CN107009347B - 一种基于炼钢机器人测温、取样工具头放取的柔性装置 - Google Patents

一种基于炼钢机器人测温、取样工具头放取的柔性装置 Download PDF

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Abstract

一种基于炼钢机器人测温、取样工具头放取的柔性装置，本发明涉及一种工具放取装置，本发明的工具头包括筋板法兰、锥形贴合块、连接法兰、接口模块和数据连接管，筋板法兰、锥形贴合块、连接法兰和接口模块由左至右依次设置，筋板法兰的外表面设有数个筋板，数个筋板沿同一圆周均布设置；放置座包括柔性基座、倾斜座板、数个V型柔性块、数个压缩弹簧和数个光电传感器，每个阶梯槽中安装一个V型柔性块，V型柔性块靠近锥形槽一侧设有导向斜口，V型柔性块的V型底部设有轨道，V型柔性块的V型两侧外壁与阶梯槽的内壁之间设有数个压缩弹簧，每个传感器安装孔中装有一个光电传感器，倾斜座板设置在柔性基座的下面。本发明用于炼钢测温及取样。

Description

一种基于炼钢机器人测温、取样工具头放取的柔性装置
技术领域
本发明涉及一种工具放取装置，具体涉及一种基于炼钢机器人高炉测温、取样工具头放取的柔性装置。
背景技术
在冶金行业中，炼钢机器人的工作环境十分恶劣，机器人的各种工具头均要承受高温、高热以及钢液飞溅的冲刷。在这样恶劣的热环境中机器人高炉(该高炉的炉内温度为2000℃以上)测温、取样的工具头在放取过程中必须减少电机气缸等动力源，并仍要保证工具头放取的更换效率。
国内现阶段炼钢测温、取样采用人工手动测、取，以人工接近钢包，通过一长直管贺利氏工具，前端嵌套测温探头或取样探头分别深入3000摄氏度钢水中进行工作。当测温完毕后工人手工拆除测温探头安装取样探头，进而进行取样工作。在冶金行业，钢包内钢水的温度需反复多次测绘，钢水的样品及反应气体也需反复多次取样检测。其长直管贺利氏测温、取样工具体积长，重量大加之工作环境的高温高热等特点。对工人的防护，测取的工艺参数、操作参数要求较高，人工手动测取危险频发，测取质量达不到要求。
国外炼钢测取机器人在冶金领域应用较多，目前测取机器人工具头的放取仍停留在平台水平放取过程，由于炼钢机器人整体体积和回转半径较大，工作伸直状态臂展较长，(近5米)，这样致使机器人末端重复定位，导致定位精度降低，工具头放取位置及方向有一定偏差。国际上测、取工具头碍于恶劣工况等多种因素的影响趋于向自动放取过成形式发展，但此类工具端放置装置未见任何报道。
发明内容
本发明为解决现有炼钢机器人测温、取样工具头的放取仍采用水平放取方式，水平放取工具头时机械臂存在重复定位，工具头放取位置及方向有一定偏差，导致定位精度降低的问题，而提出一种基于炼钢测温机器人工具端放置的柔性装置。
本发明的一种基于炼钢机器人测温、取样工具头放取的柔性装置，其组成包括工具头和放置座，工具头包括筋板法兰、锥形贴合块、连接法兰、接口模块和数据连接管，筋板法兰、锥形贴合块、连接法兰和接口模块由左至右依次设置，锥形贴合块的小径端与筋板法兰连接，锥形贴合块的大径端与连接法兰连接，接口模块与连接法兰连接，锥形贴合块的侧壁上设有竖向安装孔，接口模块的里侧端面上设有水平安装孔，数据连接管的一端穿过竖向安装孔且设置在锥形贴合块中，数据连接管的另一端穿过水平安装孔且设置在接口模块中，筋板法兰的外表面设有数个筋板，数个筋板沿同一圆周均布设置，放置座包括柔性基座、倾斜座板、数个V型柔性块、数个压缩弹簧和数个光电传感器，柔性基座的上端面设有数个安装槽，数个安装槽平行设置，每个安装槽的一端为阶梯槽，每个安装槽的另一端为锥形槽，锥形槽的小径端位于里侧，每个阶梯槽中安装一个V型柔性块，V型柔性块靠近锥形槽一侧设有导向斜口，V型柔性块的V型底部设有轨道，V型柔性块的V型两侧外壁与阶梯槽的内壁之间设有数个压缩弹簧，每个锥形槽的底部设有传感器安装孔，每个传感器安装孔中装有一个光电传感器，倾斜座板设置在柔性基座的下面，且锥形槽一端高于阶梯槽一端。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
一、本发明的工具头能够将炼钢测温机器人平稳放置在放置座上，通过工具头的自身重力，在倾斜的放置座上沿着V型柔性块顺利滑入放置位，压缩弹簧配合V型柔性块，能够解决放取过程中工具头偏移，自主纠正工具头放置位置的问题，从而避免了机器人末端重复定位，工具头放取位置及方向无偏差，提高了定位精度。
二、本发明的柔性装置，工具头与放置座贴合面为锥面配合，筋板法兰与V型柔性块为柔性配合，能够解决放取过程中的欠定位及过定位问题。
三、本发明的放置过程由光电传感器反馈信号检测滑入的放置状态。
四、本发明在V型柔性块的输入端设计有导向斜口，便于筋板滑入轨道。
五、本发明的柔性基座上设有三个安装槽，三个安装槽分别匹配炼钢机器人一个测温工具头，两个取样工具头的要求，从而实现了测温、取样、快取、快放。
附图说明
图1是本发明的整体结构立体图；
图2是工具头1的立体图；
图3是工具头1的剖视图；
图4是放置座2的立体图；
图5是放置座2的俯视图；
图6是V型柔性块2-3的横截面视图；
