全自动对位流体装卸臂的制作方法

1.本实用新型专利涉及流体装卸臂的技术领域，具体而言，涉及全自动对位流体装卸臂。


背景技术：

2.流体装卸臂是用于实现地面设备与液体槽车(或其它可移动容器)之间传输液体或气体产品的装置。
3.传统的流体装卸臂是由旋转灵活、密封性能好、耐较大负荷的旋转接头与管道、管道附件、平衡装置、支撑机构及控制操作系统组合而成，主要用于槽车、槽船与管线之间流体物料的传输。
4.传统的流体装卸臂存在以下缺陷：
5.1)、必须由人工操作，流体装卸臂在作业开始前，流体装卸臂的对位，以及装卸作业结束之后，流体装卸臂的复位，均需要人工操作，对位效率低下；
6.2)、存在职业暴露，流体装卸臂必须要人工操作才能实现对位和复位作业，因此，操作人员容易暴露在装卸介质的挥发气体环境中，存在较为严重的职业暴露；
7.3)、效率低下，传统的流体装卸臂在作业过程中的对位、复位步骤，一般的人工作业时间为3-5分钟左右，效率较为低下。
8.4)、存在安全隐患，传统的流体装卸臂在对位、复位操作过程中，一般都在槽车顶部进行，其作业面高度一般为3-4米，作业人员在进行作业时，虽然穿戴有安全绳之类的防护装备，但仍存在跌落、摔伤的风险。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的在于提供全自动对位的流体装卸臂，旨在解决现有技术中，流体装卸臂无法实现全自动对位的问题。
10.本实用新型是这样实现的，全自动对位的流体装卸臂，包括引导槽车移动至流体装卸臂的有效移动范围之内的视频引导系统、识别槽车上的槽口的相机、控制器以及呈镂空状布置的架体；
11.所述架体上设有竖向移动且与流体管道连通的垂管、带动垂管横向移动的横向移动结构以及带动垂管纵向移动的纵向移动结构，所述垂管具有朝下布置且插入槽口内的插入段，所述插入段的末端具有往槽口内注入流体的注液口，所述插入段的外周环设有密封槽口的密封帽。
12.进一步的，所述相机中设有激光雷达，当所述垂管与罐口同轴布置后，所述激光雷达扫描所述槽车的顶部的三维图像，并将所述三维图像传输给控制器。
13.进一步的，所述垂管内设有排空阀，当所述垂管往罐口内注入的流体的容量满足设定要求后，所述控制器控制排空阀自上而下吹气，将所述垂管的残留流体吹出所述垂管。
14.进一步的，所述控制器电性连接有安全联锁装置，在所述垂管往罐口内注入流体
的过程中，所述控制器监测所述安全联锁装置的状态，并根据所述安全联锁装置的信号，控制所述垂管是否继续往罐口内注入流体。
15.进一步的，所述安全联锁装置包括监测罐口是否有静电或溢油的静电溢油保护器、监测垂管位置的垂管归位器、防爆挡车器、监测罐车钥匙启动的钥匙管理器、监测垂管连接状态的垂管连接检测器、监测罐车周围人群静电状态的人体静电释放报警器以及语音提示控制器。
16.进一步的，所述架体的顶部的两侧设置有纵向导轨，所述纵向移动结构包括沿着纵向导轨移动的纵向移动臂，所述纵向移动臂的两端分别连接在所述纵向导轨上；所述纵向移动臂上设有横向导轨，所述横向移动结构包括沿着横向导轨移动的横向移动头，所述垂管的上部连接有连接板，所述连接板连接在所述横向移动头，且所述垂管自上而下穿过所述架体，所述垂管的插入段延伸至所述架体的下方。
17.进一步的，所述连接板上设有多个竖向布置且驱动垂管竖向移动的伸缩轴，多个所述伸缩轴环绕在所述垂管的外周布置；所述伸缩轴的上端连接在连接板上，所述伸缩轴的下端与垂管连接；所述连接板上设有竖向布置且监测垂管竖向移动的位移传感器202，所述位移传感器的上端连接在连接板上，所述位移传感器的下端朝下延伸布置，所述位移传感器的下端位于插入段的上方。
18.进一步的，所述垂管上设有朝外延伸的外延板，所述外延板上连接有电机，所述电机具有转动轴，所述转动轴连接有回收垂管内的残留流体的残液回收器，所述残液回收器具有顶部开口的回收腔，所述残液回收器位于垂管的注液口的下方，所述控制器控制所述电机驱动残液回收器转动，直至所述垂管的注液口与所述回收腔的顶部开口呈上下正对齐布置或回收腔的顶部开口与垂管的注液口呈偏离布置。
