CN103708193B - 电解铝厂专用智能轨道车输送*** - Google Patents
电解铝厂专用智能轨道车输送*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及工业生产物流输送***，是一种电解铝厂专用智能轨道车输送***，包括有阳极组装区及呈矩阵布置的多个电解区，其特征是：在电解区旁边铺设有纵横交错的轨道网，在轨道网中，每两列电解区之间的纵向轨道与最前面的往返两条横向轨道中的返回轨道交叉处是采用十字交叉过轨装置连接，其余纵横轨道交叉处全部采用转盘式换轨装置连接，在轨道网中，行走有多台智能轨道车，为智能轨道车和转盘式换轨装置配设有智能轨道输送控制***；本发明解决了大型电解铝厂的产品运转，采用汽车、拖车，劳动定员多，运输费用高，污染室内环境，车辆交通安全隐患多等问题。
Description
技术领域
本发明涉及冶金行业加工生产线中的物流输送技术领域，尤其是一种电解铝厂专用智能轨道车输送***。
背景技术
当前，在冶金行业，大型电解铝厂的电解铝运转、新旧电极转运目前大部分均采用汽车运输在电解车间和铸造车间进行物流输送；个别的用机车一拖四进行电解铝的物流输送，耗时长不利于电解铝铸造，且新旧电极的储运更换依然是拖车进行，由于电解槽24小时连续运行，厂内存在劳动定员多、运输费用高、污染室内环境，车辆交通安全隐患多。因而这种物流输送方式需要占用大量的人力资源，加上电解车间相对恶劣的工作环境，导致电解铝厂的日常运行、管理、安全保障成本居高不下。轨道车输送***已广泛用于工业流水线生产中，给生产厂家带来了极大的便利，但现有的轨道车输送***存在输送线路简单，自动化程度低，轨道车的运行需要人工控制操作，协调性能差，使输送效率受到限制，容易发生误操作，带来安全事故，更不能满足大型电解铝厂这样路径复杂的生产场地使用要求。
发明内容
本发明的目的就是要解决电解铝厂在电解铝转运、新旧电极转运等中间产品的转运过程，采用汽车、拖车，劳动定员多，运输费用多，污染室内环境，车辆交通安全隐患多，而普通的轨道车输送***不能适应电解铝生产输送线路复杂的运行，自动化程度低，输送效率低等问题，提供一种电解铝厂专用智能轨道车输送***。
本发明的具体方案是：电解铝厂专用智能轨道车输送***，包括有呈矩阵布置的多个电解区及阳极组装区，其特征是：在每一行电解区旁边设有一条横向轨道，每隔两行电解区之间加设有两条横向轨道，在最后一行电解区旁边加设一条横向轨道与原有横向轨道并排布置，且在最前一行电解区外部铺设有往返两条横向轨道延伸至阳极组装区，在阳极组装区铺设有两条纵向轨道与往返两条横向轨道对接，在该两条纵向轨道两端各对接有两条横向轨道，每两条横向轨道外端连接两纵向轨道构成环形轨道；在每一列电解区的两边均设有一条纵向轨道，与电解区内的所有横向轨道交叉连接，所有纵横轨道构成轨道网，在轨道网中，每两列电解区之间的纵向轨道与所述最前面的往返两条横向轨道中的一条返回横向轨道交叉处是采用十字交叉过轨装置连接，其余纵横轨道交叉处全部采用转盘式换轨装置连接；在轨道网中，行走有多台智能轨道车，为智能轨道车和转盘式换轨装置配设有智能轨道输送控制***，该***包括有中心监控***，中心监控***同时监控连接有轨道车地面控制***和轨道机构控制***，其中轨道车地面控制***通过工业以太网连接有若干无线接入点，所述每台智能轨道车上布置有车载控制***，所有车载控制***通过无线接入点与轨道车地面控制***构成无线通信连接，车载控制***中包括有无线客户端、逻辑控制器、自动供电切换单元、自动定位导向单元、安全障碍防护单元；所述轨道机构控制***通过工业以太网连接有若干轨道运行机构控制柜，每台控制柜对应控制至少一台转盘式换轨装置。
本发明中每两列电解区之间的纵向轨道向前延伸连接两条横向布置的维修轨道，且在维修轨道中段并接有一段过渡轨道。
