CN114480782B - 一种四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置，属于冶金设备技术领域，解决了现有技术中炉门氧枪进退角度小、枪体左右摆动范围小以及俯仰活动受到炉门高度和氧枪俯仰转轴的位置限制的技术问题。本发明的机械手装置包括底座、摆动单元、回转单元、升降单元、横臂和俯仰单元；枪体设于回转单元上，摆动单元和升降单元均设于底座的上方；摆动单元与回转单元连接，升降单元通过横臂与回转单元连接；俯仰单元与回转单元和枪体均连接；摆动单元用于是实现枪体的左右摆动；回转单元用于实现枪体的进退动作；俯仰单元用于实现枪体的俯仰动作；升降单元用于实现枪体的升降动作。本发明可以实现枪体在炉内的自由运动。

Description

一种四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置

技术领域

本发明涉及冶金设备技术领域，尤其涉及一种炉门氧枪的机械手结构。

背景技术

电弧炉强化冶炼以加强电弧炉吹氧和喷粉造泡沫渣为主，从喷吹位置看分为炉门吹氧喷粉和炉壁吹氧喷粉，其中炉门吹氧和喷粉约占喷吹总量的40％以上。

由于射流角度和喷吹位置的原因，现有的炉壁氧枪主要作用在于升温、化渣和造渣，而炉门氧枪则具备切割废钢、升温、助熔、熔池搅拌和造渣功能。

常规电弧炉的炉门氧枪适用于一般工况，但是对于大容量电炉来讲由于熔池变大变深，其活动范围和吹炼效果就存在明显不足，包括：(1)传统炉门氧枪进退角度较小；(2)传统炉门氧枪通常针对小电炉设计，由于炉膛尺寸限制枪头伸进炉门距离受限，枪体摆动中心距离炉门较远导致水冷枪左右摆动范围较窄；(3)传统炉门氧枪不具备升降功能，俯仰活动受到炉门高度和氧枪俯仰转轴位置限制。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种现有的炉门氧枪无法适用于大容量的电炉的技术问题，用以解决现有炉门氧枪进退角度小、枪体左右摆动范围小以及俯仰活动受到炉门高度和氧枪俯仰转轴的位置限制的技术问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置，包括底座、摆动单元、回转单元、升降单元、横臂和俯仰单元；

炉门水冷碳氧枪的枪体设于回转单元上，摆动单元和升降单元均设于底座的上方；摆动单元与回转单元连接，升降单元通过横臂与回转单元连接；俯仰单元与回转单元和枪体均连接；

摆动单元用于是实现枪体的左右摆动；回转单元用于实现枪体的进退动作；俯仰单元用于实现枪体的俯仰动作；升降单元用于实现枪体的升降动作。

在一种可能的设计中，回转单元包括回转头和拐臂，拐臂设于回转头上并用于与摆动单元连接，枪体设于回转头上；回转头通过横臂与升降单元连接，回转头能够带动枪体绕回转头中心轴转动；

摆动单元包括拉杆、拉杆支座，拉杆支座设于底座上；拉杆包括插接的长杆和短杆，短杆的第一端与拉杆支座连接，长杆的第一端与回转头的拐臂连接，长杆和短杆之间设有摆动液压缸，摆动液压缸的一端与短杆的第二端连接，摆动液压缸的另一端与长杆的第二端连接；

摆动液压缸用于改变长杆与短杆之间的距离，使长杆带动回转单元转动进而带动枪体左右摆动。

在一种可能的设计中，拉杆支座上设有销孔，拉杆支座通过销孔与短杆的第一端销接。

在一种可能的设计中，升降单元包括转动盘、回转支承、升降支架、导向轮、竖向升降导轨、导向架和升降缸；

转动盘设于底座的上方，转动盘与底座通过回转支承连接，导向架的底端与转动盘采用固定连接，竖向升降导轨设于导向架上；

导向轮设于升降支架上，升降支架设有中空腔，导向架内嵌于升降支架的中空腔内，导向轮设于升降支架上且贯穿升降支架，导向轮的贯穿部分卡在升降滑轨内，导向轮与竖向升降导轨滑动连接；

升降支架与转动盘之间通过升降液压缸连接，横臂与升降支架之间为螺栓连接。

在一种可能的设计中，竖向升降导轨包括第一升降导轨和第二升降导轨，第一升降导轨和第二升降导轨设于彼此的对立面上；

导向轮包括第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮和第四导向轮，第一导向轮和第二导向轮竖向排列并能够沿第一升降导轨在竖直方向上滑动；第三导向轮和第四导向轮竖向排列并能够沿第二升降导轨在竖直方向上滑动。

