一种焦炉热交换砖管组的组装机的制作方法

1.本发明涉及换热器领域，具体的说是一种焦炉热交换砖管组的组装机。


背景技术：

2.焦炉热交换砖管组包括两端的耐火砖和中间的热交换管，热交换管一般设置为多根，热交换管的两端通过浆料(如火泥)固定在耐火砖内部。如图10所示，耐火砖为上下两块半砖，半砖的组合面上沿其长度方向间隔设置有多个放置热交换管的管槽，管槽一般为半圆槽，在组装时，一般为手工组装，需要在下方半砖的组装面和管槽涂抹浆料，再将热交换管放置在下方半砖的管槽中，然后再次涂抹浆料，最后将上方半砖与下方半砖组合在一起。手工组装的劳动强度大、效率低下，浆料涂抹的均匀性较差，导致手工组装的焦炉热交换砖管组产品质量参差不齐。


技术实现要素：

3.本发明旨在提供一种焦炉热交换砖管组的组装机，可以实现焦炉热交换砖管组的自动化组装，提高组装效率和产品质量。
4.为了解决以上技术问题，本发明采用的具体方案为：一种焦炉热交换砖管组的组装机，包括砖管架、抹浆机构和组装机构，砖管架用于摆放待组装的管体和砖体，组装机构包括机架、设置在机架上的升降台、设置在机架上的组装平台和抹浆平台，抹浆机构具有延伸至抹浆平台的抹浆嘴，升降台上设置有夹砖机械手和夹管机械手，夹砖机械手能够将砖管架上的砖体夹取至抹浆平台，并在抹浆完毕后将砖体夹取至组装平台，夹管机械手用于抓取管体并将管体装配在组装平台的砖体上。
5.作为上述技术方案的进一步优化，砖管架设置有放砖区和放管区，放砖区对称设置在放管区的两侧，放砖区沿其高度方向设置有多个用于摆放砖体的层板，放管区沿其高度方向设置有多个用于摆放管体的凹槽架。
6.作为上述技术方案的进一步优化，抹浆机构包括浆料池和输料绞龙，抹浆嘴设置在输料绞龙的出料端。
7.作为上述技术方案的进一步优化，夹砖机械手的数量为两个并对称设置在夹管机械手的两侧，升降台上设置有用于驱动夹管机械手移动的第一驱动组件、用于驱动夹砖机械手移动的第二驱动组件和用于驱动组装平台移动的第三驱动组件，第二驱动组件为两个并对称设置在第一驱动组件两侧。
8.作为上述技术方案的进一步优化，第一驱动组件包括第一连接架、第一直线丝杠和第一电机，第一直线丝杠、第一电机和夹管机械手均设置在第一连接架上，第一连接架与升降台水平滑动连接，升降台上设置有与第一直线丝杠配合使用的第一丝母，第一电机用于驱动第一直线丝杠转动以使夹管机械手沿升降台水平纵向移动。
9.作为上述技术方案的进一步优化，第二驱动组件包括第二连接架、第二直线丝杠、第二电机和支撑板，第二直线丝杠包括第二横向丝杠和第二纵向丝杠，第二电机包括用于
控制第二横向丝杠转动的第二横向电机和用于控制第二纵向丝杠转动的第二纵向电机，第二连接架横向滑动并纵向固定连接在升降台上；第二横向电机固定在升降台上，第二横向丝杠的一端与第二横向电机连接，第二横向丝杠的另一端转动连接在升降台上，第二连接架上设置有与第二横向丝杠配合使用的第二横向丝母，第二横向电机用于驱动第二横向丝杠转动以带动第二连接架沿升降台水平横向移动；第二纵向丝杠、第二纵向电机和夹砖机械手均设置在支撑板上，支撑板与第二连接架滑动连接，第二连接架上设置有配合第二纵向丝杠使用的第二纵向丝母，第二电机用于驱动第二纵向丝杠转动以使夹砖机械手水平纵向移动。
10.作为上述技术方案的进一步优化，第三驱动组件包括第三电机和第三直线丝杠，组装平台上设置有与第三直线丝杠配合使用的第三丝母，第三直线丝杠的一端与第三电机连接，第三直线丝杠的另一端转动连接在机架上，第三电机用于驱动第三直线丝杠转动以使组装平台沿机架水平纵向移动。
11.作为上述技术方案的进一步优化，升降台的的两侧分别连接有升降驱动组件，升降驱动组件包括升降电机和升降直线丝杠，升降电机设置在机架上，升降直线丝杠的一端与升降电机连接，升降直线丝杠的另一端转动连接在机架上，升降台上设置有升降丝母，升降电机用于驱动升降直线丝杠转动以使升降台沿机架上下移动。
12.作为上述技术方案的进一步优化，夹砖机械手上设置有水平旋转气缸和竖直旋转气缸，水平旋转气缸用于带动夹砖机械手水平旋转以调整砖体的水平朝向，竖直旋转电机用于带动夹砖机械手竖直转动以调整调整砖体的竖直朝向。
