CN104017935A - 三自由度炼钢摇转炉并联倾动机构 - Google Patents

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Abstract

一种三自由度炼钢摇转炉并联倾动机构，其主要包括机座、动平台、摇转炉、上横轴、下横轴、两个RPR型直线驱动分支、一个UPR型直线驱动分支和三组平衡重装置。下横轴与机座转动联接,上横轴与动平台转动联接，摇转炉与动平台固定连接；两个RPR型分支上、下端分别与上、下横轴两端转动联接，四个转动副轴线相互平行，构成一个平面闭环双驱动支链；UPR型分支下端与机座万向副联接，上端与和动平台转动副联接，三组平衡重装置设在动平台上与三个分支相对应的位置上。本发明具有结构简单、承载力大、刚度高，摇转炉工作空间大和摇转灵活性好的优点，可精炼优质钢和提高炉衬寿命。

Description

三自由度炼钢摇转炉并联倾动机构
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是一种炼钢摇转炉并联倾动机构。
背景技术
炼钢转炉与氧枪吹炼结合是目前国内外炼钢的主要设备之一。目前国内外现有炼钢转炉多采用一自由度倾动机械设备通过托圈驱动转炉倾动。倾动机械设备采用多台交流变频电动机驱动，多台电动机采用多点啮合全悬挂形式，通过扭力杆装置进行力矩平衡。由于这类倾动机械设备只有一自由度倾动，换向倾动冲击力矩很大，炉内铁水与合金材料混匀性能较差，脱(氢、磷、碳、硫、气)和去除杂质能力较差，长期受单自由度倾动钢水冲刷，转炉炉衬寿命较短。
如1994，1995年奥地利钢铁联合企业阿尔帕工业设备制造公司申请两项中国发明专利，分别为倾动式转炉CN1084569和炼钢用转炉CN1100145。2001，2002年德国SMS迪马格股份公司申请两项中国发明专利，分别为转炉设备CN1282379和转炉传动装置CN1553965。2000年冶金工业部武汉钢铁设计研究院申请中国发明专利CN1259580，自动平衡转炉倾动转矩的***。1996年周冠五申请中国发明专利CN1125256，可换式转炉。
本发明内容
本发明目的在于提供一种结构简单、承载力大、刚度高，摇转炉具有工作空间大和灵活性好的三自由度炼钢摇转炉并联倾动机构。该机构主要包括机座、动平台、摇转炉、上横轴、下横轴、两个结构相同的RPR型直线驱动分支、一个UPR型直线驱动分支和和三组平衡重装置。其中，下横轴与机座转动联接，上横轴与动平台转动联接，摇转炉固连在动平台的中心，机座固定在地基上；两个相同的RPR型直线驱动分支在机座与动平台之间呈平面对称布置，每个RPR型直线驱动分支包括伸缩杆，摆动缸，电动机，上端转动副和下端转动副，上述上横轴两端分别设有一个孔，其轴线相互平行，并垂直上横轴的轴线，两个上端转动副分别通过上横轴两端的孔与上横轴两端转动联接，其轴线相互平行；上述下横轴两端分别设有一个孔，其轴线相互平行，并垂直上横轴的轴线，两个下端转动副分别通过下横轴两端的孔与下横轴两端转动联接，其轴线与上端转动副轴线平行；摇摆缸的一端通过下端转动副与设在下端转动副外侧的驱动电动机连接，该摇摆缸的另一端与伸缩杆的一端套接，该伸缩杆的另一端与上端转动副连接，设在下端转动副外侧的驱动电动机能够确保该分支的有效移动行程，伸缩杆与摆动缸及电动机构成一个常规的螺旋驱动移动副。两个RPR型直线驱动分支上、下端分别与上横轴和下横轴转动联接，四个转动副轴线相互平行，构成一个平面闭环双驱动支链。
UPR型直线驱动分支包括伸缩杆，摆动缸，电动机，下端万向铰和上端转动副；下端万向铰由相互正交的外侧转动副和内侧转动副组成，外侧转动副与机座转动联接，其轴线与上横轴轴线垂直；上端的转动副与固连在动平台上的支腿转动联接，其轴线与下横轴轴线平行；摇摆缸的一端通过下端万向铰与设在下端万向铰外侧的驱动电动机连接，该摇摆缸的另一端与伸缩杆的一端套接，该伸缩杆的另一端与上端转动副连接，驱动电动机设在下端万向铰外侧，确保该分支的有效移动行程。伸缩杆、摆动缸及电动机构成一个常规的驱动移动副。
转炉的与常规转炉相同，其轴心线垂直上横轴的轴线。三组平衡重装置设在动平台上与三个分支相对应的位置上，每组平衡重装置包括平衡重、牵引绳和导轮组；牵引绳绕过导轮组，该牵引绳的两端分别与平衡重和动平台自由联接，导轮组由支座和两个导论组成，支座固定在地基上。利用三组平衡重装置，能够有效减小各直线驱动分支载荷。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、结构简单、承载力大、刚度高，摇转炉工作空间大和摇转灵活性好。
2、以三自由度摇转倾动方式混匀炉内钢水与合金材料，减小倾动换向冲击力矩，改善炉内钢水搅动混匀性能，提高脱(碳、硫、磷、氢、气)和去除杂质的能力，提高炉衬寿命，满足精炼优质钢的工艺需求。
附图说明
图1是本发明在正常位置的立体示意简图。
图2是本发明的摇转炉在最大倾翻位置的立体示意简图。
1-机座，2-动平台，3-摇转炉，4-下横轴，5-上横轴，6、7–两个相同RPR型直线驱动分支，8-UPR型直线驱动分支，9、10、11-三组相同平衡重装置
6-1-电动机，6-2-下端转动副，6-3-摆动缸，6-4-伸缩杆，6-5-上端转动副
8-1-电动机，8-2-内侧转动副，8-3-外侧转动副，8-4-摆动缸，8-5-伸缩杆，8-6-上端转动副，9-1-平衡重，9-2-牵引绳，9-3-导向轮组
具体实施方式
在图1所示的三自由度炼钢摇转炉并联倾动机构示意图中，下横轴4与机座1转动联接，上横轴5与动平台2转动联接，摇转炉3固连在动平台的中心，机座固定在地基上；两个相同的RPR型直线驱动分支6、7在机座与动平台之间呈平面对称布置，上述上横轴两端分别设有一个孔，其轴线相互平行，并垂直上横轴的轴线，两个RPR型直线驱动分支中的上端转动副6-5分别通过上横轴两端的孔与上横轴两端转动联接，其轴线相互平行；上述下横轴两端分别设有一个孔，其轴线相互平行，并垂直上横轴的轴线，下端转动副6-2分别通过下横轴两端的孔与下横轴两端转动联接，其轴线与上端转动副轴线平行；摇摆缸6-3的一端通过下端转动副与设在下端转动副外侧的驱动电动机6-1连接，该摇摆缸的另一端与伸缩杆6-4的一端套接，该伸缩杆的另一端与上端转动副连接，设在下端转动副外侧的驱动电动机能够确保该分支的有效移动行程，伸缩杆与摆动缸及电动机构成一个常规的螺旋驱动移动副。两个RPR型直线驱动分支上、下端分别与上横轴和下横轴转动联接，四个转动副轴线相互平行，构成一个平面闭环双驱动支链。
UPR型直线驱动分支8中的下端万向铰由相互正交的外侧转动副8-3和内侧转动副8-2组成，外侧转动副与机座转动联接，其轴线与上横轴轴线垂直；上端的转动副8-6与固连在动平台上的支腿转动联接，其轴线与下横轴轴线平行；摇摆缸8-4的一端通过下端万向铰与设在下端万向铰外侧的驱动电动机8-1连接，该摇摆缸的另一端与伸缩杆8-5的一端套接，该伸缩杆的另一端与上端转动副连接，驱动电动机设在下端万向铰外侧，确保该分支的有效移动行程。伸缩杆、摆动缸及电动机构成一个常规的驱动移动副。
转炉的轴心线垂直上横轴的轴线，三组平衡重装置9、10、11设在动平台上与三个分支相对应的位置上，每组平衡重装置包括平衡重9-1、牵引绳9-2和导轮组9-3；牵引绳绕过导轮组，该牵引绳的两端分别与平衡重和动平台自由联接，导轮组由支座和两个导论组成，支座固定在地基上。利用三组平衡重装置，能够有效减小各直线驱动分支载荷。

