CN110514501A - 电解质及原铝全自动制样检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电解质及原铝全自动制样检测设备，包括硬件系统和控制系统，硬件系统包括设备外罩，该设备外罩将上料模块、电解质预粉碎模块、铝切样模块、纯酒精滴注模块、电解质振动磨样模块、电解质粉末倒料‑推送模块、电解质压片制样模块、成分检测模块、设备内部物流转运模块、振动磨样盒清洁模块和压样钢圈清洁及废料收集模块集成为一体，形成机床一体式结构；还包括控制系统，控制系统主要由PLC单元控制系统和工控机总控系统组成。设备集成后实现一键式操作，人工除上下料外，其余动作过程均实现自动化，数据信息管理实现智能化。本发明用于电解铝行业电解质及原铝的制样检测，具有占地空间小、人工成本低、检测效率高、检测品质好、生产效益显著、自动化程度高的优点。
Description
技术领域
本发明属于电解铝制样检测设备领域，尤其涉及一种电解质及原铝全自动制样检测设备。
背景技术
目前国内电解铝生产单位电解质及原铝抽样检测基本靠人工操作半自动化设备进行制样和检测、同时采用全人工转运的检测方式，存在涉及设备多、设备空间布置分散、占地面积大、耗费人力资源多等缺陷，因此，研究开发自动化程度较高的电解质及原铝全自动制样检测设备，解决上述问题，提升电解质及原铝制样检测效率，满足日益严格的产品质量要求、降低检测人工成本、提升生产效益具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种电解质及原铝全自动制样检测设备，以解决上述技术问题。
本发明采用以下技术方案：
一种电解质及原铝全自动制样检测设备，包括硬件系统和控制系统，硬件系统包括设备外罩，该设备外罩将上料模块、电解质预粉碎模块、铝切样模块、纯酒精滴注模块、电解质振动磨样模块、电解质粉末倒料-推送模块、电解质压片制样模块、成分检测模块、设备内部物流转运模块、振动磨样盒清洁模块和压样钢圈清洁及废料收集模块集成为一体，形成机床一体式结构；还包括控制系统，控制系统主要由PLC单元控制系统和工控机总控系统组成。设备集成后实现一键式操作，人工除上下料外，其余动作过程均实现自动化，数据信息管理实现智能化。
其中，所述成分检测设备为激光成份分析检测仪，所述电解质压片制样模块为粉末压片机，所述电解质振动磨样机为粉末振动磨。所述的激光成份分析检测仪与整体设备外罩底座分开，单独落地布置，避免设备振动影响检测数据的稳定性。
其中，设备内部物流转运模块包含六轴机器人和桁架机械手两部分，分别通过六轴机器人控制系统和桁架机械手控制系统进行控制。六轴机器人主要用于重量较轻的电解质上料取样杯、压样钢圈、原铝的转运，桁架机械手主要用于重量较重的振动磨样盒的转运，实现物料转运过程的自动化。
进一步的，所述PLC单元控制系统以大型PLC控制器为硬件基础，以软件编程为手段，对全自动制样检测设备各组成模块间进行顺序及逻辑控制，对设备异常状态进行监控、报警，并与物流系统、工控机总控系统间进行通讯，实现设备动作连锁及数据传输；所述工控机总控系统自动识别产品身份信息，跟踪产品流程，最终使产品身份和检测数据一一对应，自动记录检测数据并存储，并进行生产数量统计功能。
进一步的，所述工控机总控系统发送指令给PLC单元控制系统，控制PLC顺序执行相应动作，同时显示PLC执行动作的状态；PLC单元控制系统发出控制指令对各子功能模块执行所需动作，动作完成后反馈信号至PLC单元控制系统；PLC单元控制系统与六轴机器人控制系统、桁架机械手控制系统、成分检测系统之间进行信号交互，控制各子系统的启动和停止；成分检测系统(85)将检测数据传输至工控机总控系统(81)，由工控机总控系统(81)进行数据存储、分析和显示。
本发明具有以下技术效果：
