一种装泥机及其自动装泥方法

技术领域

本发明涉及自动装泥技术领域，尤其涉及一种装泥机及其自动装泥方法。

背景技术

目前，泥炮操作已完全实现自动化，但在开铁口期间，炉前利用吊车或叉车将泥包调运至炉前带装区，由炉前工手动搬运炮泥，完成装泥作业。人工装入炮泥存在工作环境差且劳动强度大的缺陷。

随着炉前自动化水平的不断提高，为了实现炉前操作无人化，需要利用装泥机代替人工对泥炮进行装泥作业。

发明内容

本发明提供了一种装泥机及其自动装泥方法，将袋装炮泥装入泥箱中，由于出料口形状的限制，袋装炮泥在漏出泥箱时，可以使袋装炮泥形成单例双层结构布置在传送带上，便于机械爪抓取。

实现本发明目的的技术方案如下：

一方面，提供一种装泥机，包括泥箱、传送带、行走小车和机械手，所述泥箱具有上开口和下开口，所述泥箱为上大下小结构；

所述传送带设置在所述泥箱下方并延伸至所述行走小车旁侧；

所述行走小车通过驱动装置驱动，驱动装置设置于所述行走小车内部；所述行走小车沿轨道往复运动，轨道铺设于两个装泥口之间，轨道的中部正对所述装泥盘；

所述行走小车上安装有装泥盘，所述机械手安装于所述装泥盘；所述行走小车在泥箱和泥炮之间往复移动。

结合一方面，在一种可能的实现方式中，所述传送带上设有限高装置，落入所述传送带的每个袋装炮泥逐一通过限高装置。

结合一方面，在一种可能的实现方式中，所述装泥盘通过旋转机构驱动其旋转；所述装泥盘的旋转和所述机械手的抓取袋装炮泥交替动作。

结合一方面，在一种可能的实现方式中，所述装泥盘上安装有旋转编码器。

结合一方面，在一种可能的实现方式中，所述机械手包括抓爪、第一转臂、第二转臂、第三转臂和第四转臂；

所述第一转臂的一端安装于装泥盘，所述第一转臂的另一端与所述第二转臂的一端通过第一铰接轴铰接，所述第二转臂的另一端与所述第三转臂的一端通过第二铰接轴铰接；

所述第三转臂的另一端与所述第四转臂的一端通过第三铰接轴铰接，所述第四转臂的另一端与所述抓爪连接。

结合一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一转臂的长度小于所述第二转臂的长度，所述第一转臂的长度小于所述第三转臂的长度；

所述第四转臂的长度小于所述第二转臂的长度，所述第四转臂的长度小于所述第三转臂的长度。

另一方面，提供一种自动装泥方法，自动装泥方法基于一方面的装泥机，自动装泥方法包括：

泥箱从上开口装入袋装炮泥，泥箱下开口形状限制袋装炮泥呈单列逐一从下开口落入传送带；

行走小车运行至传动带处，传送带把袋装炮泥逐一运送至行走小车旁侧；

机械手从传送带每次抓取一个袋装炮泥放置于装泥盘，直至装泥盘装满时机械手停止动作；

行走小车先运行至第一个泥炮处，机械手从装泥盘抓取袋装炮泥装入第一个泥炮的装泥口，将第一个炮泥的泥缸装满；行走小车再运行至第二个泥炮处，机械手从装泥盘抓取袋装炮泥装入第二个泥炮的装泥口，将第二个炮泥的泥缸装满；

行走小车运行至传动带处继续往装泥盘装入袋装炮泥。

结合另一方面，在一种可能的实现方式中，所述传送带把袋装炮泥逐一运送至行走小车旁侧，包括：

机械手将炮泥抓取到行走小车上的装泥盘；

装泥盘的旋转和机械手的抓取交替作业，将袋装炮泥逐块放置于装泥盘；

设置于装泥盘上的旋转编码器统计装入装泥盘中泥块的数量；

所述机械手从装泥盘抓取袋装炮泥装入第一个泥炮的装泥口、所述机械手从装泥盘抓取袋装炮泥装入第二个泥炮的装泥口，包括：

在第一个泥炮和/或第二个泥炮堵完铁口后回到待机位时，机械手才从装泥盘抓取袋装炮泥装入第一个泥炮的装泥口和/或第二个泥炮的装泥口，以备下次堵口使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的泥箱的出料口宽度略大于袋装炮泥的宽度，由于出料口形状的限制，在漏出泥箱时使袋装炮泥形成单例双层结构布置在传送带上，从而完成炮泥的第一级筛选，可以实现袋装炮泥的单列双层结构布置。

