铝电解阳极炭块炭碗清理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种铝电解阳极炭块炭碗清理系统，包括机器人支撑架及设置在该支架上的三自由度直角坐标机器人系统，三自由度直角坐标机器人系统的下部连接有炭块清理刀具装置，机器人支撑架的下部对应炭块清理刀具装置的部位设有炭块夹紧装置，还包括视觉识别系统、炭块测高装置、设备控制系统、灰尘回收系统等。用于清理铝电解阳极炭块上炭碗中炭粒，解决了铝电解阳极炭块炭碗清理的自动化操作，提高了炭碗清理效率，同时大大减轻了工人劳动强度，改善了工作环境。

Carbon bowl cleaning system for anode carbon block of aluminium electrolysis

The invention discloses an aluminum electrolytic carbon anode carbon bowl cleaning system, including robot supporting frame and arranged on the bracket with three degrees of freedom manipulator system, the lower part of the three degree of freedom Cartesian coordinate system of the robot is connected with a carbon block cleaning tool device, lower support frame corresponding to the robot tool carbon block cleaning device the part of a carbon block clamp device also includes a visual identification system, carbon block height device, control system, dust recovery system etc.. Used for cleaning aluminum electrolysis on carbon anode carbon bowl carbon solution of aluminum electrolysis anode carbon block carbon bowl cleaning automatic operation, improve the carbon bowl cleaning efficiency, and greatly reduce the labor intensity of workers, improve the working environment.

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种铝电解行业中清理炭块的设备，尤其涉及一种铝电解阳极炭块炭 碗清理系统。
技术介绍
铝电解阳极炭块以石油焦为原料，经过高温煅烧、混捏、成型、焙烧等工序，得到焙 烧阳极块，再与导电钢爪连接后挂接在电解槽中，通过电解置换出铝金属。阳极块在焙烧过程中，为了避免阳极块的氧化变形，在阳极炭块周围铺设大量炭 粒进行保护。焙烧完成后，在阳极炭块表面和炭碗中粘接了大量的炭粒并且有一定的粘接 强度。为此，整个生产过程中必须设定一个清理炭块表面粘结炭粒的工序。在当前生产中， 清理炭块粘连炭粒，主要通过特制铁铲将炭块表面及炭碗内的粘连填充料铲掉，再用压缩 空气吹走，致使车间厂房中弥漫大量粉尘，污染环境的同时给工作人员身体健康带来很大 危害。炭块焙烧完，需要长时间放置来降温，人工清理炭块一般要清理2-3次才能符合使用 要求。由此可见，目前炭块清理工作环境恶劣、存在安全隐患、工作量大、清理效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能清理阳极炭块上表面炭碗中填充炭粒的铝电解阳极 炭块炭碗清理系统。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的本专利技术的铝电解阳极炭块炭碗清理系统，包括机器人支架及设置在该支架上的三 自由度直角坐标机器人系统，所述三自由度直角坐标机器人系统的下部连接有炭块清理刀 具装置，所述机器人支撑架的下部设有炭块夹紧装置。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的铝电解阳极炭块炭 碗清理系统，由于包括机器人支架及设置在该支架上的三自由度直角坐标机器人系统，所 述三自由度直角坐标机器人系统的下部连接有炭块清理刀具装置，所述机器人支撑架的下 部设有炭块夹紧装置。能实现对阳极炭碗中填充炭粒的清理工作，以提高生产效率、节约资 源、改善工作环境。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 附图。图1为本专利技术实施例提供的铝电解阳极炭块炭碗清理系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例中三自由度直角坐标机器人系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例中刀具和刀架的结构示意3图4为本专利技术实施例中刀具的结构示意图(无吸尘罩)；图5为本专利技术实施例中炭块测高装置的结构示意图；图6为本专利技术实施例中机器人支架的结构示意图；图7为本专利技术实施例中炭块夹紧装置的结构示意图。图中UZ轴导轨伺服电机，2、Z轴拖链拖动板，3、Z轴安装架，4、Y轴拖链拖动板，5、Υ轴 导轨(两条)，6、Y轴拖链走线槽，7、Y轴支撑梁，8、X轴导轨，9、炭块测高装置，10、机器人 支架，11、炭块夹紧装置，12、炭块清理刀具装置，13、X轴法兰，14、X轴导轨伺服电机，15、传 动轴，16、刀具支架，17、Υ轴导轨伺服电机，18、Υ轴法兰，19、Χ轴拖链拖动板，20、Ζ轴导轨， 21、Z轴法兰，22、视觉识别装置；7-1、Y轴支撑横梁，7-2、Y轴支撑梁连接板；9-2、炭块接触杆头，9-1、直线传感器；10-1、X轴导轨支撑梁，10-2、横梁，10-3、加强梁，10_4、立柱，10-4-1、走线口 (机 架上面所有电线由此口通过航空插头出来)，10-5、中间立柱，10-5-1、吸尘孔(设备两侧各 一个，根据实际需要连接吸尘管道。内侧由伸缩管与刀具的吸尘罩连接，外侧与吸尘设备连 接)，10-6、中间短梁，10-7、斜支撑梁，10-8走线槽(放置走线拖链)；11-1、固定接触头，11-2、夹紧装置左支架，11-3、夹紧装置右支架，11_4、直线导 轨，11-5、滑块，11-6、电动推杆，11-7、柔性边架后端，11-8、导向杆(四个)，11_9、压缩弹 簧，11-10、柔性边架前端(带一接触头)；12-1、主轴伺服电机，12-2、斜槽刀伺服电机 12_3、压缩空气通道口，12_4、力传 感器，12-5、斜槽刀，12-6、压缩空气通道出口，12-7、主轴刀，12_8、吸尘罩，12_8_1、负压口。具体实施例方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 专利技术的实施例，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，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术的铝电解阳极炭块炭碗清理系统，其较佳的具体实施方式是，包括机器人 支架及设置在该支架上的三自由度直角坐标机器人系统，所述三自由度直角坐标机器人系 统的下部连接有炭块清理刀具装置，所述机器人支撑架的下部对应炭块清理刀具装置的部 位设有炭块夹紧装置。所述三自由度直角坐标机器人系统包括水平方向的相互垂直的X轴自由度和Y轴 自由度及垂直方向的Z轴自由度；所述机器人支架包括立柱，所述立柱的上端设有横梁，所述横梁上设有X轴导轨 及其伺服电机，所述X轴导轨上设有Y轴导轨及其伺服电机，所述Y轴导轨上设有Z轴导轨 及其伺服电机；所述炭块清理刀具装置设于所述Z轴导轨的下端。该系统还包括视觉识别系统和炭块测高装置；所述视觉识别系统用于对待清理炭块上的炭碗进行识别以便由控制系统来控制刀具定位；所述炭块测高装置用于测量出待清理炭块的高度。所述视觉定位系统包括摄像头、串口通信模块、图像采集模块和图像处理模块；所述摄像头固定在所述Y轴导轨的支架上，能随所述炭块清理刀具装置沿X轴方 向同步移动。该系统还包括设备控制系统，所述设备控制系统包括直角坐标机器人控制子系 统、视觉识别子系统、刀具控制子系统、炭块定位控制子系统。该系统还包括控制单元，所述控制单元接收所述炭块测高装置、视觉识别系统和/ 或刀具控制子系统反馈传来的信号，并根据接收到的信号向所述炭块清理刀具装置发出控 制信号，进行闭环控制。该系统还包括灰尘回收系统，用于回收清理掉的灰尘和炭粒。所述加紧定位装置包括左支架和右支架，所述左支架上设有两个定触头，所述右 支架上设有一个动触头，所述动触头设置在直线导轨上并通过电动推杆驱动。所述支撑柱和横梁是由方钢制成，方钢内用于设置电源线和控制线。本专利技术的铝电解阳极炭块炭碗清理系统，通过电气控制自动完成铝电解阳极炭块 炭碗的底面和内壁清理，并回收切削掉的炭渣。具体实施例，如图1至图7所示铝电解阳极炭块炭碗清理系统主要由机械系统、视觉识别系统和设备控制系统等 三大部分组成。具体可细分为三自由度直角坐标机器人、炭碗清理刀具系统、炭块夹紧定 位系统、炭碗位置视觉识别系统、炭块定位子系统、直角坐标机器人控制子系统、刀具清理 控制子系统和炭渣清理系统等几个小系统。下面对各个系统进行详细介绍三自由度直角坐标机器人三自由度直角坐标机器人主要有机架系统和导轨部分组成。机架系统通过三自由 度直角坐标机器人，支撑着炭碗清理刀具系统。机架主体部分均采用方钢焊接而成，确保刀 具运动平稳，降低清理炭块引起的震动。导轨部分属于直角坐标式机器人的主要组成部分。设备工作过程中，设备控制系 统控制刀具在三个两两垂直的导向机构(导轨)上运动，顺利进行炭碗整个清理工作。X轴 导轨固定在炭碗清理系统的机架上，调节刀具在炭块运动方向的位置；Y轴导轨通过导轨 支架固定在X轴导轨滑块上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝电解阳极炭块炭碗清理系统，其特征在于，包括机器人支撑架及设置在该支撑架上的三自由度直角坐标机器人系统，所述三自由度直角坐标机器人系统的下部连接有炭块清理刀具装置，所述机器人支撑架的下部对应炭块清理刀具装置的部位设有炭块夹紧装置。

