（新疆天業(yè)(集團(tuán))有限公司，石河子市，832000）

電石是重要的基礎(chǔ)化工原料，電石工業(yè)在我國(guó)化學(xué)工業(yè)乃至社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。根據(jù)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)和資源稟賦以及未來(lái)發(fā)展趨向，在今后一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，特別是隨著現(xiàn)代化煤化工的技術(shù)進(jìn)步，電石工業(yè)將在我國(guó)化學(xué)工業(yè)整體協(xié)調(diào)發(fā)展中，扮演著越來(lái)越重要的角色。

電石出爐工序是電石生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，技術(shù)發(fā)展較為緩慢，近些年，隨著自動(dòng)化、智能化設(shè)備的不斷發(fā)展和普及，電石企業(yè)積極開拓進(jìn)取，在電石出爐系統(tǒng)方面將先進(jìn)理念和先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備引入電石爐出爐環(huán)節(jié)，采用智能機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電石出爐工序的自動(dòng)化操作，與此同時(shí)，與智能機(jī)器人相配套的設(shè)施也進(jìn)行了改進(jìn)，本文著重描述與智能出爐機(jī)器人配套的工具架的新型設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升智能出爐機(jī)器人的出爐效率。

1 出爐工具架的應(yīng)用現(xiàn)狀

電石出爐工序是電石爐生產(chǎn)控制的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，出爐崗位也是用工最多、勞動(dòng)強(qiáng)度最大、安全風(fēng)險(xiǎn)最高的崗位，天業(yè)電石多年來(lái)不斷探索研究電石出爐技術(shù)，引進(jìn)先進(jìn)的智能出爐機(jī)器人技術(shù)，采用遠(yuǎn)程控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)出爐操作的自動(dòng)化、智能化。而目前出爐機(jī)配套的工具多是放置在鋼結(jié)構(gòu)焊接的單層結(jié)構(gòu)或多層工具架上，工具架上焊接“V 型”槽，各個(gè)出爐工具依次擺放在“V型”槽上，這種結(jié)構(gòu)不僅占地面積大，浪費(fèi)空間資源，還影響出爐機(jī)抓取工具的準(zhǔn)確性和便捷性，間接影響出爐機(jī)的出爐效率。

2 新型出爐工具架的設(shè)計(jì)

2.1 旋轉(zhuǎn)工具架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

出爐工序主要包括燒眼、開眼、帶釬、扒爐舌、修眼、堵眼和清爐舌等作業(yè)，在完成一次出爐作業(yè)，出爐機(jī)器人需要使用5 項(xiàng)工具，工具架至少還需備用兩個(gè)工具位，現(xiàn)有的工具架基本采用單層結(jié)構(gòu)或雙層結(jié)構(gòu)，在機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中需要對(duì)各個(gè)工具點(diǎn)進(jìn)行定位校準(zhǔn)，嚴(yán)重影響出爐機(jī)器人操作的準(zhǔn)確性，同時(shí)，抓取遠(yuǎn)距離工具時(shí)需要消耗的時(shí)間更長(zhǎng)，直接影響出爐效率。

針對(duì)以上工具架存在的問(wèn)題，某廠技術(shù)人員集思廣益，將出爐工具架進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，主體采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，包括工具固定裝置、支撐裝置、驅(qū)動(dòng)裝置（如圖1），固定裝置包括前固定裝置與后固定裝置，由氣缸和機(jī)械抓手組成，氣缸和機(jī)械抓手相連安裝于固定裝置的防護(hù)罩內(nèi)，因出爐系統(tǒng)為高溫環(huán)境，工具架需要做好防護(hù)，防止電石料噴至工具架；工具架的支撐裝置由支撐桿和旋轉(zhuǎn)軸組成，支撐桿頂部為中空套管結(jié)構(gòu)，中空套管內(nèi)安裝軸承，軸承與旋轉(zhuǎn)軸鏈接，工具架驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)鏈條帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)運(yùn)行，每個(gè)旋轉(zhuǎn)工具架設(shè)計(jì)以旋轉(zhuǎn)軸為中心，設(shè)計(jì)7～8 個(gè)工具放置區(qū)，在運(yùn)行時(shí)將工具固定在旋轉(zhuǎn)式工具架上，同時(shí)，在機(jī)械抓手和固定裝置的防護(hù)罩上分別安裝信號(hào)傳感器。

圖1 新型工具架示意圖

2.2 工具架驅(qū)動(dòng)裝置選型設(shè)計(jì)

