CN110899685A - 一种铝锭生产用自动扒渣方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝锭生产用自动扒渣方法，首先通过视觉定位传感器对每一个通过的铝锭铸模进行自动识别并三维定位，将该铝锭铸模的三维坐标反馈给PLC总控制器，再由PLC总控制器按照编程程序向机器人控制器发出命令，由机器人控制器控制机械臂按照编程程序进行操作，将扒渣工装移动至需要扒渣的一个或相邻几个扒渣铸模上部，然后由扒渣工装中的扒渣丝杆驱动机构驱动动铲由铸模的一端向另一端移动，推动铸模上部的浮渣朝向一端移动，然后动铲与定铲从两侧对浮渣进行堆积，在机器人的进一步操作下将浮渣提起，卸入接渣盘内，由接渣盘落入接渣箱内，本发明解决了现有的扒渣方式容易烫伤工人，工作效率低，并且容易出现漏刮、漏渣的问题。

Description

一种铝锭生产用自动扒渣方法

技术领域

本发明涉及铝锭技术领域，具体为一种铝锭生产用自动扒渣方法。

背景技术

铝是世界上产量和用量都仅次于钢铁的有色金属，由于铝的材质轻，因此常用于制造汽车、火车、地铁、船舶、飞机、火箭、飞船等陆海空交通工具，以减轻自重增加装载量，在我们日常工业上的原料叫铝锭，铝锭的铸造过程是一个油液态铝冷却、结晶成为固定铝锭的物理过程，铝锭扒渣机是用来清除铸模内熔体表面氧化渣的设备，从而获得高质量的铝锭，目前，现有的铝锭扒渣大多仍然采用人工扒渣的方式，工人需要在高温下作业，容易被铝液高温烫伤，并且人工扒渣容易因人员的疏忽大意和疲劳造成刮渣时漏刮、漏渣的问题，无法保证铝锭刮渣的一致性，并且工作效率也较低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种铝锭生产用自动扒渣方法，解决了现有的扒渣方式容易烫伤工人，工作效率低，并且容易出现漏刮、漏渣的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铝锭生产用自动扒渣方法，包括扒渣机器人、视觉定位传感器、PLC总控制器、扒渣工装、接渣盘和接渣箱和铝锭铸造机，其特征在于：所述扒渣机器人包括机座、大臂、第一驱动装置、小臂、第二驱动装置、第三驱动装置、液压伸缩臂和机器人控制器，所述扒渣工装包括扒渣丝杆驱动机构、动铲和定铲；

本发明包括如下步骤：

S1：首先，将扒渣机器人安装在铝锭铸造机的一侧，并且使铝锭铸造机完全在扒渣机器人的作业范围内；

S2：其次，在铝锭铸造机开启运行的同时开启扒渣机器人，扒渣机器人工作时，首先视觉定位传感器通过对其内部摄像机拍摄的图像进行图像处理，计算出捕捉注入有熔体的铸模，并对其进行三维定位，将三维定位坐标反馈给PLC总控制器；

S3：PLC总控制器按照视觉定位传感器反馈的三维坐标信息输入编程程序中，计算出扒渣机器人的行进路径，并生成控制程序向机器人控制器发出控制命令，机器人控制器指示各机器人驱动系统带动机器人手臂中各机械臂按照程序行进，带动扒渣工装朝向注入有溶体的铸模上部固定高度处；

S4：然后，在PLC总控制器内控制程序的控制下，扒渣工装中丝杆电机启动，丝杆电机带动滚珠丝杆转动，滚珠丝杆上的丝杆螺母将滚珠丝杆的转动运行转变成沿滚珠丝杆的直线运动，带动底部光杆上的滑板同步直线移动，滑板底部安装在动铲便会被滑板带动从铸模的一端朝向另一端移动，将铸模上熔体表面的氧化渣朝向定铲一侧推动，当动铲移动至滚珠丝杆的尽头时，动铲刚好与定铲汇合，熔体表面的氧化渣被挤压堆积在动铲和定铲之间，此时液压伸缩臂升高带动扒渣工装向上移动，待动铲和定铲将夹合的浮渣升至接渣盘上方时；

