CN103693564B - 一种全新智能气瓶装卸装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全新智能气瓶装卸装置，包括控制系统、行走系统、升降系统、动力空气气瓶夹持系统和气瓶定位系统，控制系统中的电控箱与可编程控制器PLC连接，PLC接收行走系统中的编码器及气瓶夹持系统中光电传感器的信号，该信号传给电控箱，转化为电信号后，由电控箱对驱动电机、电动葫芦、定位驱动电机和电磁气动阀的开启或停止的指令控制，只要根据实际情况，按下遥控器的模式按钮，即可自动完成气瓶的装或卸的过程。一次循环中的多个动作只需现场人员作出一次指令即可，慢状态下3min完成一个工作循环，快状态下2min完成一个工作循环。效率高，装卸过程安全，且人工成本低。结构简单，原材料易于购得和制造。

Description

一种全新智能气瓶装卸装置

技术领域

本发明涉及自动装卸设备技术领域，尤其涉及一种全新智能气瓶装卸装置。

背景技术

目前，气瓶在装卸过程中，人为因素对气瓶的损伤、潜在的安全隐患和气瓶事故随着我国工业的发展呈不断上升趋势，造成了严重的经济损失和负面社会影响，严重地制约了安全生产管理工作的正常发展。目前国内外尚无采用机械的办法来取代原始的人工作业方式。

目前国内实现气瓶装卸作业的方式有两种：

1、少量气瓶充装、使用单位采用集装格叉车装卸的方式进行气瓶的装卸。该作业方式存在的不足主要有：1）不能有效全面地对气瓶实施充装前的逐只安全检查，不能有效地识别气瓶的检验检测情况和外观安全状况，存在着漏检误判等潜在风险和安全隐患；2）由于使用叉车进行集装格的装卸，叉车进入可燃气体或强氧化性气体生产场所的可能是不可避免，叉车的行驶和排气管阻火性能低劣是造成事故的根源之一；3）适用范围窄，集装格只适用于永久性气体充装和装卸，不适用于液化气体和溶解性气体充装和装卸；4）由于用液压油作为气瓶装卸的动力，存在着液压油泄漏喷溅污染气瓶造成事故的风险。

2、对于大量散装气瓶仍然采用人工作业的方式实现气瓶的装卸。该作业方式存在的不足主要有：1）“野蛮装卸”造成气瓶安全附件附件严重损坏和气瓶瓶体严重损伤甚至报废，不能满足气瓶安全使用要求。给气瓶的充装、使用、运输、储存等环节埋下潜在的事故隐患；2）作业环境狭窄和作业不精细，造成人员伤害事件常有发生，在增加企业生产成本的同时给社会造成了恶劣的负面影响，不利于企业基本的安全管理；3）强烈撞击将导致气瓶损伤或导致安全事故发生，特别是气瓶瓶阀损坏直接引发燃烧、爆炸、中毒、环境污染、腐蚀、人员伤亡等重特大事故的发生；4）不按规程作业产生严重的噪音，污染作业环境造成作业人员的心理负担和压力；5）劳动强度极大，需要配置足够数量的作业人员，增加了企业的用工成本，使产品失去市场的竞争优势。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一种全新智能气瓶装卸装置，解决现有人工装卸过程中，容易发生事故，及人工成本高的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种全新智能气瓶装卸装置，包括控制系统、行走系统、升降系统、动力空气气瓶夹持系统和气瓶定位系统；

所述控制系统包括计算机、可编程控制器、电控箱和遥控器，可编程控制器与遥控器无线控制连接，可编程控制器与计算机连接，计算机用于接收可编程控制器的数据并将该数据传出，可编程控制器和电控箱连接，可编程控制器和电控箱均设置在升降系统上，可编程控制器接收编码器和光电传感器的信号，该信号传输至电控箱，电控箱将该信号转换为电信号，实现控制驱动电机、定位驱动电机、电动葫芦及夹持器控制机构的运行；

