專利名稱：一種用于連鑄機(jī)生產(chǎn)的操作臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及連鑄機(jī)生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于連鑄機(jī)生產(chǎn)的操作臂。
背景技術(shù)：
連鑄機(jī)主要應(yīng)用于鋼鐵的生產(chǎn)，也可用于鋁、銅制等產(chǎn)品的鑄造。在鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，連鑄這一項生產(chǎn)工藝把液態(tài)鋼水經(jīng)連鑄機(jī)直接鑄造成成型鋼鐵制品，相對于 傳統(tǒng)的先鑄造再軋制的工藝縮短了生產(chǎn)時間，提高了工作效率。目前，由連鑄機(jī)生產(chǎn)的 鋼鐵產(chǎn)量已經(jīng)占據(jù)了世界鋼鐵總產(chǎn)量很大一部分比例。連鑄機(jī)生產(chǎn)鋼鐵制品的過程中，需要將加熱成液態(tài)的鋼水裝在鋼包中，拉運至 中間包上方；然后，將鋼水澆注入中間包，為了避免鋼水的氧化和飛濺，通常在鋼包底 部的滑動水口的下端安裝長水口，長水口通常具有良好的機(jī)械性能、抗震能力，且耐鋼 液和熔渣的侵蝕，通常由熔融石英質(zhì)和鋁碳質(zhì)加工而成，長水口的一端與滑動水口下端 相連，另一端插入中間包的鋼水內(nèi)進(jìn)行密封保護(hù)澆注；經(jīng)長水口流入中間包的鋼水經(jīng)由 管道進(jìn)入結(jié)晶器，結(jié)晶器再把液態(tài)鋼水冷卻成固態(tài)鋼坯?；谏a(chǎn)的連續(xù)性，每澆注完一包鋼水就需要將長水口與空鋼包分離并與新鋼 包重新連接，該動作稱之為換包，是連鑄機(jī)生產(chǎn)中最頻繁的工藝動作之一?，F(xiàn)有的換包 動作中，長水口與鋼包的分離或連接均由操作工人操作一杠桿式手動操作臂來實現(xiàn)。然 而，操作臂簡單笨重，通常需要兩個以上的崗位，方能緩慢的實現(xiàn)長水口的換接。另 夕卜，由于換包時，存在鋼水濺出的現(xiàn)象，勞動環(huán)境較為惡劣，導(dǎo)致?lián)Q包效率較低，甚至 對操作工人的生命安全構(gòu)成一定的威脅。因此，如何設(shè)計出一種操作簡單、生產(chǎn)安全的 連鑄機(jī)生產(chǎn)的操作臂，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種用于連鑄機(jī)生產(chǎn)的操作臂，該操作臂采用自動化 技術(shù)，可以簡單安全地實現(xiàn)連鑄機(jī)中長水口的換接。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種用于連鑄機(jī)生產(chǎn)的操作臂，包括機(jī) 械手臂，所述機(jī)械手臂的一端具有裝卸所述連鑄機(jī)中長水口的抓手，所述機(jī)械手臂中置 有控制所述抓手張合的第一伸縮缸；所述機(jī)械手臂與第二伸縮缸的一端相連，所述第二 伸縮缸的延伸方向與水平面具有預(yù)設(shè)夾角；所述操作臂還包括控制柜，所述第一伸縮缸 和所述第二伸縮缸分別通過第一線路和第二線路與所述控制柜連接，所述控制柜包括通 過所述第一線路和第二線路控制所述第一伸縮缸和第二伸縮缸伸縮的電器元件。優(yōu)選地，所述機(jī)械手臂包括依序同軸連接的工作臂、擺動臂、連接塊，還包括 主臂，所述工作臂的一端與所述抓手固定，所述連接塊與所述主臂通過第一鉸接軸鉸 接；所述連接塊與所述第二伸縮缸的一端通過第二鉸接軸鉸接；所述第一鉸接軸與所述 第二鉸接軸的軸線平行，且處于水平方向。[0008]優(yōu)選地，所述主臂與所述第二伸縮缸均與所述旋轉(zhuǎn)平臺鉸接，所述旋轉(zhuǎn)平臺與 底座連接。優(yōu)選地，還包括下渣檢測裝置，所述下渣檢測裝置位于所述工作臂上，且所述下渣檢測裝置通過線路與所述控制柜相連。優(yōu)選地，還包括溫度檢測儀，所述溫度監(jiān)測儀位于所述連接塊上，所述溫度檢 測儀通過線路與所述控制柜相連。優(yōu)選地，還包括三維激光測距裝置，所述三維激光測距裝置位于所述連接塊 上，所述三維激光測距裝置通過線路與所述控制柜相連。優(yōu)選地，還包括手動控制所述機(jī)械手臂動作的手動控制裝置。