CN111071820A - 一种稀土冶炼智能送料机器人设备及方法 - Google Patents

一种稀土冶炼智能送料机器人设备及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种稀土冶炼智能送料机器人设备及方法，属于稀土冶炼自动化送料设备技术领域。技术方案是：所述粉体料仓（11）位于稀土冶炼送料直角机器人（2）上方，星型卸料器（12）与粉体料仓（11）的出口连接，星型卸料器（12）的出口与软连接管（14）连接，软连接管连接螺旋输送机（13）进料口，螺旋输送机（13）出料口连接高温软管接头（3）的一端，高温软管接头（3）另一端连接电解槽（5）。本发明的有益效果是：按照冶炼的具体需求调节合适的速度、多点多位、均匀定量加料，改善了传统送料方式。

Description

一种稀土冶炼智能送料机器人设备及方法
技术领域
本发明涉及一种稀土冶炼智能送料机器人设备及方法，属于稀土冶炼自动化送料设备技术领域。
背景技术
我国的稀土钕铁硼永磁材料占到全球产量的70%左右。各种尖端高科技技术发达行业对磁性材料需求旺盛，相应地对NdFeB永磁材料的需求也越来越大,尤其是医疗行业、电子产品行业、计算机制造行业、核磁共振等对NdFeB的需求是逐年增加。针对我国的稀土产量，充分提高资源的利用率，合理利用稀土已经得到国家和众多企业的高度重视。在稀土的生产过程中，需要向槽内加入氧化钕，在正常电解过程中，氧化钕在炼融状态下的电解质的溶解度大概3%至5%，如果往槽内加入的速度与消耗的速度动态比例是1:1时，结瘤物形成比较难，但当动态比例有很明显的差别，即加氧化钕速度过快，由于溶解度的关系，多余的氧化钕就会与电解质以及阴极产生的钕发生化学反应,生成一种密度大、溶解度小、溶点高的物质(氟氧化钕等)，随着电解质的流动，堆积形成结瘤物。故此，使用合理的送料设备，控制加入氧化钕速度,避免氧化钕在短时间内过量加入，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的是提供一种稀土冶炼智能送料机器人设备及方法，按照冶炼的具体需求，通过实时监测电流来加入氧化钕,避免氧化钕在短时间内过量加入造成物料的内部浪费，同时避免物料的外部浪费，提高设备的使用寿命，解决背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种稀土冶炼智能送料机器人设备，包含螺旋输送装置、稀土上料直角坐标机器人、高温软管接头和电解槽；螺旋输送装置包含粉体料仓、星型卸料器、螺旋输送机和软连接管，所述粉体料仓位于稀土冶炼送料直角机器人上方，星型卸料器与粉体料仓的出口连接，星型卸料器的出口与软连接管连接，软连接管连接螺旋输送机进料口，螺旋输送机出料口连接高温软管接头的一端，高温软管接头另一端连接电解槽；所述稀土上料直角坐标机器人包含大法兰盘、伸缩机械臂、大U型卡盘、小U型卡座、减速机、立柱和腰部旋转机构；立柱为可升降立柱，顶部设有大法兰盘，大法兰盘上设有腰部旋转机构，腰部旋转机构上设有大U型卡盘，大U型卡盘上设有伸缩机械臂，伸缩机械臂上面固定设有螺旋输送机，伸缩机械臂与螺旋输送机均为横向布置；与螺旋输送装置出料口连接的高温软管接头通过小U型卡座固定在伸缩机械臂的端部；所述大法兰盘上设有相互匹配的伺服电机和减速机，减速机的输出分别与可升降立柱和腰部旋转机构连接，提供升降及旋转动力。
所述腰部旋转机构包含腰部轴、支撑盘一和多个旋转支撑一，支撑盘一与大法兰盘平行布置，腰部轴位于定位盘与大法兰盘的中心，腰部轴穿过支撑盘一，与支撑盘一上方的大U型卡盘固定连接，所述大法兰盘与支撑盘一之间设有多个旋转支撑一，腰部旋转机构位于多个旋转支撑一的中心。