在一种可能的设计中，摆动单元还包括进退液压缸，进退液压缸通过推臂与转动盘连接，进退液压缸用于拉动转动盘转动，进而带动横臂、回转头和枪体转动。

在一种可能的设计中，枪体通过活动支架设于回转头上；回转头上还设有第一耳板，第一耳板上设有第一耳轴，回转头通过第一耳轴与俯仰单元连接；

活动支架包括托板和夹块，夹块设于托板的上方，夹块用于夹持枪体并将枪体固定在托板上，托板的下方设有第二耳板，第二耳板上设有第二耳轴，活动支架通过第二耳轴与回转头连接。

在一种可能的设计中，托板的尾部设有第三耳板，第三耳板上设有第三耳轴；

俯仰单元包括俯仰液压缸，俯仰液压缸的一端与第一耳板销接，俯仰液压缸的另一端与第三耳板销接。

在一种可能的设计中，机械手装置还包括控制单元和检测单元，检测单元与控制单元电连接；

检测单元包括第一线位移传感器、第二线位移传感器、第三线位移传感器和第四线位移传感器；第一线位移传感器设于进退液压缸上；第二线位移传感器设于摆动液压缸上，第三线位移传感器设于升降液压缸上，第四线位移传感器设于俯仰液压缸上设有；

控制单元用于控制枪体的左右摆动角度、升降高度、俯仰角度以及进退角度。

在一种可能的设计中，四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置的左右摆动范围为(0°,15°]；

四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置的俯仰角度为(0°,20°]；

四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置的进退角度为(90°-110]；

四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置的升降高度为500～800mm。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)本发明提供的四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置的活动范围更大，使其适用于100t以上的大型电弧炉冶炼特点。

(2)本发明的四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置具备进退、俯仰、左右摆动和升降四个独立维度的动作，可以实现氧枪和碳枪在炉内的自由运动。四个独立维度动作可通过液压、气动、电动等驱动方式实现。

(3)本发明在四个自由度各加装了相应的传感器，可以在检测系统配合下实现姿态自我感知，配合控制模型实现智能控制。

(4)本发明采用了空间四连杆结构，解决升降结构与连杆结构冲突的问题。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1本发明提供的炉门氧枪机械手的结构组成示意图；

图2为本发明提供的摆动单元的结构示意图；

图3a为现有的炉门氧枪的摆动中心与摆动角度的关系；

图3b为本发明的炉门氧枪的摆动中心与摆动角度的关系；

图4常规炉门氧枪最大俯角示意；

图5采用本发明的炉门氧枪结构的最大俯角示意；

图6本发明的升降单元的结构组成示意图；

图7本发明的空间四连杆结构；

图8本发明的传感器设置图。

附图标记：

1-底座；2-摆动单元；3-回转单元；4-升降单元；5-导向架；6-俯仰单元；7-回转头；8-横臂；9-拉杆；10-转动盘；11-回转支承；12-升降支架；13-第一导向轮；14-升降导轨；15-升降液压缸；16-进退位移传感器；17-摆动位移传感器；18-俯仰位移传感器；19-升降位移传感器；20-进退液压缸。

其中，Z1-底座回转轴；Z2-回转头转轴；Z3-拉杆支座转轴-；Z4-拉杆支座转轴；J1-球形铰链；G1-第一虚拟连杆；G2-第二虚拟连杆；G3-第三虚拟连杆；G4-第四虚拟连杆。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明提供了一种四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置，如图1所示，包括底座1、摆动单元2、回转单元3、升降单元4、横臂8和俯仰单元6；炉门水冷碳氧枪的枪体设于回转单元3上，摆动单元2和升降单元4均设于底座1的上方；摆动单元2与回转单元3连接，升降单元4通过横臂8与回转单元3连接；俯仰单元6与回转单元3和枪体均连接；摆动单元2用于实现枪体的左右摆动；回转单元3用于实现枪体的进退动作；俯仰单元6用于实现枪体的俯仰动作；升降单元4用于实现枪体的升降动作。

