CN201791928U - 一种用于连铸机生产的操作臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于连铸机生产的操作臂，包括机械手臂(1)，所述机械手臂(1)的一端具有装卸所述连铸机中长水口的抓手(12)，所述机械手臂(1)中置有控制所述抓手(12)张合的第一伸缩缸(124)；所述机械手臂(1)与第二伸缩缸(19)的一端相连，所述第二伸缩缸(19)的延伸方向与水平面具有预设夹角；所述操作臂还包括控制柜(2)，所述第一伸缩缸(124)和所述第二伸缩缸(19)分别通过第一线路和第二线路与所述控制柜(2)连接，所述控制柜(2)包括通过所述第一线路和所述第二线路控制所述第一伸缩缸(124)和所述第二伸缩缸(19)伸缩的电器元件。该操作臂采用自动化技术，可以简单安全地实现连铸机中长水口的换接。

Description

一种用于连铸机生产的操作臂

技术领域

本实用新型涉及连铸机生产技术领域，特别是涉及一种用于连铸机生产的操作臂。

背景技术

连铸机主要应用于钢铁的生产，也可用于铝、铜制等产品的铸造。在钢铁生产技术领域，连铸这一项生产工艺把液态钢水经连铸机直接铸造成成型钢铁制品，相对于传统的先铸造再轧制的工艺缩短了生产时间，提高了工作效率。目前，由连铸机生产的钢铁产量已经占据了世界钢铁总产量很大一部分比例。

连铸机生产钢铁制品的过程中，需要将加热成液态的钢水装在钢包中，拉运至中间包上方；然后，将钢水浇注入中间包，为了避免钢水的氧化和飞溅，通常在钢包底部的滑动水口的下端安装长水口，长水口通常具有良好的机械性能、抗震能力，且耐钢液和熔渣的侵蚀，通常由熔融石英质和铝碳质加工而成，长水口的一端与滑动水口下端相连，另一端插入中间包的钢水内进行密封保护浇注；经长水口流入中间包的钢水经由管道进入结晶器，结晶器再把液态钢水冷却成固态钢坯。

基于生产的连续性，每浇注完一包钢水就需要将长水口与空钢包分离并与新钢包重新连接，该动作称之为换包，是连铸机生产中最频繁的工艺动作之一。现有的换包动作中，长水口与钢包的分离或连接均由操作工人操作一杠杆式手动操作臂来实现。然而，操作臂简单笨重，通常需要两个以上的岗位，方能缓慢的实现长水口的换接。另外，由于换包时，存在钢水溅出的现象，劳动环境较为恶劣，导致换包效率较低，甚至对操作工人的生命安全构成一定的威胁。因此，如何设计出一种操作简单、生产安全的连铸机生产的操作臂，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于连铸机生产的操作臂，该操作臂采用自动化技术，可以简单安全地实现连铸机中长水口的换接。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于连铸机生产的操作臂，包括机械手臂，所述机械手臂的一端具有装卸所述连铸机中长水口的抓手，所述机械手臂中置有控制所述抓手张合的第一伸缩缸；所述机械手臂与第二伸缩缸的一端相连，所述第二伸缩缸的延伸方向与水平面具有预设夹角；所述操作臂还包括控制柜，所述第一伸缩缸和所述第二伸缩缸分别通过第一线路和第二线路与所述控制柜连接，所述控制柜包括通过所述第一线路和第二线路控制所述第一伸缩缸和第二伸缩缸伸缩的电器元件。

优选地，所述机械手臂包括依序同轴连接的工作臂、摆动臂、连接块，还包括主臂，所述工作臂的一端与所述抓手固定，所述连接块与所述主臂通过第一铰接轴铰接；所述连接块与所述第二伸缩缸的一端通过第二铰接轴铰接；所述第一铰接轴与所述第二铰接轴的轴线平行，且处于水平方向。