【技术特征摘要】
1.一种铝电解阳极炭块炭碗清理系统，其特征在于，包括机器人支撑架及设置在该支 撑架上的三自由度直角坐标机器人系统，所述三自由度直角坐标机器人系统的下部连接有 炭块清理刀具装置，所述机器人支撑架的下部对应炭块清理刀具装置的部位设有炭块夹紧直O2.根据权利要求1所述的铝电解阳极炭块炭碗清理系统，其特征在于，所述三自由度 直角坐标机器人系统包括水平方向的相互垂直的X轴自由度和Y轴自由度及垂直方向的Z 轴自由度；所述机器人支撑架包括立柱，所述立柱的上端设有横梁，所述横梁上设有X轴导轨及 其伺服电机，所述X轴导轨上设有Y轴导轨及其伺服电机，所述Y轴导轨上设有Z轴导轨及 其伺服电机；所述炭块清理刀具装置设于所述Z轴导轨的下端。3.根据权利要求2所述的铝电解阳极炭块炭碗清理系统，其特征在于，该系统还包括 视觉定位系统和炭块测高装置；所述视觉识别系统用于对待清理炭块上的炭碗进行识别，以便由控制系统来控制刀具 定位；所述炭块测高装置用于测量出待清理炭块的高度。4.根据权利要求3所述的铝电解阳极炭块炭碗清理系统，其特征在于，所述视觉识别 系统包括摄像头、串口通信模块、图像采集模块和图像处理模块；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何广平，贾银忠，袁俊杰，苏鹏，黄昔光，李士明，王利超，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：11