具体地，摆动单元2和升降单元4设于底座1上，升降单元4通过横臂8与回转单元3连接，另外，摆动单元2也与回转单元3连接，水冷碳氧枪设于回转单元上方；俯仰单元6设于枪体的端部并与回转单元3连接。该水冷碳氧枪机械手装置能够实现进退、俯仰、左右摆动和升降四个独立维度的动作，从而保证氧枪在炉内的自由运动；与现有的机械手装置相比，其活动范围更大，适用于100t以上的大型电弧炉冶炼特点。

传统旋转进退式炉门氧枪进退角度较小，与现有技术相比，本发明提供的炉门氧枪机械手的进退角度为(90°，110°]，使摆动中心可以更佳靠近炉门，从而增大了摆动和俯仰操作的活动范围。

如图3a所示，传统炉门氧枪通常针对小电炉设计，由于炉膛尺寸限制枪头伸进炉门距离受限，枪体摆动中心距离炉门较远导致水冷枪左右摆动范围较窄；与现有技术相比，本发明设计的炉门氧枪机械手将枪体摆动中心放置在距离炉门较近的位置，如图3b所示，因此其左右摆角能够达到(10°,15°]，射流吹扫覆盖范围更大，完全满足100t以上电弧炉的冶炼需要。

需要解释的是，枪体摆动可以看成以回转头7为中心，枪体为边的扇形区域。当炉门宽度固定时，回转中心距离炉门越近不发生碰撞的角度越大，反之亦然。本发明的氧枪可以通过减少转动中心与炉门的距离来增加氧枪摆动角度。

传统炉门氧枪不具备升降功能，俯仰活动受到炉门高度和氧枪俯仰转轴位置限制；与现有技术相比，本发明提供的炉门氧枪机械手设有升降单元4，通过升降单元4提升枪体的高度以增加俯角，进而获得更低的枪位，俯角大小为(10°,20°]。采用本发明的氧枪可以在冶炼初期液位较低时获得更加理想的枪位和氧气穿透能力，提升强化冶炼效果。

为了保证机械手装置实现回转动作，进而回转单元3带动枪体进行回转和摆动，回转单元3包括回转头7和拐臂，拐臂设于回转头7上并用于与摆动单元2的长杆球形铰接J1，枪体设于回转头7上；回转头7与横臂8连接，回转头7能够带动枪体绕回转头7中心轴转动；摆动单元2包括拉杆9、拉杆支座，拉杆支座设于底座1上；拉杆9包括相互插接的长杆和短杆，其中，短杆的第一端与拉杆支座连接，长杆的第一端与回转头7的拐臂连接，长杆和短杆之间设有摆动液压缸，摆动液压缸的一端与短杆的第二端连接，摆动液压缸的另一端与长杆的第二端连接；摆动液压缸用于改变长杆与短杆之间的距离，使长杆带动回转单元3转动进而带动枪体左右摆动。

与现有技术相比，本发明的四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置的左右摆动范围为(0°,15°]。

需要说明的是，本发明的拉杆支座上设有销轴，拉杆支座与短杆的第一端之间为销接。

为实现氧枪升降功能，本发明的升降单元4包括转动盘10、回转支承11、升降支架12、导向轮、竖向升降导轨14、导向架5和升降液压缸15；转动盘10设于底座1的上方，转动盘10与底座1通过回转支承11连接，导向架5的底端与转动盘10采用固定连接，竖向升降导轨14设于导向架5上；导向轮设于升降支架12上，升降支架12设有中空腔，导向架5内嵌于升降支架12的中空腔内，导向轮设于升降支架12上且贯穿升降支架12，导向轮的贯穿部分卡在升降滑轨内，导向轮与竖向升降导轨14滑动连接；升降支架12与转动盘10之间通过升降液压缸连接，横臂8与升降支架12之间为螺栓连接。

需要解释的是，升降支架12通过升降液压缸与转动盘10连接，一方面，当转动盘转动时，转动盘10能够带动升降支架12转动，而升降支架12与横臂8连接，横臂8与回转盘7连接，回转盘7与枪体连接，因此可以通过转动盘的转动，最终带动枪体转动；另一方面，当升降支架12通过升降液压缸上升时，升降支架通过横臂带动回转盘7和枪体同步上升。

需要说明的是，升降液压缸15设于升降支架12的一侧且两者固定连接，在升降液压缸15的底部为升降筒，升降支架12通过升降筒与横臂8螺栓连接，最终实现枪体的升降运动。