所述大U型卡盘数量为两个，大U型卡盘的U型槽开口相对、上下布置，伸缩机械臂固定在两个大U型卡盘的U型槽内，下方的大U型卡盘与腰部轴固定连接，上方的大U型卡盘设有固定槽，与螺旋输送机固定连接。
所述上方大U型卡盘的上面固定设置多个旋转支撑二，旋转支撑二上设有支撑盘二，支撑盘二上表面设有星型给料机的出料口和星型给料机的电机，支撑盘二下表面设有出料接口，出料接口与星型给料机的出料口相互连通，均位于支撑盘二中心；螺旋输送机横向布置，从多个旋转支撑二中间穿过；软连接管位于多个旋转支撑二中心，软连接管下端与螺旋输送机进料口连接，软连接管与出料接口连接。
所述横向布置的螺旋输送机两端下方分别设有支架和传感器。
所述横向布置的伸缩机械臂前部设有小U型卡座，小U型卡座通过内六角螺栓孔固定在伸缩机械臂前部；高温软管接头卡在小U型卡座的U型槽内，外面扣上小U型卡座盖；伸缩机械臂末端设有旋转机械臂电缸，驱动伸缩机械臂进行伸缩；螺旋输送机末端设有的螺旋输送机的调频电机；高温软管接头按前后顺序分为三部分，分别是伸缩管、媒介管和高温管，媒介管固定在小U型卡座内，螺旋输送机的出料口与伸缩管连接，伸缩管是可伸缩的管道，适应伸缩机械臂的伸缩，进行伸缩调节，高温管指向电解槽。
所述小U型卡座和小U型卡座盖组成小U型卡盘。
本发明通过可升降立柱调整整体高度，与电解槽槽口高度相匹配；通过腰部旋转机构的转动，带动横向的布置伸缩机械臂与螺旋输送机在电解槽槽口周围位置；通过伸缩机械臂的前后伸缩调整与电解槽槽口的直线距离；通过螺旋输送机和星型卸料器控制给料量和给料速度，最终实现电解槽高温环境的多点多位、定量均匀送料。
一种稀土冶炼智能送料方法，采用上述设备进行，通过可升降立柱调整整体高度，与电解槽槽口高度相匹配；通过腰部旋转机构的转动，带动横向的布置伸缩机械臂与螺旋输送机在电解槽槽口周围位置进行调节；通过伸缩机械臂的前后伸缩调整与电解槽槽口的直线距离；通过螺旋输送机和星型卸料器控制给料量和给料速度，最终实现电解槽高温环境的多点多位、定量均匀送料。
具体包含以下步骤：
定位：开始启动立柱里的电缸和伺服电机，立柱开始升降带着大法兰盘升降，带动螺旋输送装置调节并定位与电解槽的高度（电解槽高470mm），同时防止高温软管接头的高温出料口持续高温烘烤，伺服电机通过减速机、小带轮和大带轮带动腰部旋转机构的腰部轴转动，带动大U型卡盘转动，大U型卡盘上固定的伸缩机械臂转动；将伸缩机械臂旋转至与电解槽中心线垂直，电解槽与立柱的距离根据现场调节（伸缩机械臂里的电缸伸缩距离为200mm），稀土冶炼送料直角机器人伸缩带动高温软管接头往复移动，调整稀土冶炼送料直角机器人和电解槽之间的距离；
送料：稀土冶炼送料直角机器人立柱上方的粉体料仓从上部的进料口进料，物料经过粉体料仓的出口进入星型卸料器，根据传感器所给的信号，等待具有定量收集功能的星型卸料器装满物料后，一次性送料，星型卸料器的出口与软连接管连接，物料经过软连接管接通螺旋输送机进料口，螺旋输送机出口连接高温软管接头，高温软管接头固定在稀土冶炼送料直角伸缩机械臂的前端，伸缩机械臂进行伸缩，螺旋输送机的出料口与伸缩管连接，伸缩管进行伸缩调节，适应在电解槽的槽口周围进行调节，最终实现电解槽高温环境的多点多位、定量均匀送料方式。
本发明的有益效果是：按照冶炼的具体需求调节合适的速度、多点多位、均匀定量加料，避免氧化钕在短时间内过量加入造成物料的内部浪费，同时避免物料的外部浪费，改善了传统送料方式，对比人工送料方式，仅从3KA的电解槽实验中，寿命从3个月提高到12个月。
附图说明
图1为本发明整体设备示意图；
图2为本发明结构示意图；
图3为本发明螺旋输送装置示意图；
图4为本发明小U型卡盘安装结构示意图；
