CN110155757A - 一种适用于矿山石料装车的全自动落料系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及矿山货车装车技术领域，尤其涉及一种适用于矿山石料装车的全自动落料系统及方法。包括机架、皮带秤、横移装置、电磁振动给料机以及工控机；所述机架包括立柱与横梁，横梁固接于立柱顶端，横梁间距大于运输矿山石料货车的车宽，横梁上设有轨道；横移装置安装在轨道上，皮带秤安装在横移装置上，皮带秤位于料斗的下方；电磁振动给料机安装在料斗底部，料斗中的石料由电磁振动给料机布料在皮带秤上，通过皮带秤皮带的运输与横移装置的行走将石料布料到运输矿山石料货车的车厢中。可对不同载重大型货车进行智能识别，依照车辆承载能力，高精度的称量；依照车辆车厢位置和尺寸，高效均匀自动布料；自动化程度较高；设备安全可靠；工作效率高。
Description
技术领域
本发明涉及矿山货车装车技术领域，尤其涉及一种适用于矿山石料装车的全自动落料系统及方法。
背景技术
随着采矿技术与运输技术发展，采用汽车运输矿石的方式仍然比较普遍；但是落料装车系统由于设备的技术陈旧，自动化程度较差，导致落料不均匀，效率低下，已经不能适应现在高效的工程环境，经常表现为在落料过程中，由人工操作落料量，落料的准确值无法控制；由于放矿机的位置固定，矿石落在车厢内常常形成“矿石堆”，装车进行到一半就需要用人工或者机械的方法平整矿石；而且这种不均匀的布料经常需要货车司机前后移动车辆，延长落料时间，影响效率，而且有可能造成人员和车辆的意外伤害。在矿山石料的装卸中，工作人员的工作现场环境恶劣，容易影响工作人员的身体健康；在矿石装卸过程中，会产生很大的噪音，司机和工作人员有时要下车进行交流，这时会出现人员、车辆混杂的状况，存在安全隐患。
因条件、成本等因素的限制，矿山矿石的运输经常需要采用载货汽车进行运输，普遍存在以下不足：(1)矿石多采用料斗存储，料斗由放矿机放出的出口尺寸有限，且唯一，使得通过料斗的一次性放料不能完全填满整个车厢，所以要想把车厢装满且落料均匀，就必须要频繁的移动车辆；(2)实际的矿山装车过程中由矿山的料斗控制员与司机进行频繁的交流，因矿石落料时噪音大、粉尘多、污染大，使得二者沟通效率下降，且存在人车混行现象，潜在事故发生概率较高；(3)装载过程中，没有称重环节，只能靠肉眼判定落料质量，为了保证车辆不超载，车辆的使用性能无法得到充分发挥，运输效率降低，燃油经济性下降，不利于环保节能。
CN 202296439 U公开了一种“双定量仓装车装置”，自上而下依次设有一个缓冲仓和两个定量仓，缓冲仓设有前后两个出料口。从而达到均匀快速布料。这种方法采用两个固定出料口，虽然能提高装车的效率和均匀性，但是仍很难适应不同规格车辆，通用性有限；采用三个料斗，需要建造很多的机械支撑和长距离运输物料的运输设备，提升了成本；缓冲仓的位置较高，一旦有物料跌落，易造成人员和财产损失。
CN 107804719 A公开了“一种砂石自动装车系统”，采用工控机连接振动放矿机与皮带电动机，通过皮带秤进行动态称量装车，这种装车方法虽然能够定量装车，但是不能进行均匀布料，即需要移动车辆才能满足装满车厢，尤其是对于大型货车装车时，在降低效率的同时也不能确保工作人员的安全。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种适用于矿山石料装车的全自动落料系统及方法，可对不同载重大型货车进行智能识别，依照车辆承载能力，高精度的称量；依照车辆车厢位置和尺寸，高效均匀自动布料；自动化程度较高；设备安全可靠；工作效率高。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种适用于矿山石料装车的全自动落料系统，包括机架、皮带秤、横移装置、电磁振动给料机以及工控机；所述机架包括立柱与横梁，横梁固接于立柱顶端，横梁间距大于运输矿山石料货车的车宽，横梁上设有轨道；横移装置安装在轨道上，皮带秤安装在横移装置上，皮带秤位于料斗的下方；电磁振动给料机安装在料斗底部，料斗中的石料由电磁振动给料机布料在皮带秤上，通过皮带秤皮带的运输与横移装置的行走将石料布料到运输矿山石料货车的车厢中。