13.作为上述技术方案的进一步优化，夹管机械手包括夹管气缸和夹管爪，夹爪上设置有多个与管体外形一致的凹槽，以使夹管机械手能够一次夹持多个管体。
14.本发明的有益效果是：本发明实现了热交换砖管组的热交换管和耐火砖的机械化组装，具有较高的自动化程度，节省了人力和时间，提高了生产效率，也改善了产品质量。
15.本发明的夹砖机械手和夹管机械手的横向、纵向移动以及升降均由相应的丝杆控制，移动精度较高，可以实现放置位置的精确定位和砖管组装的精准定位。
16.本发明的转管机构可以对热交换管进行旋转，使得热交换管和耐火砖之间的浆料抹匀，并提高浆料的密实度，消除其中的空隙。
附图说明
17.图1为本发明前部的三维视图；
18.图2为本发明后部的三维视图；
19.图3为本发明中组装平台的结构示意图；
20.图4为本发明中夹管机械手和第一驱动组件的安装示意图；
21.图5为本发明中夹砖机械手在升降台的装配示意图；
22.图6为本发明中夹砖机械手装配在升降台后的背面结构示意图；
23.图7为本发明中转管机构的结构示意图；
24.图8为本发明中夹管机械手和第一驱动组件的侧视示意图；
25.图9为本发明中托盘的结构示意图；
26.图10为本发明中热交换砖管组的爆炸图；
27.附图标记：1、机架，101、立式框架，102、固定底座，2、砖管架，3、抹浆机构，301、第一抹浆机构，302、第二抹浆机构，4、组装平台，401、左侧放砖工位，402、右侧放砖工位，403、支撑筒，404、支架，5、第一驱动组件，501、第一连接架，502、第一丝杠，503、第一电机，504、纵向滑块，6、第二驱动组件，601、第二连接架，602、第二丝杠，602-1、第二横向丝杠，602-2、第二纵向丝杠，603、第二电机，603-1、第二横向电机，603-2、第二纵向电机，604、纵向支撑板，605、滑块，606、横向支撑板，7、升降台，701、横向滑轨，702、安装板，703、转接板，8、升降驱动组件，801、升降电机，802、升降丝杠，803、升降丝母座，9、夹砖机械手，901、竖直旋转气缸，902、夹砖气缸，903、夹砖夹手，904、水平旋转气缸，10、夹管机械手，1001、夹管气缸，1002、夹爪，11、耐火砖，12、热交换管，13、转管机构，1301、连接板，1302、升降机构，1303、滚轮，1304、连杆机构，1305、驱动气缸，1306、水平升降板，14、第三驱动组件，1401、第三电机，1402、第三丝杠，15、抹浆平台，16、支撑框架，17、托盘，1701、隔条，1702、平板。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
29.参照附图1、2所示，一种焦炉热交换砖管组的组装机，包括砖管架2、组装机构和抹浆机构3，砖管架2上放置待组装的耐火砖11和热交换管12，组装机构的机架1包括固定底座102和立式框架101，立式框架101上设有升降台7，用于夹取耐火砖11的夹砖机械手9和用于夹取热交换管12的夹管机械手10设置在升降台7上，固定底座102上设有可以前后滑动的组装平台4，固定底座102的前端设有转管机构13，用于在砖管组的装配过程中转动耐火砖11上的热交换管12，使得浆料涂抹的更加均匀，所述的抹浆机构3设置两组，分别位于机架1的前方和后方，位于机架1前方的抹浆机构3位于机架1和砖管架2之间。
30.如图1所示，根据焦炉热交换砖管组的结构，所述的砖管架2设有位于左右两侧的放砖区和位于中间的放管区。在放砖区设有上下间隔排列的层板，每个层板放置一块耐火砖11，且所放置的耐火砖11为开有管槽的半砖，管槽朝上放置，本实施例中，每个半砖上设有四个管槽；在放管区设有上下间隔设置的凹槽架，凹槽架包括左右两侧的左架板和右架板，左架板和右架板上分别开设数量相同并位置对应的凹槽，热交换管12的两端水平支撑在左架板和右架板的凹槽中，本实施例中，左架板和右架板上各设置四个凹槽，因此每层凹槽架可以放置四根热交换管12。而且耐火砖11在层板的放置为横向放置。
31.在实际使用中，可以根据需要调整耐火砖11上管槽的数量和凹槽架上凹槽的数量，但是要保证两者数量的一致。
