CN112453380B - 钢包自动浇铸***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢包自动浇铸***及方法，其中，接钢位机器人能带动3D扫描仪扫描获取接钢位处定位板和水口机构的坐标并得出两者的相对位置关系，能带动3D扫描仪扫描获取接钢位处水口油缸的坐标后抓取水口油缸安装在水口机构上，浇铸位机器人能带动3D扫描仪扫描获取锁止的协作式机械臂的初始位置后将长水口放置到协作式机械臂上，能带动3D扫描仪扫描获取浇铸位处定位板的坐标并通过相对位置关系得出浇铸位处水口机构的坐标，能牵引解锁状态的协作式机械臂使长水口位于水口机构的正下方，升降装置能驱动锁止的协作式机械臂上升使长水口与水口机构接触密封。本发明安全性高、定位精度高、成功率高、使用寿命高、长水口装卸时间短、生产效率高。

Description

钢包自动浇铸***及方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域具体涉及一种钢包自动浇铸***及方法。

背景技术

进行连续浇铸时，当一包钢水浇铸完毕后需要将第二包钢水快速注入中间包，同时需要保证浇铸过程中钢水不会被氧化。目前连续浇铸的操作过程为：装有钢水的钢包到达回转台的接钢位后，操作工在钢包下部的水口机构上安装用于打开钢包的水口油缸，然后回转台将钢包旋转到浇铸位的中间罐上方，操作工在水口机构上安装用于隔绝氧气的长水口，防止浇铸过程中钢水氧化，然后通过水口油缸打开水口机构、通过长水口开始浇铸，浇铸完成后，操作工先通过水口油缸关闭水口机构，然后取下长水口，回转台将空钢包旋转到接钢位的同时带有钢水的新钢包旋转到浇铸位中间罐上方，重复上述操作，实现连续浇铸。

目前，连续浇铸过程中的安装水口油缸、安装长水口、取下长水口等操作都是由人工操作，而现场环境恶劣、工作强度大，人工操作准确性低、容易出现意外。为了减轻操作人员的工作强度、减少安全隐患，以机器人代替人工完成高危区域操作的方案正逐步推广，但是连铸浇铸区存在环境温度过高(超过150℃，长水口套管安装处的温度甚至超过800℃)、空气烟尘多等因素，直接使用机器人进行操作的话，成功率低、使用寿命低，而且机器人直接安装长水口时需要在浇铸完成后再次拆卸长水口，生产效率低、不利于连续生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢包自动浇铸***及方法，本发明能自动完成拆装水口油缸和长水口的操作，安全性高、定位精度高、成功率高、使用寿命高、长水口装卸时间短、生产效率高。

本发明所采用的技术方案是：

一种钢包自动浇铸***，包括固定在回转台叉臂上的定位板、放置在回转台叉臂上的水口油缸、位于接钢位附近的接钢位机器人以及位于浇铸位附近的浇铸位机器人和协作式机械臂，接钢位机器人和浇铸位机器人上都设有3D扫描仪，协作式机械臂由升降装置驱动升降；接钢位机器人能带动3D扫描仪扫描获取接钢位处定位板和水口机构的坐标并得出两者的相对位置关系，接钢位机器人能带动3D扫描仪扫描获取接钢位处水口油缸的坐标后抓取水口油缸安装在已知坐标的水口机构上；协作式机械臂能被外力牵引在水平面上移动且能在水平面锁止，浇铸位机器人能带动3D扫描仪扫描获取锁止的协作式机械臂的初始位置后将长水口放置到协作式机械臂上，浇铸位机器人能带动3D扫描仪扫描获取浇铸位处定位板的坐标并通过定位板和水口机构的相对位置关系得出浇铸位处水口机构的坐标，浇铸位机器人能牵引解锁状态的协作式机械臂使长水口位于已知坐标的水口机构的正下方，升降装置能驱动锁止的协作式机械臂上升使长水口与水口机构接触密封。

进一步地，协作式机械臂包括两节能在水平面摆动的悬臂和设在悬臂上的锁紧机构。

进一步地，升降装置为液压缸。

进一步地，水口油缸放置在回转台叉臂的侧面。

进一步地，3D扫描仪安装在接钢位机器人和浇铸位机器人第六轴处。

一种钢包自动浇铸方法，采用上述钢包自动浇铸***，

新钢包放置到回转台的接钢位上后，接钢位机器人接到指令开始工作，接钢位机器人带动3D扫描仪扫描获取接钢位处定位板和水口机构的坐标并得出两者的相对位置关系，数据上传完毕后，接钢位机器人带动3D扫描仪扫描获取接钢位处水口油缸的坐标，然后抓取水口油缸安装在已知坐标的水口机构上，然后回到安全等待区等待新钢包到位后重复操作；

