CN107560760B - 一种自动测温取样装置及其测温取样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自动测温取样装置及其测温取样方法,自动测温取样装置包括:测温取样上料架，用于放置测温取样探头，测温架，用于放置测温取样枪，抓手，设置在测温取样上料架的旁边，测温取样上料架包括：转动内圈，沿圆周方向分布有多个U形槽，测温取样探头放置在U形槽中，固定外圈，套在转动内圈的外面，固定外圈的圆周的最下端，具有空槽，与U形槽大小匹配，定位座，与空槽相对应，定位座一端与空槽相对应，另一端向下倾斜，并在末端形成容纳测温取样探头的空间。本发明的测温取样装置能够自动完成测温取样的操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动测温取样装置，本发明还涉及一种测温取样方法，属于金属冶炼领域。
背景技术
目前，国内钢铁领域冶炼环节中，电炉现场温度高，灰尘大，钢水易喷溅，测温取样主要由人工完成，在需要进行测温或者取样动作时，现场炉前操作工将热电偶或取样管套在测温取样枪上，然后手拿测温取样枪，通过经验判断完成测温取样功能。测温和取样结果不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动测温取样装置，以解决上述问题。
本发明采用了如下技术方案：
一种自动测温取样装置,其特征在于，包括:测温取样上料架，用于放置测温取样探头，测温架，用于放置测温取样枪，抓手，设置在测温取样上料架的旁边，测温取样上料架包括：转动内圈，沿圆周方向分布有多个U形槽，测温取样探头放置在U形槽中，固定外圈，套在转动内圈的外面，固定外圈的圆周的最下端，具有空槽，与U形槽大小匹配，定位座，与空槽相对应，定位座一端与空槽相对应，另一端向下倾斜，并在末端形成容纳测温取样探头的空间。
进一步，本发明的自动测温取样装置，还可以具有这样的特征：内圈的两端设置有端面板，长轴穿过端面板，长轴的一端向前继续穿过套筒、端盖和挡板，长轴的两端与轴承座转动连接，两个轴承座分别安装 在两个轴承座架上，两个轴承座架安装在机架上。
进一步，本发明的自动测温取样装置，还可以具有这样的特征：其中，U形槽的数量为30个，均布在转动内圈的圆周上。
进一步，本发明的自动测温取样装置，还可以具有这样的特征，还包括：下料台，用于放置拆卸下来的测温取样探头。
进一步，本发明的自动测温取样装置，还可以具有这样的特征：其中，抓手包括两对气爪，每对气爪具有两个抓取槽。
进一步，本发明的自动测温取样装置，还可以具有这样的特征，还包括：棘轮，设置在长轴的一端，带动转动内圈转动；棘爪，卡在棘轮的齿上；气缸，带动棘爪运动。
一种测温取样方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，气缸推动棘轮转动，棘轮带动转动内圈转动预定距离，使得U形槽与空槽相对应，测温取样探头从空槽落入到定位座中；
步骤二，抓手从定位座中夹取测温取样探头；
步骤三，爪手将管状测温取样探头套在测温取样枪的一端；
步骤四，测温取样探头装好后，机器人通过抓手再抓起枪的另一端；
步骤五，测温与取样时由机器人将测温取样探头插入炉内钢液预定长度；
步骤六，完成测温后，从炉内拔出测温取样枪，卸下测温取样探头；
步骤七，复位，等待下一操作命令。
进一步，本发明的测温取样方法，还可以具有这样的特征：步骤二中，当测温取样探头被取走后，传感器发出通知，使气缸动作，推动棘 轮转动，并带动转动内圈一起转动，转过预定角度后棘轮停止旋转，气缸退回原处，这时转筒随棘轮一起停止转动，位于最下方的一个测温取样探头从固定外圈的空槽中滚出，滚到定位座上，等待机器人下一次抓取。
发明的有益效果
本发明的自动测温取样装置，由于采用了机器人和爪手，对测温取样枪和测温取样管进行抓取，因此能够自动完成测温取样的操作。
进一步，本发明的自动测温取样装置，测温取样的位置重复性高，所取得的数据更加精确。
附图说明
图1是自动测温取样装置的整体结构示意图；
图2是机器人抓手的结构示意图；
图3是两个抓手抓住测温取样枪的示意图；