本发明的硬件系统设计小型化非标设备并高度集成，所有设备占地面积为2.5米x3米，相较于现有的制样检测方式，占地面积减少了八到十倍，解决设备空间布置分散、占地面积大的问题。本专利利用机器人结合桁架机械手转运方式，转运过程无需人工干预，同时将加工设备进行自动化设计和改造，相较于现有的制样检测方式，作业人员从7人减少到1人，解决了耗费人力资源多的问题。
因此，本发明用于电解铝行业电解质及原铝的制样检测，具有占地空间小、人工成本低、检测效率高、检测品质好、生产效益显著、自动化程度高的优点。
附图说明
图1是电解质及原铝全自动制样检测设备的结构布局图。
图2是电解质及原铝全自动制样检测设备的控制流程图。
附图中的标记为：1-上料模块，2-电解质预粉碎模块，3-铝切样模块，4-纯酒精滴注模块，5-电解质振动磨样模块，6-电解质粉末倒料-推送模块，7-电解质压片制样模块，8-振动磨样盒清洁模块，9-压样钢圈清洁及废料收集模块，10-设备外罩，81-工控机总控系统，82-PLC单元控制系统，83-六轴机器人控制系统，84-桁架机械手控制系统，85-成分检测模块，86-设备内部物流转运模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的实施例：
电解质及原铝全自动制样检测设备，如图1所示，包括硬件系统，硬件系统的设备外罩10将上料模块1、电解质预粉碎模块2、铝切样模块3、纯酒精滴注模块4、电解质振动磨样模块5、电解质粉末倒料-推送模块6、电解质压片制样模块7、成分检测模块85、设备内部物流转运模块86、振动磨样盒清洁模块8、压样钢圈清洁及废料收集模块9集成为一体，形成机床一体式结构，激光成份分析检测仪的成分检测模块85与整体设备外罩底座分开，单独落地布置，避免设备振动影响检测数据的稳定性。
电解质及原铝全自动制样检测设备，如图2所示，还包括控制系统，所述的控制系统包括PLC单元控制系统82和工控机总控系统81，工控机总控系统81发送指令给PLC单元控制系统82，控制PLC顺序执行相应动作，同时显示PLC执行动作的状态；PLC单元控制系统82进一步发出控制指令对各子功能模块1～9执行所需动作，动作完成后反馈信号至PLC单元控制系统82；PLC单元控制系统82与六轴机器人控制系统83、桁架机械手控制系统84、成分检测系统85之间进行信号交互，控制各子系统的启动和停止；成分检测系统85将检测数据传输至工控机总控系统81，由工控机总控系统81进行数据存储、分析和显示，实现各动作的互锁逻辑控制和数据处理功能。电源和气源由外部供给。
在上述过程中，原铝、电解质为电解铝厂电解槽内取样产品，检测设备85为激光成份分析检测仪，压片设备7为粉末压片机，振动磨样机5为粉末振动磨。LC单元控制系统82为三菱L02CPU-CM型；工控机总控系统81为研华UNO-2483G型；压片设备7为北京众合ZHY-601B型；振动磨样机5为北京众合ZHM-1T型；转运六轴机器人为安川MH12型。
工作原理：进行电解质及原铝制样检测时，前端由人工或取样机器人把原铝及电解质原始试件按照托盘标识放置，再由人工或自动转运设备转运托盘至上料模块上；上料完成后，电解质及原铝全自动制样检测设备由自动转运设备发出上料完成指令或由人工启动，设备自动进行试件的制样、检测并输出检测结果；检测完成后，对检测结果进行存储和生成检测报告，同时设备发出检测完成信号，向前端上料小车或人工发出上料请求，一次上料检测流程执行完毕进入等待状态。
电解质及原铝全自动制样检测设备内部工作时，当收到上位机发出的检测试件为原铝，则自动执行原铝制样检测流程程序，六轴机器人将原铝从上料模块1转运至铝切样模块3，铝切样模块3将原铝表面的氧化皮铣削加工去除完成后，发出加工完成信号给六轴机器人，六轴机器人从铝切样模块3中将试件取出放置于成分检测模块85中，并发出放料完成信号至工控机总控系统81，工控机总控系统81控制检测设备起动开始试件检测，检测完成后，工控机总控系统81发出检测完成信号至PLC控制系统82，PLC控制系统82控制六轴机器人从成分检测模块85中将试件取出放置于压样钢圈清洁及废料收集模块9中，整个原铝制样检测流程结束。