所述行走系统包括轨道、至少一对滑轮、驱动电机、变速箱和编码器，滑轮对称设置在轨道上，驱动电机和变速箱连接并设置在滑轮内侧，驱动电机与电控箱连接，编码器设置在滑轮上，编码器与可编程控制器连接；

所述升降系统包括上支架、升降架、下支架、电动葫芦、定位驱动电机和限位装置，上支架和下支架通过升降架连接，上支架连接在滑轮下方，电动葫芦设置在上支架上，电动葫芦通过钢绳控制升降架的提升与下降，限位装置设置在钢绳上，电动葫芦与电控箱连接，定位驱动电机设置在上支架上，定位驱动电机与电控箱连接，实现升降系统的定位移动；

所述动力空气气瓶夹持系统由夹持器和夹持器控制机构组成，夹持器设置在升降系统的下支架的下端面上，夹持器控制机构设置在下支架的上端面上，夹持器控制机构与夹持器连接，夹持器控制机构与电控箱连接，用于控制夹持器的通电松夹与断电合夹；

所述气瓶定位系统设置在所述行走系统的一端，用于固定放置气瓶。

进一步地，所述遥控器设置装车模式按钮、卸车模式按钮和开启按钮，分别对应无线控制可编程控制器中的装车程序、卸车程序及开启程序。

进一步地，所述轨道是由行走轨道和支架组成，所述行走轨道是由2根普通工字钢平行焊接加固得到，并固定设置在支架上。为行走系统的滑轮提供运行轨道，完成气瓶的装卸。

进一步地，所述上支架和下支架均为2根平行固定设置的普通工字钢。

进一步地，所述升降系统还包括计数器，所述计数器设置在下机架上，与可编程控制器无线连接，用于对装或卸的气瓶进行计数，便于管理。

具体地，所述升降架为具有网格型伸缩作用的剪刀支架，电动葫芦设置在上支架的下端面上，钢绳的一端连接在电动葫芦上，另一端连接至下支架上，通过电动葫芦改变钢绳的长度，改变剪刀支架的网格型伸缩节的高度，带动下支架的提升或下降。

具体地，所述电动葫芦可以采用型号为ZD131—4型/3KW的电动葫芦。

进一步地，所述夹持器包括环形夹具、钩形夹具和气缸，气缸设置在下支架的下端面上，环形夹具和钩形夹具设置在气缸两端。

进一步地，所述夹持器还包括气缸固定架，气缸设置在气缸固定架上，气缸固定架设置在下支架的下端面上。

进一步地，所述夹持器控制机构包括气源、空气缓冲罐、副气缸、电磁气动阀、无线信号接收传输器、光电传感器及空气管路，空气缓冲罐、气源、副气缸和夹持器中的气缸依次通过空气管路连通设置,电磁阀设置在气源与副气缸之间的空气管路上，无线信号接收传输器与电磁气动阀连接，无线信号接收传输器与电控箱无线控制连接，光电传感器设置在夹持器的气缸旁边，并与可编程控制器连接。

具体地，所述夹持器的数量为1-12个，分别设置与夹持器数量一致的1-12个的电磁气动阀和光电传感器。即，设置6个夹具的话，对应设置6个电磁气动阀和6个光电传感器。

进一步地，所述气瓶定位系统由油缸、微型油泵站、翻板架和底座组成，翻板架上设置放置气瓶的凹槽，翻板架连接在底座上，翻板架通过铰链与油缸连接，油缸与微型油泵站连接。在翻板架底座上，通过微型油泵站、油缸工作，实现气瓶卧立两种状态（0°～80°间的互换）。

进一步地，本发明的全新智能气瓶装卸装置还包括检修支脚，所述检修支脚包括支杆、固定件和固定杆，固定件上设置通孔，支杆上设置多个通孔，固定件设置在下支架上，固定杆可拆卸设置在固定件与支杆的通孔中，将固定件与支杆相对固定连接。