本发明中所述十字交叉过轨装置包括有四条成十字交叉布置的导轨，形成有四个交叉点，每条导轨在交叉处断开，并在断开处安装有一过渡块同时连接交叉布置的两条导轨，所述过渡块的顶面高度小于导轨顶面高度。
本发明中所述转盘式换轨装置具有底座，在底座上固定安装有一台驱动电机和一个水平放置的内齿圈型四点接触球转盘轴承，驱动电机轴上装有行星轮与四点接触球转盘轴承的内齿圈传动连接，在四点接触球转盘轴承内齿圈上安装有一转盘，转盘上铺设有一组行走轨道；在地面上位于转盘的下方安装有至少三个辅助支撑，该辅助支撑包括有支撑架，支撑架的顶部装有轴及滚轮；所有辅助支撑均布在同一圆圈上；所述支撑架的底部设有弹性座，弹性座上设有导柱与支撑架导向连接，并在导柱上安装有弹簧；在转盘与底座之间设有电刷取电装置。
本发明中所述中心监控***，主要负责接收轨道车地面控制***和轨道机构控制***返回的现场信息，并向现场发送控制命令，实现设备层和管理层的信息双向交换；利用其进行实时在线监控现场的物流输送状况，现场轨道***的故障信息，输送线路监控，智能轨道车与物料实际全局坐标位置，并可以针对实际状况对智能轨道车的当前任务进行更改，用于突发状况或紧急情况的处理；所述轨道车地面控制***，主要负责智能轨道车运行信息的集中管理，接收由分布在现场各处的无线接入点返回的智能轨道车实际运行信息，包括当前位置坐标，当前任务，运行状况，故障信息，将处理后的信息返回上层中心监控***，并接收中心监控***下达命令传达各智能轨道车，同时负责向轨道机构控制***发送运行请求和干涉报警；所述轨道机构控制***，主要负责轨道运行执行机构的逻辑控制，实现智能轨道车的换向、换轨、爬坡、升降运行，返回轨道***实际信息到上层中心监控***，并配合轨道车地面控制***完成物料输送；所述车载控制***，随智能轨道车移动，与上层控制***之间通过工业以太网无线传送信号，实时汇报当前运作情况及通过自动定位导引识别单元运算的位置信息，接收中心监控***发送的物流信息及分配的任务；并依据轨道地面控制***发送的信息操作自动供电切换单元动作实现双电源无缝投入，满足多地形的供电控制要求；其中的车载安全障碍防护单元可监控智能轨道车行驶路径上的障碍和突发状况，保证其高速高效运行的安全可靠性。
本发明中所述转盘式换轨装置中在底座上安装有锁车定位装置，该装置包括有一推杆机构和一顶杆，两者通过连杆传动连接，顶杆上部与转盘中心处的滑动导向座穿装连接，并在底座上设有顶杆上下行程控制开关。
本发明中所述智能轨道输送控制***中车载控制***中的自动供电切换单元，包括有蓄电池及车轮的驱动装置，在智能轨道车的车体上还安装有车载轨道取电装置、位置检测发号器及控制箱，控制箱中设有逻辑控制器和机械互锁接触器，所述位置检测发号器连接逻辑控制器，逻辑控制器则控制连接机械互锁接触器，机械互锁接触器同时控制车载轨道取电装置和蓄电池为驱动装置提供电源，蓄电池同时为逻辑控制器提供电源。
本发明中所述智能轨道输送控制***中车载控制***中的自动定位导向单元是在智能轨道车的驱动装置中配设旋转编码器，在智能轨道车的车体上加装无线射频识别器，旋转编码器和无线射频识别器同时连接车载控制***中的逻辑控制器，并且在智能轨道车的轨道各工位设置工位信号承载元件供无线射频识别器读取识别。
本发明中所述智能轨道输送控制***中车载控制***的安全障碍防护单元是采用激光感应头或雷达测距仪。
本发明利用双供电智能轨道输送车替代人力驾驶抬包、电极拖车，配合智能吊装天车，依靠智能控制***完成电解铝车间的抬包、电极的物流自动输送，节约大量人力资源，且易安装维护。本发明能实现电解铝厂节能降耗、提高产能的目的。
本发明中采用了双供电（蓄电池及低压轨道电源）的智能输送轨道车，双供电的智能阳极输送轨道车在智能控制***的控制下，可在电解铝车间交叉进行抬包输送、新旧阳极换极输送。
