金属铸锭自动扒渣装置的制作方法

本实用新型属于冶金行业中扒渣技术领域，特别是涉及一种金属铸锭自动扒渣装置。

背景技术：

随着国民经济的不断发展，市场对冶炼行业铅、锌、铝等铸锭的表面质量要求越来越高，但在铸锭浇铸过程中，铸锭表面产生的渣皮对其品质会产生很大的负面影响。目前，国内大多数冶炼厂仍采用人工扒渣，受工人技能水平的影响，扒渣效果不一，且该工位劳动强度大，环境恶劣，特别是扒铅渣时，铅蒸汽会严重损害工人健康，未来，该工位将越发招工难、招工贵。所以，实现自动化扒除渣皮并保证锭面质量，是冶炼行业亟待解决的技术难点之一。

在日本，出现了基于钢结构和多个气动执行元件组合、横跨于铸模输送链上的自动扒铅渣装置，但该装置结构复杂、机型庞大，其采用两把扒刀合拢扒渣，动作同步性与精确性差，易因合拢不严而漏液并在锭面中部行成一条明显扒痕，现已逐渐淘汰。

随着机器人技术的不断发展与普及，目前，国内外出现了基于机器人的自动扒渣皮装置，其区别主要集中在扒铲型式、数量及驱动方式上，并可据此将其划分为如下两种类型：

(1)单/多铲平动式：具有一把或多把结构型式相同的扒铲并由机器臂本身驱动，动作过程类似于拿一个平板在锭面舀取渣皮，舀渣时半熔融状渣皮易四处洒落，既浪费有价金属，又污染工作环境，扒渣效果亦不佳。

(2)动铲-定铲合拢式：具有两把扒铲，定铲静止不动，动铲往往固定在皮带上，电机驱动皮带带着动铲向定铲移动以将渣皮聚集到铸模一端。合拢时动、定铲直接刚性碰撞，易洒落渣皮；由于扒铲刚性固定在皮带或钢结构上，相对于水平面的倾角较小且不可调，易因扒铲底部合拢不严而漏液，影响锭面质量，卸渣时又易因倾角较小，不易渣皮落下。

另外，人工扒渣时扒铲/扒刀材质主要采用石棉，石棉在高温下易产生有毒物质，国外已经禁止，国内也在迅速跟进；机器人扒渣时多采用不锈钢扒铲/扒刀，但不锈钢与铅、锌等渣皮粘性大，严重影响了后续扒渣质量。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种扒渣效果好，渣皮不易散落的金属铸锭自动扒渣装置。

本实用新型提供的这种金属铸锭自动扒渣装置，它包括机器人、直线驱动模块、动铲模块、工字法兰和定铲模块；直线驱动模块通过工字法兰安装于机器人的自由端下，动铲模块和定铲模块均连接于直线驱动模块下，动铲模块能够相对定铲模块滑动。

在一个具体实施方式中，所述直线驱动模块为无杆气缸，包括缸体、滑台、限位块、行程调节杆、侧座和连板；限位块固接于缸体的一端，行程调节杆穿过限位块能够相对限位块运动以调节滑台的行程，滑台连接于缸体上能够沿缸体滑动；侧座共四块，分别固接于缸体两端的两侧，四块侧座通过紧固件连接在连板上；动铲模块连接于滑台下，定铲模块连接于连板下；直线驱动模块以其连板通过工字法兰连接于机械臂末端。

为了实现偏载和柔性接触，所述动铲模块包括固定架、固定座、轴承座、转轴、对辊和扒刀；固定架包括顶板和立板，立板的底端设有铰接耳，固定座包括底板和耳板，底板为矩型板，其一侧设有豁口，固定座通过穿过耳板和铰接耳的转轴与立板铰接，一对轴承座分设于豁口两侧，对辊设置于豁口内、两端分别安装于轴承座内，扒刀倾斜设置于底板下，顶端紧固于豁口的对侧、底端向豁口倾斜。

进一步的，在所述固定座的底板上位于立板的两侧均设有限位组件，以限定扒刀转动角度。

为了便于调节，所述限位组件包括基板，基板为折弯板，其一端设有连接孔，另一端设有限位螺栓；立板外侧的限位组件通过穿过连接孔的紧固件紧固于扒刀外，立板内侧的限位组件通过穿过连接孔的紧固件紧固于底板上；

