WO2022095241A1 - 一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人 - Google Patents
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Abstract
一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，包括抓取机构、水平伸缩机构和升降机构；升降机构下端转动设置在底座上，水平伸缩机构设置在升降机构上，抓取机构可转动设置在水平伸缩机构上；该捞渣机器人可以提高设备的灵活性，全方位抓取浮渣，避免捞渣死角；可以大大降低设备的高度，避免设备适用场地受限，扩大适用范围，同时可以避免高空安装作业，降低了对人员技能的要求，且安全性高。
Description
本发明涉及一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，属于金属熔炼设备技术领域。
众所周知，金属熔炼过程中会产生大量的浮渣，漂浮用于熔炼炉内表面或者粘附在炉内壁上，如果不将浮渣清理干净，会影响铁水和铸件质量。而人工捞渣需要捞渣工穿上厚厚地防护工具，用长铁叉往炉外挑渣，这种方式不但挑渣很多次也不干净，且该其过程中火星铁水四溅很不安全。炉内温度能达到1500摄氏度，尤其在夏天炉口周边也达到几百摄氏度，工作环境十分恶劣，也具有一定的危险。而且浮渣具有一定的粘连，会带走一分铁水，也会造成原材料的浪费。
随着技术的不断发展，捞渣设备的出现打破了传统的捞渣，工人不需要在炉口进行挑渣，只需要远程遥控，通过捞渣抓手即可捞出炉内浮渣。
但是现有的机械捞渣设备在实际使用中仍旧存在以下问题：
1、现有机械捞渣设备受其结构约束，其安装高度高，大多在五米左右，一方面，受到工厂厂房的高度限制，使得捞渣设备的适用场地受限；另一方面，现场安装捞渣设备时，属于高空作业，存在较大的安全风险，同时对工作人员的技能要求也较高，人工成本高。
2、捞渣作业时，现有捞渣设备灵活性差，操作繁琐，且捞渣抓手不能全方位的抓取熔炼炉内的浮渣，有些地方经常会抓取不到，从而造成抓取死角，针对抓取死角，需要人工进行清理，费时费力，劳动强度大，且存在较大的安全风险。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容能
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种全型智能熔炼捞渣机器人，可以提高设备的灵活性，全方位抓取浮渣，避免捞渣死角；可以大大降低设备的高度，避免设备适用场地受限，扩大适用范围，同时可以避免高空安装作业，降低了对人员技能的要求，且安全性高。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，包括抓取机构、水平伸缩机构和升降机构；
所述升降机构下端转动设置在底座上，所述水平伸缩机构设置在升降机构上，所述抓取机构可转动设置在水平伸缩机构上。
进一步地，所述升降机构包括滑座，所述滑座设有内腔，所述滑座内腔中设有滑块，所述滑块通过导向轴在滑座内腔中上下滑动，所述滑块与驱动机构连接。
进一步地，所述水平伸缩机构包括支承臂，所述支承臂的一端固定在滑块上，所述支承臂内滑动设置有伸缩臂，所述伸缩臂的一端伸出支承臂外且安装有第二回转支承，所述第二回转支承与旋转马达连接；
所述第二回转支承上设有连接臂；所述连接臂与抓取机构连接。
进一步地，所述抓取机构为圆形抓手总成，所述圆形抓手总成包括能够开闭的多个抓板，每个抓板的上端与一个第一铰接板铰接，所述第一铰接板的上端铰接在升降盘上，所述升降盘的中心设有升降吊杆，所述升降吊杆与升降油缸连接；
每个抓板的顶端固定有第二铰接板，所述第二铰接板的顶端铰接在固定盘上。
进一步地，所述抓取机构为对开式抓手总成，所述对开式抓手总成包括对称设置的两个抓手，两个抓手与开合机构连接，所述开合机构与第三油缸的伸缩杆连接；
所述抓手为板式结构或者齿式结构。
进一步地，所述驱动机构为第一油缸，所述滑块与第一油缸的伸缩杆连接，所述第一油缸固定在滑座上；
或者，所述驱动机构为传动电机，所述传动电机传动连接有丝杠，所述丝杠穿过并与滑块螺纹连接，所述丝杠的另一端转动连接在回转盘上。
进一步地，所述滑座固定在回转盘上，所述回转盘设在第一回转支承上，所述第一回转支承安装在底座上并与旋转电机连接。
进一步地，所述抓板为花瓣形结构，多个抓板沿周向均匀间隔布置，围成圆形；
多个抓板闭合时彼此之间在其侧边处有一部分重叠，形成闭合腔；所述闭合腔为每次抓取浮渣的盛放空间。
进一步地，所述固定盘与升降盘同轴心设置，所述固定盘上对应升降盘的位置开设有贯穿孔；所述贯穿孔为圆形，所述贯穿孔的直径大于升降盘的直径。