本发明的全新智能气瓶装卸装置中的编码器负责东西（或南北）定位，光电传感器负责南北（或东西）定位和升降高度控制及气瓶计数。

本发明的全新智能气瓶装卸装置中通过将可编程控制器接收到的编码器或者光电传感器的扫描信号传输给电控箱，从而实现电控箱对驱动电机、电动葫芦、定位驱动电机以及电磁气动阀的开启或停止的指令控制，只要根据实际情况，按下遥控器的模式按钮，即可自动完成气瓶的装或卸的过程。一次循环中的多个动作只需现场人员作出一次指令即可，慢状态下3min完成一个工作循环，快状态下2min完成一个工作循环。效率高，装卸过程安全，且人工成本低。

本发明提供的一种全新智能气瓶装卸装置具有如下有益效果：1）、利于并促进国家质量技术监督管理机构和安全管理机构规范气瓶的安全管理，彻底杜绝企业因气瓶安全附件的大量损坏而索性不配置安全附件的行为和气瓶装卸过程造成的人为损坏或损伤，在降低经济损失的同时有效地避免了气瓶储存、运输、使用、充装的环节事故的发生；2）、为气瓶生产企业、气体生产经营储存企业、气瓶流通企业减轻60%以上的劳动强度并减少作业人员（2人即可完成单台设备的所有操作），使作业人员在相对安静、舒适、轻松的环境下完成相应的作业活动，这有利于企业促进对人的安全管理和生产安全管理模式的转变；3）、通过机械的方式改变原有的手推肩扛的“野蛮”作业方式有效避免生产安全事故和人员伤害事故的发生，可大大降低事故费用和社会负面影响，为企业创造良好的安全生产氛围和安全生产文化奠定基础；4）、为企业降低生产成本。据不完全统计一个年产50万瓶气体的生产企业，因气瓶上下车作业造成的各类损失约在30万元左右，采用全新智能气瓶装卸装置可为该类企业增益25万左右，具有较强的适用价值。

本发明的全新智能气瓶装卸装置是考察了国内现有气瓶具体使用和流通等环节存在的固有缺陷针对性设计制造的，具有如下优点：1）、具有强大的作业功能，一次完成≥12只气瓶的装卸作业，克服了1只/次.人劳动效率低下的不足；2）、结构简单，该装置98%的零部件均采用国内现有配件和型材，易于购得和制造；3）、运动机构设置简单合理，最大限度地降低了故障率和检维修工作量；4）、采用气动控制，满足各种气体生产所的安全需求且不会发生气瓶污染事件，具有极高的安全性、可靠性；5）作业过程无废气、废物产生，采用小功率空气压缩机作为动力源，运行产生的噪音≤30dB，节能环保效果明显；6）、对人员无特殊要求，作业时只需切换“装车”或“卸车”模式，控制操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的全新智能气瓶装卸装置中行走系统、升降系统和动力空气气瓶夹持系统的结构连接示意图；

图2是本发明的全新智能气瓶装卸装置中行走系统、升降系统和动力空气气瓶夹持系统的结构连接示意图；

图3是本发明的检修支脚的结构示意图；

图中，11、行走轨道，12、支架，13、滑轮、14、驱动电机，15、变速箱，21、上支架，22、升降架，23、下支架，24、电动葫芦，25、定位驱动电机，31、环形夹具，32、钩形夹具，33、气缸，34、气缸固定架，35、电磁气动阀，36、光电传感器，4、气瓶，51、支杆、52、固定件,53、固定杆，54、通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