優(yōu)先地，所述操作臂還包括通過線路與所述控制柜連接的下渣報警裝置。優(yōu)選地，所述工作臂中設(shè)有與冷卻氣體相通的管路，且所述工作臂的外部具有 隔熱層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述底座設(shè)置有線路接口總成。本實用新型提供的操作臂，包括裝卸所述連鑄機(jī)中長水口的抓手、與所述抓手 相連的機(jī)械手臂，所述機(jī)械手臂中置有控制所述抓手張合的第一伸縮缸；所述機(jī)械手臂 與第二伸縮缸的一端相連，所述第二伸縮缸的伸縮方向平行于長水口的延伸方向；所述 操作臂還包括控制柜，所述第一伸縮缸和所述第二伸縮缸分別通過第一線路和第二線路 與所述控制柜連接，所述控制柜包括通過所述第一線路和第二線路控制所述第一伸縮缸 和第二伸縮缸伸縮的電器元件。該操作臂通過控制柜中的電器元件控制第一伸縮缸伸 縮，可以使抓手扣緊連鑄機(jī)中的長水口，此外，控制柜還可以控制第二伸縮缸伸縮，進(jìn) 而帶動抓手做往復(fù)運動，實現(xiàn)長水口與鋼包底部的接觸和分離。因此，該操作臂采用自 動化技術(shù)，簡單安全地實現(xiàn)了連鑄機(jī)中長水口的換接。在一種具體實施方式
中，還包括下渣檢測裝置，所述下渣檢測裝置位于所述工 作臂上，且所述下渣檢測裝置通過線路與所述控制柜相連。下渣檢測裝置可以通過檢測 長水口的振動狀態(tài)，檢測出鋼渣的流動情況，鋼渣含量越高，長水口的振動越弱；且下 渣檢測裝置直接安裝于工作臂上，不需要安裝單獨的下渣檢測設(shè)備，不但節(jié)省空間，還 有效地降低了設(shè)備的生產(chǎn)成本。在另一中具體實施方式
中，還包括溫度監(jiān)測儀，所述溫度監(jiān)測儀位于所述連接 塊上，所述溫度監(jiān)測儀通過線路與所述控制柜相連。當(dāng)鋼渣的含量增多時，鋼水的溫度 會降低，溫度檢測儀可以通過檢測溫度的變化反映出鋼渣的流動情況。

圖1為本實用新型所提供操作臂一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示操作臂中機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示機(jī)械手臂中抓手的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實施方式
本實用新型的核心是提供一種用于連鑄機(jī)生產(chǎn)的操作臂，該操作臂采用自動化 技術(shù)，可以簡單安全地實現(xiàn)連鑄機(jī)中長水口的換接。[0023]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型方案，
以下結(jié)合附圖和具體實 施方式對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請參考圖1，圖1為本實用新型所提供操作臂一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示操作臂中機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示機(jī)械手臂中抓手的結(jié)構(gòu) 剖視圖。本實用新型中的操作臂，包括機(jī)械手臂1，機(jī)械手臂1的一端具有抓手12，抓手 12用以扣位長水口，從而實現(xiàn)對長水口進(jìn)行換接鋼包的操作。由于長水口的橫截面形狀 通常為圓形，抓手12可以由兩個呈圓弧狀的零件組成，比如圖3中所示的半圓形卡環(huán)121 結(jié)構(gòu)，兩個半圓形卡環(huán)121的凹面相對，此時，抓手12近似于圓環(huán)狀，與長水口的截面 相對應(yīng)，從而方便扣緊長水口。當(dāng)然，抓手12也可以是其他形狀，可以根據(jù)長水口的截 面形狀做出相應(yīng)的改變，只要能實現(xiàn)扣緊長水口的功能即可。機(jī)械手臂1中置有控制抓手12張合的第一伸縮缸124。抓手12的兩個卡環(huán)121的 尾部連接一椎體122，椎體122為一圓錐狀零件，椎體122中間開有槽，槽的尾部有一圓 孔，使得椎體122成為一個有彈性和一定可收縮量的零件。