进一步地，所述伸缩臂的另一端伸入支承臂内且与第二油缸连接，所述第二油缸固定在支承臂上。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明实现全自动、全智能捞渣，避免捞渣工作中人员的安全隐患；主要适用于钢，铁，铜，铝，以及各种有色金属，熔炼过程中的废渣清理。
本发明中升降结构为油缸或者电机丝杠驱动，其滑座的高度大约在两米左右，相较于现 有技术，使捞渣设备的整体高度大大降低，避免设备适用场地受限，扩大适用范围，同时可以避免高空安装作业，降低了对人员技能的要求，且安全性高。
本发明通过整体设备能够是实现360°旋转，并且在与升降机构、水平伸缩机构的配合下，使抓取机构精确定位抓取位置，全方位抓取浮渣，避免了捞渣死角。
本发明中的圆周抓手总成还可以用于清理炉内壁上的炉渣，增加了设备适用范围，提高了社会效益。
本发明的抓取机构可以是圆抓手也可以是对开式抓手，进一步提高了设备的灵活性，以及设备的利用率，降低了设备投入。
本发明采用电机和回转支承驱动设备整体旋转，该种方式运行精确性高，，提高了设备运行的稳定性。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
图1是实施例1的结构示意图；
图2是实施例1的左视图；
图3是实施例1的俯视图；
图4是实施例1中圆抓手总成的结构示意图；
图5是实施例1中圆抓手总成的剖视图；
图6是实施例1中圆抓手总成的仰视图；
图7是实施例1中圆抓手总成的俯视图；
图8是实施例2的结构示意图；
图9是实施例2中对开式抓手总成的结构示意图；
图10是实施例3的结构示意图；
图11是实施例4的结构示意图；
图12是实施例4的左视图；
图中，
1-底座，2-第一回转支承，3-回转盘，4-旋转电机，5-滑座，6-滑块，7-第一油缸，8-支承臂，9-圆抓手总成，91-升降吊杆，92-升降盘，93-固定盘，94-第一铰接板，95-抓板，96-第一耳板，97-第一铰轴，98-第二耳板，99-第二铰轴，910-第三耳板，911-第三铰轴，912-第二铰接板，913-升降油缸；10-第二油缸，11-伸缩臂，12-第二回转支承，13-旋转马达，14-连接臂，15-导向轴，16-对开式抓手总成，161-抓手，162-开合机构，163-第三油缸， 164-打渣抓手，165-固定架，17-传动电机，18-丝杠。
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
实施例1
如图1-7共同所示，本实施例提供一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，包括用于执行捞渣的抓取机构、带动抓取机构前后水平移动的水平伸缩机构、带动抓取机构上下升降的升降机构；
所述升降机构下端转动设置在底座1上，所述水平伸缩机构设置在升降机构上，所述抓取机构可转动设置在水平伸缩机构上。
所述底座1固定在地面上，所述底座1上安装有第一回转支承2，所述第一回转支承2上安装有回转盘3；所述第一回转支承2与旋转电机4连接，通过旋转电机4驱动第一回转支承2带动回转盘3转动，使设备实现360°旋转。
所述升降机构包括竖向设置的滑座5，所述滑座5固定在回转盘3上；所述滑座5为内部中空的方形框架结构，所述滑座5内部设置有滑块6，所述滑块6通过导向轴15在滑座5内腔中上下滑动，所述滑块6与驱动机构连接，通过驱动机构使滑块6在滑座5内上下滑动；所述驱动机构包括第一油缸7，所述滑块6与第一油缸7的伸缩杆连接，所述第一油缸7固定在滑座5上。
所述水平伸缩机构包括支承臂8，所述支承臂8的一端固定在滑块6上，所述支承臂8为中空的方形柱体结构，所述支承臂8内滑动设置有伸缩臂11，所述伸缩臂11的一端伸出支承臂8外，另一端伸入支承臂8内且与第二油缸10的伸缩杆连接，所述第二油缸10固定在支承臂8的内腔壁上。
所述伸缩臂11伸出支承臂8外的一端安装有第二回转支承12，所述第二回转支承12与旋转马达13连接，所述第二回转支承12上设置有连接臂14，所述连接臂14随第二回转支承12一起360°旋转；所述连接臂14内部设有贯穿内腔。
所述抓取机构设置在连接臂14上，随连接臂14一起旋转360°。
所述抓取机构为圆抓手总成9，所述圆抓手总成9包括多个抓板95，所述抓板95为花瓣形结构，多个抓板95沿周向均匀间隔布置，围成圆形；所述抓板95的数量根据实际圆形抓手总成的尺寸变化情况确定；多个抓板95能同时向内收拢闭合或向外张开，实现抓手的抓放动作。
多个抓板95闭合时彼此之间在其侧边处有一部分重叠，形成闭合腔；所述闭合腔作为每次抓取浮渣的盛放空间；因此抓手闭合时，可以保证抓取的浮渣不会洒落,避免捞渣过程浮渣掉入熔炼炉内产生铁水飞溅。
