CN101724866B - 一种炭块定位和测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝电解领域，具体地说是涉及一种自动组装炭块生产线的炭块定位和测量装置。本发明所述的步进电机通过联轴器与梯形螺纹丝杠连接；辊道固定在工作台上端面，X向定位挡块固定在工作台上端面右侧，行程开关固定在X向定位挡块上，X向定位油缸与X向定位挡块右端连接，X向油缸传感器固定在X向电动推杆上；所述的Y向定位挡块固定在工作台一侧端，Y向定位油缸与Y向定位挡块输出端连接，Y向定位油传感器固定在Y向电动推杆上。本发明炭块定位和测量装置定位和测量自动化程度高，使炭块在扎固前位置稳固准确，提高了阴极组装质量，改善了现场施工作业环境，减轻了工人劳动强度，提高了组装能力和组装工序劳动生产率，从而延长了电解槽的槽寿命。本发明适用于阴极组装生产。

Description

一种炭块定位和测量装置

技术领域

本发明涉及铝电解领域，具体地说是涉及一种自动组装炭块生产线的炭块定位和测量装置。

背景技术

铝电解阴极炭块是生产工业铝锭的设备——铝电解槽的重要组成部分，因而阴极组装效率的高低及组装的质量直接影响到铝锭的生产质量。目前阴极组装生产工艺为地下式预热炉对阴极和钢棒进行预热，用电动吊车把阴极和钢棒从预热炉内吊出放置在组装平台上；用垫块固定阴极钢棒，再由四人同时在阴极两侧用两个捣固机进行捣固。捣固完毕，阴极两端采用圆盘固定，由人工使阴极炭块组在组装平台上滚动180°，由天车吊出堆垛。由于整个阴极组装均为纯人工操作，不仅工人劳动强度大，因人工操作的随意性因素对扎固质量有一定影响，使阴极铁炭之间电阻值不均匀，阴极炭块密实性差，进而影响电解槽的使用寿命。用于铝电解阴极炭块组装生产线的炭块的定位和测量装置，尚未见记载。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，提供一种在炭块自动组装生产线上将炭块在工作平台上精确定位并进行测量的炭块定位和测量装置。

本发明一种炭块定位和测量装置通过下述技术方案予以实现：本发明一种炭块定位和测量装置包括工作台、测量装置、机械手A、机械手B、底座、炭块、机械手A运动轨迹、机械手B运动轨迹、电缆、挂钩、箱体、传感器、支架、测量位置、步进电机、联轴器、梯形螺纹丝杠、丝杠螺母、辊道、辊道电机、X向定位挡块、行程开关、X向定位油缸、X向油缸传感器、Y向定位油缸、Y向定位挡块、Y向定位油缸传感器、X向电动推杆、Y向电动推杆、PLC控制器、控制室计算机终端，所述的步进电机通过联轴器与梯形螺纹丝杠连接；辊道固定在工作台上端面，X向定位挡块固定在工作台上端面右侧，行程开关固定在X向定位挡块上，X向定位油缸与X向定位挡块右端连接，X向油缸传感器固定在X向电动推杆上；所述的Y向定位挡块固定在工作台一侧端，Y向定位油缸与Y向定位挡块输出端连接，Y向定位油传感器固定在Y向电动推杆上。

本发明一种炭块定位和测量装置与现有技术相比较有如下有益效果：本发明炭块定位炭块运动由工作台上的辊道带动向X方向运动，当运动到离X向定位挡块的指定距离以后，停止运动。X向定位挡块上的行程开关发送炭块到达信号给工作台上负责定位测量的PLC，由PLC控制X向定位油缸从工作台中升起，油缸驱动推杆从初始位置向炭块运动，靠紧炭块后开始推动炭块向X向定位挡块靠紧，同时Y向的两个定位油缸从工作台中升起推动炭块向Y向定位挡块靠紧。当油缸压力达到指定值后，油缸停止运动。各个定位油缸上装有位移传感器，测量各个油缸从初始位置到停止位置的移动距离，根据X向定位油缸和Y向定位油缸的移动距离以及X向定位挡块和Y向定位挡块的位置计算炭块的外形尺寸长和宽。本发明的两个机械手分别放置在工作台的两侧，固定在底座上，机械手的J1能够绕底座旋转。不测量时机械手可以转到侧面或者后面，避开钢棒安放架。机械手A测量轨迹16、17处的炭槽位置，机械手B测量轨迹14、15处的炭槽位置。本发明炭块定位和测量装置可将炭块精确定位并夹紧在适当的位置，同时测量出炭槽的宽度、炭槽的深度和钢棒的高度，给后续的阴极糊给料和扎固提供了精确数据。本发明炭块定位和测量装置定位和测量自动化程度高，使炭块在扎固前位置稳固准确，提高了阴极组装质量，改善了现场施工作业环境，减轻了工人劳动强度，提高了组装能力和组装工序劳动生产率，从而延长了电解槽的槽寿命。本发明适用于阴极组装生产。