图5为本发明小U型卡座结构示意图；
图6为本发明小U型卡座盖结构示意图；
图7为本发明大U型卡盘结构示意图；
图8为本发明高温软管接头结构示意图；
图9为本发明整体装配局部结构示意图；
图10为本发明工艺流程图；
图中：螺旋输送装置1、稀土上料直角坐标机器人2、高温软管接头3、大法兰盘4、电解槽5、粉体料仓11、星型卸料器12、螺旋输送机13、软连接管14、支架15、传感器16、出料接口17、旋转支撑一18、伸缩机械臂21、大U型卡盘22、固定槽221、小U型卡座23、内六角螺栓孔231、小U型卡座盖24、小带轮25、减速机26、立柱27、腰部旋转机构28、腰部轴281、大带轮29、伸缩管31、媒介管32、高温管33、旋转支撑二34、支撑盘一35、支撑盘二36、螺旋输送机的调频电机37、旋转机械臂电缸38、星型给料的出料口39、星型给料机的电机40。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明技术方案作进一步详细的说明。
一种稀土冶炼智能送料机器人设备，包含螺旋输送装置1、稀土上料直角坐标机器人2、高温软管接头3和电解槽5；螺旋输送装置1包含粉体料仓11、星型卸料器12、螺旋输送机13和软连接管14，所述粉体料仓11位于稀土冶炼送料直角机器人2上方，星型卸料器12与粉体料仓11的出口连接，星型卸料器12的出口与软连接管14连接，软连接管连接螺旋输送机13进料口，螺旋输送机13出料口连接高温软管接头3的一端，高温软管接头3另一端连接电解槽5；所述稀土上料直角坐标机器人2包含大法兰盘4、伸缩机械臂21、大U型卡盘22、小U型卡座23、减速机26、立柱27和腰部旋转机构28；立柱27为可升降立柱，顶部设有大法兰盘4，大法兰盘4上设有腰部旋转机构28，腰部旋转机构28上设有大U型卡盘22，大U型卡盘22上设有伸缩机械臂21，伸缩机械臂21上面固定设有螺旋输送机13，伸缩机械臂21与螺旋输送机13均为横向布置；与螺旋输送装置1出料口连接的高温软管接头3通过小U型卡座23固定在伸缩机械臂21的端部；所述大法兰盘4上设有相互匹配的伺服电机和减速机26，减速机26的输出分别与可升降立柱和腰部旋转机构28连接，提供升降及旋转动力。
所述腰部旋转机构28包含腰部轴281、支撑盘一35和多个旋转支撑一18，支撑盘一35与大法兰盘4平行布置，腰部轴281位于定位盘35与大法兰盘4的中心，腰部轴281穿过支撑盘一35，与支撑盘一35上方的大U型卡盘22固定连接，所述大法兰盘4与支撑盘一35之间设有多个旋转支撑一18，腰部旋转机构28位于多个旋转支撑一18的中心。
所述大U型卡盘22数量为两个，大U型卡盘22的U型槽开口相对、上下布置，伸缩机械臂21固定在两个大U型卡盘22的U型槽内，下方的大U型卡盘与腰部轴281固定连接，上方的大U型卡盘设有固定槽221，与螺旋输送机13固定连接。
所述上方大U型卡盘22的上面固定设置多个旋转支撑二34，旋转支撑二34上设有支撑盘二36，支撑盘二36上表面设有星型给料机的出料口39和星型给料机的电机40，支撑盘二36下表面设有出料接口17，出料接口17与星型给料机的出料口39相互连通，均位于支撑盘二36中心；螺旋输送机13横向布置，从多个旋转支撑二34中间穿过；软连接管14位于多个旋转支撑二34中心，软连接管14下端与螺旋输送机13进料口连接，软连接管14与出料接口17连接。
所述横向布置的螺旋输送机13两端下方分别设有支架15和传感器16。
