侧壁的上部倾斜面和下部竖直面的夹角呈圆滑的钝角弯折设置。如此，在夹手回退时，伸出块左侧壁上部的倾斜面逐渐滑过曝气管端部相邻六角凹槽之间的挡隔棱，拉伸弹簧拉伸，该圆滑的钝角弯折位置也可逐渐顺利的滑过挡隔棱，最终，在伸出块完全滑入下一六角凹槽内后，拉伸弹簧回复，伸出块左侧壁的下部竖直面与新进入的六角凹槽一侧挡隔棱相抵。
23.进一步的，初始夹持状态下，压缩块右侧面底部与曝气管端部六角凹槽一侧的挡隔棱相抵；伸出块左侧面的上部倾斜面与曝气管端部另一六角凹槽的挡隔棱相抵。
24.进一步地，所述弧形滑槽包括第一弧形滑槽和第二弧形滑槽，第一弧形滑槽长于第二弧形滑槽设置；在第一弧形滑槽和第二弧形滑槽内分别设置两个第一固定帽。
25.理论上，经前述动作的反向过程，可以完成新曝气管的安装。具体采用第一驱动电机及伺服电机反转调节使用。
26.本发明的有益效果：
27.1、本发明的曝气管装拆机械手实现了机械化代替人工，消除了人工更换曝气管的危险性，节省了人力成本。
28.2、本发明的曝气管装拆机械手实现了自动化装拆曝气管，省时省力，提高了曝气管更换效率。
29.3、本发明的曝气管装拆机械手的整体机械结构简单可靠，便于维修和维护。
附图说明
30.图1为本发明的结构示意图；
31.图2为图1侧视结构示意图；
32.图3为图1中定心快退换管机械手的结构示意图；
33.图4为图3的局部剖视图；
34.图5为本发明使用状态参考示意图。
35.图中，1、定心快退换管机械手；101、夹手；111、第一弧面段；102、第一空腔；103、第二空腔；104、第三空腔；2、固定板；3、滑台；4、电机；5、第一固定帽；6、曲柄；7、第二固定帽；8、压缩弹簧；9、压缩块；901、限位块；10、拉伸弹簧；11、伸出块；12、直线滑槽；13、弧形滑槽；131、第一弧形滑槽；132、第二弧形滑槽；14、曝气管；15六角凹槽；16、挡隔棱。
具体实施方式
36.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，结合附图，对本发明进行详细阐述。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。
38.如图1－5所示，该曝气管装拆机械手包括定心快退换管机械手1和固定板2，所述固定板2的上端与一滑台3相连，滑台带动固定板在与曝气管轴向相平行的方向间歇滑动；在固定板中部设置有曲柄6，曲柄的两端分别与定心快退换管机械手1和一电机4相连。电机4和曲柄之间连接减速机(图中未示出)。
39.在前述定心快退换管机械手1的底端设置用于夹持曝气管的夹手101，在夹手内侧活动设置第一夹持部和第二夹持部；在夹手上方的定心快退换管机械手上设置直线滑槽12，在直线滑槽上、下两侧的定心快退换管机械手上设置弧形滑槽13；弧形滑槽13包括第一弧形滑槽131和第二弧形滑槽132，第一弧形滑槽长于第二弧形滑槽设置。
40.在前述固定板2上对应所述弧形滑槽13设置第一固定帽5，第一固定帽与弧形滑槽相适配，在第一弧形滑槽和第二弧形滑槽内分别设置两个第一固定帽5。上述曲柄6的前端经设于直线滑槽12内的第二固定帽13与定心快退换管机械手1相连，定心快退换管机械手经第一、第二固定帽支撑于固定板2上；上述滑台3经丝杠滑动设于丝杠滑轨上，在丝杠滑轨端部设置一伺服电机(图中未示出)。
41.在夹手101及其内侧的第一夹持部和第二夹持部配合夹持曝气管14端部周向设置的六角凹槽15后，定心快退换管机械手1沿顺时针和逆时针来回摆动，以此完成以下动作：首先，定心快退换管机械手1顺时针摆动，第一夹持部的右侧与曝气管14端部一六角凹槽的上侧的挡隔棱16相抵、第二夹持部的左侧与曝气管端部另一六角凹槽的的挡隔棱相抵，夹持并带动曝气管顺时针转动一定角度；与此同时，滑台3上的伺服电机驱动带动固定板2水平移动一定距离，使曝气管在拧动过程中随之转出一定距离；接着，定心快退换管机械手1逆时针回复摆动，第一夹持部则在其所在的曝气管端部的原六角凹槽内逆时针回退并滑过该六角凹槽下部的另一侧挡隔棱而进入相邻六角凹槽的挡隔棱位置继续抵接，第二夹持部则逆时针滑过在其所在的曝气管端部的原六角凹槽一侧的挡隔棱进入相邻六角凹槽内，实现与下一相邻六角凹槽一侧的挡隔棱相抵；曲柄转动一圈，定心快退换管机械手1实现一次来回摆动；最终，回复到夹手及其内侧的第一夹持部和第二夹持部对曝气管端部的原始夹持状态；循环以上动作，完成曝气管旋拧拆卸。
