CN107702800B - 一种无需反复起停的焦炉测温机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于炼焦炉测温的技术领域，具体涉及一种无需反复起停的焦炉测温机器人，解决了现有焦炉测温过程中工作环境恶劣、人为因素多、时间间隔长、测量精度差等不足。其包括载体部分、移动测温部分和动力与检测部分，载体部分可移动安装于焦炉顶面，移动测温部分可移动安装于载体部分上且运动轨迹位于焦炉探火孔的上方空间，移动测温部分在焦炉顶面移动过程中有经过探火孔与探火孔保持相对静止的过程。本发明全程自动控制，无需人工操作，大大降低了工人劳动强度，提高了焦炉测温的准确性。

Description

一种无需反复起停的焦炉测温机器人

技术领域

本发明属于炼焦炉测温的技术领域，具体涉及一种无需反复起停的焦炉测温机器人。

背景技术

在焦炭的生产工艺中，焦炉燃烧室中的温度控制对炼焦时间和焦炭的质量起着极其重要的作用，精细化炼焦的关键之一是精确实时的测量燃烧室温度，只有测定准确温度才能达到满足焦炭质量的同时最大限度地减少煤气用量的目的。

目前，全国焦炉测温主要还依赖人工测温，测温结果受炉顶工作环境恶劣，人为因素多，时间间隔长，测量精度差等因素影响。因此，发明一种可完全替代人工，完成巡回、提盖、测温、传输数据的装置显得尤为重要，以实现有效的提高测量频率和精度，为精细化炼焦创造条件。

发明内容

本发明为了解决现有焦炉测温过程中工作环境恶劣、人为因素多、时间间隔长、测量精度差等不足，提供了一种无需反复起停的焦炉测温机器人，本发明具有工作效率高、测温精度高、可降低工人劳动强度、保障工人的人身安全等优点。

本发明采用以下技术方案实现：

一种无需反复起停的焦炉测温机器人，包括载体部分、移动测温部分和动力与检测部分，

所述的载体部分可移动安装于焦炉顶面，

所述的移动测温部分可移动安装于载体部分上并能够相对于载体部分发生移动且运动轨迹位于焦炉探火孔的上方空间，移动测温部分在焦炉顶面移动过程中有经过探火孔与探火孔保持相对静止的过程。

所述的移动测温部分包括提盖测温装置，所述的提盖测温装置包括提盖部分和测温部分，

所述的提盖部分包括电磁铁以及电磁铁升降机构，

所述的测温装置包括运动轨迹位于焦炉立火道内鼻梁砖上方的红外测温仪，

所述的提盖测温装置内部维持空气正压。

所述的载体部分包括防撞装置、避震装置和载体车架，

所述的载体车架两端设置防撞装置，所述防撞装置端部与载体车架通过铰链连接，防撞装置和载体车架之间设置有缓冲弹簧，在载体车架上安装有接近开关。

所述的移动测温部分还包括滚珠丝杠副、工作台和交流伺服电机，所述的移动测温部分整体安装于所述的载体车架的侧面，

所述的载体车架侧面设置滚珠丝杆副，滚珠丝杆副通过交流伺服电机驱动，所述的提盖测温装置安装于滚珠丝杠副上的工作台上。

所述的动力与检测部分包括安装有动力伺服电机的轨道机器人后桥、设置于载体车架前端的从动轮和编码器，其中编码器与从动轮同轴安装，

所述的焦炉顶面铺设有轨道，载体车架上设置的轨道机器人后桥和从动轮与轨道之间形成相对移动，

所述的动力与检测部分还包括中央处理器。

所述的测温部分还包括设置于红外测温仪一侧的轴流风机和空气导流板，轴流风机进风口处安装空气滤清器，轴流风机设置于上方，空气导流板设置于下方，空气导流板和红外测温仪之间留有间隙，

