CN115725807A - 一种加炮泥装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种加炮泥装置及其控制方法，所述加炮泥装置包含机器人机械臂、加炮泥夹具及控制器；加炮泥夹具安装于机器人机械臂端部；所述控制器包含机器人控制模块与PLC控制模块。本发明能够减少生产活动中的人工操作，从而大大减少这个工作区发生安全事故的可能性；能够实现生产线的自动化控制的连续生产，极大提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及高炉技术领域，具体涉及一种加炮泥装置及其控制方法。
背景技术
在钢铁企业中，加炮泥工作是高炉炉前工人每天必做的工作，平均每天加炮泥次数在16次左右(4个铁口，每个铁口平均6小时一次)，每次填充量在500公斤左右，加炮泥时还需工人使用小车将炮泥运载到加泥区，工作重复性高、强度大。
目前有企业将机械装置用于传输炮泥作业，但设计简陋，工作效率低、仍需要较多的人工干预。各大中型钢铁厂高炉上基本仍采用人工加炮泥的方法，存在的问题如下：由于环境恶劣，劳动强度大，生产效率较低，容易造成安全事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加炮泥装置及其控制方法，能够减少生产活动中的人工操作，从而大大减少这个工作区发生安全事故的可能性；能够实现生产线的自动化控制的连续生产，极大提高了生产效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种加炮泥装置，其包含：
导轨；
机器人小车，活动设置于所述导轨上；机器人小车上设置有限位开关与抱轨器；所述限位开关设置在机器人小车沿长度延伸方向的两端；
机器人机械臂，安装在机器人小车上；
加炮泥夹具，包括：
连接座，为连接法兰结构，并以此连接于所述机器人机械臂端部；
第一支撑臂、第二支撑臂，分别枢轴连接于所述连接座底面，且，第一、第二支撑臂相对布置；
第一夹板、第二夹板，分别设置于所述第一支撑臂、第二支撑臂下部，且，第一、第二夹板相对布置；
切刀装置，设置于所述连接座一侧；
夹持气缸，缸体固定于所述连接座上，其活塞杆端部连接所述第一支撑臂、第二支撑臂；
测距传感器，安装于所述连接座上；该测距传感器可以检测炮泥载具位置、检测炮泥载具上泥框的三维位置、检测泥炮盖位置、检测炮身停止位置、检测炮膛装泥高度、炮口内炮泥位置；
自动导引运输车AGV；
炮泥载具，可拆卸地设置于所述自动导引运输车AGV上；
控制器，包含机器人控制模块、控制炮泥载具及加炮泥夹具的PLC控制模块及自动导引运输车AGV控制模块。
优选的，所述加炮泥夹具的夹持气缸为双活塞杆双作用气缸，其两活塞杆端部分别连接所述第一支撑臂、第二支撑臂。
优选的，所述加炮泥夹具的第一夹板、第二夹板上分别设有防滑钉。
优选的，所述测距传感器为激光测距传感器。
优选的，还包括堆垛检测杆，其竖直设置于所述装泥筐一侧，所述堆垛检测杆包括：底座；检测杆，竖直设置于所述底座上，沿检测杆高度方向间隔设置若干固定板；若干激光传感器及接近开关，分别设置所述固定板上，激光传感器及接近开关分别电性连接所述控制器；防护管，套设于所述检测杆外，防护管侧壁对应所述激光传感器及接近开关设通孔。
本发明所述的加炮泥装置的控制方法，其包含以下步骤：
步骤S1：令机器人机械臂与机器人小车在待机位置，机器人控制模块等待接收启动加炮泥信号；
步骤S2：机器人控制模块接收到启动加炮泥信号后，控制机器人小车在导轨上运行至工作区；测距传感器检测泥炮在待机位；控制加炮泥夹具的PLC控制模块读取通过测距传感器对工作区的装有泥筐的炮泥载具的信号检测结果，若未读取到对所述炮泥载具的检测信号，令自动导引运输车AGV将装有泥筐的炮泥载具从转运区送至工作区；若读取到对所述炮泥载具的检测信号，令自动导引运输车AGV保持现有状态；
步骤S3：机器人小车运行至工作区后，机器人控制模块控制机器人机械臂动作，用切刀装置将泥炮的泥炮盖打开；
