一種搗固焦爐窨井式爐蓋開閉機械手的制作方法

本發明涉及一種機械手，特別是一種搗固焦爐窨井式爐蓋開閉機械手。

背景技術：

搗固式焦爐在煉焦工藝過程中無序排放的廢氣煙塵，主要產生在裝煤和推焦工序，此過程中產生的污染物占到了焦爐總廢氣污染量的60％以上。在搗固式焦爐每一個炭化室的頂部，設有導煙除塵孔。在整個煉焦工藝過程中，導煙除塵孔絕大多數時間用爐蓋封閉，在加煤推焦階段才開啟，接通導煙管，利用爐頂的導煙除塵車，對溢出的廢氣煙塵作最大限度的處理。

爐蓋的形狀和性能直接影響到焦爐運行、能源消耗、環境污染等方面，爐蓋的形狀更限制了焦爐爐頂空間的布局，在很大程度上決定了導煙車及爐頂設備的選型，是爐頂設備的重要組成部分。煉焦企業依靠人工完成爐蓋的開閉，工人的勞動強度大，爐蓋開閉到位不準確，工作效率低。由于爐蓋開閉不嚴密，導致煙氣二次外溢，造成冒煙、冒火，不但帶來嚴重的安全隱患，還嚴重污染環境。因此，開發導煙除塵車適用的爐蓋開閉機械手很有必要。

目前搗固式焦爐常用的爐蓋有水封式爐蓋和窨井式爐蓋兩種，水封式爐蓋突出于焦爐爐頂地面，占據了大量空間，造成爐頂場地擁擠，操作維護不便，使用受到限制。由于爐頂溫度高、蒸發量大，水封式爐蓋需要消耗大量的冷卻水，補水系統的循環也需要消耗額外的能量。從節水、節能的角度看，有較大的缺陷。窨井式爐蓋的座圈嵌入焦爐頂壁內，關閉導煙除塵孔后，爐蓋與爐頂地面平齊。采用窨井式爐蓋的煉焦爐爐頂空間開闊、便于維修、節能節水。前期造價和后期的維護費用，都低于水封式爐蓋。

技術實現要素：

本發明提出了一種搗固焦爐窨井式爐蓋開閉機械手，采用窨井式爐蓋開閉機械手，可以全自動完成窨井式爐蓋的開閉工作，減輕工人的勞動強度，并大大減少煙塵排放。

本發明所采用的技術方案是：

所述機械手包括機架、大車、升降平臺、爐蓋抓取及爐蓋扭轉機構四大部件。機架為箱型結構，與導煙車固結，為整個機械手的安裝基準。機架設有兩根導向柱，大車沿機架中心線做水平往復運動。升降平臺通過直線導軌，與大車連接，隨大車運動的同時，相對于大車做上下垂直運動。抓取爐蓋的電磁鐵安裝在升降平臺上，為了簡化結構，液壓馬達與爐蓋電磁鐵同軸安裝，直接驅動爐蓋電磁鐵。考慮到爐頂各部位爐蓋的實際高度有所不同，通過特殊的結構，使爐蓋電磁鐵在扭轉的同時，還可以相對于升降平臺上下浮動，以適應不同爐蓋的高度差。

爐蓋開閉機械手與導煙管升降機構配合，完成導煙工序，所有動作由PLC控制自動完成。完整動作分為開蓋和閉蓋兩個階段。開蓋導煙操作：導煙車對導煙除塵孔定位→平移油缸驅動大車前進，使爐蓋電磁鐵移至爐蓋上方→升降平臺下降，使電磁鐵與爐蓋上平面貼合→電磁鐵通電吸合爐蓋→液壓馬達左右擺動扭轉爐蓋，使之與爐蓋座圈脫開→升降平臺上升提起爐蓋→平移油缸驅動大車后退，將爐蓋移走→放下導煙管實現導煙。閉蓋復原操作：提起導煙管→平移油缸驅動大車前進，將電磁鐵抓取的爐蓋送回導煙除塵孔上方→升降平臺下降，使爐蓋與爐蓋座圈接觸→液壓馬達左右擺動，扭轉爐蓋，使之與爐蓋座圈貼合→電磁鐵斷電釋放爐蓋→升降平臺上升至原位→平移油缸驅動大車后退至原位→導煙工序結束。

所述爐蓋開閉機械手的實際應用是與導煙管升降機構配合，完成導煙工序操作，所以液壓系統應包含對導煙管升降機構的控制。機械手的液壓控制系統共有4個執行元件，分別是：大車平移油缸、平臺升降油缸、導煙管提升油缸、爐蓋扭轉液壓馬達。

所述機械手屬于機一電一液一體化的設備，工序長，運動形式多樣，控制點多且相互之間關系復雜，為了保證其可靠性，采用PLC作為主控元件，設計了特有的電控系統。

所述機械手的電控系統設有如下保護功能：

(1)原位保護：只有當設備處于原位(原位指示燈亮)，才能啟動開蓋、閉蓋自動操作，否則需先復位，待原位指示燈亮起，自動開蓋和閉蓋按鈕才能起作用，不滿足此條件，自動操作無效。