所述横移装置包括车架与走行轮，走行轮安装在车架下方。
所述皮带秤设有称重传感器，机架上设有位移传感器，机架旁设有自动射频识别装置以及红、黄、绿灯；称重传感器、位移传感器、自动射频识别装置、电磁振动给料机、红、黄、绿灯与工控机电气连接。
一种适用于矿山石料装车的全自动落料装车方法，具体包括如下方法：
1)当货车进入装车区域时，由自动射频识别装置识别，读取货车的车长、载重车辆信息，绿灯亮起，提醒司机可以进入，然后将上述信息传输至工控机；
2)车辆到位，红灯亮起，提醒司机制动，同时，工控机控制皮带秤位置归零，并从零点移动皮带秤到指定位置，位置传感器把皮带秤位置实时发送到工控机；
3)通过工控机开启电磁振动给料机，黄灯点亮，提醒司机布料机正在工作，同时皮带秤移动开始布料，此时，动态称量系统工作，实时监控落料量、皮带秤位置、皮带秤称重数据，皮带秤往返移动实现均匀布料；
皮带秤在横移装置上的位置计算公式如下：
式中：
x为皮带秤在横移装置上的位置 单位mm；
Ne为电机转速 单位r；
i为电机与减速器间的传动比；
d0横移装置上减速机驱动齿轮的节圆直径 单位mm；
石料的实际重量计算公式如下：
(G0+G1)×x＝F2×l
式中：
G0为石料的实际重量 单位N；
F2由称重传感器测得的横移装置的作用力 单位N；
G1为实验测得的石料产生的惯性力 单位N；
x为皮带秤在横移装置上的位置 单位mm；
4)布料量达到设定值后，首先关闭电磁振动给料机，皮带秤停止移动，继续布料，清除皮带表面上的剩余石料；
5)皮带回到零点，装车完成，指示灯绿灯亮起，提醒司机可以开走车辆。
与现有方法相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过对皮带机转动速度和横移装置移动速度的合理控制，可以实现落料在车厢内的快速均匀布控。可以完全避免人、车等混杂状况出现，降低装车安全隐患的同时又提高了效率；
(2)本发明的皮带秤采用高精称重传感器，可以对落料做到高精度的测量，实现精准装车，提高工作效率。即可避免了装料不均、多装对车量的损伤，又可避免少装带来的能源浪费，可大幅提高燃油经济性，起到节能环保作用；
(3)本发明可以在远程，通过操控远程遥控触屏，对设备进行操控，实现全自动控制，又可以切换至手动操作控制。
(4)本发明结构简单，采用的控制系统有自诊断系统和安全防护系统。落料全程可实现自动化，且可远程人工操控，现场无需人工近距离参与，无需频繁移动车辆。避免人员与车辆的意外伤害，大幅改善员工的工作环境。
(5)使用本发明，可大大提高装载效率，节省工作时间，提高企业经济效益，降低企业成本。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明车厢前部装车布料示意图；
图3是本发明车厢后部装车布料示意图；
图4是本发明系统工作原理图；
图5是本发明皮带秤与横移装置结构示意图；
图6是本发明动态称重校准原理图。
图中：1-货车；2-车厢；3-前立柱；4-横移装置；5-皮带秤；6-料斗；7-电磁振动给料机；8-中间立柱；9-后立柱；10-工控机；11-皮带秤电机；12-轨道；13-横移装置电机；14-称重传感器。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，但不用来限制本发明的范围：
