本发明涉及冶金设备领域，具体涉及一种硅铁出炉机器人工位切换转运方法。
背景技术：
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硅铁炉出炉作业需要进行开眼、清渣、堵眼等功能工序，此些工序所使用的工具统一安装在工具架上，有开眼钢钎(数量2)，清渣钢钎(数量2)和堵眼工具(数量2)等，先通过开眼操作开始硅铁出炉作业，由清渣钢钎疏通硅铁流道、清理炉舌，由堵眼工具在出炉作业完成后封堵炉口。
现有方式均是人工在不同工序间切换来完成硅铁炉的出炉作业的，其操作繁琐，费时费力，现有硅铁炉具有四个出炉口，每个出炉口需要进行十几天的作业再切换到另一个出炉口，出炉作业所用的工具种类繁多，将承载工具的工具架在各出炉口之间转换不免费时费力，大大增加了工人的劳动强度。
技术实现要素：
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本发明为克服上述技术问题，提供了一种硅铁出炉机器人工位切换转运方法，其可适应多个出炉口，便于机器人本体转换工位以为不同的出炉口进行出炉作业，机器人本体可实现升降、旋转、俯仰和水平移动的功能以便于任意抓取各工具而满足出炉作业的需求。
本发明的硅铁出炉机器人工位切换转运方法，为实现上述目的所采用的技术方案在于：
步骤一、机器人本体的伸缩臂旋转90度，使得伸缩臂保持与转移方向平行；
步骤二、将机器人本体移动至支撑作业平台的最右端，人工将与安装于支撑作业平台上的齿条啮合的两个行走驱动齿轮与齿条脱开；
步骤三、将机器人本体移动到工位转移装置的另一端；
步骤四、将同侧的另一个支撑作业平台的前端沿着换位导轨旋转至与工位转移装置2相接；
步骤五、再次人工将机器人本体的两个行走驱动齿轮与支撑作业平台上的齿条啮合，锁紧拉紧螺栓，将支撑作业平台沿着换位导轨旋转至工作位，锁死。
作为本发明的进一步改进，步骤一中，伸缩臂的旋转方式为：启动旋转驱动电机，由旋转驱动电机驱动旋转驱动齿轮旋转，通过旋转驱动齿轮与圆盘导轨的内圈齿的啮合传动带动圆盘导轨旋转，进而使底盘、连接座及伸缩臂旋转。
作为本发明的进一步改进，步骤二中，启动行走驱动电机带动行走驱动齿轮旋转，通过行走驱动齿轮与移动齿条的啮合传动使支撑盘沿着移动齿条行走。
作为本发明的进一步改进，步骤三中，人工推动机器人本体，利用行走轮直接沿着与支撑作业平台相切的两个导轨移动到工位转移装置的另一端。
作为本发明的进一步改进，步骤三中，用吊装钢丝绳将工具转换机器人吊装至工位转移装置上的小型吊车的吊钩上，需保证四角钢丝绳的长度相等。此种工位转移方式与利用行走轮沿与支撑作业平台相切的两个导轨行走进行工位转移的方式是独立存在的，应用时根据现场情况任选其一。
作为本发明的进一步改进，步骤五中的出炉作业中，前升降机构和后升降机构的升降方式为：通过电机带动丝杠旋转，通过丝杠的旋转，其与固定在底盘上的丝母产生了上下方向的相对移动，带动壳体相对于底盘进行升降运动，壳体再通过销轴带动连接座升降运动，连接座带动伸缩臂升降。
作为本发明的进一步改进，步骤五中的出炉作业中，伸缩臂的移动方式为：启动移动电机，移动电机通过一个锥齿轮减速器驱动移动齿轮旋转，由移动齿轮与伸缩臂上的移动齿条进行啮合传动。
作为本发明的进一步改进，步骤二中，松开拉紧螺栓，使行走驱动电机绕固定轴旋转，使行走驱动齿轮与齿条脱开；步骤五中，当需要行走驱动电机驱动行走驱动齿轮与齿条啮合传动带动机器人本体行走时，调整拉紧螺栓至适度，使行走驱动齿轮与齿条啮合；
作为本发明的进一步改进，步骤五中的出炉作业中，后机械手的移动方式为：启动移动小车驱动电机，通过锥齿轮减速器带动传动链轮旋转，由链条拉动移动小车旋转使后机械手在伸缩臂上左右移动。
本发明的有益效果是：
