高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备的制作方法

1.本发明涉及冶金机械设备技术领域，更为具体地，涉及一种高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备。


背景技术：

2.在冶金过程中，对金属进行加热的高炉是必不可少的设备。每个高炉有40根直吹管，每根直吹管的法兰有8根m48的螺栓，在每次高炉定修时，需要大量的检修人员用大锤打击斜销或敲击打击扳手的方法来紧固或者拆卸直吹管的法兰螺栓，每次定修需拆装320根m48螺栓，紧固和拆卸螺栓消耗了大量人力和时间。
3.此外，由于作业区域狭窄作业人员多且各类不同装备相互干涉，直吹管螺栓紧固和拆卸作业时，对检修人员的体力及工器具使用技术要求较高，同时还存在检修人员受到物料打击的安全隐患。
4.鉴于上述技术问题，亟需一种能够高质、高效地实现直吹管的螺栓拆卸与安装的设备。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备，以解决现有的螺栓安装、拆卸方法费时费力、检修时间长、安装质量不易保证，检修作业时存在安全隐患的问题。
6.本发明提供的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备包括车体，在所述车体上设置有两个相互平行的固定支架，在两个所述固定支架的前端均通过第一调节机构连接有第一气动扳手，在两个所述固定支架的下方均设置有可调支架，在两个可调支架上均设置有第二气动扳手；其中，
7.所述第一调节机构用于调节所述第一气动扳手的高度以及水平旋转角度，所述第二调节机构用于调节所述第二气动扳手的横向位置以及竖直旋转角度。
8.此外，优选的方案是，所述第一调节机构包括设置在所述固定支架的前端的竖直线性伺服模组，在所述第一气动扳手上固定有第一扳手支架，所述第一气动扳手通过所述第一扳手支架与所述竖直线性伺服模组的输出侧相连。
9.此外，优选的方案是，所述第一调节机构还包括通过轴承转连接在所述固定支架的前端的转轴，在所述转轴的上方固定连接有旋转轴支架，所述旋转轴支架与所述竖直线性伺服模组的支撑侧固定连接；并且，
10.在所述转轴的下端设置有旋转气动马达。
11.此外，优选的方案是，所述第二调节机构包括设置在所述可调支架上的横向线性伺服模组，在所述第二气动扳手上固定有第二扳手支架，所述第二气动扳手通过所述第二气动扳手支架与所述横向线性伺服模组的输出侧相连。
12.此外，优选的方案是，所述第二调节机构还包括设置在所述可调支架上的旋转伺
服电机、与所述旋转伺服电机相连的电机同步带轮以及通过旋转轴转动连接在所述可调支架上的转轴同步带轮；其中，
13.所述电机同步带轮通过同步带与所述转轴同步带轮相连；并且，在所述转轴同步带轮上固定连接有旋转安装板，所述转轴同步带轮通过所述旋转安装板与所述横向线性伺服模组的支撑侧相连。
14.此外，优选的方案是，在所述车体上设置有分别与两个所述可调支座相连的竖直方向上的第一高度调整伺服，所述第一高度调整伺服用于控制所述可调支座的高度。
15.此外，优选的方案是，在所述第一高度调整伺服两侧均设置有第一直线导柱，所述可调支座通过第一导向孔与所述第一直线导柱滑动连接；所述第一直线导柱用于在所述可调支座进行高度调节时进行导向。
16.此外，优选的方案是，在所述车体上设置有处于两个所述可调支座之间的定位靠块，所述定位靠块通过高度调节机构连接在所述车体上。
17.此外，优选的方案是，所述高度调节机构包括设置在所述车体上的第二高度调整伺服，所述定位靠块与所述第二高度调整伺服的输出侧固定连接；并且，
18.在所述第二高度调整伺服的两侧均设置有第二直线导柱，所述定位靠块过第二导向孔与所述第二直线导柱滑动连接；所述第二直线导柱用于在所述定位靠块进行高度调节时进行导向。
19.此外，优选的方案是，在所述车体的底部的四个脚部位置均设置有智能万向舵轮；并且，
20.在所述车体上设置有自动控制系统。
21.和现有技术相比，上述根据本发明的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备，有如下有益效果：
22.本发明提供的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备通过各伺服、电机之间的相互配合，能够实现高炉风口支吹管法兰螺栓自动紧固和拆卸。此外，通过使用球形螺母，实现了气动扳手与螺栓呈多种角度的锁紧。通过第一气动扳手和第二气动扳手之间的相互配合能够显著提高高炉风口支吹管法兰螺栓的紧固和拆卸的工作效率。
23.为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