如图1-6所示，一种适用于矿山石料装车的全自动落料系统，包括机架、皮带秤5、横移装置4、电磁振动给料机7以及工控机10。皮带秤5与电磁振动给料机7为现有产品。
机架包括立柱与横梁，立柱由2个前立柱、2个中间立柱8与2个后立柱9组成，2个前立柱、2个中间立柱8与2个后立柱9排成相互平行的两排，两根横梁分别固接在前排立柱与后排立柱上，轨道12固接在横梁上。两个横梁间距大于矿山石料装货车1的车宽。
横移装置4包括车架与走行轮，走行轮安装在车架下方，走行轮由横移装置电机13带动。横移装置4安装在轨道12上，皮带秤5安装在横移装置上4，皮带秤5位于料斗6的正下方。电磁振动给料机7安装在料斗6底部，料斗中6的石料由电磁振动给料机7布料在皮带秤5上，通过皮带秤5皮带的运输与横移装置4的行走将石料布料到车厢2中。
皮带秤设有称重传感器14，机架上设有位移传感器，机架旁设有自动射频识别装置以及红、黄、绿灯；称重传感器14、位移传感器、自动射频识别装置、电磁振动给料机7、红、黄、绿灯与工控机10电气连接。
实施例1：
如图1所示，矿山料仓6出口500×500mm，配置电磁振动给料机7(GZ4)，货车1载重10t，车厢2的长度为8.4m，车厢内宽2.3m。
1、当货车1通过时，由自动射频识别装置识别货车的特征码，可以读取货车的车长8.4m、载重10t与相关车辆信息，然后将这些信息传输到控制系统。绿灯亮起，告知车俩可以进入到工作区域，到停车位后，红灯亮起，蜂鸣器三声蜂鸣提醒驾驶员停车，当系统检测到车辆已经停车，5s后开始准备自动落料。
2、控制系统通过检测置于驱动皮带秤横移的电机上的编码器，进而得出皮带秤横移机构的位置。若皮带秤横移机构的位置不正确，则调整皮带秤的位置；若皮带秤的位置正确，且控制系统未接收到其他报警信息，则开始布料。
3、货车1的载重量是10t，通过预设好的程序进行布料，此时黄灯亮起。控制系统通过检测置于驱动皮带秤横移的电机上的编码器，来控制电机的正反转，控制平移机构的运动。在落料的过程中，由于置于皮带秤上的称重传感器是单侧布置的，所以要通过程序计算，得出落在皮带秤上石料的真实重量，排除误差的影响，得出更准确的重量。
4、皮带秤移动往返均匀布料。通过传感器的称量，检测布料量是否达到要求，当布料量没有达到10t时，继续布料；当布料量达到10t后，首先关闭电磁振动给料机7，皮带秤停止移动，延时布料10s，清除皮带表面上的剩余石料。
5、皮代秤横移机构回到原点，装车完成，指示灯绿灯亮起，提示司机可以开走车辆。
较传统装车方式(装载质量不准、装载时间约8min、装载不均匀)效率更高、落料更加精准，带来了经济效益和社会效益。
实施例2：
如图1所示，矿山料仓6出口800×800mm，配置电磁振动给料机7(GZ6)，货车1载重15t，车厢2的长度为9.6m，车厢内宽2.3m。
1、当货车1通过时，由自动射频识别装置识别货车的特征码，可以读取货车的车长8.4m、载重10t与相关车辆信息，然后将这些信息传输到控制系统。绿灯亮起，告知车俩可以进入到工作区域，到停车位后，红灯亮起，蜂鸣器三声蜂鸣提醒驾驶员停车，当系统检测到车辆已经停车，5s后开始准备自动落料。
2、控制系统通过检测置于驱动皮带秤横移的电机上的编码器，进而得出皮带秤横移机构的位置。若皮带秤横移机构的位置不正确，则调整皮带秤的位置；若皮带秤的位置正确，且控制系统未接收到其他报警信息，则开始布料。
3、货车1的载重量是15t，通过预设好的程序进行布料，此时黄灯亮起。控制系统通过检测置于驱动皮带秤横移的电机上的编码器，来控制电机的正反转，控制平移机构的运动。在落料的过程中，由于置于皮带秤上的称重传感器是单侧布置的，所以要通过程序计算，得出落在皮带秤上石料的真实重量，排除误差的影响，得出更准确的重量。
