CN109570483A - 一种机器人引导的连铸浇钢专用机械手 - Google Patents

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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/56—Means for supporting, manipulating or changing a pouring-nozzle

Abstract

一种将连铸浇钢领域专用的长水口机械手进行少量改造的装置，在其横臂适当部位安装铰链和智能机器人连接，通过机器人的牵引，实现机械手端部夹钳的运动，使被牵引的长水口到达钢包底部，实现和下水口对中，实现无人化的钢包自动开浇。长水口和下水口的对中，既可以用摄像头进行图像识别和坐标计算、定位，也可以采用机械导向机构的方式实现。当前普遍使用的机械手，一般通过端部夹钳把持长水口实现运动，这些功能由人力或简单驱动装置实现，不能实现自动浇钢操作。国外有些钢厂采用六轴机器人夹持长水口运动，但是对高温、粉尘环境的适应性差，尚没有大规模应用。本发明为传统钢厂连铸浇钢区域智能化改造提供了新的途径。

Description

一种机器人引导的连铸浇钢专用机械手
技术领域
钢厂中连铸浇钢是重要的生产工序，必须使用机械手夹持长水口将钢水从钢包注入到中间包。将传统机械手进行少量改造，通过机器人实现机械手端部夹钳的精确运动。本发明克服了传统机械手控制简陋、现代机器人恶劣工况适应性差的缺点，发挥了传统机械手坚固可靠和机器人智能灵活的优点，适合现有钢厂设备的改造实现智能化生产。
背景技术
连铸中间包浇钢是一项危险、繁重的体力劳动，随着社会的进步发展，岗位招工困难。工人暴露在室外、靠近钢包受到高温烘烤、开浇时有钢水飞溅烫伤危险，有安全隐患。国外先进钢厂已经用六轴机器人操作长水口，实现了自动开浇。但是机器人的价格较高，在连铸浇钢高温、粉尘的作业环境下，故障多、维修保养费用也较高。大部分的现代化连铸机，长水口机械手实现了机电驱动装置代替人力操作，长期实践证明坚固可靠，但是难以实现完全自动化的操作。也有一部分钢厂仍靠人力搬动简易机械手，不仅费时费力，要实现自动开浇困难更大。本发明利用机器人的智能功能，带动传统机械手运动，实现自动化开浇，是钢厂利用原设备实现智能制造的新途径。
发明内容
目前连铸浇钢普遍使用的一种长水口机械手(3)，将其进行少量改造，在它上面焊接一个铰链(2)，附近安装一台智能机器人(1)，改造后的机械手和机器人通过铰链连接。在浇钢平台附近安装一个或数个摄像头(4)，摄像头的图像信号，通过计算机的分析，感知下水口(10)和长水口(12)的位置差异，反馈给机器人，机器人引导机械手运动，使长水口位于下水口的正下方，接着钢包下降，使下水口压紧长水口。若此时将钢包滑板打开，则钢水从钢包通过长水口流到中间包，实现自动浇钢。
本发明主要包括一个传统的机械手(3)，一个从市场采购的机器人(1)，一个铰链(2)，以及必要的辅助设备如摄像头(4)、图像分析计算机等。机器人带动机械手运动，特别是水平面上前后、左右的运动。其他维度的运动，可以采用机器人和机械手既有的驱动装置联动来实现。机械手和机器人、摄像头等装置，可以设置在连铸浇钢区域合适的地方，视空间位置和操作方便等因素而定，不限于图中示意的位置。
附图说明
图1为一种机器人引导的连铸浇钢专用机械手，用于连铸浇钢领域，(1)为市场采购的机器人(一般为6轴)，(2)为铰链，(3)机械手(目前各钢厂普遍采用，具有各种型式)，(4)摄像头(图像传给中控室屏幕和分析计算机)，(5)为中间包，(6)为机械手安装底座，(7)为中间包车，(8)为地面，(9)为钢包，(10)为下水口，(11) 为夹钳，(12)为长水口，(13)为安装在另一侧的机械手。(A)为倾翻运动，(B)为左右旋转运动，(C)为前后运动，(D)为上下运动。
具体实施方式
在传统的机械手上适当位置，焊接一个特殊的铰链。在附近安装一个机器人，将机器人前端通过铰链和机械手连接。在靠近长水口的附近位置，安装摄像头，图像传输到计算机分析，机器人带动机械手将长水口运动到下水口正下方。将钢包下降，使下水口压紧长水口。若将打开钢包滑板，则钢水从钢包注入到中间包，实现无人化自动开浇。

Claims (5)

1.图1中，一种经过改造的传统机械手(3)，特征在于其适当位置新增了铰链(2)，通过铰链和机器人(1)连接，机器人通过摄像头(4)的指示，带动机械手进行旋转运动(B)、前后运动(C)，实现长水口(12)和下水口(10)的对中，然后通过钢包(9)的下降，将下水口压紧在长水口上面。若将钢包打开滑板，钢水通过下水口、长水口流入中间包，实现自动开浇。
2.如权利要求书1所述的设备，由智能机器人(一般为6轴)和现有机械手组成系统，机器人带动机械手实现升降、旋转、前后、翻转等一个或几个运动，特别是对自动浇钢尤为重要的旋转和前后运动功能，即水平面上XY坐标系内任意位置的定位功能。下水口和长水口的压紧，可以由钢包下降实现，也可以由机器人带动机械手继续向上运动实现。
3.如权利要求书1所述的设备，机器人和机械手可以安装在中间包车上，也可以安装在地面；可以安装在内弧侧，也可以在外弧侧；甚至可以分别在不同的设备和已有结构件上，根据具体工况而定。
4.如权利要求书1所述的设备，系统中包含摄像头。摄像头传来的图像，经过图像识别和分析，可计算出下水口和长水口的位置差异，反馈给机器人，机器人带动机械手运动，这个过程是全自动的，由此可实现连铸全自动的智能制造。如果摄像头或图像计算机故障，则操作工可以在电视屏幕或现场实地环境中，目视观察图像或实物，操作上下、左右等键盘或按钮操作。如果机器人故障，操作工可以将机械手和机器人脱离，按原来方式操作机械手。这样的分层控制策略，确保对用户的不良影响最小。
5.如权利要求书1所述的设备，由一个机器人和一套机械手组成系统，协调进行连铸浇钢自动化作业的，均属于本专利的保护范围。机器人一般指市场上能买到的6轴机器人，机械手指钢厂现有进行浇钢的长水口把持器。
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