水电站球阀自动检修机械手的设计.docx

水电站球阀自动检修机械手的设计

戴葆青葛继兴邓宏伟2王岩3陈书来4翟春荣4

1山东科技大学机械电子工程学院青岛266000

2山东科技大学电气与自动化工程学院青岛266000

3内蒙古科技大学机械工程学院包头014000

4山东泰山恒信机械有限公司泰安27100

摘要：根据水电站对大型球阀检修的要求，依据现场环境及空间分布，利用先进的计算机技术、传感器技术、自动控制技术，实现球阀检修密封机械锁定投退的自动控制、机械锁定螺栓的自动定位、锁定力矩的在线检测及锁定螺栓投入尺寸的在线检测，实现了由机械手代替人工操作和测量的功能。

关键词：机械手；自动定位；球阀；设计

中图分类号：TP241.3文献标识码：B文章编号：1001-0785(2015)07-0015-03

Abstract:Basedontherequirementsonlargeballvalverepairofhydraulicstation,thesiteenvironmentandspacedistribution,thispaperadoptstheadvancedcomputer,sensorandautomaticcontroltechnologiestorealizetheautomaticon-and-offcontrolofmechanicallockingofservicesealofballvalve,automaticpositioningofmechanicallockingbolts,on-lineinspectionoflockingtorqueandofinletdimensionoflockingbolts,andmakesitpossibletoreplacemanualoperationandmeasurementwiththemanipulator

Keywords:manipulator;automaticpositioning;ballvalve;design

根据水电站运行和检修的需要，水轮机进水系统中装设的大型球阀要位于高空，在使用过程中其检修密封机械锁定投退为手工操作，空间狭窄，工人的劳动强度大，投退需要时间长，给生产带来了诸多不便。为改善目前工作状态，降低劳动强度，提高投退质量和效率，可利用自动调节机械手替代手工操作。

1机械手的功能描述

大型球阀自动投退装置机械手利用先进的计算机技术、传感器技术、自动控制技术，实现球阀检修密封机械锁定投退的自动控制、机械锁定螺栓的自动定位、锁定力矩的在线检测及锁定螺栓投入尺寸的在线检测，实现了由机器代替人工操作和测量的功能，从而避免了操作人员高空作业，极大降低了操作风险，同时较大程度地提高了投退工作的效率和质量。

球阀密封机械锁定投退装置的功能：利用自动控制技术，实现投退调节螺栓的自动定位，以调节螺杆的行程及投退力矩的大小为依据，通过密封机械锁定螺栓松开或拧紧来控制螺栓的轴向

《起重运输机械》2015(7)

行程以控制密封的松紧程度。

2机器人装置整体结构设计

该机械锁定自动投退装置由机械部分和电气部分组成，利用安装在大型球阀上游延伸段外壁的固定轨道作为定位轨道，通过内嵌的大型内齿轮传动(可以自动定位的齿轮传动装置)进行传动定位，控制器发送运动控制指令，确定锁定螺栓的位置，利用3套120°均布的自动控制机械手，实现自动定位、投退球阀检修密封机械锁定，保证设备安全性。轨道直接套装在球阀上游延伸段上。由于采用Al-Si轻质铝合金材质，整个机器人装置质量为600kg左右，安装固定在球阀上游延伸段的外壁上，依靠阀门外壁支撑。整体结构质量较轻，紧凑美观，节省空间。

大型球阀密封机械锁定投退机器人的总体设计如图1所示。

机器人装置由轨道及定轨装置、行走部分、机械手臂、检测传感器、控制系统、上位机监控软件组成。

—15—

1.机体(桁架结构)2.齿轮滚道3.齿轮机构4.送进装置5.机械手及定位装置6.被调节螺栓7.固定齿轮

图1大型球阀密封机械锁定投退装置机器人的总体结构

2.1机械部分

1)机体整个设备的安装基础和连接体。

2)分度装置采用齿轮分度装置，结合伺服电机精确实现执行装置的空间位置控制。

3)执行装置采用电动专用旋转机械手，实现锁定螺栓的松开或拧紧。

4)送进装置采用齿轮减速机构和螺旋机构结合测控装置控制执行机构的工作行程，实现执行机构工作过程中对其位置变化要求的控制。

5)定位装置设