CN210998820U - 一种高温冶金生产用机器人多层次热防护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于防护装置技术领域，具体公开了一种高温冶金生产用机器人多层次热防护装置，所述热防护装置包括立柱挡渣板、机身隔热罩、小臂防热盾、手部防溅板、末端执行器耐高温纤维套以及机器人防热防尘罩衫，使机器人替代人工在高温冶金生产中进行作业时，避免因熔融的金属喷溅和高温熔液的热辐射造成机器人电气设备和机器人本体设备损坏，并降低机器人关节臂的负载，使机器人运动更灵活顺畅，作业空间更大，保证机器人作业的可靠性，有效延长机器人的使用寿命。本热防护装置适用于测温取样机器人等六自由度工业机器人，具有广阔的应用前景。

Description

一种高温冶金生产用机器人多层次热防护装置

技术领域

本实用新型涉及防护装置技术领域，特别是涉及一种高温冶金生产用机器人多层次热防护装置。

背景技术

冶金生产需要在冶炼过程中对金属熔液进行测温取样，以判定冶金反应的进程。目前的测温取样作业有人工测温取样和自动装置测温取样两种形式，人工测温取样难以避免操作工与高温金属液体的接触，生产的安全性低，冶炼周期长，影响产能提高和成本降低。而先进的冶金生产一般采用自动装置，如炼钢转炉采用副枪自动测温取样，精炼炉采用自动测温取样装置。但这类自动测温取样装置采用顺序逻辑点位控制，其测温取样失败率远高于人工操作，影响了冶金生产的周期，因此有些自动测温取样装置被工人弃之不用。为了减少自动测温取样装置的失败率，智能化的工业机器人被应用到了冶金生产的测温取样操作中。

高温冶金生产用工业机器人作业面临高温高粉尘环境，对于工业机器人本体具有极大的损害，必须采取必要的防护措施。工业机器人最为常用的防护措施是在机器人本体外罩上防护服。公告号为CN108032334A的专利公开一种有关六轴工业机器人的防护服，该防护服采用阻燃隔热材料制作，可以耐受焊接过程中的局部高温和飞溅的火花，在机器人运动状态下服装不会产生拉扯撕裂；防护服虽然有较大的柔性，能够满足机器人在工作空间范围内的各种运动轨迹，但是该防护服不能耐受在高温冶金环境下作业时超过1600℃高温长期辐射和高于1300℃的高温渣的急促冲击。测温取样机器人另一种常用的防护方式是采用金属外壳包裹机器人本体，如授权公告号为CN206982669U、CN 206748473U以及CN108789487A的专利都公开了一种机器人保护框架以及测温取样机器人。众所周知，金属是热的良导体，在受到高温热辐射的作用时，金属外壳本身会被加热到较高的温度，严重影响机器人本体及电气元件的工作可靠性。因此，上述金属保护外壳也无法起到很好的隔热、耐高温熔渣冲击作用。

因此，面对有高温熔液热辐射、高温熔渣喷溅冲击、高粉尘等恶劣的作业环境，必要研究新技术解决工业机器人作业的可靠性和耐久性问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种高温冶金生产用机器人多层次热防护装置，用于解决现有技术中高温熔液热辐射、高温熔渣喷溅冲击、高粉尘环境条件下高温冶金生产用机器人作业的可靠性和耐久性等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种高温冶金生产用机器人多层次热防护装置，包括立柱、立柱挡渣板、机身隔热罩、小臂防热盾、手部防溅板、末端执行器耐高温纤维套；所述旋转底座机器人安装在固定的立柱上，所述立柱的四周环绕有若干片立柱挡渣板，所述机身隔热罩用于保护机器人整体的关节臂，所述机身隔热罩上开设有可供机器人关节臂进出机身隔热罩的缝隙，；所述小臂防热盾安装在机器人小臂上，用于保护机器人小臂，；所述手部防溅板安装在末端执行器上，用于保护机器人手部，；所述末端执行器耐高温纤维套包裹在末端执行器上，用于保护末端执行器。

进一步，所述热防护装置还包括用于保护机器人本体的防热防尘罩衫。

进一步，所述防热防尘罩衫的内部能够通入冷却气体。避免粉尘进入机器人本体，使机器人在高温高粉尘环境下长时间可靠地工作，延长机器人的使用寿命。

进一步，所述机身隔热罩安装在机器人旋转底座上，并可随旋转底座一起转动。这样机身隔热罩既能够有效地保护机器人底座和关节臂，又不会影响机器人的灵活运动。

进一步，所述手部防溅板安装在末端执行器上靠近机器人手部的位置。在机器人作业时，手部防溅板能有效地保护机器人手部，以抵御炉口的高温金属热辐射和高温渣液喷溅。

进一步，所述机身隔热罩的下部延伸至立柱挡渣板，与立柱挡渣板有部分重叠。这样机身隔热罩能更好的保护机器人底座、机器人电缆等，避免高温渣液从机身隔热罩与立柱挡渣板之间的空隙溅入，损伤机器人。

