一种铝土矿机器人全自动制样分析系统的制作方法

1.本实用新型涉及机械设备及采制样检测技术领域，具体为一种铝土矿机器人全自动制样分析系统。


背景技术：

2.铝土矿制样分析设备设施是应用于铝土矿开采、氧化铝生产等行业的原料分析检测、科研等需求的一类装置。目前，各制样间和实验室制样备样过程主要是通过人工搬运桶装待制备样品，逐步对样品进行破碎、缩分、水分分析测定、样品研磨等制样分析工作。传统的人工制样分析过程其存在的不足主要表现在：1、客观产生的人为因素大，制样分析过程引入的制样偏差大；2、样品损失量大，由此产生并引入的制样备样偏差较大；3、人工参与度较高，需要的生产操作人员多，劳动力成本高，且制样人员长时间暴露在高粉尘、高噪音的环境下工作。
3.基于此，本实用新型设计了一种铝土矿机器人全自动制样分析系统，以解决上述出现的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种铝土矿机器人全自动制样分析系统，以解决上述背景技术中的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种铝土矿机器人全自动制样分析系统，该系统包括有样品破碎及缩分单元、水分测定及存查样封装单元、成分分析样研磨及存查样封装单元和系统电气及plc控制单元；
6.所述样品破碎及缩分单元包括有样品桶输入输出传送装置、第一颚式破碎装置、样品桶清洗装置、第二颚式对辊联合破碎装置、破碎缩分联合装置、联合缩分装置和工业机器人a，所述样品桶输入输出传送装置、第一颚式破碎装置、样品桶清洗装置、第二颚式对辊联合破碎装置、破碎缩分联合装置和联合缩分装置分布在工业机器人a的工作半径内；
7.所述水分测定及存查样封装单元包括有样品罐自动压塑封盖装置、水分测定烘箱、水分测定称量装置、样品盘清洗装置和工业机器人b，所述样品罐自动压塑封盖装置、水分测定烘箱、水分测定称量装置和样品盘清洗装置分布在工业机器人b的工作半径内；
8.所述成分分析样研磨及存查样封装单元包括有烘干样品缩分机、样品研磨设备、样品罐清洗装置、成分样品罐输出装置和工业机器人c，所述烘干样品缩分机、样品研磨设备、样品罐清洗装置和成分样品罐输出装置分布在工业机器人c的工作半径内。
9.优选的，所述样品破碎及缩分单元设置有超湿水分样品预烘干烘箱。
10.优选的，所述样品罐自动压塑封盖装置由样品罐自动装罐装置、样品罐自动压塑封盖机以及样品罐输入输出传动装置组成。
11.优选的，所述成分分析样研磨及存查样封装单元中的样品研磨设备包括有平面盘式研磨机、立面盘式研磨机和立面切削式研磨机。
12.优选的，所述成分分析样研磨及存查样封装单元还包括有自动装罐装置和自动压塑封盖装置。
13.优选的，所述系统配备有样品信息自动识别装置。
14.优选的，所述系统电气及plc控制单元系统包括有进线柜分组、开关柜分组、继电器柜分组、接触器柜分组、变频器柜分组、系统照明柜分组、系统plc中控柜分组以及计算机控制系统。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：铝土矿机器人全自动制样分析系统与传统的人工操作单体设备制样分析相比，具有制样代表性强、自动化程度高、制样效率高等优势，同时系统还有存查样品自动封装及时、样品信息自动识别、制样过程标准化规范化、维护保养方便可靠的优点。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型结构示意图；
18.图2为本实用新型方案1工艺流程图；
19.图3为本实用新型方案2工艺流程图。
20.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