2、本发明的泥箱采用第一支撑架支撑，第一支撑架横跨传送带，使得泥箱位于传送带上方。

3、本发明的传送带水平布设于泥箱下方，传送带上设置有限高装置，通过限高装置可以使炮泥离开一级传送带时成为单列一层结构，从而实现炮泥的第二级筛选。

4、本发明的机械手安装于行走小车上方，机械手实现多个方位的收缩和旋转动作。

5、本发明的行走小车上设有旋转装泥盘，由旋转电机控制，并带有旋转编码器进行统计旋转角度和装泥数量。

6、本发明的行走小车设置于轨道，轨道固定于两个装泥口位之间，轨道的中部正对装泥盘，一台装泥机供两台泥炮装泥。

附图说明

图1为一种装泥机的主视图；

图2为一种装泥机的俯视图（俯视图相较主视图增加了装泥口）；

图3为图1和图2中移动小车的结构示意图；

图4为机械手的结构示意图；

图5为一种自动装泥方法流程图；

附图标记：1-泥箱；2-传送带；3-行走小车；4-机械手；41-抓爪；42-第一转臂；43-第二转臂；44-第三转臂；45-第四转臂；46-第一铰接轴；47-第二铰接轴；48-第三铰接轴；5-袋装炮泥；6-限高装置；7-轨道；8-装泥口；9-控制系统；10-第一支撑架；11-装泥盘；12-驱动装置。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

目前，泥炮操作已完全实现自动化，但在开铁口期间，需要人工装入炮泥，工作环境差，且劳动强度大。随着炉前自动化水平的不断提高，为了实现炉前操作无人化，需要利用装泥机代替人工对泥炮进行装泥作业。需要说明的是，传统人工装入炮泥的过程是：炉前利用吊车或叉车将泥包调运至炉前带装区，由炉前工手动搬运炮泥，完成装泥作业。传统人工装入炮泥存在的缺点为：工作环境差、劳动强度大和人工成本高。

请参阅图1和图2，本发明实施例提供了一种装泥机，包括泥箱1、传送带2、行走小车3和机械手4，泥箱1具有上开口和下开口，泥箱1从上开口装入袋装炮泥5，袋装炮泥5从下开口落入传送带2；传送带2设置在泥箱1下方并延伸至行走小车3旁侧，传送带2把袋装炮泥5运送至行走小车3旁侧；行走小车3上安装有装泥盘11，机械手4安装于装泥盘11，机械手4从传送带2抓取袋装炮泥5并放置于装泥盘11；行走小车3在泥箱1和泥炮之间往复移动，机械手4从装泥盘11抓取袋装炮泥5并放置于泥炮的装泥口8。

本发明实施例的装泥机，既实现了操作者远离炉前作业区，行走小车3有轨行走又使得装泥机具有定位准确的优点。另外，泥箱1、传送带2、机械手4和装泥盘11的协同作用，一方面能精确计量装泥量，另一方面能实现机械化自动装泥作业。

需要说明的是，本发明实施例的泥箱1的出料口宽度略大于袋装炮泥5的宽度，由于出料口形状的限制，在漏出泥箱1时使袋装炮泥5形成单例双层结构布置在传送带2上，从而完成炮泥的第一级筛选，可以实现袋装炮泥5的单列双层结构布置。

请继续参阅图1，传送带2上设有限高装置6，落入传送带2的每个袋装炮泥5逐一通过限高装置6。本发明实施例的传送带2水平布设于泥箱1下方，传送带2上设置有限高装置6，通过限高装置6可以使炮泥离开一级传送带2时成为单列一层结构，从而实现炮泥的第二级筛选。