所述的空气导流板为┒形状，倒角处为弧形，导流板的边缘与箱体连接为一体，导流板的竖直部分相对于与轴流风机更靠近红外测温仪。

所述的轴流风机固定在箱体左侧的套筒内。

所述的电磁铁升降机构为电动推杆，电动推杆顶端固连于箱体，底端连接电磁铁，电动推杆底端开有连接圆孔，电磁铁相对于中心部位对称设置两连接片，连接片上对称开有连接长孔，两连接片环抱于电动推杆底端并通过插入连接长孔和连接圆孔内的销钉连接，电动推杆和电磁铁的连接处安装有弹簧，弹簧底部设置于电磁铁上，弹簧顶部有圆环片，圆环片的最大直径大于箱体上为伸缩杆开设的出口直径。

所述的电推杆和红外测温仪平行布置，竖直安装于箱体上，红外测温仪底端对应的箱体上开有测温口。

所述的无需反复起停的焦炉测温机器人，完成的测温方法，步骤如下：整个机器人沿着焦炉顶面的轨道保持稳定速度直线运动，当移动测温部分到达探火孔上方时，所述的提盖测温装置在伺服电机的控制下与探火孔保持相对静止，与机器人载体部分保持相反方向运动，同时所述的提盖装置在中央处理器的控制下做下伸动作提起探火孔盖；探火孔盖提起后整个提盖测温装置停止相对机器人载体部分的移动，跟随机器人载体部分保持匀速直线运动，使测温装置到达探火孔正上方；至测温装置到达探火孔上方后，整个提盖测温装置重新开始做与整个机器人载体部分运动方向相反、与探火孔保持相对静止的运动以使测温装置有足够时间去测量温度；温度测量完成后，提盖测温装置做与机器人载体部分运动方向相同的加速运动使提盖装置重新回到探火孔上方，之后，提盖测温装置再做与机器人载体部分运动方向相反方向的运动与探火孔保持相对静止，提盖装置下伸放回探火孔盖，完成提盖、测温、放盖动作后，提盖测温装置相对于机器人载体部分运动方向相同方向做加速运动，做追赶动作，到达下一个探火孔上方开始下一周期动作。

本发明的有益效果：

（1）所述焦炉测温机器人在保持整个机器人主体保持稳定速度直线运动状态下，通过提盖测温装置与机器人主体的相对运动来完成测温的一系列动作，避免了整个主体的反复起停，减小了因惯性带来的行走误差和对精密设备的冲击力，提高了测温的精度。

（2）所述焦炉测温机器人在整个工作过程中全程自动自行巡测，可使工人完全远离焦炉顶面高温、多灰的恶劣环境，大大降低了工人的劳动强度。

（3）所述焦炉测温机器人通过设定具体的时间间隔来实施测温，测温时间间隔恒定，可排除因人为因素带来的误差，大大提高了测温的精度，为最大限度的减少煤气使用量提供了数据支持。

（4）所述焦炉测温机器人布置于焦炉装煤车轨道侧面空间，用于测量位于装煤车轨道枕木上的探火孔。机器人行走轨道与装煤车轨道平行，可最大限度的利用炉顶空间，降低对现有炼焦设备的影响。

（5）所述提升装置与测温装置平行布置，提盖完成后，可在移动最小距离的情况下完成测温动作，大大缩短了工作时间。

（6）所述轴流风机旁配合有空气导流板，提高了对红外测温仪的冷却效果，亦可避免灰尘附着于测温镜头，提高测量精度。所述轴流风机配合空气滤清器，将炉顶飞扬的炉灰隔绝在箱体外，保证箱体内空气清洁。