现有的氧枪在电弧炉内的俯仰角度受到氧枪俯仰转轴和炉口高度制约。传统炉门枪由于没有高度调整功能，为了确保适合枪位不会设计太高，这导致氧枪俯角变小一般小于10°。对于熔炼初期液位较低时会造成射流过长影响吹氧效果。而本发明设计的机械手装置设置有升降单元4，同时采用大进退角度设计可以获得更佳合理的回转位置，使氧枪俯角可以达到20°，即使在钢水液位较低也能获得足够的穿透搅拌能力，极大的提高了冶炼效果。

需要说明的是，竖向升降导轨14包括第一升降导轨14和第二升降导轨14，第一升降导轨14和第二升降导轨14设于彼此的对立面上；导向轮包括第一导向轮13至第四导向轮，其中，第一导向轮13和第二导向轮能够沿第一升降导轨14滑动；第三导向轮和第四导向轮能够沿第二升降导轨14滑动。

氧枪的升降过程包括：炉门氧枪不吹炼的时候枪体和大臂会折叠到一起置于电弧炉一侧。当吹氧时进退液压缸20缩短，升降支架12随之转动，大臂8在升降支架带动下向电弧炉转动，带动枪体前进。在转动过程中，受空间四连杆机构的影响枪体一边向电弧炉靠近一边摆动，旋转角度与拉杆9长度有关，枪头整体保持朝向炉门方向。在靠近过程中，如果存在与枪体轨迹干涉的情况，通过摆动液压缸17动作调整拉杆9长度，从而使枪体向反方向摆动，避免撞击。于此同时，升降液压缸15会根据枪体与炉门的高度关系通过调整自身伸出量确保枪体高度处于在炉门上下极限之间。在整个进枪过程中，枪体保持水平状态，当枪体偏离水平状态时通过俯仰系统对其进行调整。

大臂8旋转倒位后，进退液压缸20停止动作，此时开始正常吹氧。根据吹氧要求通过摆动、俯仰、升降和进退动作，调整氧枪射流方向符合冶炼工艺要求。比如通过摆动吹扫炉门两侧，通过高低和俯仰调整射流高低和远近，通过进退调整射流前后位置等。吹氧结束后氧枪反向旋回待机方向，等待下次吹氧操作。

为了实现枪体的进退，本发明的转动盘10通过推臂与进退液压缸20连接，进退液压缸20通过推臂拉动转动盘10转动，进而带动横臂8、回转头7和枪体转动。

为了保证枪体夹持的稳定性和牢固性，本发明的枪体通过活动支架设于回转头7上，回转头7上还设有第一耳板，第一耳板上设有第一耳轴，回转头7通过第一耳轴与俯仰单元6连接；活动支架用于夹持和支撑枪体，活动支架的具体结构为：活动支架包括托板和夹块，夹块设于托板的上方，夹块用于夹持枪体并将枪体固定在托板上，托板的下方设有第二耳板，第二耳板上设有第二耳轴，活动支架通过第二耳轴与回转头7连接，托板的尾部设有第三耳板，第三耳板上设有第三耳轴。

为了实现枪体的俯仰动作，本发明的俯仰单元6包括俯仰液压缸，俯仰液压缸的一端与第一耳板销接，俯仰液压缸的另一端与第三耳板销接，通过液压缸长短变化驱使活动支架相对于回转头做出俯仰动作。

氧枪的俯仰过程为：活动支架与回转头、活动支架与俯仰液压缸、俯仰液压缸与回转头之间均采用销轴连接，够成三角形的三个顶点，三个销轴之间的结构组成三角形三个边。当俯仰液压缸长短变化时三角形的一个边长度发生变化，导致另外两个边的夹角相应变化，由于回转头相对固定，所以活动支架与回转头之间的角度随俯仰液压缸的伸长缩短而变化，对应枪体的俯仰动作。

为了能够精确控制枪体的左右摆动角度、升降高度、俯仰角度以及进退角度，本发明的机械手装置还包括控制单元和检测单元，检测单元与控制单元电连接；检测单元包括进退位移传感器16、摆动位移传感器17、俯仰位移传感器18和升降位移传感器19；进退位移传感器16设于进退液压缸20上；摆动位移传感器17设于摆动液压缸上，俯仰位移传感器18设于升降液压缸上，升降位移传感器19设于俯仰液压缸上；控制单元用于控制枪体的左右摆动角度、升降高度、俯仰角度以及进退角度。