因電石出爐屬于高溫作業(yè)，出爐口設(shè)備需要長(zhǎng)時(shí)間處于高溫環(huán)境，因此，在驅(qū)動(dòng)選型時(shí)盡可能簡(jiǎn)化其驅(qū)動(dòng)形式，避免使用液壓元件，出爐工具架要盡量遠(yuǎn)離出爐口，對(duì)關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)裝置和傳統(tǒng)的部件做隔熱處理，減少熱量輻射延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。目前，工業(yè)機(jī)械設(shè)備主要采用的驅(qū)動(dòng)方式為電驅(qū)動(dòng)和氣驅(qū)動(dòng)，電驅(qū)動(dòng)裝置具有精度高、驅(qū)動(dòng)力大、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備成本高于其他方式驅(qū)動(dòng)的，而氣驅(qū)動(dòng)具有其他驅(qū)動(dòng)方式所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，如成本低、高性價(jià)比、無(wú)污染、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)等，因而越來(lái)越多的工業(yè)機(jī)械手，采用氣動(dòng)控制。本設(shè)計(jì)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)與氣壓驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的方式，出爐機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程對(duì)于工具定位的要求較高，選用伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，手抓驅(qū)動(dòng)選用氣壓驅(qū)動(dòng)，在確?？刂葡到y(tǒng)精確度的同時(shí)降低維護(hù)費(fèi)用。

3 出爐工具架的運(yùn)行過(guò)程及效果

3.1 環(huán)形工具架的控制過(guò)程

在出爐操作過(guò)程中，根據(jù)出爐操作的不同，需要抓取的工具不同，在出爐機(jī)器人抓取工具時(shí)，啟動(dòng)環(huán)形工具架，工具架開始旋轉(zhuǎn)，當(dāng)控制信號(hào)接收到該工具為所需工具時(shí)，工具架停止旋轉(zhuǎn)，氣動(dòng)裝置控制機(jī)械手抓打開，出爐機(jī)器人抓取工具，出爐工序完成后，出爐機(jī)器人再次將工具放置在工具架打開的機(jī)械手抓上，機(jī)械手抓閉合，將工具固定環(huán)形工具架上，完成一次操作過(guò)程。

3.2 兩種工具架運(yùn)行效果對(duì)比

目前某廠使用的出爐機(jī)配套的工具多是放置在鋼結(jié)構(gòu)焊接的雙層工具架上，工具架上焊接“V型”槽，各個(gè)出爐工具依次擺放在“V 型”槽上，出爐機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)工具架做8個(gè)定位點(diǎn)，出爐機(jī)器人給一個(gè)定位點(diǎn)，將工具放回工具架，再重新定位另一點(diǎn)拿去新的工具，對(duì)出爐機(jī)機(jī)器人定位精準(zhǔn)度有嚴(yán)格要求，完成一個(gè)放工具拿去新工序一個(gè)循環(huán)，根據(jù)工具位置的不同抓取工具需要15～20S，采用新型旋轉(zhuǎn)環(huán)形工具架后，出爐機(jī)器人只需要設(shè)定一個(gè)點(diǎn)位來(lái)抓取工具，當(dāng)需要換取工具時(shí)，機(jī)器人將工具放置在工具架上，工具架旋轉(zhuǎn)至所需工具時(shí)，機(jī)器人完成抓取工具，完成一個(gè)循環(huán)需要時(shí)間為10S左右，因此，環(huán)形工具架的應(yīng)用大大減少出爐作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)占地面積，提高出爐機(jī)器人抓取工具的準(zhǔn)確率，且能保證裝置穩(wěn)定運(yùn)行，最大程度提高電石出爐效率，提升電石爐生產(chǎn)能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

截止目前我國(guó)電石產(chǎn)能已達(dá)4 500萬(wàn)噸，但是，現(xiàn)有的電石企業(yè)的出爐方式仍然以人工出爐方式為主，采用機(jī)械出爐的產(chǎn)能不足20%，現(xiàn)在出爐機(jī)器人技術(shù)日漸成熟，但在推廣應(yīng)用過(guò)程中仍有改進(jìn)的空間，本設(shè)計(jì)采用環(huán)形設(shè)計(jì)理念，合理利用了空間資源，通過(guò)應(yīng)用先進(jìn)的傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)工具架自動(dòng)旋轉(zhuǎn)定位，方便了出爐機(jī)抓取工具，減少了出爐機(jī)抓取工具時(shí)復(fù)雜的動(dòng)作。因此，該技術(shù)的成功應(yīng)用將進(jìn)一步提升出爐機(jī)器人的出爐效率，推動(dòng)電石行業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)向前發(fā)展。