本发明在硅铁炉的周围放置了两套全自动硅铁出炉系统，每套出炉系统负责两个出炉口并设于硅铁炉两侧的作业平台上，每套出炉系统上位于两个出炉口前方均设置有一个支撑作业平台，每个支撑作业平台旁设置一个工具架，每套出炉系统中的两个支撑作业平台共用一个硅铁出炉机器人，即满足了出炉作业的需求，又降低了成本，其中，支撑作业平台位于每个出炉口的挡屏前面，用于支撑硅铁出炉机器人中的移动大车在其上进行横向移动，并承载硅铁出炉机器人进行出炉作业时所产生的反作用力；两个支撑作业平台之间设置了工位转移装置，用于将硅铁出炉机器人从一个出炉口转运至下一出炉口前的支撑作业平台上，以便用于该出炉口的出炉作业。
本发明中的硅铁出炉机器人用于替代人工操作，进行硅铁炉硅铁炉冶炼出炉作业的生产系统，其通过移动大车的移动可带动硅铁出炉机器人进行横向移动，其驱动机构采用齿轮齿条驱动形式，为运行平稳，采用两个行走驱动电机的双电机驱动形式；硅铁出炉机器人的回转机构通过内齿圈与旋转驱动齿轮的啮合可以带动底盘、前升降机构、后升降机构、伸缩臂、移动小车、前机械手及后机械手7个部分进行回转运动；硅铁出炉机器人的伸缩臂通过齿轮齿条机构可以相对于移动大车进行前后运动；硅铁出炉机器人的前升降机构和后升降机构是通过电机驱动丝杠丝母的配合动作，可以实现伸缩臂的升降和俯仰动作，移动小车通过链轮链条驱动，可相对于伸缩臂进行前后运动。通过此些结构使本发明的硅铁出炉机器人完全取代了现有的人工作业模式，有效降低了作业工人的劳动强度，保障了作业工人的健康及安全，该硅铁出炉机器人具有自动抓取、更换各种工具、自动完成开眼、清渣、堵眼等功能，提高了生产效率，降低了工人的劳动强度，省时省力。
本发明中的工位转移装置具有两种不同工位转移方式的结构形式：一种是机器人本体直接在与支撑作业平台相切的两条由“h”型钢轨道制成的导轨上移动；另一种是将一条由工字钢弧形轨道制成的轨道通过若干个垫板吊装在顶棚上，当需要进行工位转移时，由人工将安装在轨道上的支撑吊具上的钢丝绳下面的吊钩与机器人本体上支撑盘上的四个吊环相连，再将两个移动大车的行走驱动电机的行走驱动齿轮与支撑作业平台上的齿条分离，由支撑吊具吊着机器人本体进行工位转移。此两种工位转移方式，在实际中根据现场情况任选其一进行实施，使用灵活、方便。
附图说明：
图1为本发明的出炉设备整体使用状态结构示意图；
图2为本发明的出炉设备一套使用状态示意图；
图3为本发明的出炉设备中工位转换装置的拆解示意图；
图4为硅铁出炉机器人的主视图；
图5为硅铁出炉机器人的后视图；
图6为硅铁出炉机器人的俯视图；
图7为硅铁出炉机器人的立体图；
图8为硅铁出炉机器人的左视图；
图9为硅铁出炉机器人的右视图；
图10为工位转移装置的结构示意图；
图11为支撑作业平台的结构示意图；
图12为吊装硅铁出炉机器人的结构示意图；
图13为吊装硅铁出炉机器人的俯视图；
图14为硅铁出炉机器人中回转机构的结构示意图；
图15为硅铁出炉机器人中行走驱动电机与电机座的连接结构示意图；
图中所示，机器人本体1、支撑作业平台2、工具架3、工位转移装置4、移动大车5、行走驱动电机6、前升降机构7、旋转驱动电机8、后升降机构9、前机械手10、连接座11、回转机构12、底盘13、链条14、后机械手15、移动小车16、传动链轮17、锥齿轮减速器18、移动小车驱动电机19、伸缩臂20、移动齿条21、第一滑轨22、第二滑轨23、行走轮24、旋转槽25、旋转驱动齿轮26、移动电机27、圆盘导轨28、硅铁炉29、行走驱动齿轮30、第一导向轮31、第二导向轮32、硅铁装运锅33、侧板34、支撑架35、轨道36、导轨37、连接梁38、支撑吊具39、第三导向轮40、挂钩41、钢丝绳42、顶板43、固定轴44、作业平台45、旋转轴46、电机座47、换位导轨48、支撑梁49、连接横梁50、支撑盘51、齿条52、连接板53、导向轮组件54、垫板55、长轴56、旋转导向轮57、轴承盖58、轴端挡板59、圆锥滚子轴承60、圆螺母61、螺栓62、定位板63、拉紧螺栓64、升降电机70、壳体71上、丝杠72。