与现有技术相比，本发明通过在各个液压缸上加装相应的线位移传感器，利用各个线性传感器反馈的位移数据，通过炉门氧枪装置各部件长度和位置数据计算枪体位置，并通过网络传递给控制单元，可以在各个传感器构成的检测单元的配合下实现姿态自我感知，配合软件控制模型实现智能控制。

选用说明的是，本发明涉及的软件控制模型为常规的模型，该软件控制模型里设置了氧枪的活动范围和碰撞检测规则，根据检测结果及时通过执行系统校对运行轨迹，最终实现智能控制；氧枪的智能控制为常规的控制，其具体过程不再赘述。

与现有技术相比，本发明的四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置的俯仰角度为(0°,20°]，进退角度为(90°-110]，升降高度为500～800mm。

需要强调的是，本发明的水冷碳氧枪的枪体在非吹氧期枪体本身退出炉门范围，同时整体进行折叠减少对炉前平台的占用，方便进行操作。

需要注意的是，本发明通过空间四连杆机构实现氧枪的折叠，即氧枪处于待机位时枪体与横臂8处于重叠状态，极大的减少了占地。

为了便于操作，氧枪采用四连杆结构，枪体进退时自然摆动，减少了操作量的同时降低摆动液压缸的行程。现有的枪体运动均在平面内完成，其采用的四连杆结构的四个转轴必须与活动平面垂直，增加升降功能后破坏了四连杆的平面结构，因此，现有技术中升降功能与四连杆机构无法共存。

本发明的装置采用了空间连杆机构，在增加升降系统的同时保留了连杆机构，空间四连杆结构如图7所示，底座1回转轴Z1、回转头7转轴Z2、球形铰链J1(拐臂与长杆通过球形铰接J1)和拉杆支座转轴Z3、拉杆支座转轴Z4共同构成空间四连杆结构，G1-G4为空间虚拟连杆位置。转轴Z1、Z2、Z3均与水平面垂直，转轴Z4与水平面平行，球形铰链J1可以为任何方向。四个虚拟连杆中G1、G2、G4均与水平面平行，而虚拟连杆G3随高度变化而变化，从而使四连杆结构可以在空间实现。

需要解释的是，通过调整进退液压缸20与推臂位置，使氧枪的摆角最大，行程最短，进退液压缸20的缸体运动范围最合理。

需要注意的是，本发明的枪体进退的具体实施过程为：氧枪的横臂8通过升降筒连接在导向架5上，导向架5能够以底座1回转中心为轴进行转动。当进退液压缸长度变化时，通过导向架5的推臂使导向架5发生转动，与之相连的横臂8也会相应转动。横臂8的另一端由于与回转头7连接，而回转头7上面连接着活动支架和枪体。随着横臂8的转动，活动支架上的枪体也随回转头7进行相应的运动。需要说明的是，由于本发明采用了空间四连杆机构，回转头7、转动盘10在随横臂8转动的同时也在拉杆9的作用下向相反方向发生转动，在回转头7、转动盘10与拉杆9的配合下，枪体自身转动幅度不大，尤其当拉杆9长度与横臂8长度相当时，构成平行四连杆，此时，枪体只会发生平动。本发明的机械手装置通过进退液压缸20驱动，枪体相对炉体位置随横臂8转动发生变化，对应操作中的进枪退枪动作。

枪体摆动的具体实施过程为：本发明的炉门氧枪采用了空间四连杆机构，横臂8、回转头7的拐臂、拉杆9和底座1构成了四连杆的四个边。当拉杆9在摆动液压缸的作用下其长度发生变化时，会导致回转头7的拐臂围绕回转头7发生转动。枪体通过活动支架固定在回转头7上并随之发生转动，枪头相应的进行摆动。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置，其特征在于，包括底座、摆动单元、回转单元、升降单元、横臂和俯仰单元；所述四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置适用于100t以上的大型电弧炉冶炼特点；

所述炉门水冷碳氧枪的枪体设于回转单元上，所述摆动单元和升降单元均设于底座的上方；所述摆动单元与所述回转单元连接，所述升降单元通过横臂与所述回转单元连接；所述俯仰单元与所述回转单元和枪体均连接；

所述摆动单元用于是实现枪体的左右摆动；所述回转单元用于实现枪体的进退动作；所述俯仰单元用于实现枪体的俯仰动作；所述升降单元用于实现枪体的升降动作；

所述回转单元包括回转头和拐臂，所述拐臂设于回转头上并用于与摆动单元连接，所述枪体设于回转头上；所述回转头通过所述横臂与升降单元连接，所述回转头能够带动所述枪体绕回转头中心轴转动；

