一种矿粉自动取样设备

技术领域

本申请涉及矿粉检测的领域，尤其是涉及一种矿粉自动取样设备。

背景技术

矿粉一般是指将开采出来的矿石进行粉碎加工后所得到的料粉，如铁矿粉，是指将不同类型含铁矿如褐铁矿，磁铁矿等粉碎球磨磁选后，所得的不同含铁量的矿粉。

在将矿粉运输到冶炼厂进行进一步生产加工时，需要对矿粉运输车上的来料进行取样检测并进行记录，现有技术中主要是采用人工取样的方式，对运输车内的矿粉进行取样，但是冶炼厂在正常工作时，矿粉需求量巨大，人工取样效率低，无法满足取样需要。

发明内容

为了提高对运输车内的矿粉的取样效率，本申请提供一种矿粉自动取样设备。

本申请提供的一种矿粉自动取样设备采用如下的技术方案：一种矿粉自动取样设备，包括设置在运输车一侧的工作台，所述工作台上设有底板，所述底板上设有取样装置以及收料装置，所述取样装置用于对运输车内的矿粉进行取样，所述取样装置包括取样器以及位移机构，所述取样器包括操作杆，所述操作杆底部连接有用于存储粉料的取样块，所述取样块上贯穿设有存料孔，所述存料孔内设有用于控制存料孔打开以及封闭的启闭组件，所述位移机构用于将取样器插入矿粉内且在取样完毕后将取样器送至收料装置内；所述收料装置用于收集取样块内的矿粉样品。

通过采用上述技术方案：取样时，位移机构通过控制操作杆，将取样块插入运输车上的矿粉内，随后启闭组件将存料孔封闭，位移机构将操作杆拔出，在存料孔内留存的即是矿粉样品，随后位移机构将取样器送入收料装置内收集起来，即可完成矿粉取样。

优选的，所述操作杆底部与取样块滑移连接，所述启闭组件包括转动设置在存料孔内壁上的阀片，所述阀片转动后能够封闭存料孔，所述阀片底部设有导向面，当所述存料孔处于封闭状态时，所述导向面相对存料孔侧壁倾斜设置，所述操作杆与阀片通过连接组件连接，当所述操作杆朝向取样块滑移时，所述连接组件带动阀片转动直至收缩至存料孔的侧壁内。

通过采用上述技术方案：位移机构将取样块插入矿粉内部时，此时取样块在矿粉阻力作用下，操作杆和取样块会互相靠近，阀片收缩至存料孔的侧壁内，存料孔处于打开状态，此时表层矿粉从存料孔底部进入，从存料孔的顶部排出；当将取样块插入到取样深度时，向上提拉操作杆，在矿粉阻力以及取样块自身惯性作用下，操作杆以及取样块互相远离，阀片转动至存料孔内将存料孔底部封闭住，此时留存在存料孔内的矿粉即是对应取样深度的矿粉，只需要将取样块插入需要的深度，即可实现对应深度的矿粉取样。

优选的，所述收料装置包括设置在底板上的收料架，所述收料架上设置有收料桶以及与存料孔配合的顶杆，所述顶杆设置在收料桶一侧且相对收料桶倾斜设置，所述顶杆的顶部延伸至收料桶上方，所述位移机构能够将存料孔与顶杆对齐且驱动取样块朝向顶杆滑移直至顶杆贯穿存料孔。

通过采用上述技术方案：当需要收集矿粉样品时，位移机构将存料孔与顶杆对齐，随后驱动取样块朝向顶杆滑移，顶杆插入存料孔内顶杆将阀片顶入存料孔的内壁内部，最后通过顶杆将存储在存料孔内的矿粉样品顶出，掉落至位于顶杆下方的收料桶内，完成位于存料孔内的矿粉样品的收集。

优选的，所述收料装置还包括与顶杆对应设置的推块以及弹性件，所述推块滑移设置在收料架上，所述弹性件用于推动推块朝向顶杆的顶部滑移，当顶杆插入存料孔内时，所述推块与取样块抵接。

通过采用上述技术方案：在弹性件的作用下，当顶杆进入取样块内时，推块与取样块始终抵接，推块会将取样块推向操作杆，当想要将取样块从顶杆上拔出时，可以避免阀片与顶杆之间出现咬合现象，方便将取样块从顶杆上拔出。

