CN112405544A - 一种基于多柱式末端操作器加热导体棒料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多柱式末端操作器加热导体棒料的方法，应用于高温超导直流感应加热系统中，所述方法包括：根据本批次中单个导体棒料的重量和直径选取构成多柱式末端操作器的外星轮和支撑圈，根据预设楔角选取与所述外星轮和所述支撑圈对应的滚柱和弹簧机构，将所述弹簧机构、所述滚柱和所述支撑圈装配在所述外星轮内侧，以获取所述多柱式末端操作器，将所述多柱式末端操作器的远离感应加热工作气隙强直磁场的端面固定连接在传动机构上，基于所述传动机构驱动所述多柱式末端操作器抓取所述导体棒料，并按预设加热流程完成对所述导体棒料的加热，从而提高了抓取导体棒料的可靠性和效率，进而提高了加热导体棒料的效率。

Description

一种基于多柱式末端操作器加热导体棒料的方法

技术领域

本申请涉及高温超导直流感应加热领域，更具体地，涉及一种基于多柱式末端操作器加热导体棒料的方法。

背景技术

工件抓取技术中，机械手是与工件直接接触的部件，根据接触形式的不同，分为吸附式和夹持式。夹持式机械手由末端操作器和传动机构组成，由控制系统通过夹持式机械手，对工件产生夹紧力进行夹放。执行不同的作业任务，可选用不同的末端操作器。

在一些高温超导感应加热有关的生产应用中，工件通常是导体棒料。对于机械手的抓取，该类工件的特征是自重较大、表面相对粗糙、同批次工件的直径规格一致。机械手的末端操作器需要抓取并驱动工件，在强直磁场中做单向旋转运动，使工件内部均匀地产生涡流；利用涡流损耗所产生的热量，将其加热到预期的温度；然后使工件与末端操作器脱离，进入下一道工序。在上述高温超导感应加热的工作节拍循环序列中，机械手的前端需要长期处于强磁场环境，循环执行工件的抓取、夹持并驱动旋转、最后脱开的操作。

现有的机械手末端操作器均存在径向载荷较小、高温粘结导致脱开困难、受电磁干扰影响等问题，导致抓取导体棒料的可靠性和效率较低，不能满足高温超导感应加热应用的需求。

因此，如何提高抓取导体棒料的可靠性和效率，进而提高加热效率，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明公开了一种基于多柱式末端操作器加热导体棒料的方法，用于解决现有技术中在加热导体棒料过程中抓取导体棒料可靠性不高及效率较低的技术问题，包括：

根据本批次中单个导体棒料的重量和直径选取构成多柱式末端操作器的外星轮和支撑圈；

根据预设楔角选取与所述外星轮和所述支撑圈对应的滚柱和弹簧机构；

将所述弹簧机构、所述滚柱和所述支撑圈装配在所述外星轮内侧，以获取所述多柱式末端操作器，其中，所述外星轮内侧按圆周均匀分布的多个凹槽与所述支撑圈配合形成滚道，所述支撑圈内侧构成工件腔，所述支撑圈上与所述滚道对应且朝向所述工件腔的面上开有楔合口，所述滚柱和所述弹簧机构位于所述滚道内，所述弹簧机构的一端与所述滚柱抵接，所述弹簧机构的另一端与所述凹槽的内侧面抵接；

将所述多柱式末端操作器的远离感应加热工作气隙强直磁场的端面固定连接在传动机构上，基于所述传动机构驱动所述多柱式末端操作器抓取所述导体棒料，并按预设加热流程完成对所述导体棒料的加热；

其中，所述导体棒料在所述感应加热工作气隙强直磁场中的预设位置，所述滚柱在所述楔合口处与所述导体棒料线接触楔合时的楔角为所述预设楔角。

一些实施例中，基于所述传动机构驱动所述多柱式末端操作器抓取所述导体棒料，并按预设加热流程完成对所述导体棒料的加热，具体为：

基于所述传动机构水平向前推动所述末端操作器进入预设工作位，以使所述导体棒料进入所述工件腔；

基于所述传动机构带动所述多柱式末端操作器按预设旋转方向旋转，以使所述滚柱在所述楔合口处与所述导体棒料线接触楔合，所述多柱式末端操作器进入夹紧状态并带动所述导体棒料旋转；

