CN103624764B - 试验取样用机械手臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种试验取样用机械手臂，可省时省力的将坩埚取出，效率高且安全可靠，可有效保护操作人员的人身安全。该机械手臂包括行走机构，行走机构上设置有升降机构，升降机构与支撑台相连，支撑台上方设置有机械臂，机械臂上外套有与支撑台相连的支撑套筒，支撑套筒的轴向与升降机构的升降方向垂直，机械臂与支撑套筒转动配合，机械臂的一端设置有夹持机构，机械臂的另一端设置有夹持机构操作手柄，夹持机构和夹持机构操作手柄之间设置有与支撑台相连的第一隔热挡板，夹持机构操作手柄与夹持机构之间设置有安装在机械臂上的用于控制夹持机构开闭的传动机构。

Description

试验取样用机械手臂

技术领域

本发明涉及一种试验取样用机械手臂。

背景技术

易烧性是指水泥生料煅烧形成熟料的难易程度。此程度直接影响水泥熟料的质量和生产成本。JC/T735-2005《水泥生料易烧性试验方法》中规定煅烧后立即取出试体置于空气中自然冷却至室温，此时样品温度高达1500℃左右。目前行业中如每次煅烧样品在5kg左右时，一般都采用人工铲取样，由于铲臂过长，样品和坩埚重达十几公斤，人工操作劳动强度大，易发生烫伤，危险性高，不能完全做到试验要求的立即取出的规定。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种可省时省力的将坩埚取出的试验取样用机械手臂。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：试验取样用机械手臂，包括行走机构，行走机构上设置有升降机构，升降机构与支撑台相连，支撑台上方设置有机械臂，机械臂上外套有与支撑台相连的支撑套筒，支撑套筒的轴向与升降机构的升降方向垂直，机械臂与支撑套筒转动配合，机械臂的一端设置有夹持机构，机械臂的另一端设置有夹持机构操作手柄，夹持机构和夹持机构操作手柄之间设置有与支撑台相连的第一隔热挡板，夹持机构操作手柄与夹持机构之间设置有安装在机械臂上的用于控制夹持机构开闭的传动机构。

进一步的是：所述行走机构包括底板以及设置在底板底部的滑轮。

进一步的是：滑轮下方设置有与滑轮配合的导轨。

进一步的是：所述升降机构包括驱动螺母，驱动螺母的内部下方设置有与行走机构相连的下导引套筒，下导引套筒与驱动螺母转动配合，下导引套筒内设置有第一丝杆，第一丝杆的底部与行走机构相连，第一丝杆与驱动螺母螺纹连接，驱动螺母的外壁连接有用于转动驱动螺母的螺母操作手柄，驱动螺母的上方设置有上导引套筒，上导引套筒与驱动螺母之间连接有平面轴承，上导引套筒的顶部与支撑台相连，第一丝杆的上部设置在上导引套筒的内部，第一丝杆的上部设置有键槽，键槽的长度方向与第一丝杆的轴向平行，上导引套筒的内部设置有限位槽，限位槽的长度方向与第一丝杆的轴向平行，键槽和限位槽之间设置有与限位槽滑动配合的键。

进一步的是：所述夹持机构包括支撑架，支撑架的底部设置有下支撑框，支撑架的顶部通过驱动轴与上夹持框铰接,驱动轴的轴向与机械臂的轴向垂直；传动机构包括设置在机械臂上的沿机械臂轴向移动的第二丝杆，第二丝杆上螺纹连接有驱动套筒，驱动套筒通过限位结构安装在机械臂上，驱动套筒与夹持机构操作手柄相连，第二丝杆的端部通过铰接结构与活动连杆相连，活动连杆与所述驱动轴相连，通过转动驱动套筒驱动第二丝杆沿机械臂的轴向移动来驱动活动连杆带动驱动轴转动。

进一步的是：所述铰接结构包括分别设置在第二丝杆的端部两侧的定位轴，定位轴的轴向与第二丝杆的轴向垂直，活动连杆的数量为2个且与定位轴一一对应，活动连杆上开有长孔，活动连杆通过长孔安装在对应的定位轴上。