优选的，所述推块朝向顶杆的侧面上设有吸料孔，所述吸料孔连接有负压机构，所述负压机构用于在吸料孔内产生负压气流。

通过采用上述技术方案：当取样块从顶杆上拔出时，推块上的吸料孔可以将残留在顶杆上的矿粉样品残留收集起来，方便下次取料，同时也为了避免残留在顶杆上的矿粉样品与后续取样的矿粉样品互相混合，对矿粉样品的检测结果造成影响。

优选的，所述位移机构包括设置在底板上的机械手，所述机械手与操作杆通过连接件连接。

通过采用上述技术方案：选用机械手为位移机构，机械手灵活度以及精度十分优异，提高了取样过程的稳定性。

优选的，所述底板上还设有用于存放取样器的放置架，所述放置架包括设置在底板上的架体，所述架体顶部设有支撑板，所述支撑板上设有供操作杆嵌入的开口槽，所述操作杆上设有用于与支撑板配合的托板。

通过采用上述技术方案：在放置架上可以存放多个取样器，从而可以同时实现不同型号的矿粉样品的取样，提高了取样设备的适应性。

优选的，所述底板滑移设置在工作台上，所述工作台上设有驱动底板滑移以及固定的驱动机构。

通过采用上述技术方案：将底板设置成滑移的，可以带动取样装置以及收料装置在工作台上滑移，从而可以在运输车上的不同的位置进行取样，提高后续矿粉检测结果的准确性。

优选的，所述取样块内设有容纳腔，所述容纳腔用于供阀片转动后收缩至存料孔的侧壁内，所述阀片顶部设有弧形面，所述弧形面的圆心与阀片的转动轴线共线，所述容纳腔顶部与弧形面配合。

通过采用上述技术方案：在阀片顶部设置弧形面，弧形面与容纳腔的顶部配合，不仅可以实现阀片的转动，同时可以实现容纳腔的密封，避免矿粉进入容纳腔内，对阀片的转动造成影响。

优选的，所述连接组件包括转动设置在阀片上的第一连杆，所述第一连杆位于容纳腔内，所述第一连杆远离阀片的一端转动连接有第二连杆，所述第二连杆远离第一连杆的一端伸出容纳腔与操作杆连接。

通过采用上述技术方案：当操作杆相对取样块滑移后，在第一连杆以及第二连杆的传动作用下，即可带动阀片转动，选用第一连杆以及第二连杆作为连接组件，不仅节约空间，而且传动过程十分可靠。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.取样时，通过操作杆将取样块送入需要的取样深度，在阀片的限制作用下，即可将对应深度的矿粉样品留存在存料孔内，进而实现一定深度的矿粉的取样操作；

2.在取样装置以及收料装置的配合下，可以将存储在存料孔内的样品矿粉，自动移送至收料桶内，从而实现矿粉的自动采样。

附图说明

图1是本申请实施例的现场使用示意图。

图2是本申请实施例的整体结构示意图。

图3是本申请实施例的取样器结构示意图。

图4是本申请实施例的存料孔封闭状态示意图。

图5是本申请实施例的存料孔打开状态示意图。

图6是本申请实施例的连接组件示意图。

图7是本申请实施例的放置架结构示意图。

图8是本申请实施例的连接件结构示意图。

图9是本申请实施例的连接柱内部结构示意图。

图10是本申请实施例的收料装置结构示意图。

图11是本申请实施例的推块结构示意图。

附图标记说明：1、工作台；11、底板；12、滑轨；121、齿条；13、取样装置；14、收料装置；2、取样器；21、操作杆；211、杆体；212、限位块；2121、销轴；213、托板；2131、定位孔；22、取样块；221、存料孔；222、第一限位槽；223、容纳腔；224、尖刺部；225、压块；23、阀片；231、导向面；232、弧形面；24、连接组件；241、第一连杆；242、第二连杆；243、腰形孔；3、收料架；31、收料桶；32、顶杆；33、推块；331、吸料孔；34、压缩弹簧；35、风机；4、连接件；41、连接板；411、沉孔；412、锁孔；42、连接柱；5、限位柱；51、第二限位槽；6、连接杆；61、推杆；62、锁杆；63、复位弹簧；7、放置架；71、架体；72、支撑板；721、开口槽；722、定位柱；73、保护罩；731、气缸；8、机械手。

