专利名称：多工位全自动矿石输送装备的制作方法
技术领域：
本发明属于冶炼技术领域，特别是应用于电弧炉冶炼电熔镁生产线上的多工位全自动矿石输送装备。
背景技术：
现有技术中，电熔镁冶炼行业的矿石采用电弧炉冶炼，将矿石输送到电弧炉中是冶炼过程的重要一环。目前，大多数企业仍采用人力输送，少数企业使用传送带运送矿石，这种设备存在的问题是输送的行程固定，不便于远距离、多工位输送；矿石会散落在传送带周围，造成原料的浪费，污染环境；向高处输送矿石时，由于传送带与地面之间存在倾角，传送带的长度远大于矿石提升高度，占据空间；需要工人不间断地往传送带上加矿石，费工费时，运行速度缓慢，矿石输送效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种多工位全自动矿石输送装备，解决向多台电弧炉电熔镁冶炼现场输送矿石时，输送行程固定、距离短、存在矿石散落、污染环境、占地面积大、运营效率低的问题。本发明所采取的技术方案是发明一种多工位全自动矿石输送装备该装备是由多工位矿石输送机械系统和全自动电气控制系统构成的。多工位矿石输送机械系统是由上料车、自重力开合料斗、摆渡车、轨道、挡块、挡条、行程开关和下料口构成的，其整体机械结构示意图参见图1。其中，上料车由载料斗，车体支撑架，辊子，斗门挡板，梯形挡板，行程开关，轮子，链条，行星齿轮减速器，三相制动电机构成。这些部件的连接及组合方式参见图2，载料斗下端是开口的，由车体支撑架托着，载料斗正下方安装着斗门挡板，斗门挡板可以在辊子上水平移动，轮子的轴上安有齿轮，并通过链条配合行星齿轮减速器由三相制动电机驱动，根据具体工况，也可选择其他功率或者其他种类的电机，在上料车行驶轨道的中线上安装有挡块，通过斗门挡板下面突出的部分撞击轨道中央的挡块实现斗门开合，安装于车体支撑架上的梯形挡板中心高度与轨道上布置的行程开关配合，通过撞击行程开关检测上料车的位置。这种上料结构以及工作方式区别于传统的气压或者液压连杆式开门结构，这样做的目的是简化机械传动结构，提高装备的能源利用效率，因为液压和气压结构会将一定比例的机械能变成热能耗散掉，还会漏油漏气。采用本发明的直线位移结构以挡块碰撞挡板来实现载料斗的开合就不会有这种问题，优点是简单，稳定，寿命长，还便于电气控制。自重力开合料斗由动滑轮、提升架、梯形挡板、料斗主体、料斗门、滚动挡杆构成。这些部件的连接及组合方式参见图3，动滑轮安装在提升架中央，梯形挡板焊接在料斗主体侧面并且与料斗上方的行程开关以及下料口上方的行程开关配合，两扇料斗门对称安放在料斗主体下方，滚动挡杆对称焊接在料斗门侧面，并且和下料口上方的档条配合，当料斗下降到档条所在水平高度时，料斗门上的滚动挡杆受到向上的阻力，使料斗门顺利打开，当料斗上升时，两扇料斗门在重力的作用下自动闭合。这种自动重力开合料斗的结构和运作方式区别于传统的气压或者液压连杆式开门结构，这样做的目的是第一，简化机械传动结构，提高装备的能源利用效率，因为液压和气压结构会将一定比例的机械能变成热能耗散掉，还会漏油漏气，采用本发明的这种利用滚动挡杆撞击档条料斗来开门，利用料斗门的自身重力来关门的结构不会有这种问题；第二，料斗运行时不会拖着液压或气压导管，也不必带着一个压缩机运动，减轻、简化了机械结构，而且又便于电气控制。全自动电气控制系统是由触摸屏、可编程控制器PLC、接触器、变频器、制动电阻、卷扬电机、牵引电机和上料车电机构成的。