若所述导体棒料达到目标温度，停止所述传动机构旋转，以使所述滚柱离开所述楔合口，所述多柱式末端操作器进入非夹紧状态；

基于所述传动机构水平向后拉动所述末端操作器进入预设待机位，以使所述导体棒料离开所述工件腔。

一些实施例中，在所述多柱式末端操作器夹紧并带动所述导体棒料旋转时，所述滚柱不接触所述楔合口的两端边缘。

一些实施例中，在所述滚柱离开所述楔合口后，所述滚柱可以在所述滚道内转动且不接触所述楔合口的两端边缘和所述滚道的后部。

一些实施例中，根据导体棒料的重量和直径选取外星轮和支撑圈，具体为：

根据所述重量和所述直径确定转矩和滚道数量；

根据所述转矩和所述滚道数量确定外星轮型号和支撑圈型号；

根据外星轮型号选取所述外星轮；

根据所述支撑圈型号选取所述支撑圈。

一些实施例中，在将所述弹簧机构、所述滚柱和所述支撑圈装配在所述外星轮内侧之前，所述方法还包括：

基于预设表面硬化流程对所述滚柱进行表面硬化。

一些实施例中，所述预设楔角为8°-10°。

一些实施例中，所述滚道为斜坡形或偏心圆弧形。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种基于多柱式末端操作器加热导体棒料的方法，应用于高温超导直流感应加热系统中，该方法包括：根据本批次中单个导体棒料的重量和直径选取构成多柱式末端操作器的外星轮和支撑圈，根据预设楔角选取与所述外星轮和所述支撑圈对应的滚柱和弹簧机构，将所述弹簧机构、所述滚柱和所述支撑圈装配在所述外星轮内侧，以获取所述多柱式末端操作器，所述外星轮内侧按圆周均匀分布的多个凹槽与所述支撑圈配合形成滚道，所述支撑圈内侧构成工件腔，所述支撑圈上与所述滚道对应且朝向所述工件腔的面上开有楔合口，所述滚柱和所述弹簧机构位于所述滚道内，所述弹簧机构的一端与所述滚柱抵接，所述弹簧机构的另一端与所述凹槽的内侧面抵接，将所述多柱式末端操作器的远离感应加热工作气隙强直磁场的端面固定连接在传动机构上，基于所述传动机构驱动所述多柱式末端操作器抓取所述导体棒料，并按预设加热流程完成对所述导体棒料的加热，从而提高了抓取导体棒料的可靠性和效率，基本不受导体棒料加热后易产生的高温粘结影响，满足了高温超导感应加热工序对机械手多柱式末端操作器的高温性能需求，同时导体棒料脱开后，多柱式末端操作器的滚柱处于临界状态，保证了下一次楔合的即刻性和多柱式末端操作器的立即驱动能力，进而提高了加热导体棒料的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例提出的一种基于多柱式末端操作器加热导体棒料的方法的流程示意图；

图2示出本发明高温超导感应加热系统中多柱式末端操作器的装配示意图；

图3示出本发明多柱式末端操作器横截面示意图；

图4示出本发明另一实施例提出的一种基于多柱式末端操作器加热导体棒料的方法的流程示意图。

标号说明

1：传动机构；2：多柱式末端操作器后端；3：多柱式末端操作器；4：外星轮；5：支撑圈；6：多柱式末端操作器前端；7：磁场装置：8：导体棒料；9：加热工作气隙强直磁场；10：工件腔；11：楔合口；12：弹簧机构；13：滚柱；14：滚道。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如背景技术所述，现有的机械手末端操作器均存在径向载荷较小、高温粘结导致脱开困难、受电磁干扰影响等问题，导致抓取导体棒料的可靠性和效率较低，不能满足高温超导感应加热应用的需求。

为解决上述问题，本申请实施例提出了一种基于多柱式末端操作器加热导体棒料的方法，根据本批次中单个导体棒料的重量和直径选取构成多柱式末端操作器的外星轮和支撑圈，根据预设楔角选取与所述外星轮和所述支撑圈对应的滚柱和弹簧机构，将所述弹簧机构、所述滚柱和所述支撑圈装配在所述外星轮内侧，以获取所述多柱式末端操作器，基于所述传动机构驱动所述多柱式末端操作器抓取所述导体棒料，并按预设加热流程完成对所述导体棒料的加热，从而提高了抓取导体棒料的可靠性，进而提高了加热导体棒料的效率。