具体实施方式

以下结合附图1-11对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种矿粉自动取样设备。参照图1，一种矿粉自动取样设备，包括设置在运输车一侧的工作台1，工作台1上设有底板11，工作台1以及底板11均沿运输车长度方向设置，在底板11上设有取样装置13以及收料装置14，取样装置13用于对运输车内的矿粉进行取样，收料装置14用于收集取样装置13取出的矿粉样品。

参照图2，在工作台1上沿运输车长度方向固定连接有滑轨12，底板11的底部与滑轨12滑移连接，工作台1上设有驱动底板11滑移以及固定的驱动机构，将底板11滑移设置在工作台1上，可以将取样装置13以及收料装置14移动至运输车的不同位置处，可以在运输车任意位置停留，实现对矿粉运输车的多个位置的取样。本实施例中，驱动机构包括设置在滑轨12上的齿条121，齿条121沿滑轨12的长度方向设置且与滑轨12固定连接，在底板11上固定连接有伺服电机，伺服电机的输出轴连接有齿轮，齿轮与齿条121啮合，伺服电机可以控制齿轮相对齿条121转动或者固定，从而实现底板11在滑轨12上的滑移以及固定。

取样装置13包括设置在底板11上的取样器2以及位移机构，位移机构用于将取样器2插入矿粉内且在取样完毕后将取样器2送至收料装置14内，取样器2在插入矿粉内后能够存储矿粉样品。位移机构包括固定设置在底板11上的机械手8，本实施例中，机械手8为六轴工业机器人。取样器2包括操作杆21，操作杆21与机械手8通过连接件4连接。

参照图3，在操作杆21的底部连接有用于存储矿粉样品的取样块22，使用时，位移机构通过移动操作杆21，将取样块22插入矿粉内，当取样块22达到取样深度后，取样块22将该深度的矿粉存储至取样块22内部，从而实现对取样深度的矿粉进行取样。

参照图4以及图5，取样块22的顶部与操作杆21的底部滑移连接，在取样块22的顶部设有第一限位槽222，第一限位槽222沿竖直方向设置，操作杆21包括杆体211以及设置在杆体211底部的限位块212，限位块212与杆体211之间通过螺栓固定连接，限位块212滑移设置在第一限位槽222内，从而实现操作杆21与取样块22的滑移连接。

为避免限位块212滑出第一限位槽222，在取样块22的顶部通过螺钉固定连接有压块225，压块225盖设在第一限位槽222的开口上方，杆体211与限位块212连接的一端贯穿压块225，限位块212的截面积大于杆体211的截面积，因此压块225仅能供杆体211穿过，从而将限位块212限制在第一限位槽222内滑移。

在取样块22上贯穿设有存料孔221，存料孔221沿竖直方向设置，存料孔221的横截面呈长方形，存料孔221设置在第一限位槽222的一侧，在取样块22内设有与存料孔221连通的容纳腔223，容纳腔223设置在存料孔221的侧壁上，容纳腔223设置在第一限位槽222的下方，在容纳腔223内转动连接有阀片23，阀片23呈扇形设置，阀片23的顶面为一弧形面232，弧形面232的圆心与阀片23的转动轴线共线，容纳腔223的顶面与弧形面232配合，在阀片23的底部设有导向面231。当阀片23转动至存料孔221内且与存料孔221的侧壁抵接时，存料孔221被封闭，此时阀片23底部的导向面231相对存料孔221的侧壁倾斜设置；当阀片23收入容纳腔223内时，导向面231与容纳腔223的开口所在的侧壁齐平设置，此时存料孔221处于打开状态。

为方便驱动阀片23转动，在容纳腔223内还设置有连接组件24，连接组件24将阀片23与操作杆21连接，当操作杆21朝向取样块22滑移时，连接组件24带动阀片23转动直至收缩至存料孔221的侧壁内，将存料孔221打开；反之当操作杆21远离取样块22滑移动后，连接组件24驱动阀片23朝向存料孔221内转动直至阀片23与存料孔221侧壁抵接，将存料孔221关闭。

连接组件24包括设置在容纳腔223内的第一连杆241以及第二连杆242，容纳腔223的顶部与第一限位槽222连通，第一连杆241的一端与阀片23背离存料孔221的侧面转动连接，另一端与第二连杆242的底部转动连接，第二连杆242沿竖直方向滑移设置在容纳腔223内，第二连杆242的顶部伸入第一限位槽222内后与限位块212的底部连接。在限位块212的底部设有销轴2121，在第二连杆242的顶部设有腰形孔243，腰形孔243沿第二连杆242的长度方向设置，销轴2121滑移设置在腰形孔243内。