具体实施方式：
如图1所示，本发明中所应用的硅铁炉29具有4个出炉口，其中每个出炉口需连续出炉15天，然后再更换至下一出炉口进行出炉作业。因此，在硅铁炉29相邻的2个出炉口处配置了1台本发明的出炉系统，即每个硅铁炉29需配置2台本发明的出炉系统。
参照图1至图3，本发明的硅铁出炉机器人工位切换转运方法依托于全自动硅铁出炉系统，该出炉系统，包括机器人本体1、支撑作业平台2、工具架3及工位转移装置4，所述支撑作业平台2为两个，每个支撑作业平台2旁均设有工具架3，两个支撑作业平台2之间设有工位转移装置4，所述工位转移装置4环绕在硅铁炉29的出炉口旁，所述机器人本体1设置在支撑作业平台2上，且机器人本体1可沿工位转移装置4行走。该出炉设备安装在作业平台45上。
具体结构为：
参照图11，所述支撑作业平台2包括两条平行的支撑梁49、两条平行的连接横梁50及齿条52，两条支撑梁49的两端分别由两条连接横梁50进行连接，连接横梁50与支撑梁49的下表面接触，支撑梁49的内侧设有齿条52，参照图1和图3、且其中一个支撑作业平台2靠近工位转移装置4的一端滑动设于弧形的换位导轨48上，该支撑作业平台2另一端的连接横梁50的底部中心处设有旋转轴46。
参照图参照图4至图7，所述机器人本体1包括移动大车5、伸缩臂20、前机械手10、后机械手15及移动小车16，所述移动大车5包括支撑盘51、回转机构12和底盘13，所述底盘13的上部通过回转机构12连接支撑盘51，底盘13的下部通过连接座11与伸缩臂20滑动连接，参照图14，所述回转机构12由四组固定在支撑盘51上的导向轮组件54、固定在底盘51上的圆盘导轨28、旋转驱动电机8及旋转驱动齿轮30组成，其中导向轮组件54由垫板55、长轴56、旋转导向轮57、轴承盖58、轴端挡板59、圆锥滚子轴承60、圆螺母61及螺栓62等组成，旋转导向轮与长轴56间安装两个对向的圆锥滚子轴承60，圆锥滚子轴承60下端设有轴承盖58；轴端挡板59由四个螺栓62固定在长轴56的底端，挡住圆锥滚子轴承60，不使其掉落；长轴56的下端穿过支撑盘51上的圆孔并设有旋转导向轮、上端通过垫板55及两个圆螺母61将长轴56锁紧固定在支撑盘51上；圆盘导轨28固定在底盘13上，四个旋转导向轮57的截面形状为凹“v”形，而圆盘导轨28的外圈的截面形状为凸“v”形，、内圈为内齿圈，圆盘导轨28的凸“v”形部分插入旋转导向轮5的凹“v”形部分内，这样既可旋转导向，又可支撑伸缩臂20等部件的重量；长轴56为偏心轴，这样，通过转动长轴56至一定角度，就可以调整旋转导向轮57与圆盘导轨28间的间隙大小，从而使旋转导向轮57与圆盘导轨28更好的接触；旋转驱动电机8固定在支撑盘51上，其伸出轴与旋转驱动齿轮30连接；旋转驱动齿轮30与圆盘导轨28的内齿圈啮合，通过旋转驱动电机8的转动，带动旋转驱动齿轮30转动，从而带动圆盘导轨28转动，进而使底盘13、连接座11及伸缩臂20旋转，最终带动前升降机构7、后升降机构9、移动小车16、前机械手10及后机械手15进行回转运动。
参照图6，所述支撑盘51上于圆盘导轨28的两侧开设有弧形的旋转槽25，两个旋转槽25于圆盘导轨28的中心处相互对称；参照图4、图5和图7，所述支撑盘51上靠近两侧设有拱形的电机座47，两个电机座47上均设有行走驱动电机6，行走驱动电机6的伸出轴向下穿过电机座47的顶部并设有行走驱动齿轮30；参照图图4、图5、图7、图8及图9，所述底盘13上设有前升降机构7和后升降机构9，所述前升降机构7和后升降机构9均由升降电机70、壳体71、丝杠72和丝母构成，参照图6和图7，所述壳体71的底端穿过旋转槽25并通过销轴与连接座