图4是测温取样上料架的结构示意图；
图5是测温取样上料架的剖面图；
图6是测温取样上料架的AA剖面图；
图7是气缸处的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，自动测温取样装置包括：测温取样枪11，测温架12，测温取样上料架13，下料台14，抓手15，电气控制柜16，车间测温取样防护房17和机器人18。
测温取样枪11，是一种长圆杆形的钢件，其一端由机器人通过抓手 抓住，并将另一端伸入炉内以实现测温或取样的操作。
测温架12，用于放置测温取样枪的架子，主要由型钢制成。其结构须便于机器人抓取或放回测温取样枪及套装测温管或取样管，测温管或取样管在下文中合称“测温取样探头”。
测温取样上料架13，用于放置测温取样探头的架子，其结构须便于机器人抓取测温取样探头。
下料台14，当测温或取样后，机器人须将使用后的测温取样探头卸下，下料台是专门放置拆卸下来的测温取样探头的台架。
抓手15，机器人抓取物件的末端操作器，这里专门用于抓取测温取样枪及测温取样探头。该抓手通过两对爪块可分别抓取测温取样探头和测温取样枪。
电气控制柜16，机器人及设备的自动化控制设备。
测温取样房17,用于放置机器人及上述设备的钢建筑。由于钢厂粉尘多，温度高，环境复杂，测温取样房起到一定的隔热、隔粉尘及防止与其它设备互相干涉等保护作用。
如图2和图3所示，机器人抓手包括：爪块21，定位环22，机器人连接板23，气爪气缸24。
抓手包括四个爪块21，四个爪块21两两成对，气爪上具有两个抓取槽，分别与探头或者测温取样枪相对应，可抓取探头或测温取样枪，根据抓取物件的不同，抓手跨距不同，因此在操持物件时枪和探头不易变形，操作稳定。夹取时，气爪气缸24向两侧推开两个爪块21，然后再向中间聚拢两个爪块21，以完成夹取的动作。
由于枪有5米长，因此两对爪块21之间的定位槽跨距大，在操持枪时不易变形，操作稳定。测温取样探头单个放置在V形的定位座上，以便于机器人抓取装弹。
如图4、图5、图6和图7所示，测温取样上料架包括：机架31，轴承座架32，轴承座33，棘轮34，套筒35，端盖36，挡板37，长轴38，转动内圈39，固定外圈310，端面板311，弹簧支承轴312，圆线螺旋弹簧313，动弹簧安装板314，第一棘爪315，静弹簧安装板316，定位座317，摇杆318，气缸319，气座销轴320，气缸座321，气缸头322，气缸头销轴323以及短棘爪轴324。
转动内圈39和固定外圈310套在一起，内圈的两端设置有端面板311，长轴38穿过端面板311，长轴38的一端向前继续穿过套筒35、端盖36和挡板37。长轴38的两端与轴承座33转动连接。两个轴承座33分别安装在两个轴承座架32上。两个轴承座架32安装在机架31上。
如图4所示，弹簧支承轴312，圆线螺旋弹簧313，动弹簧安装板314，第一棘爪315，静弹簧安装板316。圆线螺旋弹簧313套在弹簧支承轴312上，弹簧支承轴312安装在动弹簧安装板314上，棘爪315卡在棘轮34的齿上，推动棘轮34转动。
第二棘爪327，安装在静弹簧安装板316上，卡住棘轮34。
如图7所示，气缸319安装在气缸座321上，二者之间使用气座销轴320固定。气缸头322被气缸319推动，摇杆318使用缸头销轴323连接在气缸头322上。短棘爪轴324用于安装棘爪。
测温取样上料架一次可装30颗测温取样探头，包括一个可旋转的筒 形状的转动内圈39和套装在外面的筒形的固定外圈310。在本实施方式中，转动内圈39中能插入30颗测温取样探头，能满足一个生产班的使用。如图5所示，当转动内圈旋转一定的角度后，转动内圈39上的U形槽转到与固定外圈的空槽326对准时，测温取样探头从固定外圈310的空槽326中自由落下，并滚到机器人便于抓取的定位座317中。测温取样探头从仓室中滚出后随出样口轨道326滚至定位座317上，定位误差小，机器人抓取成功率≥99.5％。
机器人在抓取单个测温取样探头时需要一定的空间，且如果许多测温取样探头堆在一起，机器人抓手也无法抓取单个测温取样探头。测温取样上料架实现了将被抓取的测温取样探头单个放置在有一定空间的位置处，以便让机器人抓取。