19.进一步的，所述密封帽包括环绕连接在所述垂管外周的环板，所述环板具有朝下布置的下端面，所述环板的下端面设置有环绕连接在所述垂管外周的密封胶环；所述密封胶环具有朝下布置的密封面，沿着所述垂管插入罐口的方向，所述密封面的直径逐渐缩小。
20.进一步的，所述密封胶环的外周设置有多个环形槽，所述环形槽环绕密封胶环的外周布置；沿着垂管的轴向，多个所述环形槽依序间隔布置，相邻的环形槽之间形成有环形片。
21.与现有技术相比，本实用新型提供的全自动对位的流体装卸臂，具有以下的有益效果：
22.1)、实现了全自动无人化操作，全自动实现垂管对位以及复位，实现了较高程度的自动化；
23.2)、作业效率大幅度提高，垂管实现自动对位的作业时间缩短，作业效率大大提高；
24.3)、避免了职业暴露，由于垂管对位以及复位实现全自动操作，无需人工干预，可以良好地避免职业暴露的问题；
25.4)、大大减少了安全隐患，无需人工干预，可实现全自动运行，避免操作人员跌落、摔伤的风险，大大减少了安全隐患。
附图说明
26.图1是本发明提供的流体装卸臂的立体示意图；
27.图2是本发明提供的流体装卸臂的部分立体示意图；
28.图3是本发明听过的密封帽的剖切示意图。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
30.以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。
31.本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
32.参照图1-3所示，为本实用新型提供的较佳实施例。
33.全自动对位的流体装卸臂，包括引导槽车移动至流体装卸臂的有效移动范围之内的视频引导系统、识别槽车上的槽口的相机500、控制器以及呈镂空状布置的架体100；架体100上设有竖向移动且与流体管道连通的垂管300、带动垂管300横向移动的横向移动结构以及带动垂管300纵向移动的纵向移动结构，所述垂管300具有朝下布置且插入槽口内的插入段301，插入段301的末端具有往槽口内注入流体的注液口，插入段301的外周环设有密封槽口的密封帽。
34.上述提供的全自动对位的流体装卸臂，在实际操作中实现全自动对位操作，步骤如下：
35.1)、由视频引导系统引导槽车至流体装卸臂的有效移动范围之内；槽车司机可以根据视频引导系统的指引，将槽车移动到设定的区域内，实现粗对位效果；
36.2)、将槽车的罐口上的罐盖打开，罐口处于显露状态；控制器通过相机500识别槽车上的罐口，控制器计算出罐口的三维坐标；
37.粗对位后，可以是司机下车人工手动打开罐口的罐盖，然后按下现场的启动按钮，控制器则可以开始操作，实现识别罐口的效果。
38.3)、流体装卸臂包括横向移动结构、纵向移动结构以及竖向移动且与流体管道连通的垂管300，横向移动结构和纵向移动结构可以移动垂管300实现水平方向的横向及纵向移动，垂管300本身则可以实现竖向移动，这样，垂管300则可以实现在三维空间的移动；
39.垂管300具有朝下布置的插入段301，插入段301的末端具有注液口，插入段301的外周环设有密封帽，密封帽位于注液口的上方；控制器控制垂管300移动至罐口的上方；
40.4)、控制器控制垂管300朝下移动对位，直至垂管300的插入段301插入罐口内，密封帽封盖所述罐口；
41.5)、控制器控制所述垂管300通过注液口往罐口内注入流体，直至注入的流体的容
量满足设定要求；
42.6)、控制器控制垂管300朝上移动复位，直至垂管300的插入段301脱离罐口，并控制垂管300移动至零点停靠位置。
43.上述提供的全自动对位的流体装卸臂，具有以下的有益效果：
44.1)、实现了全自动无人化操作，全自动实现垂管300对位以及复位，实现了较高程度的自动化；
45.2)、作业效率大幅度提高，垂管300实现自动对位的作业时间缩短，作业效率大大提高；
46.3)、避免了职业暴露，由于垂管300对位以及复位实现全自动操作，无需人工干预，可以良好地避免职业暴露的问题；
47.4)、大大减少了安全隐患，无需人工干预，可实现全自动运行，避免操作人员跌落、摔伤的风险，大大减少了安全隐患。