根据图1和图2所示，作为实施例，说明本发明的一种全新智能气瓶装卸装置，包括控制系统（图未视）、行走系统、升降系统、动力空气气瓶夹持系统和气瓶定位系统（图未视），所述控制系统包括计算机、可编程控制器、电控箱和遥控器，可编程控制器与遥控器无线控制连接，遥控器设置装车模式按钮、卸车模式按钮和开启按钮，分别对应无线控制可编程控制器中的装车程序、卸车程序及开启程序；可编程控制器与计算机连接，计算机用于接收可编程控制器分析得到的数据，并将该数据传出至其他相关计算机或者设备上，供工作人员查看；可编程控制器和电控箱连接，可编程控制器接收编码器和光电传感器的光信号或无线信号，并将该光信号或无线信号传输至电控箱，电控箱将该信号转换为电信号，实现控制驱动电机、定位驱动电机、电动葫芦及夹持器控制机构中的无线信号接收传输器的运行；可编程控制器和电控箱均固定设置在升降系统上，例如，可以将可编程控制器设置在下支架的上端面上，电控箱设置在上支架的下端面上，只要不影响整个升降系统的提升或下降即可；

所述行走系统由轨道、4对滑轮、驱动电机、变速箱和光电编码器（图未视）组成，所述轨道是由行走轨道和支架组成，所述行走轨道是由2根200号普通工字钢平行焊接加固得到，并焊接固定设置在支架上，行走轨道的长度和安装高度取决于装置的作业长度和装置的作业空间范围，主要作用是为滑轮运行提供必要的支撑和轨迹；所述滑轮为∮120mm的滑轮，其对称设置在行走轨道的工字钢上悬上，2台ZDY—4型/200W驱动电机和变速箱通过联轴器连接后安装在滑轮内侧的固定平台上，在通电和改变电机相序下实现滑轮的来回运行，为气瓶的装卸提供位移条件；

所述升降系统包括上支架、升降架、下支架、电动葫芦（例如型号为ZD131—4型/3KW的电动葫芦）、定位驱动电机和限位装置（图未视），升降架采用具有网格型伸缩节的剪刀支架，所述上支架和下支架均为2根平行焊接固定设置的普通工字钢，上支架焊接固定设置在滑轮下方，并悬挂在工字钢下悬上口，上支架和下支架的两侧对应地由剪刀支架连接，下支架稳固，不会出现“钟摆”现象；电动葫芦设置在上支架的下端面上，钢绳的一端连接在电动葫芦上，另一端连接至下支架上，电动葫芦通过改变钢绳的长度，改变剪刀支架的网格型伸缩节的高度，带动下支架的提升或下降，从而实现设置在下支架下端面上的夹持器的提升或下降；限位装置设置在钢绳上，对钢绳伸缩长度进行最低下限位和最高上限位的控制，从而控制剪刀支架的最大提升和最大下降的高度；电动葫芦与电控箱连接，可编程控制器将由夹持器控制机构中的光电传感器传输的信号传给电控箱，电控箱再发出电信号控制电动葫芦的启动或者关闭；定位驱动电机设置在上支架上，定位驱动电机与电控箱连接，光电传感器的信号传输给可编程控制器，转换为数字信号后，再传输给电控箱，电控箱将数据信号转换为电信号后，传输给定位驱动电机，控制定位驱动电机的东西（或者南北）定位，编码器的信号传输给可编程控制器，转换为数字信号后，再传输给电控箱，电控箱将数据信号转换为电信号后，传输给定位驱动电机，控制定位驱动电机的南北（或者东西）定位；还包括检修支脚（如图3所示），所述检修支脚包括支杆、固定件和固定杆，固定件上设置通孔，支杆上设置多个通孔，固定件焊接设置在下支架上，固定杆可拆卸设置在固定件与支杆的通孔中，将固定件与支杆相对固定连接，需要检修时，将支杆向下拉出至适当高度，将此时与固定件上的通孔位置对应的支杆上的通孔，利用固定杆设置在两通孔内将支杆与固定件相对固定连接，从而将下支架支起一定高度，方便进行检修，检修支脚结构简单，设置方便。

