机器人自动制样系统的制作方法

本实用新型涉及一种机器人自动制样系统，适用于煤样原料的制样作业。

背景技术：

煤炭行业需要对煤质进行化验分析，如对煤的水份、灰分、挥发分、固定碳、发热量、硫分等进行分析。为了符合分析的要求，还需要对煤样原料进行制样工作。现有技术中，煤炭的制样工作以单机设备人工操作为主。如在进行制样工作时先用破碎机破碎原料、然后进行缩分，再用研磨机研磨样品到分析试样需要的粒度。由于制样的数量和种类较多，需要的设备比较多，且工作环节较多，操作繁琐，效率低下，又避免不了人工的参与，人工误差和误操作的几率较高，煤样质量和安全管理方面的工作难度较大。同时制样设备的噪声大，产生的粉尘也很多，工作环境差，对人体健康危害大。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种结构和布置紧凑、操作方便、不需要人工参与、误差小、对人体危害小，能够保证使用效果的机器人自动制样系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种机器人自动制样系统，包括制样机器人，制样机器人一侧设有烘干模块，烘干模块一边设有控制系统，另一边环绕制样机器人依次布置有初级破碎缩分模块，存查样制取模块，分析样制取模块，全水分样制取模块和样品称重封装及发送模块，初级破碎缩分模块在远离制样机器人一侧设有弃料收集模块。

优选的，所述初级破碎缩分模块包括全密封柜体Ⅰ，全密封柜体Ⅰ顶部设有自动开关门的接料仓Ⅰ，中部依次安置相互连接的给料机Ⅰ、破碎机Ⅰ与定量缩分器，所述全密封柜体Ⅰ底部设有自动开关出料门Ⅰ，内部设有载有样品容器的出样小车Ⅰ，所述样品容器底部设有称重装置Ⅱ。

优选的，所述破碎机Ⅰ包括破碎机体，所述破碎机体中部设有破碎转子，破碎机体底部布置长条式筛条，破碎机体进料口处装有叶片式清扫器。

优选的，所述定量缩分器包括缩分壳体，缩分壳体顶部设有进料口，缩分壳体中心部位设有旋转盘刮扫机构，缩分壳体侧壁上设有缩分比自动调节机构，所述缩分比自动调节机构包括步进电机，步进电机与缩分开口上覆盖的挡板连接且可驱动挡板移动。

优选的，所述的全水分样制取模块包括全密封柜体Ⅱ，全密封柜体Ⅱ顶部设有自动开关门的接料仓Ⅱ，中部安置相互连接的输送机Ⅱ与定比缩分器Ⅰ；全密封柜体Ⅱ底部设有自动开关出料门Ⅱ，其内部设有出样小车Ⅱ，出样小车Ⅱ上并排放置6mm分析共用样容器、全水分煤样容器，6mm分析共用样容器、全水分煤样容器分别与定比缩分器Ⅰ的两个相应的出口连接，6mm分析共用样容器、全水分煤样容器的底部设有称重装置Ⅲ。

优选的，所述的存查样制取模块包括全密封柜体Ⅲ，全密封柜体Ⅲ顶部设有自动开关门的接料仓Ⅲ，中部安置依次连接的输送机Ⅲ、破碎机Ⅱ与定比缩分器Ⅱ，全密封柜体Ⅲ底部设有自动开关出料门Ⅲ，其内部设有出样小车Ⅲ，出样小车Ⅲ上并排放置3mm分析煤样品容器和存查煤样容器，3mm分析煤样品容器和存查煤样容器分别放置在定比缩分器Ⅱ的出口，3mm分析煤样品容器和存查煤样容器的底部设有称重装置Ⅳ。

优选的，所述的分析样制取模块包括全密封柜体Ⅳ，全密封柜体Ⅳ顶部设有自动开关门的接料仓Ⅳ，中部安置给料机Ⅰ和与之连接的二分器，全密封柜体Ⅳ下部设有给料机Ⅱ和与之连接的研磨机，所述研磨机的出口设有分析煤样容器，全密封柜体Ⅳ的底部设有自动开关出料门Ⅳ。