所述横向布置的伸缩机械臂21前部设有小U型卡座23，小U型卡座23通过内六角螺栓孔231固定在伸缩机械臂21前部；高温软管接头3卡在小U型卡座23的U型槽内，外面扣上小U型卡座盖24；伸缩机械臂21末端设有旋转机械臂电缸38，驱动伸缩机械臂21进行伸缩；螺旋输送机13末端设有的螺旋输送机的调频电机37；高温软管接头3按前后顺序分为三部分，分别是伸缩管31、媒介管32和高温管33，媒介管32固定在小U型卡座23内，螺旋输送机13的出料口与伸缩管31连接，伸缩管31是可伸缩的管道，适应伸缩机械臂21的伸缩，进行伸缩调节，高温管33指向电解槽5。
所述伺服电机通过减速机26、小带轮25和大带轮29带动腰部旋转机构28的腰部轴281转动。
本发明通过可升降立柱调整整体高度，与电解槽5槽口高度相匹配；通过腰部旋转机构28的转动，带动横向的布置伸缩机械臂21与螺旋输送机13在电解槽5槽口周围位置；通过伸缩机械臂21的前后伸缩调整与电解槽5槽口的直线距离；通过螺旋输送机13和星型卸料器12控制给料量和给料速度，最终实现电解槽高温环境的多点多位、定量均匀送料。
一种稀土冶炼智能送料方法，采用上述设备进行，通过可升降立柱调整整体高度，与电解槽5槽口高度相匹配；通过腰部旋转机构28的转动，带动横向的布置伸缩机械臂21与螺旋输送机13在电解槽5槽口周围位置进行调节；通过伸缩机械臂21的前后伸缩调整与电解槽5槽口的直线距离；通过螺旋输送机13和星型卸料器12控制给料量和给料速度，最终实现电解槽高温环境的多点多位、定量均匀送料。
具体包含以下步骤：
定位：开始启动立柱27里的电缸和伺服电机，立柱27开始升降带着大法兰盘4升降，带动螺旋输送装置1调节并定位与电解槽5的高度（电解槽5高470mm），同时防止高温软管接头3的高温出料口持续高温烘烤，伺服电机通过减速机26、小带轮25和大带轮29带动腰部旋转机构28的腰部轴281转动，带动大U型卡盘22转动，大U型卡盘22上固定的伸缩机械臂21转动；将伸缩机械臂21旋转至与电解槽5中心线垂直，电解槽5与立柱27的距离根据现场调节（伸缩机械臂21里的电缸伸缩距离为200mm），稀土冶炼送料直角机器人2伸缩带动高温软管接头3往复移动，调整稀土冶炼送料直角机器人2和电解槽5之间的距离；
送料：稀土冶炼送料直角机器人立柱上方的粉体料仓11从上部的进料口进料，物料经过粉体料仓11的出口进入星型卸料器12，根据传感器16所给的信号，等待具有定量收集功能的星型卸料器12装满物料后，一次性送料，星型卸料器12的出口与软连接管14连接，物料经过软连接管14接通螺旋输送机13进料口，螺旋输送机13出口连接高温软管接头3，高温软管接头3固定在稀土冶炼送料直角伸缩机械臂21的前端，伸缩机械臂21进行伸缩，螺旋输送机13的出料口与伸缩管31连接，伸缩管31进行伸缩调节，适应在电解槽5的槽口周围进行调节，最终实现电解槽高温环境的多点多位、定量均匀送料方式。

Claims (6)

1.一种稀土冶炼智能送料机器人设备，其特征在于：包含螺旋输送装置（1）、稀土上料直角坐标机器人（2）、高温软管接头（3）和电解槽（5）；螺旋输送装置（1）包含粉体料仓（11）、星型卸料器（12）、螺旋输送机（13）和软连接管（14），所述粉体料仓（11）位于稀土冶炼送料直角机器人（2）上方，星型卸料器（12）与粉体料仓（11）的出口连接，星型卸料器（12）的出口与软连接管（14）连接，软连接管连接螺旋输送机（13）进料口，螺旋输送机（13）出料口连接高温软管接头（3）的一端，高温软管接头（3）另一端连接电解槽（5）；所述稀土上料直角坐标机器人（2）包含大法兰盘（4）、伸缩机械臂（21）、大U型卡盘（22）、小U型卡座（23）、减速机（26）、立柱（27）和腰部旋转机构（28）；立柱（27）为可升降立柱，顶部设有大法兰盘（4），大法兰盘（4）上设有腰部旋转机构（28），腰部旋转机构（28）上设有大U型卡盘（22），大U型卡盘（22）上设有伸缩机械臂（21），伸缩机械臂（21）上面固定设有螺旋输送机（13），伸缩机械臂（21）与螺旋输送机（13）均为横向布置；与螺旋输送装置（1）出料口连接的高温软管接头（3）通过小U型卡座（23）固定在伸缩机械臂（21）的端部；所述大法兰盘（4）上设有相互匹配的伺服电机和减速机（26），减速机（26）的输出分别与可升降立柱和腰部旋转机构（28）连接，提供升降及旋转动力。
