CN108102671A - 一种焦炉炉前清扫设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦炉炉前清扫设备，包括清扫机器人、用于移动清扫机器人的移动平台、设置在控制室的控制终端；其中，移动平台设置在焦炉组前面，清扫机器人放置在移动平台的上表面，移动平台用于将清扫机器人移动至需要清扫的焦炉炉门前；清扫机器人清扫的位置包括焦炉炉门底部、焦炉炉门内壁、焦炉炉门镜面以及放置在焦炉炉门前的淌焦板；控制终端控制清扫机器人以及移动平台工作。本发明提供的一种焦炉炉前清扫设备，其能够替代人工操作实现自动清扫功能且具有柔性清扫的特点。

Description

一种焦炉炉前清扫设备

技术领域

本发明属于焦炉炉前清扫设备的设计领域，尤其涉及一种能够代替人工操作实现自动清扫功能的焦炉炉前清扫设备。

背景技术

焦炉生产时，烟煤干馏形成焦炭，由四大焦炉机车共同配合，完成推焦作业，炉框、炉底、淌焦板等处残留的焦油、次焦等需清除，以确保炉门关闭密封安全，才可以进行正常生产。

据美国EIA(Energy Information Agency)统计和中国CCIA(China's CokingIndustry Association)报道，目前国内外焦化行业焦炉炉前作业一直是高温、高污染的特殊岗位，至今仍然依赖于人工操作清除炭化室门前的余煤、炉头焦以及淌焦板上黏附的焦油、沥青等物质。

焦炉推焦作业时，由人工清扫推焦后的炉口余焦、炉底淌焦板，敞开炉门作业时的高温炉墙热辐射及焦油高温挥发等使作业环境非常恶劣，劳动强度非常大，对炉口操作工伤害巨大，同时也造成大量的有害和污染物挥发和泄漏，严重污染周边环境。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种焦炉炉前清扫设备，其能够替代人工操作实现自动清扫功能且具有柔性清扫的特点。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种焦炉炉前清扫设备，包括清扫机器人、用于移动所述清扫机器人的移动平台、设置在控制室的控制终端；

其中，

所述移动平台设置在焦炉组前面，所述清扫机器人放置在所述移动平台的上表面，所述移动平台用于将所述清扫机器人移动至需要清扫的焦炉炉门前；

所述清扫机器人清扫的位置包括所述焦炉炉门底部、焦炉炉门内壁、焦炉炉门镜面以及放置在焦炉炉门前的淌焦板；

所述控制终端控制所述清扫机器人以及所述移动平台工作。

根据本发明一实施例，所述清扫机器人包括机器人控制箱、用于给所述清扫机器人提供动力的机器人动力系统、机器人底座、机械臂以及末端清扫装置；

其中，

所述机器人控制箱接收所述控制终端的控制信号控制所述清扫机器人工作，并将所述清扫机器人的工作数据反馈给所述控制终端；

所述控制终端记录所述清扫机器人的工作数据；

所述工作数据包括所述清扫机器人工作时焦炉的位置编号、对应的清扫轨迹、清扫的力度以及速度。

根据本发明一实施例，所述机械臂包括机器人上臂、机器人下臂、机器人手腕；

所述机器人下臂的第一端部通过第一关节与所述机器人底座活动连接，所述机器人下臂的第二端部通过第二关节与所述机器人上臂的第一端部活动连接、所述机器人上臂的第二端部通过第三关节与所述机器人手腕的第一端部活动连接；

所述末端清扫装置与所述机器人手腕的第二端部可拆卸的固连。

根据本发明一实施例，所述末端清扫装置包括与所述机器人手腕的第二端部固连的推杆、设置在所述推杆的末端的清扫推板。

根据本发明一实施例，所述清扫推板的侧面设置有钢丝刷毛。

根据本发明一实施例，所述钢丝刷毛为2-4公分。

根据本发明一实施例，所述第一关节、第二关节、第三关节为具有六自由度的六轴传动结构。

根据本发明一实施例，所述第一关节、第二关节、第三关节处设置有与所述机器人控制箱电性连接的力矩反馈，所述力矩反馈检测所述第一关节、第二关节、第三关节处各个传动轴的力矩大小；