附图说明

本发明一种炭块定位和测量装置有如下附图：

图1为本发明一种炭块定位和测量装置测量机械手结构示意图；

图2为本发明一种炭块定位和测量装置机械手安装位置结构示意图；

图3为本发明测量装置结构示意图；

图4为本发明测量装置运行轨迹示意图；

图5为本发明一种炭块定位和测量装置定位装置结构示意图；

图6为本发明一种炭块定位和测量装置控制结构示意图。

其中：1、工作台；2、测量装置；3、机械手A；4机械手B；5、底座；6、炭块；7、机械手A运动轨迹；8、机械手B运动轨迹；9、电缆；10、挂钩；11、箱体；12、传感器；13、支架；14、15、16、17、测量位置；18、步进电机；19、联轴器；20、梯形螺纹丝杠；21、丝杠螺母；22、辊道；23、辊道电机；24、X向定位挡块；25、行程开关；26、X向定位油缸；27、X向油缸传感器；28、Y向定位油缸；29、Y向定位挡块；30、Y向定位油缸传感器；31、X向电动推杆；32、Y向电动推杆；33、PLC控制器；34、控制室计算机终端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明一种炭块定位和测量装置技术方案作进一步描述。

如图1-图6所示，本发明一种炭块定位和测量装置包括工作台1、测量装置2、机械手A 3、机械手B 4、底座5、炭块6、机械手A运动轨迹7、机械手B运动轨迹8、电缆9、挂钩10、箱体11、传感器12、支架13、测量位置14、15、16、17、步进电机18、联轴器19、梯形螺纹丝杠20、丝杠螺母21、辊道22、辊道电机23、X向定位挡块24、行程开关25、X向定位油缸26、X向油缸传感器27、Y向定位油缸28、Y向定位挡块29、Y向定位油缸传感器30、X向电动推杆31、Y向电动推杆32、PLC控制器33、控制室计算机终端34，所述的步进电机18通过联轴器19与梯形螺纹丝杠20连接，螺纹丝杠20与丝杠螺母21螺纹连接，丝杠螺母21固定在工作台1前侧端；辊道22固定在工作台1上端面，辊道电机23与辊道22轴连接X向定位挡块24固定在工作台1上端面右侧，行程开关25固定在X向定位挡块24上，X向定位油缸26与X向定位挡块24右端连接，X向油缸传感器27固定在X向电动推杆31上；所述的Y向定位挡块29固定在工作台1一侧端，Y向定位油缸28与Y向定位挡块29输出端连接，Y向定位油缸传感器30固定在Y向电动推杆32上。

所述的机械手通过机械手的可绕底座旋转的J1臂与底座5连接，机械手的J5臂与测量装置2连接。

所述的机械手A 3和机械手B 4分别旋转在工作台1的两侧。

所述的测量装置2包括电缆9、挂钩10、箱体11、传感器12、支架13，所述的传感器12通过支架13固定在箱体11内底部电缆9的两侧，所述的电缆9通过螺母固定在箱体11底部两传感器12之间，挂钩10与机械手A 3和机械手B 4的J5臂固定连接；传感器12通过电缆9与控制室计算机终端34连接；所述的X向油缸传感器27和Y向油缸传感器30通过电缆9与PLC控制器33连接。

实施例1。

本发明一种炭块定位和测量装置包括工作台1、测量装置2、机械手A 3、机械手B 4、底座5、炭块6、机械手A运动轨迹7、机械手B运动轨迹8、电缆9、挂钩10、箱体11、传感器12、支架13、测量位置14、15、16、17、步进电机18、联轴器19、梯形螺纹丝杠20、丝杠螺母21、辊道22、辊道电机23、X向定位挡块24、行程开关25、X向定位油缸26、X向油缸传感器27、Y向定位油缸28、Y向定位挡块29、Y向定位油缸传感器30、X向电动推杆31、Y向电动推杆32、PLC控制器33、控制室计算机终端34，所述的步进电机18通过联轴器19与梯形螺纹丝杠20连接；辊道22固定在工作台1上端面，X向定位挡块24固定在工作台1上端面右侧，行程开关25固定在X向定位挡块24上，X向定位油缸26与X向定位挡块24右端连接，X向油缸传感器27固定在X向电动推杆31上；所述的Y向定位挡块29固定在工作台1一侧端，Y向定位油缸28与Y向定位挡块29输出端连接，Y向定位油缸传感器30固定在Y向电动推杆32上。

