CN109423588A - 捞渣机器人及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种捞渣机器人及其使用方法，捞渣机器人包括：机器人手臂，通过螺栓安装在移动导轨上；移动导轨，采用伺服电动机驱动和齿轮齿条传动，移动导轨设计为全封闭式结构，移动导轨左右两个端极限位安装有限位开关，当机器人到达左右极限时机器人会立即停止；除渣头夹具装置，一端安装于机械臂法兰盘上。本发明能够实现全自动除渣，包括自动定位锌渣，自动选择除渣工具，定位渣料斗中锌渣高度，锌锅内除渣，并且实现废渣回收。

Description

捞渣机器人及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种机器人及其使用方法，具体地，涉及一种捞渣机器人及其使用方法。

背景技术

热镀锌机组生产过程中，锌锅的液面上会生成大量的浮渣，如不及时清除，很容易黏附在镀锌钢板上，从而形成锌渣缺陷，严重影响镀锌板的表面质量。锌渣的产生是一种必然的冶金行为，为了防止锌渣缺陷的产生，需要在锌渣产生后从锌液中分离出来。

目前有企业将机械装置用于除渣作业，但设计简陋，除渣效率低、夹具易损坏且需要较多的人工干预。各大中型钢铁厂热镀锌生产线上常采用人工定时除渣的方法，存在的问题如下：由于环境恶劣，劳动强度大，生产效率较低，自动化程度低，容易造成安全事故，而且不正确的人工除渣动作可能会引起锌液有大的波动，造成镀锌产品质量问题。

目前仍然还没有一种行之有效的方法来解决锌锅内快速清除浮渣问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种捞渣机器人及其使用方法，其能够实现全自动除渣，包括自动定位锌渣，自动选择除渣工具，定位渣料斗中锌渣高度，锌锅内除渣，并且实现废渣回收，实现生产线的自动化控制的连续生产。

根据本发明的一个方面，提供一种捞渣机器人，其特征在于，所述捞渣机器人包括：

机器人手臂，通过螺栓安装在移动导轨上，增加了机械臂的作业范围，根据作业需要移动到作业区域，进行除渣作业，机器人手臂的运动由机器人控制柜控制，并配备一块示教器；

移动导轨，采用伺服电动机驱动和齿轮齿条传动，移动导轨设计为全封闭式结构，移动导轨左右两个端极限位安装有限位开关，当机器人到达左右极限时机器人会立即停止；

除渣头夹具装置，一端安装于机械臂法兰盘上，允许随着机器人手臂上下和旋转运动，除渣头夹具装置的另外一端设有除渣工具夹持机构，用于夹持各种除渣工具，除渣工具的夹持与释放动作由气压驱动，动作由电磁阀控制，电磁阀的启停PLC主控柜控制；除渣头夹具装置侧面安装有测距传感器，检测渣料斗渣料分布及锌锅液面高度；除渣头夹具装置可以自由更换除渣工具；除渣头夹具装置安装有气缸，气缸的上下运动控制除渣工具夹紧或者释放；

除渣工具，位于机器人手臂的侧面，采用上部分和下部分的两段式设计，上部分为自动更换头抓取部分和上端连接杆，上部分各工具相同；下部为工具部分由下端连接杆和捞渣勺组成，上部分和下部分之间采用转接头通过螺栓连接；

渣料斗，位于机器人手臂的侧面，用于存放废渣料，渣料斗放置在一个称重台上，当渣料斗重量超过设定值后，报警由一台吊车吊走。

优选地，所述移动导轨采用直线导轨。

优选地，所述除渣工具停放在一个专用的工具架上,每个工具放置位安装有光电传感器，当位置被占有后，会发送位置被占有信号，用于检测机器人是否将工具放到位。

优选地，所述气缸上配有磁感应开关，可以将气缸位置信息发送给PLC主控柜。

优选地，所述捞渣机器人还包括一个操作盘，所述操作盘包括一块触摸屏以及按钮。

优选地，所述移动导轨与地面采用螺栓固定。

本发明还提供一种捞渣机器人的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，所述机器人手臂在待机位置等待上位机启动除渣信号；

步骤二，接收到上位机的启动除渣信号后，机器人手臂开始执行除渣作业；

步骤三，根据加锌位置确定除渣区域选择除渣模式，通过所述移动导轨携带所述除渣头夹具装置，移动到指定除渣区域；

步骤四，机器人手臂携带除渣头夹具装置到达锌液上方，利用测距传感器测量锌液的表面的高度，计算除渣工具进入锌液下沉的高度；

步骤五，机器人手臂携带除渣头夹具装置到达渣料斗上方，利用测距传感器测量渣料斗中的锌渣的高度，采用九宫格式将渣料斗分为九个区域，比较九个位置的高度，得到九个区域内锌渣最低区域，选择最低的区域进行倒渣；

步骤六，机器人手臂通过移动导轨的运动精确移动到工具架位置，选择除渣工具，通过除渣头夹具装置下端的夹持结构，夹持除渣工具上端，通过机器人的运动，到达除渣作业区，将扒渣工具下端扒渣勺的伸到锌锅远处，将远处的表面锌渣拨到较机器人近的位置，然后机器人携带扒渣工具到达工具架位置，除渣头夹具装置的气缸释放扒渣工具；