32.继续参考图1和图2，所述的砖管架2设置在固定底座102上并位于立式框架101的前方，所述立式框架101的左右两端各设置一套升降驱动组件8，升降驱动组件8包括升降电机801、升降丝杠802和升降丝母，升降电机801固定在立式框架101的上端，升降丝杠802竖直设置，其一端通过传动机构与升降电机801连接，另一端转动连接在立式框架101的轴承座内，与升降丝杠802配合使用的升降丝母安装在升降丝母座803上，升降丝母座803通过端板与升降台7的端部连接，从而实现升降驱动组件8对升降台7的竖直升降。
33.所述砖管架2和机架1的立式框架101之间设有抹浆平台15，抹浆平台15设置在砖管架2放砖区的后方，抹浆平台15的数量为两个且抹浆平台15为横向平台，在放砖时无需改
变耐火砖11的朝向。所述抹浆平台15底部与滑板纵向滑动连接，滑板沿机架1上的横杆横向滑动设置，抹浆平台15的纵向移动以及滑板的横向移动分别由相应的丝杠驱动机构控制。
34.每个抹浆平台15的外侧设置有一套第一抹浆机构301，第一抹浆机构301包括底座、浆料池和输料绞龙，在输料绞龙的出料端设置抹浆嘴，抹浆嘴可以将浆料涂抹在半砖设有管槽的组合面以及管槽内与热交换管12连接的部分。
35.再结合图3所示，所述的抹浆机构3还包括设置在立式框架101后方的第二抹浆机构302，用于在耐火砖11下半砖和热交换管12组合后进行浆料的涂抹，此时两个耐火砖11被夹砖机械手9转移到组装平台4两端的左侧放砖工位401和右侧放砖工位402上，热交换管12的两端支撑在两个耐火砖11上。第二抹浆机构302和第一抹浆机构301的结构相同。
36.参考图2、图3和图9，所述固定底座102上设置有用于安装组装平台4的支撑框架16，支撑框架16包括两条前后延伸的纵向轨道1601，所述的组装平台4滑动设置在这两条纵向轨道1601上，组装平台4的滑动由第三驱动组件14控制，第三驱动组件14包括第三电机1401和第三丝杠1402，组装平台4上设置有与第三丝杠1402配合使用的第三丝母，第三丝杠1402的一端与支撑架16上安装的第三电机1401连接，第三丝杠1402的另一端转动连接在支撑框架16上，第三电机1401用于驱动第三丝杠1402转动以使组装平台4沿固定底座102的纵向轨道水平纵向移动，即前后移动。当组装平台4滑动到前方时，夹砖机械手9可以将完成一次抹浆的耐火砖11放置在相应的放砖工位上。由于耐火砖11在抹浆平台15上是横向放置，而组装平台4的放砖工位是纵向工位，因此在放砖时，夹砖机械手9需要完成一次水平旋转，调整耐火砖11的朝向。
37.组装平台4的上表面设置有多个间隔排列的支撑筒403，支撑筒403的轴向为横向，支撑筒403通过支架404设置在组装平台4上且支撑筒403能够在支架404上自转，支撑筒403的设置数量比每次组装的热交换管12数量多1个，这样支撑筒403可以形成与热交换管12数量相同的间隙。热交换管12用于放置在支撑筒403之间形成的间隙上，支撑筒403一方面为热交换管12提供支撑，另一方面能够控制热交换管12压在耐火砖11上的程度，避免因耐火砖11所涂抹的浆料厚度不同而造成热交换管12装配在耐火砖11上时，热交换管12的水平高度产生差异而影响装配质量，支撑筒403的设置还可以与转管机构13配合使用以减轻转管时的阻力，提高转管的效果。
38.如图9所示，为了方便组装完成后的转管组件移出，在组装平台4上活动设置有托盘17，托盘17的中部设置有隔条1701。放置托盘17时，隔条1701与支撑筒40交错分布，隔条1701的两端为放置耐火砖11的平板1702，平板1702的数量为两块并分别位于左侧放砖工位401和右侧放砖工位402。转管组件组装完成后，将托盘17和装配完成的转管组件一起从组装平台4上移出，再次放入空置的托盘17以进行下一次的装配。
