CN107541750B - 一种移动式自动出铝台包装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式自动出铝台包装置，包括台包、运输车、抽铝管、空间三坐标移动系统、控制模块和红外制导系统；所述台包通过空间三坐标移动系统设置在运输车上，所述台包上设有连接外部抽气系统的抽气阀门和用于出铝的出铝阀门；所述抽铝管与台包固定对接，并随台包一同做空间移动，所述抽铝管上随动设有红外制导系统和电压测定装置，所述红外制导系统和电压测定装置的信号输出端与控制模块通过信号连接，所述控制模块与空间三坐标移动系统的驱动模块通过信号连接。本发明减少了铝电解生产中出铝作业时可能存在的对人身、生产的危害，降低工人的劳动强度，并且出铝的量的自动化标定，减少对电解槽的危害，实现高效的出铝及输送。

Description

一种移动式自动出铝台包装置

技术领域

本发明属于铝电解自动化技术，具体涉及一种移动式自动出铝台包装置。

背景技术

目前，铝电解生产的出铝作业均是采用天车吊运台包至电解槽出铝口位置，随后通过人工确认出铝口，将台包上的抽铝管通过手动方式引导进入出铝口。随后人工打开台包上的抽气阀门，开始抽铝作业。通过确定台车上台包的重量来结束出铝。这种出铝方式存在如下问题：

(1)在出铝作业时，台包较重，仅靠天车的吊送，一旦发生掉落，台包存在破裂的可能，台包内的铝液发生迸溅，容易造成生产危险、工人的人身危险以及经济损失。

(2)出铝作业时，台包在吊送过程中容易晃动，在引导抽铝管进入电解槽出铝口时，容易碰触到周围的覆盖料，使得覆盖料掉入电解质中。

(3)出铝作业时，台包的高度无法精确定位，容易碰撞到电解槽的底部的阴极碳块，造成出铝口处阴极碳块受损，严重时需要停产大修。

(4)出铝作业时，出铝的量无法准确界定，首先需要工人对每个槽铝液的进行大致的计算，得出需要出铝的量，当天车的数字达到这个值的附近时关闭抽气阀门，停止出铝作业。这种人工近似操作所带来的误差对每个电解槽不同，电解槽内部的槽况也无法统一管理。

(5)出铝作业时，需要操作人员靠近铝电解槽的出铝口进行抽铝管和电解槽出铝口的吊装对接，操作人员的安全没有保障。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的人工操作出铝方式存在的上述各种弊端，提供一种移动式自动出铝台包装置，实现铝电解生产安全可靠的长期生产。

本发明采用如下技术方案实现：

一种移动式自动出铝台包装置，包括台包1、运输车2、抽铝管3、空间三坐标移动系统4、控制模块5和红外制导系统6；所述台包1通过空间三坐标移动系统4设置在运输车2上，所述台包1上设有连接外部抽气系统的抽气阀门11和用于出铝的出铝阀门12；所述抽铝管3与台包1固定对接，并随台包1一同做空间移动，所述抽铝管3上随动设有红外制导系统6，所述红外制导系统6的信号输出端与控制模块5通过信号连接，所述控制模块5与空间三坐标移动系统4的驱动模块通过信号连接。

进一步的，所述抽铝管3伸入电解槽的一端设有电压测定装置7。

进一步的，所述电压测定装置7包括固定设置在抽铝管3端部的第一电极71和第二电极72，所述第一电极71和第二电极72之间绝缘分开设置，并分别接入到电压测定装置7的电路正负极。

进一步的，所述空间三坐标移动系统包括第一水平移动组件41、第二水平移动组件42和竖直升降组件43，所述竖直升降组件43固定在运输车2上，其升降端与第二水平移动组件42的水平导轨固定连接，所述第二水平移动组件42的水平驱动端与第一水平移动组件41的水平导轨固定连接，所述第一水平移动组件41的水平驱动端与台包1的底座固定连接；所述第一水平移动组件41和第二水平移动组件42的水平导轨之间垂直交错设置。