48.在步骤3)中，控制器控制垂管300移动至罐口的上方后，控制器控制垂管300与罐口同轴布置，便于后续控制器控制垂管300竖向运动后，垂管300的插入段301直接可以插入罐车的罐口中。
49.相机500中设有激光雷达，当垂管300与罐口同轴布置后，激光雷达扫描槽车的顶部的三维图像；控制器根据激光雷达扫描的三维图像，判断罐口的位置是否存在符合设定要求的高度差，以及判断罐口的直径是否符合设定要求。通过激光雷达对罐口进行三维图像扫描，以防槽车顶部其他圆形物体被错误识别为罐口
50.在步骤5)中，垂管300内设有排空阀，当垂管300往罐口内注入的流体的容量满足设定要求后，控制器控制排空阀自上而下吹气，将垂管300的残留流体吹出垂管300，防止垂管300内部存在大量的残液。
51.控制器电性连接有安全联锁装置，在步骤5)中，垂管300往罐口内注入流体的过程中，控制器监测安全联锁装置的状态，并根据安全联锁装置的信号，控制垂管300是否继续往罐口内注入流体。
52.垂管300在往罐口内注液的过程中，可以是自动的定量加注，也可以是设定要求的加注。安全联锁装置是用于安全目的的自动化装置，它通过机械或电气的机构使两个动作具有互相制约的关系，从而起到联锁安全保护作用。
53.安全联锁装置包括监测罐口是否有静电或溢油的静电溢油保护器、监测垂管300位置的垂管归位器、防爆挡车器、监测罐车钥匙启动的钥匙管理器、监测垂管300连接状态的垂管300连接检测器、监测罐车周围人群静电状态的人体静电释放报警器以及语音提示控制器。
54.当垂管300与罐口对位成功后，控制器会发出对位成功信号，此时，司机再次按下现场的启动按钮进行人工确认，将启动垂管300注液操作，例如是定量加注过程。定量加注过程由定量装车控制仪进行控制，定量装车控制仪的主要结构包括：工业级可编程控制器(plc)、工业级一体化液晶屏操作终端、内置ic卡读卡器等。
55.定量装车控制仪的主要功能包括：数据采集、定量控制功能、参数设置、顺序控制功能、溢油连锁、接地连锁、急停连锁、掉电保护功能、远程/就地装车转换功能、实时监控、报警功能、通讯联网功能、设备自检、密码保护功能、ic卡刷卡功能。
56.架体100的顶部的两侧设置有纵向导轨101，纵向移动结构包括沿着纵向导轨101移动的纵向移动臂102，纵向移动臂102的两端分别连接在纵向导轨101上，这样，在控制器的控制下，纵向移动臂102则可以沿着纵向导轨101实现纵向移动。
57.纵向移动臂102上设有横向导轨，横向移动结构包括沿着横向导轨移动的横向移动头103，垂管300的上部连接有连接板200，连接板200连接在横向移动头103，在控制器的控制下，横向移动头103则可以沿着横向导轨横向移动。
58.垂管300自上而下穿过架体100，垂管300的插入段301延伸至架体100的下方。这样，便于后续垂管300与罐口之间的对位，且便于垂管300的注液口朝下竖向移动，进入罐车的罐口中。
59.连接板200上设有多个竖向布置且驱动垂管300竖向移动的伸缩轴201，多个伸缩轴201环绕在垂管300的外周布置；伸缩轴201的上端连接在连接板200上，伸缩轴201的下端与垂管300连接；连接板200上设有竖向布置且监测垂管300竖向移动的位移传感器202，位移传感器202的上端连接在连接板200上，位移传感器202的下端朝下延伸布置，位移传感器202的下端位于插入段301的上方。
60.通过控制器控制伸缩轴201的伸缩移动，从而带动垂管300的竖向移动，同时，位移传感器202则可以监测垂管300的竖向移动位移，根据原先对位时，控制器判断垂管300的注液口与罐口之间的距离，则可以准确控制伸缩轴201的伸缩距离。
61.垂管300上设有朝外延伸的外延板203，外延板203上连接有电机400，电机400具有转动轴401，转动轴401连接有回收垂管300内的残留流体的残液回收器402，电机400的转轴可以转动，从而带动整个残液回收器402的转动。