优选的，所述的烘干模块包括机架，机架上部份设有干燥腔，干燥腔内装有旋转盘机构，旋转盘机构上设置可以沿圆周均匀放置多个干燥容器，干燥腔由机架下部的热风机通过热风管路供热；旋转盘机构下部正对干燥腔进料口位置设置有容器升降机构，机架顶部设有伸缩机构，伸缩机构前端设有摊平旋转机构。

优选的，所述的制样机器人包括六轴机器人，六轴机器人前端设有专用手爪，所述专用手爪由手爪驱动机构驱动，专用手爪上设有行程限定机构，专用手爪中部设有大口径夹持部，专用手爪前端设有小口径夹持部。

进一步的，还包括集中清洗除尘模块，所述集中清洗除尘模块设在分析样制取模块和全水分样制取模块之间。

优选的，所述的全水分煤样容器、存查煤样容器与分析煤样容器上设有样品信息卡。

本实用新型将样品制作的工艺流程所需的装置围绕制样机器人组合布置，结构紧凑，各个模块均置于全密封柜体中，利用机器人实现在制样工作过程中需要的物料搬运、容器摆放及弃料收集等工作，能够完成煤炭样品原料自动进料、称重、破碎、缩分、烘干、研磨、制取全水分样、存查样和分析样并封存，制样过程在全密封柜体中进行，无人工参与，提高了自动化水平，提高了效率、大大节省了人工的支出费用；制样过程无人工参与，保证煤样质量和数据安全，得到的样品质量可靠；由于没有人工参与，自然避免了粉尘及噪声等对人体健康伤害。

附图说明

图1为本实用新型的平面布置图；

图2为本实用新型的初级破碎缩分模块结构简图；

图3是图2中破碎机Ⅰ的结构图；

图4是图2中定量缩分器的结构简图；

图5是的全水分样制取模块结构简图；

图6为本实用新型的存查样制取模块结构简图；

图7为本实用新型的分析样制取模块结构简图；

图8是本实用新型烘干模块的示意图；

图9为本实用新型的机器人夹持煤样桶的示意图；

图10是图9专用手爪的俯视图；

图1中：1.1--烘干模块，1.2--控制系统，1.3--初级破碎缩分模块，1.4--弃料收集模块，1.5--存查样制取模块，1.6--分析样制取模块，1.7--集中清洗除尘模块，1.8--全水分样制取模块，1.9--样品称重封装及发送模块，1.10--制样机器人。

图2中：3.1--输送机Ⅰ，3.2--破碎机Ⅰ，3.3--定量缩分器，3.4--称重装置Ⅱ，3.5--样品容器，3.6—自动开关出料门Ⅰ，3.7--接料仓Ⅰ，3.8--出样小车Ⅰ，3.9—全密封柜体Ⅰ。

图3中：8.1--破碎机体，8.2--破碎转子，8.3--叶片式清扫器，8.4--长条式筛条。

图4中：2.1--缩分壳体，2.2--旋转盘刮扫机构，2.3--进料口，2.4--缩分比自动调节机构，2.5--步进电机，2.6--缩分开口，2.7--挡板。

图5中：4.1--输送机Ⅱ，4.2--定比缩分器Ⅰ，4.3--6mm分析共用样容器，4.4--全水分煤样容器，4.5--称重装置Ⅲ，4.6--自动开关出料门Ⅱ，4.7--全密封柜体Ⅱ，4.8--接料仓Ⅱ，4.9--出样小车Ⅱ。

图6中：5.1--输送机Ⅲ，5.2--破碎机Ⅱ，5.3--定比缩分器Ⅱ，5.4--存查煤样容器，5.5--称重装置Ⅳ，5.6--3mm分析煤样容器，5.7--自动开关出料门Ⅲ，5.8--接料仓Ⅲ，5.9--出样小车Ⅲ，5.10--全密封柜体Ⅲ。