所述动力空气气瓶夹持系统由12个夹持器和夹持器控制机构组成，12个夹持器相互平行地设置在升降系统的下支架的下端面上，夹持器控制机构固定设置在下支架的上端面上，所述夹持器包括环形夹具、钩形夹具和气缸（SC50×800），气缸通过气缸固定架设置在下支架的下端面上，环形夹具和钩形夹具设置在气缸两端；所述夹持器控制机构（图未视）由气源、空气缓冲罐、副气缸（与气缸数量一致，12个）、电磁气动阀（与气缸数量一致，12个；4V220—0.8）、无线信号接收传输器、光电传感器及空气管路组成，空气缓冲罐、气源、副气缸和夹持器中的气缸依次通过空气管路连通设置,电磁阀设置在气源与副气缸之间的空气管路上，无线信号接收传输器与电磁气动阀控制连接，无线信号接收传输器与电控箱无线控制连接，光电传感器设置在夹持器的气缸旁边，并与可编程控制器连接；光电传感器将感应信号传输给可编程控制器，可编程控制器将该感应信号转换为数字信号后传输给电控箱，电控箱将数字信号转换为电信号后，并将该信号无线传输给无线信号接收传输器，无线信号接收传输器按照接收到的电信号对电磁气动阀下达开启或者关闭的命令，从而实现通电松夹与断电合夹。

所述气瓶定位系统设置在所述行走系统的一端，用于固定放置气瓶。

作为改进的技术方案，为了方便工作人员对气瓶的操作和检查，所述气瓶定位系统可以设计为能够转变气瓶存在角度的系统，如下：所述气瓶定位系统由油缸、微型油泵站、翻板架和底座组成，翻板架上设置放置气瓶的凹槽，翻板架连接在底座上，翻板架通过铰链与油缸连接，油缸与微型油泵站连接。在翻板架底座上，通过微型油泵站、油缸工作，实现气瓶卧立两种状态，0°～80°间的互换。装卸装置在光电传感器的红外或激光定位作用下将卧放气瓶送至固定系统相对应的区域，开夹松开气瓶的同时油缸开始随动，将气瓶翻转固定平台倾斜至一定角度（如80°），并将气瓶放置在气瓶翻转固定平台上，使得气瓶置于一定角度（如80°）的倾斜位置，便于人员操作和检查。

本发明的全新智能气瓶装卸装置的卸车作业工作原理如下：

可编程控制器向行走系统的驱动电机发出作业指令，行走系统向承载有气瓶的车辆行驶，当行走系统行至车辆上方时，光电传感器对气瓶位置进行扫描，将扫描信号传输给可编程控制器，可编程控制器将该扫描信号转换为数字信号，该数字信号再传输给电控箱，电控箱将其转换为电信号后，再将该电信号传输给定位驱动电机和电动葫芦，进行自动定位和下降动作，当处于开夹状态的夹持器的夹具对准气瓶轴向中心时自动定位和下降动作结束，此时，可编程控制器向无线信号接收传输器传输合夹动作指令，无线信号接收传输器控制电磁气动阀，完成断电合夹，将气瓶牢牢夹住；然后，可编程控制器向电控箱传输数字信号，使电控箱对电动葫芦下达提升指令，将升降架收缩，同时对驱动电机下达反向行走命令，向库房行驶；行驶至气瓶定位系统上方时，由光电感应器给可编程控制器信号，转换为数字信号后传输给电控箱，再转换为电信号，对电动葫芦下达下降指令，将气瓶放置与气瓶定位系统上，完成一个工作循环；按照上述过程依次动作，完成卸车。

装车作业过程是卸车作业的逆过程，其工作方式和原理与卸车作业完全相同，只需通过可编程控制器将卸车模式切换至装车模式即可实现自动装车。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种全新智能气瓶装卸装置，包括控制系统、行走系统、升降系统和动力空气气瓶夹持系统，其特征在于：还包括气瓶定位系统；

所述控制系统包括计算机、可编程控制器、电控箱和遥控器，可编程控制器与遥控器无线控制连接，可编程控制器与计算机连接，计算机用于接收可编程控制器的数据并将该数据传出，可编程控制器和电控箱连接，可编程控制器和电控箱均设置在升降系统上，可编程控制器接收编码器和光电传感器的信号，该信号传输至电控箱，电控箱将该信号转换为电信号，实现控制驱动电机、定位驱动电机、电动葫芦及夹持器控制机构的运行；