所述的机械手通过机械手的可绕底座旋转的J1臂与底座5连接，机械手的J5臂与测量装置2连接。

所述的机械手A 3和机械手B 4分别旋转在工作台1的两侧。

所述的测量装置2包括电缆9、挂钩10、箱体11、传感器12、支架13，所述的传感器12通过支架13固定在箱体11内底部电缆9的两侧，所述的电缆9通过螺母固定在箱体11底部两传感器12之间，挂钩10与机械手A 3和机械手B 4的J5臂固定连接；传感器12通过电缆9与控制室计算机终端34连接；所述的X向油缸传感器27和Y向油缸传感器30通过电缆9与PLC控制器33连接。

本发明一种炭块定位和测量装置是这样工作的：炭块定位及测量炭块运动由工作台1上的辊道22带动作X向运动，当运动到距离X向定位挡块24指定距离时，停止运动；X向定位挡块24上的行程开关25发送炭块到达信号给PLC控制器33，由PLC控制器33控制X向定位电动推杆31从工作台1中升起，X向定位电动推杆31向炭块6运动，靠紧炭块6后推动炭块6向X向定位挡块24靠紧，同时Y向的两个定位电动推杆32从工作台1中升起推动炭块6向Y向定位挡块29靠紧，当X向定位电动推杆31和Y向定位电动推杆32达到指定值后，X向油缸传感器27、Y向油缸传感器30向PLC控制器33发送信号，电动推杆停止运动；各个定位油缸上装有位移传感器，测量各个油缸从初始位置到停止位置的移动距离，根据X向定位油缸和Y向定位油缸的移动距离以及X向定位挡块和Y向定位挡块的位置计算炭块的外形尺寸(长、宽)。

所需信号：炭块到达、炭块接触挡块、油缸测量点接触炭块

需要检测的信号：X向定位油缸位移、Y向定位油缸位移

系统功耗：2kw。

炭块炭槽的测量：当炭块6到达测量位置15，17后，行程开关25将炭块到达信号传送给控制室计算机终端34，由控制室计算机终端34控制机械手A 3将J5臂端部的测量装置2放在测量位置17处，机械手B 4将J5臂端部的测量装置2放在测量位置15处，炭块6沿X方向运动，炭块6运动至测量端部时，机械手抬起，停止测量；当炭块6运动到达测量位置14，16时，机械手A 3将测量装置2放在测量位置16处，机械手B 4将J5臂端部的测量装置2放在测量位置14处，炭块6仍按原方向运动，炭块6运动至测量端部时机械手抬起测量完毕。如图4所示。

本发明箱体11中的与Y方向平行的两个传感器12用于测量炭槽的宽度，箱体11中的与Z方向平行的传感器12用于测量炭槽的深度。

本发明X向定位电动推杆31用于测量炭块6的长度，Y向定位电动推杆32用于测量炭块6的宽度。

本发明机械手的安装位置以及臂长的选择同工作台的宽度有关。机械手采用DENSO公司的小型垂直多关节机械手，型号为VM-60B1D-W，J2-J6带制动器。

机械手特性：

机械手总重：80kg。

最大搬运重量：10kg。

最大允许惯性力矩：J4，J5方向是0.36kgm²(3.7kgfcms²)，J6方向是0.064kgm²(0.65kgfcms²)。

机械手的臂宽仅130mm，减少了对周边环境的影响。

装载面积(底座)：200mm×200mm。

标准周期：0.95sec。

重复定位精度：0.07mm(均在恒温条件下测得)

最大工作范围：1300mm

安装尺寸：高1153mm，长1350mm，宽305mm。底座中心与炭块的X向中心的距离为660mm。

机械手的安装位置如图1，图2所示。两个机械手分别放置在工作台1的两侧，固定在底座5上，机械手的J1能够绕底座旋转。测量时机械手位置如图2所示，不测量时机械手可以转到侧面或者后面，避开钢棒安放架。机械手A测量轨迹16、17处的炭槽位置，机械手B测量轨迹14、15处的炭槽位置。

Claims (5)