S5：丝杆电机反方向转动带动滚珠丝杆反转，通过丝杆螺母带动滑板及动铲朝向远离定铲方向移动，使浮渣脱落至接渣盘上，浮渣顺着接渣盘向接渣盘的底端滑动，并最终从接渣盘的底端口滑落至盛放在接渣盘底部的接渣箱内，这样不断的循环就实现了自动扒渣的目的。

优选的，所述第一驱动装置安装在机座上，所述第二驱动装置安装在第一驱动装置上，所述大臂的底端安装在第二驱动装置的转轴部，所述大臂的上端和小臂的一端通过第三驱动装置连接，所述小臂另一端安装有液压伸缩臂，所述机座的后端安装有机器人控制器，所述机器人控制器分别与第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置电性连接，所述液压伸缩臂的底端安装有扒渣工装。

优选的，所述扒渣丝杆驱动机构包括框架、光杆、滑板、滚珠丝杆、丝杆电机和丝杆螺母，所述框架内侧对称安装有两个光杆，两个所述光杆上安装有滑板，所述框架的上端安装有滚珠丝杆，所述滚珠丝杆的一端安装有丝杆电机，所述滚珠丝杆上安装有丝杆螺母，所述丝杆螺母的底端与滑板的上端固定连接。

优选的，所述动铲安装在滑板的底端，所述定铲安装在框架的底端与动铲对称的一面，所述框架的内壁两侧开设有导槽，所述滑板的两端与与导槽配合滑动。

优选的，所述PLC总控制器分别与机器人控制器、视觉定位传感器、扒渣丝杆驱动机构和液压伸缩臂电性连接。

优选的，所述接渣盘安装在与扒渣机器人相对的铝锭铸造机另一侧，所述接渣盘朝向后侧向下倾斜，所述接渣箱设置在接渣盘的后端正下方位置。

优选的，所述PLC总控制器上安装有显示器，并且PLC总控制器与显示器电性连接。

本发明提供了一种铝锭生产用自动扒渣方法，具备以下有益效果。

本发明通过采用工业机器人结合视觉定位传感器以及扒渣工装的方式，可实现对铝锭铸造过程中的自动扒渣，视觉定位传感器对每一个通过的铝锭铸模进行自动识别并三维定位，将该铝锭铸模的三维坐标反馈给PLC总控制器，然后由PLC总控制器按照编程程序向机器人控制器发出命令，由机器人控制器控制机械臂按照编程程序进行操作，将扒渣工装移动至需要扒渣的一个或相邻几个扒渣铸模上部，然后由扒渣工装中的扒渣丝杆驱动机构驱动动铲由铸模的一端向另一端移动，推动铸模上部的浮渣朝向一端移动，然后动铲与定铲从两侧对浮渣进行堆积，在机器人的进一步操作下将浮渣提起，卸入接渣盘内，由接渣盘落入接渣箱内，完成一个程序的扒渣，如此不断的循环就实现了自动扒渣的目的，代替了传统的人工扒渣方式，降低了人工被高温铝液烫伤的概率，同时提高了扒渣的效率，避免了人为因素造成漏扒、漏渣的现象。

附图说明

图1为本发明的整体布局图；

图2为本发明扒渣工装的主视图；

图3为本发明扒渣工装的底面仰视图；

图4为本发明各设备之间的连接关系图。

图中附图标记为：1、扒渣机器人；2、视觉定位传感器；3、PLC总控制器；4、扒渣工装；5、接渣盘；6、接渣箱；7、铝锭铸造机；8、机座；9、第一驱动装置；10、大臂；11、小臂；12、第二驱动装置；13、第三驱动装置；14、液压伸缩臂；15、机器人控制器；16、扒渣丝杆驱动机构；17、框架；18、光杆；19、滑板；20、动铲；21、定铲；22、导槽；23、滚珠丝杆；24、丝杆电机；25、丝杆螺母；26、显示器。