（7）所述电动推杆与电磁铁之间柔性连接，避免电磁铁和炉盖刚性碰撞，在提盖、放盖过程中对电磁铁与炉盖之间的定位具有一定的容错能力。

（8）所述本发明将提升装置、测温装置、冷却装置合理集成一体，满足测温要求，节约空间。

附图说明

图1为本发明后向结构示意图，

图2为本发明前向结构示意图，

图3为移动导轨主视图，

图4为提盖测温装置的结构分解图；

图5为提盖测温装置的内部装配图；

图6为提盖测温装置的电动推杆与电磁铁的连接结构示意图；

图中，1-轨道机器人后桥；2-提盖测温装置； 3-动力伺服电机；4-伺服电机； 5-载体车架；6-减震弹簧；7-从动轮；8-编码器；9-避震装置；10-防撞装置； 11-滚珠丝杠副；12-工作台；

2.1-盖板，2.2-空气滤清器，2.3-轴流风机，2.4-红外测温仪，2.5-电动推杆，2.6-箱体，2.7-空气导流板，2.8-弹簧，2.9-电磁铁，2.10-销钉。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例：

如图1~ 3所示，一种无需反复起停的焦炉测温机器人，包括载体部分、移动测温部分和动力与检测部分，其特征在于：载体部分由防撞装置10、避震装置9和载体车架5组成；移动测温部分由滚珠丝杠副11、工作台12、伺服电机4和提盖测温装置2组成，整个部分安装于载体车架的侧面，提盖测温装置安装于滚珠丝杠副上的工作台上，通过控制伺服电机的转动来控制工作台的位置，从而使提盖测温装置能准确完成一系列测温动作；动力与检测部分由安装有动力伺服电机3的轨道车后桥1、从动轮7和编码器8组成，其中编码器与从动轮同轴安装。

所述防撞装置端部与载体车架通过铰链连接，其中间部位安装有减震弹簧6，在车架上安装有接近开关。当整个机器人撞击障碍物时，防撞装置会绕铰链做回转运动，减震弹簧会转化部分冲击力。同时当防撞装置接近载体车架时，接近开关会发出信号消除后桥动力，进行紧急停车。

所述移动测温装置悬挂于载体车架侧面、焦炉装煤车轨道侧面探火孔的上方空间，通过控制滚珠丝杠副上交流伺服电机的转动来控制工作台位置，使其到达探火孔正上方时保持相对静止以保障提盖测温装置完成动作。当提盖测温动作完成后，工作台又通过完成追赶动作到达下一个探火孔上方来预备下一周期动作的进行。

所述提盖测温装置通过工作台位置的改变来完成动作。当工作台到达探火孔上方时，悬挂电磁铁的提盖装置下伸、电磁铁通电吸起探火孔盖、提盖装置收回、工作台小范围移动使测温装置正对探火孔、测温装置通电完成测温动作、工作台小范围移动使提盖装置回到探火孔上方、提盖装置下伸放回炉盖完成提盖测温动作。

所述从动轮与通孔编码器同轴安装，轨道车后桥安装有动力伺服电机。通过控制动力伺服电机的转速可以保证整个机器人以稳定速度沿轨道直线运行，进而可以保障移动测温装置的工作台与探火孔相对静止的稳定性。通过伺服电机内的编码器与从动轮编码器的配合使用可以确保整个机器人走行的具体位置，消除因后轮打滑带来的误差。

所述的提盖测温装置2包括提盖和测温两部分，提盖部分包括电动推杆和电磁铁，电磁铁连接于电动推杆末端；测温部分包括红外测温仪、轴流风机、空气滤清器和空气导流板。

如图4所示，所述的提盖测温装置具体包括盖板2.1，空气滤清器2.2，轴流风机2.3，红外测温仪2.4，电动推杆2.5，箱体2.6，空气导流板2.7，弹簧2.8，电磁铁2.9和销钉2.10。如图5，轴流风机2.3固定在箱体2.6左侧套筒内，空气滤清器2.2布置在轴流风机2.3外侧进风口处。红外测温仪2.4和电动推杆2.5分别竖直安装在箱体上。空气导流板2.7焊接于箱体上，起空气导流作用。箱体2.6底部设置有安装孔便于测温装置整体与车体的固定。如图6，电磁铁2.9与电动推杆2.5用销钉2.10连接，连接处安装弹簧2.8，保证电磁铁9可以沿车前进的方向摆动且有一定阻尼，电磁铁2.9与电动推杆2.5之间留有一定活动空间，在提盖时可以保证电磁铁2.9与炉盖不发生刚性碰撞。