2.根据权利要求1所述的一种稀土冶炼智能送料机器人设备，其特征在于：所述腰部旋转机构（28）包含腰部轴（281）、支撑盘一（35）和多个旋转支撑一（18），支撑盘一（35）与大法兰盘（4）平行布置，腰部轴（281）位于定位盘（35）与大法兰盘（4）的中心，腰部轴（281）穿过支撑盘一（35），与支撑盘一（35）上方的大U型卡盘（22）固定连接，所述大法兰盘（4）与支撑盘一（35）之间设有多个旋转支撑一（18），腰部旋转机构（28）位于多个旋转支撑一（18）的中心。
3.根据权利要求2所述的一种稀土冶炼智能送料机器人设备，其特征在于：所述大U型卡盘（22）数量为两个，大U型卡盘（22）的U型槽开口相对、上下布置，伸缩机械臂（21）固定在两个大U型卡盘（22）的U型槽内，下方的大U型卡盘与腰部轴（281）固定连接，上方的大U型卡盘设有固定槽（221），与螺旋输送机（13）固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种稀土冶炼智能送料机器人设备，其特征在于：所述上方大U型卡盘（22）的上面固定设置多个旋转支撑二（34），旋转支撑二（34）上设有支撑盘二（36），支撑盘二（36）上表面设有星型给料机的出料口（39）和星型给料机的电机（40），支撑盘二（36）下表面设有出料接口（17），出料接口（17）与星型给料机的出料口（39）相互连通，均位于支撑盘二（36）中心；螺旋输送机（13）横向布置，从多个旋转支撑二（34）中间穿过；软连接管（14）位于多个旋转支撑二（34）中心，软连接管（14）下端与螺旋输送机（13）进料口连接，软连接管（14）与出料接口（17）连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种稀土冶炼智能送料机器人设备，其特征在于：所述横向布置的伸缩机械臂（21）前部设有小U型卡座（23），小U型卡座（23）通过内六角螺栓孔（231）固定在伸缩机械臂（21）前部；高温软管接头（3）卡在小U型卡座（23）的U型槽内，外面扣上小U型卡座盖（24）；伸缩机械臂（21）末端设有旋转机械臂电缸（38），驱动伸缩机械臂（21）进行伸缩；螺旋输送机（13）末端设有的螺旋输送机的调频电机（37）；高温软管接头（3）按前后顺序分为三部分，分别是伸缩管（31）、媒介管（32）和高温管（33），媒介管（32）固定在小U型卡座（23）内，螺旋输送机（13）的出料口与伸缩管（31）连接，伸缩管（31）是可伸缩的管道，适应伸缩机械臂（21）的伸缩，进行伸缩调节，高温管（33）指向电解槽（5）。
6.一种稀土冶炼智能送料方法，采用权利要求1-5任意一项所限定的设备进行，其特征在于通过可升降立柱调整整体高度，与电解槽（5）槽口高度相匹配；通过腰部旋转机构（28）的转动，带动横向的布置伸缩机械臂（21）与螺旋输送机（13）在电解槽（5）槽口周围位置进行调节；通过伸缩机械臂（21）的前后伸缩调整与电解槽（5）槽口的直线距离；通过螺旋输送机（13）和星型卸料器（12）控制给料量和给料速度，最终实现电解槽高温环境的多点多位、定量均匀送料。
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