本发明中的轨道车在轨运行时能实现精确定位、远程通信、区域监控、红外摇控或手动驱动、故障报警。
本发明中的智能轨道车换轨装置、智能轨道车供电自动切换换轨装置在智能控制***的控制下可实现90度转向到预设定轨道。智能轨道车供电自动切换换轨装置可将智能轨道车由铅酸电池供电自动切换至低压轨道供电。
本发明中的智能轨道车双轨十字交叉过轨装置可实现智能输送轨道车在十字交叉轨道处平稳通过。
本发明中的智能轨道车、换轨装置、供电自动切换换轨装置的中控***均可设计为插拔式模块结构，可快速整体更换，维护方便。
本发明中的轨道***为绝缘式设计，可避免干扰电解铝厂内的阳极供电设施。
本发明中的智能控制***能完成对智能输送车转向、定位、输送的智能控制。并对智能输送车在线运行进行故障报警、状态实时监控。
本发明设计先进，自动化程度高，生产效率高，应用于大型电解铝厂减轻了现有强磁场环境下电解铝厂的工人劳动强度，同时取代人力拖车输送，大大节约了有限的人力资源，环保节能。
附图说明
图1是本发明实施例轨道网布置示意图；
图2是十字交叉过轨装置结构俯视图；
图3是图2的A-A视图；
图4是转盘式换轨装置的主视图；
图5是转盘式换轨装置的俯视图；
图6是智能轨道输送控制***结构方框示意图；
图7是车载控制***结构示意图；
图8是车载控制***结构原理方框图。
图中：1—中心监控***，2—轨道车地面控制***，3—轨道机构控制***，4—无线接入点，5—智能轨道车，6—转盘式换轨装置，7—轨道运行机构控制柜，8—转盘式换轨装置，9—车体，10—车载轨道取电装置，11—蓄电池，12—位置检测发号器，13—控制箱，14—逻辑控制器，15—无线客户端，16，机械互锁接触器，17—驱动装置，18—旋转编码器，19—安全障碍防护单元，20—无线射频识别器，21—工位信号承载元件,22、23、24、25—导轨，26—过渡块，27—轮面，28—轮缘，29—底座，30—推杆机构，31—转盘，32—滑动导向座，33—行走导轨，34—耐磨衬板，35—滚轮，36—轴，37—支撑架，38—弹簧座，39—导柱，40—弹簧，41—电刷取电装置，42—内齿圈型四点接触球转盘轴承，43—行星齿轮，44—驱动电机，45—行程开关，46—顶杆，47—连杆，48—电解区，49—横向轨道，50—十字交叉过轨装置，51—维修轨道，52—过渡轨道，53—往返横向轨道，54—纵向轨道，55—横向轨道，56—纵向轨道，57—横向轨道，58—横向轨道，59—纵向轨道，60—阳极组装区。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例包括有呈矩阵布置（4×3）的十二个（具体个数由生产厂家的规模确定，一般均成矩阵布置，即成行、成列排布）电解区48及阳极组装区60，特别是：在每一行电解区48旁边设有一条横向轨道49，每隔两行电解区之间加设有两条横向轨道57，在最后一行电解区旁边加设一条横向轨道58与原有横向轨道49并排布置，且在最前一行电解区外部铺设有往返两条横向轨道53延伸至阳极组装区60，在阳极组装区铺设有两条纵向轨道54与往返两条横向轨道53对接，在该两条纵向轨道两端各对接有两条横向轨道55，每两条横向轨道55外端连接两纵向轨道56构成环形轨道；在每一列电解区48的两边均设有一条纵向轨道59，与电解区内的所有横向轨道交叉连接，所有纵横轨道构成轨道网，在轨道网中，每两列电解区之间的纵向轨道与所述最前面的往返两条横向轨道中的一条返回横向轨道交叉处是采用十字交叉过轨装置50连接，其余纵横轨道交叉处全部采用转盘式换轨装置6连接，在轨道网中，行走有多台智能轨道车5，为智能轨道车5和转盘式换轨装置6配设有智能轨道输送控制***，参见图6、7、8，该***包括有中心监控***1（选用研华的工控机，型号为APK-6320-6M02+三星的LED