所述机器人控制箱根据所述各个传动轴的力矩大小实时调整清扫路径以及清扫速度。

根据本发明一实施例，在对所述焦炉炉门底部进行清扫时，所述机器人控制箱根据所述各个传动轴的力矩大小，还包括，实时调整清扫的高度和清扫的深度。

根据本发明一实施例，所述机器人动力系统包括电动系统和气动系统；

其中，

在清扫所述焦炉炉门内壁、所述焦炉炉门镜面以及所述淌焦板时，采用电动系统；

在清扫所述焦炉炉门底部时，采用电动系统和气动系统相结合的方式。

根据本发明一实施例，所述机器人底座设置有行走机构。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1)通过使用机器人替换工人对焦炉炉前进行清扫，避免了恶劣的工作环境对工人身体产生伤害，同时也能提高清理效率。

2)通过使用移动平台能够将清扫机器人快速移送至焦炉组中需要清理的焦炉前面进行清理。

3)控制终端通过记录包括清扫机器人工作时焦炉的位置编号、对应的清扫轨迹、清扫的力度以及速度等工作数据可以在后台对工作过程进行优化，当再次对同一焦炉清理时使用优化的后的工作数据控制对焦炉炉门的清扫，具有自评价和自学习功能。

4)通过设置具有多自由度的机械臂能够实现对焦炉炉前不同区域的清扫且能够针对特定区域选择合适的清扫方式。

5)在清扫推板的侧面设置钢丝刷毛能够更快速的清理掉余煤、炉头焦以及淌焦板上黏附的焦油、沥青等物质。

6)力矩的大小能够反映清扫工作进行时遇到的阻碍的大小，通过在各个连接关节处设置力矩反馈检测力矩的大小能够评价出清理过程的难易程度，控制终端能够以此为依据实时调整清扫的力度以及速度；另外，控制终端也能够根据力矩的大小判断出是否遇到障碍物，以便实时改正清扫路线轨迹，保护清扫推板，实现智能化的柔性清扫。

7)炉门底部由外部的钢板和内部的耐火砖两种材料构成，由此造成内外高度不一，而且底部焦炭堆积量大，给清焦作业带来了一定的困难，在对焦炉炉门底部进行清扫时，机器人控制箱根据各个传动轴的力矩大小实时调整清扫的高度和清扫的深度，能够保障装置清理作业的连贯性和稳定性。

8)将机器人动力系统设计电动系统和气动系统，在对清理阻力不大的区域进行清理时可以选择电动系统；在对清理阻力较大的区域进行清理时采用电动系统和气动系统相结合的方式。

9)在对焦炉炉前进行清理时，移动平台将清扫机器人移送至焦炉炉前，但因移动平台可能存在定位误差，清扫机器人不能准确的到达清理位置，通过在机器人底座设置行走机构能够对存在的位置偏差进行微调。

附图说明

图1为本发明的焦炉炉前清扫设备的清扫机器人的结构示意图；

图2为本发明的焦炉炉前清扫设备的清扫机器人准备清扫焦炉炉门的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种焦炉炉前清扫设备作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参看图1以及图2，一种焦炉炉前清扫设备，包括清扫机器人、用于移动清扫机器人的移动平台、设置在控制室的控制终端；其中，移动平台设置在焦炉组前面，清扫机器人放置在移动平台的上表面，移动平台用于将清扫机器人移动至需要清扫的焦炉炉门前；清扫机器人清扫的位置包括焦炉炉门底部、焦炉炉门内壁、焦炉炉门镜面以及放置在焦炉炉门前的淌焦板；控制终端控制清扫机器人以及移动平台工作。