所述的提盖测温装置在工作过程中，电动推杆2.5的伸缩带动电磁铁2.9上下移动，完成提盖、放盖动作。电磁铁2.9提起炉盖后载具带动箱体2.6前后移动，红外测温仪2.4扫过立火道下方鼻梁砖，测得实时温度数据，完成测温动作，此过程中轴流风机2.3、空气滤清器2.2与空气导流板配合，气流顺由空气导流板2.7流动，保证红外测温仪2.4的冷却和测温探头的清洁，实现红外测温仪的冷却和防尘。

提盖装置和测温装置平行布置，提起炉盖后移动载具小范围运动一定距离，使红外测温仪2.4到达立火道上方，测得目标位置立火道内鼻梁砖处的温度。

轴流风机持续运转，强制对流，加速红外测温仪的散热；并维持机箱内部空气正压，避免灰尘进入，有效抑制炉灰飞扬，提高测温精度。

轴流风机2.3入风口处安装空气滤清器2.2，可保证大流量清洁气流在箱体2.6内流动。

电动推杆2.5与电磁铁2.9之间柔性连接，电磁铁2.9可以前后摆动，避免载具移动过程中炉盖脱落。弹簧2.8使电磁铁2.9在摆动过程中有一定阻尼。

盖板与箱体配合构成一个箱体，在盖板与箱体连接处配有密封条，保证箱体壳体相对于外界是一个封闭空间。

无需反复起停的焦炉测温机器人完成的测温方法，大体步骤如下，整个机器人主体沿着预先在焦炉顶面铺设好的轨道保持稳定速度直线运动，当此机器人载着移动测温部分到达探火孔上方时，其中的提盖测温装置会在伺服电机的控制下与探火孔保持相对静止，与机器人保持相反方向运动。同时提盖装置会在中央处理器的控制下做下伸动作去提起探火孔盖；孔盖提起后整个提盖测温装置会停止运动，跟随机器人保持一定距离的匀速直线运动，使测温装置到达探火孔正上方；测温装置到达探火孔上方后，整个提盖测温装置重新开始做与整个机器人运动方向相反、与探火孔保持相对静止的运动以使测温装置有足够时间去测量温度；温度测量完成后，提盖测温装置会做与上一个动作运动方向相同的加速运动使提盖装置重新回到探火孔上方；之后，提盖测温装置继续做与探火孔保持相对静止，与机器人保持相反方向的运动，提盖装置下伸放回探火孔盖。完成提盖、测温、放盖动作后，提盖测温装置会相对于机器人运动方向做同向加速运动，做追赶动作，到达下一个探火孔上方来完成下一周期动作。在整个测温过程中，机器人匀速运动，没有反复起停。

整个机器人启动后，会沿预先铺设好的轨道在焦炉顶面自主巡测完成测量轨道沿线70个探火孔的温度，全程无需人工操作。

Claims (7)

1.一种无需反复起停的焦炉测温机器人，其特征在于包括载体部分、移动测温部分和动力与检测部分，

所述的载体部分可移动安装于焦炉顶面，

所述的移动测温部分可移动安装于载体部分上并能够相对于载体部分发生移动且运动轨迹位于焦炉探火孔的上方空间，移动测温部分在焦炉顶面移动过程中有经过探火孔与探火孔保持相对静止的过程；