进一步的，所述第一水平移动组件41、第二水平移动组件42和竖直升降组件43均采用液压系统驱动。

进一步的，所述红外制导系统6的红外探测器固定在抽铝管3上，随抽铝管3和台包1一同移动。

在本发明的一种移动式自动出铝台包装置中，所述控制模块5上还设有直接控制空间三坐标移动系统的驱动模块和抽气阀门的人工控制单元。

进一步的，所述控制模块5集成设置在运输车2的驾驶室内。

本发明的台包装置包括负责移动台包的运输车、负责抽铝的台包、负责上下左右前后移动台包的空间三坐标移动系统、负责定位出铝口的红外制导系统、负责判断电解槽内抽铝终点的电压测定装置和控制模块组成。将台包整体通过空间三坐标移动系统安装在运输车上，本发明中的运输车需要足够的承重，保证满载铝液的台包可安全输送，并且对关键部位如油箱等进行耐高温处理。台包的底部设有台包出铝阀门，用于倒出台包内的铝液。

台包的底部与运输车之间连接液压驱动的空间三坐标移动系统，负责台包的上下左右前后移动，红外制导系统安装在抽铝管之上，随抽铝管一同移动，利用电解槽出铝口处集中的热红外线，实现台包和抽铝管与电解槽的出铝口之间的移动导向，用于测定出铝口的位置，红外制导系统的信号会发送至控制模块，随后用于控制台包的上下左右前后移动。

电压测定装置安装在抽铝管末端并随抽铝管一同进入电解槽中，由两个耐腐蚀的电极组成，浸入铝液中进行导电，通过测定两个电极之间的电阻值，用于判断出铝终点，电压测定装置的信号会发送控制模块处理后发送至台包抽气阀门，用于开始、终止出铝作业。

控制模块可集成设置在运输车的驾驶室内，实现驾驶员驾驶运输车和进行抽铝操作，在控制模块上还设有手动控制按钮，用于故障发生时手动控制出铝作业。

综上所述，本发明减少了铝电解生产中出铝作业时可能存在的对人身、生产的危害，降低工人的劳动强度，并且出铝的量的自动化标定，减少对电解槽的危害，实现高效的出铝及输送。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的一种移动式自动出铝台包装置的结构示意图。

图2为实施例中的台包和抽铝管的示意图。

图3为实施例中抽铝管上的电压测定装置的示意图。

图中标号：1-台包，11-抽气阀门，12-出铝阀门，2-运输车，3-抽铝管，4-空间三坐标移动系统，41-第一水平移动组件，42-第二水平移动组件，43-竖直升降组件，5-控制模块，6-红外制导系统，7-电压测定装置，71-第一电极，72-第二电极。

具体实施方式

实施例

参见图1和图2，图示中的一种移动式自动出铝台包装置为本发明的优选方案，具体包括台包1、运输车2、抽铝管3、空间三坐标移动系统4、控制模块5、红外制导系统6和电压测定装置7。具体的，台包1通过空间三坐标移动系统4安装在运输车2上，台包1上固设有抽铝管3，红外制导系统6安装在抽铝管3之上，电压测定装置7安装在抽铝管末端并随抽铝管一同进入电解槽中。其中，台包1负责从电解槽中抽铝并储存铝液，运输车2负责移动台包的整体运输移动，空间三坐标移动系统4负责台包上下左右前后移动并与电解槽的出铝口对齐，红外制导系统6负责将定位出铝口，电压测定装置7负责判断抽铝终点，控制模块5负责接收红外制导系统6和电压测定装置7的信号，并控制空间三坐标移动系统4的驱动模块动作。

运输车2可采用履带式或者轮胎式的移动方式，可由普通车辆进行改装但必须可承受台包以及台包内铝液的重量，一般要求承重20t左右的车辆底盘，并且对车辆的油箱等关键部位进行包裹，避免高温引起危险。运输车2设有驾驶舱，可将控制模块5集成在驾驶舱内，便于取电并且，由工人进行驾驶移动至需要出铝的电解槽抽铝口附近。结合以后成熟的自动驾驶技术，本发明在具体实施过程中也可采用无人驾驶运输车。

台包1上设有连接外部抽气系统的抽气阀门11和用于出铝的出铝阀门12，抽气阀门11用于抽气系统的抽气管路和台包1内部的连通和关闭，通过抽气系统可将台包1内部形成负压，当抽铝管3的端口浸没到铝液中后，该负压通过抽铝管将铝液抽吸到台包内。台包1上设置的抽气阀门11安装在台包外接抽气管处，用于控制抽气管的闭通，表面为耐高温材质，抽气阀门11接受电压测定装置发送的关闭信号而闭合，切断台包与外部抽气管的连接，结束出铝作业。