可以理解，上述设备通过使用机器人替换工人对焦炉炉前进行清扫，避免了恶劣的工作环境对工人身体产生伤害，同时也能提高清理效率。

控制终端对清扫设备的控制可以有多种表现形式，比如可以采用操作人员手动控制的方式，当然也可以提前设定好工作轨迹采用自动控制的形式。

在对焦炉炉前进行清理时，移动平台将清扫机器人移送至焦炉炉前，但是应该意识到，移动平台可能存在定位误差，清扫机器人不能准确的到达清理位置。较佳地，机器人底座设置有行走机构，行走机构能够对存在的位置偏差进行微调。

进一步地，清扫机器人包括机器人控制箱、用于给清扫机器人提供动力的机器人动力系统、机器人底座、机械臂以及末端清扫装置；其中，机器人控制箱接收控制终端的控制信号控制清扫机器人工作，并将清扫机器人的工作数据反馈给控制终端；控制终端记录清扫机器人的工作数据；工作数据包括清扫机器人工作时焦炉的位置编号、对应的清扫轨迹、清扫的力度以及速度。控制终端通过记录包括清扫机器人工作时焦炉的位置编号、对应的清扫轨迹、清扫的力度以及速度等工作数据可以在后台控制终端对工作过程进行优化，当再次对同一焦炉清理时使用优化的后的工作数据控制对焦炉炉门的清扫，具有自评价和自学习功能。

进一步地，机械臂包括机器人上臂、机器人下臂、机器人手腕；机器人下臂的第一端部通过第一关节与机器人底座活动连接，机器人下臂的第二端部通过第二关节与机器人上臂的第一端部活动连接、机器人上臂的第二端部通过第三关节与机器人手腕的第一端部活动连接；末端清扫装置与机器人手腕的第二端部可拆卸的固连。

较佳地，第一关节、第二关节、第三关节具有六自由度的六轴传动结构。通过设置具有多自由度的机械臂能够实现对焦炉炉前不同区域的清扫且能够针对特定区域选择合适的清扫方式。

在本发明一具体实施例中，第一关节、第二关节、第三关节处设置有与机器人控制箱电性连接的力矩反馈，力矩反馈检测第一关节、第二关节、第三关节处各个传动轴的力矩大小；机器人控制箱根据各个传动轴的力矩大小实时调整清扫路径以及清扫速度。

可以理解，力矩的大小能够反映清扫工作进行时遇到的阻碍的大小，通过在各个连接关节处设置力矩反馈检测力矩的大小能够评价出清理过程的难易程度，控制终端能够以此为依据实时调整清扫的力度以及速度；另外，控制终端也能够根据力矩的大小判断出是否遇到障碍物，以便实时改正清扫路线轨迹，保护清扫推板，实现智能化的柔性清扫且具有避障功能。

进一步地，在对焦炉炉门底部进行清扫时，机器人控制箱根据各个传动轴的力矩大小，还包括，实时调整清扫的高度和清扫的深度。在实际生产中，炉门底部由外部的钢板和内部的耐火砖两种材料构成，由此会造成内外高度不一，而且底部焦炭堆积量大，给清焦作业带来了一定的困难，在对焦炉炉门底部进行清扫时，机器人控制箱根据各个传动轴的力矩大小实时调整清扫的高度和清扫的深度，能够保障装置清理作业的连贯性和稳定性。

在本发明一具体实施例中，末端清扫装置包括与机器人手腕的第二端部固连的推杆、设置在推杆的末端的清扫推板。

进一步地，清扫推板的侧面设置有钢丝刷毛，可以想象，在清扫推板的侧面设置钢丝刷毛能够更快速的清理掉余煤、炉头焦以及淌焦板上黏附的焦油、沥青等物质。根据现场的实际测试，优选地，钢丝刷毛为2-4公分。应该意识到，清扫推板的具体形式可以有多种，比如也可以在侧面设置方便用于清扫的锯齿。