进一步的是：所述夹持机构操作手柄下方设置有与行走机构相连的第二隔热挡板。

进一步的是：还包括用于转动机械臂的机械臂驱动机构。

进一步的是：支撑套筒上开有弧形孔，所述机械臂驱动机构包括设置在弧形孔内的与机械臂相连的机械臂转动手柄，支撑套筒上还设置有机械臂转动手柄锁止机构。

本发明的有益效果是：

1.解决了操作劳动强度大的问题。可显著降低劳动强度。

2.解决了热辐射对人体的伤害。可有效防止热辐射对人体的伤害。

3.解决了单次煅烧样品数量少的问题。使用本发明后，可以将坩埚尺寸做大，以满足一炉一磨的试验要求。

4.解决了样品抓取过程的稳定性问题。本发明设计有夹持机构，可有效抓紧或放开试验坩埚，且配置有行走机构以及夹持机构翻转功能，实现了样品从窑炉中的快速取出、放置、装填、倒出，整个过程稳定且可靠。

5.解决了坩埚在高温下处于急冷过程的停留时间，有效延长其使用寿命。快速的取、放样品过程，缩短了坩埚急冷停留时间，减小急冷造成的危害。

6.解决了使用人工铲摩擦炉门壁的问题。本发明不再与炉门或炉壁接触，从而避免了对其的摩擦损害。

附图说明

图1为试验取样用机械手臂的主视图；

图2为试验取样用机械手臂的俯视图；

图3为试验取样用机械手臂的侧视图；

图4为驱动螺母、第一丝杆和螺母操作手柄的装配关系示意图；

图5为行走机构的示意图；

图6为上导引套筒的示意图；

图7为炉门和坩埚的示意图；

图中标记为：夹持机构操作手柄1，机械臂2，第二丝杆3，支撑套筒4，第一隔热挡板5，活动连杆6，上夹持框7，下支撑框8，支撑架9,支撑台10，螺母操作手柄11，上导引套筒12，第一丝杆13，平面轴承14，驱动螺母15，下导引套筒16，底板17，滑轮18，导轨19，定位轴20，长孔21，第二隔热挡板22，驱动轴23，键槽24，驱动套筒25，限位结构26，键27，限位槽28，坩埚29，炉门30。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1至图7所示，本发明的试验取样用机械手臂，包括行走机构，行走机构上设置有升降机构，升降机构与支撑台相连，支撑台上方设置有机械臂2，机械臂2上外套有与支撑台10相连的支撑套筒4，支撑套筒4的轴向与升降机构的升降方向垂直，机械臂2与支撑套筒4转动配合，机械臂2的一端设置有夹持机构，机械臂的另一端设置有夹持机构操作手柄1，夹持机构和夹持机构操作手柄之间设置有与支撑台10相连的第一隔热挡板5，夹持机构操作手柄1与夹持机构之间设置有安装在机械臂2上的用于控制夹持机构开闭的传动机构。上述行走机构负责整个装置的前进或后退等。上述升降机构用于驱动支撑台上升或下降，也就是用于驱动机械臂2上升或下降。上述夹持机构用于夹持坩埚。上述第一隔热挡板5用于保护操作人员，使操作人员免受热辐射的伤害。通过上述传动机构来控制夹持机构开启或闭合。夹持机构开启后可用于抓取坩埚，夹持机构关闭后将坩埚固定，这时可对坩埚进行移动或倾转。本发明的机械手臂可在常温下应用，也可在高温下应用，例如1300至1500℃。在高温下应用时，夹持机构的材质需用耐热钢制作，以适应高温环境，加工工艺上防止受热变形。

上述行走机构的实施方式有多种，例如可为履带式行走机构。也可为如图1所示的行走机构，所述行走机构包括底板17以及设置在底板底部的滑轮18。在上述基础上，为了实现定向行走，使行走机构移动时按照预定轨迹平稳移动，滑轮下方设置有与滑轮配合的导轨19。