为了保证铝液不会进入到抽气管路中，抽气阀门11设置在台包1的顶部，出铝阀门12则设置在台包1的底部，用于将台包内的铝液倒出，并且保证台包内的铝液能够完全排放干净。

抽铝管3与台包1对接，抽铝管3为刚性管，一端与台包1的侧面之间刚性对接，使抽铝管3能够随台包1一同做空间移动，通过驱动台包的空间三坐标移动系统将抽铝管3的另一端从电解槽的出铝口插入。

为了能够使抽铝管3与电解槽的出铝口自动对准，在抽铝管3上随动设有红外制导系统6，将红外制导系统6的红外探测器固定在抽铝管3上，随抽铝管3和台包1一同移动，本实施例的红外制导系统采用红外点源制导技术，可以分辨电解槽的高温低温区域，由于出铝口温度远高于覆盖料的温度，其发出的热红外线更加集中，红外制导可以精确的采集出铝口的中心位置，使得抽铝管可准确进入出铝口。红外制导系统6的信号输出端与控制模块5通过信号连接，控制模块5与空间三坐标移动系统4的驱动模块通过信号连接，红外制导系统6对电解槽上热红外线最密集的出铝口进行检测，并通过控制模块控制空间三坐标移动系统将抽铝管3准确对准至出铝口。

空间三坐标移动系统包括第一水平移动组件41、第二水平移动组件42和竖直升降组件43，竖直升降组件43固定在运输车2上，可采用若干组同步液压升降油缸，升降油缸的升降端与第二水平移动组件42固定连接。

水平移动组件可参考现有机械技术中的直线滑动组件，包括有水平导轨、通过滑块滑动装配在水平导轨上的基座平台以及设置在基座平台上的水平驱动端组成。第一水平移动组件41和第二水平移动组件42的水平导轨之间垂直交错设置，第一水平移动组件41和第二水平移动组件42配合可控制台包在水平面内进行左右前后运动，结合竖直升降组件43可实现台包在空间内的任意位置移动。

本实施例中，竖直升降组件43的油缸升降端与第二水平移动组件42的水平导轨固定连接，第二水平移动组件42的水平驱动端安装在第二水平移动组件的基座平台上，并与第一水平移动组件41的水平导轨固定连接，第一水平移动组件41的水平驱动端安装在第一水平移动组件的基座平台上，并与台包1的底座固定连接。

在本实施例中，竖直升降组件43以及第一水平移动组件41和第二水平移动组件42均采用液压系统驱动，具体是指竖直布置的升降油缸以及水平布置的水平油缸，控制模块5控制所有的油缸动作。具体关于控制模块5接收控制信号后按照设定程序控制多组油缸进行相应动作为现有常用的机械手控制技术，本实施例在此不对空间三坐标移动系统4的具体控制方案进行赘述。

结合参见图3，本实施例在抽铝管3伸入电解槽的一端设有电压测定装置7，在抽铝管上具体体现为固定设置在抽铝管3端部的第一电极71和第二电极72，第一电极71和第二电极72之间绝缘分开设置，并分别接入到电压测定装置7的电路正负极。电压测定装置7可以测定两个电极之间的电阻，由于铝液的电阻远小于电解质，当两个电极之间的电阻升高时可以判断为出铝终点，发送终止出铝操作信号，台包抽气阀门关闭，停止出铝作业。电极本身采用耐高温腐蚀材料，熔点应高与铝，避免被铝液高温融化，并且不能够被电解槽内的电解质腐蚀。两个电极之间的距离为设定的目标铝液的高度。

当抽铝管3的端部从出铝口伸入到电解槽内部的铝液中后，铝液将第一电极71和第二电极72之间实现导电连接，此时第一电极71和第二电极72之间的电阻值极小，电压测定装置7发出信号控制台包上连接抽气系统的抽气阀门打开，开始抽铝；抽铝至铝液降低到第一电极71和第二电极72之间后，第一电极71和第二电极72之间的重新绝缘分离，之间的电阻值增大，电压测定装置7发出信号控制台包上连接抽气系统的抽气阀门打开关闭，结束抽铝。