如图1所示本发明实施例提出的一种基于多柱式末端操作器加热导体棒料的方法的流程示意图，应用于高温超导直流感应加热系统中，所述方法包括以下步骤：

S101，根据本批次中单个导体棒料的重量和直径选取构成多柱式末端操作器的外星轮和支撑圈。

本步骤中，多柱式末端操作器有多个不同型号的外星轮和支撑圈，在获取到本批次需要加热的导体棒料后，根据其中单个导体棒料的重量和直径选择合适的外星轮和支撑圈。

为了准确的选取外星轮和支撑圈，在本申请的一些实施例中，根据导体棒料的重量和直径选取外星轮和支撑圈，具体为：

根据所述重量和所述直径确定转矩和滚道数量；

根据所述转矩和所述滚道数量确定外星轮型号和支撑圈型号；

根据外星轮型号选取所述外星轮；

根据所述支撑圈型号选取所述支撑圈。

具体的，在获取到待加热导体棒料后，根据导体棒料的重量和直径确定转矩，优选的，在确定转矩时还可以考虑导体棒料加热时磁场的大小，然后根据导体棒料的重量、直径以及磁场大小确定转矩，同时根据导体棒料的重量和直径确定滚道的数量，一般情况下，导体棒料重量越高且直径越大需要的滚道数量越多。在确定完转矩和滚道数量后，根据转矩大小和滚道数量确定外星轮型号和支撑圈型号，在得到外星轮型号和支撑圈型号后，根据该型号选取合适的外星轮和支撑圈。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他根据导体棒料的重量和直径选取外星轮和支撑圈的方法都属于本发明的保护范围。

S102，根据预设楔角选取与所述外星轮和所述支撑圈对应的滚柱和弹簧机构。

具体的，预设楔角是滚柱在楔合口处与导体棒料线接触楔合时的楔角，根据该预设楔角选取与外星轮和支撑圈对应的滚珠和弹簧机构，使导体棒料在旋转加热时，滚柱与导体棒料形成的楔角等于预设楔角，并且外星轮、支撑圈与滚珠弹簧机构之间相互没有影响。需要说明的是，滚柱和弹簧机构单独设置，在满足更多的预设楔角的同时也方便了后期的更换和维修。

为了合理的选择预设楔角，在本申请的优选实施例中，所述预设楔角为8°-10°。

具体的，预设楔角角度过大容易打滑，角度过小不易脱开，过大过小均可能导致弹簧机构不牢，优选的，预设楔角设置为8°-10°。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，根据实际情况选取其他的预设楔角都属于本发明的保护范围。

S103，将所述弹簧机构、所述滚柱和所述支撑圈装配在所述外星轮内侧，以获取所述多柱式末端操作器。

本步骤中，选取好合适的外星轮，支撑圈、滚柱和弹簧机构后，将弹簧机构、滚柱和支撑圈依次装配到外星轮上，获得多柱式末端操作器。如图3所示，所述外星轮4内侧按圆周均匀分布的多个凹槽与所述支撑圈5配合形成滚道14，所述支撑圈5内侧构成工件腔10，该工件腔10用来容纳导体棒料8，所述支撑圈5上与所述滚道14对应且朝向所述工件腔10的面上开有楔合口11，所述滚柱13和所述弹簧机构12位于所述滚道14内，滚柱可以凸出楔合口11，所述弹簧机构12的一端与所述滚柱13抵接，所述弹簧机构12的另一端与所述凹槽的内侧面抵接，使滚柱13可以沿着楔合口11方向移动。