显示器），中心监控***1同时监控连接有轨道车地面控制***2和轨道机构控制***3（两者均可选用西门子S7-400系列，带PN/DP数据口的冗余型PLC，如：RCF460RPN3TX），其中轨道车地面控制***2通过工业以太网连接有若干无线接入点4(根据现场全面覆盖要求布置无线接入点，选用型号为6GK5786-2AA60-2AA0)，所述每台智能轨道车5上布置有车载控制***，所有车载控制***通过无线接入点4与轨道车地面控制***2构成无线通信连接，车载控制***中包括有无线客户端15(选用6GK5747-1AA30-6AA0)、逻辑控制器14、自动供电切换单元、自动定位导向单元、安全障碍防护单元19；所述轨道机构控制***通过工业以太网连接有若干轨道运行机构控制柜7，每台控制柜对应控制至少一台转盘式换轨装置6或8（根据现场布置确定，一般相距较近的几台装置集中一台控制柜控制即可）。
本实施例中每两列电解区之间的纵向轨道向前延伸连接两条横向布置的维修轨道51，且在维修轨道中段并接有一段过渡轨道52。
参见图2、3，本发明中所述的十字交叉过轨装置50包括有四条成十字交叉布置的导轨22、23、24、25，形成有四个交叉点，每条导轨在交叉处断开，并在断开处安装有一过渡块26同时连接交叉布置的两条导轨，所述过渡块26的顶面高度小于导轨顶面高度。
最好是过渡块与导轨的高度差等于轨道车车轮轮面27与轮缘28的高度差。
本实施例中所述过渡块26为方形，其宽度大于单条导轨的宽度。
参见图4、5，本发明中所述的转盘式换轨装置6具有底座29，在底座29上固定安装有一台驱动电机44和一个水平放置的内齿圈型四点接触球转盘轴承42，驱动电机44轴上装有行星轮43与四点接触球转盘轴承42的内齿圈传动连接，在四点接触球转盘轴承内齿圈上安装有一转盘31，转盘31上铺设有一组行走轨道23。
本实施例中所述行走轨道23与地面对接轨道等轨距、等轨高。
本实施例中在地面上位于转盘的下方安装有至少三个辅助支撑，该辅助支撑包括有支撑架37，支撑架37的顶部装有轴36及滚轮35；所有辅助支撑均布在同一圆圈上。
本实施例中所述支撑架37的底部设有弹性座38，弹性座38上设有导柱39与支撑架37导向连接，并在导柱39上安装有弹簧40。
本实施例中在转盘31底部正对辅助支撑的滚轮35设有环形耐磨衬板34。
本实施例中在底座29上安装锁车定位装置，该装置包括有一推杆机构30和一顶杆46，两者通过连杆47传动连接，顶杆46上部与转盘中心处的滑动导向座32穿装连接，并在底座29上设有顶杆46上下行程控制开关45。
本实用新型中在转盘31与底座29之间设有电刷取电装置41。
所述转盘式换轨装置6的工作原理是：本发明是安装于两组或更多组轨道的交叉换向（轨）处。首先转盘上的轨道与来车方向的轨道对准，输送车开进转盘上，然后通过锁车定位装置对输送车固定，启动电机驱动转盘旋转，使转盘上的轨道与拟定换向轨道对准后停止转动，解锁后，开动输送车即可进入换向轨道。
本实施例中所述中心监控***1，主要负责接收轨道车地面控制***2和轨道机构控制***3返回的现场信息，并向现场发送控制命令，实现设备层和管理层的信息双向交换；利用其进行实时在线监控现场的物流输送状况，现场轨道***的故障信息，输送线路监控，智能轨道车与物料实际全局坐标位置，并可以针对实际状况对智能轨道车的当前任务进行更改，用于突发状况或紧急情况的处理。
本实施例中所述轨道车地面控制***2，主要负责轨道车5运行信息的集中管理，接收由分布在现场各处的无线接入点4返回的轨道车实际运行信息，包括当前位置坐标，当前任务，运行状况，故障信息，将处理后的信息返回上层中心监控***1，并接收中心监控1***下达命令传达各轨道车，同时负责向轨道机构控制***发送运行请求和干涉报警。