本实施例的控制模块5用于分析红外制导系统的信号、电压测定装置的信号，并且转化后空间三坐标移动系统的液压控制模块，并且可在控制模块5上设有人工控制按钮，通过人工遥控空间三坐标移动系统以及抽气阀门，可在自动控制出现故障时转入人工控制，保证出铝的正常进行。

以下具体说明本实施例的操作步骤：

当某台电解槽需要进行出铝作业时，由工人将运输车驾驶至出铝口大概位置，随后启动控制模块的自动出铝作业流程。出铝口的红外制导系统会自动搜索附近的高温区域，即出铝口的位置，并且确定出铝口中心位置，发送信号至控制模块引导空间三坐标移动系统的液压装置移动台包的抽铝管进入出铝口，随后下降。

在出铝前，还需要对每个电解槽底部的高度与其临近的地面高度差进行测量，确定自动出铝的高度，控制模块会根据该高度控制台包下降，保证台包下降的时，抽铝管的底部不会触碰到电解槽底部碳块。

当抽铝管达到目标位置时，电压测定装置会开始工作。电压测定装置会测定两个电极之间的电阻值，由于开始时是插入的铝液层，铝液的电阻远小于电解质的，因此电压测定装置测定的电压较低，电压测定装置采集的信号经控制模块处理后，发送给台包的抽气阀门开关，抽气阀门打开，在抽气系统的负压作用下开始抽铝作业。当电压测定装置测定的电压升高时，表明铝液的高度已经降低至电压测定装置的电极设定条件，此时发送信号至控制模块，随后关闭抽气阀门，停止出铝作业。

出铝作业完成后，控制模块控制台包上升，拔出抽铝管，完成出铝作业。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种移动式自动出铝台包装置，其特征在于：包括台包(1)、运输车(2)、抽铝管(3)、空间三坐标移动系统(4)、控制模块(5)和红外制导系统(6)；

所述台包(1)通过空间三坐标移动系统(4)设置在运输车(2)上，所述台包(1)上设有连接外部抽气系统的抽气阀门(11)和用于出铝的出铝阀门(12)；

所述抽铝管(3)与台包(1)固定对接，并随台包(1)一同做空间移动，所述抽铝管(3)上设有随抽铝管一同移动的红外制导系统(6)，所述红外制导系统(6)的信号输出端与控制模块(5)通过信号连接，所述控制模块(5)与空间三坐标移动系统(4)的驱动模块通过信号连接；

所述抽铝管(3)伸入电解槽的一端设有电压测定装置(7)，所述电压测定装置(7)包括固定设置在抽铝管(3)端部的第一电极(71)和第二电极(72)，所述第一电极(71)和第二电极(72)之间绝缘分开设置，并分别接入到电压测定装置(7)的电路正负极。

2.根据权利要求1所述的一种移动式自动出铝台包装置，所述空间三坐标移动系统包括第一水平移动组件(41)、第二水平移动组件(42)和竖直升降组件(43)，所述竖直升降组件(43)固定在运输车(2)上，其升降端与第二水平移动组件(42)的水平导轨固定连接，所述第二水平移动组件(42)的水平驱动端与第一水平移动组件(41)的水平导轨固定连接，所述第一水平移动组件(41)的水平驱动端与台包(1)的底座固定连接；

所述第一水平移动组件(41)和第二水平移动组件(42)的水平导轨之间垂直交错设置。

3.根据权利要求2所述的一种移动式自动出铝台包装置，所述第一水平移动组件(41)、第二水平移动组件(42)和竖直升降组件(43)均采用液压系统驱动。

4.根据权利要求1所述的一种移动式自动出铝台包装置，所述红外制导系统(6)的红外探测器固定在抽铝管(3)上，随抽铝管(3)和台包(1)一同移动。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种移动式自动出铝台包装置，所述控制模块(5)上还设有直接控制空间三坐标移动系统的驱动模块和抽气阀门的人工控制单元。

6.根据权利要求5所述的一种移动式自动出铝台包装置，所述控制模块(5)集成设置在运输车(2)的驾驶室内。