一种钢包砌筑机器人工作站的制作方法

1.本实用新型涉及钢包砌筑技术领域，特别是涉及一种钢包砌筑机器人工作站。

背景技术：

2.钢包是冶金行业的重要容器件，主要用于炼钢厂在电炉、转炉前承接钢水和浇注作业。钢包工作层一般采用铝镁材料耐火砖，在机械应力、热应力及1500℃钢水化学侵蚀作用下，钢包工作层很容易出现耐材脱落等现象，导致钢包寿命降低。因此，需要人工不断对钢包工作层进行重新砌筑、维修，以满足钢包的使用要求。
3.目前人工砌筑钢包存在很多缺点：1.安全系数低：砌筑钢包作业区域是在天车吊运下方，天车吊运与砌包交叉作业；2.劳动强度大：钢包的数量固定，必须在有限时间里完成砌筑，每天搬运耐火砖次数多，以90t钢包为例，每块砖最重14kg，最轻5kg，一人每天要搬运5～6t砖；3.工作环境差：砌筑现场粉尘漂浮在砌筑作业区，夏季工作温度高达50多℃；4.完成一个钢包的砌筑工作至少要配备5名熟练作业人员，由于作业环境恶劣，劳动强度大，导致招工困难，人员流动性大，进而质量难以保证，效率降低。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种钢包砌筑机器人工作站，以解决上述现有技术存在的问题，可降低人工成本、提高砌筑精度、提高效率和提高安全系数。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.本实用新型提供一种钢包砌筑机器人工作站，包括：砌筑装置、输送装置、耐火砖上料装置、灌浆设备和电气控制系统，所述砌筑装置包括升降装置、砌筑机器人、第一视觉系统、砌筑机器人手爪，所述升降装置的两端固定设置于放置钢包的工作坑顶端的两侧，所述砌筑机器人与所述升降装置的底端固定连接，所述第一视觉系统与所述砌筑机器人的输出端固定连接，所述砌筑机器人手爪与所述砌筑机器人的输出端固定连接；所述输送装置包括耐火砖柔性输送线和灌浆输送管道，所述耐火砖柔性输送线的输出端与所述升降装置的底端固定连接，所述灌浆输送管道的输出端与所述砌筑机器人的输出端固定连接；所述耐火砖上料装置固定设置于耐火砖垛堆放区，所述耐火砖柔性输送线的输入端固定设置于所述耐火砖垛堆放区的地面上，所述耐火砖上料装置用于将堆放在所述耐火砖垛堆放区的耐火砖放置于所述耐火砖柔性输送线的输入端上；所述灌浆输送管道的输入端与所述灌浆设备连接并连通，所述电气控制系统砌筑装置、输送装置、耐火砖上料装置和灌浆设备信号连接。
7.优选的，所述耐火砖上料装置包括上料机器人、上料机器人手爪和第二视觉系统，所述上料机器人固定设置于所述耐火砖垛堆放区，所述上料机器人手爪固定设置于所述上料机器人的输出端，所述第二视觉系统固定设置于所述上料机器人的输出端。
8.优选的，所述耐火砖上料装置还能包括切砖机，所述切砖机用于对耐火砖进行切割以适应所述钢包砌筑时每层的合口砖的尺寸。
9.优选的，所述耐火砖垛堆放区堆放有不同类型的耐火砖垛，各所述耐火砖垛包括包底砖垛、水口砖垛、包壁砖垛、渣线砖垛。
10.优选的，所述升降装置为垳架式机械手，所述垳架式机械手的两端固定设置于工作坑开口的两侧，所述耐火砖柔性输送线的输出端与所述垳架式机械手的z轴的底端固定连接。
11.优选的，所述输送装置还包括力平衡器，所述力平衡器一端与所述垳架式机械手的框架固定连接，另一端与所述灌浆输送管道的悬空部位固定连接。
12.优选的，所述上料机器人型号为abbirb4600-60/2.05的机器人。
13.优选的，所述砌筑机器人型号为abbirb2600的机器人，且所述砌筑机器人倒挂式固定于所述垳架式机械手z轴的底端。