为了提高滚柱的使用寿命，在本申请的优选实施例中，在将所述弹簧机构、所述滚柱和所述支撑圈装配在所述外星轮内侧之前，所述方法还包括：

基于预设表面硬化流程对所述滚柱进行表面硬化。

具体的，表面硬化是指通过适当的方法使零件的表层硬化而零件的心部仍然具有强韧性的处理，通过这种处理，可以改善零件的耐磨性以及耐疲劳性，而由于零件的心部仍然具有良好的韧性和强度，因此对冲击载荷有良好的抵抗作用。常用的表面硬化处理方法主要有渗碳、氮化、硬质阳极氧化、镀铬、表面淬火以及渗金属等。由于滚柱和导体棒料要直接接触，为了提高滚柱的使用寿命，需要提前根据预设表面硬化流程对滚柱进行表面硬化，预设表面硬化流程可以根据滚柱的使用环境和导体棒料的材料进行适当的调整。优选的，可以通过镀层或者热处理来提高滚柱的表面硬度。

S104，将所述多柱式末端操作器的远离感应加热工作气隙强直磁场的端面固定连接在传动机构上，基于所述传动机构驱动所述多柱式末端操作器抓取所述导体棒料，并按预设加热流程完成对所述导体棒料的加热。

具体的，为了避免加热工作气隙强直磁场对传动机构的影响，传动机构与述多柱式末端操作器远离感应加热工作气隙强直磁场的一段固定连接，多柱式末端操作器的前端(靠近感应加热工作气隙强直磁场的端面)是封闭的，强直磁场对其产生的干扰影响基本可忽略，所述导体棒料在所述感应加热工作气隙强直磁场中的预设位置，通过该传动机构驱动多柱式末端操作器抓取导体棒料，并按预设加热流程完成对所述导体棒料的加热，优选的，可以在导体棒料的两端设置多柱式末端操作器进行抓取，然后进行旋转，如图2所示。

为了准确抓取导体棒料并完成对导体棒料的加热，在本申请的一些实施例中，基于所述传动机构驱动所述多柱式末端操作器抓取所述导体棒料，并按预设加热流程完成对所述导体棒料的加热，具体为：

基于所述传动机构水平向前推动所述末端操作器进入预设工作位，以使所述导体棒料进入所述工件腔；

基于所述传动机构带动所述多柱式末端操作器按预设旋转方向旋转，以使所述滚柱在所述楔合口处与所述导体棒料线接触楔合，所述多柱式末端操作器进入夹紧状态并带动所述导体棒料旋转；

若所述导体棒料达到目标温度，停止所述传动机构旋转，以使所述滚柱离开所述楔合口，所述多柱式末端操作器进入非夹紧状态；

基于所述传动机构水平向后拉动所述末端操作器进入预设待机位，以使所述导体棒料离开所述工件腔。

具体的，传动机构可以带动多柱式末端操作器沿水平方向前后运动，也可以带动多柱式末端操作器旋转，抓取导体棒料并完成对导体棒料的加热过程中，先推动所述末端操作器进入预设工作位，以使待加热导体棒料进入所述工件腔，该待加热导体棒料在所述感应加热工作气隙强直磁场中的预设位置。然后传动机构带动所述多柱式末端操作器按预设旋转方向旋转，以使所述滚柱在所述楔合口处与所述导体棒料线接触楔合，所述多柱式末端操作器进入夹紧状态并带动所述导体棒料旋转。需要说明的是，该多柱式末端操作器，只有按预设旋转方向旋转时，滚柱才会凸出楔合口，从而与导体棒料接触楔合，由于滚柱、弹簧机构、外星轮以及支撑圈都是根据导体棒料的尺寸型号进行选取的，所以可以保证在该多柱式末端操作器进入夹紧状态时，可以夹紧导体棒料并且相互之间不发生滑动。当导体棒料通过电磁加热达到目标温度时，停止所述传动机构旋转，这时多柱式末端操作器也停止旋转，滚柱在弹簧机构的作用下离开所述楔合口，多柱式末端操作器进入非夹紧状态，导体棒料此时与多柱式末端操作器之间分离，这时导体棒料虽然会在惯性的作用下继续旋转，但由于没有旋转动力且受到磁场阻力会慢慢停止旋转。优选的，为了更好的控制导体棒料达到目标温度，可以提前控制导体棒料的加热速度，并将导体棒料在惯性旋转加热的过程也考虑在内，从而使导体棒料在停止旋转的那一刻达到目标温度，这样可以进一步对导体棒料的温度进行控制，也可以节约能耗。在多柱式末端操作器进入非夹紧状态后，传动机构水平向后拉动所述末端操作器进入预设待机位，以使所述导体棒料离开所述工件腔。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他基于所述传动机构驱动所述多柱式末端操作器抓取所述导体棒料，并按预设加热流程完成对所述导体棒料的加热的方法都属于本发明的保护范围。