21.1-样品桶输入输出传送装置，2-超湿水分样品预烘干烘箱，31-第一颚式破碎装置，32-第二颚式对辊联合破碎装置，4-样品桶清洗装置，51-破碎缩分联合装置，52-联合缩分装置，6-工业机器人a，7-样品罐自动压塑封盖装置，8-工业机器人c，9-水分测定烘箱，10-水分测定称量装置，11-样品盘清洗装置，12-工业机器人b，13-烘干样品缩分机，14-平面盘式研磨机，15-立面盘式研磨机，16-立面切削式研磨机，17-样品罐清洗装置，18-成分样品罐输出装置。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种铝土矿机器人全自动制样分析系统，该系统包括有样品破碎及缩分单元、水分测定及存查样封装单元、成分分析样研磨及存查样封装单元和系统电气及plc控制单元；
24.样品破碎及缩分单元包括有样品桶输入输出传送装置1、第一颚式破碎装置31、样品桶清洗装置4、第二颚式对辊联合破碎装置32、破碎缩分联合装置51、联合缩分装置52和工业机器人a6，所述样品桶输入输出传送装置1、第一颚式破碎装置31、样品桶清洗装置4、第二颚式对辊联合破碎装置32、破碎缩分联合装置51和联合缩分装置52分布在工业机器人
a6的工作半径内；
25.水分测定及存查样封装单元包括有样品罐自动压塑封盖装置7、水分测定烘箱9、水分测定称量装置10、样品盘清洗装置11和工业机器人b12，样品罐自动压塑封盖装置7、水分测定烘箱9、水分测定称量装置10和样品盘清洗装置11分布在工业机器人b12的工作半径内；
26.成分分析样研磨及存查样封装单元包括有烘干样品缩分机13、样品研磨设备、样品罐清洗装置17、成分样品罐输出装置18和工业机器人c8，烘干样品缩分机13、样品研磨设备、样品罐清洗装置17和成分样品罐输出装置18分布在工业机器人8的工作半径内。
27.进一步的，样品破碎及缩分单元设置有超湿水分样品预烘干烘箱2。
28.进一步的，样品罐自动压塑封盖装置7由样品罐自动装罐装置、样品罐自动压塑封盖机以及样品罐输入输出传动装置组成。
29.进一步的，成分分析样研磨及存查样封装单元中的样品研磨设备包括有平面盘式研磨机14、立面盘式研磨机15和立面切削式研磨机16。
30.进一步的，成分分析样研磨及存查样封装单元还包括有自动装罐装置和自动压塑封盖装置。
31.进一步的，系统配备有样品信息自动识别装置。
32.进一步的，系统电气及plc控制单元系统包括有进线柜分组、开关柜分组、继电器柜分组、接触器柜分组、变频器柜分组、系统照明柜分组、系统plc中控柜分组以及计算机控制系统。
33.本系统工艺流程如下：
34.由料场、矿区、汽车、火车、运输皮带等存储或运输物料的环节，通过样品桶自动转运车将采集到的铝土矿样品（样品桶封装）运输至制样系统，制样系统内的样品桶输入输出传送装置将样品桶排队输入进制样系统，安装于样品桶输入输出装置上的读写码器实时解码铝土矿样品桶信息卡上的编码并同时上传至制样控制系统，制样控制系统的计算机根据上传的铝土矿样品的类别、水分、重量、粒度等信息自动选择匹配的制样分析流程：根据样品的类别选择破碎机形式、破碎流程、研磨机形式；通过样品的预判水分含量选择水分测定的工艺流程水分样品干燥时间；区分样品重量的分级确定样品缩分机缩取用于水分测定及水分存查样品的质量；判断样品的不同粒级来选择不同的破碎工艺流程。根据上述物料特性制样系统自动选择匹配的制样分析流程对样品进行制样分析。
35.其中：
36.一、样品破碎及缩分单元主要功能是对制样分析样品进行样品信息识别、样品破碎、超湿水样品预烘干及水分测定、样品初级缩分、样品桶清洗复位等工作，各制样分析模块功能如下：
37.（1）样品桶输入输出装置前端可与样品桶自动运输车对接，实现料场、矿区、汽车、火车、运输皮带等采样现场取样样品桶与系统内经清洗后返回的空样品桶全自动交换。
38.（2）超湿水分样品预烘干烘箱对于现场采集的部分超湿含水量样品，系统对样品进行识别并先将样品送入超湿水分样品预烘干烘箱进行预烘干作业。超湿水分样品在预烘干环节测定的水分损失量最终通过系统的数理统计计入该批样品的水分分析测定结果。
39.（3）超湿水样品水分测定装置
40.对进入系统的超湿水含量样品进行预烘干处理后的样品水分测定，该预烘干水分测定值与水分测定单元最终样品水分测定值相结合，系统通过数理统计最终获得该样品全水分分析测定值。
41.（4）第一颚式破碎装置
42.系统设计采用颚式对辊联合破碎装置，实现了制样样品粒度由≥50mm至≤20mm迅速破碎；破碎装置进料口设置匀速给料装置，确保破碎物料均匀进入破碎腔体，有效避免在破碎装置内腔产生堵料或粘料。
