CN111890378A - 电石炉智能出炉机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于电石生产设备技术领域，提出一种电石炉智能出炉机器人，包括悬挂式的轨道，所述轨道顶部设置有连接柱，轨道之间设置有与顶板侧面和水平分支滑动配合的移动台，移动台的后端设置有连接凸台和压力驱动机构，移动台的下方设置有滑触机构，滑触机构的顶部设置有步进电机，滑触机构的底部转动设置有一对转夹板，轨道上倾斜设置有五对间隔分布的机械臂，机械臂具有六个自由度，机械臂至少包括四个关节和四个执行臂，五对机械臂由前至后依次分别为正夹机械臂、转移机械臂、反夹机械臂、上抬机械臂和前顶机械臂。本发明的功能较多，机动性较好，有利于提高生产效率，而且空间利用率较高，安全性较好，适合大规模推广。

Description

电石炉智能出炉机器人

技术领域

本发明属于电石生产设备技术领域，涉及电石炉，尤其涉及一种电石炉智能出炉机器人。

背景技术

电石的生产方法有氧热法和电热法。一般多采用电热法生产电石，即生石灰和含碳原料(焦炭、无烟煤或石油焦)在电石炉内，依靠电弧高温熔化反应而生成电石。电石的生产工艺包括，合格的原料由原料加工车间经计量、配料后，由斗式提升机送入电炉车间料仓内，由炉顶布料设施、固定胶带输送机和环形布料机将料送入炉顶环形料仓；炉顶布料设施按需要把炉料布入料仓，由电炉加料管分批加入电炉内；电炉由变压器供电，炉料在电炉内经高温反应生成电石，并放出一氧化碳气体，生成的电石由出炉口排出，用烧穿器打开炉口，熔融电石流到冷却小车上的电石锅内；出口炉设有挡屏和电弧打眼架，出炉口的上方设有排烟罩，用通风机抽出出炉时产生的烟气；熔融电石在电石锅内用顶车机拉至走廊或包装间进行冷却，电石砣凝固后，用桥式吊车和单抱钳将电石砣吊出，放在铸铁地面上冷却，冷却到适度后将电石破碎到合格粒度，然后分等极进行包装，送入成品库。

工业电石炉出炉作业的传统方式是，多个人抬起长末端执行器来执行烧穿、捅眼、开眼、堵眼和炉眼维护等操作。人工操作存在的问题是，工作难度较高，工作效率较低，而且经常会出现操作困难、操作稳定性和准确性较低的问题，甚至出现事故而影响生产；再者就是，由于电石炉温度较高，而且有高电流，人工操作强度大且具有很大的危险性。因此，电石炉出炉机械化已是电石生产大势所趋，同时也关系到电石生产行业的安全性及清洁性的生产要求。然而现有的机械出炉装置是都是利用地轨和轨道车来完成的，轨道车上有相应的夹持机械臂，但是大多数的出炉机的工作行程较长，而且对直接操作的工具的长度要求较高，一方面导致整个设备的空间利用率较低，另一方面则对操作工具如烧穿器的电极的利用率较低，而且更换工具也比较麻烦。

发明内容

本发明针对上述电石炉出炉装置所存在的技术问题，提出一种设计合理、结构简单、机械化程度高、生产能力强、安全性较好且空间利用率较高的电石炉智能出炉机器人。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供的电石炉智能出炉机器人，包括机械臂和轨道，所述机械臂包括底座、夹持爪、关节、执行臂和编码器，所述轨道为悬挂式结构，所述轨道包括Y字形的顶板，所述顶板的末端设置有水平分支和倾斜分支，所述顶板的顶部设置有连接柱，所述轨道之间设置有与顶板侧面和水平分支滑动配合的移动台，所述移动台的后端设置有连接凸台，所述连接凸台的后端设置有压力驱动机构，所述移动台的下方设置有滑触机构，所述滑触机构的顶部设置有步进电机，所述滑触机构的底部转动设置有一对转夹板，所述转夹板之间设置有出炉工具，所述倾斜分支上设置有多个用来安装机械臂的安装口，所述轨道上倾斜设置有五对间隔分布的机械臂，所述机械臂具有六个自由度，所述机械臂至少包括四个关节和四个执行臂，所述夹持爪设置在机械臂的末端执行臂上，所述夹持爪为方板，所述方板上设置有多个夹持凸起，所述五对机械臂由前至后依次分别为正夹机械臂、转移机械臂、反夹机械臂、上抬机械臂和前顶机械臂，所述正夹机械臂或反夹机械臂的夹持爪与转夹板连接，所述转移机械臂和上抬夹持臂的末端均设置有弓形夹板，所述前顶机械臂的末端设置有三爪机构。