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。

请参阅图1-4所示，本发明提供一种技术方案：一种铝锭生产用自动扒渣方法，包括扒渣机器人1、视觉定位传感器2、PLC总控制器3、扒渣工装4、接渣盘5和接渣箱6和铝锭铸造机7，其特征在于：扒渣机器人1包括机座8、大臂10、第一驱动装置9、小臂11、第二驱动装置12、第三驱动装置13、液压伸缩臂14和机器人控制器15，扒渣工装4包括扒渣丝杆驱动机构16、动铲20和定铲21。

进一步，第一驱动装置9安装在机座8上，第二驱动装置12安装在第一驱动装置9上，大臂10的底端安装在第二驱动装置12的转轴部，大臂10的上端和小臂11的一端通过第三驱动装置13连接，小臂11另一端安装有液压伸缩臂14，机座8的后端安装有机器人控制器15，机器人控制器15分别与第一驱动装置9、第二驱动装置12和第三驱动装置13电性连接，液压伸缩臂14的底端安装有扒渣工装4，扒渣机器人1具有自动化程度高、性能稳定、维护量小等优点采用机器人刮渣代替人工，节省劳动成本，提升了生产效率，也避免了操作工被铝液烫伤、因疲劳而产生的安全生产事故等情况。

进一步，扒渣丝杆驱动机构16包括框架17、光杆18、滑板19、滚珠丝杆23、丝杆电机24和丝杆螺母25，框架17内侧对称安装有两个光杆18，两个光杆18上安装有滑板19，框架17的上端安装有滚珠丝杆23，滚珠丝杆23的一端安装有丝杆电机24，滚珠丝杆23上安装有丝杆螺母25，丝杆螺母25的底端与滑板19的上端固定连接，通过丝杆驱动的方式对动铲20进行来回的推送，能够提高扒渣过程的稳定性，并且行程可控制，可调节性好。

进一步，动铲20安装在滑板19的底端，定铲21安装在框架17的底端与动铲20对称的一面，框架17的内壁两侧开设有导槽22，滑板19的两端与与导槽22配合滑动，通过导槽22对滑板19的两端进行限位，提高护板19滑动时的稳定性，进而提高扒渣工装4扒渣时的稳定性，减少浮渣外漏。

进一步，PLC总控制器3分别与机器人控制器15、视觉定位传感器2、扒渣丝杆驱动机构16和液压伸缩臂14电性连接，视觉定位传感器2型号为LS-A80300，PLC总控制器3型号为S7 -200,PLC总控制器3可与电脑连接实现编程，进而控制各设备按照编程程序自动运行，实现自动扒渣。

进一步，接渣盘5安装在与扒渣机器人1相对的铝锭铸造机7另一侧，接渣盘5朝向后侧向下倾斜，接渣箱6设置在接渣盘5的后端正下方位置，这样浮渣可依靠自身重力的作用向浮渣盘5较低一端移动并顺利排入到接渣箱6内，无需人员手动操作，节省人力。

进一步，PLC总控制器3上安装有显示器26，并且PLC总控制器3与显示器26电性连接，通过显示26可显示本装置运行状态，便于控制人员掌握装置的运行状况。

本发明提供一种铝锭生产用自动扒渣方法，包括如下步骤：

S1：首先，将扒渣机器人1和接渣盘5设置在铝锭铸造机7的对称两侧，并且使铝锭铸造机7和接渣盘5完全在扒渣机器人1的作业范围内；

S2：其次，在铝锭铸造机7开启运行的同时开启扒渣机器人1，扒渣机器人1工作时，首先视觉定位传感器2通过对其内部摄像机拍摄的图像进行图像处理，计算出捕捉注入有熔体的铸模，并对其进行三维定位，将三维定位坐标反馈给PLC总控制器3；

S3：PLC总控制器3按照视觉定位传感器2反馈的三维坐标信息输入编程程序中，计算出扒渣机器人1的行进路径，并生成控制程序向机器人控制器15发出控制命令，机器人控制器15指示各机器人驱动系统带动机器人手臂中各机械臂按照程序行进，带动扒渣工装4朝向注入有溶体的铸模上部固定高度处；