所述摆动单元包括拉杆、拉杆支座，所述拉杆支座设于所述底座上；所述拉杆包括插接的长杆和短杆，所述短杆的第一端与所述拉杆支座连接，所述长杆的第一端与所述回转头的拐臂连接，所述长杆和短杆之间设有摆动液压缸，所述摆动液压缸的一端与短杆的第二端连接，所述摆动液压缸的另一端与所述长杆的第二端连接；

所述摆动液压缸用于改变所述长杆与所述短杆之间的距离，使所述长杆带动回转单元转动进而带动枪体左右摆动；

所述升降单元包括转动盘、回转支承、升降支架、导向轮、竖向升降导轨、导向架和升降缸；

所述转动盘设于底座的上方，所述转动盘与所述底座通过回转支承连接，所述导向架的底端与所述转动盘采用固定连接，所述竖向升降导轨设于导向架上；

所述导向轮设于升降支架上，所述升降支架设有中空腔，所述导向架内嵌于所述升降支架的中空腔内，所述导向轮设于所述升降支架上且贯穿所述升降支架，导向轮的贯穿部分卡在所述竖向升降导轨内，所述导向轮与所述竖向升降导轨滑动连接；

所述升降支架与所述转动盘之间通过升降液压缸连接，所述横臂与升降支架之间为螺栓连接；

所述竖向升降导轨包括第一升降导轨和第二升降导轨，所述第一升降导轨和第二升降导轨设于彼此的对立面上；

所述导向轮包括第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮和第四导向轮，所述第一导向轮和第二导向轮竖向排列并能够沿所述第一升降导轨在竖直方向上滑动；所述第三导向轮和第四导向轮竖向排列并能够沿所述第二升降导轨在竖直方向上滑动；

所述四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置的左右摆动范围为(0°,15°]；

所述四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置的俯仰角度为(0°,20°]；

所述四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置的进退角度为（90°-110]；

所述四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置的升降高度为500～800mm；

所述四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置采用空间四连杆机构，所述空间四连杆机构由底座的回转轴Z1、回转头的转轴Z2、由拐臂与所述长杆通过球形铰接形成的球形铰链J1和拉杆支座转轴Z3共同构成；所述底座的回转轴Z1、回转头的转轴Z2和拉杆支座的转轴Z3均与水平面垂直，所述由拐臂与所述长杆通过球形铰接形成的球形铰链J1与水平面平行，所述球形铰链J1可以为任何方向。

2.根据权利要求1所述的四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置，其特征在于，所述拉杆支座上设有销孔，所述拉杆支座通过销孔与所述短杆的第一端销接。

3.根据权利要求1所述的四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置，其特征在于，所述摆动单元还包括进退液压缸，所述进退液压缸通过推臂与所述转动盘连接，所述进退液压缸用于拉动转动盘转动，进而带动横臂、回转头和枪体转动。

4.根据权利要求3所述的四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置，其特征在于，所述枪体通过活动支架设于回转头上；所述回转头上还设有第一耳板，第一耳板上设有第一耳轴，所述回转头通过第一耳轴与所述俯仰单元连接；

所述活动支架包括托板和夹块，所述夹块设于所述托板的上方，所述夹块用于夹持枪体并将枪体固定在托板上，所述托板的下方设有第二耳板，所述第二耳板上设有第二耳轴，所述活动支架通过所述第二耳轴与所述回转头连接。

5.根据权利要求4所述的四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置，其特征在于，所述托板的尾部设有第三耳板，所述第三耳板上设有第三耳轴；

所述俯仰单元包括俯仰液压缸，所述俯仰液压缸的一端与所述第一耳板销接，所述俯仰液压缸的另一端与所述第三耳板销接。

6.根据权利要求5所述的四自由度电弧炉炉门水冷碳氧枪机械手装置，其特征在于，所述机械手装置还包括控制单元和检测单元，所述检测单元与所述控制单元电连接；

所述检测单元包括第一线位移传感器、第二线位移传感器、第三线位移传感器和第四线位移传感器；所述第一线位移传感器设于所述进退液压缸上；所述第二线位移传感器设于摆动液压缸上，所述第三线位移传感器设于所述升降液压缸上，所述第四线位移传感器设于所述俯仰液压缸上设有；

所述控制单元用于控制枪体的左右摆动角度、升降高度、俯仰角度以及进退角度。

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