步骤七，机器人手臂移动到除渣工具架的捞渣工具位，通过除渣头夹具装置下端的夹持结构，夹持捞渣工具上端，到达捞渣作业区，通过机器人的运动，到达除渣作业区，将捞渣工具下端捞渣勺伸到锌锅较近的位置，将较近的区域表面锌渣捞出；

步骤八，捞起锌渣后按照判断的渣料斗渣面分布，在渣面较低的位置倒渣；

步骤九，重复步骤七和步骤八直到除渣动作覆盖相应的区域后，机械手将除渣工具放回工具架，机器人回原始位，此时控制系统会自动发送除渣完成信号给上位机。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明无需人工除渣，机械精度高，动作速度快，工作范围大，故障率低，快捷高效，使用这套装置减少了人工操作，从而大大减少这个工作区发生故障的可能性，实现了生产线的自动化控制的连续生产。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为机器人手臂、移动导轨等元件的一侧结构示意图。

图2为机器人手臂、移动导轨等元件的另一侧结构示意图。

图3为除渣工具的结构示意图。

图4为本发明捞渣机器人的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1至图4所示，本发明捞渣机器人包括：

机器人手臂1，通过螺栓安装在移动导轨2上，增加了机械臂的作业范围，根据作业需要移动到作业区域，进行除渣作业，机器人手臂的运动由机器人控制柜控制，并配备一块示教器。

移动导轨2，采用伺服电动机驱动和齿轮齿条传动，移动导轨设计为全封闭式结构，移动导轨左右两个端极限位安装有限位开关，当机器人到达左右极限时机器人会立即停止。移动导轨与地面采用螺栓固定，这样方便拆装。移动导轨可以采用直线导轨，既提高了运动系统的运动精度，又很大程度地减小了摩擦力，达到了节能的效果，满足精确捞渣要求。

除渣头夹具装置4，一端安装于机械臂法兰盘3上，允许随着机器人手臂上下和旋转运动，除渣头夹具装置4的另外一端设有除渣工具夹持机构5，用于夹持各种除渣工具，除渣工具的夹持与释放动作由气压驱动，动作由电磁阀控制，电磁阀的启停PLC主控柜控制。为确保安全，气路配带先导式单向阀的速度控制阀，如遇气源中断，可保持夹紧状态；除渣头夹具装置侧面安装有测距传感器，检测渣料斗渣料分布及锌锅液面高度。除渣头夹具装置可以自由更换除渣工具，除渣头夹具装置安装有气缸，气缸的上下运动控制除渣工具夹紧或者释放。气缸上配有磁感应开关，可以将气缸位置信息发送给PLC主控柜。

除渣工具11，位于机器人手臂的侧面，采用上部分和下部分的两段式设计，上部分为自动更换头抓取部分10和上端连接杆9，上部分各工具相同(包括扒渣工具、除渣工具、取样工具)；下部为工具部分由下端连接杆6和捞渣勺8(或扒渣勺、取样勺)组成，为易损件，为方便更换，上部分和下部分之间采用转接头7通过螺栓连接。除渣工具停放在一个专用的工具架上,每个工具放置位安装有光电传感器，当位置被占有后，会发送位置被占有信号，用于检测机器人是否将工具放到位。

渣料斗13，位于机器人手臂的侧面，用于存放废渣料，渣料斗放置在一个称重台上，当渣料斗重量超过设定值后，报警由一台吊车吊走。

本发明捞渣机器人还可以包括一个操作盘，所述操作盘包括一块触摸屏以及按钮，在触摸屏上可以选择工作模式，单独操作运动机构，显示故障信息等。

除渣机器人具有PLC系统，PLC系统采用硬线IO的方式与产线L1进行通讯联锁控制，采用DP的方式与主线进行数据通讯。机器人、主PLC、操作盘通过DP方式进行通讯。

本发明捞渣机器人的使用方法包括以下步骤：

步骤一，所述机器人手臂在待机位置等待上位机启动除渣信号；

步骤二，接收到上位机的启动除渣信号后，机器人手臂开始执行除渣作业；

步骤三，根据加锌位置确定除渣区域选择除渣模式，通过所述移动导轨携带所述除渣头夹具装置，移动到指定除渣区域。

步骤四，机器人手臂携带除渣头夹具装置到达锌液上方，利用测距传感器测量锌液的表面的高度，计算除渣工具进入锌液下沉的高度。

步骤五，机器人手臂携带除渣头夹具装置到达渣料斗上方，利用测距传感器测量渣料斗中的锌渣的高度，采用九宫格式将渣料斗分为九个区域，比较九个位置的高度，得到九个区域内锌渣最低区域，选择最低的区域进行倒渣。

步骤六，机器人手臂通过移动导轨的运动精确移动到工具架位置，选择除渣工具，通过除渣头夹具装置下端的夹持结构，夹持除渣工具(扒渣工具)上端，通过机器人的运动，到达除渣作业区，将扒渣工具下端扒渣勺的伸到锌锅远处，将远处的表面锌渣拨到较机器人近的位置，然后机器人携带扒渣工具到达工具架位置，除渣头夹具装置的气缸释放扒渣工具。