上述升降机构可以为液压顶升机构，也可包括升降螺杆，升降螺杆通过齿轮机构驱动上升或下降。也可为如图1至图6所示的机构，所述升降机构包括驱动螺母15，驱动螺母15的内部下方设置有与行走机构相连的下导引套筒16，下导引套筒16与驱动螺母15转动配合，下导引套筒内设置有第一丝杆13，第一丝杆13的底部与行走机构相连，第一丝杆13与驱动螺母15螺纹连接，驱动螺母15的外壁连接有用于转动驱动螺母15的螺母操作手柄11，驱动螺母15的上方设置有上导引套筒12，上导引套筒12与驱动螺母15之间连接有平面轴承14，上导引套筒12的顶部与支撑台10相连，第一丝杆13的上部设置在上导引套筒12的内部，第一丝杆13的上部设置有键槽24，键槽24的长度方向与第一丝杆的轴向平行，上导引套筒12的内部设置有限位槽28，限位槽28的长度方向与第一丝杆13的轴向平行，键槽24和限位槽28之间设置有与限位槽28滑动配合的键27。第一丝杆13固定不动，驱动螺母15通过转动沿第一丝杆13上下移动，通过驱动螺母15的上下移动带动上导引套筒12上升或下降，上导引套筒12的升降可带动支撑台10上下移动。由于设置有限位槽28和键槽24，使得驱动螺母15转动时，上导引套筒12不会随之转动，上导引套筒12只能上下移动。这样可使上升或下降比较平稳，同时还可确保机械臂2始终朝向一个方向，不会来回晃动，从而可使坩埚的移动精确平稳，以防意外发生。

上述夹持机构和传动机构的实施方式有多种。例如可包括凸轮机构驱动的手爪，手爪包括上爪和下爪，凸轮机构通过转动机构驱动，转动机构可包括转轴和手柄，当凸轮机构顶起上爪时，整个手爪处于张开状态，当凸轮机构不再支撑上爪时，上爪凭借其上设置的配重朝下爪扣合，整个手爪处于闭合状态。当然，还可以为机械手以及用于驱动机械手的气缸等。也可为如图1至图4所示，所述夹持机构包括支撑架9，支撑架9的底部设置有下支撑框8，下支撑框8是固定不动的，这样可进一步保证在将夹持机构伸入炉内和从炉内撤出时不会碰到炉门或炉壁，支撑架9的顶部通过驱动轴23与上夹持框7铰接,驱动轴23的轴向与机械臂2的轴向垂直；传动机构包括设置在机械臂上的沿机械臂轴向移动的第二丝杆3，第二丝杆上螺纹连接有驱动套筒25，驱动套筒25通过限位结构26安装在机械臂2上，上述限位结构可以是设置在机械臂2上的环形凸起，驱动套筒25上设置有环形槽，环形凸起插入环形槽内，上述限位结构也可以是其它用于将驱动套筒25限位的结构，这样可保证驱动套筒25转动时，本身不会沿机械臂2的轴向移动。上述驱动套筒25与夹持机构操作手柄1相连，第二丝杆3的端部通过铰接结构与活动连杆6相连，活动连杆6与所述驱动轴23相连，通过转动驱动套筒25驱动第二丝杆3沿机械臂2的轴向移动来驱动活动连杆6带动驱动轴23转动。通过夹持机构操作手柄1可转动驱动套筒25，通过转动驱动套筒25可促使第二丝杆3移动，通过第二丝杆3的移动可以带动驱动轴23转动，进而促使上夹持框7转动，当上夹持框7朝背离下支撑框8方向转动时，夹持机构开启，当上夹持框7朝下支撑框8方向转动时，夹持机构关闭并将坩埚固定。图1至图4所示的夹持机构和传动机构可实现精确平稳的取放坩埚。在上述基础上，所述铰接结构包括分别设置在第二丝杆3的端部两侧的定位轴20，定位轴20的轴向与第二丝杆3的轴向垂直，活动连杆6的数量为2个且与定位轴一一对应，活动连杆6上开有长孔21，上述长孔21倾斜向上设置，活动连杆6通过长孔21安装在对应的定位轴上。上述铰接结构灵活可靠，安装方便。

为了更好的对操作人员进行保护，所述夹持机构操作手柄1下方设置有与行走机构相连的第二隔热挡板22。

为了方便对机械臂2进行转动，进而方向对坩埚进行倾倒，还包括用于转动机械臂2的机械臂驱动机构。

机械臂驱动机构的实施方式有多种，例如可直接在机械臂2上设置驱动手柄。优选为：支撑套筒4上开有弧形孔，所述机械臂驱动机构包括设置在弧形孔内的与机械臂2相连的机械臂转动手柄，支撑套筒4上还设置有机械臂转动手柄锁止机构。机械臂转动手柄沿弧形孔移动可驱动机械臂2转动，为了在不需要转动机械臂2的情况下对机械臂转动手柄锁止，防止出现机械臂2的意外转动，在支撑套筒4上设置了上述机械臂转动手柄锁止机构。机械臂转动手柄锁止机构可以为卡扣机构，卡槽机构，套锁机构等等。