在本发明一具体实施例中，机器人动力系统包括电动系统和气动系统；其中，在清扫焦炉炉门内壁、焦炉炉门镜面以及淌焦板时，采用电动系统；在清扫焦炉炉门底部时，采用电动系统和气动系统相结合的方式。当然，在实际清理过程中，根据具体情况，在对清理阻力不大的区域进行清理时可以选择电动系统；在对清理阻力较大的区域进行清理时采用电动系统和气动系统相结合的方式。

结合工厂现场的生产情况和工作流程，本领域的技术人员可以知道焦炉炉前作业只是多个生产环节中的一环，因此，本发明的焦炉炉前清扫设备需要与其他生产环节相互配合，具体在此不进行描述。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种焦炉炉前清扫设备，其特征在于，包括清扫机器人、用于移动所述清扫机器人的移动平台、设置在控制室的控制终端；

其中，

所述移动平台设置在焦炉组前面，所述清扫机器人放置在所述移动平台的上表面，所述移动平台用于将所述清扫机器人移动至需要清扫的焦炉炉门前；

所述清扫机器人清扫的位置包括所述焦炉炉门底部、焦炉炉门内壁、焦炉炉门镜面以及放置在焦炉炉门前的淌焦板；

所述控制终端控制所述清扫机器人以及所述移动平台工作。

2.如权利要求1所述焦炉炉前清扫设备，其特征在于，所述清扫机器人包括机器人控制箱、用于给所述清扫机器人提供动力的机器人动力系统、机器人底座、机械臂以及末端清扫装置；

其中，

所述机器人控制箱接收所述控制终端的控制信号控制所述清扫机器人工作，并将所述清扫机器人的工作数据反馈给所述控制终端；

所述控制终端记录所述清扫机器人的工作数据；

所述工作数据包括所述清扫机器人工作时焦炉的位置编号、对应的清扫轨迹、清扫的力度以及速度。

3.如权利要求2所述焦炉炉前清扫设备，其特征在于，所述机械臂包括机器人上臂、机器人下臂、机器人手腕；

所述机器人下臂的第一端部通过第一关节与所述机器人底座活动连接，所述机器人下臂的第二端部通过第二关节与所述机器人上臂的第一端部活动连接、所述机器人上臂的第二端部通过第三关节与所述机器人手腕的第一端部活动连接；

所述末端清扫装置与所述机器人手腕的第二端部可拆卸的固连。

4.如权利要求3所述焦炉炉前清扫设备，其特征在于，所述末端清扫装置包括与所述机器人手腕的第二端部固连的推杆、设置在所述推杆的末端的清扫推板。

5.如权利要求4所述焦炉炉前清扫设备，其特征在于，所述清扫推板的侧面设置有钢丝刷毛。

6.如权利要求5所述焦炉炉前清扫设备，其特征在于，所述钢丝刷毛为2-4公分。

7.如权利要求3所述焦炉炉前清扫设备，其特征在于，所述第一关节、第二关节、第三关节具有六自由度的六轴传动结构。

8.如权利要求3所述焦炉炉前清扫设备，其特征在于，所述第一关节、第二关节、第三关节处设置有与所述机器人控制箱电性连接的力矩反馈，所述力矩反馈检测所述第一关节、第二关节、第三关节处各个传动轴的力矩大小；

所述机器人控制箱根据所述各个传动轴的力矩大小实时调整清扫路径以及清扫速度。

9.如权利要求8所述焦炉炉前清扫设备，其特征在于，在对所述焦炉炉门底部进行清扫时，所述机器人控制箱根据所述各个传动轴的力矩大小，还包括，实时调整清扫的高度和清扫的深度。

10.如权利要求2所述焦炉炉前清扫设备，其特征在于，所述机器人动力系统包括电动系统和气动系统；

其中，

在清扫所述焦炉炉门内壁、所述焦炉炉门镜面以及所述淌焦板时，采用电动系统；

在清扫所述焦炉炉门底部时，采用电动系统和气动系统相结合的方式。

11.如权利要求1-10任意一项所述焦炉炉前清扫设备，其特征在于，所述机器人底座设置有行走机构。