本实施例中所述轨道机构控制***3，主要负责轨道运行执行机构的逻辑控制，实现轨道车的换向、换轨、爬坡、升降运行，返回轨道***实际信息到上层中心监控***，并配合轨道车地面控制***完成物料输送。
本实施例中所述车载控制***，随轨道车移动，与上层控制***之间通过工业以太网无线传送信号，实时汇报当前运作情况及通过自动定位导引识别单元运算的位置信息，接收中心监控***1发送的物流信息及分配的任务；并依据轨道地面控制***发送的信息操作自动供电切换单元动作实现双电源无缝投入，满足多地形的供电控制要求；其中的车载安全障碍防护单元19可监控轨道车行驶路径上的障碍和突发状况，保证其高速高效运行的安全可靠性。
本实施例中所述车载控制***中的自动供电切换单元，包括有蓄电池11及车轮的驱动装置17，在智能轨道车的车体9上还安装有车载轨道取电装置10（负责从低压轨道电源上取电，一般为电刷装置）、位置检测发号器12及控制箱13，控制箱中设有逻辑控制器14（选用菲尼克斯的171系列，型号ILC171ETH2TX）和机械互锁接触器16(可采用施耐德系列的直流接触器)，所述位置检测发号器12连接逻辑控制器14，逻辑控制器14则控制连接机械互锁接触器16，机械互锁接触器同时控制车载轨道取电装置10和蓄电池11为驱动装置17提供电源，蓄电池11同时为逻辑控制器14提供电源。
本实施例中所述车载控制***中的自动定位导向单元是在轨道车的驱动装置17中配设旋转编码器18（选用欧姆龙的32位绝对值编码器），在智能轨道车5的车体9上加装无线射频识别器20（选用TI-BL67-DPV1-4型），旋转编码器18和无线射频识别器20同时连接车载控制***中的逻辑控制器14，并且在智能轨道车的轨道各工位设置工位信号承载元件21（为YURCK配套的载码体，用来写入各种位置信息，供车载无线射频识别设备读取，选用型号：TNLR-Q80-H1147）与无线射频识别器20构成无线连接。
本发明中所述车载控制***中的安全障碍防护单元是19采用激光感应头或雷达测距仪。
Claims (9)
1.电解铝厂专用智能轨道车输送***，包括有呈矩阵布置的多个电解区及阳极组装区，其特征是：在每一行电解区旁边设有一条横向轨道，每隔两行电解区之间加设有两条横向轨道，在最后一行电解区旁边加设一条横向轨道与原有横向轨道并排布置，且在最前一行电解区外部铺设有往返两条横向轨道延伸至阳极组装区，在阳极组装区铺设有两条纵向轨道与往返两条横向轨道对接，在该两条纵向轨道两端各对接有两条横向轨道，每两条横向轨道外端连接两纵向轨道构成环形轨道；在每一列电解区的两边均设有一条纵向轨道，与电解区内的所有横向轨道交叉连接，所有纵横轨道构成轨道网，在轨道网中，每两列电解区之间的纵向轨道与所述最前面的往返两条横向轨道中的一条返回横向轨道交叉处是采用十字交叉过轨装置连接，其余纵横轨道交叉处全部采用转盘式换轨装置连接；在轨道网中，行走有多台智能轨道车，为智能轨道车和转盘式换轨装置配设有智能轨道输送控制***，该***包括有中心监控***，中心监控***同时监控连接有轨道车地面控制***和轨道机构控制***，其中轨道车地面控制***通过工业以太网连接有若干无线接入点，所述每台智能轨道车上布置有车载控制***，所有车载控制***通过无线接入点与轨道车地面控制***构成无线通信连接，车载控制***中包括有无线客户端、逻辑控制器、自动供电切换单元、自动定位导向单元、安全障碍防护单元；所述轨道机构控制***通过工业以太网连接有若干轨道运行机构控制柜，每台控制柜对应控制至少一台转盘式换轨装置。
2.根据权利要求1所述的电解铝厂专用智能轨道车输送***，其特征是：每两列电解区之间的纵向轨道向前延伸连接两条横向布置的维修轨道，且在维修轨道中段并接有一段过渡轨道。
3.根据权利要求1所述的电解铝厂专用智能轨道车输送***，其特征是：所述十字交叉过轨装置包括有四条成十字交叉布置的导轨，形成有四个交叉点，每条导轨在交叉处断开，并在断开处安装有一过渡块同时连接交叉布置的两条导轨，所述过渡块的顶面高度小于导轨顶面高度。