请继续参阅图2，装泥盘11通过旋转机构驱动其旋转；装泥盘11的旋转和机械手4的抓取袋装炮泥5交替动作。

本发明实施例的行走小车3上设有旋转装泥盘11，由旋转电机控制，并带有旋转编码器进行统计旋转角度和装泥数量。

为了统计旋转角度和装入装泥盘11中泥块的数量，装泥盘11上安装有旋转编码器。行走小车3上设有旋转装泥盘11，由旋转电机控制，并带有旋转编码器进行统计旋转角度和装泥数量。

请继续参阅图1，本发明实施例的泥箱1为上大下小结构，泥箱1通过第一支撑架10固定，第一支撑架10沿传送带2的宽度方向横跨传送带2。

为了便于传送带2固定，以及传送带2稳定而可靠的输送袋装炮泥5，本发明实施例的传送带2包括第二支撑架、马达和带本体，第二支撑架固定于地面，第二支撑架远离行走小车3的一端伸入泥箱1下方；带本体安装于第二支撑架，马达与带本体连接，马达驱动带本体输送袋装炮泥5。

请参阅图3，行走小车3通过驱动装置12驱动，驱动装置12设置于行走小车3内部。本发明实施例的泥箱1采用第一支撑架10支撑，第一支撑架10横跨传送带2，使得泥箱1位于传送带2上方。本发明实施例的机械手4安装于行走小车3上方，机械手4实现多个方位的收缩和旋转动作。

请继续参阅图2，行走小车3沿轨道7往复运动，轨道7铺设于两个装泥口8之间，轨道7的中部正对装泥盘11。本发明实施例的行走小车3设置于轨道7，轨道7固定于两个装泥口8位之间，轨道7的中部正对装泥盘11，一台装泥机供两台泥炮装泥。

请参阅图4，机械手4包括抓爪41、第一转臂42、第二转臂43、第三转臂44和第四转臂45；第一转臂42的一端安装于装泥盘11，第一转臂42的另一端与第二转臂43的一端通过第一铰接轴46铰接，第二转臂43的另一端与第三转臂44的一端通过第二铰接轴47铰接；第三转臂44的另一端与第四转臂45的一端通过第三铰接轴48铰接，第四转臂45的另一端与抓爪41连接。

请继续参阅图4，本发明实施例的第一转臂42的长度小于第二转臂43的长度，第一转臂42的长度小于第三转臂44的长度；本发明实施例的第四转臂45的长度小于第二转臂43的长度，第四转臂45的长度小于第三转臂44的长度。本发明实施例这样设置转臂长度的目的，一方面是防止机械爪在运动过程中卡死，另一方面是缩短第四转臂45可以方便抓爪41抓取和放置袋装炮泥5。

需指出，本发明实施例的泥箱1采用焊接结构。泥箱1的箱体上大下小，出料口宽度略大于袋装炮泥5的宽度。传送带2包括支撑架、马达和带本体。传送带2布置在泥箱1的料箱下方，泥箱1的支撑架横跨传送带2。行走小车3采用有轨式行走，由电机驱动。在行走小车3外围设有装泥盘11。机械手4安装在行走小车3上方，自带电机，机械手4采用结构关节式机器人形式，设有6个自由度（第一转臂42与装泥盘11形成第1个自由度，第一转臂42与第二转臂43之间形成第2个自由度，第二转臂43与第三转臂44之间的电机形成第3个自由度，电机驱动第三转臂44旋转形成第4个自由度，第三转臂44与第四转臂45之间形成第5个自由度，抓爪41与第四转臂45之间形成第6个自由度）。轨道7采用双轨形式，铺设于两个装泥口8之间的外侧。控制系统9由电控单元组成。

请继续参阅图1至图4，本发明实施例的装泥机，其工作原理是：在泥炮堵完铁口后回到待机位，准备重新装入新炮泥，以备下次堵口使用。此时自动装泥机开始工作。将袋装炮泥5装入泥箱1中，在漏出泥箱1时，由于出料口形状的限制，可以使袋装炮泥5形成单例双层结构布置在多级传送带2上，从而完成炮泥的第一级筛选。在传送带2中间位设置有限高装置6，通过限高装置6可以使炮泥离开一级传送带2时成为单列一层结构，从而实现炮泥的第二级筛选。通过机械手4将炮泥抓取到行走小车3上的装泥盘11。通过装泥盘11的旋转和机械手4的间隔抓泥实现将炮泥逐块放置于装泥盘11中。通过设置在装泥盘11上的旋转编码器来统计装入装泥盘11中泥块的数量。在装泥盘11装满后，行走小车3上的行走电机驱动行走小车3带动机械手4和装泥盘11，根据装泥工艺在轨道7上行走，直到工作装泥位。通过机械手4将行走小车3上装泥盘11中的炮泥逐块搬运到泥炮的装泥口8中。根据泥炮泥缸的有效容积和装泥盘11所装泥块数量来确定行走小车3的运泥次数，从而完成精确装泥。控制系统9用来控制自动装泥机各个动作的顺序和统计装泥量。