回转台旋转前，浇铸位机器人带动3D扫描仪扫描获取锁止的协作式机械臂的初始位置，然后将长水口放置到协作式机械臂上，回转台旋转且停稳后，浇铸位机器人带动3D扫描仪扫描获取浇铸位处定位板的坐标并通过定位板和水口机构的相对位置关系得出浇铸位处水口机构的坐标，然后协作式机械臂解锁、浇铸位机器人牵引协作式机械臂使长水口位于已知坐标的水口机构的正下方，然后协作式机械臂锁止、升降装置驱动协作式机械臂上升使长水口与水口机构接触密封，然后浇铸位机器人回到安全等待区等待新钢包到浇铸位后重复操作；

钢水浇铸完毕后，升降装置驱动协作式机械臂下降使长水口与水口机构脱离，然后回转台旋转，空钢包到接钢位、新钢包到浇铸位。

进一步地，浇铸位机器人回到安全等待区时执行中间罐测温和加渣工作。

本发明的有益效果是：

本发明能替代人工自动完成拆装水口油缸和长水口的操作，安全性高；本发明通过3D扫描仪扫描获取定位板、水口油缸和水口机构的坐标，定位精度高、成功率高；本发明通过定位板和水口机构的相对位置关系得出浇铸位处水口机构的坐标，再通过浇铸位机器人牵引协作式机械臂使长水口位于已知坐标的水口机构的正下方，再通过升降装置驱动协作式机械臂上升使长水口与水口机构接触密封，避免3D扫描仪在中间罐高温区进行视觉识别、避免浇铸位机器人在中间罐高温区进行高温操作，使用寿命高；本发明通过浇铸位机器人、协作式机械臂和升降装置完成长水口与水口机构接触密封和脱离，长水口装卸时间短、生产效率高。

附图说明

图1是本发明实施例中钢包自动浇铸***的布置图一。

图2是本发明实施例中钢包自动浇铸***的布置图二。

图3是本发明实施例中在接钢位处接钢位机器人带动3D扫描仪扫描时的示意图。

图4是本发明实施例中在浇铸位处浇铸位机器人将长水口放置到协作式机械臂上时的示意图。

图中：1-回转台；2-钢包；3-接钢位机器人；4-浇铸位机器人；5-协作式机械臂；6-长水口；7-水口油缸；8-定位板；9-3D扫描仪；10-水口机构；11-中间罐。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图4所示，一种钢包自动浇铸***，包括固定在回转台1叉臂上的定位板8、放置在回转台1叉臂上的水口油缸7、位于接钢位附近的接钢位机器人3以及位于浇铸位附近的浇铸位机器人4和协作式机械臂5，接钢位机器人3和浇铸位机器4人上都设有3D扫描仪9，协作式机械臂5由升降装置驱动升降；接钢位机器人3能带动3D扫描仪9扫描获取接钢位处定位板8和水口机构10的坐标并得出两者的相对位置关系，接钢位机器人3能带动3D扫描仪9扫描获取接钢位处水口油缸7的坐标后抓取水口油缸7安装在已知坐标的水口机构10上；协作式机械臂5能被外力牵引在水平面上移动且能在水平面锁止，浇铸位机器人4能带动3D扫描仪9扫描获取锁止的协作式机械臂5的初始位置后将长水口6放置到协作式机械臂5上，浇铸位机器4人能带动3D扫描仪9扫描获取浇铸位处定位板8的坐标并通过定位板8和水口机构10的相对位置关系得出浇铸位处水口机构10的坐标，浇铸位机器人4能牵引解锁状态的协作式机械臂5使长水口6位于已知坐标的水口机构10的正下方，升降装置能驱动锁止的协作式机械臂5上升使长水口6与水口机构10接触密封。

在本实施例中，协作式机械臂5包括两节能在水平面摆动的悬臂和设在悬臂上的锁紧机构。

在本实施例中，升降装置为液压缸。

在本实施例中，水口油缸7放置在回转台1叉臂的侧面。

在本实施例中，3D扫描仪9安装在接钢位机器人3和浇铸位机器人4第六轴处。

一种钢包自动浇铸方法，采用上述钢包自动浇铸***：

新钢包2放置到回转台1的接钢位上后，接钢位机器人3接到指令开始工作，如图3所示，接钢位机器人3带动3D扫描仪9扫描获取接钢位处定位板8和水口机构10的坐标并得出两者的相对位置关系，数据上传完毕后，接钢位机器人3带动3D扫描仪9扫描获取接钢位处水口油缸7的坐标，然后抓取水口油缸7安装在已知坐标的水口机构10上，然后回到安全等待区等待新钢包2到位后重复操作；

回转台1旋转前，浇铸位机器人4带动3D扫描仪9扫描获取锁止的协作式机械臂5的初始位置，如图4所示，然后将长水口6放置到协作式机械臂5上，回转台1旋转且停稳后，浇铸位机器人4带动3D扫描仪9扫描获取浇铸位处定位板8的坐标并通过定位板8和水口机构10的相对位置关系得出浇铸位处水口机构10的坐标，然后协作式机械臂5解锁、浇铸位机器人4牵引协作式机械臂5使长水口6位于已知坐标的水口机构10的正下方，然后协作式机械臂5锁止、升降装置驱动协作式机械臂5上升使长水口6与水口机构10接触密封，然后浇铸位机器人4回到安全等待区等待新钢包2到浇铸位后重复操作；