所述行走系统包括轨道、至少一对滑轮、驱动电机、变速箱和编码器，滑轮对称设置在轨道上，驱动电机和变速箱连接并设置在滑轮内侧，驱动电机与电控箱连接，编码器设置在滑轮上，编码器与可编程控制器连接；

所述升降系统包括上支架、升降架、下支架、电动葫芦、定位驱动电机和限位装置，上支架和下支架通过升降架连接，上支架连接在滑轮下方，电动葫芦设置在上支架上，电动葫芦通过钢绳控制升降架的提升与下降，限位装置设置在钢绳上，电动葫芦与电控箱连接，定位驱动电机设置在上支架上，定位驱动电机与电控箱连接，实现升降系统的定位移动；

所述动力空气气瓶夹持系统由夹持器和夹持器控制机构组成，夹持器设置在升降系统的下支架的下端面上，夹持器控制机构设置在下支架的上端面上，夹持器控制机构与夹持器连接，夹持器控制机构与电控箱连接，用于控制夹持器的通电松夹与断电合夹；

所述气瓶定位系统设置在所述行走系统的一端，用于固定放置气瓶。

2.根据权利要求1所述的一种全新智能气瓶装卸装置，其特征在于：所述夹持器包括环形夹具、钩形夹具和气缸，气缸设置在下支架的下端面上，环形夹具和钩形夹具设置在气缸两端。

3.根据权利要求2所述的一种全新智能气瓶装卸装置，其特征在于：所述夹持器控制机构包括气源、空气缓冲罐、副气缸、电磁气动阀、无线信号接收传输器、光电传感器及空气管路，空气缓冲罐、气源、副气缸和夹持器中的气缸依次通过空气管路连通设置,电磁阀设置在气源与副气缸之间的空气管路上，无线信号接收传输器与电磁气动阀连接，无线信号接收传输器与电控箱无线控制连接，光电传感器设置在夹持器的气缸旁边，并与可编程控制器连接。

4.根据权利要求3所述的一种全新智能气瓶装卸装置，其特征在于：所述夹持器还包括气缸固定架，气缸设置在气缸固定架上，气缸固定架设置在下支架的下端面上。

5.根据权利要求1至4之一所述的一种全新智能气瓶装卸装置，其特征在于：所述气瓶定位系统由油缸、微型油泵站、翻板架和底座组成，翻板架上设置放置气瓶的凹槽，翻板架连接在底座上，翻板架通过铰链与油缸连接，油缸与微型油泵站连接。

6.根据权利要求5所述的一种全新智能气瓶装卸装置，其特征在于：所述遥控器设置装车模式按钮、卸车模式按钮和开启按钮，分别对应无线控制可编程控制器中的装车程序、卸车程序及开启程序。

7.根据权利要求1、2、3、4或6所述的一种全新智能气瓶装卸装置，其特征在于：所述轨道是由行走轨道和支架组成，所述行走轨道是由2根普通工字钢平行焊接加固得到，并固定设置在支架上。

8.根据权利要求7所述的一种全新智能气瓶装卸装置，其特征在于：所述升降系统还包括计数器，所述计数器设置在下机架上，与可编程控制器无线连接。

9.根据权利要求1、2、3、4、6或8所述的一种全新智能气瓶装卸装置，其特征在于：所述升降架为具有网格型伸缩作用的剪刀支架，电动葫芦设置在上支架的下端面上，钢绳的一端连接在电动葫芦上，另一端连接至下支架上。

10.根据权利要求9所述的一种全新智能气瓶装卸装置，其特征在于：还包括检修支脚，所述检修支脚包括支杆、固定件和固定杆，固定件上设置通孔，支杆上设置多个通孔，固定件设置在下支架上，固定杆可拆卸设置在固定件与支杆的通孔中，将固定件与支杆相对固定连接。