工业机器人在八钢欧冶炉炉前泥炮加泥过程中的使用

王金诚

摘要：泥炮是高炉生产中的关键设备之一，是在高炉出铁后，将炮泥压出堵住出铁口的设备，炮泥是用来封堵出铁口的耐火材料，通过泥炮打入铁口堵住铁水。

关键词：加泥机器人 ； AGV ； 机械臂

引言

八钢欧冶炉泥炮的炮泥填充目前采用人工方式，每次只能填充一块炮泥，需人工用小车倒运至炮泥填充处进行填充，作业过程中需进行多次顶泥作业，并在炮泥添加完成后将顶泥作业遗留的多余炮泥切除。每次装填炮泥作业需2人配合，作业时间30分钟左右，每次泥炮的炮泥使用量为200L，约40块，每天需作业10-12次，正常泥炮每2-3小时进行一次填装，最短泥炮每30min进行一次填装。

1配置概述

1.1配置说明

八钢欧冶炉有两个出铁口，在欧冶炉炉前配备一套自动加炮泥机器人装置。在碾泥房配套一台成型机用于欧冶炉泥炮机所需炮泥的成型制作。自动加炮泥机器人装置主要包括机器人、AGV和电气控制系统等设备。

1.2装载机器人

装载机器人选用臂长不低于2850mm，机器人总重量约为1000KG。（如图一）

图一

1.3机器人多功能夹具

装载机器人搭载多功能夹具，根据炉前泥炮机及炮泥结构形式设计。（如图二）

图二

1.4 AGV叉车及辅助装置

AGV叉车及辅助装置包含AGV叉车本体、AGV充电桩及AGV调度系统。用于实现炮泥筐在指定位置的搬运。

1.5机器人移动小车及轨道

当设备处于待机或停机状态时，机器人处于原始位置；当自动加炮泥装置运行时，机器人移动小车沿着轨道运行至工作位，待到达工作位后，机器人移动小车抱闸抱死，机器人开始动作。装载完成后机器人移动小车抱闸打开，机器人小车沿轨道返回原始位，防止高温对于机器人系统的伤害。

1.6炮泥载具

每个炮泥载具内可放置25个炮泥，炮泥采用立式放置。采用导柱定位方式以便于载具之间的叠放，同时为了防止炮泥在装载时发生偏移现象，为每个炮泥口均安装了支撑柱。（如图三）

图三

1.7炮泥载具检测装置

根据炮泥载具的高度设定多层检测光电传感器，可以有效的判断当前区域的载具放置情况，指导AGV叉车的工作。上面一共配有5个传感器，4个检测是否有泥筐，1个检测泥筐内是否有泥。

图四

1.8电气控制系统

包含炉前自动加炮泥装置电气控制系统及碾泥房炮泥成型装置电气控制系统。

炉前自动加炮泥装置电气控制系统包括PLC控制系统、机器人控制系统及AGV控制系统。PLC控制系统通过通讯模块与机器人控制系统、泥炮控制PLC、触摸屏及AGV调度系统提供通讯接口。

2控制功能说明

2.1操作模式

自动加炮泥装置操作模式一共分为手动模式、自动模式、休止模式及紧急模式等四种模式。

手动模式

当现场触摸屏上的权限被切换到“手动模式”时，设备将处于手动模式状态。

此时可通过现场触摸屏按钮进行相应的操作，如让机器人点动前进后退等操作。

自动模式

当现场触摸屏上的权限被切换到“自动模式”时，设备将处于全自动模式。当自动运行的条件满足时，该装置将自动完成所有动作流程。

休止模式

当现场触摸屏上的权限被切换到“休止模式”时，设备将处于休止模式。设备处于停止状态，不对泥炮产生任何影响。

紧急模式

当发生生产异常状况时，要求系统能够在人为干预下具备紧急避险功能，能够有效避免机器人系统设备损坏。

2.2控制说明

外购炮泥经过碾泥房成型机加工后放至托盘，之后运输至欧冶炉炉前平台；当泥炮堵口结束后停留在加炮泥工位后，开口机转开，自动加炮泥装置接收到主控制系统发送的泥炮到位信息，开口机到位信息，机器人从原始待机位移动到加炮泥工位并打开泥炮盖，同时AGV叉车运输炮泥载具到炮泥装载位，炮泥载具到位后机器人将炮泥装载到泥炮中，直至炮泥载具空载后AGV叉车运输空炮泥载具至空载暂存区，并从炮泥满框暂存区运输新的炮泥载具至炮泥装载位，如此循环至泥炮装满炮泥。同时在机器人抓取炮泥进入泥炮过程中需检测泥炮加料口的加泥状态，当泥炮口堆满时自动加炮泥装置需发送信号至泥炮控制系统，泥炮推杆推动炮泥向前运行，此时机器人夹具的激光测距装置伸到泥炮口前端检测炮泥位置，若检测出炮泥移动尚未至泥炮口且活塞已至前位，则发送信号通知泥炮活塞后退，机器人继续加炮泥，如此循环直至泥炮中装满炮泥至泥炮口，机器人退至原位，至此，一个动作周期完成。

PLC控制柜、机器人、机器人控制柜、检测机构、现场操作盘及端子箱放置在现场（注意机器人控制柜距机器人本体走线长度不能超过30米）。

炮泥载具不区分空框满框区域，但需保证1组中均为空框或者均为满框。AGV叉车会根据要求自动搬送炮泥载具。

结束语

通过细致调研及与专业厂家的反复交流论证，借助提高产线的自动化水平已列入工业4.0规划的契机，实现炮泥和炮泥载具及堆垛的标准化、实现泥炮盖的自动打开和关闭、实现炮泥的自动运载和自动装填、通过实现与泥炮的连锁实现自动顶泥、切泥作业。从而减少人工作业带来的差错及风险、优化人力资源配置、减少炮泥浪费、提高生产效率、降低运营成本及避免发生生产安全事故。

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