4、皮带秤移动往返均匀布料。通过传感器的称量，检测布料量是否达到要求，当布料量没有达到10t时，继续布料；当布料量达到10t后，首先关闭电磁振动给料机7，皮带秤停止移动，延时布料10s，清除皮带表面上的剩余石料。
5、皮代秤横移机构回到原点，装车完成，指示灯绿灯亮起，提示司机可以开走车辆。
较传统装车方式(装载质量不准、装载时间约15min、装载不均匀)效率更高、落料更加精准，带来了经济效益和社会效益。
本发明通过对皮带机转动速度和横移装置4移动速度的合理控制，可以实现落料在车厢2内的快速均匀布控。可以完全避免人、车等混杂状况出现，降低装车安全隐患的同时又提高了效率；
本发明的皮带秤5采用高精称重传感器，可以对落料做到高精度的测量，实现精准装车，提高工作效率。即可避免了装料不均、多装对车量的损伤，又可避免少装带来的能源浪费，可大幅提高燃油经济性，起到节能环保作用；
本发明可以在远程，通过操控远程遥控触屏，对设备进行操控，实现全自动控制，又可以切换至手动操作控制。
本发明结构简单，采用的控制系统有自诊断系统和安全防护系统。落料全程可实现自动化，且可远程人工操控，现场无需人工近距离参与，无需频繁移动车辆。避免人员与车辆的意外伤害，大幅改善员工的工作环境。使用本发明，可大大提高装载效率，节省工作时间，提高企业经济效益，降低企业成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种适用于矿山石料装车的全自动落料系统，其特征在于：包括机架、皮带秤、横移装置、电磁振动给料机以及工控机；所述机架包括立柱与横梁，横梁固接于立柱顶端，横梁间距大于运输矿山石料货车的车宽，横梁上设有轨道；横移装置安装在轨道上，皮带秤安装在横移装置上，皮带秤位于料斗的下方；电磁振动给料机安装在料斗底部，料斗中的石料由电磁振动给料机布料在皮带秤上，通过皮带秤皮带的运输与横移装置的行走将石料布料到运输矿山石料货车的车厢中。
2.根据权利要求1所述的一种适用于矿山石料装车的全自动落料系统，其特征在于：所述横移装置包括车架与走行轮，走行轮安装在车架下方。
3.根据权利要求1所述的一种适用于矿山石料装车的全自动落料系统，其特征在于：所述皮带秤设有称重传感器，机架上设有位移传感器，机架旁设有自动射频识别装置以及红、黄、绿灯；称重传感器、位移传感器、自动射频识别装置、电磁振动给料机、红、黄、绿灯与工控机电气连接。
4.一种基于权利要求1所述系统的装车方法，其特征在于，具体包括如下方法：
1)当货车进入装车区域时，由自动射频识别装置识别，读取货车的车长、载重车辆信息，绿灯亮起，提醒司机可以进入，然后将上述信息传输至工控机；
2)车辆到位，红灯亮起，提醒司机制动，同时，工控机控制皮带秤位置归零，并从零点移动皮带秤到指定位置，位置传感器把皮带秤位置实时发送到工控机；
3)通过工控机开启电磁振动给料机，黄灯点亮，提醒司机布料机正在工作，同时皮带秤移动开始布料，此时，动态称量系统工作，实时监控落料量、皮带秤位置、皮带秤称重数据，皮带秤往返移动实现均匀布料；
皮带秤在横移装置上的位置计算公式如下：
式中：
x为皮带秤在横移装置上的位置单位mm；
Ne为电机转速单位r；
i为电机与减速器间的传动比；
d0横移装置上减速机驱动齿轮的节圆直径单位mm；
石料的实际重量计算公式如下：
(G0+G1)×x＝F2×l
式中：
G0为石料的实际重量单位N；
F2由称重传感器测得的横移装置的作用力单位N；
G1为实验测得的石料产生的惯性力单位N；
x为皮带秤在横移装置上的位置单位mm；
4)布料量达到设定值后，首先关闭电磁振动给料机，皮带秤停止移动，继续布料，清除皮带表面上的剩余石料；
5)皮带回到零点，装车完成，指示灯绿灯亮起，提醒司机可以开走车辆。
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