14.优选的，所述电气控制系统包括上料机器人控制柜、传送系统控制柜、砌筑机器人控制柜和工作站控制柜，所述上料机器人控制柜与所述上料机器人的电机和所述切砖机的电机信号连接，所述传送系统控制柜与所述耐火砖输送线、所述灌浆设备信号连接，所述砌筑机器人控制柜与所述砌筑机器人的电机和所述垳架式机械手的电机信号连接，所述工作站控制柜与上料机器人控制柜、传送系统控制柜、砌筑机器人控制柜、第一视觉系统和第二视觉系统信号连接。
15.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
16.本实用新型提供一种钢包砌筑机器人工作站，首先人工将不同规格砖垛放入到耐火砖垛堆放区，运送车将钢包运送至工作坑中，桁架机械手按示教位置，将z轴自动下降，z轴末端砌筑机器人探入钢包内，砌筑机器人整体回转360
°
通过第一视觉系统对钢包内壁永久层进行轮廓扫描后反馈至电气控制系统，耐火砖上料装置将耐火砖放到柔性输送线上，柔性输送线自动将砖传送到砌筑机器人的拾取位置，砌筑机器人抓取耐火砖进行砌筑，减少了人员劳动强度，缩短了砌筑时间节拍，提高了人员安全系数，通过视觉扫描系统，确保砌筑的精准性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
18.图1为本实用新型提供的钢包砌筑机器人工作站的结构示意图；
19.图2为图1中耐火砖垛堆放区的结构示意图；
20.图中：1、上料机器人；2、上料机器人手爪；3、第二视觉系统；4、切砖机；5、耐火砖垛；6、耐火砖柔性输送线；7、灌浆输送管道；8、力平衡器；9、垳架式机械手；10、砌筑机器人；11、第一视觉系统；12、砌筑机器人手爪；13、喷头；14、钢包；15、灌浆设备。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的
实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
22.本实用新型的目的是提供一种钢包砌筑机器人工作站，以解决上述现有技术存在的问题，可降低人工成本、提高砌筑精度、提高效率和提高安全系数。
23.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
24.本实用新型提供一种钢包砌筑机器人工作站，如图1～2所示，包括：砌筑装置、输送装置、耐火砖上料装置、灌浆设备15和电气控制系统，砌筑装置包括垳架式机械手9、砌筑机器人10、第一视觉系统11、砌筑机器人手爪12，垳架式机械手9的两端固定设置于放置钢包14的工作坑顶端的两侧，砌筑机器人10与垳架式机械手9z轴的底端固定连接，第一视觉系统11与砌筑机器人10的输出端固定连接，砌筑机器人手爪12与砌筑机器人10的输出端固定连接；输送装置包括耐火砖柔性输送线6和灌浆输送管道7，耐火砖柔性输送线6的输出端与垳架式机械手9的z轴的底端固定连接，灌浆输送管道7的输出端与砌筑机器人10的输出端固定连接；耐火砖上料装置固定设置于耐火砖垛堆放区，耐火砖柔性输送线6的输入端固定设置于耐火砖垛堆放区的地面上，耐火砖上料装置用于将堆放在耐火砖垛堆放区的耐火砖放置于耐火砖柔性输送线6的输入端上；灌浆输送管道7的输入端与灌浆设备15连接并连通，电气控制系统砌筑装置、输送装置、耐火砖上料装置和灌浆设备15信号连接，首先人工将不同规格砖垛放入到耐火砖垛堆放区，运送车将钢包14运送至工作坑中，桁架机械手按示教位置，将z轴自动下降，z轴末端砌筑机器人10探入钢包14内，砌筑机器人10整体回转360