图7中：6.1--接料仓Ⅳ，6.2--给料机Ⅰ，6.3--二分器，6.4--研磨机，6.5--自动开关出料门Ⅳ，6.6--分析煤样容器，6.7--全密封柜体Ⅳ，6.8--给料机Ⅱ。

图8中：9.1--机架，9.2--容器升降机构，9.3--旋转盘机构，9.4--进料口，9.5--摊平旋转机构，9.6--伸缩机构，9.7--干燥容器，9.8--干燥腔，9.9--热风管路，9.10--热风机。

图9-10中：7.1--专用手爪，7.2--六轴机器人，7.3--手爪驱动机构，7.4--行程限定机构，7.5--大口径夹持部，7.6--小口径夹持部。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图所示，一种机器人自动制样系统，包括制样机器人1.10，制样机器人1.10一侧设有烘干模块1.1，烘干模块1.1一侧设有控制系统1.2，另一侧环绕制样机器人1.10依次布置有初级破碎缩分模块1.3，存查样制取模块1.5，分析样制取模块1.6，全水分样制取模块1.8和样品称重封装及发送模块1.9，初级破碎缩分模块1.3在远离制样机器人1.10一侧设有弃料收集模块1.4。

优选的，所述初级破碎缩分模块1.3包括全密封柜体Ⅰ3.9，全密封柜体Ⅰ3.9顶部设有自动开关门的接料仓Ⅰ3.7，中部依次安置相互连接的给料机Ⅰ3.1、破碎机Ⅰ3.2与定量缩分器3.3，所述全密封柜体Ⅰ3.9底部设有自动开关出料门Ⅰ3.6，内部设有载有样品容器3.5的出样小车Ⅰ3.8，所述样品容器3.5底部设有称重装置Ⅱ3.4。

优选的，所述破碎机Ⅰ3.2包括破碎机体8.1，所述破碎机体8.1中部设有破碎转子8.2，破碎机体8.1底部布置长条式筛条8.4，破碎机体8.1进料口处装有叶片式清扫器8.3。破碎转子8.2旋转使煤样破碎，同时可以根据破碎物料粒度大小通过增加长条式筛条8.4的数量实现控制破碎机的破碎粒度；叶片式清扫器8.3的叶片不停地刮扫进料口粘结的物料，可以有效地防止湿粘物料在进料口位置的堆积，防止堵塞。

优选的，所述定量缩分器3.3包括缩分壳体2.1，缩分壳体2.1顶部设有进料口2.3，缩分壳体2.1中心部位设有旋转盘刮扫机构2.2，缩分壳体2.1侧壁上设有缩分比自动调节机构2.4，所述缩分比自动调节机构2.4包括步进电机2.5，步进电机2.5与缩分开口2.6上覆盖的挡板2.7连接且可驱动挡板2.7移动。载有煤样的样品桶的重量数据上传控制系统1.2后，控制系统1.2根据称重数据控制步进电机2.5转动，步进电机2.5带动缩分开口2.6上覆盖的挡板2.7移动，从而控制缩分开口2.6的大小，改变缩分比。物料从进料口2.3进入后，旋转盘刮扫机构2.2将物料均匀摊平，并散落在缩分壳体2.1内壁上，从调节后的缩分开口2.6输出。

优选的，所述的全水分样制取模块1.8包括全密封柜体Ⅱ4.7，全密封柜体Ⅱ4.7顶部设有自动开关门的接料仓Ⅱ4.8，中部安置相互连接的输送机Ⅱ4.1与定比缩分器Ⅰ4.2；全密封柜体Ⅱ4.7底部设有自动开关出料门Ⅱ4.6，其内部设有出样小车Ⅱ4.9，出样小车Ⅱ4.9上并排放置6mm分析共用样容器4.3、全水分煤样容器4.4，6mm分析共用样容器4.3、全水分煤样容器4.4分别与定比缩分器Ⅰ4.2的两个相应的出口连接，6mm分析共用样容器4.3、全水分煤样容器4.4的底部设有称重装置Ⅲ4.5。