多抓板95通过开合机构向内闭合或者向外张开，所述开合机构包括升降盘92和多个第一铰接板94，所述第一铰接板94的数量与抓板95数量相同，所述第一铰接板94的上端铰接在升降盘92的底部；具体的，所述第一铰接板94为长形结构，所述第一铰接板94的一端通过第一铰轴97与第一耳板96上，所述第一耳板96固定在升降盘92的底部。
每个第一铰接板94的下端与一个抓板95的上端铰接；具体的，每个抓板95的上端内侧均设有第二耳板98，所述第一铰接板94的下端通过第二铰轴99铰接在第二耳板98上。
每个抓板95的顶端固定有第二铰接板912，所述第二铰接板912的顶端通过第三铰轴911铰接在第三耳板910上，所述第三耳板910固定在固定盘93的底部，所述固定盘93固定升降臂8的下端。
所述固定盘93与升降盘92同轴心设置，所述固定盘93上对应升降盘92的位置开设有圆形的贯穿孔，所述贯穿孔的直径大于升降盘92的直径。
所述升降盘92的中心位置固定连接有升降吊杆91，所述升降吊杆91与升降油缸913的伸缩端固定连接，所述升降油缸913及升降吊杆91均设置在连接臂14的内腔中。
升降油缸913伸缩，使升降吊杆91的通过升降盘92带动多个第一铰接板94同步向上或者向下移动，从而通过第一铰接板94以及第二铰接板912构成的铰链结构，使多个抓板同时向内闭合或者向外张开，以实现抓手的取放功能。
本发明的工作原理：
工作时，通过水平伸缩机构带动抓取机构实现前后水平移动，通过升降机构使抓取机构实现上下垂直升降，通过旋转电机和回转支承的配合，实现捞渣设备整体实现360°旋转；并且抓取机构在旋转马达和回转支承的配下，实现360°旋转。
所述圆抓手总成在捞取炉内浮渣时，首先在水平伸缩机构、升降机构以及设备的整体旋转的相互配合下，使圆形抓手总成准确移动到抓取位置，然后通过升降油缸缩回和伸出，使升降吊杆带动升降盘向上或向下移动，升降盘上移或下移过程中，通过第一铰接板、第二铰接板构成的铰链结构带动多个抓板同时向内收拢抓取浮渣；然后通过升降机构带动圆形抓手总成升高，并配合水平伸缩机构，将浮渣转运至预定的泄渣区，多个抓板同时向外张开，完成泄渣，然后进入下一个作业循环。
本实施例中的圆抓手总成还可以用于清理炉内壁上的炉渣，圆周抓手总成伸到炉口内紧 贴炉壁，然后通过升降机构与升降油缸配合动作，沿炉壁向下抓取即可清理炉壁上的炉渣。
实施例2
如图8-9共同所示，本实施例提供一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，本实施例与实施例1的区别在于，所述抓取机构为对开式抓手总成16，所述对开式抓手总成16包括对称设置的两个抓手161，两个抓手161与开合机构162连接，通过开合机构162实现张开和闭合，所述开合机构162与第三油缸163的伸缩杆连接，通过第三油缸163驱动开合机构162动作，以实现对开式抓手总成16的开闭；所述第三油缸163固定在连接臂14内。
所述开合机构162设置在固定架165上，所述固定架165固定在升降臂8上，以经对开式抓手总成16连接在运行机构上。
所述对开式抓手总成16还包括两个对称设置的打渣抓手164，所述打渣抓手164设置在两个抓手161的上方，每个打渣抓手164对应一个抓手设置；所述打渣抓手164也连接在开合机构162上，随着开合机构162带动抓手161张开，所述打渣抓手164向下拍打粘附在抓手161上的浮渣，使其脱落。
所述抓手161和打渣抓手164均为板式结构。
实施例3
如图10所示，本实施例提供一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，本实施例与实施例2的区别在于，所述抓手161和打渣抓手164均为齿式结构。
实施例4
如图11-12所示，本实施例提供一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，本实施例与实施例1、实施例2、实施例3的不同之处在于，所述升降机构中的驱动机构包括传动电机17，所述传动电机17的输出端连接有丝杠18，所述丝杠18穿过并与滑块螺纹连接，所述丝杠18的另一端转动连接在回转盘3上。
本发明所述捞渣机器人可以采用液压、电动、气动、机械为动力实现遥控操作，实现自动化操作，实现远距离捞渣；主要适用于钢，铁，铜，铝，以及各种有色金属，熔炼过程中的废渣清理。
本发明中升降结构为油缸或者电机丝杠驱动，其滑座的高度大约在两米左右，相较于现有技术，使捞渣设备的整体高度大大降低，避免设备适用场地受限，扩大适用范围，同时可以避免高空安装作业，降低了对人员技能的要求，且安全性高。
本发明通过整体设备能够是实现360°旋转，并且在与升降机构、水平伸缩机构的配合下，使抓取机构精确定位抓取位置，全方位抓取浮渣，避免了捞渣死角。