24.通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
25.图1为根据本发明实施例的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备的立体图；
26.图2为根据本发明实施例的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备的侧视图；
27.图3为根据本发明实施例的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备的局部背视图；
28.图4为图3中a位置的剖视放大图；
29.图5为根据本发明实施例的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备的局部主视图；
30.图6为根据本发明实施例的第二气动扳手的侧视图；
31.图7为图6中的b位置的局部放大图；
32.图8为本发明实施例的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备操作时的主视图；
33.图9为本发明实施例的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备操作时的侧视图；
34.附图标记：车体1、智能万向舵轮12、固定支架13、可调支架14、第一气动扳手21、第一扳手支架22、竖直线性伺服模组23、旋转轴支架24、旋转气动马达25、轴承26、第二气动扳手31、第二扳手支架32、横向线性伺服模组33、旋转伺服电机34、电机同步带轮35、旋转安装板36、转轴同步带轮39、同步带40、定位靠块41、第二高度调整伺服42、第一高度调整伺服43、第二直线导柱45、第一直线导柱46、自动控制系统5。
35.在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
36.在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.图1示出了根据本发明实施例的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备的立体结构，图2示出了根据本发明实施例的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备的侧视结构，图3示出了根据本发明实施例的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备的局部背视结构，图4示出了图3中a位置的剖视放大结构，图5示出了根据本发明实施例的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备的局部主视结构，图6示出了根据本发明实施例的第二气动扳手的侧视结构，图7示出了图6中的b位置的局部放大结构，图8示出了本发明实施例的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备操作时的主视结构，图9示出了本发明实施例的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备操作时的侧视结构。
39.结合图1至图9共同所示，本发明提供的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备包括车体1，在车体1上设置有两个相互平行的固定支架13，在两个固定支架13的前端均通过第一调节机构连接有第一气动扳手21，在两个固定支架13的下方均设置有可调支架14，在两个可调支架14上均设置有第二气动扳手31；其中，第一调节机构用于调节第一气动扳手21的高度以及水平旋转角度，第二调节机构用于调节第二气动扳手31的横向位置以及竖直旋转角度。
40.需要说明的是，两个第一气动扳手21为整个设备的前部气动扳手，用于拧紧靠近
炉体的2根螺栓，两个第二气动扳手31为整个设备的左右气动扳手，用于拧紧其余左右各3根螺栓(共6根)。
41.具体地，第一调节机构包括设置在固定支架13的前端的竖直线性伺服模组23，在第一气动扳手21上固定有第一扳手支架22，第一气动扳手21通过第一扳手支架22与竖直线性伺服模组23的输出侧相连。此外，第一调节机构还包括通过轴承26转连接在固定支架13的前端的转轴，在转轴的上方固定连接有旋转轴支架24，旋转轴支架24与竖直线性伺服模组23的支撑侧固定连接；并且，在转轴的下端设置有旋转气动马达25。