图7是倾斜座板2-2的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图7说明本实施方式，本实施方式包括工具头1和放置座2，工具头1包括筋板法兰1-1、锥形贴合块1-2、连接法兰1-3、接口模块1-4和数据连接管1-5，筋板法兰1-1、锥形贴合块1-2、连接法兰1-3和接口模块1-4由左至右依次设置，锥形贴合块1-2的小径端与筋板法兰1-1连接，锥形贴合块1-2的大径端与连接法兰1-3连接，接口模块1-4与连接法兰1-3连接，锥形贴合块1-2的侧壁上设有竖向安装孔1-2-1，接口模块1-4的里侧端面上设有水平安装孔1-4-1，数据连接管1-5的一端穿过竖向安装孔1-2-1且设置在锥形贴合块1-2中，数据连接管1-5的另一端穿过水平安装孔1-4-1且设置在接口模块1-4中，筋板法兰1-1的外表面设有数个筋板1-1-1，数个筋板1-1-1沿同一圆周均布设置；放置座2包括柔性基座2-1、倾斜座板2-2、数个V型柔性块2-3、数个压缩弹簧2-4和数个光电传感器2-5，柔性基座2-1的上端面设有数个安装槽，数个安装槽平行设置，每个安装槽的一端为阶梯槽2-1-1，每个安装槽的另一端为锥形槽2-1-2，锥形槽2-1-2的小径端位于里侧，每个阶梯槽2-1-1中安装一个V型柔性块2-3，V型柔性块2-3靠近锥形槽2-1-2一侧设有导向斜口2-3-1，V型柔性块2-3的V型底部设有轨道2-3-2，V型柔性块2-3的V型两侧外壁与阶梯槽2-1-1的内壁之间设有数个压缩弹簧2-4，每个锥形槽2-1-2的底部设有传感器安装孔2-1-2-1，每个传感器安装孔2-1-2-1中装有一个光电传感器2-5，倾斜座板2-2设置在柔性基座2-1的下面，且锥形槽2-1-2一端高于阶梯槽2-1-1一端。
具体实施方式二：结合图1～图5说明本实施方式，本实施方式的锥形槽2-1-2的锥度与锥形贴合块1-2的锥度相同。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图5说明本实施方式，本实施方式的导向斜口2-3-1的里侧宽度b1小于导向斜口2-3-1的外侧宽度b2。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式的筋板1-1-1的数量为5个～8个。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图2说明本实施方式，本实施方式的筋板1-1-1的数量为6个。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图1和图7说明本实施方式，本实施方式的倾斜座板2-2的倾斜角度α为10°～30°。依据工具头1质量的不同选择不同的倾斜角度，以满足放取过程的时间效率。其它组成及连接关系与具体实施方式三或四相同。
具体实施方式七：结合图1和图7说明本实施方式，本实施方式的倾斜座板2-2的倾斜角度α为15°。依据工具头1质量的不同选择不同的倾斜角度，以满足放取过程的时间效率。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：结合图1和图7说明本实施方式，本实施方式的倾斜座板2-2的倾斜角度α为20°。依据工具头1质量的不同选择不同的倾斜角度，以满足放取过程的时间效率。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。
具体实施方式九：结合图1和图7说明本实施方式，本实施方式的倾斜座板2-2的倾斜角度α为25°。依据工具头1质量的不同选择不同的倾斜角度，以满足放取过程的时间效率。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。
本发明的放取过程：
三个安装槽中分别装有一个测温工具头、两个取样工具头。
1、当需要采样时，取样工具头有两个动作过程：拿取取样工具头动作和放置取样工具头动作。
拿取取样工具头动作：当需要采样时，取拿过程动作前，先将采样纸壳放置在筋板法兰1-1的中，炼钢机器人的机械臂末端运动到取样工具头的上方。炼钢机器人的机械臂末端粗略对准取样工具头，机械臂吸取工具头1使锥形贴合块1-2与锥形槽2-1-2轻微分离，机械臂夹住取样工具头1进行炉内采样。
放置取样工具头动作：当采样完成后，机械臂携带取样工具头粗略对准V型柔性块2-3的导向斜口2-3-1，筋板法兰1-1上的任意筋板1-1-1插入导向斜口2-3-1后，机械臂松开取样工具头，取样工具头依靠自身重力缓慢带动筋板法兰1-1滑入轨道2-3-2中，压缩弹簧2-4自动调整取样工具头使得筋板1-1-1与轨道2-3-2贴合，最后由锥形贴合块1-2贴合锥形槽2-1-2并触碰光电传感器2-5，放置动作完毕。
2、当需要测温时，测温工具头有两个动作过程：拿取测温工具头动作和放置测温工具头动作。
拿取测温工具头动作：当需要测温时，测温过程动作前，先将测温探头3放置在筋板法兰1-1的中，炼钢机器人的机械臂末端运动到测温工具头的上方。炼钢机器人的机械臂末端粗略对准取样工具头，机械臂吸取测温工具头1使锥形贴合块1-2与锥形槽2-1-2轻微分离，机械臂夹住测温工具头1进行炉内测温。
放置测温工具头动作：当测温完成后，机械臂携带测温工具头粗略对准V型柔性块2-3的导向斜口2-3-1，筋板法兰1-1上的任意筋板1-1-1插入导向斜口2-3-1后，机械臂松开测温工具头，测温工具头依靠自身重力缓慢带动筋板法兰1-1滑入轨道2-3-2中，压缩弹簧2-4自动调整工具头1使得筋板1-1-1与轨道2-3-2贴合，最后由锥形贴合块1-2贴合锥形槽2-1-2并触碰光电传感器2-5，放置动作完毕。