°
通过第一视觉系统11对钢包14内壁永久层进行轮廓扫描后反馈至电气控制系统，电气控制系统对当前层砖型排序进行自动规划，计算砖数量，并将信息反馈至耐火砖上料装置，耐火砖上料装置根据反馈的砖型进行抓取排序，抓取后将耐火砖放到柔性输送线上，柔性输送线自动将砖传送到砌筑机器人10的拾取位置，砌筑机器人10抓取耐火砖进行砌筑，减少了人员劳动强度，缩短了砌筑时间节拍，提高了人员安全系数，通过视觉扫描系统，确保砌筑的精准性。
25.在一个优选的实施例中，耐火砖上料装置包括上料机器人1、上料机器人手爪2、第二视觉系统3，上料机器人1固定设置于耐火砖垛堆放区，上料机器人手爪2固定设置于上料机器人1的输出端，第二视觉系统3固定设置于上料机器人1的输出端，上料机器人1根据电气控制系统反馈的砖型进行抓取排序，通过第二视觉系统3识别不同耐火砖垛5的位置坐标，引导上料机器人1进行抓取，抓取后将耐火砖放到柔性输送线上，柔性输送线自动将砖传送到砌筑机器人10拾取位置，砌筑机器人10抓取耐火砖进行砌筑。
26.在一个优选的实施例中，耐火砖上料装置还能包括切砖机4，切砖机4用于对耐火砖进行切割以适应钢包14砌筑时每层的合口砖的尺寸，当一层码放即将结束，第一视觉系统11会自动测量合口砖尺寸，上料机器人1根据测量结果抓取耐火砖到切砖机4进行切割，再通过输送线传输给砌筑机器人10进行砌筑。
27.在一个优选的实施例中，耐火砖垛堆放区堆放有不同类型的耐火砖垛5，各耐火砖垛5包括包底砖垛、水口砖垛、包壁砖垛、渣线砖垛，方便上料机器人1对不同类型发的砖进行抓取。
28.在一个优选的实施例中，输送装置还包括力平衡器8，力平衡器8一端与垳架式机
械手9的框架固定连接，另一端与灌浆输送管道7的悬空部位固定连接，能够使灌浆输送管道7活动悬挂在垳架式机械手9下方，能够使灌浆输送管道7输出口的喷头13随着砌筑机器人10的输出端移动。
29.在一个优选的实施例中，上料机器人1型号为abbirb4600-60/2.05的机器人，这种型号的机器人通用性强，位姿灵活，身形纤细紧凑，手臂长，最大动作半径r2050mm，重复定位精度
±
0.06mm。通过在线示教，编制不同作业程序，由第二视觉系统3判别工件类型和位置，调用相应的作业程序。
30.在一个优选的实施例中，砌筑机器人10型号为abbirb2600的机器人，且砌筑机器人10倒挂式固定于垳架式机械手9z轴的底端，采用abbirb2600的机器人，这种型号的机器人的特点是工作范围大，安装方式灵活，结构紧凑，适合在狭窄空间工作，不会干扰辅助设备。
31.在一个优选的实施例中，桁架机械手为单轴桁架机械手，整体采用龙门结构，z轴位于龙门结构的中心可沿着垂直方向的线性运动，采用交流伺服电机驱动，作为砌筑机器人10的外部轴，受电气控制系统柜的控制，调速方便，定位精确，必要时可与砌筑机器人10联动，实现协调运动。
32.在一个优选的实施例中，电气控制系统包括上料机器人1控制柜、传送系统控制柜、砌筑机器人10控制柜和工作站控制柜，上料机器人1控制柜与上料机器人1的电机和切砖机4的电机信号连接，传送系统控制柜与耐火砖输送线、灌浆设备15和灌浆输送管道7信号连接，砌筑机器人10控制柜与砌筑机器人10的电机和垳架式机械手9的电机信号连接，工作站控制柜与上料机器人1控制柜、传送系统控制柜、砌筑机器人10控制柜、第一视觉系统11和第二视觉系统3信号连接。
33.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