其连接结构参见图4，可编程控制器连接着接触器，接触器连接变频器的电源输入端，变频器的输出端连接着制动电阻，触摸屏通过485总线连接着可编程控制器。在电气控制系统中，摆渡车上的卷扬电机接有变频器和制动电阻，并由PLC控制变频器的输出频率，从而控制料斗升降的速度以及电机的输出转矩，其控制过程是当料斗需要上升时，变频器输出最大频率，用最大的转矩提升料斗，然后变频器输出频率逐渐减小，从而使料斗提升的速度减小，料斗停止上升时，卷扬机的制动机构会抱闸，较小的速度会减小料斗的冲击力，又能防止矿石散落；而当料斗需要下降到地面时，变频器先输出较大频率，料斗快速下降，减少消耗的时间，当快要到达地面时，变频器输出频率减小，减小料斗下降到地面时的冲击力。采用变频器是为了控制电机的输出转矩和转速，采用制动电阻则是为了在料斗下降时将重力势能变成热能释放掉，以保护电机和变频器。在电气控制系统中，摆渡车和上料车的水平移动是由变频器驱动三相制动电机实现的，并由可编程控制器控制变频器的输出频率，摆渡车和上料车水平移动的控制过程是先加速启动，等快要到指定的位置时，再减速。这种上料车的电气驱动结构不同于传统的直接采用电机驱动，既可以减小启动电流，保护电机又可以减小对设备的冲击力，同时电机的最大转速又不受影响。该装备的主要运行过程是操作者只需要在触摸屏上输入送料工位和输送矿石的斗数，可编程控制器就会自动运行其余的送料操作，其机械运作机理参照图1，电气过程控制参照图5，首先，载着矿石的上料车沿轨道A驶向自重力开合料斗，当上料车上的斗门挡板撞到料斗前方的挡块A时，斗门挡板就会打开，矿石落入料斗中，随后摆渡车通过卷扬机将料斗提升，当料斗上的梯形挡板撞上行程开关A时，摆渡车就会载着装有矿石的自重力开合料斗沿着轨道B向指定工位行进，当摆渡车上的梯形挡板撞到设定工位的行程开关B时，这里假设将要输送的工位是图1中左起第二个下料口，摆渡车停止运动，然后自重力开合料斗下降，当自重力开合料斗门上的滚动挡杆撞到下料口上方的档条时，料斗的门被顶开，矿石开始落入下料口之中，而当料斗上的梯形挡板碰撞到挡条上的行程开关C时，料斗停止下落并在空中停止一段时间，等矿石全都落入工位上时，料斗上升，料斗门在重力作用下闭合，直至上面的梯形挡块再次碰到行程开关A，然后摆渡车退回原点，料斗下降，上料车退向起始位置，当车门挡板碰撞挡块7时，参见图2，车门挡板被挡住停止移动，而车体继续后退，直至上料车上的梯形挡板撞到行程开关E，载料斗下端被关闭，准备载入矿石，一个输送循环结束，开始重复下一个输送循环操作。本发明的效果和益处是采用PLC控制，可以向多个工位运送矿石，用变频器驱动电机，不会发生矿石散落，污染可集中处理。电机的运行速度可变，输送效率高，使用卷扬机代替传送带提升、运送矿石，节约系统占地面积。总之该系统在制造成本、产品性能和使用方便性等方面都展现出显著的竞争优势和利润空间。
图1是多工位矿石输送机械系统的整体结构示意图。图中I上料车，2自重力开合料斗，3摆渡车，4轨道A，5轨道B，6挡块A，7挡块B，8行程开关A，9行程开关B，10行程开关C，11挡条，12下料口，13卷扬机，14摆渡车上的梯形挡板，15料斗上的梯形挡板，16上料车斗门挡板。图2是上料车的机械结构示意图。图中17载料斗，18车体支撑架，6挡块A，7挡块B，4轨道A，16斗门挡板，19辊子，20梯形挡板，21行程开关D，22行程开关E，23轮子，24链条，25行星齿轮减速器，26三相制动电机，16上料车斗门挡板。图3是自重力开合料斗的机械结构示意图。图中27动滑轮，28提升架，29梯形挡板，30料斗主体，31料斗门，32滚动挡杆。图4是电气控制系统图。图5是过程控制流程图。