请参阅图1至图5，本发明实施例还公开了一种自动装泥方法，自动装泥方法基于上述装泥机，自动装泥方法包括：

从泥箱1的上开口装入袋装炮泥5，泥箱1的下开口形状限制袋装炮泥5呈单列逐一从下开口落入传送带2。

请继续参阅图1至图5，具体地，泥箱1上大下小，下开口宽度略大于袋装炮泥5的宽度，上方进料下方出料。在袋装炮泥5漏出泥箱1时，由于出料口形状的限制，使袋装炮泥5形成单列双层结构布置在传送带2上，从而完成炮泥的第一级筛选。

本发明实施例的传送带2为多级传送带，多级传送带将袋装炮泥5运输至行走小车3附近。本发明实施例还在传送带2的中间位设置限高装置6，通过限高装置6可以使袋装炮泥5离开第一级传送带时成为单列一层结构，从而实现炮泥的第二级筛选。

请继续参阅图1至图5，行走小车3运行至传动带处，传送带2把袋装炮泥5逐一运送至行走小车3旁侧。

请继续参阅图1至图5，机械手4从传送带2每次抓取一个袋装炮泥5放置于装泥盘11，直至装泥盘11装满时机械手4停止动作。

请继续参阅图1至图5，具体地，机械手4将袋装炮泥5抓取到行走小车3上的装泥盘11。装泥盘11的旋转和机械手4的抓取交替作业，将袋装炮泥5逐块放置于装泥盘11。设置于装泥盘11上的旋转编码器统计装入装泥盘11中泥块的数量。

请继续参阅图1至图5，行走小车3先运行至第一个泥炮处，机械手4从装泥盘11抓取袋装炮泥5装入第一个泥炮的装泥口；行走小车3再运行至第二个泥炮处，机械手4从装泥盘11抓取袋装炮泥5装入第二个泥炮的装泥口；行走小车3在第一个泥炮和第二个泥炮之间往复运动直至清空装泥盘11。

请继续参阅图1至图5，具体地，在第一个泥炮堵完铁口后回到待机位时，行走小车3运行至第一个泥炮的待机位，机械手4从装泥盘11抓取袋装炮泥5装入第一个泥炮的装泥口，将第一个泥炮的泥缸装满，以备第一个泥炮下次堵口使用。

请继续参阅图1至图5，在第二个泥炮堵完铁口后回到待机位时，行走小车3沿轨道7从第一个泥炮的待机位运行至第二个泥炮的待机位，机械手4从装泥盘11抓取袋装炮泥5装入第二个泥炮的装泥口，将第二个泥炮的泥缸装满，以备第二个泥炮下次堵口使用。

请继续参阅图1至图5，行走小车3运行至传动带处继续往装泥盘11装入袋装炮泥5。

请继续参阅图1至图5，本发明实施例通过机械手4将炮泥抓取到行走小车3上的装泥盘11。通过装泥盘11的旋转和机械手4的间隔抓泥实现将炮泥逐块放置于装泥盘11中。通过设置在装泥盘11上的旋转编码器来统计装入装泥盘11中泥块的数量。在装泥盘11装满后，行走小车3上的行走电机驱动行走小车3带动机械手4和装泥盘11，根据装泥工艺在轨道7上行走，直到工作装泥位。通过机械手4将行走小车3上装泥盘11中的炮泥逐块搬运到泥炮的装泥口中。根据泥炮泥缸的有效容积和装泥盘11所装泥块数量来确定行走小车3的运泥次数，从而完成精确装泥。控制系统用来控制自动装泥机各个动作的顺序和统计装泥量。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。