技术特征：

1.一种钢包砌筑机器人工作站，其特征在于：包括：砌筑装置，所述砌筑装置包括升降装置、砌筑机器人、第一视觉系统、砌筑机器人手爪，所述升降装置的两端固定设置于放置钢包的工作坑开口的两侧，所述砌筑机器人与所述升降装置的底端固定连接，所述第一视觉系统与所述砌筑机器人的输出端固定连接，所述砌筑机器人手爪与所述砌筑机器人的输出端固定连接；输送装置，所述输送装置包括耐火砖柔性输送线和灌浆输送管道，所述耐火砖柔性输送线的输出端与所述升降装置的底端固定连接，所述灌浆输送管道的输出端与所述砌筑机器人的输出端固定连接；耐火砖上料装置，所述耐火砖上料装置用于固定设置于耐火砖垛堆放区，所述耐火砖柔性输送线的输入端固定设置于所述耐火砖垛堆放区的地面上，所述耐火砖上料装置用于将堆放在所述耐火砖垛堆放区的耐火砖放置于所述耐火砖柔性输送线的输入端上；灌浆设备，所述灌浆输送管道的输入端与所述灌浆设备连接并连通；以及电气控制系统，所述电气控制系统与升降装置、砌筑机器人、第一视觉系统、输送装置、耐火砖上料装置和灌浆设备信号连接。2.根据权利要求1所述的钢包砌筑机器人工作站，其特征在于：所述耐火砖上料装置包括上料机器人、上料机器人手爪和第二视觉系统，所述上料机器人固定设置于所述耐火砖垛堆放区，所述上料机器人手爪固定设置于所述上料机器人的输出端，所述第二视觉系统固定设置于所述上料机器人的输出端。3.根据权利要求2所述的钢包砌筑机器人工作站，其特征在于：所述耐火砖上料装置还能包括切砖机，所述切砖机用于对耐火砖进行切割以适应所述钢包砌筑时每层的合口砖的尺寸。4.根据权利要求3所述的钢包砌筑机器人工作站，其特征在于：所述耐火砖垛堆放区堆放有不同类型的耐火砖，各所述耐火砖垛包括包底砖垛、水口砖垛、包壁砖垛、渣线砖垛。5.根据权利要求4所述的钢包砌筑机器人工作站，其特征在于：所述升降装置为垳架式机械手，所述垳架式机械手的两端固定设置于工作坑开口的两侧，所述耐火砖柔性输送线的输出端与所述垳架式机械手的z轴的底端固定连接。6.根据权利要求5所述的钢包砌筑机器人工作站，其特征在于：所述输送装置还包括力平衡器，所述力平衡器一端与所述垳架式机械手的框架固定连接，另一端与所述灌浆输送管道的悬空部位固定连接。7.根据权利要求6所述的钢包砌筑机器人工作站，其特征在于：所述上料机器人型号为abbirb4600-60/2.05的机器人。8.根据权利要求7所述的钢包砌筑机器人工作站，其特征在于：所述砌筑机器人型号为abbirb2600的机器人，且所述砌筑机器人倒挂式固定于所述垳架式机械手z轴的底端。9.根据权利要求8所述的钢包砌筑机器人工作站，其特征在于：所述电气控制系统包括上料机器人控制柜、传送系统控制柜、砌筑机器人控制柜和工作站控制柜，所述上料机器人控制柜与所述上料机器人的电机和所述切砖机的电机信号连接，所述传送系统控制柜与所述耐火砖输送线、所述灌浆设备信号连接，所述砌筑机器人控制柜与所述砌筑机器人的电机和所述垳架式机械手的电机信号连接，所述工作站控制柜与上料机器人控制柜、传送系统控制柜、砌筑机器人控制柜、第一视觉系统和第二视觉系统信号连接。

技术总结

本实用新型公开了一种钢包砌筑机器人工作站，涉及钢包砌筑技术领域，包括：砌筑装置、输送装置、耐火砖上料装置、灌浆设备和电气控制系统，砌筑装置包括垳架式机械手、砌筑机器人、第一视觉系统、砌筑机器人手爪，砌筑机器人与垳架式机械手Z轴的底端固定连接；耐火砖柔性输送线的输出端与垳架式机械手的Z轴的底端固定连接，灌浆输送管道的输出端与砌筑机器人的输出端固定连接；耐火砖上料装置固定设置于耐火砖垛堆放区，耐火砖上料装置用于将堆放在耐火砖垛堆放区的耐火砖放置于耐火砖柔性输送线的输入端上；电气控制系统砌筑装置、输送装置、耐火砖上料装置和灌浆设备信号连接，可降低人工成本、提高砌筑精度、提高效率和提高安全系数。安全系数。安全系数。