优选的，所述的存查样制取模块1.5包括全密封柜体Ⅲ5.10，全密封柜体Ⅲ5.10顶部设有自动开关门的接料仓Ⅲ5.8，中部安置依次连接的输送机Ⅲ5.1、破碎机Ⅱ5.2与定比缩分器Ⅱ5.3，全密封柜体Ⅲ5.10底部设有自动开关出料门Ⅲ5.7，其内部设有出样小车Ⅲ5.9，出样小车Ⅲ5.9上并排放置3mm分析煤样品容器5.6和存查煤样容器5.4，3mm分析煤样品容器5.6和存查煤样容器5.4分别放置在定比缩分器Ⅱ5.3的出口，3mm分析煤样品容器5.6和存查煤样容器5.4的底部设有称重装置Ⅳ5.5。

优选的，所述的分析样制取模块1.6包括全密封柜体Ⅳ6.7，全密封柜体Ⅳ6.7顶部设有自动开关门的接料仓Ⅳ6.1，中部安置给料机Ⅰ6.2和与之连接的二分器6.3，全密封柜体Ⅳ6.7下部设有给料机Ⅱ6.8和与之连接的研磨机6.4，所述研磨机6.4的出口设有分析煤样容器6.6，全密封柜体Ⅳ6.7的底部设有自动开关出料门Ⅳ6.5。

所述的烘干模块1.1包括机架9.1，机架9.1上部份设有干燥腔9.8，干燥腔9.8内装有旋转盘机构9.3，旋转盘机构9.3上设置可以沿圆周均匀放置多个干燥容器9.7，干燥腔9.8由机架9.1下部的热风机9.10通过热风管路9.9供热；旋转盘机构9.3下部正对干燥腔9.8进料口9.4位置设置有容器升降机构9.2，可以通过容器升降机构9.2托着干燥容器9.7升降实现干燥容器9.7进出进料口，机架9.1顶部设有伸缩机构9.6，伸缩机构9.6前端设有摊平旋转机构9.5。伸缩机构9.6带动摊平旋转机构9.5可以对干燥容器9.7内的煤样进行均匀摊平处理。

所述的制样机器人1.10包括六轴机器人7.2，六轴机器人7.2前端设有专用手爪7.1，所述专用手爪7.1由手爪驱动机构7.3驱动，专用手爪7.1上设有行程限定机构7.4，专用手爪7.1中部设有大口径夹持部7.5，专用手爪7.1前端设有小口径夹持部7.6。六轴机器人7.2可以模拟制样人员的各种制样动作，更为灵活；专用手爪7.1通过手爪驱动机构7.3驱动手爪张开或夹紧，行程限定机构7.4控制手爪驱动机构7.3的行程，实现手爪张开幅度大小的调整，大口径夹持部7.5可以夹持口径大的煤样桶，小口径夹持部7.6可以夹持口径小的样品瓶等。

进一步的，还包括集中清洗除尘模块1.7，所述集中清洗除尘模块1.7设在分析样制取模块1.6和全水分样制取模块1.8之间。机器人自动制样系统运行时，集中清洗除尘模块1.7可以起到负压除尘、机械清理残留、高压清洗残存的作用。

本系统中，所述控制系统1.2包括软件控制模块、电气控制模块和制样机器人控制模块，便于操作人员的控制和日常操作维护。

所述的全水分煤样容器4.4、存查煤样容器5.4与分析煤样容器6.6上设有样品信息卡。

使用时，控制系统1.2根据煤样桶的原煤样重量信息控制调节初级破碎缩分模块1.3的定量缩分器3.3的缩分比，然后制样机器人1.10通过专用手爪7.1抓取在抓取位的样品桶送入初级破碎缩分模块1.3并倒料，倒料动作完成后，制样机器人1.10抓取空的样品桶返回抓取位；