Claims (9)

1.一种基于炼钢机器人测温、取样工具头放取的柔性装置，其特征在于：所述装置包括工具头(1)和放置座(2)，工具头(1)包括筋板法兰(1-1)、锥形贴合块(1-2)、连接法兰(1-3)、接口模块(1-4)和数据连接管(1-5)，筋板法兰(1-1)、锥形贴合块(1-2)、连接法兰(1-3)和接口模块(1-4)由左至右依次设置，锥形贴合块(1-2)的小径端与筋板法兰(1-1)连接，锥形贴合块(1-2)的大径端与连接法兰(1-3)连接，接口模块(1-4)与连接法兰(1-3)连接，锥形贴合块(1-2)的侧壁上设有竖向安装孔(1-2-1)，接口模块(1-4)的里侧端面上设有水平安装孔(1-4-1)，数据连接管(1-5)的一端穿过竖向安装孔(1-2-1)且设置在锥形贴合块(1-2)中，数据连接管(1-5)的另一端穿过水平安装孔(1-4-1)且设置在接口模块(1-4)中，筋板法兰(1-1)的外表面设有数个筋板(1-1-1)，数个筋板(1-1-1)沿同一圆周均布设置，放置座(2)包括柔性基座(2-1)、倾斜座板(2-2)、数个V型柔性块(2-3)、数个压缩弹簧(2-4)和数个光电传感器(2-5)，柔性基座(2-1)的上端面设有数个安装槽，数个安装槽平行设置，每个安装槽的一端为阶梯槽(2-1-1)，每个安装槽的另一端为锥形槽(2-1-2)，锥形槽(2-1-2)的小径端位于里侧，每个阶梯槽(2-1-1)中安装一个V型柔性块(2-3)，V型柔性块(2-3)靠近锥形槽(2-1-2)一侧设有导向斜口(2-3-1)，V型柔性块(2-3)的V型底部设有轨道(2-3-2)，V型柔性块(2-3)的V型两侧外壁与阶梯槽(2-1-1)的内壁之间设有数个压缩弹簧(2-4)，每个锥形槽(2-1-2)的底部设有传感器安装孔(2-1-2-1)，每个传感器安装孔(2-1-2-1)中装有一个光电传感器(2-5)，倾斜座板(2-2)设置在柔性基座(2-1)的下面，且锥形槽(2-1-2)一端高于阶梯槽(2-1-1)一端。
2.根据权利要求1所述的一种基于炼钢机器人测温、取样工具头放取的柔性装置，其特征在于：所述锥形槽(2-1-2)的锥度与锥形贴合块(1-2)的锥度相同。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于炼钢机器人测温、取样工具头放取的柔性装置，其特征在于：所述导向斜口(2-3-1)的里侧宽度b1小于导向斜口(2-3-1)的外侧宽度b2。
4.根据权利要求3所述的一种基于炼钢机器人测温、取样工具头放取的柔性装置，其特征在于：所述筋板(1-1-1)的数量为5个～8个。
5.根据权利要求4所述的一种基于炼钢机器人测温、取样工具头放取的柔性装置，其特征在于：所述筋板(1-1-1)的数量为6个。
6.根据权利要求1所述的一种基于炼钢机器人测温、取样工具头放取的柔性装置，其特征在于：所述倾斜座板(2-2)的倾斜角度α为10°～30°。
7.根据权利要求6所述的一种基于炼钢机器人测温、取样工具头放取的柔性装置，其特征在于：所述倾斜座板(2-2)的倾斜角度α为15°。
8.根据权利要求6所述的一种基于炼钢机器人测温、取样工具头放取的柔性装置，其特征在于：所述倾斜座板(2-2)的倾斜角度α为20°。
9.根据权利要求6所述的一种基于炼钢机器人测温、取样工具头放取的柔性装置，其特征在于：所述倾斜座板(2-2)的倾斜角度α为25°。
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