具体实施例方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式
。本实施例的多工位全自动矿石输送装备，是由上料车、自重力开合料斗、摆渡车、轨道、挡块、挡条、行程开关、下料口、触摸屏、可编程控制器、接触器、变频器、制动电阻、卷扬电机、牵引电机和上料车电机构成的。上料车与地面上的轨道A配合，其具体构成参见图2，车体支撑架托着载料斗，斗的开口下方依次装配着斗门挡板和辊子，从图2右上角的侧视图，可以看出斗门挡板下面伸出一部分，这一部分撞击到挡块A和挡块B的时候，斗门挡板就会在辊子上滑动，斗门就会开启和关闭，上料车的前进与后退，是由一台5. 5kw的三相制动电机，通过行星齿轮减速器、链条驱动轮子来实现的，根据具体工况，也可以选择其他功率或者其他种类的电机。当整个车体在轨道A上面行驶时，车体支撑架上焊接的梯形挡块会碰到行程开关D和行程开关E，以确定上料车的位置状态，即斗门完全打开和斗门完全关闭，也可根据实际工况增加行程开关个数。自重力开合料斗的结构参见图3，料斗主体上焊接有提升架，提升架上装配着动滑轮，用来撞击行程开关的梯形挡板焊接在料斗主体上，料斗主体下方是敞开的，上面装有可自由开合的一对料斗门，门上焊接着滚动挡杆，滚动档杆的两端套有辊子。摆渡车利用一台37kw的卷样机配合一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组将料斗提升或放下，根据具体工况，可选择其他功率或者其他种类的提升机械。驱动摆渡车水平移动的机构是一台7. 5kw的三相制动电机，根据具体工况，也可选择其他功率或者其他种类的电机，它通过行星齿轮减速器和链条来带动轨道上的轮子。图1中所有不可移动的单元，轨道，挡块，挡条，行程开关，下料口等，均安装在冶炼现场的地面和钢结构架子上，也可根据具体工况布置。下料口上方的一对档条需要水平安放，方向参照图1中的档条，两档条之间的距离等于料斗的纵向宽度，以保证能够碰撞料斗门上的滚动档杆使料斗顺利打开。
相应的电气控制系统采用西门子S7-226PLC和EM222继电器输出模块组成的可编程控制器主体，也可选择其他类型的可编程控制器，控制器通过屏蔽线缆连接着容量为37kw、5. 5kw、7. 5kw的三台变频器，其容量与所接的电机相对应，变频器工作模式设为简易可编程控制器模式，变频器的输出频率设为高、中、低三个频率段，这里分别为50Hz、30Hz、10Hz，用以控制卷扬电机转速，可编程控制器主体和触摸屏通过485线连接，触摸屏选的是昆仑通态的15寸触摸屏，型号是TPC1561H，各个行程开关和可编程控制器和通过双芯屏蔽线连接。使用时，需要预先在上料车中装入矿石，然后在触摸屏上输入要输送的工位，输送矿石斗数，之后确定开始自动输送矿石，每当上料车回到起点，需向载料斗中装入矿石。本发明的多工位全自动矿石输送装备，既可适用于菱镁矿电熔镁冶炼行业的直径60到100毫米的矿石输送，也可适用于其它冶炼行业的矿石输送。
权利要求