钢水浇铸完毕后，升降装置驱动协作式机械臂5下降使长水口6与水口机构10脱离，然后回转台1旋转，空钢包2到接钢位、新钢包2到浇铸位。

在本实施例中，浇铸位机器人4回到安全等待区时可以执行中间罐测温和加渣工作。

本发明能替代人工自动完成拆装水口油缸7和长水口6的操作，安全性高；本发明通过3D扫描仪9扫描获取定位板8、水口油缸7和水口机构10的坐标，定位精度高、成功率高；本发明通过定位板8和水口机构10的相对位置关系得出浇铸位处水口机构10的坐标，再通过浇铸位机器人4牵引协作式机械臂5使长水口6位于已知坐标的水口机构10的正下方，再通过升降装置驱动协作式机械臂5上升使长水口6与水口机构10接触密封，避免3D扫描仪9在中间罐11高温区进行视觉识别、避免浇铸位机器人4在中间罐11高温区进行高温操作，使用寿命高；本发明通过浇铸位机器人4、协作式机械臂5和升降装置完成长水口6与水口机构10接触密封和脱离，长水口6装卸时间短、生产效率高。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种钢包自动浇铸***，其特征在于：包括固定在回转台叉臂上的定位板、放置在回转台叉臂上的水口油缸、位于接钢位附近的接钢位机器人以及位于浇铸位附近的浇铸位机器人和协作式机械臂，接钢位机器人和浇铸位机器人上都设有3D扫描仪，协作式机械臂由升降装置驱动升降；接钢位机器人能带动3D扫描仪扫描获取接钢位处定位板和水口机构的坐标并得出两者的相对位置关系，接钢位机器人能带动3D扫描仪扫描获取接钢位处水口油缸的坐标后抓取水口油缸安装在已知坐标的水口机构上；协作式机械臂能被外力牵引在水平面上移动且能在水平面锁止，浇铸位机器人能带动3D扫描仪扫描获取锁止的协作式机械臂的初始位置后将长水口放置到协作式机械臂上，浇铸位机器人能带动3D扫描仪扫描获取浇铸位处定位板的坐标并通过定位板和水口机构的相对位置关系得出浇铸位处水口机构的坐标，浇铸位机器人能牵引解锁状态的协作式机械臂使长水口位于已知坐标的水口机构的正下方，升降装置能驱动锁止的协作式机械臂上升使长水口与水口机构接触密封。

2.如权利要求1所述的钢包自动浇铸***，其特征在于：协作式机械臂包括两节能在水平面摆动的悬臂和设在悬臂上的锁紧机构。

3.如权利要求1所述的钢包自动浇铸***，其特征在于：升降装置为液压缸。

4.如权利要求1所述的钢包自动浇铸***，其特征在于：水口油缸放置在回转台叉臂的侧面。

5.如权利要求1所述的钢包自动浇铸***，其特征在于：3D扫描仪安装在接钢位机器人和浇铸位机器人第六轴处。

6.一种钢包自动浇铸方法，其特征在于：采用如权利要求1至5任一所述的钢包自动浇铸***，

新钢包放置到回转台的接钢位上后，接钢位机器人接到指令开始工作，接钢位机器人带动3D扫描仪扫描获取接钢位处定位板和水口机构的坐标并得出两者的相对位置关系，数据上传完毕后，接钢位机器人带动3D扫描仪扫描获取接钢位处水口油缸的坐标，然后抓取水口油缸安装在已知坐标的水口机构上，然后回到安全等待区等待新钢包到位后重复操作；

回转台旋转前，浇铸位机器人带动3D扫描仪扫描获取锁止的协作式机械臂的初始位置，然后将长水口放置到协作式机械臂上，回转台旋转且停稳后，浇铸位机器人带动3D扫描仪扫描获取浇铸位处定位板的坐标并通过定位板和水口机构的相对位置关系得出浇铸位处水口机构的坐标，然后协作式机械臂解锁、浇铸位机器人牵引协作式机械臂使长水口位于已知坐标的水口机构的正下方，然后协作式机械臂锁止、升降装置驱动协作式机械臂上升使长水口与水口机构接触密封，然后浇铸位机器人回到安全等待区等待新钢包到浇铸位后重复操作；

钢水浇铸完毕后，升降装置驱动协作式机械臂下降使长水口与水口机构脱离，然后回转台旋转，空钢包到接钢位、新钢包到浇铸位。

7.如权利要求6所述的钢包自动浇铸方法，其特征在于：浇铸位机器人回到安全等待区时执行中间罐测温和加渣工作。

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