进一步，所述机身隔热罩、小臂防热盾、手部防溅板均由多孔网板构成骨架，骨架的外部四周封闭式覆盖有耐高温隔热板；所述末端执行器耐高温纤维套由轻质耐高温纤维材质材料制成。耐高温隔热板可避免骨架在高热辐射的环境中发烫，从而使骨架保持必要的刚性和强度，同时，网孔板骨架和耐高温隔热板的复合结构，可降低关节型机器人的负载；采用轻质耐高温纤维材质材料制作末端执行器耐高温纤维套，也能够降低关节型机器人的负载，使其运动更灵活顺畅，作业空间更大。

进一步，所述多孔网板为不锈钢多孔网板，所述耐高温隔热板为轻质耐高温纤维棉板。不锈钢多孔网板能使骨架保持必要的刚性和强度，而耐高温维棉板使机器人本体及本体上的电气元件在高温热辐射环境下得到有效保护，并保证热防护装置内的温升在机器人正常工作许可范围以内，且成本低。

进一步，所述防热防尘罩衫为隔热防尘服，所述隔热防尘服采用耐200℃以上高温、阻燃的复合材料制成。上述材料能够保证防热防尘罩衫可靠地保护机器人，且成本低，能够降低制造成本。

进一步，所述复合材料为高硅氧玻纤复合布。

如上所述，本实用新型的高温冶金生产用机器人多层次热防护装置，具有以下有益效果：

采用本实用新型的热防护装置的工业机器人在高温冶金生产中进行作业时，机器人的动载荷和静载荷可通过立柱传递到操作平台，而立柱受到立柱挡渣板的保护，整体刚性强，不会发生震颤而影响机器人的正常作业；同时，机器人本体能够受到机身隔热罩、小臂防热盾、手部防溅板、末端执行器耐高温纤维套、防热防尘罩衫的多层次保护，能够避免机器人在高温、高粉尘、高辐射的环境中受到高温金属热辐射、高温渣液喷溅和粉尘影响，并降低机器人关节臂的负载，使机器人运动更灵活顺畅，作业空间更大，保证机器人作业的可靠性，有效延长机器人的使用寿命。

本实用新型中的热防护装置适用于测温取样机器人，有助于机器人替代人工对在高温冶金生产中进行作业，配合炼钢模型实现自动化炼钢，在智能制造业及冶金生产流程中具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型高温冶金生产用机器人热防护装置在测温取样机器人上应用时的立体图；

图2为图1左视时的纵向剖视图；

图3为本实用新型中测温取样机器人在电炉上进行测温取样时的状态示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

在对本实用新型实施例进行详细叙述之前，先对本实用新型的应用环境进行描述。本实用新型的技术主要是应用于制梗丝系统中，特别是应用于梗丝膨化塔系统、梗丝分离系统之间。本实用新型是解决梗丝膨化塔系统与梗丝分离系统之间出现堵料的技术问题，由于对整个制梗丝系统进行改进会导致更多的成本，故于本实用新型的梗丝分离机送料堵塞的解决装置中，只对梗丝膨化塔系统、及与梗丝分离系统连接用以传输梗丝的传输装置进行改进或更换。

附图标记说明：

立柱挡渣板1、机身隔热罩2、小臂防热盾3、手部防溅板4、末端执行器耐高温纤维套5、防热防尘罩衫6、测温取样机器人7、机器人旋转底座71、机器人大臂72、机器人小臂73、机器人手部74、测温取样枪杆75、电炉8、电炉炉口9。

具体实施过程如下：

以某炼钢厂电炉冶金生产为例。为避免操作工接触高温熔液，防止冶金过程中喷溅出的高温渣引发伤亡事故，采用了六自由度的测温取样机器人7进行测温取样作业。当测温取样机器人7替代人工进入高温危险区域对金属溶液进行测温取样作业时，因熔融的金属喷溅和高温熔液的热辐射会造成测温取样机器人7的电气设备和机器人本体受到损坏。因此，本实用新型采用高温冶金生产用机器人多层次热防护装置对测温取样机器人7进行防护。