优选地，所述主臂与所述第二伸缩缸均与所述旋转平台铰接，所述旋转平台与底座连接。

优选地，还包括下渣检测装置，所述下渣检测装置位于所述工作臂上，且所述下渣检测装置通过线路与所述控制柜相连。

优选地，还包括温度检测仪，所述温度监测仪位于所述连接块上，所述温度检测仪通过线路与所述控制柜相连。

优选地，还包括三维激光测距装置，所述三维激光测距装置位于所述连接块上，所述三维激光测距装置通过线路与所述控制柜相连。

优选地，还包括手动控制所述机械手臂动作的手动控制装置。

优先地，所述操作臂还包括通过线路与所述控制柜连接的下渣报警装置。

优选地，所述工作臂中设有与冷却气体相通的管路，且所述工作臂的外部具有隔热层结构。

优选地，所述底座设置有线路接口总成。

本实用新型提供的操作臂，包括装卸所述连铸机中长水口的抓手、与所述抓手相连的机械手臂，所述机械手臂中置有控制所述抓手张合的第一伸缩缸；所述机械手臂与第二伸缩缸的一端相连，所述第二伸缩缸的伸缩方向平行于长水口的延伸方向；所述操作臂还包括控制柜，所述第一伸缩缸和所述第二伸缩缸分别通过第一线路和第二线路与所述控制柜连接，所述控制柜包括通过所述第一线路和第二线路控制所述第一伸缩缸和第二伸缩缸伸缩的电器元件。该操作臂通过控制柜中的电器元件控制第一伸缩缸伸缩，可以使抓手扣紧连铸机中的长水口，此外，控制柜还可以控制第二伸缩缸伸缩，进而带动抓手做往复运动，实现长水口与钢包底部的接触和分离。因此，该操作臂采用自动化技术，简单安全地实现了连铸机中长水口的换接。

在一种具体实施方式中，还包括下渣检测装置，所述下渣检测装置位于所述工作臂上，且所述下渣检测装置通过线路与所述控制柜相连。下渣检测装置可以通过检测长水口的振动状态，检测出钢渣的流动情况，钢渣含量越高，长水口的振动越弱；且下渣检测装置直接安装于工作臂上，不需要安装单独的下渣检测设备，不但节省空间，还有效地降低了设备的生产成本。

在另一中具体实施方式中，还包括温度监测仪，所述温度监测仪位于所述连接块上，所述温度监测仪通过线路与所述控制柜相连。当钢渣的含量增多时，钢水的温度会降低，温度检测仪可以通过检测温度的变化反映出钢渣的流动情况。

附图说明

图1为本实用新型所提供操作臂一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1所示操作臂中机械手臂的结构示意图；

图3为图2所示机械手臂中抓手的结构剖视图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种用于连铸机生产的操作臂，该操作臂采用自动化技术，可以简单安全地实现连铸机中长水口的换接。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型所提供操作臂一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1所示操作臂中机械手臂的结构示意图；图3为图2所示机械手臂中抓手的结构剖视图。

本实用新型中的操作臂，包括机械手臂1，机械手臂1的一端具有抓手12，抓手12用以扣位长水口，从而实现对长水口进行换接钢包的操作。由于长水口的横截面形状通常为圆形，抓手12可以由两个呈圆弧状的零件组成，比如图3中所示的半圆形卡环121结构，两个半圆形卡环121的凹面相对，此时，抓手12近似于圆环状，与长水口的截面相对应，从而方便扣紧长水口。当然，抓手12也可以是其他形状，可以根据长水口的截面形状做出相应的改变，只要能实现扣紧长水口的功能即可。

机械手臂1中置有控制抓手12张合的第一伸缩缸124。抓手12的两个卡环121的尾部连接一椎体122，椎体122为一圆锥状零件，椎体122中间开有槽，槽的尾部有一圆孔，使得椎体122成为一个有弹性和一定可收缩量的零件。对长水口实施换接钢包时，抓手12首先呈张开状态，长水口穿过两个卡环121组成的圆环后，驱动第一伸缩缸124往后运动，当椎体122由气缸带动往后走时，由于锥套123的夹紧作用，会使椎体122收合，从而使两卡环121之间的孔变小，实现夹紧长水口的目的。本实用新型通过第一伸缩缸124来控制抓手12的张合，由于所需的控制力较小，优选采用气缸，当然，理论上也可以是液压缸等其他伸缩设备。

抓手12扣紧长水口后，需要使抓手12带动长水口与空钢包分离，再与新钢包接触，即需抓手12沿长水口的延伸方向存在往返动作。为达此目的，机械手臂1还与第二伸缩缸19的一端相连，第二伸缩缸19的延伸方向与水平面具有预设夹角，即不与水平面平行，当第二伸缩缸19伸缩时，带动机械手臂1上下摆动，进而带动抓手12做往返动作，实现长水口与钢包的换接。同样，第二伸缩缸19也优选采用气缸，当然也可以是液压缸等其他伸缩设备。