43.（5）第二颚式对辊联合破碎装置
44.系统设计采用颚式对辊联合破碎装置，实现了制样样品粒度由≥50mm至≤5mm迅速破碎，有效提高了系统的整体制样效率；破碎装置进料口设置匀速给料装置，确保破碎物料均匀进入破碎腔体，有效避免在破碎装置内腔产生堵料或粘料。
45.（6）样品桶清洗装置
46.工业机器人将样品桶内的物料送入联合破碎装置（或对辊缩分联合制样装置）后，接着将样品桶放置到样品桶清洗装置上方对样品桶进行清洗，样品桶清洗通过电动毛刷及高压喷气清理，清洗结束后的样品桶由工业机器人放回至样品桶输入输出装置下方的输出通道，排队等待样品桶转运车交换转运。
47.（7）破碎缩分联合装置
48.在制样分析测定公称粒度≤20mm的样品时，制样工艺流程会将样品桶内的样品直接送入对辊破碎缩分联合制样机，直接破碎缩分获得水分测定样品及水分存查样品。
49.（8）工业机器人
50.整个样品破碎、缩分单元以工业机器人a为中心，制样样品在周边制样分析设备内的搬运、流转、清扫等工作全部由工业机器人完成。
51.二、水分测定、存查样封装单元主要功能是对样品进行水分存查样品留取密封、样品水分测定分析、成分分析研磨样品缩分、样品盘清洗复位。各制样分析模块功能如下：
52.（1）破碎缩分联合装置
53.样品送入对辊破碎缩分联合制样机，经破碎、缩分同时获得水分测定样品进入对辊破碎缩分联合制样机下方样品盘内；水分存查样品进入对辊破碎缩分联合制样机下方样品罐内，机器人夹取样品罐样品送入样品罐输出装置，样品盘样品由机器人夹取执行称量、烘干等水分测定分析工作流程。缩分弃样通过系统弃样皮带机返回到系统弃样收集仓内，待弃样收集仓满系统提示人工汽车外运。
54.（2）水分存查样品罐输出装置
55.机器人从对辊破碎缩分联合制样机下方夹取水分存查样样品罐，经样品罐输出装置送入样品罐自动压塑封盖装置，样品罐经压塑封盖密封后，排队等待由制样人员转运至存查样库房。样品罐经密封后也可与自动存查样单元对接，实现水分存查样品的自动存样、自动查样及定时弃样等功能。
56.（3）样品罐自动压塑封盖装置
57.负责将样品罐输出装置传输来的装有样品的样品罐自动塑封、拧盖，然后将密封好的样品罐推送回样品罐输出装置排队等待相关人员转运至存查样库房，或者与自动存查样单元对接，直接推送至自动存查样单元样品罐输入装置。
58.（4）水分测定称量装置
59.机器人从对辊破碎缩分联合制样机下方夹取水分测定样样品盘，首先放置到水分测定称量装置进行样品烘干前称量，系统记录初始样品质量后，然后由机器人夹取称量后的水分测定样品送入烘箱进行烘干作业。
60.（5）水分测定烘箱
61.机器人夹取称量后的水分测定样品送入烘箱进行烘干作业，烘箱系统配置两种规格型号，一种烘干工作温度为105℃，另一种工作温度为180℃，根据不同分析测定样品的特性选择不同规格型号的烘箱进行烘干作业。
62.烘箱内的样品达到系统预先设定的烘干时间后，由机器人从烘箱内夹取样品盘放置到水分测定称量装置进行样品烘干后称量测定，控制系统通过数理统计最终打印样品水分测定分析数据报表。
63.（6）烘干样品缩分机
64.样品烘干后称量测定结束，机器人夹取样品送入成分分析研磨样品缩分机对样品进行定量缩分作业，同时获得清洗样和成分分析研磨样两份样品。
65.（7）样品盘清洗装置
66.机械手夹取样品送入成分分析研磨样品缩分机后，接着将样品盘放置到样品盘清洗装置内对样品盘进行清洗，样品盘清洗通过电动毛刷及高压喷气清理，清洗结束后的样品盘由工业机器人放回至烘箱内，等待下一流程烘干作业。
67.（8）工业机器人
68.整个水分测定、存查样封装单元以工业机器人b为中心，水分测定样品在周边分析测定设备内的搬运、流转、清扫等工作全部由工业机器人完成。
69.三、成分分析样研磨及存查样封装单元主要功能是对成分分析样品进行缩分，样品分类研磨、成分分析样品装罐密封，转运样品罐清洗复位。各制样分析模块功能如下：
70.（1）烘干样品缩分机
71.上游系统机器人夹取样品送入成分分析研磨样品缩分机对样品进行定量缩分作业，同时获得清洗样和成分分析研磨样两份样品。如该样品与上一个研磨样品为不同批次样品，机器人首先夹取清洗样品投入研磨机进行研磨清洗。清洗工作结束后，机器人夹取另一份样品再次投入该研磨机进行研磨工作。系统清洗样品通过系统弃样皮带机返回到系统弃样收集仓内。