当机器人取走测温取样探头后，传感器检测到无探头，PLC发出指令控制气缸运动，推动棘轮311以及转筒转过一定角度，仓库中的测温取样探头自动滚出一根到定位座317，完成自动出探头的功能。
测温取样的过程如下：
步骤一：在测温、取样时机器人将测温取样探头从上料架上由机器人的抓手取出。
步骤二：然后测温取样探头套在放置在枪架上的测温取样枪的一端。
步骤三：测温取样探头装好后，机器人通过抓手再抓起枪的另一端，从而将已装好测温取样探头的枪的一端伸入炉内测温或取样。
步骤四：测温与取样时由机器人将测温弹或取样弹插入炉内钢液一定度，以完成测温或取样操作。
步骤五：机器人完成测温或取样操作后，从炉口内拔出测温取样枪并放置到下料台上，腾出抓手后再将测温取样探头卸下。
步骤六：机器人再利用抓手将测温取样枪放置到枪架上。
步骤七：机器人复位，等待下一个操作命令，周而复始。
步骤二中，当机器人将测温取样探头抓走后，定位座上没有测温取样探头，此时传感器发出通知，使气缸动作，推动棘轮转动，并带动转动内圈一起转动，转过预定定角度后棘轮停止旋转，气缸退回原处。这时转筒随棘轮一起停止转动，位于最下方的一个测温取样探头从固定外圈的空槽中滚出，滚到V型定位座上，以待机器人下一次抓取。
本发明的自动测温取样装置的功能参数：
单次测温或取样周期：25秒(装好探头到检测结束)；
钢水温度检测精度：同等测试条件下,温度波动值≤8℃；
钢水温度测成率：≥96％；
钢水取样成功率：≥96％；
机器人自动安装和拆除探头成功率：≥96％；
探头插入钢液重复定位偏差：≤50mm；
探头存放箱可存放探头根数：≥30根(测温)≥30根(取样)；
钢水温度检测速度：≤8秒。
Claims (6)
1.一种测温取样方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，气缸推动棘轮转动，棘轮带动转动内圈转动预定距离，使得U形槽与空槽相对应，测温取样探头从空槽落入到定位座中；
步骤二，抓手从定位座中夹取测温取样探头；
步骤三，抓手将测温取样探头套在测温取样枪的一端；
步骤四，测温取样探头装好后，机器人通过抓手再抓起枪的另一端；
步骤五，测温与取样时由机器人将测温取样探头插入炉内钢液预定长度；
步骤六，完成测温后，从炉内拔出测温取样枪，卸下测温取样探头；
步骤七，复位，等待下一操作命令；
其中，应用于上述测温取样方法的自动测温取样装置包括:
测温取样上料架，用于放置测温取样探头，
测温架，用于放置测温取样枪，
抓手，设置在所述测温取样上料架的旁边，
所述测温取样上料架包括：
转动内圈，沿圆周方向分布有多个U形槽，测温取样探头放置在U形槽中，
固定外圈，套在所述转动内圈的外面，固定外圈的圆周的最下端，具有空槽，与U形槽大小匹配，
定位座，与所述空槽相对应，定位座一端与空槽相对应，另一端向下倾斜，并在末端形成容纳测温取样探头的空间；
棘轮，设置在长轴的一端，带动转动内圈转动；
棘爪，卡在所述棘轮的齿上；
气缸，带动棘爪运动。
2.如权利要求1所述的测温取样方法，其特征在于：
步骤二中，当测温取样探头被取走后，传感器发出通知，使气缸动作，推动棘轮转动，并带动转动内圈一起转动，转过预定角度后棘轮停止旋转，气缸退回原处，这时转筒随棘轮一起停止转动，位于最下方的一个测温取样探头从固定外圈的空槽中滚出，滚到定位座上，等待机器人下一次抓取。
3.如权利要求1所述的测温取样方法，其特征在于：
内圈的两端设置有端面板，长轴穿过端面板，长轴的一端向前继续穿过套筒、端盖和挡板，长轴的两端与轴承座转动连接，两个轴承座分别安装在两个轴承座架上，两个轴承座架安装在机架上。
4.如权利要求1所述的测温取样方法，其特征在于：
其中，所述U形槽的数量为30个，均布在所述转动内圈的圆周上。
5.如权利要求1所述的测温取样方法，其特征在于：
下料台，用于放置拆卸下来的测温取样探头。
6.如权利要求1所述的测温取样方法，其特征在于：
其中，所述抓手包括两对气爪，气爪上具有两个抓取槽。
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