第一伸缩缸124和第二伸缩缸19均通过控制柜2来控制伸缩，为此，设置第一线路和第二线路，第一伸缩缸124和第二伸缩缸19分别通过第一线路和第二线路与控制柜2连接，控制柜2内设置通过第一线路和第二线路控制第一伸缩缸124和第二伸缩缸19伸缩的电器元件，例如电磁阀，控制柜2还包括智能操作软件，实现操作臂的全自动化操作模式。为了保持控制柜2工作的可靠性，通常将控制柜2远离连铸机钢包的高温区，避免高温对控制柜2造成影响。

该操作臂通过控制柜2中的电器元件控制第一伸缩缸124伸缩，可以使抓手12扣紧连铸机中的长水口，此外，控制柜2还可以控制第二伸缩缸19伸缩，进而带动抓手12做往返运动，实现长水口与钢包底部的接触和分离，从而进行换包操作。整个操作过程属于自动化运作模式，简单易行，且工作环境安全。

机械手臂1可以进一步地包括依序同轴连接的工作臂11、摆动臂13、连接块14，还包括主臂15。工作臂11的一端与抓手12连接，第一伸缩缸124置于工作臂11的内部；摆动臂13的一端与连接块14连接，连接块14与主臂15通过第一铰接轴114铰接，并与第二伸缩缸19的一端通过第二铰接轴117铰接，比如可以与气缸的活塞杆铰接，基于活塞杆结构的限制，可以使连接块14与夹紧臂110铰接，夹紧臂110再与活塞杆固定；此外，保证第一铰接轴114与第二铰接轴117的轴线平行。因此，实际工作过程中，在第二伸缩缸19伸缩运动下，连接块14可以带动摆动臂13绕主臂15摆动，且可以通过控制第二伸缩缸19的工作状态将机械手臂1停留于需要的位置。此种结构下的机械手臂1，活动较为灵活，且可靠性强。

进一步地，可以将主臂15通过第三铰接轴115与旋转平台16铰接，第二伸缩缸19通过第四铰接轴116与旋转平台16铰接，第三铰接轴115和第四铰接轴116的轴线同样处于水平方向，旋转平台16可以沿水平方向转动，从而使整个机械手臂1可以沿水平方向360°旋转，操作更加灵活，可以适应不同的工作环境，为了稳固机械手臂1，还需要将旋转平台16与底座17连接，旋转平台16带动设于其上的其他部件在底座17之上旋转。

在连铸机生产过程中，为了防止钢包内钢渣通过长水口流入中包，提高钢水的洁净度，还可以在机械手臂1上设置下渣检测装置111，将下渣检测装置111设于工作臂11上，下渣检测装置111可以通过长水口的振动状态，检测出钢渣的流动情况，钢渣含量越大，振动越弱；同时，将下渣检测装置111通过线路与控制柜2相连，在控制柜2中设置分析下渣检测装置111的检测信号的软件，得出的分析结果供操作人员参考。理论上，也可以将下渣检测装置111设于机械手臂1的其他位置，考虑到实际可操作性，优选将其设于工作臂11上。将下渣检测装置111直接安装于工作臂11上，不需要安装单独的下渣检测设备，不但节省了空间，还有效地降低了设备的生产成本。

进一步地，机械手臂1上还可以包括温度检测仪112，温度检测仪112位于连接块14上，温度检测仪112通过线路与控制柜2相连。当然，与上述下渣检测装置111相同，温度检测仪112理论上也可以设置于机械手臂1的其他位置。当钢渣的含量增多时，钢水的温度会降低，温度检测仪112可以通过检测钢水温度的变化反映出钢渣的流动情况，并将检测的温度变化参数输入控制柜2，在控制柜2中设置分析温度检测仪112的检测参数的软件，供操作人员参考。因此，操作人员可以根据长水口的振动状态和温度变化情况的双重参数来检测钢渣流动情况，提高了检测的准确度，从而提高了钢水的洁净度和钢坯及钢材的质量。

此外，还可以在机械手臂1上设置三维激光测距装置113。可以将三维激光测距装置113设于连接块14上。将长水口从空钢包卸下之后，需要安装至新钢包的滑动水口的下端，三维激光测距装置113可以通过三个方向的距离测量，实现抓手12动作的精确定位，确保被抓手12夹持后的长水口能对准连铸机钢包底部的滑动水口的下端。