步骤S4：所述的加炮泥夹具上的测距传感器检测泥框位置，根据泥框位置推定炮泥块位置，若泥框内无炮泥块，则跳过该泥框，继续检测其它泥框；如果检测到泥框内有炮泥块，则机器人控制模块控制机器人机械臂通过加炮泥夹具抓取泥筐内的炮泥并放置于泥炮内，同时，测距传感器检测泥炮加泥口内的炮泥高度；待加泥口处炮泥堆满时，令机器人机械臂移动至泥炮口处，泥炮内部活塞推动炮泥前进，所述炮泥夹具上的测距传感器检测泥炮口处炮泥前进距离，当前进距离达到设定值后，泥炮活塞后退到底；
期间，所述测距传感器检测炮泥载具中载炮泥的泥筐数量小于设定数量时，机器人控制模块控制机器人机械臂回到原始位；PLC控制模块控制自动导引运输车AGV将工作区空载的炮泥载具运送至转运区，并从转运区送满载炮泥泥筐的炮泥载具运送至工作区；
步骤S5：当加炮泥夹具上的测距传感器检测到炮泥已全部推过加泥口且炮泥仍在泥炮内未溢出泥炮口时，机器人控制模块控制机器人机械臂返回执行步骤S4；
当加炮泥夹具上的测距传感器检测到炮泥推过加泥口20～40mm且炮泥从泥炮口中溢出时，机器人控制模块控制机器人机械臂继续执行步骤S6；
步骤S6：机器人控制模块控制机器人机械臂动作，用切刀装置将泥炮口溢出的炮泥切除，将泥炮盖关闭，然后控制机器人机械臂与机器人小车回到待机位置。
优选的，步骤S4中，所述测距传感器检测炮泥载具中载炮泥的泥筐数量小于3筐时，机器人控制模块控制机器人机械臂回到原始位。
本发明所述加炮泥装置中：
控制器包含机器人控制模块与PLC控制模块；所述机器人控制模块用于控制机器人机械臂，所述PLC控制模块控制加炮泥夹具，进而控制第一夹板与第二夹板之间相对靠近、远离，实现炮泥夹持状态、释放状态之间的转换。
所述PLC控制模块还包含AGV控制单元，所述AGV控制单元用于控制AGV动作，实际使用过程中，为实现炮泥在不同位置的取放，堆垛区分成多个区域，每个区域配置有对应的带有传感器的堆垛检测杆，通过传感器检测区域内是否有炮泥，然后将反应是否有炮泥的信号发送至PLC控制模块，并通过和AGV控制单元间传输、反馈信号，确定炮泥载具的堆放位置，AGV控制单元则根据检测信号控制AGV到具有炮泥的区域运输炮泥载具。
机器人控制模块根据以下任一个或任多个信号，生成机械臂动作信号：炮泥载具位置、炮泥分布、炮口炮泥位置、泥炮盖位置等信号。
所述机械臂动作信号包含：
炮泥夹取动作信号：用于控制机器人机械臂动作，使夹持机构完成炮泥在泥炮内的装载；
开合盖动作信号：用于控制机器人机械臂动作，使切刀装置完成对泥炮盖开启、关闭操作；
刮泥动作信号：用于控制机器人机械臂动作，使切刀装置完成在泥炮口的切泥操作。
通过上述结构设计，本发明能够实现泥炮盖的开合、炮泥载具位置的检测、炮泥的装载、泥炮炮口炮泥的位置检测、泥炮炮口的切泥以及炮泥在不同区域的识别、运载及堆垛，实现生产线的自动化控制的连续生产。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过安装有加炮泥夹具的机器人机械臂配合测距传感器等检测设备，以及AGV小车，实现加炮泥、切泥以及炮泥自动运送等操作，完全替代人工作业，劳动强度低，动作速度快，故障率低，快捷高效。
2、本发明所述加炮泥夹具采用多功能设计，特别配合测距传感器，实现夹取、切泥、加炮泥等操作的智能切换。
3、本发明能够完全替代人工作业，避免炮泥中有害物质的挥发对人员职业健康的伤害。
4、本发明能够实现生产线的自动化控制的连续生产，极大地提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中加炮泥夹具的立体图；
图3为本发明实施例中加炮泥夹具的正视图；
图4为本发明实施例中加炮泥夹具的仰视图；
图5为本发明所述控制方法的流程图。
具体实施方式
参见图1～图4，本发明所述的加炮泥装置，其包含：
导轨1；
机器人小车2，活动设置于所述导轨1上；机器人小车2上设置有限位开关与抱轨器；所述限位开关设置在机器人小车2沿长度延伸方向的两端；
机器人机械臂3，安装在机器人小车1上；
加炮泥夹具4，包括：
连接座41，为连接法兰结构，并以此连接于所述机器人机械臂3端部；
