CN108746516A - 一种钢包测温取样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钢包测温取样装置，包括底座、机械臂、转动装置、取样探头载体和破壳装置，机械臂安装在底座上，底座作为整个装置的载体，机械臂为多自由度机械臂，用于带动取样探头载体和破壳装置接近或远离钢包水，转动装置的本体安装在机械臂末端，所述取样探头载体和破壳装置并列安装在转动装置的转动端，转动装置用于对取样探头载体和破壳装置换位转向，取样探头载体用于安装测温取样探头，所述破壳装置用于在采样前戳破钢包水杂质壳。本发明通过机械臂带动破壳装置和取样探头载体到达钢包液面上方，利用破壳装置打孔破壳，然后通过转动装置转向，利用测温取样探头取样后测量。本发明结构稳定，取样方便，有效防止了人身伤害。
Description
技术领域
本发明属于钢包附属设施领域，涉及一种钢包水取样设备，具体涉及一种钢包测温取样装置，具有自动破壳打孔和测温取样一体的功能。
背景技术
国内大多钢厂主要还是使用人工的方法对钢包测温取样。由于钢包液面上会有杂质凝固而成的杂质壳，工人师傅在作业时，需要先用一根铁棒把杂质壳戳破，甚至钢水壳过厚时，需要使用挖机破壳。破壳以后再将测温副枪***钢水，进行测温取样。作业全程临近钢炉，容易发生钢水或者钢水杂质由于高温飞溅出来，造成人员伤亡的情况，其危险性可见一斑。且由于操作人员操作经验差异，操作时间也不固定，且由于操作失误可能造成测温副枪的损坏，影响整个冶炼的周期，造成副枪使用上的浪费。所以制造一个自动化的钢包测温取样***变得非常重要。
而市场上存在的测温取样机械臂均没有破壳功能，使得投入使用的钢包测温取样机械臂需要额外的破壳***，增加额外的人力物力。
发明内容
本发明旨在结合钢包测温取样中破壳和测温取样于一体，解决生产实际问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种钢包测温取样装置，其特征在于：包括底座、机械臂、转动装置、取样探头载体和破壳装置，所述机械臂安装在底座上，底座作为整个装置的载体，所述机械臂为多自由度机械臂，用于带动取样探头载体和破壳装置接近或远离钢包水，所述转动装置的本体安装在机械臂末端，所述取样探头载体和破壳装置并列安装在转动装置的转动端，所述转动装置用于对取样探头载体和破壳装置换位转向，所述取样探头载体用于安装测温取样探头，所述破壳装置用于在采样前戳破钢包水杂质壳。
作为改进，所述机械臂包括后臂和前臂，所述后臂底部铰接在底座上后端，后臂中部通过铰接相连的后臂气缸支撑在底座前端，所述前臂中部铰接在后臂前端，前臂后端通过铰接相连的前臂气缸与后臂中部相连，所述转动装置安装在前臂前端，通过前臂气缸和后臂气缸的伸缩动作，即可带动取样探头载体和破壳装置接近或远离钢包水。
作为改进，所述转动装置为摆动气缸，取样探头载体和破壳装置安装在摆动气缸的旋转端。
作为改进，所述取样探头载体包括载体外壳、取样探头定位轴和设于载体外壳内的夹紧装置，所述载体外壳固定安装在转动装置的转动端，所述取样探头定位轴固定于载体外壳内底部，测温取样探头套装在取样探头定位轴上后通过夹紧装置夹紧固定。
作为改进，所述夹紧装置包括弹性夹紧环和缠绕在弹性夹紧环上的夹紧绳，所述弹性夹紧环为一侧开口的夹紧环，在其弹力作用下保持张开位置，所述夹紧绳缠绕在弹性夹紧环上后引出自由端，自由端通过弹簧与载体外壳内底部相连，且自由端和载体外壳内底部分别设有相互吸引的电磁铁，载体外壳内底部还设有检测测温取样探头是否安装到位的压力传感器，当压力传感器检测到压力信号时，通过控制电磁铁得电拉动夹紧绳，从而使得夹紧环将测温取样探头夹紧。
作为改进，所述破壳装置包括打孔气缸和设于打孔气缸伸缩轴前端的打孔钻头。
作为改进，所述底座为移动小车，移动小车底部设有车轮，移动小车通过驱动装置驱动在钢包处地面移动。