42.具体的，上述夹手101包括与曝气管端部外侧相形配的第一弧面段111，在第一弧面段的左侧上部设置所述第一夹持部，第一夹持部包括设于夹手内壁上的压缩弹簧8及与压缩弹簧相连的压缩块9；在第一弧面段的右侧设置所述第二夹持部，第二夹持部包括设于夹手内壁上的拉伸弹簧10及与拉伸弹簧相连的伸出块11；压缩块9和伸出块11分别与曝气管14端部周向分布的两间隔的六角凹槽15一侧相抵接，以此实现当机械手顺时针摆动时，带动曝气管转动一定角度，当机械手逆时针回复摆动时，压缩块9和伸出块11分别在压缩弹簧8压缩作用和伸缩弹簧10拉伸作用下，沿各自所在曝气管端部原六角凹槽内壁滑动进入下一相邻六角凹槽内，恢复原始夹持状态。
43.在上述第一弧面段111的左侧上部设置相连通的第一空腔102和第二空腔103，在第一空腔内设置所述压缩弹簧8，在压缩弹簧底端固连所述压缩块9，在压缩块左侧固接限位块901，限位块在压缩弹簧压缩作用下随压缩块在第二空腔102内上、下运动，压缩块底端面呈弧面设置，压缩块右侧面竖直设置；
44.在第一弧面段111右侧设置第三空腔104，第三空腔的底端开放设置；在第三空腔内设置所述拉伸弹簧10，拉伸弹簧的底端与所述伸出块11相连；伸出块的左侧下部与压缩
块右侧呈竖直平行设置，伸出块的上部呈向第三空腔方向倾斜设置；伸出块的底端面呈弧面设置。
45.在第一弧面段111右侧的夹手侧壁上，对应所述第三空腔的上部设置前后贯通的通孔。
46.上述压缩块9底端面的弧面与夹手下方内侧曲面相切设置；伸出块11底端面曲线与夹手下方外侧曲线相切设置。
47.具体结合压缩快9和伸出块11的动作，描述曝气管拆卸过程：在夹手1及其内侧的压缩块9和伸出块11配合夹持曝气管14端部周向设置的六角凹槽15位置后，定心快退换管机械手1沿顺时针和逆时针来回摆动，以此完成以下动作：首先，定心快退换管机械手1顺时针摆动，压缩块9的右侧壁与曝气管14端部一六角凹槽15的一侧的挡隔棱16相抵、伸出块11的左侧与曝气管端部另一六角凹槽的挡隔棱相抵，夹手夹持并带动曝气管顺时针转动一定角度；与此同时，滑台3上的伺服电机驱动带动固定板2水平移动一定距离，使曝气管在拧动过程中随之转出一定距离；接着，定心快退换管机械手1逆时针回复摆动，压缩块9则在其所在的曝气管14端部的原六角凹槽15内逆时针回退并滑过该六角凹槽另一侧的挡隔棱16进入相邻六角凹槽15的一侧的挡隔棱16位置抵接，伸出块11则逆时针滑过在其所在的曝气管14端部的原六角凹槽15一侧的挡隔棱16进入相邻六角凹槽15内再次抵接，实现与下一相邻六角凹槽一侧的挡隔棱相抵；曲柄6转动一圈，定心快退换管机械手1实现一次来回摆动；最终，回复到夹手101及其内侧的压缩块9和伸出块11对曝气管14端部的原始夹持状态；循环以上动作，完成曝气管14旋拧拆卸。
48.上述伸出块11左侧壁由上部倾斜面和下部竖直面组成，上部倾斜面和下部竖直面的夹角呈钝角设置。上述压缩块9底端面的弧面与其右侧竖直侧壁之间呈倒角过渡；伸出块左侧壁的上部倾斜面和下部竖直面之间呈倒角过渡。初始夹持状态下，压缩块9右侧面底部与曝气管端部六角凹槽一侧的挡隔棱相抵；伸出块11左侧面的上部倾斜面与曝气管端部另一六角凹槽的挡隔棱相抵。
49.工作原理：将定心快退换管机械手1卡在堵塞的曝气管14的两间隔的六角凹槽15处，启动滑台3和电机4，电机4带动曲柄6旋转，定心快退换管机械手1来回摆动实现曝气管的周向旋转，在定心快退换管机械手1回复摆动之前的动作过程中，滑台3带动固定板2做轴向运动，即，滑台3经其上设置的伺服电机进行间歇轴向运动，两个运动配合将曝气管拆卸下来，然后再安装上新的曝气管。
50.上述拆卸过程中，第一固定帽5保证曲柄6在定心快退换管机械手1的直线型滑槽12中滑动，第二固定帽7保证定心快退换管机械手1在弧形滑槽13内来回摆动过程中不会前后振动，实现了运动的确定性。
51.上述拆卸过程中，定心快退换管机械手1在工作时，压缩块9的右侧面和伸出块11的左侧面夹持着曝气管做旋转运动，回程时，压缩块9压着压缩弹簧8在第一空腔102内中做压缩动作，伸出块11拉着拉伸弹簧10在第三空腔104中做拉伸动作，使压缩块9和伸缩块11分别滑移过其各自所在的原六角凹槽进入下一六角凹槽内，实现了定心快退换管机械手的定心快退功能，回复到原始夹持状态后，继续重复旋转拆卸下曝气管。
52.上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
53.本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。