4.根据权利要求1所述的电解铝厂专用智能轨道车输送***，其特征是：所述转盘式换轨装置具有底座，在底座上固定安装有一台驱动电机和一个水平放置的内齿圈型四点接触球转盘轴承，驱动电机轴上装有行星轮与四点接触球转盘轴承的内齿圈传动连接，在四点接触球转盘轴承内齿圈上安装有一转盘，转盘上铺设有一组行走轨道；在地面上位于转盘的下方安装有至少三个辅助支撑，该辅助支撑包括有支撑架，支撑架的顶部装有轴及滚轮；所有辅助支撑均布在同一圆圈上；所述支撑架的底部设有弹性座，弹性座上设有导柱与支撑架导向连接，并在导柱上安装有弹簧；在转盘与底座之间设有电刷取电装置。
5.根据权利要求1所述的电解铝厂专用智能轨道车输送***，其特征是：所述中心监控***，主要负责接收轨道车地面控制***和轨道机构控制***返回的现场信息，并向现场发送控制命令，实现设备层和管理层的信息双向交换；利用其进行实时在线监控现场的物流输送状况，现场轨道***的故障信息，输送线路监控，智能轨道车与物料实际全局坐标位置，并可以针对实际状况对智能轨道车的当前任务进行更改，用于突发状况或紧急情况的处理；所述轨道车地面控制***，主要负责智能轨道车运行信息的集中管理，接收由分布在现场各处的无线接入点返回的智能轨道车实际运行信息，包括当前位置坐标，当前任务，运行状况，故障信息，将处理后的信息返回上层中心监控***，并接收中心监控***下达命令传达各智能轨道车，同时负责向轨道机构控制***发送运行请求和干涉报警；所述轨道机构控制***，主要负责轨道运行执行机构的逻辑控制，实现智能轨道车的换向、换轨、爬坡、升降运行，返回轨道***实际信息到上层中心监控***，并配合轨道车地面控制***完成物料输送；所述车载控制***，随智能轨道车移动，与上层控制***之间通过工业以太网无线传送信号，实时汇报当前运作情况及通过自动定位导引识别单元运算的位置信息，接收中心监控***发送的物流信息及分配的任务；并依据轨道地面控制***发送的信息操作自动供电切换单元动作实现双电源无缝投入，满足多地形的供电控制要求；其中的车载安全障碍防护单元可监控智能轨道车行驶路径上的障碍和突发状况，保证其高速高效运行的安全可靠性。
6.根据权利要求1所述的电解铝厂专用智能轨道车输送***，其特征是：所述转盘式换轨装置中在底座上安装有锁车定位装置，该装置包括有一推杆机构和一顶杆，两者通过连杆传动连接，顶杆上部与转盘中心处的滑动导向座穿装连接，并在底座上设有顶杆上下行程控制开关。
7.根据权利要求1所述的电解铝厂专用智能轨道车输送***，其特征是：所述智能轨道输送控制***中车载控制***中的自动供电切换单元，包括有蓄电池及车轮的驱动装置，在智能轨道车的车体上还安装有车载轨道取电装置、位置检测发号器及控制箱，控制箱中设有逻辑控制器和机械互锁接触器，所述位置检测发号器连接逻辑控制器，逻辑控制器则控制连接机械互锁接触器，机械互锁接触器同时控制车载轨道取电装置和蓄电池为驱动装置提供电源，蓄电池同时为逻辑控制器提供电源。
8.根据权利要求1所述的电解铝厂专用智能轨道车输送***，其特征是：所述智能轨道输送控制***中车载控制***中的自动定位导向单元是在智能轨道车的驱动装置中配设旋转编码器，在智能轨道车的车体上加装无线射频识别器，旋转编码器和无线射频识别器同时连接车载控制***中的逻辑控制器，并且在智能轨道车的轨道各工位设置工位信号承载元件供无线射频识别器读取识别。
9.根据权利要求1所述的电解铝厂专用智能轨道车输送***，其特征是：所述智能轨道输送控制***中车载控制***的安全障碍防护单元是采用激光感应头或雷达测距仪。
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