對長水口實施換接鋼包時， 抓手12首先呈張開狀態(tài)，長水口穿過兩個卡環(huán)121組成的圓環(huán)后，驅(qū)動第一伸縮缸124 往后運動，當(dāng)椎體122由氣缸帶動往后走時，由于錐套123的夾緊作用，會使椎體122收 合，從而使兩卡環(huán)121之間的孔變小，實現(xiàn)夾緊長水口的目的。本實用新型通過第一伸 縮缸124來控制抓手12的張合，由于所需的控制力較小，優(yōu)選采用氣缸，當(dāng)然，理論上 也可以是液壓缸等其他伸縮設(shè)備。抓手12扣緊長水口后，需要使抓手12帶動長水口與空鋼包分離，再與新鋼包接 觸，即需抓手12沿長水口的延伸方向存在往返動作。為達(dá)此目的，機(jī)械手臂1還與第二 伸縮缸19的一端相連，第二伸縮缸19的延伸方向與水平面具有預(yù)設(shè)夾角，即不與水平面 平行，當(dāng)?shù)诙炜s缸19伸縮時，帶動機(jī)械手臂1上下擺動，進(jìn)而帶動抓手12做往返動 作，實現(xiàn)長水口與鋼包的換接。同樣，第二伸縮缸19也優(yōu)選采用氣缸，當(dāng)然也可以是液 壓缸等其他伸縮設(shè)備。第一伸縮缸124和第二伸縮缸19均通過控制柜2來控制伸縮，為此，設(shè)置第一 線路和第二線路，第一伸縮缸124和第二伸縮缸19分別通過第一線路和第二線路與控制 柜2連接，控制柜2內(nèi)設(shè)置通過第一線路和第二線路控制第一伸縮缸124和第二伸縮缸 19伸縮的電器元件，例如電磁閥，控制柜2還包括智能操作軟件，實現(xiàn)操作臂的全自動 化操作模式。為了保持控制柜2工作的可靠性，通常將控制柜2遠(yuǎn)離連鑄機(jī)鋼包的高溫 區(qū)，避免高溫對控制柜2造成影響。該操作臂通過控制柜2中的電器元件控制第一伸縮缸124伸縮，可以使抓手12 扣緊連鑄機(jī)中的長水口，此外，控制柜2還可以控制第二伸縮缸19伸縮，進(jìn)而帶動抓手 12做往返運動，實現(xiàn)長水口與鋼包底部的接觸和分離，從而進(jìn)行換包操作。整個操作過 程屬于自動化運作模式，簡單易行，且工作環(huán)境安全。機(jī)械手臂1可以進(jìn)一步地包括依序同軸連接的工作臂11、擺動臂13、連接塊 14，還包括主臂15。工作臂11的一端與抓手12連接，第一伸縮缸124置于工作臂11 的內(nèi)部；擺動臂13的一端與連接塊14連接，連接塊14與主臂15通過第一鉸接軸114 鉸接，并與第二伸縮缸19的一端通過第二鉸接軸117鉸接，比如可以與氣缸的活塞桿鉸接，基于活塞桿結(jié)構(gòu)的限制，可以使連接塊14與夾緊臂110鉸接，夾緊臂110再與活塞 桿固定；此外，保證第一鉸接軸114與第二鉸接軸117的軸線平行。因此，實際工作過 程中，在第二伸縮缸19伸縮運動下，連接塊14可以帶動擺動臂13繞主臂15擺動，且可 以通過控制第二伸縮缸19的工作狀態(tài)將機(jī)械手臂1停留于需要的位置。此種 結(jié)構(gòu)下的機(jī) 械手臂1，活動較為靈活，且可靠性強(qiáng)。進(jìn)一步地，可以將主臂15通過第三鉸接軸115與旋轉(zhuǎn)平臺16鉸接，第二伸縮缸 19通過第四鉸接軸116與旋轉(zhuǎn)平臺16鉸接，第三鉸接軸115和第四鉸接軸116的軸線同 樣處于水平方向，旋轉(zhuǎn)平臺16可以沿水平方向轉(zhuǎn)動，從而使整個機(jī)械手臂1可以沿水平 方向360°旋轉(zhuǎn)，操作更加靈活，可以適應(yīng)不同的工作環(huán)境，為了穩(wěn)固機(jī)械手臂1，還需 要將旋轉(zhuǎn)平臺16與底座17連接，旋轉(zhuǎn)平臺16帶動設(shè)于其上的其他部件在底座17之上旋 轉(zhuǎn)。在連鑄機(jī)生產(chǎn)過程中，為了防止鋼包內(nèi)鋼渣通過長水口流入中包，提高鋼水的 潔凈度，還可以在機(jī)械手臂1上設(shè)置下渣檢測裝置111，將下渣檢測裝置111設(shè)于工作臂 11上，下渣檢測裝置111可以通過長水口的振動狀態(tài)，檢測出鋼渣的流動情況，鋼渣含 量越大，振動越弱；同時，將下渣檢測裝置111通過線路與控制柜2相連，在控制柜2中 設(shè)置分析下渣檢測裝置111的檢測信號的軟件，得出的分析結(jié)果供操作人員參考。理論 上，也可以將下渣檢測裝置111設(shè)于機(jī)械手臂1的其他位置，考慮到實際可操作性，優(yōu)選 將其設(shè)于工作臂11上。