S4：然后，在PLC总控制器3内控制程序的控制下，扒渣工装4中丝杆电机24启动，丝杆电机24带动滚珠丝杆23转动，滚珠丝杆23上的丝杆螺母25将滚珠丝杆23的转动运行转变成沿滚珠丝杆23的直线运动，带动底部光杆18上的滑板19同步直线移动，滑板19底部安装在动铲20便会被滑板19带动从铸模的一端朝向另一端移动，将铸模上熔体表面的氧化渣朝向定铲21一侧推动，当动铲20移动至滚珠丝杆23的尽头时，动铲20刚好与定铲21汇合，熔体表面的氧化渣被挤压堆积在动铲20和定铲21之间，此时液压伸缩臂14升高带动扒渣工装4向上移动，待动铲20和定铲21将夹合的浮渣升至接渣盘5上方时；

S5：丝杆电机24反方向转动带动滚珠丝杆23反转，通过丝杆螺母25带动滑板19及动铲20朝向远离定铲21方向移动，使浮渣脱落至接渣盘5上，浮渣顺着接渣盘5向接渣盘5的底端滑动，并最终从接渣盘5的底端口滑落至盛放在接渣盘5底部的接渣箱6内，这样不断的循环就实现了自动扒渣的目的。

工作原理；通过安装在扒渣工装4上的视觉定位传感器2对每一个通过的铝锭铸模进行自动识别并三维定位，将该铝锭铸模的三维坐标反馈给PLC总控制器3，然后由PLC总控制器3按照编程程序向机器人控制器15发出命令，由机器人控制器15控制机械臂按照编程程序进行操作，将扒渣工装4移动至需要扒渣的一个或相邻几个扒渣铸模上部，然后由扒渣工装4中的扒渣丝杆驱动机构16驱动动铲20由铸模的一端向另一端移动，推动铸模上部的浮渣朝向一端移动，然后动铲20与定铲21从两侧对浮渣进行堆积，然后通过机器人控制器15控制机械手臂进一步操作，将扒渣工装4及浮渣提起至高于接渣盘5的位置，通过扒渣丝杆驱动机构16驱动动铲20与定铲21分离，将浮渣卸入接渣盘5内，由接渣盘5落入接渣箱6内，如此循环，便可实现自动扒渣。

综上可得，本发明通过设置扒渣机器人1、视觉定位传感器2、PLC总控制器3和扒渣工装4，解决了现有的扒渣方式容易烫伤工人，工作效率低，并且容易出现漏刮、漏渣的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种铝锭生产用自动扒渣方法，包括扒渣机器人（1）、视觉定位传感器（2）、PLC总控制器（3）、扒渣工装（4）、接渣盘（5）和接渣箱（6）和铝锭铸造机（7），其特征在于：所述扒渣机器人（1）包括机座（8）、大臂（10）、第一驱动装置（9）、小臂（11）、第二驱动装置（12）、第三驱动装置（13）、液压伸缩臂（14）和机器人控制器（15），所述扒渣工装（4）包括扒渣丝杆驱动机构（16）、动铲（20）和定铲（21）；

本发明包括如下步骤：

S1：首先，将扒渣机器人（1）安装在铝锭铸造机（7）的一侧，并且使铝锭铸造机（7）完全在扒渣机器人（1）的作业范围内；

S2：其次，在铝锭铸造机（7）开启运行的同时开启扒渣机器人（1），扒渣机器人（1）工作时，首先视觉定位传感器（2）通过对其内部摄像机拍摄的图像进行图像处理，计算出捕捉注入有熔体的铸模，并对其进行三维定位，将三维定位坐标反馈给PLC总控制器（3）；

S3：PLC总控制器（3）按照视觉定位传感器（2）反馈的三维坐标信息输入编程程序中，计算出扒渣机器人（1）的行进路径，并生成控制程序向机器人控制器（15）发出控制命令，机器人控制器（15）指示各机器人驱动系统带动机器人手臂中各机械臂按照程序行进，带动扒渣工装（4）朝向注入有溶体的铸模上部固定高度处；