步骤七，机器人手臂移动到除渣工具架的捞渣工具位，通过除渣头夹具装置下端的夹持结构，夹持捞渣工具上端，到达捞渣作业区，通过机器人的运动，到达除渣作业区，将捞渣工具下端捞渣勺伸到锌锅较近的位置，将较近的区域表面锌渣捞出。

步骤八，捞起锌渣后按照判断的渣料斗渣面分布，在渣面较低的位置倒渣。

步骤九，重复步骤七和步骤八直到除渣动作覆盖相应的区域后，机械手将除渣工具放回工具架，机器人回原始位，此时控制系统会自动发送除渣完成信号给上位机。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种捞渣机器人，其特征在于，所述捞渣机器人包括：

机器人手臂，通过螺栓安装在移动导轨上，增加了机械臂的作业范围，根据作业需要移动到作业区域，进行除渣作业，机器人手臂的运动由机器人控制柜控制，并配备一块示教器；

移动导轨，采用伺服电动机驱动和齿轮齿条传动，移动导轨设计为全封闭式结构，移动导轨左右两个端极限位安装有限位开关，当机器人到达左右极限时机器人会立即停止；

除渣头夹具装置，一端安装于机械臂法兰盘上，允许随着机器人手臂上下和旋转运动，除渣头夹具装置的另外一端设有除渣工具夹持机构，用于夹持各种除渣工具，除渣工具的夹持与释放动作由气压驱动，动作由电磁阀控制，电磁阀的启停PLC主控柜控制；除渣头夹具装置侧面安装有测距传感器，检测渣料斗渣料分布及锌锅液面高度；除渣头夹具装置可以自由更换除渣工具；除渣头夹具装置安装有气缸，气缸的上下运动控制除渣工具夹紧或者释放；

除渣工具，位于机器人手臂的侧面，采用上部分和下部分的两段式设计，上部分为自动更换头抓取部分和上端连接杆，上部分各工具相同；下部为工具部分由下端连接杆和捞渣勺组成，上部分和下部分之间采用转接头通过螺栓连接；

渣料斗，位于机器人手臂的侧面，用于存放废渣料，渣料斗放置在一个称重台上，当渣料斗重量超过设定值后，报警由一台吊车吊走。

2.根据权利要求1所述的捞渣机器人，其特征在于，所述移动导轨采用直线导轨。

3.根据权利要求1所述的捞渣机器人，其特征在于，所述除渣工具停放在一个专用的工具架上,每个工具放置位安装有光电传感器，当位置被占有后，会发送位置被占有信号，用于检测机器人是否将工具放到位。

4.根据权利要求1所述的捞渣机器人，其特征在于，所述气缸上配有磁感应开关，可以将气缸位置信息发送给PLC主控柜。

5.根据权利要求4所述的捞渣机器人，其特征在于，所述捞渣机器人还包括一个操作盘，所述操作盘包括一块触摸屏以及按钮。

6.根据权利要求1所述的捞渣机器人，其特征在于，所述移动导轨与地面采用螺栓固定。

7.一种捞渣机器人的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，所述机器人手臂在待机位置等待上位机启动除渣信号；

步骤二，接收到上位机的启动除渣信号后，机器人手臂开始执行除渣作业；

步骤三，根据加锌位置确定除渣区域选择除渣模式，通过所述移动导轨携带所述除渣头夹具装置，移动到指定除渣区域；

步骤四，机器人手臂携带除渣头夹具装置到达锌液上方，利用测距传感器测量锌液的表面的高度，计算除渣工具进入锌液下沉的高度；

步骤五，机器人手臂携带除渣头夹具装置到达渣料斗上方，利用测距传感器测量渣料斗中的锌渣的高度，采用九宫格式将渣料斗分为九个区域，比较九个位置的高度，得到九个区域内锌渣最低区域，选择最低的区域进行倒渣；

步骤六，机器人手臂通过移动导轨的运动精确移动到工具架位置，选择除渣工具，通过除渣头夹具装置下端的夹持结构，夹持除渣工具上端，通过机器人的运动，到达除渣作业区，将扒渣工具下端扒渣勺的伸到锌锅远处，将远处的表面锌渣拨到较机器人近的位置，然后机器人携带扒渣工具到达工具架位置，除渣头夹具装置的气缸释放扒渣工具；

步骤七，机器人手臂移动到除渣工具架的捞渣工具位，通过除渣头夹具装置下端的夹持结构，夹持捞渣工具上端，到达捞渣作业区，通过机器人的运动，到达除渣作业区，将捞渣工具下端捞渣勺伸到锌锅较近的位置，将较近的区域表面锌渣捞出；

步骤八，捞起锌渣后按照判断的渣料斗渣面分布，在渣面较低的位置倒渣；

步骤九，重复步骤七和步骤八直到除渣动作覆盖相应的区域后，机械手将除渣工具放回工具架，机器人回原始位，此时控制系统会自动发送除渣完成信号给上位机。