本发明中的圆周抓手总成还可以用于清理炉内壁上的炉渣，增加了设备适用范围，提高了社会效益。
本发明的抓取机构可以是圆抓手也可以是对开式抓手，进一步提高了设备的灵活性，以及设备的利用率，降低了设备投入。
本发明采用电机和回转支承驱动设备整体旋转，该种方式运行精确性高，提高了设备运行的稳定性。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
- 一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，其特征在于：包括抓取机构、水平伸缩机构和升降机构；所述升降机构下端转动设置在底座(1)上，所述水平伸缩机构设置在升降机构上，所述抓取机构可转动设置在水平伸缩机构上。
- 如权利要求1所述的一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，其特征在于：所述升降机构包括滑座(5)，所述滑座(5)设有内腔，所述滑座(5)内腔中设有滑块(6)，所述滑块(6)通过导向轴(15)在滑座(5)内腔中上下滑动，所述滑块(6)与驱动机构连接。
- 如权利要求2所述的一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，其特征在于：所述水平伸缩机构包括支承臂(8)，所述支承臂(8)的一端固定在滑块(6)上，所述支承臂(8)内滑动设置有伸缩臂(11)，所述伸缩臂(11)的一端伸出支承臂(8)外且安装有第二回转支承(12)，所述第二回转支承(12)与旋转马达(13)连接；所述第二回转支承(12)上设有连接臂(14)；所述连接臂(14)与抓取机构连接。
- 如权利要求1所述的一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，其特征在于：所述抓取机构为圆形抓手总成(9)，所述圆形抓手总成(9)包括能够开闭的多个抓板(95)，每个抓板(95)的上端与一个第一铰接板(94)铰接，所述第一铰接板(94)的上端铰接在升降盘(92)上，所述升降盘(92)的中心设有升降吊杆(91)，所述升降吊杆(91)与升降油缸(913)连接；每个抓板(95)的顶端固定有第二铰接板(912)，所述第二铰接板(912)的顶端铰接在固定盘(93)上。
- 如权利要求1所述的一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，其特征在于：所述抓取机构为对开式抓手总成(16)，所述对开式抓手总成(16)包括对称设置的两个抓手(161)，两个抓手(161)与开合机构(162)连接，所述开合机构(162)与第三油缸(163)的伸缩杆连接；所述抓手(161)为板式结构或者齿式结构。
- 如权利要求2所述的一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，其特征在于：所述驱动机构为第一油缸(7)，所述滑块(6)与第一油缸(7)的伸缩杆连接，所述第一油缸(7)固定在滑座(5)上；或者，所述驱动机构为传动电机(17)，所述传动电机(17)传动连接有丝杠(18)，所述丝杠(18)穿过并与滑块(6)螺纹连接，所述丝杠(18)的另一端转动连接在回转盘(3) 上。
- 如权利要求2所述的一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，其特征在于：所述滑座(5)固定在回转盘(3)上，所述回转盘(3)设在第一回转支承(2)上，所述第一回转支承(2)安装在底座(1)上并与旋转电机(4)连接。
- 如权利要求4所述的一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，其特征在于：所述抓板(95)为花瓣形结构，多个抓板(95)沿周向均匀间隔布置，围成圆形；多个抓板(95)闭合时彼此之间在其侧边处有一部分重叠，形成闭合腔；所述闭合腔为每次抓取浮渣的盛放空间。
- 如权利要求4所述的一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，其特征在于：所述固定盘(93)与升降盘(92)同轴心设置，所述固定盘(93)上对应升降盘(92)的位置开设有贯穿孔；所述贯穿孔为圆形，所述贯穿孔的直径大于升降盘(92)的直径。
- 如权利要求3所述的一种全能型升降式金属熔炼智能捞渣机器人，其特征在于：所述伸缩臂(11)的另一端伸入支承臂(8)内且与第二油缸(10)连接，所述第二油缸(10)固定在支承臂(8)上。
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