作为优选，所述滑触机构包括导电铜排、滑触支架、铜基滑触块和电源铜排，所述导电铜排的底端与设置在出炉工具上的主铜排连接，所述铜基滑触块设置在滑触支架的顶端并与导电铜排连接，所述铜基滑触块的上方设置有若干条呈伞状分布的电源铜排，所述电源铜排的伞心设置有中心杆，所述中心杆的顶部通过联轴器与步进电机的输出端连接。

作为优选，所述铜基滑触块呈T字形，所述铜基滑触块包括水平部和垂直部，所述垂直的中间设置有截面为梭形的弹性间隙。

作为优选，所述弓形夹板包括上耳板、中间板和下耳板，所述中间板的外侧设置有与夹持凸起连接的连接槽，所述中间板和下耳板在二者相对的端面设置有导向槽，所述导向槽中设置有导向杆，所述导向杆的外部设置有弹簧，所述弹簧的两端与中间板和下耳板连接。

作为优选，所述前顶机械臂之间设置有T形顶杆，所述三爪机构与T形顶杆的头端两侧连接。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明提供的电石炉智能出炉机器人，利用五对机械臂可完成烧穿、捅眼、堵眼以及更换出炉工具的作用，功能较多，机动性较好，利用率较高，而且本装置采用悬挂式的轨道设计能够有效提高本装置整体的空间利用率，安全性较好，设计合理，结构简单，适合大规模推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例提供的电石炉智能出炉机器人的轴测图；

图2为实施例提供的电石炉智能出炉机器人的侧视图；

图3为实施例提供的电石炉智能出炉机器人的主视图；

图4为实施例提供的图3中A结构的放大示意图；

以上各图中，1、轨道；1a、顶板；1b、水平分支；1c、倾斜分支；2、连接柱；3、移动台；31、连接台；4、压力驱动机构；5、滑触机构；51、导电铜排；52、滑触支架；53、铜基滑触块；54、电源铜排；55、中心杆；56、联轴器；6、步进电机；7、转夹板；8、机械臂；8a、底座；8b、夹持爪；8c、关节；8d、执行臂；8e、夹持凸起；81、正夹机械臂；82、转移机械臂；83、反夹机械臂；84、上抬机械臂；85、前顶机械臂；86、弓形夹板；861、上耳板；862、中间板；863、下耳板；864、导向杆；865、弹簧；87、三爪机构；9、T形顶杆；10、出炉工具。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例，如图1、图2、图3和图4所示，本发明提供的电石炉智能出炉机器人，包括机械臂8和轨道1，所述机械臂8包括底座8a、夹持爪8b、关节8c、执行臂8d和编码器。其中，机械臂8的驱动和控制结构为现有技术，包括关节8c、执行臂8d和编码器的结构也是现有成熟技术，本实施例在此不再赘述。本发明重点提出新的轨道1分布形式及其结构特点和以机械臂8所构成的新的夹持体系。需要说明的是，本发明所提供的机械臂的体积相对大型工业机械臂设备的体积要小很多，既是考虑到了生产空间的利用率问题，也考虑到了整个生产体系的建设成本。