11铰接，所述升降电机70设于壳体71上，所述丝杠72设于壳体71内并与升降电机70的伸出轴相连，所述丝母(图中未示出，但本领域技术人员可以通过各附图所体现的结构和说明书中记载的文字内容进行实施)套设于丝杠72上并与底盘13固定连接、与壳体71间可相对移动；所述伸缩臂20的顶部设有移动齿条21，移动齿条21与移动齿轮65啮合传动，移动齿轮65由固定在连接座11上的移动电机27驱动，伸缩臂20的底部于前端设有前机械手10、于后端设有后机械手15，所述后机械手15通过移动小车16设于伸缩臂20上。
所述电机座47由顶板43、固定轴44、定位板63及拉紧螺栓64构成，所述顶板43的一端转动设于固定轴44上、另一端通过拉紧螺栓64与定位板63进行连接，如此设置，使安装在顶板43上的行走驱动电机8可绕固定轴44旋转，当需要行走驱动电机8驱动行走驱动齿轮30与齿条52啮合传动带动机器人本体1行走时，调整拉紧螺栓64至适度，使行走驱动齿轮30与齿条52啮合；当需要工位转移时，松开拉紧螺栓64，使行走驱动电机30绕固定轴44旋转，使行走驱动齿轮30与齿条52脱开。
进一步地，参照图4、图5和图7，四组固定在连接座11上的第一导向轮31通过第一滑轨22与伸缩臂20连接，具体是：机器人本体1上的伸缩臂20的两侧面上靠近顶部对称设置有第一滑轨22，所述连接座11呈拱门型跨设在伸缩臂20的顶部，连接座11位于伸缩臂20上方的侧板34的底端开设有梯形槽，使伸缩臂20移动时自由通过连接座11，参照图8，构成连接座11的两侧板的内侧设置有第一导向轮31，所述第一导向轮31处于构成第一滑轨22的两个板体之间并沿板体滑动。
进一步地，参照图4、图5和图7，四组固定在移动小车16上的第二导向轮32通过第二滑轨23与伸缩臂20连接，具体是：所述伸缩臂20的两侧面上靠近底部对称设置有第二滑轨23，第二滑轨23的前、后方均设有传动链轮17，伸缩臂20的端部设有移动小车驱动电机19，移动小车驱动电机19的伸出轴通过锥齿轮减速器18连接其中一对传动链轮17，每侧的两个传动链轮17由链条14传动连接，所述链条14处于第二滑轨23外侧，所述移动小车16呈拱门型跨设在伸缩臂20的底部，链条14的首尾两端与移动小车16的两侧相连，构成移动小车16的底板上设有后机械手15，参照图9，构成移动小车16的两侧板的内侧设有第二导向轮32，所述第二导向轮32处于构成第二滑轨23的两个板体之间并沿板体滑动。
其中，工具架3包括支架、2个开眼钢钎、2个清渣钢钎、2个堵眼工具共4部分，支架是存放各种工具的，是由型钢焊接而成的钢架；开眼钢钎由机器人本体1抓取进行开眼操作以开始硅铁出炉作业；清渣钢钎由机器人本体1抓取对硅铁流道进行疏通、对炉舌进行清理；堵眼工具由机器人本体1抓取，在出炉作业完成后，对炉口进行封堵。
参照图2和图10，所述工位转移装4包括弧形的支撑架35，所述支撑架35包括支撑梁35、导轨37及连接梁38，所述导轨37为两条与支撑作业平台2相切的“h”型钢轨道，其由支撑架35支撑设于作业平台45上，两条导轨37呈弧形相互平行水平环绕布置在硅铁炉29的出炉口旁，两组支撑架35之间由若干连接梁38进行连接，所述机器人本体1通过支撑盘51两侧设置的行走轮24沿导轨37行走。
所述工位转移装置4的另一种结构形式为：
参照图3、图12和图13，所述工位转移装置4弧形的轨道36，所述机器人本体1通过钢丝绳42吊装在轨道36上并沿轨道36行走。
参照图3，所述轨道36为一条工字钢弧形轨道，其通过若干个连接板53吊装在顶棚上，构成工字形轨道36的两侧框内对称设有第三导向轮40，所述第三导向轮40通过连接轴设在u型的支撑吊具39内，支撑吊具39的底部设有用于悬挂钢丝绳42的挂钩41，钢丝绳42的底端通过吊钩挂在支撑盘51上设置的吊环上，从而使钢丝绳42与支撑盘51建立连接，进而将机器人本体1吊装在轨道36上，再将两个移动大车5的行走驱动电机6的行走驱动齿轮30与支撑作业平台2上的齿条52分离，由支撑吊具39吊着机器人本体1进行工位转移。该工位转移方式的优点是运行平稳。