所述的移动测温部分包括提盖测温装置，所述的提盖测温装置包括提盖部分和测温部分，

所述的提盖部分包括电磁铁以及电磁铁升降机构，

所述的测温部分包括运动轨迹位于焦炉立火道内鼻梁砖上方的红外测温仪，

所述的提盖测温装置内部维持空气正压；

其完成的测温方法，步骤如下：整个机器人沿着焦炉顶面的轨道保持稳定速度直线运动，当移动测温部分到达探火孔上方时，所述的提盖测温装置在伺服电机的控制下与探火孔保持相对静止，与机器人载体部分保持相反方向运动，同时所述的提盖部分在中央处理器的控制下做下伸动作提起探火孔盖；探火孔盖提起后整个提盖测温装置停止相对机器人载体部分的移动，跟随机器人载体部分保持匀速直线运动，使测温部分到达探火孔正上方；至测温装置到达探火孔上方后，整个提盖测温装置重新开始做与整个机器人载体部分运动方向相反、与探火孔保持相对静止的运动以使测温部分有足够时间去测量温度；温度测量完成后，提盖测温装置做与机器人载体部分运动方向相同的加速运动使提盖部分重新回到探火孔上方，之后，提盖测温装置再做与机器人载体部分运动方向相反方向的运动与探火孔保持相对静止，提盖部分下伸放回探火孔盖，完成提盖、测温、放盖动作后，提盖测温装置相对于机器人载体部分运动方向相同方向做加速运动，做追赶动作，到达下一个探火孔上方开始下一周期动作。

2.根据权利要求1所述的无需反复起停的焦炉测温机器人，其特征在于所述的载体部分包括防撞装置、避震装置和载体车架，

所述的载体车架两端设置防撞装置，所述防撞装置端部与载体车架通过铰链连接，防撞装置和载体车架之间设置有缓冲弹簧，在载体车架上安装有接近开关。

3.根据权利要求1所述的无需反复起停的焦炉测温机器人，其特征在于所述的移动测温部分还包括滚珠丝杠副、工作台和交流伺服电机，所述的移动测温部分整体安装于所述的载体车架的侧面，

所述的载体车架侧面设置滚珠丝杆副，滚珠丝杆副通过交流伺服电机驱动，所述的提盖测温装置安装于滚珠丝杠副上的工作台上。

4.根据权利要求1所述的无需反复起停的焦炉测温机器人，其特征在于所述的动力与检测部分包括安装有动力伺服电机的轨道机器人后桥、设置于载体车架前端的从动轮和编码器，其中编码器与从动轮同轴安装，

所述的焦炉顶面铺设有轨道，载体车架上设置的轨道机器人后桥和从动轮与轨道之间形成相对移动，

所述的动力与检测部分还包括中央处理器。

5.根据权利要求1所述的无需反复起停的焦炉测温机器人，其特征在于所述的测温部分还包括设置于红外测温仪一侧的轴流风机和空气导流板，轴流风机进风口处安装空气滤清器，轴流风机设置于上方，空气导流板设置于下方，空气导流板和红外测温仪之间留有间隙，

所述的空气导流板为┒形状，倒角处为弧形，导流板的边缘与箱体连接为一体，导流板的竖直部分相对于与轴流风机更靠近红外测温仪，

所述的轴流风机固定在箱体左侧的套筒内。

6.根据权利要求1所述的无需反复起停的焦炉测温机器人，其特征在于所述的电磁铁升降机构为电动推杆，电动推杆顶端固连于箱体，底端连接电磁铁，电动推杆底端开有连接圆孔，电磁铁相对于中心部位对称设置两连接片，连接片上对称开有连接长孔，两连接片环抱于电动推杆底端并通过插入连接长孔和连接圆孔内的销钉连接，电动推杆和电磁铁的连接处安装有弹簧，弹簧底部设置于电磁铁上，弹簧顶部有圆环片，圆环片的最大直径大于箱体上为伸缩杆开设的出口直径。

7.根据权利要求6所述的无需反复起停的焦炉测温机器人，其特征在于所述的电动推杆和红外测温仪平行布置，竖直安装于箱体上，红外测温仪底端对应的箱体上开有测温口。