72.（2）平面盘式研磨机、立面盘式研磨机、立面切削式研磨机
73.系统配置三种类型的研磨机应对不同特性的研磨样品，常规样品采用平面盘式研磨机研磨；易粘结样品采用立面盘式研磨机或立面切削式研磨机，研磨后的样品粒度为100-200目，满足成分分析化验对样品的粒度要求。
74.（3）成分分析样品罐输出装置
75.机器人从研磨机下方夹取成分分析样样品罐，经样品罐输出装置送入样品罐自动压塑封盖装置，样品罐经压塑封盖密封后，排队等待由实验室工作人员转运至成分分析实验室。样品罐经密封后也可与样品罐自动风送系统对接，实现成分分析样品通过风送系统发送至成分分析实验室。
76.（4）样品罐自动压塑封盖装置
77.负责将样品罐输出装置传输来的装有样品的样品罐自动塑封、拧盖，然后将密封好的样品罐推送回样品罐输出装置排队等待实验室人员转运至实验室。
78.（5）样品罐清洗装置
79.工业机器人将研磨机下方的清洗样样品罐物料送入弃样输送装置后，接着将样品罐放置到样品罐清洗装置上方对样品罐进行清洗，样品罐清洗通过电动毛刷及高压喷气清理，清洗结束后的样品罐由工业机器人放回至研磨机下方的清洗研磨样收集工位。
80.（6）工业机器人
81.整个水分测定、存查样封装单元以工业机器人c为中心，成分分析研磨样品在周边研磨、封存等设备内的搬运、流转、清扫等工作全部由工业机器人完成。
82.四、系统电气及plc控制单元
83.1、铝土矿全自动制样系统的电气及plc控制单元的性能指标遵循先进性、安全性、可靠性、经济性的原则，选择当前自动化领域通用、标准的主流产品。
84.2、产品系列具有统一性，相同功能的部件使用同一厂家、同一系列的产品，在此前提下，保证规格型号的统一，保持产品的互换性和一致性。
85.3、驱动单元、变频器等具有网络接口功能的智能设备与plc通过专用设备网络形式相连，所有过程数据及控制数据都实时上传、下载。控制程序中凡是需要时间记录、时间标签的，系统具有统一时钟。
86.4、变频装置为全数字式，具有自诊断功能和网络接口。调速过程为无级调速，变频驱动根据需要选择相匹配的变频电机。
87.5、所有应用软件系统，包括选用的制造商成套的软件及集成商开发的软件全部运行在微软操作系统、数据库系统的平台上。二次开发的软件程序对用户是开放的。
88.6、系统plc具有自我诊断功能，对发生的内部和外部故障以相应的形式指示和报警。所有的网络具备自我诊断功能，可以直观的指示或判定某一节点或通道出现故障。
89.7、所有设备，特别是接线箱、传感器等现场设备的放置可以方便、安全进行检修、维护及更换的。
90.8、对于单台电气设备的保护为独立的、系统分级保护，所有开关的分合状态均能通过辅助触点发给plc，并在监控计算机上可以显示。
91.本实用新型中铝土矿全自动制样系统的运行控制方式分为三种：一是在控制室的全自动工作方式；二是在控制室用的集中单机工作方式；三是现场单机操作方式。在控制室控制台和现场操作箱上，设有运行方式选择开关。
92.1、全自动工作方式
93.操作台的控制方式选择开关置于“自动”位置, 机侧操作箱选择开关置于“远控”位置,通过中控计算机进行制样参数的设定、流程选择和确认、流程起动和停止、以及运行状态显示等。plc按照制样程序进行自动作业。
94.2、集中单机工作方式
95.操作台的控制方式选择开关置于“集中”位置，机侧操作箱选择开关置于“远控”位置，通过中控计算机进行带连锁的单台设备启停等操作，并通过控制管理系统进行数据采集和数据处理，以完成工艺设备的控制和管理。
96.3、现场单机操作方式
97.现场操作人员通过每台设备机侧操作箱内远程／就地选择开关及启停按钮操作单台设备。该操作方式用于设备的调试、维修及自动控制系统故障时的应急操作。
98.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
99.以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。