S4：然后，在PLC总控制器（3）内控制程序的控制下，扒渣工装（4）中丝杆电机（24）启动，丝杆电机（24）带动滚珠丝杆（23）转动，滚珠丝杆（23）上的丝杆螺母（25）将滚珠丝杆（23）的转动运行转变成沿滚珠丝杆（23）的直线运动，带动底部光杆（18）上的滑板（19）同步直线移动，滑板（19）底部安装在动铲（20）便会被滑板（19）带动从铸模的一端朝向另一端移动，将铸模上熔体表面的氧化渣朝向定铲（21）一侧推动，当动铲（20）移动至滚珠丝杆（23）的尽头时，动铲（20）刚好与定铲（21）汇合，熔体表面的氧化渣被挤压堆积在动铲（20）和定铲（21）之间，此时液压伸缩臂（14）升高带动扒渣工装（4）向上移动，待动铲（20）和定铲（21）将夹合的浮渣升至接渣盘（5）上方时；

S5：丝杆电机（24）反方向转动带动滚珠丝杆（23）反转，通过丝杆螺母（25）带动滑板（19）及动铲（20）朝向远离定铲（21）方向移动，使浮渣脱落至接渣盘（5）上，浮渣顺着接渣盘（5）向接渣盘（5）的底端滑动，并最终从接渣盘（5）的底端口滑落至盛放在接渣盘（5）底部的接渣箱（6）内，这样不断的循环就实现了自动扒渣的目的。

2.根据权利要求1所述的一种铝锭生产用自动扒渣方法，其特征在于：所述第一驱动装置（9）安装在机座（8）上，所述第二驱动装置（12）安装在第一驱动装置（9）上，所述大臂（10）的底端安装在第二驱动装置（12）的转轴部，所述大臂（10）的上端和小臂（11）的一端通过第三驱动装置（13）连接，所述小臂（11）另一端安装有液压伸缩臂（14），所述机座（8）的后端安装有机器人控制器（15），所述机器人控制器（15）分别与第一驱动装置（9）、第二驱动装置（12）和第三驱动装置（13）电性连接，所述液压伸缩臂（14）的底端安装有扒渣工装（4）。

3.根据权利要求1所述的一种铝锭生产用自动扒渣方法，其特征在于：所述扒渣丝杆驱动机构（16）包括框架（17）、光杆（18）、滑板（19）、滚珠丝杆（23）、丝杆电机（24）和丝杆螺母（25），所述框架（17）内侧对称安装有两个光杆（18），两个所述光杆（18）上安装有滑板（19），所述框架（17）的上端安装有滚珠丝杆（23），所述滚珠丝杆（23）的一端安装有丝杆电机（24），所述滚珠丝杆（23）上安装有丝杆螺母（25），所述丝杆螺母（25）的底端与滑板（19）的上端固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种铝锭生产用自动扒渣方法，其特征在于：所述动铲（20）安装在滑板（19）的底端，所述定铲（21）安装在框架（17）的底端与动铲（20）对称的一面，所述框架（17）的内壁两侧开设有导槽（22），所述滑板（19）的两端与与导槽（22）配合滑动。

5.根据权利要求1所述的一种铝锭生产用自动扒渣方法，其特征在于：所述PLC总控制器（3）分别与机器人控制器（15）、视觉定位传感器（2）、扒渣丝杆驱动机构（16）和液压伸缩臂（14）电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种铝锭生产用自动扒渣方法，其特征在于：所述接渣盘（5）安装在与扒渣机器人（1）相对的铝锭铸造机（7）另一侧，所述接渣盘（5）朝向后侧向下倾斜，所述接渣箱（6）设置在接渣盘（5）的后端正下方位置。

7.根据权利要求1所述的一种铝锭生产用自动扒渣方法，其特征在于：所述PLC总控制器（3）上安装有显示器（26），并且PLC总控制器（3）与显示器（26）电性连接。

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