39.参考图4、图8所示，所述的夹管机械手10通过第一驱动组件5和升降台7连接，第一驱动组件5包括第一连接架501、第一丝杠502和第一电机503，第一连接架501的前端和夹管机械手10的固定部连接，第一连接架501的后端固定安装第一电机503，第一丝杠502沿第一连接架501的纵向设置，第一丝杠502的一端与第一电机503传动连接，第一丝杠502的另一端和第一连接架501的轴承座连接；与第一丝杠502配合的第一丝母安装在第一丝母座内，第一丝母座固定在升降台7的转接板703上，转接板703和第一连接架501之间通过纵向滑块504实现滑动连接，滑动方向为纵向，即机架1的前后方向，以实现夹管机械手10前移夹持热
交换管12和后移将热交换管12移出砖管架2。所述的夹管机械手10包括夹管气缸1001和一对夹爪1002，夹管气缸1001设置有两个，固定在夹管机械手10的固定部上，一对夹爪1002和夹管气缸1001的两个动作端连接，夹爪1002的内侧面设有与热交换管12外形吻合的弧形槽，以免热交换管12在夹持过程中滚动，弧形槽的数量和砖管架2上每一层的热交换管12数量一致，实现热交换管12的整层夹取。作为一种选择，所述的夹管气缸1001可以采用手指气缸。
40.所述夹砖机械手9的设置可以参考图5、6所示，夹砖机械手9包括竖直旋转气缸901、夹砖气缸902、夹砖夹手903和水平旋转气缸904，竖直旋转气缸901的缸体固定在l形支承板的竖直板面上，竖直旋转气缸901的转动部和夹砖气缸902连接，夹砖气缸902的活塞杆与夹砖夹手903连接，l形支承板的水平板面和水平旋转气缸904的转动部连接，水平旋转气缸904的缸体和水平连接板1301连接。水平旋转气缸904转动90
°
，可以将原本横向放置在抹浆工位上的耐火砖11旋转成纵向，以便放置到组装平台4的放砖工位上。竖直旋转气缸901旋转180
°
，将原本管槽朝上的耐火砖11旋转为管槽朝下的状态，作为上半砖和下方的下半砖组合。
41.夹砖机械手9和升降台7之间设有驱动夹砖机械手9横向移动和纵向移动的第二驱动组件6。第二驱动组件6包括第二连接架601、第二丝杠602和第二电机603，所述的升降台7悬置在第二连接架601的前端。第二连接架601的左右两侧各设有一条纵向延伸的纵向滑轨，每条纵向滑轨上滑动安装具有横向滑槽的滑块605，所述升降台7的前后方向各设置横向延伸的横向滑轨701，所述滑块605通过横向滑槽还滑动设置在横向滑轨701上。
42.所述的第二丝杠602包括驱动第二连接架601横向移动的第二横向丝杠602-1、驱动第二连接架601纵向移动的第二纵向丝杠602-2，第二横向丝杠602-1和第二纵向丝杠602-2垂直布置。
43.第二横向丝杠602-1的一端与第二横向电机603-1传动连接，第二横向丝杠602-1的另一端和升降台7端部的轴承座转动连接，与第二横向丝杠602-1配合的第二横向丝母设置在纵向支撑板604上，纵向支撑板604与所述滑块605的纵向侧面固定连接，第二横向电机603-1启动后，带动第二横向丝杠602-1旋转，第二横向丝母在第二横向丝杠602-1上横向移动，进而实现第二连接架601和夹砖机械手9整体的左右横移，将所夹取的耐火砖11从抹浆平台15水平移动到组装平台4上。所述第二横向电机603-1和相应的传动机构固定在升降台7中部的安装板702上。
44.如图6所示，第二纵向丝杠602-2的一端与固定在第二连接架601端部的第二纵向电机603-2传动连接，另一端和第二连接架601底部的轴承座连接，与第二纵向丝杠602-2配合使用的第二纵向丝母设置在横向支撑板606上，横向支撑板606与所述滑块605的横向侧面固定连接。第二纵向电机603-2启动后，带动第二纵向丝杠602-2旋转，第二纵向丝杠602-2在第二纵向丝母上纵向移动，进而实现第二连接架601和夹砖机械手9整体在滑块605上前后纵向移动，进出砖管架2以夹取砖管架2上的耐火砖11。
45.在完成第一次抹浆后，可以通过转动热交换管12使得浆料更加均匀、密实，为此本装置还设置了转管机构13。如图7所示，所述的转管机构13包括与机架1固定底座102前端连接的连接板1301、固定在连接板1301的升降机构1302、与升降机构1302连接的转管组件，所述的升降机构1302也可以采用气缸。所述转管组件包括两排滚轮1303、连杆机构1304和直