实施例一
鉴于硅铁炉29出炉作业的特殊性，即一个出炉口会连续进行出炉作业15天，之后，才会更换另一个出炉口进行出炉作业。为节省成本，可在一台硅铁炉29上配备两套本发明的出炉系统，每相邻的两个出炉口配备一套本发明的出炉设备，如图1所示，为硅铁炉291号与2号出炉口配一套出炉设备，3号与4号出炉口配置另一套出炉设备。在1号出炉口作业完成后，需将位于1号出炉口位置的机器人本体1从支撑作台平台1转移至位于2号出炉口的支撑作业平台2上。
具体过程为：
步骤一、机器人本体1的伸缩臂20旋转90度，使得伸缩臂20保持与转移方向平行；
步骤二、将机器人本体1移动至支撑作业平台2的最右端，人工将与安装于支撑作业平台2上的齿条52啮合的两个行走驱动齿轮30与齿条52脱开；
步骤三、人工推动硅铁出炉机器人，利用行走轮24直接沿着与支撑作业平台2相切的两个导轨37移动到工位转移装置4的另一端；
步骤四、将同侧的另一个支撑作业平台2的前端沿着换位导轨48旋转至与工位转移装置2相接；
步骤五、再次人工将机器人本体1的两个行走驱动齿轮30与支撑作业平台2上的齿条52啮合，锁紧拉紧螺栓，将支撑作业平台2沿着换位导轨48旋转至工作位，锁死。这时，就可以将机器人本体1切换至自动工作状态，等待进行出炉作业了。
步骤一中，伸缩臂20的旋转方式为：启动旋转驱动电机8，由旋转驱动电机8驱动旋转驱动齿轮26旋转，通过旋转驱动齿轮26与圆盘导轨28的内圈齿的啮合传动带动圆盘导轨28旋转，进而使底盘13、连接座11及伸缩臂20旋转。
步骤二中，启动行走驱动电机6带动行走驱动齿轮30旋转，通过行走驱动齿轮30与移动齿条21的啮合传动使支撑盘51沿着移动齿条21行走，从而使机器人本体1沿着支撑作业平台2行走至支撑作业平台2的最右端。
步骤五中的出炉作业中，前升降机构7和后升降机构9的升降方式为：通过电机71带动丝杠72旋转，通过丝杠72的旋转，其与固定在底盘13上的丝母产生了上下方向的相对移动，带动壳体71相对于底盘13进行升降运动，壳体71再通过销轴带动连接座11升降运动，连接座11带动伸缩臂20升降，从而实现了伸缩臂20的升降，通过伸缩臂20的升降以适应相应工具的使用需求。
步骤五中的出炉作业中，伸缩臂20的移动方式为：启动移动电机27，移动电机27通过一个锥齿轮减速器驱动移动齿轮65旋转，由移动齿轮65与伸缩臂20上的移动齿条21进行啮合传动，从而带动伸缩臂20左右移动，以便拿取或放回工具架上的各工具以及进行出炉的各种作业。
步骤五中的出炉作业中，后机械手15的移动方式为：启动移动小车驱动电机19，通过锥齿轮减速器18带动传动链轮17旋转，由链条14拉动移动小车16的旋转，从而拉动后机械手15在伸缩臂20上左右移动。
步骤五中，人工将两个行走驱动齿轮30与支撑作业平台2上的移动齿条52啮合，锁紧拉紧螺栓，将支撑作业平台2沿着换位导轨48旋转至工作位，锁死。这时，就可以将机器人本体切换至自动工作状态，等待进行出炉作业了。
实施例二
本实施例与实施例一中的工位转移方式不同的是：
步骤三中，将钢丝绳42的下端与机器人本体1的支撑盘51进行连接，将钢丝绳42的上端挂在挂钩41上以将机器人本体1吊装到工位转换装置4的导轨36上，用吊装钢丝绳42将机器人本体1吊装至工位转移装置2上的支撑吊具39的挂钩41上，需保证四角钢丝绳42的长度相等，从而使得机器人本体1平稳移动，再由带挂钩41的支撑吊具39沿由工字钢构成的轨道36行走，从而吊着机器人本体1进行工位转移作业。
该工位转移方式的优点是不占用二层的作业平台45的空间，不防碍工人的走动。