电解质及原铝全自动制样检测设备内部工作时，当收到上位机发出的检测试件为电解质，则自动执行电解质制样检测流程程序，六轴机器人将电解质从上料模块1转运至电解质预粉碎模块2，电解质预粉碎模块2将整块电解质粉碎为直径不大于20mm的碎料后，发出加工完成信号给六轴机器人，六轴机器人从电解质预粉碎模块2中将试件取出倒料至磨样盒中，并发出倒料完成信号至PLC控制系统82，PLC控制系统82控制桁架机械手将磨样盒转运至电解质振动磨样模块5，振动磨样机自动起动将试件磨成粉末状，加工完成后，桁架机械手将磨样盒取出放置于电解质粉末倒料-推送模块6，自动将电解质粉末倒至压样钢圈中，推送模块自动将盛满电解质粉末的钢圈输送至电解质压片制样模块7，粉末压样机自动起动，将电解质粉末压制成饼状，加工完成后，六轴机器人83将压制好的带料钢圈转运至成分检测模块85中，并发出放料完成信号至工控机总控系统81，工控机总控系统81控制检测设备起动开始试件检测，检测完成后，工控机总控系统81发出检测完成信号至PLC单元控制系统82，PLC单元控制系统82控制六轴机器人从检测模块85中将试件取出放置于压样钢圈清洁及废料收集模块9中，将钢圈上的饼状试件清洁干净后，放置于电解质粉末倒料-推送模块6的钢圈存放桶中，整个检测流程结束。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电解质及原铝全自动制样检测设备，其特征在于：包括硬件系统和控制系统，硬件系统包括设备外罩(10)，该设备外罩(10)将上料模块(1)、电解质预粉碎模块(2)、铝切样模块(3)、纯酒精滴注模块(4)、电解质振动磨样模块(5)、电解质粉末倒料-推送模块(6)、电解质压片制样模块(7)、成分检测模块(85)、设备内部物流转运模块(86)、振动磨样盒清洁模块(8)和压样钢圈清洁及废料收集模块(9)集成为一体，形成机床一体式结构；还包括控制系统，控制系统主要由PLC单元控制系统(82)和工控机总控系统(81)组成。
2.根据权利要求1所述的电解质及原铝全自动制样检测设备，其特征在于：所述成分检测设备(85)为激光成份分析检测仪，所述电解质压片制样模块(7)为粉末压片机，所述电解质振动磨样机(5)为粉末振动磨。
3.根据权利要求2所述的电解质及原铝全自动制样检测设备，其特征在于：所述的激光成份分析检测仪与整体设备外罩底座分开，单独落地布置。
4.根据权利要求2所述的电解质及原铝全自动制样检测设备，其特征在于：所述设备内部物流转运模块(86)包含六轴机器人和桁架机械手两部分，分别通过六轴机器人控制系统(83)和桁架机械手控制系统(84)进行控制。
5.根据权利要求4所述的电解质及原铝全自动制样检测设备，其特征在于：所述PLC单元控制系统(82)以大型PLC控制器为硬件基础，以软件编程为手段，对全自动制样检测设备各组成模块间进行顺序及逻辑控制，对设备异常状态进行监控、报警，并与物流系统、工控机总控系统间进行通讯，实现设备动作连锁及数据传输；所述工控机总控系统(81)自动识别产品身份信息，跟踪产品流程，最终使产品身份和检测数据一一对应，自动记录检测数据并存储，并进行生产数量统计功能。
6.根据权利要求5所述的电解质及原铝全自动制样检测设备，其特征在于：所述工控机总控系统(81)发送指令给PLC单元控制系统(82)，控制PLC顺序执行相应动作，同时显示PLC执行动作的状态；PLC单元控制系统(82)发出控制指令对各子功能模块执行所需动作，动作完成后反馈信号至PLC单元控制系统(82)；PLC单元控制系统(82)与六轴机器人控制系统(83)、桁架机械手控制系统(84)、成分检测系统(85)之间进行信号交互，控制各子系统的启动和停止；成分检测系统(85)将检测数据传输至工控机总控系统(81)，由工控机总控系统(81)进行数据存储、分析和显示。
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