62.残液回收器402具有顶部开口的回收腔403，残液回收器402位于垂管300的注液口的下方，便于将残液回收器402转动至垂管300的注液口的正下方，也便于将残液回收器402转动至偏离垂管300的注液口。控制器控制电机400驱动残液回收器402转动，直至垂管300的注液口与回收腔403的顶部开口呈上下正对齐布置或回收腔403的顶部开口与垂管300的注液口呈偏离布置。
63.在步骤6)中，当控制器控制垂管300朝上移动复位后，电机400驱动残液回收器402水平转动，直至垂管300的注液口与回收腔403的顶部开口呈上下正对齐布置，直至垂管300移动至零点停靠位置后，电机400控制残液回收器402转动，残液回收器402的回收腔403的顶部开口与垂管300的注液口呈偏离布置。
64.当垂管300完成往罐口内注液后，垂管300在复位的过程中，垂管300内的残液会被回收在残液回收器402内，杜绝了滴漏现象、避免了环境污染问题。
65.另外，当垂管300复位后，残液回收器402也可以继续位于注液口的正下方，继续回收垂管300的残液，以及在垂管300与罐口进行对位的过程中，直至垂管300的插入段301插入罐口内，残液回收器402都可以保持位于注液口正下方的设置，直至下一次，垂管300的插入段301插入罐口内位置。
66.密封帽包括环绕连接在垂管300外周的环板600，环板600具有朝下布置的下端面，环板600的下端面设置有环绕连接在垂管300外周的密封胶环601；密封胶环601具有朝下布置的密封面，沿着垂管300插入罐口的方向，密封面的直径逐渐缩小。这样，当垂管300的插入段301插入罐口内后，密封帽的密封胶环601抵接在罐口中，且密封胶环601的密封面与罐
口的周边实现弹性抵接，可以更好的封闭罐口。
67.本实施例中，密封胶环601的外周设置有多个环形槽602，环形槽602环绕密封胶环601的外周环绕布置，沿着垂管300的轴向，多个环形槽602依序间隔布置，相邻的环形槽602之间形成有环形片603，这样，当密封胶环601抵接在罐口中后，罐口的外周抵接着环形片603，由于环形槽602的存在，便于环形片603变形，使得密封胶环601与罐口之间抵接稳固，同时，可以进行抵接定位，避免垂管300出现抵接倾斜等现象。
68.环形片603中设有漏孔604，漏孔604自上而下贯穿环形片603，这样，当密封胶环601中出现残液时，残液留置在环形槽602中，且顺着漏孔604朝下层层漏出，直至最后落入残液回收器402中，避免出现局部残液滴漏的现象。
69.沿着自上而下的方向，相邻的环形片603之间的漏孔604呈错位布置，可以更好的使得残液顺着各个环形片603的漏孔604朝下落下。本实施例中，为了使得残液更好的留置在环形槽602中，从而保证所有残液可以顺着漏孔604朝下落下，沿着背离垂管300的方向，环形片603朝上弯曲上翘。
70.本实施例中，垂管300的外周设置有导流环606，导流环606环绕垂管300的外周布置，导流环606位于密封胶环601的下方，导流环606具有朝向密封胶环601布置的上环面，上环面与导流环606上方的漏孔604呈正对布置，导流环606的顶部的外周设有朝内凹陷有多个缺口，多个缺口环绕垂管300的外周间隔布置。
71.这样，当残液顺着环形片603的漏孔604层层朝下漏下后，落在导流环606的上环面上，并且，残液顺着上环面的缺口落下，顺着插入段301流下，落在残液回收器402内。
72.本实施例中，导流环606的外周设置有导流槽607，所述导流槽607沿着垂管300的轴向延伸布置，导流槽607的顶部连通缺口，导流槽607的底部流通至垂管300的外周，这样，上环面上的残液通过缺口溢出后，顺着导流槽607流动至垂管300的外周，顺着垂管300的外周落入残液回收器402内。
73.导流槽607可以设置多个，多个导流槽607环绕垂管300的外周环绕布置，且多个导流槽607分别多个缺口相对应布置。
74.上环面具有形成在相邻的缺口之间的缺口段，缺口段中设有凹陷的槽道，槽道沿着两个缺口之间延伸布置，且槽道的两端分别连通至缺口，便于上环面上的残液流动至缺口。
75.沿着槽道的中部至槽道的两端的方向，槽道的深度逐渐加大，便于槽道中的残液被引流至缺口。
76.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。