为了保持楔合的精度并有效传递扭矩，在本申请的优选实施例中，在所述多柱式末端操作器夹紧并带动所述导体棒料旋转时，所述滚柱不接触所述楔合口的两端边缘。

具体的，通过合理确定楔合口的尺寸、弹簧机构的结构使得多柱式末端操作器处于夹紧状态与脱开状态时，滚柱都不与楔合口的两端边缘、以及滾道后部接触，利于减少噪声和振动，保持楔合的精度，并有效传递扭矩。

为了快速楔合滚柱与导体棒料线，在本申请的一些实施例中，在所述滚柱离开所述楔合口后，所述滚柱可以在所述滚道内转动且不接触所述楔合口的两端边缘和所述滚道的后部。

具体的，通过合理设置滾道和滚柱的结构和尺寸，使滚柱可以在滾道内转动，但不接触楔合口的边缘和滾道的后部，否则将无法快速楔合滚柱与导体棒料线，同时将造成撞击产生噪声和振动，从而影响滚柱的使用寿命。

为了合理配合滚柱在滚道内运动且不与滚道发生碰撞，在本申请的一些实施例中，所述滚道为斜坡形或偏心圆弧形。

具体的，由于滚柱在多柱式末端操作器旋转时凸出契合口，而在多柱式末端操作器进入非夹紧状态时回到滚道，且在这个过程中尽量避免滚柱与滚道发生碰撞，所以将滚道设置为斜坡形或偏心圆弧形。

本发明公开了一种基于多柱式末端操作器加热导体棒料的方法，应用于高温超导直流感应加热系统中，该方法包括：根据本批次中单个导体棒料的重量和直径选取构成多柱式末端操作器的外星轮和支撑圈，根据预设楔角选取与所述外星轮和所述支撑圈对应的滚柱和弹簧机构，将所述弹簧机构、所述滚柱和所述支撑圈装配在所述外星轮内侧，以获取所述多柱式末端操作器，所述外星轮内侧按圆周均匀分布的多个凹槽与所述支撑圈配合形成滚道，所述支撑圈内侧构成工件腔，所述支撑圈上与所述滚道对应且朝向所述工件腔的面上开有楔合口，所述滚柱和所述弹簧机构位于所述滚道内，所述弹簧机构的一端与所述滚柱抵接，所述弹簧机构的另一端与所述凹槽的内侧面抵接，将所述多柱式末端操作器的远离感应加热工作气隙强直磁场的端面固定连接在传动机构上，基于所述传动机构驱动所述多柱式末端操作器抓取所述导体棒料，并按预设加热流程完成对所述导体棒料的加热，从而提高了抓取导体棒料的可靠性，避免了高温粘结导致脱开困难，同时由于控制系统无需在强磁场区域进行指令通信和操作，减少了控制性故障发生的可能性。

本发明的技术方案中，机械手的多柱式末端操作器由外星轮、支撑圈、滾道、弹簧机构、滚柱、工件腔组成。导体棒料被抓取后位于工件腔内；支撑圈为可拆装结构，设置在外星轮内侧，在滚柱和弹簧机构安装完成之后再进行安装，安装固定后与外星轮形成前端(靠近感应加热强直磁场工作气隙的端面)封闭的端面结构；外星轮和支撑圈结合处，开有若干斜坡或偏心圆弧形滾道，滾道的一部分位于外星轮中，另一部分位于支撑圈中；滾道位于支撑圈的部分，在朝向工件腔的面上开有楔合口，滾道内设置弹簧机构和滚柱，滚柱在滾道内可以灵活滚动，处于驱动工况时将楔合；多柱式末端操作器的后端与机械手的传动机构固定连接，提供推、拉和扭力的传递；根据滾道的形状、主动件(固定组合的外星轮和支撑圈)与棒材工件的相对速度变化，末端操作器可以从一个旋转方向上自由转动，夹持并驱动工件旋转，从另一个方向上则会锁死并与依靠惯性继续旋转的工件脱开，从而自动实现对工件的夹紧与脱开操作。

