一种钢包浇注区无人化系统及其操作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种钢包浇注区无人化系统及其操作方法，机械手准备：机器人从机械手待机位抓取机械手，放入定位桩的固定卡口，释放机械手；长水口准备：机器人从长水口存放装置取出长水口，按设定位置接近机械手长水口托圈，通过机器人视觉识别系统与机械手识别标识微调长水口位置，然后放入长水口托圈；密封件安装：机器人从密封件存放装置抓取密封件，放入长水口内；长水口上装：钢包旋转到位后，机器人抓取机械手带动长水口与下水口对位，装入，机器人退出，机械手托住长水口并始终压紧下水口。优点是：利用机械手配合机器人替代人工操作，完成更换长水口、中包钢水测温取样、加中包覆盖剂、钢包烧氧管等操作。

An unmanned system of ladle pouring area and its operation method

【技术实现步骤摘要】
一种钢包浇注区无人化系统及其操作方法
本专利技术属于钢包浇注领域，尤其涉及一种钢包浇注区无人化系统及其操作方法。
技术介绍
钢水浇铸成铸坯的工艺流程为：钢包→长水口→中间包→浸入水口→结晶器→扇形段；钢包浇注区位于中包上方，主要操作包括更换长水口、中包钢水测温取样、加中包覆盖剂。其中长水口更换最为复杂，首先是保证安全，即长水口始终抵紧钢包下水口，避免喷钢；其次是保证质量，即长水口与下水口之间的密封，保证浇注过程中不吸气；再者是保证效率，更换时间要求最短，在不自开等情况下依然能使生产连续。普遍应用的弹簧压紧式长水口支撑机构结构复杂，钢包滑动机械需要更新、驱动机构复杂，设备改动量大、生产干扰大、投资多、风险高，人为干预困难。采用杠杆原理控制的机械手作为长水口支撑机构是最建单、最可靠的方式，且不必改变钢包滑动机械，生产干扰小、投资少、风险低，人为干预便利。机器人应用日臻成熟，以机器人代替中包平台操作人员成为可能，代替中包操作人员完成长水口更换、中包钢水测温取样、中包加覆盖剂等工作。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种钢包浇注区无人化系统及其操作方法，采用机器人替代人工，安全健康；不改变长水口使用方式，不改变滑动机械结构。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种钢包浇注区无人化系统，包括：机器人：用于完成更换夹具、更换长水口、中包钢水测温取样、加中包覆盖剂；机械手：一端带有长水口托圈，另一端带有配重；包括Z1轴～Z5轴、加长臂、大臂、前臂，Z1轴为支撑中心，与加长臂一端固定连接；Z2轴与加长臂另一端连接，并可与加长臂相对转动；Z3轴用于支撑大臂，并作为大臂的铰接轴；Z4轴是长水口托圈的支撑轴，可自动适应下水口；Z5轴驱动前臂旋转，使长水口翻转，方便长水口进出中包盖；大臂一端与前臂连接，另一端连接有配重，配重根据下水口与长水口接触压力可调，保证长水口始终压紧下水口；长水口托圈设置在前臂一端端；定位桩：处于机械手等待位，定位桩上设有固定卡口，机器人将机械手放入固定卡口，机械手锁定；机器人驱动机械手解索、脱离固定卡口，机械手随机器人夹持移动；水口清理枪：固定于定位桩上，机械手置于定位桩时，水口清理枪置于长水口上方，通过输送氧气对密封件及残钢吹扫清理；机器人夹具存放装置：用于存放长水口、测温探头、覆盖剂、机械手、密封件的抓取工具；长水口存放装置：用于存放新长水口；长水口收集装置：用于旧长水口的收集、存放；密封件存放装置：用于下水口、长水口之间密封件的存放；烧氧管存放箱：用于钢包烧氧专用管的存放；测温探头存放装置：用于测温探头的存放；测温探头收集装置：用于废弃测温探头的收集、存放；覆盖剂存放装置：用于中包覆盖剂的存放。