为了提高可靠性，在所述底板上还设有防护罩。

作为实现偏载和柔性接触的配套方案，所述定铲模块与动铲模块的结构相同，定铲模块和动铲模块相向布置，定铲模块中扒刀的长度大于动铲模块中扒刀的长度。

扒刀的材质可采用碳化硅、氮化硅、陶瓷纤维和云母片。

本实用新型在工作时，机器人带动工字法兰、直线驱动模块、动铲模块和定铲模块移动到铸模的正上方，并使动铲模块的短扒刀和定铲模块的长扒刀浸入铸模的溶液内。直线驱动模块驱动动铲模块朝向定铲模块运动，动铲模块与定铲模块接触并同时到达各自极限位，这个过程中，动铲模块的扒刀与定铲模块的扒刀在彼此配合下会产生类似于“手捧”式的扒渣动作，将渣皮聚集。该方式不会在锭面产生明显的扒痕，亦可防止半熔融状渣皮泄露，有效提高了扒渣质量。

附图说明

图1为本实用新型一个优选实施例的主视示意图。

图2为本优选实施例中直线驱动模块的立体放大示意图。

图3为本优选实施例中动铲模块的立体放大示意图。

图4为本优选实施例中动铲模块的主视放大示意图。

图5为本优选实施例中定铲模块的立体放大示意图。

图6为本优选实施中扒渣准备时动铲模块和定铲模块的位置示意图。

图7为本优选实施中对辊初接触时动铲模块和定铲模块的位置示意图。

图8为本优选实施中扒刀完全合拢时动铲模块和定铲模块的位置示意图。

图9为本优选实施中卸渣时动铲模块和定铲模块的位置示意图。

图示序号：

1—机器人；

2—直线驱动模块、21—缸体、22—滑台、23—限位块、24—行程调节杆、25—侧座、26—连板；

3—动铲模块，31—固定架、32—固定座、33—轴承座、34—转轴、35—对辊、36—短扒刀、37—限位组件、a—基板、b—限位螺栓、c—调节螺母、38—防护罩，37a—顺时针限位组件，37b—逆时针限位组件；

4—工字法兰；

5—定铲模块，51—长扒刀。

具体实施方式

如图1所示，本实施例公开的这种金属铸锭自动扒渣装置包括机器人1、直线驱动模块2、动铲模块3、工字法兰4和定铲模块5。

其中机器人1带有机械臂，机械臂能沿六个自由度运动，以便带动直线驱动模块2移动。

如图2所示，直线驱动模块2包括缸体21、滑台22、限位块23、行程调节杆24、侧座25和连板26。限位块固接于缸体的一端，行程调节杆穿过限位块能够相对限位块运动以调节滑台的行程，滑台连接于缸体上能够沿缸体滑动；侧座共四块，分别固接于缸体两端的两侧，四块侧座通过紧固件连接在连板上；动铲模块连接于滑台下，定铲模块连接于连板下；直线驱动模块以其连板通过工字法兰连接于机械臂的末端。

直线驱动模块实质上是无杆气缸，相较于传统气动执行元件，其结构紧凑，动作平稳，自带防尘防水功能。在其一端，配置了限位块，可对动铲模块的运动进行精确机械限位，限位块上配置了行程调节杆，可根据实际工况对动铲模块的作用行程进行小范围调整，增强了设备在实际使用中容错性。通过改变气源压力，可调整滑台直线运动速度，满足更个性化的使用需求。

如图3、图4所示，动铲模块3包括固定架31、固定座32、轴承座33、转轴34、对辊35、短扒刀36、限位组件37和防护罩38。固定架包括顶板和立板，立板的底端设有铰接耳，固定座包括底板和耳板，底板为矩型板，其一侧设有豁口，固定座通过穿过耳板的转轴与立板铰接耳铰接。一对轴承座分设于豁口两侧，对辊设置于豁口内、两端分别安装于轴承座内，对辊为月形对辊，其重量较重，造成动铲模块产生偏载，这种偏载式的结构能够使动铲模块在与定铲模块接触前始终处于顺时针最大角度位置，利于收集渣皮，并且在卸渣时长、短扒刀各自打开的倾角大，有利于渣皮下落，卸渣后可自动复位，产生的振动有利于抖落渣皮。月形对辊配合旋转轴的设计杜绝了扒刀发生刚性碰撞，又可模拟“手捧”式扒渣动作，提高了扒渣质量。扒刀倾斜设置于底板下，顶端紧固于豁口的对侧、底端向豁口倾斜。固定座的底板上位于立板的两侧均设有限位组件37，两侧限位组件构造相同，按位置分为顺时针限位组件37a和逆时针限位组件37b。限位组件37包括基板a，基板为折弯板，其一端设有连接孔，另一端设有限位螺栓b和调节螺母c，通过转动调节螺母调节限位螺栓伸出的长度，使动铲模块在正负15°内转动；立板外侧的限位组件通过穿过连接孔的紧固件紧固于扒刀外，立板内侧的限位组件通过穿过连接孔的紧固件紧固于底板上。并且在底板上还设有防护罩38以防止灰尘等异物落入影响动铲模块的性能。