將下渣檢測裝置111直接安裝于工作臂11上，不需要安裝單獨 的下渣檢測設(shè)備，不但節(jié)省了空間，還有效地降低了設(shè)備的生產(chǎn)成本。進(jìn)一步地，機(jī)械手臂1上還可以包括溫度檢測儀112，溫度檢測儀112位于連接 塊14上，溫度檢測儀112通過線路與控制柜2相連。當(dāng)然，與上述下渣檢測裝置111相 同，溫度檢測儀112理論上也可以設(shè)置于機(jī)械手臂1的其他位置。當(dāng)鋼渣的含量增多時， 鋼水的溫度會降低，溫度檢測儀112可以通過檢測鋼水溫度的變化反映出鋼渣的流動情 況，并將檢測的溫度變化參數(shù)輸入控制柜2，在控制柜2中設(shè)置分析溫度檢測儀112的檢 測參數(shù)的軟件，供操作人員參考。因此，操作人員可以根據(jù)長水口的振動狀態(tài)和溫度變 化情況的雙重參數(shù)來檢測鋼渣流動情況，提高了檢測的準(zhǔn)確度，從而提高了鋼水的潔凈 度和鋼坯及鋼材的質(zhì)量。此外，還可以在機(jī)械手臂1上設(shè)置三維激光測距裝置113?？梢詫⑷S激光測距 裝置113設(shè)于連接塊14上。將長水口從空鋼包卸下之后，需要安裝至新鋼包的滑動水口 的下端，三維激光測距裝置113可以通過三個方向的距離測量，實現(xiàn)抓手12動作的精確 定位，確保被抓手12夾持后的長水口能對準(zhǔn)連鑄機(jī)鋼包底部的滑動水口的下端。在另一種實施方式中，可以設(shè)置手動控制機(jī)械手臂1動作的手動控制裝置4。當(dāng) 控制柜2中的智能操作軟件系統(tǒng)發(fā)生故障或者遇到其他一些突發(fā)情況失靈時，可以通過 手動控制裝置4直接控制機(jī)械手臂1動作，完成長水口的換接。還可以設(shè)置通過線路與控制柜2連接的下渣報警裝置3，當(dāng)控制柜2通過對下渣 檢測裝置111以及溫度檢測儀112的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)下渣含量超過了預(yù)設(shè)的數(shù) 值，即可以控制下渣報警裝置3發(fā)出報警信號，可以是聲光信號，警示操作者。在又一種具體實施方式
中，可以工作臂11中設(shè)有與冷卻氣體相通的管路，且工 作臂11的外部具有隔熱層結(jié)構(gòu)。長水口作為鋼水的流通管道，在鋼水高溫的影響下，會傳遞一部分熱量至抓手12，而且機(jī)械手臂1包括抓手12在內(nèi)的前端部分靠近鋼包，同樣 會升溫。由于機(jī)械手臂1上設(shè)置有多種線路以及傳感元件，高溫會對此類組件的正常工 作產(chǎn)生影響。因此，在工作臂11中通入冷卻氣體，為機(jī)械手臂1降溫，同時在工作臂11 的外部增加隔熱層結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步防止工作臂11升溫，從而確保各類元件的正常工作。還可以在底座17上設(shè)置線路接口總成18。通過對上述各種實施方式的描述，可知機(jī)械手臂1上需要設(shè)置多條線路，包括電源線、電源接頭、信號線、信號線接頭以及 冷卻氣體供應(yīng)管路等，線路接口總成18可以實現(xiàn)各種能源的輸入和輸出，節(jié)約線路的使 用量，節(jié)約成本，簡化結(jié)構(gòu)。以上對本實用新型所提供的操作臂進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對 本實用新型的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用 新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離 本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾 也落入本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于連鑄機(jī)生產(chǎn)的操作臂，包括機(jī)械手臂(1)，所述機(jī)械手臂(1)的一端具 有裝卸所述連鑄機(jī)中長水口的抓手(12)，其特征在于，所述機(jī)械手臂(1)中置有控制所 