第一支撑臂42、第二支撑臂43，分别枢轴连接于所述连接座41底面，且，第一、第二支撑臂42、43相对布置；
第一夹板44、第二夹板45，分别设置于所述第一支撑臂42、第二支撑臂43下部，且，第一、第二夹板44、45相对布置；
切刀装置46，设置于所述连接座41一侧；
夹持气缸47，缸体固定于所述连接座41上，其活塞杆端部连接所述第一支撑臂42、第二支撑臂43；
测距传感器48，安装于所述连接座41上；该测距传感器可以检测炮泥载具位置、检测炮泥载具上泥框的三维位置、检测泥炮盖位置、检测炮身停止位置、检测炮膛装泥高度、炮口内炮泥位置；
自动导引运输车AGV5；
炮泥载具6，可拆卸地设置于所述自动导引运输车AGV5上；
控制器(图中未示)，包含机器人控制模块、控制加炮泥夹具的PLC控制模块及自动导引运输车AGV控制模块。
本发明还包括堆垛检测杆7，设置于堆垛区300，并对应竖直设置于所述装泥筐8一侧，所述堆垛检测杆7包括：
底座；
检测杆，竖直设置于所述底座上，沿检测杆高度方向间隔设置若干固定板；
若干激光传感器及接近开关，分别设置所述固定板上，激光传感器及接近开关分别电性连接所述控制器；
防护管，套设于所述检测杆外，防护管侧壁对应所述激光传感器及接近开关设通孔。
本发明的应用场地包含工作区100、转运区200、堆垛区300。工作区100是指机器人机械臂将炮泥送入泥炮的区域。转运区200相当于备料区，存放至少一个满载泥框和炮泥的炮泥载具，目的是备料及提高效率。堆垛区300相当于固定存放点，放有多个满载泥框和炮泥的炮泥载具。AGV即自动导引运输车，通过激光导航运动，将载有炮泥泥筐的炮泥载具或空载的炮泥载具在工作区100、转运区200及堆垛区300之间转运。
参见图1～图5，本发明所述的加炮泥装置的控制方法，包含以下步骤：
步骤S1：令机器人机械臂与机器人小车在待机位置，机器人控制模块等待接收启动加炮泥信号；
步骤S2：机器人控制模块接收到启动加炮泥信号后，控制机器人小车在导轨上运行至工作区；测距传感器检测泥炮在待机位；控制加炮泥夹具的PLC控制模块读取通过测距传感器对工作区的装有泥筐的炮泥载具的信号检测结果，若未读取到对所述炮泥载具的检测信号，令自动导引运输车AGV将装有泥筐的炮泥载具从转运区送至工作区；若读取到对所述炮泥载具的检测信号，令自动导引运输车AGV保持现有状态；
步骤S3：机器人小车运行至工作区后，机器人控制模块控制机器人机械臂动作，用切刀装置将泥炮的泥炮盖打开；
步骤S4：所述的加炮泥夹具上的测距传感器检测泥框位置，根据泥框位置推定炮泥块位置，若泥框内无炮泥块，则跳过该泥框，继续检测其它泥框；如果检测到泥框内有炮泥块，则机器人控制模块控制机器人机械臂通过加炮泥夹具抓取泥筐内的炮泥并放置于泥炮内，同时，测距传感器检测泥炮加泥口内的炮泥高度；待加泥口处炮泥堆满时，令机器人机械臂移动至泥炮口处，泥炮内部活塞推动炮泥前进，所述炮泥夹具上的测距传感器检测泥炮口处炮泥前进距离，当前进距离达到设定值后，泥炮活塞后退到底；
期间，所述测距传感器检测炮泥载具中载炮泥的泥筐数量小于设定数量时，机器人控制模块控制机器人机械臂回到原始位；PLC控制模块控制自动导引运输车AGV将工作区空载的炮泥载具运送至转运区，并从转运区送满载炮泥泥筐的炮泥载具运送至工作区；
步骤S5：当加炮泥夹具上的测距传感器检测到炮泥已全部推过加泥口且炮泥溢出泥炮口时，机器人控制模块控制机器人机械臂返回执行步骤S4；
当加炮泥夹具上的测距传感器检测到炮泥推过加泥口30mm且炮泥从泥炮口中溢出时，机器人控制模块控制机器人机械臂继续执行步骤S6；
步骤S6：机器人控制模块控制机器人机械臂动作，用切刀装置将泥炮口溢出的炮泥切除，将泥炮盖关闭，然后控制机器人机械臂与机器人小车回到待机位置。
优选的，步骤S4中，所述测距传感器检测炮泥载具中载炮泥的泥筐数量小于3筐时，机器人控制模块控制机器人机械臂回到原始位。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (7)
1.一种加炮泥装置，其特征在于，包含：
导轨；
机器人小车，活动设置于所述导轨上；机器人小车上设置有限位开关与抱轨器；所述限位开关设置在机器人小车沿长度延伸方向的两端；