如图5所示，定铲模块5结构型式、作用原理与动铲模块3大致相同，不同在于其是通过固定架固定在连板26上，整个模块无法进行直线运动，只能绕其转轴顺时针或逆时针转动。并且其扒刀长度长于短扒刀38，为长扒刀51，以和短扒刀有效协作，在扒渣时配合定铲模块和动铲模块产生“手捧”式扒渣动作，减少渣皮下漏，提升扒渣质量。

本实施例中扒刀的材质可采用氮化硅、碳化硅、陶瓷纤维、云母片等耐高温、耐腐蚀特别是不易粘刀的材料。相较人工扒渣时采用的石棉材质，无污染；相较于现有设备采用的不锈钢，粘性更小。

扒渣时，扒渣装置工作过程如图6—9所示，

首先，机器人带动工字法兰、直线驱动模块、动铲模块和定铲模块移动到铸模的正上方，并使动铲模块的短扒刀和定铲模块的长扒刀浸入铸模的溶液内。此时，动铲模块在直线驱动模块限位块和行程调节杆的限制下，位于直线驱动模块的左极限位，定铲模块位于连接板的右极限位；动铲模块在其偏载和顺时针限位组件37a的作用下，位于顺时针极限位，定铲模块在其偏载和逆时针限位组件37b的作用下，位于逆时针极限位。

然后，由直线驱动模块的滑台带着动铲模块沿着直线驱动模块的缸体朝定铲模块作匀速直线运动，以聚集铸模内渣皮。移动一定距离后，动铲模块的月形对辊与定铲模块的月形对辊发生线接触。在滑台的持续驱动下，动铲模块既继续作直线运动，又绕其转轴发生逆时针旋转，直到旋转至逆时针极限位，被其逆时针限位组件机械限位；与此同时，定铲模块仅绕其转轴发生顺时针旋转，直到旋转至顺时针极限位，被其顺时针限位组件机械限位。转动过程中，动铲模块的月形对辊与定铲模块的月形对辊始终保持线接触，动铲模块与定铲模块同时到达各自极限位。这个过程中，动铲模块的短扒刀与定铲模块的长扒刀在彼此配合下会产生类似于“手捧”式的扒渣动作，将渣皮聚集。该方式不会在锭面产生明显的扒痕，亦可防止半熔融状渣皮泄露，有效提高了扒渣质量。

最后在扒渣完成后，机器人带着处于合拢极限位的动铲模块和定铲模块上升并移动到渣桶正上方，直线驱动模块的滑台带着动铲模块反向直线运动，在各自偏载的作用下，动铲模块和定铲模块分别迅速回到顺时针旋转极限位和逆时针旋转极限位，并产生较大抖动，同时，由于短扒刀和长扒刀大倾角(本实施例优选75°)打开，其材质与渣皮的粘性又小，渣皮在自重与抖动的双重作用下，完全落入渣桶内；至此，一个扒渣过程结束。

与现有技术相比，本实用新型的直线驱动模块结构紧凑、动作平稳、限位精确、行程可调，具有较强的适应性和容错性。偏载式的结构能够使动铲模块在与定铲模块接触前始终处于顺时针最大角度位置，利于收集渣皮，并且在卸渣时长、短扒刀各自打开的倾角大，有利于渣皮下落，卸渣后可自动复位，产生的振动有利于抖落渣皮。动铲-定铲“手捧”式扒渣的结构型式，杜绝了扒刀刚性碰撞，有效提高了扒刀使用寿命和扒渣质量。扒刀采用了不易粘刀的材质，加上动铲模块与半定铲模块的偏载设计，可在卸渣时有效抖落粘在扒刀上的少量渣皮，卸渣既干净，又不影响后续扒渣。