1.一种炭块定位和测量装置，包括工作台(1)、测量装置(2)、机械手A(3)、机械手B(4)、底座(5)、炭块(6)、机械手A运动轨迹(7)、机械手B运动轨迹(8)、电缆(9)、挂钩(10)、箱体(11)、传感器(12)、支架(13)、测量位置(14、15、16、17、)、步进电机(18)、联轴器(19)、梯形螺纹丝杠(20)、丝杠螺母(21)、辊道(22)、辊道电机(23)、X向定位挡块(24)、行程开关(25)、X向定位油缸(26)、X向油缸传感器(27)、Y向定位油缸(28)、Y向定位挡块(29)、Y向定位油缸传感器(30)、X向电动推杆(31)、Y向电动推杆(32)、PLC控制器(33)、控制室计算机终端(34)，其特征在于：所述的步进电机(18)通过联轴器(19)与梯形螺纹丝杠(20)连接；辊道(22)固定在工作台(1)上端面，X向定位挡块(24)固定在工作台(1)上端面右侧，行程开关(25)固定在X向定位挡块(24)上，X向定位油缸(26)与X向定位挡块(24)右端连接，X向油缸传感器(27)固定在X向电动推杆(31)上；所述的Y向定位挡块(29)固定在工作台(1)一侧端，Y向定位油缸(28)与Y向定位挡块(29)输出端连接，Y向定位油缸传感器(30)固定在Y向电动推杆(32)上；所述的机械手通过机械手的可绕底座旋转的J1臂与底座(5)连接，机械手的J5臂与测量装置(2)连接；所述的测量装置(2)包括电缆(9)、挂钩(10)、箱体(11)、传感器(12)、支架(13)，所述的传感器(12)通过支架(13)固定在箱体(11)内底部电缆(9)的两侧，所述的电缆(9)通过螺母固定在箱体(11)底部两传感器(12)之间，挂钩(10)与机械手A(3)和机械手B(4)的J5臂固定连接；传感器(12)通过电缆(9)与控制室计算机终端(34)连接；所述的X向油缸传感器(27)和Y向油缸传感器(30)通过电缆(9)与PLC控制器(33)连接；所述的步进电机(18)通过联轴器(19)与梯形螺纹丝杠(20)连接，螺纹丝杠(20)与丝杠螺母(21)螺纹连接，丝杠螺母(21)固定在工作台(1)前侧端；辊道(22)固定在工作台(1)上端面，辊道电机(23)与辊道(22)轴连接。

2.根据权利要求1所述的炭块定位和测量装置，其特征在于：所述的机械手A(3)和机械手B(4)分别旋转在工作台(1)的两侧。。

3.一种炭块定位和测量方法，其特征在于：所述的炭块定位方法包括如下步骤：炭块运动由工作台(1)上的辊道(22)带动作X向运动，当运动到距离X向定位挡块(24)指定距离时，停止运动；X向定位挡块(24)上的行程开关(25)发送炭块到达信号给PLC控制器(33)，由PLC控制器(33)控制X向定位电动推杆(31)从工作台(1)中升起，X向定位电动推杆(31)向炭块(6)运动，靠紧炭块(6)后推动炭块(6)向X向定位挡块(24)靠紧，同时Y向的两个定位电动推杆(32)从工作台(1)中升起推动炭块(6)向Y向定位挡块(29)靠紧，当X向定位电动推杆(31)和Y向定位电动推杆(32)达到指定值后，X向油缸传感器(27)、Y向油缸传感器(30)向PLC控制器(33)发送信号，电动推杆停止运动；所述的炭块测量方法包括如下步骤：当炭块(6)到达测量位置(15，17)后，行程开关(25)将炭块到达信号传送给控制室计算机终端(34)，由控制室计算机终端(34)控制机械手A(3)将J5臂端部的测量装置(2)放在测量位置(17)处，机械手B(4)将J5臂端部的测量装置(2)放在测量位置(15)处，炭块(6)沿X方向运动，炭块(6)运动至测量端部时，机械手抬起，停止测量；当炭块(6)运动到达测量位置(14，16)时，机械手A(3)将测量装置(2)放在测量位置(16)处，机械手B(4)将J5臂端部的测量装置(2)放在测量位置(14)处，炭块(6)仍按原方向运动，炭块(6)运动至测量端部时机械手抬起测量完毕。

4.根据权利要求3所述的炭块定位和测量方法，其特征在于：所述的箱体(11)中的与Y方向平行的两个传感器(12)用于测量炭槽的宽度，箱体(11)中的与Z方向平行的传感器(12)用于测量炭槽的深度。

5.根据权利要求3所述的炭块定位和测量方法，其特征在于：所述的X向定位电动推杆(31)用于测量炭块(6)的长度，Y向定位电动推杆(32)用于测量炭块(6)的宽度。

Images