为了进一步阐述本发明的技术思想，如图4所示本发明另一实施例提出的一种基于多柱式末端操作器加热导体棒料的方法的流程示意图，应用于高温超导直流感应加热系统中，所述方法包括以下步骤：

S201，根据本批次单个导体棒料的重量、尺寸，确定需要传递的扭矩、滾道数量，并确定外星轮、支撑圈。

根据本批次单个导体棒料的重量、尺寸等规格参数，确定需要传递的扭矩、滾道数量，并确定外星轮、支撑圈的型号，尺寸主要指导体棒料的直径。

S202，根据预设楔角选取与所述外星轮和所述支撑圈对应的滚柱和弹簧机构。

该预设楔角指滚柱在楔合口处与导体棒料线接触楔合时的楔角，预设楔角过大容易打滑，预设楔角过小不易脱开，过大过小均可能导致弹簧机构不牢，预设楔角参考值可取8～10度。根据该预设楔角选取与外星轮和支撑圈对应的滚柱和弹簧机构，使滚柱可以在滾道内转动，但不接触楔合口的边缘和滾道的后部，否则将无法快速楔合工件或造成撞击产生噪声和振动。同时导体棒料夹紧与脱开状态时，滚柱都不与楔合口的两端边缘、以及滾道后部接触，利于减少噪声和振动，保持楔合的精度，并有效传递扭矩。优选的，滚柱的选取还可以参考安装角。

S203，对多柱式末端操作器的各个工作面进行表面硬化处理。

对多柱式末端操作器的各个工作面进行表面硬化处理，同时该步骤主要对滚柱的表面做硬化处理，从而提高滚柱的使用寿命。当然也可以对多柱式末端操作器的其他工作面进行表面硬化处理。

S204，依次装配末端操作器的外星轮、弹簧机构、滚柱和支撑圈。

在选取好合适的外星轮、弹簧机构、滚柱和支撑圈后，依次将其装配，装配好后获得多柱式末端操作器。

S205，将多柱式末端操作器固定连接到传动机构上。

为了避免加热工作气隙强直磁场对传动机构的影响，传动机构与末端操作器远离感应加热工作气隙强直磁场的一段固定连接。

S206，抓取导体棒料。

工件在感应加热工作气隙强直磁场中的预设位置，控制系统指令传动机构前进，由传动机构水平推动多柱式末端操作器从待机位进入工作位，使导体棒料进入到工件腔。优选的，从导体棒料的两端抓取导体棒料，使导体棒料分别进入两端的多柱式末端操作器的工件腔内。

S207，自锁并旋转驱动导体棒料，进行加热。

控制系统指令传动机构进行单向旋转，带动与传动机构固定相连的多柱式末端操作器的主动件也开始单向旋转，滚柱在弹簧机构的顶力作用下被推向滾道的楔合口，开始保持与导体棒料的线接触楔合状态(但不接触到楔合口的两端边缘)，使多柱式末端操作器自动夹紧工件，并驱动工件单向旋转。

S208，加热完成，结束导体棒料自锁状态。

控制系统指令传动机构制动，与传动机构固定相连的多柱式末端操作器的主动件也停止转动；滚柱在弹簧机构和滾道的作用下，离开楔合口进入临界状态，此时不应与楔合口的边缘及滾道的后部接触；加热完成后的高温工件，在惯性和感应加热工作气隙中的强直磁场阻力作用下，将进行减速旋转，转过一个小角度后会自行停止，从而自动实现了与多柱式末端操作器的分离。

S209，脱开导体棒料。

由控制系统指令传动机构后退，传动机构将带动多柱式末端操作器沿水平方向后退，回归到待机位。导体棒料离开了工件腔，进入加热之后的其他工艺流程。优选的，可以重复循环以上S206-S209步骤，实施并完成本批次导体棒料的高温超导感应加热工序。

本发明采用模块化设计，工艺性较强，组成多柱式末端操作器的外星轮与支撑圈，是分离的可拆装结构，有利于滾道的加工，滚柱和弹簧片的安装和更换；

多柱式末端操作器的前端(靠近感应加热工作气隙强直磁场的端面)是封闭的，强直磁场对其产生的干扰影响基本可忽略；同时控制系统无需对处于强磁场工作气隙中的多柱式末端操作器进行直接控制，而是通过控制与多柱式末端操作器后端(远离感应加热工作气隙强直磁场的端面)固定相连的传动机构，由传动机构对多柱式末端操作器进行机械传动就能实现导体棒料的抓取和脱开功能。