一种钢包浇注区无人化操作方法，包括以下步骤：1)机械手准备：机器人从机械手待机位抓取机械手，放入定位桩的固定卡口，释放机械手；2)长水口准备：机器人从长水口存放装置取出长水口，按设定位置接近机械手长水口托圈，通过机器人视觉识别系统与机械手识别标识微调长水口位置，然后放入长水口托圈；3)密封件安装：机器人从密封件存放装置抓取密封件，放入长水口内；4)长水口安装：钢包旋转到位后，机器人抓取机械手带动长水口与下水口对位，装入，机器人退出，机械手托住长水口并始终压紧下水口；5)钢包开浇判断：如果开浇，依序进行；如果没开浇，插入执行“烧氧”作业；6)测温取样：机器人抓取测温探头，完成测温取样，再将测温探头送入测温探头收集装置；7)加覆盖剂：机器人抓取覆盖剂，投入中包；8)长水口移出：下渣检测自动关滑板，钢包到上位，机器人抓取机械手带动长水口与下水口脱离，移动机械手到定位桩，此时长水口在长水口托圈内；9)长水口更换指令：如果不更换，依序进行；如果更换，插入执行“更换”作业；10)长水口清洗：当机械手进入定位桩，清洗枪自动进行清洗；11)换中包指令：如果不换中包，循环执行步骤3)～10)；如果换中包，进行步骤12)；12)机械手待机：机器人抓取机械手放回待机位；13)停浇指令；如果不停浇，循环执行步骤3)～12)；如果停浇，机器人抓取长水口放入长水口收集装置。步骤5)所述的“烧氧”作业操作为：机器人抓取机械手到准备位，然后机器人到烧氧管存放装置抓取烧氧管到下水口，然后进行烧氧。步骤9)所述的“更换”作业操作为：机器人抓取长水口到长水口收集装置，放下长水口，然后进行步骤2)、步骤3)。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用机械手配合机器人替代人工操作，完成更换长水口、中包钢水测温取样、加中包覆盖剂、钢包烧氧管等操作，机器人能根据不同操作更换相应的夹具，确保现场作业安全，保证现场作业人员健康安全。本专利技术不改变长水口使用方式，保证工艺效果；操作方便快捷：钢包及滑动机械无需该动，方便改造，可快速投入生产。设备改动量相对非常少，大量降低资金投入。可保留人工操作且方便执行，在机器人异常情况下不会影响生产，可靠性高。附图说明图1是钢包浇注区无人化系统的结构示意主视图。图2是钢包浇注区无人化系统的结构示意俯视图。图3是钢包浇注区无人化操作流程图。图中：1-机器人2-机械手3-定位桩4-水口清理枪5-配重6-下水口7-立柱8-机器人夹具存放装置9-覆盖剂存放装置10-测温探头存放装置11-测温探头收集装置12-长水口存放装置13-长水口收集装置14-烧氧管存放箱15-密封件存放装置21-Z1轴22-Z2轴23-Z3轴24-Z4轴25-Z5轴26-加长臂27-大臂28-前臂具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术进行详细地描述，但是应该指出本专利技术的实施不限于以下的实施方式。见图1、图2，一种钢包浇注区无人化系统，包括：机器人1：机器人1为6轴机器手，750kg以上级；用于完成更换夹具、更换长水口、中包钢水测温取样、加中包覆盖剂；机器人1可替代人工完成长水口相关操作，即长水口装拆及更换，长水口、下水口6密封件安装；钢包浇注异常时烧氧；中包加覆盖剂；中包测温取样等。