Claims (1)

1.一种三自由度炼钢摇转炉并联倾动机构，其主要包括机座、动平台、摇转炉、上横轴、下横轴、两个结构相同的RPR型直线驱动分支、一个UPR型直线驱动分支和三组平衡重装置，其特征在于：其下横轴与机座转动联接，上横轴与动平台转动联接，摇转炉固连在动平台的中心，机座固定在地基上；两个相同的RPR型直线驱动分支在机座与动平台之间呈平面对称布置，每个RPR型直线驱动分支包括伸缩杆，摆动缸，电动机，上端转动副和下端转动副，上述上横轴两端分别设有一个孔，其轴线相互平行，并垂直上横轴的轴线，两个上端转动副分别通过上横轴两端的孔与上横轴两端转动联接，其轴线相互平行；上述下横轴两端分别设有一个孔，其轴线相互平行，并垂直上横轴的轴线，两个下端转动副分别通过下横轴两端的孔与下横轴两端转动联接，其轴线与上端转动副轴线平行；摇摆缸的一端通过下端转动副与设在下端转动副外侧的驱动电动机连接，该摇摆缸的另一端与伸缩杆的一端套接，该伸缩杆的另一端与上端转动副连接，伸缩杆与摆动缸及电动机构成一个常规的螺旋驱动移动副，两个RPR型直线驱动分支上、下端分别与上横轴和下横轴转动联接，四个转动副轴线相互平行，构成一个平面闭环双驱动支链；UPR型直线驱动分支包括伸缩杆，摆动缸，电动机，下端万向铰和上端转动副，下端万向铰由相互正交的外侧转动副和内侧转动副组成，外侧转动副与机座转动联接，其轴线与上横轴轴线垂直；上端的转动副与固连在动平台上的支腿转动联接，其轴线与下横轴轴线平行；摇摆缸的一端通过下端万向铰与设在下端万向铰外侧的驱动电动机连接，该摇摆缸的另一端与伸缩杆的一端套接，该伸缩杆的另一端与上端转动副连接，伸缩杆、摆动缸及电动机构成一个常规的驱动移动副；转炉的轴心线垂直上横轴的轴线，三组平衡重装置设在动平台上与三个分支相对应的位置上，每组平衡重装置包括平衡重、牵引绳和导轮组，牵引绳绕过导轮组，该牵引绳的两端分别与平衡重和动平台自由联接，导轮组由支座和两个导论组成，支座固定在地基上。
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