作为改进，所述驱动装置包括设于地面的齿条和设于移动小车底部且与齿条啮合的齿轮，所述齿轮通过设于移动小车上的伺服电机驱动转动。
作为改进，还包括控制***，所述前臂气缸和后臂气缸均为内置位移传感器的气缸，所述伺服电机、前臂气缸和后臂气缸均通过控制***控制，控制***通过控制伺服电机来控制移动小车移动接近或远离钢包，通过控制前臂气缸和后臂气缸的伸缩量来控制取样探头载体的位置。
作为改进，所述机械臂末端设有测量钢包水液面距离的激光测距仪，所述打孔气缸也为内置位移传感器的气缸并通过控制***控制，所述激光测距仪测量钢包水液面距离信号传递给控制***，控制***控制打孔气缸伸缩距离来对钢包液面打孔破壳。
由于采用上述技术方案，发明工具与现有工具相比具有如下积极效果：
1、本工具将打孔与测温取样二合一，节省人力物力，提高效益；
2、具有自动夹紧测温取样探头的功能；
3、本发明相对简单，在能完成目标任务的前提下，能节约成本。
因此，本发明结构简单，易于实现，工作效率高，大大提高了工人作业安全。
附图说明
图1为本发明的钢包测温取样装置整体结构示意图；
图2为本发明的工作环境布局图；
图3为本发明的侧视图；
图4为本发明的俯视图；
图5为本发明的探头载体结构图；
图6为本发明探头载体内部细节图。
1-移动小车，2-车轮，3-齿轮，4-传动轴，5-伺服电机，6-后臂，7-前臂气缸，8-前臂， 9-旋转装置，10-探头载体，101-取样探头定位轴，102-载体外壳，103-弹性夹紧环，104-夹紧绳，11-测温取样探头，12-打孔钻头，13-打孔气缸，14-激光测距仪，15-电磁铁，16-后臂气缸，17-房间，18-齿条，19-控制***，20-钢包。
具体实施方式
以下结合附图，通过具体的实施例对本发明的一种测温取样机械臂进行详细说明。
如图1至图4所示，一种钢包测温取样装置，包括作为底座的移动小车1、机械臂、转动装置、取样探头载体10和破壳装置，移动小车1是机械臂的载体，且负责机械臂在空间上的整体水平运动，通过齿条18使机械臂在房间17中完成水平方向移动；上端连接后臂6与后臂气缸16，使后臂6可以完成气动控制转动功能；
所述机械臂安装在底座上，机械臂为多自由度机械臂，用于带动取样探头载体10和破壳装置接近或远离钢包水，所述转动装置的本体安装在机械臂末端，所述取样探头载体10和破壳装置并列安装在转动装置的转动端，转动装置安装在前臂8前端，所述转动装置用于对取样探头载体10和破壳装置换位转向，所述取样探头载体10用于安装测温取样探头11，所述破壳装置用于在采样前戳破钢包水杂质壳。
本实施例中所述机械臂包括后臂6和前臂8，所述后臂6承载前臂8，用于完成机械臂的整体转动任务，所述后臂6底部铰接在底座上后端，后臂6中部通过铰接相连的后臂气缸16 支撑在底座前端，即后臂气缸16的底座和伸缩端分别与底座和后臂6中部铰接相连，通过后臂气缸16伸缩带动后臂6绕其底部铰接点转动，完成后臂6位置调整；
所述前臂8承载旋转装置9，用于完成旋转装置9及其承载部件的转动；所述前臂8中部铰接在后臂6前端，前臂8后端通过铰接相连的前臂气缸7与后臂6中部相连，即前臂气缸7的底座和伸缩端分别与后臂6中部和前臂8后端铰接相连，通过前臂气缸7伸缩使得前臂8绕其与后臂6的铰接点转动，完成前臂8位置调整；
通过前臂气缸7和后臂气缸16的伸缩动作，即可带动取样探头载体10和破壳装置接近或远离钢包水，更优的所述转动装置为摆动气缸，摆动气缸的活塞走一个行程，摆动气缸摆动180°，取样探头载体10和破壳装置并列安装在摆动气缸的旋转端，转动装置承载探头载体10和打孔气缸13，通过其旋转使他们换位。