如图1、图2、图3所示，本实施例中的测温取样机器人包括机器人基座、机器人旋转底座71、关节臂，关节臂包括机器人大臂72、机器人小臂73和机器人手部74，机器人大臂72的下端固定连接在机器人旋转底座71上，机器人小臂73的一端与机器人大臂72的上端转动连接，机器人小臂73的另一端与机器人手部74转动连接；机器人手部74上安装有末端执行器，末端执行器为测温取样枪杆75。

本实施例中的热防护装置包括立柱挡渣板1、机身隔热罩2、小臂防热盾3、手部防溅板4、末端执行器耐高温纤维套5以及机器人防热防尘罩衫6。

机器人安装在固定的立柱上，具体的，机器人基座通过螺栓固定安装在立柱上，并通过立柱连接到电炉8的操作平台，以避免机器人被电炉炉口9喷出的高温渣液损坏。立柱的四周环绕有若干片条状的立柱挡渣板1，立柱挡渣板1可由耐热铸铁或、耐热钢板或其它耐热材料制成，可抵抗高温渣液的冲刷，同时，外挂的立柱挡渣板1在损坏后能够方便地拆卸更换。

机身隔热罩2安装在机器人旋转底座71上，可随机器人旋转底座71一起转动；机身隔热罩2的下部延伸至立柱挡渣板1，与立柱挡渣板1有部分重叠，机身隔热罩2的大小可保证测温取样机器人7的各关节臂折叠后均在机身隔热罩2内，从而保护测温取样机器人7的整体结构(包括机器人底座、机器人的各关节臂、机器人电缆等)，避免高温渣液从机身隔热罩与立柱挡渣板之间的空隙溅入，损伤机器人；机身隔热罩2上开设有可供机器人关节臂进出机身隔热罩2的缝隙，便于机器人关节臂自由进出机身隔热罩。本实施例中的机身隔热罩2由不锈钢多孔网板构成骨架，机身隔热罩2的外部四周封闭式覆盖有耐高温隔热板，所述隔热板可采用能够抵御高温辐射的轻质耐高温纤维棉板，可以避免不锈钢网孔板骨架在高热辐射的环境中发烫，从而使骨架保持必要的刚性和强度。

小臂防热盾3安装在机器人小臂73上，可随机器人小臂73一起运动，所述小臂防热盾3同样由不锈钢多孔网板构成骨架，小臂防热盾3面向热源的各个方向均覆盖有耐高温隔热板，所述隔热板可采用轻质耐高温纤维棉板，当在机器人小臂73伸向电炉8炉门口进行测温取样作业时，小臂防热盾3能够抵御炉口的高温金属热辐射和高温渣液喷溅，防止小臂收到损坏。

手部防溅板4用于保护机器人手部74，具体的，手部防溅板4安装在末端执行器(即测温取样枪杆75)上靠近机器人手部74的位置，手部防溅板4由不锈钢多孔网板构成骨架，其外部覆盖有耐高温隔热板，所述隔热板可采用轻质耐高温纤维棉板。手部防溅板4除了能在测温取样作业时保护机器人手部74，以抵御炉口的高温金属热辐射和高温渣液喷溅外，还能降低关节型机器人的负载。

具体的，本实施例中，机器人本体的相应部位设置有安装螺孔，机身隔热罩2、小臂防热盾3和手部防溅板4通过螺栓或螺钉安装在机器人本体上。

末端执行器耐高温纤维套5包裹在测温取样机器人7的测温取样枪杆75外，并通过测温取样枪杆75上的锚固钉固定，其作用是隔离高温熔融金属的热辐射，减小测温取样枪杆75的温升；末端执行器耐高温纤维套5可采用轻质耐高温纤维材质材料制作，以降低关节型机器人的负载。

当机器人作业时，各关节臂伸展，机器人旋转底座71和机器人大臂72依然位于机身隔热罩2内受到保护，而机器人小臂73伸出机身隔热罩2外，由小臂防热盾3专门保护，机器人手部74受手部防溅板4专门保护、测温取样枪杆75受末端执行器耐高温纤维套5专门保护。

此外，本热防护装置中还包括防热防尘罩衫6。防热防尘罩衫6作为测温取样机器人7最内层的防护，防热防尘罩衫6为隔热防尘服，可采用耐200℃高温、阻燃且高强度的高硅氧玻纤复合布制成，如高硅氧玻璃纤维布(奥卡，耐1000℃高温)，在保证防热防尘罩衫6可靠地保护机器人的同时，还能够降低制造成本。隔热防尘服的大小可根据测温取样机器人7的不同型号设计。另外，防热防尘罩衫6的内部能够通入冷却气体(压缩空气或冷却氮气)，从而进一步避免粉尘进入机器人本体，使机器人在高温高粉尘环境下长时间可靠地工作，延长机器人的使用寿命。