1.一种多工位全自动矿石输送装备，是由多工位矿石输送机械系统和全自动电气控制系统构成的，多工位矿石输送机械系统是由上料车、自重力开合料斗、摆渡车、轨道、挡块、挡条、行程开关和下料口构成的；全自动电气控制系统是由触摸屏、可编程控制器、接触器、变频器、制动电阻、卷扬电机、牵引电机和上料车电机构成的，其特征是多工位矿石输送机械系统中，上料车由载料斗、车体支撑架、辊子、斗门挡板、梯形挡板、行程开关、轮子、链条、行星齿轮减速器、三相制动电机构成，载料斗下端是开口的，由支撑车体的架子托着，正下方安装着斗门挡板，斗门挡板在辊子上水平移动，轮轴上安有齿轮，并通过链条配合行星齿轮减速器由三相制动电动机驱动，在上料车行驶轨道的中线上安装有挡块，通过斗门挡板下面突出的部分撞击轨道中央的挡块实现斗门开合，安装于车体架子上的梯形挡板中心高度与轨道上布置的行程开关配合，通过撞击行程开关检测上料车的位置。
2.根据权利要求1所述的一种多工位全自动矿石输送装备，其特征是多工位矿石输送机械系统中，自重力开合料斗由动滑轮、提升架、梯形挡板、料斗主体、料斗门、滚动挡杆构成，动滑轮安装在提升架中央，梯形挡板焊接在料斗主体侧面并且与料斗上方以及下料口上方的行程开关配合，两扇料斗门对称安放在料斗主体下方，滚动挡杆对称焊接在料斗门侧面，并且和下料口上方的档条配合，当料斗下降到档条所在水平高度时，料斗门上的滚动挡杆受到向上的阻力，使料斗门顺利打开，当料斗上升时，两扇料斗门在重力的作用下自动闭合。
3.根据权利要求1所述的一种多工位全自动矿石输送装备，其特征是全自动电气控制系统由可编程控制器、接触器、变频器、制动电阻和触摸屏构成，可编程控制器连接着接触器，接触器连接变频器的电源输入端，变频器的输出端连接着制动电阻，触摸屏通过485总线连接着可编程控制器。
4.根据权利要求1所述的一种多工位全自动矿石输送装备，其特征是全自动电气控制系统中，摆渡车上的卷扬电机接有变频器和制动电阻，并由可编程控制器控制变频器的输出频率，从而控制料斗升降的速度以及电机的输出转矩，其控制过程是:当料斗需要上升时，变频器输出最大频率，用最大的转矩提升料斗，然后变频器输出频率逐渐减小，从而使料斗提升的速度减小 ，料斗停止上升时，卷扬机的制动机构会抱闸，低速会减小料斗的冲击力，并且防止矿石散落；而当料斗需要下降到地面时，变频器先以较高频率输出，料斗快速下降，减少消耗的时间，当快要到达地面时，变频器输出频率减小，减小料斗下降到地面时的冲击力。
5.根据权利要求1所述的一种多工位全自动矿石输送装备，其特征是全自动电气控制系统中，摆渡车和上料车的水平移动是由变频器驱动三相制动电机实现的，并由可编程控制器控制变频器的输出频率，摆渡车和上料车水平移动的控制过程是先加速启动，将要到达指定的位置时，再减速。
全文摘要
一种多工位全自动矿石输送装备，属于冶炼技术领域。其特征是由多工位矿石输送机械系统和全自动电气控制系统构成。多工位矿石输送机械系统中的自重力开合料斗由动滑轮、提升架、梯形挡板、料斗主体、料斗门、滚动挡杆构成，当料斗下降到档条所在水平高度时，料斗门上的滚动挡杆受到向上的阻力，使料斗门顺利打开，当料斗上升时，两扇料斗门在重力的作用下自动闭合。在电气控制系统中，摆渡车上的卷扬电机接有变频器和制动电阻，并由可编程控制器控制变频器的输出频率。本发明的效果和益处是可以向多个工位运送矿石，不会发生矿石散落，节约占地面积，既可适用于电熔镁冶炼行业的直径60到100毫米的矿石输送，也可适用于其它冶炼行业的矿石输送。
文档编号B65G35/00GK103072796SQ20131001985
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者付友, 王宁会, 李国光, 李铁, 崔俊峰, 崔军, 刘 东 申请人:大连理工大学