在传动机构的作用下，多柱式末端操作器的主动件(固定组合的外星轮和支撑圈)旋转即可夹紧导体棒料，停止旋转即可脱开导体棒料；由于控制系统无需在强磁场区域进行指令通信和操作中，减少了控制性故障发生的可能性；

基本不受导体棒料加热后易产生的高温粘结影响，满足了高温超导感应加热工序对机械手末端操作器的高温性能需求，并且旋转驱动导体棒料进行加热时，多柱式末端操作器的工作面磨损较均匀，可以长期保持所需的夹紧力，使用寿命长；

对多柱式末端操作器的工作面进行了表面强化，可以增强工作面的表面硬度，减少发热，进一步延长多柱式末端操作器的使用寿命，最后导体棒料脱开后，多柱式末端操作器的滚柱处于临界状态，保证了下一次楔合的即刻性和末端操作器的立即驱动能力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于多柱式末端操作器加热导体棒料的方法，应用于高温超导直流感应加热系统中，其特征在于，所述方法包括：

根据本批次中单个导体棒料的重量和直径选取构成多柱式末端操作器的外星轮和支撑圈；

根据预设楔角选取与所述外星轮和所述支撑圈对应的滚柱和弹簧机构；

将所述弹簧机构、所述滚柱和所述支撑圈装配在所述外星轮内侧，以获取所述多柱式末端操作器，其中，所述外星轮内侧按圆周均匀分布的多个凹槽与所述支撑圈配合形成滚道，所述支撑圈内侧构成工件腔，所述支撑圈上与所述滚道对应且朝向所述工件腔的面上开有楔合口，所述滚柱和所述弹簧机构位于所述滚道内，所述弹簧机构的一端与所述滚柱抵接，所述弹簧机构的另一端与所述凹槽的内侧面抵接；

将所述多柱式末端操作器的远离感应加热工作气隙强直磁场的端面固定连接在传动机构上，基于所述传动机构驱动所述多柱式末端操作器抓取所述导体棒料，并按预设加热流程完成对所述导体棒料的加热；

其中，所述导体棒料在所述感应加热工作气隙强直磁场中的预设位置，所述滚柱在所述楔合口处与所述导体棒料线接触楔合时的楔角为所述预设楔角。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述传动机构驱动所述多柱式末端操作器抓取所述导体棒料，并按预设加热流程完成对所述导体棒料的加热，具体为：

基于所述传动机构水平向前推动所述末端操作器进入预设工作位，以使所述导体棒料进入所述工件腔；

基于所述传动机构带动所述多柱式末端操作器按预设旋转方向旋转，以使所述滚柱在所述楔合口处与所述导体棒料线接触楔合，所述多柱式末端操作器进入夹紧状态并带动所述导体棒料旋转；

若所述导体棒料达到目标温度，停止所述传动机构旋转，以使所述滚柱离开所述楔合口，所述多柱式末端操作器进入非夹紧状态；

基于所述传动机构水平向后拉动所述末端操作器进入预设待机位，以使所述导体棒料离开所述工件腔。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述多柱式末端操作器夹紧并带动所述导体棒料旋转时，所述滚柱不接触所述楔合口的两端边缘。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述滚柱离开所述楔合口后，所述滚柱可以在所述滚道内转动且不接触所述楔合口的两端边缘和所述滚道的后部。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据导体棒料的重量和直径选取外星轮和支撑圈，具体为：

根据所述重量和所述直径确定转矩和滚道数量；

根据所述转矩和所述滚道数量确定外星轮型号和支撑圈型号；

根据外星轮型号选取所述外星轮；

根据所述支撑圈型号选取所述支撑圈。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述弹簧机构、所述滚柱和所述支撑圈装配在所述外星轮内侧之前，所述方法还包括：

基于预设表面硬化流程对所述滚柱进行表面硬化。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设楔角为8°-10°。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滚道为斜坡形或偏心圆弧形。

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