如图5和图6所示，所述取样探头载体10包括载体外壳102、取样探头定位轴101和设于载体外壳102内的夹紧装置，所述载体外壳102固定安装在转动装置的转动端，所述取样探头定位轴101固定于载体外壳102内底部，测温取样探头11套装在取样探头定位轴101上后通过夹紧装置夹紧固定；所述夹紧装置包括弹性夹紧环103和缠绕在弹性夹紧环103上的夹紧绳104，所述弹性夹紧环103为一侧开口的夹紧环，在其弹力作用下保持张开位置，弹性夹紧环103是具有很好塑性的金属环，其一端有开口，使其受到压力的时候能夹紧，压力消失时能张开，所述夹紧绳104缠绕在弹性夹紧环103上后引出自由端，自由端通过弹簧与载体外壳102内底部相连，且自由端和载体外壳102内底部分别设有相互吸引的电磁铁15，载体外壳102内底部还设有检测测温取样探头11是否安装到位的压力传感器，当压力传感器检测到压力信号时，通过控制电磁铁15得电拉动夹紧绳104，从而使得夹紧环将测温取样探头11夹紧在取样探头定位轴101上。
所述破壳装置包括打孔气缸13和打孔钻头12，打孔钻头12安装在打孔气缸13的伸缩轴前端，用于配合打孔气缸13打破钢水杂质壳，打孔气缸13内置位移传感器，其控制阀外接控制***19，安装在旋转装置9上，给打孔钻头12提供冲击力。
所述测温取样探头11属于现有技术中外购产品，是纸板制作筒状体，前端有小的金属探头，与钢水接触，用于测量钢水温度和从钢水中取出样品，用于测量钢水成分，安装时套装在取样探头定位轴101上。
所述底座为移动小车1，移动小车1底部设有车轮2，移动小车1通过驱动装置驱动在钢包20处地面移动；所述驱动装置包括设于地面的齿条18和设于移动小车1底部且与齿条18 啮合的齿轮3，齿轮3通过传动轴4安装在移动小车1底部，传动轴4与伺服电机5轴连接。
更优的本发明实施例还包括控制***19，所述前臂气缸7、打孔气缸13和后臂气缸16 均为内置位移传感器的气缸，所述伺服电机5、打孔气缸13、伺服电机5、前臂气缸7和后臂气缸16均通过控制***19控制，控制***19通过控制伺服电机5来控制移动小车1移动接近或远离钢包20，通过控制前臂气缸7和后臂气缸16的伸缩量来控制取样探头载体10的位置。
所述机械臂末端设有测量钢包水液面距离的激光测距仪14，所述打孔气缸13也为内置位移传感器的气缸并通过控制***19控制，所述激光测距仪14测量钢包水液面距离信号传递给控制***19，控制***19控制打孔气缸13伸缩距离来对钢包液面打孔破壳。
所述激光测距仪14安装在旋转装置9上，外接控制***19，用于测量机械臂前端与钢水液面的距离，便于控制***19控制打孔气缸13需要冲击的距离，以及温取样探头进入钢水机械臂所需要的协同运动轨迹；本实施例中控制***19均为计算机控制***19也可以为单片机或者PLC控制器。
本发明还可以置于房间17内，所述房间17为钢包20上方的操作室，机械臂需要穿过房间17左侧开的小门达到钢包20上方，所述钢包20盛放钢水。
工作流程如下：
移动小车1是整个装置在工作间直线运动的载体，采用齿轮齿条传动形式，齿条18平铺在房间17地面上，传动齿轮3安装在移动小车1底部，依靠齿轮齿条传动带动***直线移动；旋转装置9安装在前臂8上，其目的是通过机构整体旋转，使打孔钻头12打孔后，测温取样探头11可以位移到打孔正上方，方便测取；测温取样探头11安装在探头载体10的取样探头定位轴101上，探头载体10收到测温取样探头11安装到位信号通过夹紧环夹紧测温取样探头11；使用时，通过控制***19控制伺服电机5转动，驱动移动小车1带动机构整体穿过房间17内的小门(需要前臂8和后臂6协同配合运动改变角度出门，可通过人眼观察)。