在另一种实施方式中，可以设置手动控制机械手臂1动作的手动控制装置4。当控制柜2中的智能操作软件系统发生故障或者遇到其他一些突发情况失灵时，可以通过手动控制装置4直接控制机械手臂1动作，完成长水口的换接。

还可以设置通过线路与控制柜2连接的下渣报警装置3，当控制柜2通过对下渣检测装置111以及温度检测仪112的检测数据进行分析后，发现下渣含量超过了预设的数值，即可以控制下渣报警装置3发出报警信号，可以是声光信号，警示操作者。

在又一种具体实施方式中，可以工作臂11中设有与冷却气体相通的管路，且工作臂11的外部具有隔热层结构。长水口作为钢水的流通管道，在钢水高温的影响下，会传递一部分热量至抓手12，而且机械手臂1包括抓手12在内的前端部分靠近钢包，同样会升温。由于机械手臂1上设置有多种线路以及传感元件，高温会对此类组件的正常工作产生影响。因此，在工作臂11中通入冷却气体，为机械手臂1降温，同时在工作臂11的外部增加隔热层结构，进一步防止工作臂11升温，从而确保各类元件的正常工作。

还可以在底座17上设置线路接口总成18。通过对上述各种实施方式的描述，可知机械手臂1上需要设置多条线路，包括电源线、电源接头、信号线、信号线接头以及冷却气体供应管路等，线路接口总成18可以实现各种能源的输入和输出，节约线路的使用量，节约成本，简化结构。

以上对本实用新型所提供的操作臂进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于连铸机生产的操作臂，包括机械手臂(1)，所述机械手臂(1)的一端具有装卸所述连铸机中长水口的抓手(12)，其特征在于，所述机械手臂(1)中置有控制所述抓手(12)张合的第一伸缩缸(124)；所述机械手臂(1)与第二伸缩缸(19)的一端相连，所述第二伸缩缸(19)的延伸方向与水平面具有预设夹角；所述操作臂还包括控制柜(2)，所述第一伸缩缸(124)和所述第二伸缩缸(19)分别通过第一线路和第二线路与所述控制柜(2)连接，所述控制柜(2)包括通过所述第一线路和所述第二线路控制所述第一伸缩缸(124)和所述第二伸缩缸(19)伸缩的电器元件。

2.根据权利要求1所述的操作臂，其特征在于，所述机械手臂(1)包括依序同轴连接的工作臂(11)、摆动臂(13)、连接块(14)，还包括主臂(15)，所述工作臂(11)的一端与所述抓手(12)固定，所述连接块(14)与所述主臂(15)通过第一铰接轴(114)铰接；所述连接块(14)与所述第二伸缩缸(19)的一端通过第二铰接轴(117)铰接；所述第一铰接轴(114)与所述第二铰接轴(117)的轴线平行，且处于水平方向。

3.根据权利要求2所述的操作臂，其特征在于，所述主臂(15)与所述第二伸缩缸(19)均与所述旋转平台(16)铰接，所述旋转平台(16)与底座(17)连接。

4.根据权利要求2或3所述的操作臂，其特征在于，还包括下渣检测装置(111)，所述下渣检测装置(111)位于所述工作臂(11)上，且所述下渣检测装置(111)通过线路与所述控制柜(2)相连。

5.根据权利要求4所述的操作臂，其特征在于，还包括温度检测仪(112)，所述温度监测仪位于所述连接块(14)上，所述温度检测仪(112)通过线路与所述控制柜(2)相连。

6.根据权利要求5所述的操作臂，其特征在于，还包括三维激光测距装置(113)，所述三维激光测距装置(113)位于所述连接块(14)上，所述三维激光测距装置(113)通过线路与所述控制柜(2)相连。

7.根据权利要求6所述的操作臂，其特征在于，还包括手动控制所述机械手臂(1)动作的手动控制装置(4)。

8.根据权利要求7所述的操作臂，其特征在于，所述操作臂还包括通过线路与所述控制柜(2)连接的下渣报警装置(3)。

9.根据权利要求8所述的操作臂，其特征在于，所述工作臂(11)中设有与冷却气体相通的管路，且所述工作臂(11)的外部具有隔热层结构。

10.根据权利要求9所述的操作臂，其特征在于，所述底座(17)设置有线路接口总成(18)。

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