当限位块212朝向第一限位槽222的底部滑动时，第二连杆242向下滑动，第一连杆241带动阀片23转动，将阀片23收缩至容纳腔223内，当限位块212滑动到与第一限位槽222的底面抵接时，阀片23刚好完全转动至容纳腔223内，此时存料孔221处于完全打开状态；反之，当限位块212滑动到与压块225抵接时，阀片23转动至存料孔221内与存料孔221封闭抵接，将存料孔221的底部完全封闭住。

为方便在操作时将取样块22插入矿粉内，在取样块22的底部设有尖刺部224，尖刺部224设置在存料孔221的一侧且位于容纳腔223的下方，尖刺部224为一尖角，可以有效减小取样块22在矿粉内滑动时受到的阻力。

参照图7，在操作杆21远离取样块22的一端设有托板213，托板213与操作杆21固定连接，工业机器人的末端法兰与托板213通过连接件4连接，通过设置连接件4可以实现机械手8与操作杆21的固定以及分离。

在底板11上连接有用于存放取样器2的放置架7，放置架7包括设置在底板11上的架体71，架体71底部与底板11固定连接，在架体71顶部设有若干个支撑板72，支撑板72水平设置，支撑板72与底板11之间的距离大于取样器2的长度，确保取样器2悬空设置在放置架7上，支撑板72上设有供操作杆21嵌入的开口槽721，开口槽721的大小小于托板213，每个支撑板72上可以存放一个取样器2，本实施例中，支撑板72数量为三个。

参照图7以及图8，为避免托板213从支撑板72上掉落，在支撑板72上位于开口槽721的两侧固定连接有定位柱722，在托板213上设有与定位柱722配合的定位孔2131，当托板213被放置到支撑板72上时，定位柱722插入定位孔2131内，此时操作杆21位于开口槽721内。

本实施例中，参照图8，连接件4包括与工业机器人的末端法兰固定的连接板41以及设置在托板213顶部的连接柱42，在连接板41的顶部设有与末端法兰配合的连接法兰，连接柱42与托板213固定连接，在连接板41的底部设有沉孔411，沉孔411内径与连接柱42外径配合。在连接板41上位于沉孔411的内壁上固定连接有限位柱5，限位柱5沿沉孔411径向设置，连接柱42的顶部设有与限位柱5配合的第二限位槽51，第二限位槽51呈L形设置，第二限位槽51设置在连接柱42的外周面上且顶部延伸至限位柱5顶面。工业机器人可以通过移动连接板41，将连接柱42插入沉孔411，同时限位柱5滑动至第二限位槽51内，随后工业机器人驱动连接板41转动，限位柱5移动到第二限位槽51的底部，此时连接板41即可与托板213初步固定。

参照图8以及图9，为了进一步提高连接板41与托板213连接的稳定性，在托板213内部滑移连接有推杆61，推杆61沿定位孔2131径向滑动，推杆61一端延伸至定位孔2131内且底部倾斜设置，在连接柱42内部滑移连接有锁杆62，锁杆62沿连接柱42的径向滑动，锁杆62一端延伸至连接柱42外部，在沉孔411的内壁上设有与锁杆62配合的锁孔412，当限位柱5移动到第二限位槽51的底部时，锁杆62与锁孔412对齐。在连接柱42内还设有空腔，空腔内滑移连接有连接杆6，连接杆6的两端分别与推杆61以及锁杆62固定，这样推杆61滑动后即可带动锁杆62同步滑动，在空腔内还设有复位弹簧63，复位弹簧63一端与空腔内壁抵接另一端与连接杆6抵接，复位弹簧63驱动推杆61伸出至定位孔2131内，此时锁杆62端部也位于连接柱42外部。

当机械手8将托板213放置到支撑板72上时，定位柱722插入定位孔2131内，定位柱722推动推杆61朝向空腔滑动，当定位柱722端部从定位孔2131内完全移出后，锁杆62也从锁孔412内移出，锁杆62对连接板41的周向锁定解除，此时即可转动连接板41，将限位柱5从第二限位槽51内滑出，解除连接板41与连接柱42的连接。