(2)控制模式保護：選擇手動控制模式后，操作室內現場工作指示燈亮，自動控制操作無效。

(3)極限位置保護：機械手各運動設極限位置保護，到達極限位置后，只能反向退回，超越極限位置的操作失效。

(4)運動狀態保護：機械手任意兩個自由度的運動互鎖，機械手任意動作與導煙車的車體行走運動互鎖。

(5)油溫保護：油箱設有風冷卻器，風冷卻器電機用雙金屬溫度計控制，油溫高于50℃時，風冷卻器啟動，低于40℃時，風冷卻器停止。

(6)油液污染保護：設油液污染報警指示燈，回油濾油器濾芯阻塞后，發信器動作，指示燈亮，提醒更換濾芯。

(7)緊急狀態保護：自動控制操作箱和手動控制操作箱都設有急停按鈕，可立即終止正在運行的任意手動或自動程序。

本發明的有益效果是：安全可靠，使用效果良好。安裝了爐蓋開閉機械手的導煙除塵車，大大降低了勞動強度，同時爐蓋開閉快速準確，提高了導煙除塵車的利用率，還能有效收集焦爐推焦和裝煤排出的有害氣體和煙塵，減少外排煙氣數量，可達到國家對現有煉焦爐大氣污染排放標準的要求，具有較好經濟效益和社會效益。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的爐蓋開閉機械手結構示意圖。

圖中：1：機架；2：平移油缸；3：大車；4：升降平臺；5：爐蓋電磁鐵；6:液壓馬達；7:導向柱。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，機械手應包括機架、大車、升降平臺、爐蓋抓取及爐蓋扭轉機構四大部件。機架為箱型結構，與導煙車固結，為整個機械手的安裝基準。機架設有兩根導向柱，大車沿機架中心線做水平往復運動。升降平臺通過直線導軌，與大車連接，隨大車運動的同時，相對于大車做上下垂直運動。抓取爐蓋的電磁鐵安裝在升降平臺上，為了簡化結構，液壓馬達與爐蓋電磁鐵同軸安裝，直接驅動爐蓋電磁鐵。考慮到爐頂各部位爐蓋的實際高度有所不同，通過特殊的結構，使爐蓋電磁鐵在扭轉的同時，還可以相對于升降平臺上下浮動，以適應不同爐蓋的高度差。

爐蓋開閉機械手與導煙管升降機構配合，完成導煙工序，所有動作由PLC控制自動完成。完整動作分為開蓋和閉蓋兩個階段。開蓋導煙操作：導煙車對導煙除塵孔定位→平移油缸驅動大車前進，使爐蓋電磁鐵移至爐蓋上方→升降平臺下降，使電磁鐵與爐蓋上平面貼合→電磁鐵通電吸合爐蓋→液壓馬達左右擺動扭轉爐蓋，使之與爐蓋座圈脫開→升降平臺上升提起爐蓋→平移油缸驅動大車后退，將爐蓋移走→放下導煙管實現導煙。閉蓋復原操作：提起導煙管→平移油缸驅動大車前進，將電磁鐵抓取的爐蓋送回導煙除塵孔上方→升降平臺下降，使爐蓋與爐蓋座圈接觸→液壓馬達左右擺動，扭轉爐蓋，使之與爐蓋座圈貼合→電磁鐵斷電釋放爐蓋→升降平臺上升至原位→平移油缸驅動大車后退至原位→導煙工序結束。

爐蓋開閉機械手的實際應用是與導煙管升降機構配合，完成導煙工序操作，所以液壓系統應包含對導煙管升降機構的控制。由此可知的液壓控制系統共有4個執行元件，分別是：大車平移油缸、平臺升降油缸、導煙管提升油缸、爐蓋扭轉液壓馬達。

機械手屬于機一電一液一體化的設備，工序長，運動形式多樣，控制點多且相互之間關系復雜，為了保證其可靠性，采用PLC作為主控元件，設計了特有的電控系統。

機械手的電控系統設有如下保護功能：(1)原位保護：只有當設備處于原位(原位指示燈亮)，才能啟動開蓋、閉蓋自動操作，否則需先復位，待原位指示燈亮起，自動開蓋和閉蓋按鈕才能起作用，不滿足此條件，自動操作無效。(2)控制模式保護：選擇手動控制模式后，操作室內現場工作指示燈亮，自動控制操作無效。(3)極限位置保護：機械手各運動設極限位置保護，到達極限位置后，只能反向退回，超越極限位置的操作失效。(4)運動狀態保護：機械手任意兩個自由度的運動互鎖，機械手任意動作與導煙車的車體行走運動互鎖。(5)油溫保護：油箱設有風冷卻器，風冷卻器電機用雙金屬溫度計控制，油溫高于50℃時，風冷卻器啟動，低于40℃時，風冷卻器停止。(6)油液污染保護：設油液污染報警指示燈，回油濾油器濾芯阻塞后，發信器動作，指示燈亮，提醒更換濾芯。(7)緊急狀態保護：自動控制操作箱和手動控制操作箱都設有急停按鈕，可立即終止正在運行的任意手動或自動程序。