机械手：为5轴结构，一端是长水口托圈，另一端是配重5；包括Z1轴21～Z5轴25、加长臂26、大臂27、前臂28，Z1轴21为支撑中心，与加长臂26一端固定连接；Z2轴22与加长臂26另一端连接，并可与加长臂26相对转动；Z3轴23用于支撑大臂27，并作为大臂27的铰接轴；Z4轴24是长水口托圈的支撑轴，可自动适应下水口6；Z5轴25驱动前臂28旋转，使长水口翻转，方便长水口进出中包盖；大臂27一端与前臂28连接，另一端连接有配重5，配重5根据下水口6与长水口接触压力可调，保证长水口始终压紧下水口6；长水口托圈设置在前臂28一端；机械手2用于支撑长水口，辅助机器人1操作长水口，作为长水口动力工具，使长水口始本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢包浇注区无人化系统，其特征在于，包括：/n机器人：用于完成更换夹具、更换长水口、中包钢水测温取样、加中包覆盖剂；/n机械手：一端带有长水口托圈，另一端带有配重；包括Z1轴～Z5轴、加长臂、大臂、前臂，Z1轴为支撑中心，与加长臂一端固定连接；Z2轴与加长臂另一端连接，并可与加长臂相对转动；Z3轴用于支撑大臂，并作为大臂的铰接轴；Z4轴是长水口托圈的支撑轴，可自动适应下水口；Z5轴驱动前臂旋转，使长水口翻转，方便长水口进出中包盖；大臂一端与前臂连接，另一端连接有配重，配重根据下水口与长水口接触压力可调，保证长水口始终压紧下水口；长水口托圈设置在前臂一端端；/n定位桩：处于机械手等待位，定位桩上设有固定卡口，机器人将机械手放入固定卡口，机械手锁定；机器人驱动机械手解索、脱离固定卡口，机械手随机器人夹持移动；/n水口清理枪：固定于定位桩上，机械手置于定位桩时，水口清理枪置于长水口上方，通过输送氧气对密封件及残钢吹扫清理；/n机器人夹具存放装置：用于存放长水口、测温探头、覆盖剂、机械手、密封件的抓取工具；/n长水口存放装置：用于存放新长水口；/n长水口收集装置：用于旧长水口的收集、存放；/n密封件存放装置：用于下水口、长水口之间密封件的存放；/n烧氧管存放箱：用于钢包烧氧专用管的存放；/n测温探头存放装置：用于测温探头的存放；/n测温探头收集装置：用于废弃测温探头的收集、存放；/n覆盖剂存放装置：用于中包覆盖剂的存放。/n...

【技术特征摘要】
1.一种钢包浇注区无人化系统，其特征在于，包括：
机器人：用于完成更换夹具、更换长水口、中包钢水测温取样、加中包覆盖剂；
机械手：一端带有长水口托圈，另一端带有配重；包括Z1轴～Z5轴、加长臂、大臂、前臂，Z1轴为支撑中心，与加长臂一端固定连接；Z2轴与加长臂另一端连接，并可与加长臂相对转动；Z3轴用于支撑大臂，并作为大臂的铰接轴；Z4轴是长水口托圈的支撑轴，可自动适应下水口；Z5轴驱动前臂旋转，使长水口翻转，方便长水口进出中包盖；大臂一端与前臂连接，另一端连接有配重，配重根据下水口与长水口接触压力可调，保证长水口始终压紧下水口；长水口托圈设置在前臂一端端；
定位桩：处于机械手等待位，定位桩上设有固定卡口，机器人将机械手放入固定卡口，机械手锁定；机器人驱动机械手解索、脱离固定卡口，机械手随机器人夹持移动；
水口清理枪：固定于定位桩上，机械手置于定位桩时，水口清理枪置于长水口上方，通过输送氧气对密封件及残钢吹扫清理；
机器人夹具存放装置：用于存放长水口、测温探头、覆盖剂、机械手、密封件的抓取工具；
长水口存放装置：用于存放新长水口；
长水口收集装置：用于旧长水口的收集、存放；
密封件存放装置：用于下水口、长水口之间密封件的存放；
烧氧管存放箱：用于钢包烧氧专用管的存放；
测温探头存放装置：用于测温探头的存放；
测温探头收集装置：用于废弃测温探头的收集、存放；
覆盖剂存放装置：用于中包覆盖剂的存放。


2.一种根据权利要求1所述的系统实现的钢包浇注区无人化操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)机械手准备：机器人从机械手待机位抓取机械手，放入定位桩的固定卡口，释放机械手；
2)长水口准备：机...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丙恒，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21