当想要取用取样器2时，机械手8驱动连接板41移动，连接柱42插入连接板41上的沉孔411，此时限位柱5也滑移至第二限位槽51的转角处，随后旋转连接板41，将限位柱5移动至第二限位槽51底部，机械手8向上提拉连接板41，连接板41即可带动托板213远离支撑板72，将定位柱722从定位孔2131内拔出，推杆61以及锁杆62在复位弹簧63的驱动下滑动，推杆61端部滑动至定位孔2131内，锁杆62端部滑动至锁孔412内，将连接板41与连接柱42完全固定住。

由于设置了放置架7以及连接件4，机械手8可以自由更换取样器2，每种类型的矿粉对应放置架7上的一个取样器2，即可实现多种类型的矿粉样品取样。可以根据矿粉类型，自由选择设置的取样器2数量，提高了取样设备的实用性以及适应性。

此外，参照图7，为保护连接件4，在架体71上转动连接有保护罩73，保护罩73转动后能够覆盖在开口槽721上方并且将连接件4罩住，避免灰尘进入连接件4内部。在架体71上转动连接有驱动保护罩73转动的气缸731，通过控制气缸731的活塞杆伸出以及收回，从而实现保护罩73的自动打开以及关闭。

参照图10，收料装置14包括设置在底板11上的收料架3，收料架3设置在放置架7以及机械手8之间，在收料架3上设有收料桶31以及与存料孔221配合的顶杆32，收料桶31放置在收料架3上，收料桶31的数量与放置架7上的取样枪数量对应，每个取样枪对应一个收料桶31，顶杆32设置在收料桶31一侧且相对收料桶31倾斜设置，顶杆32的顶部延伸至收料桶31上方，顶杆32的底部与收料架3固定，在使用时，机械手8将存料孔221与顶杆32对齐且驱动取样块22朝向顶杆32滑移直至顶杆32贯穿存料孔221，顶杆32与阀片23下方的导向面231抵接，将阀片23顶入容纳腔223内，并且将位于存料孔221内的矿粉样品顶出存料孔221，矿粉样品从存料孔221内顶出后掉落至下方的收料桶31内收集起来。

为了避免在将取样块22从顶杆32上拔出时，阀片23与顶杆32出现卡死现象，收料装置14还包括与顶杆32对应设置的推块33，推块33滑移设置在收料架3上，推块33位于顶杆32上方，推块33沿顶杆32的长度方向滑移设置，在收料架3上还设有驱动推动推块33朝向顶杆32的顶部滑移的弹性件，弹性件为压缩弹簧34，压缩弹簧34一端与收料架3连接，另一端与推块33抵接。当顶杆32插入存料孔221内时，推块33与取样块22抵接，推块33推动取样块22朝向操作杆21滑动，阀片23始终保持在收缩至容纳腔223内的状态，从而方便将取样块22从顶杆32上拔出。

此外，参照图10以及图11，在推块33朝向顶杆32的侧面上设有吸料孔331，吸料孔331连接有负压机构，负压机构为风机35，风机35的吸风口与吸料孔331通过软管连接，风机35可以在吸料孔331内产生负压气流，将残留在顶杆32上的矿粉吸走，对顶杆32表面进行清理，方便下次取料，同时也确保检测结果的准确性。

本申请实施例一种矿粉自动取样设备的实施原理为：取样时，机械手8移动操作杆21，将取样块22插入矿粉内时，此时由于矿粉阻力，取样块22与操作杆21会相对滑动，即操作杆21朝向取样块22滑移，阀片23在连接组件24的带动下会收缩至存料孔221的侧壁内，存料孔221处于打开状态，表层的矿粉穿过存料孔221后从存料孔221顶部排出取样块22，表层的矿粉不会留存在存料孔221内；当将取样块22插入到取样深度后，此时存料孔221内被当前深度的矿粉填充满，随后迅速向上拉动操作杆21，此时在惯性以及矿粉阻力作用下，取样块22与操作杆21互相远离，阀片23将存料孔221底部封闭，并且由于位于阀片23上方的存料孔221内已被采取的矿粉样品填充满，在取样块22向上滑动的过程中，也不会再有矿粉进入存料孔221内，将取样块22取出后，即可确保留存在存料孔221内的矿粉是位于取样深度的矿粉。

取样完毕后，机械手8将取样块22底部对准顶杆32，顶杆32与存料孔221对齐，机械手8操作取样块22朝向顶杆32滑动，顶杆32插入存料孔221内，将存料孔221内的矿粉顶出掉落至顶杆32下方的收料桶31内收集起来，从而完成矿粉自动取样。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。