出门后前臂气缸7驱动前臂8旋转，让打孔钻头12垂直于钢包20液面上，激光测距仪14测量其与钢水液面的距离，反馈给计算机控制***19，控制打孔气缸13冲击适当距离，使打孔钻头12在钢水杂质壳上开一个小孔，之后旋转装置9在摆动气缸驱动下旋转180°；使测温取样探头11刚好到小孔上方，然后计算机控制***19控制伺服电机5及前后臂气缸16，驱动前臂8后臂6与移动小车1配合，使测温取样探头11垂直沿打孔钻头12的路径进入钢水，最后反向执行上述操作，操作人员取下测温取样探头11进行测量；控制***19控制机械臂收回，最后反向执行上述操作，移动小车1返回原地等待下次取样操作。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所确定的范围为准。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种钢包测温取样装置，其特征在于：包括底座、机械臂、转动装置、取样探头载体和破壳装置，所述机械臂安装在底座上，底座作为整个装置的载体，所述机械臂为多自由度机械臂，用于带动取样探头载体和破壳装置接近或远离钢包水，所述转动装置的本体安装在机械臂末端，所述取样探头载体和破壳装置并列安装在转动装置的转动端，转动装置用于对取样探头载体和破壳装置换位转向，所述取样探头载体用于安装测温取样探头，所述破壳装置用于在采样前戳破钢包水杂质壳。
2.如权利要求1所述一种钢包测温取样装置，其特征在于：所述机械臂包括后臂和前臂，所述后臂底部铰接在底座上后端，后臂中部通过铰接相连的后臂气缸支撑在底座前端，所述前臂中部铰接在后臂前端，前臂后端通过铰接相连的前臂气缸与后臂中部相连，所述转动装置安装在前臂前端，通过前臂气缸和后臂气缸的伸缩动作，即可带动取样探头载体和破壳装置接近或远离钢包水。
3.如权利要求2所述一种钢包测温取样装置，其特征在于：所述转动装置为摆动气缸，取样探头载体和破壳装置安装在摆动气缸的旋转端。
4.如权利要求2所述一种钢包测温取样装置，其特征在于：所述取样探头载体包括载体外壳、取样探头定位轴和设于载体外壳内的夹紧装置，所述载体外壳固定安装在转动装置的转动端，所述取样探头定位轴固定于载体外壳内底部，测温取样探头套装在取样探头定位轴上后通过夹紧装置夹紧固定。
5.如权利要求4所述一种钢包测温取样装置，其特征在于：所述夹紧装置包括弹性夹紧环和缠绕在弹性夹紧环上的夹紧绳，所述弹性夹紧环为一侧开口的夹紧环，在其弹力作用下保持张开位置，所述夹紧绳缠绕在弹性夹紧环上后引出自由端，自由端通过弹簧与载体外壳内底部相连，且自由端和载体外壳内底部分别设有相互吸引的电磁铁，载体外壳内底部还设有检测测温取样探头是否安装到位的压力传感器，当压力传感器检测到压力信号时，通过控制电磁铁得电拉动夹紧绳，从而使得夹紧环将测温取样探头夹紧。
6.如权利要求5所述一种钢包测温取样装置，其特征在于：所述破壳装置包括打孔气缸和设于打孔气缸伸缩轴前端的打孔钻头。
7.如权利要求6所述一种钢包测温取样装置，其特征在于：所述底座为移动小车，移动小车底部设有车轮，移动小车通过驱动装置驱动在钢包处地面移动。
8.如权利要求7所述一种钢包测温取样装置，其特征在于：所述驱动装置包括设于地面的齿条和设于移动小车底部且与齿条啮合的齿轮，所述齿轮通过设于移动小车上的伺服电机驱动转动。
9.如权利要求7所述一种钢包测温取样装置，其特征在于：还包括控制***，所述前臂气缸和后臂气缸均为内置位移传感器的气缸，所述伺服电机、前臂气缸和后臂气缸均通过控制***控制，控制***通过控制伺服电机来控制移动小车移动接近或远离钢包，通过控制前臂气缸和后臂气缸的伸缩量来控制取样探头载体的位置。
10.如权利要求9所述一种钢包测温取样装置，其特征在于：所述机械臂末端设有测量钢包水液面距离的激光测距仪，所述打孔气缸也为内置位移传感器的气缸并通过控制***控制，所述激光测距仪测量钢包水液面距离信号传递给控制***，控制***控制打孔气缸伸缩距离来对钢包液面打孔破壳。
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