原煤样送入初级破碎缩分模块1.3后，经输送机Ⅰ3.1、破碎机Ⅰ3.2、定量缩分器3.3破碎缩分后的煤样由底部出样小车Ⅰ3.8的样品容器3.5收集经称重装置Ⅱ3.4称重检测煤样质量是否符合要求，然后出样小车Ⅰ3.8自动推出；

若煤样质量不符合要求，制样机器人1.10通过专用手爪7.1抓取样品容器3.5送入弃料收集模块1.4的弃料收集口弃料并返回出样小车Ⅰ3.8，重新制样；

若煤样质量符合要求，则制样机器人1.10通过专用手爪7.1抓取样品容器3.5送入全水分样制取模块1.8倒料，并返回出样小车Ⅰ3.8；经输送机Ⅱ4.1、定比缩分器Ⅰ4.2缩分后得到的样品由底部出样小车Ⅱ4.9的全水分煤样容器4.4及6mm分析共用样容器4.3收集经称重装置Ⅲ4.5分别称重检测煤样质量是否符合要求，然后出样小车Ⅱ4.9自动推出；若煤样质量不符合要求，制样机器人1.10通过专用手爪7.1抓取全水分煤样容器4.4及6mm分析共用样容器4.3送入弃料收集口弃料，并返回出样小车Ⅱ4.9，重新制样；若煤样质量全部符合要求，全水分煤样容器4.4由制样机器人1.10抓取送入样品称重封装及发送模块1.9进行称重封装、读写样品信息然后自动转入样品发送站,样品经气力输送装置送至样品库或化验室；然后制样机器人1.10通过专用手爪7.1抓取空样品容器放入全水分样制取模块1.8的出样小车Ⅱ4.9，6mm分析共用样容器4.3由制样机器人1.10通过专用手爪7.1抓取送入存查样制取模块1.5并倒料，经输送机Ⅲ5.1、破碎机Ⅱ5.2、定比缩分器Ⅱ5.3破碎缩分后得到的样品由底部出样小车Ⅲ5.9的存查煤样容器5.4及3mm分析煤样容器5.6收集经称重装置Ⅳ5.5分别称重检测煤样质量是否符合要求，然后出样小车Ⅲ5.9自动推出；若煤样质量不符合要求，制样机器人1.10通过专用手爪7.1抓取存查煤样容器5.4及3mm分析煤样容器5.6送入弃料收集口弃料并返回出样小车Ⅲ5.9，重新制样；

若煤样质量全部符合要求，存查样品容器5.4由制样机器人1.10抓取送入样品称重封装及发送模块1.9进行称重封装、读写样品信息然后自动转入样品发送站，然后制样机器人1.10通过专用手爪7.1抓取空样品容器放入存查样制取模块1.5的出样小车Ⅲ5.9；3mm分析煤样容器5.6由制样机器人1.10通过专用手爪7.1抓取送入烘干模块1.1并倒料，3mm分析煤样按设定的温度及时间进行烘干处理，烘干后的煤样由制样机器人1.10通过专用手爪7.1抓取并倒入分析样制取模块1.6，经给料机Ⅰ6.2、二分器6.3进行多次二分处理，最终得到多个样品，第一个样品经给料机Ⅱ6.8送入研磨机6.4磨制成0.2mm样品作为样品清洗样对研磨机6.4及管路等清洗，第二个样品、第三个样品、……第n个样品依次通过给料机Ⅱ6.8送入研磨机6.4磨制成多个0.2mm分析样品，进入分析煤样容器6.6；分析煤样容器6.6由制样机器人1.10通过专用手爪7.1抓取送入样品称重封装及发送模块1.9进行称重封装、读写样品信息然后自动转入样品发送站，然后制样机器人1.10通过专用手爪7.1抓取空样品容器放入分析样制取模块1.6。