机器人机械臂，安装在机器人小车上；
加炮泥夹具，包括：
连接座，为连接法兰结构，并以此连接于所述机器人机械臂端部；
第一支撑臂、第二支撑臂，分别枢轴连接于所述连接座底面，
且，第一、第二支撑臂相对布置；
第一夹板、第二夹板，分别设置于所述第一支撑臂、第二支撑臂下部，且，第一、第二夹板相对布置；
切刀装置，设置于所述连接座一侧；
夹持气缸，缸体固定于所述连接座上，其活塞杆端部连接所述第一支撑臂、第二支撑臂；
测距传感器，安装于所述连接座上；
自动导引运输车AGV；
炮泥载具，可拆卸地设置于所述自动导引运输车AGV上；
控制器，包含机器人控制模块、控制炮泥载具及加炮泥夹具的PLC
控制模块及自动导引运输车AGV控制模块。
2.如权利要求1所述的加炮泥装置，其特征在于，所述加炮泥夹具的夹持气缸为双活塞杆双作用气缸，其两活塞杆端部分别连接所述第一支撑臂、第二支撑臂。
3.如权利要求1所述的加炮泥装置，其特征在于，所述加炮泥夹具的第一夹板、第二夹板上分别设有防滑钉。
4.如权利要求1所述的加炮泥装置，其特征在于，所述测距传感器为激光测距传感器。
5.如权利要求1所述的加炮泥装置，其特征在于，还包括堆垛检测杆，其竖直设置于所述装泥筐一侧，所述堆垛检测杆包括：
底座；
检测杆，竖直设置于所述底座上，沿检测杆高度方向间隔设置若干固定板；
若干激光传感器及接近开关，分别设置所述固定板上，激光传感器及接近开关分别电性连接所述控制器；
防护管，套设于所述检测杆外，防护管侧壁对应所述激光传感器及接近开关设通孔。
6.如权利要求1～5中任何一项所述的加炮泥装置的控制方法，其特征是，包含以下步骤：
步骤S1：令机器人机械臂与机器人小车在待机位置，机器人控制模块等待接收启动加炮泥信号；
步骤S2：机器人控制模块接收到启动加炮泥信号后，控制机器人小车在导轨上运行至工作区，测距传感器检测泥炮在待机位；控制加炮泥夹具的PLC控制模块读取通过测距传感器对工作区的装有泥筐的炮泥载具的信号检测结果，若未读取到对所述炮泥载具的检测信号，令自动导引运输车AGV将装有泥筐的炮泥载具从转运区送至工作区；若读取到对所述炮泥载具的检测信号，令自动导引运输车AGV保持现有状态；
步骤S3：机器人小车运行至工作区后，机器人控制模块控制机器人机械臂动作，用切刀装置将泥炮的泥炮盖打开；
步骤S4：所述的加炮泥夹具上的测距传感器检测泥框位置，根据泥框位置推定炮泥块位置，若泥框内无炮泥块，则跳过该泥框，继续检测其它泥框；如果检测到泥框内有炮泥块，则机器人控制模块控制机器人机械臂通过加炮泥夹具抓取泥筐内的炮泥并放置于泥炮内，同时，测距传感器检测泥炮加泥口内的炮泥高度；待加泥口处炮泥堆满时，令机器人机械臂移动至泥炮口处，泥炮内部活塞推动炮泥前进，所述炮泥夹具上的测距传感器检测泥炮口处炮泥前进距离，当前进距离达到设定值后，泥炮活塞后退到底；
期间，所述测距传感器检测炮泥载具中存放炮泥的泥筐数量小于设定数量时，机器人控制模块控制机器人机械臂回到原始位；PLC控制模块控制自动导引运输车AGV将工作区空载的炮泥载具运送至转运区，并从转运区将满载炮泥泥筐的炮泥载具运送至工作区；
步骤S5：当加炮泥夹具上的测距传感器检测到炮泥已全部推过加泥口且炮泥仍在泥炮内未溢出泥炮口时，机器人控制模块控制机器人机械臂返回执行步骤S4；
当加炮泥夹具上的测距传感器检测到炮泥推过加泥口20～40mm且炮泥从泥炮口中溢出时，机器人控制模块控制机器人机械臂继续执行
步骤S6；
步骤S6：机器人控制模块控制机器人机械臂动作，用切刀装置将泥炮口溢出的炮泥切除，将泥炮盖关闭，然后控制机器人机械臂与机器人小车回到待机位置。
7.如权利要求6所述的加炮泥装置的控制方法，其特征是，步骤S4中，所述测距传感器检测炮泥载具中载炮泥的泥筐数量小于3筐时，机器人控制模块控制机器人机械臂回到原始位。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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