具体地，本发明提供的轨道1为悬挂式结构，轨道1包括Y字形的顶板1a，顶板1a的末端设置有水平分支1b和倾斜分支1c，顶板1a的顶部设置有连接柱，轨道1之间设置有与顶板侧面和水平分支滑动配合的移动台3，移动台3的后端设置有连接凸台31，连接凸台31的后端设置有压力驱动机构4，移动台3的下方设置有滑触机构5，滑触机构5的顶部设置有步进电机6，滑触机构5的底部转动设置有一对转夹板7，转夹板7之间设置有出炉工具10，倾斜分支1c上设置有多个用来安装机械臂的安装口，轨道1上倾斜设置有五对间隔分布的机械臂8，机械臂8具有六个自由度，机械臂8至少包括四个关节8c和四个执行臂8d，夹持爪8b设置在机械臂的末端执行臂上，夹持爪8b为方板，方板上设置有多个夹持凸起，五对机械臂由前至后依次分别为正夹机械臂81、转移机械臂82、反夹机械臂83、上抬机械臂84和前顶机械臂85，正夹机械臂81或反夹机械臂83的夹持爪与转夹板连接，转移机械臂82和上抬夹持臂84的末端均设置有弓形夹板86，前顶机械臂85的末端设置有三爪机构87。

本发明采用了悬挂式的轨道设计，方便机械臂8在非工作状态下收缩并保持较小的体积，能够大大节约生产空间；尤其是本装置采用的五对机械臂结构大大缩短了出炉工具的工作行程，降低了对出炉工具本身长度的要求，并且缩短了移动台的必要活动距离，相比地轨式的设计具有更高的生产安全性和工作平稳性。连接台31起到延长移动台末端长度的作用。由于部分出炉工具如烧穿使用的电极属于损耗件，所以本装置所需出炉工具10长度可以保持在较短的范围内也就意味着对出炉工具的利用程度加强，成本得到一定程度的控制。在本装置中，五对机械臂8主要对应不同的工作功能。更具体地，正夹机械臂81的夹持爪的夹持凸起对应插入转夹板上的连接槽中，可将关节与执行臂转动即可将转接板夹持住出炉工具10；转移机械臂82末端的夹持爪卡接在弓形夹板86上，弓形夹板86可以对出炉工具的另一端进行夹持，从而使得出炉工具10处于预备工作状态，并且调整出炉工具的角度至烧穿、堵眼或捅眼的要求。其中，滑触机构5主要用于烧穿工作中将工作电极通电或断电，采用滑动接触来实现通电和断电具有较高的效率，而且安全性较高。正夹机械臂81松开出炉工具，利用转移机械臂82转动出炉工具，使出炉工具的一端朝向反夹机械臂83，反夹机械臂83同正夹机械臂81的夹持原理一样对出炉工具进行夹持，使出炉工具10朝向工作人员以对其进行非工作状态下的保护、工作之后的维护或报废之后的更换。上抬机械臂84可以为工作电极的连接或拔出提供支撑支点，并且由其夹持端使活动电极处于安装前的准备状态，大大降低了工作人员的工作难度，生产效率较高。前顶机械臂85用来夹持顶杆，而顶杆结构可以为出炉工具提供后支点，而对于前端或活动端的出炉工具来说，前顶机械臂85能够保证堵眼、捅眼工作具有足够的压力，从而完成相应的机动操作。在本装置中，压力驱动机构4前顶是本装置所夹持的出炉工具完成烧穿工作，而压力驱动机构4后撤可以将滑触机构和移动台移开烧穿工位，而为堵眼、捅眼提供足够的工作空间。这样的话，本装置为烧穿、堵眼和捅眼提供了有效的自动化机械结构，满足了生产型企业对设备机械化的要求，大大提高了生产效率，生产安全性也得到有效保证，而且机构的统筹性较好，设计合理。

进一步地，本发明所提供的滑触机构5包括导电铜排51、滑触支架52、铜基滑触块53和电源铜排54，导电铜排51的底端与设置在出炉工具上的主铜排(图中未示出)连接，铜基滑触块53设置在滑触支架52的顶端并与导电铜排51连接，铜基滑触块53的上方设置有若干条呈伞状分布的电源铜排54，电源铜排54的伞心设置有中心杆55，中心杆55的顶部通过联轴器56与步进电机6的输出端连接。其中，滑触支架52起到结构支撑的作用。铜基滑触块53的顶部插入到电源铜排54之间的缝隙中，同时也就将导电铜排51和主铜排接入到电路中，从而使出炉工具(电极)产生电弧。步进电机6可以调整伞状电源铜排的斜度，而电源铜排54本身的分布特点能够在另一自由度上提供的多种角度，从而满足出炉工具角度的生产要求，如适应烧穿工作中烧穿电极的角度布置特点。