述抓手(12)張合的第一伸縮缸(124)；所述機(jī)械手臂(1)與第二伸縮缸(19)的一端相 連，所述第二伸縮缸(19)的延伸方向與水平面具有預(yù)設(shè)夾角；所述操作臂還包括控制柜 (2)，所述第一伸縮缸(124)和所述第二伸縮缸(19)分別通過第一線路和第二線路與所述 控制柜(2)連接，所述控制柜(2)包括通過所述第一線路和所述第二線路控制所述第一伸 縮缸(124)和所述第二伸縮缸(19)伸縮的電器元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作臂，其特征在于，所述機(jī)械手臂(1)包括依序同軸連接 的工作臂(11)、擺動臂(13)、連接塊(14)，還包括主臂(15)，所述工作臂(11)的一端 與所述抓手(12)固定，所述連接塊(14)與所述主臂(15)通過第一鉸接軸(114)鉸接； 所述連接塊(14)與所述第二伸縮缸(19)的一端通過第二鉸接軸(117)鉸接；所述第一鉸 接軸(114)與所述第二鉸接軸(117)的軸線平行，且處于水平方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的操作臂，其特征在于，所述主臂(15)與所述第二伸縮缸 (19)均與所述旋轉(zhuǎn)平臺(16)鉸接，所述旋轉(zhuǎn)平臺(16)與底座(17)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的操作臂，其特征在于，還包括下渣檢測裝置(111)，所 述下渣檢測裝置(111)位于所述工作臂(11)上，且所述下渣檢測裝置(111)通過線路與 所述控制柜(2)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的操作臂，其特征在于，還包括溫度檢測儀(112)，所述溫 度監(jiān)測儀位于所述連接塊(14)上，所述溫度檢測儀(112)通過線路與所述控制柜(2)相 連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的操作臂，其特征在于，還包括三維激光測距裝置(113)，所 述三維激光測距裝置(113)位于所述連接塊(14)上，所述三維激光測距裝置(113)通過 線路與所述控制柜(2)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的操作臂，其特征在于，還包括手動控制所述機(jī)械手臂(1)動 作的手動控制裝置(4)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的操作臂，其特征在于，所述操作臂還包括通過線路與所述控 制柜(2)連接的下渣報警裝置(3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的操作臂，其特征在于，所述工作臂(11)中設(shè)有與冷卻氣體 相通的管路，且所述工作臂(11)的外部具有隔熱層結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的操作臂，其特征在于，所述底座(17)設(shè)置有線路接口總成 (18)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于連鑄機(jī)生產(chǎn)的操作臂，包括機(jī)械手臂(1)，所述機(jī)械手臂(1)的一端具有裝卸所述連鑄機(jī)中長水口的抓手(12)，所述機(jī)械手臂(1)中置有控制所述抓手(12)張合的第一伸縮缸(124)；所述機(jī)械手臂(1)與第二伸縮缸(19)的一端相連，所述第二伸縮缸(19)的延伸方向與水平面具有預(yù)設(shè)夾角；所述操作臂還包括控制柜(2)，所述第一伸縮缸(124)和所述第二伸縮缸(19)分別通過第一線路和第二線路與所述控制柜(2)連接，所述控制柜(2)包括通過所述第一線路和所述第二線路控制所述第一伸縮缸(124)和所述第二伸縮缸(19)伸縮的電器元件。該操作臂采用自動化技術(shù)，可以簡單安全地實現(xiàn)連鑄機(jī)中長水口的換接。
文檔編號B22D11/10GK201791928SQ20102055777
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者王文旺, 田陸 申請人:湖南鐳目科技有限公司