42.在实际使用过程中，2套第一气动扳手21从上方拧紧靠近炉体的2根螺栓。具体地，通过旋转气动马达25控制第一气动扳手21在水平面内的旋转角度，并通过竖直线性伺服模组23控制第一气动扳手21的高度，以使两个第一气动扳手21分别与靠近炉体的2根螺栓相连接，从而实现靠近炉体的2根螺栓的锁紧或拆卸。
43.需要说明的是，第一气动扳手21安装在竖直线性伺服模组23上，可以适应不同直吹管螺栓高度方向的变化。此外，轴承26座套(图中未标出)焊接在固定支架13上，轴承26座套内安装有上下两组轴承26和隔套，转轴穿过轴承26内圈并同旋转气动马达25的输出轴连接。当车体1进入工作位置时，为了避让周围障碍物，旋转气动马达25驱动转轴转动，带动第一气动扳手21进入工作位置。
44.具体地，第二调节机构包括设置在可调支架14上的横向线性伺服模组33，在第二气动扳手31上固定有第二扳手支架32，第二气动扳手31通过第二气动扳手31支架与横向线性伺服模组33的输出侧相连。此外，第二调节机构还包括设置在可调支架14上的旋转伺服电机34、与旋转伺服电机34相连的电机同步带40轮35以及通过旋转轴转动连接在可调支架14上的转轴同步带40轮39；其中，电机同步带40轮35通过同步带40与转轴同步带40轮39相连；并且，在转轴同步带40轮39上固定连接有旋转安装板36，转轴同步带40轮39通过旋转安装板36与横向线性伺服模组33的支撑侧相连。
45.需要说明的是，2套左右气动扳手主要用于从下方拧紧其余的左右各3根螺栓，2套左右气动扳手固定在第二扳手支架32上，整体安装在横向线性伺服模组33上，2套左右气动扳手可沿着横向线性伺服模组33前后移动。此外，当旋转伺服电机34旋转时，通过同步带40带动旋转轴同步带40轮39旋转，这样旋转安装板36就会带动整套第二气动扳手31转动相应的角度。另外，由于空间位置所限，在对正面的2根螺栓紧固时，第二气动扳手31无法与螺栓轴线重合，所以，第二气动扳手31紧固这2根螺栓时需在竖直平面内转动相应的角度，并且，该2根螺栓的螺母需做成球形螺母，以便第二气动扳手31倾斜紧固该2根螺栓紧。
46.此外，为实现第二气动扳手31的高度调节，在车体1上设置有分别与两个可调支座相连的竖直方向上的第一高度调整伺服43，第一高度调整伺服43用于控制可调支座的高度。并且，在第一高度调整伺服43两侧均设置有第一直线导柱46，可调支座通过第一导向孔与第一直线导柱46滑动连接；第一直线导柱46用于在可调支座进行高度调节时进行导向。
47.另外，为保证整个设备对直吹管的定位，在车体1上设置有处于两个可调支座之间的定位靠块41，定位靠块41通过高度调节机构连接在车体1上。在实际使用时，定位靠块41靠在直吹管八角法兰侧面上，以实现整个设备对直吹管进行机械定位。
48.需要说明的是，由于每个直吹管法兰高度有存在差异，而且3#、4#高炉的直吹管法兰高度更相差200mm，为了同时满足2座高炉的工作条件，定位靠块41需根据不同情况进行
高度调整。
49.具体地，为实现高度调节机构对定位靠块41的高度调节，高度调节机构包括设置在车体1上的第二高度调整伺服42，定位靠块41与第二高度调整伺服42的输出侧固定连接；并且，在第二高度调整伺服42的两侧均设置有第二直线导柱45，定位靠块41过第二导向孔与第二直线导柱45滑动连接；第二直线导柱45用于在定位靠块41进行高度调节时进行导向。
50.此外，在车体1的底部的四个脚部位置均设置有智能万向舵轮12；并且，在车体1上设置有自动控制系统5。其中，智能万向舵轮12包括行走电机、转向电机、编码器、制动器、舵角传感器、极限开关、舵轮驱动器、车载总线等部件(图中均未示出)，由自动控制系统5内的plc系统控制安装在车体1上的四套智能万向舵轮12实现车体1的自动行走。
51.需要说明的是，自动控制系统5用于对整套设备中的所有部件(包括各线性伺服、各电机、各扳手等)进行控制，由于通过自动控制系统5对各部件的运行状态进行控制是本领域的常用技术手段，在此不再对其工作原理进行赘述。
52.此外，还需要说明的是，在实际使用过程中，整个设备通过智能万向舵轮12运动到相应位置，定位靠块41靠紧法兰侧面，同时前部2套气动扳手进入工作位置。左右两套气动扳手按照设定程序到达相应位置，4套扳手同时紧固；然后左右两套气动扳手横向移动，紧固另外2根螺栓。最后，左右两套气动扳手退到最外端，旋转伺服电机34驱动左右两套气动扳手倾斜角度，进行正面2根螺栓的紧固；其中，各气动扳手的紧固力矩通常设置为6300nm。
53.如上参照图1至图9以示例的方式描述根据本发明的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的高炉直吹管螺栓锁紧与拆卸设备，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。