线驱动机构，直线驱动机构采用驱动气缸1305。每排滚轮1303的设置数量比每次组装的热交换管12数量多1个，这样每排滚轮1303可以形成与热交换管12数量相同的间隙。每排滚轮1303转动支撑在一个u形安装槽内，滚轮1303的滚动面露出安装槽，两排滚轮1303的相对两端面各设置一个伸出安装槽侧面的偏心轴。两排滚轮1303的两个安装槽间隔设置，固定在一个水平升降板1306上，水平升降板和所述的升降机构1302连接。两排滚轮1303之间还设有驱动气缸1305，驱动气缸1305的缸体固定在所述的水平升降板1306上，驱动气缸1305的活塞杆铰接连杆机构1304。所述的连杆机构1304为h形连杆，包括两根侧板和连接两侧板的中间连杆，每排滚轮1303的偏心轴和相邻的侧板连接，中间连杆和气缸的活塞杆铰接，气缸活塞杆的往复运动带动两排滚轮1303的转动。在使用时，调整滚轮1303的高度，使得组装平台4上的四根热交换管12位于相邻滚轮1303之间，并与滚轮1303的滚动面接触，随着滚轮1303的旋转，在摩擦力作用下，热交换管12也随之转动，从而抹匀浆料。
46.下面以一个热交换砖管组的组装为例，对本发明的使用过程进行说明，以便更好的解释本发明的具体结构设置。
47.第一步，通过人工或其他机械将耐火砖11和热交换管12分别放置在砖管架2上，耐火砖11在放置时，一律将管槽朝上放置；
48.第二步，夹砖机械手9在夹砖之前，停留在横向的初始位置，即位于相应的放砖区的正后方，夹砖机械手9处于水平夹持的状态；此时通过升降台7的升降调整，将夹砖机械手9移动到与待夹取耐火砖11的同一高度上，再通过第二纵向电机603-2控制夹砖机械手9向前移动进入砖管架2的放砖区，然后夹砖气缸902控制夹砖夹手903夹紧耐火砖11，接着第二纵向电机603-2反转，夹砖机械手9将耐火砖11夹出，最后升降台7下降，夹砖机械手9将耐火砖11放置在抹浆平台15上后松开耐火砖11，升降台7升起一定高度，留出抹浆操作空间；
49.第三步，启动一次抹浆机构3，并控制抹浆平台15横向、纵向移动，抹浆嘴对耐火砖11表面和管槽进行抹浆；
50.第四步，确保组装平台4此时位于机架1固定台的前端，升降台7下降，夹砖机械手9再次夹紧耐火砖11，再通过第二横向电机603-1，带动夹砖机械手9夹持耐火砖11向升降台7中部移动，直至到达组装平台4一侧，启动夹砖机械手9的水平旋转气缸904，旋转90
°
，将耐火砖11纵向放置在组装平台4的放砖工位上，然后升降台7升起，准备夹取热交换管12；
51.第五步，夹管机械手10在第一驱动组件5的驱动下，进入砖管架2的放管区，夹管气缸1001控制夹爪1002夹紧整层的热交换管12，夹管机械手10退出放管区后，随升降台7下降，将热交换管12放置在组装平台4的两块耐火砖11的管槽上，然后升降台7升起，准备下一次的耐火砖11夹取；
52.第六步，调整转管机构13的滚轮1303高度，使得滚轮1303间隙两侧滚轮1303与同一根热交换管12的上部接触，启动驱动气缸1305带动滚轮1303旋转一定角度，进而带动热交换管12转动以抹匀浆料，而后驱动气缸1305停止，滚轮1303升起；
53.第七步，组装平台4在第三驱动组件14的带动下向后移动，到达第二次抹浆的位置，利用二次抹浆机构3在热交换管12端头上涂抹浆料；
54.第八步，组装平台4再次向前移动到固定台的前端，夹砖机械手9再次夹取耐火砖11后，随升降台7下降，并横向平移到组装平台4一侧，夹砖机械手9的水平旋转气缸904和竖直旋转气缸901先后旋转，以调整耐火砖11为管槽向下、纵向放置在组装平台4两端的耐火
砖11上，至此完成耐火砖11和热交换管12的组装，随后组装平台4向后移动，由卸料机构或操作人员将组装后的热交换砖管组取下。
55.重复上述步骤，就可以连续的完成热交换砖管组的组装工作，降低劳动强度、提高生产效率和产品质量。
56.本发明中各个电机对相应丝杠的驱动还需要通过传动机构，如联轴器、锥齿轮组等，附图中为了线条更加简洁，将传动机构省去。
57.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。