本实施例中的热防护装置具有如下效果：

1)本热防护装置中，测温取样机器人7的动载荷和静载荷通过立柱传递到电炉8炉前操作平台，而立柱受到立柱挡渣板1的保护，整体刚性强，不会发生震颤而影响机器人的正常作业。

2)本热防护装置中，机身隔热罩2、小臂防热盾3、手部防溅板4均采用不锈钢网孔板与轻质耐高温纤维板的复合结构，在高温、高辐射和强烈喷溅的环境中作业时，网孔板能降低机器人的静载荷与动载荷，并支撑轻质耐高温纤维板，而轻质耐高温纤维板能隔离高热辐射，并钢液钢渣喷溅，避免网孔板受高温加热或被高温渣液损坏，同时也能够减小机器人的运动载荷。

3)本热防护装置中，测温取样机器人7的测温取样枪杆75外包裹了末端执行器耐高温纤维套5，当测温取样枪在作业时，既能够避免测温取样枪受到高温熔融金属的热辐射，热变形小，使得机器人能够实现自动拔插探头，避免机器人在作业过程中与周边设备发生碰撞；并且，末端执行器耐高温纤维套5采用轻质耐高温纤维材质材料制成，可使机器人末端关节的负载更小，运动更灵活顺畅，作业空间更大。

综上所述，采用本热防护装置，测温取样机器人7本体能够受到机身隔热罩2、小臂防热盾3、手部防溅板4、末端执行器耐高温纤维套5、防热防尘罩衫6的多层保护，保证机器人在高温、高粉尘、高辐射的环境中能够正常高效的作业，使机器人具有更高的可靠性和更长的使用寿命，有助于机器人替代人工对高温熔融金属实现安全、准确的测温取样，配合炼钢模型实现自动化炼钢，在智能制造业及冶金生产流程中具有广阔的应用前景。

采用本热防护装置的测温取样机器人可以安装于高炉出铁沟、铁水脱硫站、电炉、转炉、LF精炼炉、RH真空炉、VD炉等各类高温熔液冶炼设备的旁边。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种高温冶金生产用机器人多层次热防护装置，其特征在于，包括立柱挡渣板、机身隔热罩、小臂防热盾、手部防溅板、末端执行器耐高温纤维套；所述机器人安装在固定的立柱上，所述立柱的四周环绕有若干片立柱挡渣板，所述机身隔热罩用于保护机器人整体，所述机身隔热罩上开设有可供机器人关节臂进出机身隔热罩的缝隙；所述小臂防热盾安装在机器人小臂上，用于保护机器人小臂；所述手部防溅板安装在末端执行器上，用于保护机器人手部；所述末端执行器耐高温纤维套包裹在末端执行器上，用于保护末端执行器。

2.根据权利要求1所述的热防护装置，其特征在于：所述热防护装置还包括用于保护机器人本体的防热防尘罩衫。

3.根据权利要求2所述的热防护装置，其特征在于：所述防热防尘罩衫的内部能够通入冷却气体。

4.根据权利要求1所述的热防护装置，其特征在于：所述机身隔热罩安装在机器人旋转底座上，可随旋转底座一起转动。

5.根据权利要求1所述的热防护装置，其特征在于：所述手部防溅板安装在末端执行器上靠近机器人手部的位置。

6.根据权利要求1所述的热防护装置，其特征在于：所述机身隔热罩的下部延伸至立柱挡渣板，与立柱挡渣板有部分重叠。

7.根据权利要求1所述的热防护装置，其特征在于：所述机身隔热罩、小臂防热盾、手部防溅板均由多孔网板构成骨架，骨架的外部四周封闭式覆盖有耐高温隔热板；所述末端执行器耐高温纤维套由轻质耐高温纤维材质材料制成。

8.根据权利要求7所述的热防护装置，其特征在于：所述多孔网板为不锈钢多孔网板，所述耐高温隔热板为轻质耐高温纤维棉板。

9.根据权利要求3所述的热防护装置，其特征在于：所述防热防尘罩衫为隔热防尘服，所述隔热防尘服采用耐200℃以上高温、阻燃的复合材料制成。

10.根据权利要求9所述的热防护装置，其特征在于：所述复合材料为高硅氧玻纤复合布。

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