为了提高电源接通效率以及电流的稳定性，本发明提供的铜基滑触块53呈T字形，铜基滑触块53包括水平部和垂直部，垂直的中间设置有截面为梭形的弹性间隙，利用弹性间隙的变化来使垂直部能正确且高效插入到电源铜排之间的缝隙，电流稳定性较高。

为了机械臂的利用率，本发明提供的弓形夹板86的可夹持体积是实时可变化的，但夹持的稳定性不减。具体地，弓形夹板86包括上耳861板、中间板862和下耳板863，中间板862的外侧设置有与夹持凸起连接的连接槽，中间板和下耳板在二者相对的端面设置有导向槽，导向槽中设置有导向杆864，导向杆864的外部设置有弹簧865，弹簧865的两端与中间板861和下耳板862连接。一对机械臂之间的上耳板与中间板是主要的夹定结构，而下耳板862可根据不同出炉工具的体积进行灵活扩大，而由弹簧865弹力使下耳板的折弯部分返回限位、卡位的作用。

为了提高本装置的实用性，本发明在前顶机械臂85之间设置有T形顶杆9，三爪机构87与T形顶杆9的头端两侧连接。T形顶杆9在非工作状态下可处于被反向夹持状态。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种电石炉智能出炉机器人，包括机械臂和轨道，所述机械臂包括底座、夹持爪、关节、执行臂和编码器，其特征在于，所述轨道为悬挂式结构，所述轨道包括Y字形的顶板，所述顶板的末端设置有水平分支和倾斜分支，所述顶板的顶部设置有连接柱，所述轨道之间设置有与顶板侧面和水平分支滑动配合的移动台，所述移动台的后端设置有连接凸台，所述连接凸台的后端设置有压力驱动机构，所述移动台的下方设置有滑触机构，所述滑触机构的顶部设置有步进电机，所述滑触机构的底部转动设置有一对转夹板，所述转夹板之间设置有出炉工具，所述倾斜分支上设置有多个用来安装机械臂的安装口，所述轨道上倾斜设置有五对间隔分布的机械臂，所述机械臂具有六个自由度，所述机械臂至少包括四个关节和四个执行臂，所述夹持爪设置在机械臂的末端执行臂上，所述夹持爪为方板，所述方板上设置有多个夹持凸起，所述五对机械臂由前至后依次分别为正夹机械臂、转移机械臂、反夹机械臂、上抬机械臂和前顶机械臂，所述正夹机械臂或反夹机械臂的夹持爪与转夹板连接，所述转移机械臂和上抬夹持臂的末端均设置有弓形夹板，所述前顶机械臂的末端设置有三爪机构。

2.根据权利要求1所述的电石炉智能出炉机器人，其特征在于，所述滑触机构包括导电铜排、滑触支架、铜基滑触块和电源铜排，所述导电铜排的底端与设置在出炉工具上的主铜排连接，所述铜基滑触块设置在滑触支架的顶端并与导电铜排连接，所述铜基滑触块的上方设置有若干条呈伞状分布的电源铜排，所述电源铜排的伞心设置有中心杆，所述中心杆的顶部通过联轴器与步进电机的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的电石炉智能出炉机器人，其特征在于，所述铜基滑触块呈T字形，所述铜基滑触块包括水平部和垂直部，所述垂直的中间设置有截面为梭形的弹性间隙。

4.根据权利要求3所述的电石炉智能出炉机器人，其特征在于，所述弓形夹板包括上耳板、中间板和下耳板，所述中间板的外侧设置有与夹持凸起连接的连接槽，所述中间板和下耳板在二者相对的端面设置有导向槽，所述导向槽中设置有导向杆，所述导向杆的外部设置有弹簧，所述弹簧的两端与中间板和下耳板连接。

5.根据权利要求4所述的电石炉智能出炉机器人，其特征在于，所述前顶机械臂之间设置有T形顶杆，所述三爪机构与T形顶杆的头端两侧连接。

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