Claims (7)

1.试验取样用机械手臂，其特征是：包括行走机构，行走机构上设置有升降机构，升降机构与支撑台相连，支撑台上方设置有机械臂(2)，机械臂(2)上外套有与支撑台(10)相连的支撑套筒(4)，支撑套筒(4)的轴向与升降机构的升降方向垂直，机械臂(2)与支撑套筒(4)转动配合，机械臂(2)的一端设置有夹持机构，机械臂的另一端设置有夹持机构操作手柄(1)，夹持机构和夹持机构操作手柄之间设置有与支撑台(10)相连的第一隔热挡板(5)，夹持机构操作手柄(1)与夹持机构之间设置有安装在机械臂(2)上的用于控制夹持机构开闭的传动机构；

所述升降机构包括驱动螺母(15)，驱动螺母(15)的内部下方设置有与行走机构相连的下导引套筒(16)，下导引套筒(16)与驱动螺母(15)转动配合，下导引套筒内设置有第一丝杆(13)，第一丝杆(13)的底部与行走机构相连，第一丝杆(13)与驱动螺母(15)螺纹连接，驱动螺母(15)的外壁连接有用于转动驱动螺母(15)的螺母操作手柄(11)，驱动螺母(15)的上方设置有上导引套筒(12)，上导引套筒(12)与驱动螺母(15)之间连接有平面轴承(14)，上导引套筒(12)的顶部与支撑台(10)相连，第一丝杆(13)的上部设置在上导引套筒(12)的内部，第一丝杆(13)的上部设置有键槽(24)，键槽(24)的长度方向与第一丝杆(13)的轴向平行，上导引套筒(12)的内部设置有限位槽(28)，限位槽(28)的长度方向与第一丝杆(13)的轴向平行，键槽(24)和限位槽(28)之间设置有与限位槽(28)滑动配合的键(27)；

所述夹持机构包括支撑架(9)，支撑架(9)的底部设置有下支撑框(8)，支撑架(9)的顶部通过驱动轴(23)与上夹持框(7)铰接,驱动轴(23)的轴向与机械臂(2)的轴向垂直；传动机构包括设置在机械臂上的沿机械臂轴向移动的第二丝杆(3)，第二丝杆上螺纹连接有驱动套筒(25)，驱动套筒(25)通过限位结构(26)安装在机械臂(2)上，驱动套筒(25)与夹持机构操作手柄(1)相连，第二丝杆(3)的端部通过铰接结构与活动连杆(6)相连，活动连杆(6)与所述驱动轴(23)相连，通过转动驱动套筒(25)驱动第二丝杆(3)沿机械臂(2)的轴向移动来驱动活动连杆(6)带动驱动轴(23)转动。

2.如权利要求1所述的试验取样用机械手臂，其特征是：所述行走机构包括底板(17)以及设置在底板底部的滑轮(18)。

3.如权利要求2所述的试验取样用机械手臂，其特征是：滑轮下方设置有与滑轮配合的导轨(19)。

4.如权利要求1-3中任一项所述的试验取样用机械手臂，其特征是：所述铰接结构包括分别设置在第二丝杆(3)的端部两侧的定位轴(20)，定位轴(20)的轴向与第二丝杆(3)的轴向垂直，活动连杆(6)的数量为2个且与定位轴一一对应，活动连杆(6)上开有长孔(21)，活动连杆(6)通过长孔(21)安装在对应的定位轴上。

5.如权利要求1所述的试验取样用机械手臂，其特征是：所述夹持机构操作手柄(1)下方设置有与行走机构相连的第二隔热挡板(22)。

6.如权利要求1所述的试验取样用机械手臂，其特征是：还包括用于转动机械臂(2)的机械臂驱动机构。

7.如权利要求6所述的试验取样用机械手臂，其特征是：支撑套筒(4)上开有弧形孔，所述机械臂驱动机构包括设置在弧形孔内的与机械臂(2)相连的机械臂转动手柄，支撑套筒(4)上还设置有机械臂转动手柄锁止机构。