一种自动换杆机的自动选取装置及其自动选取方法

技术领域

本申请涉及开铁口机技术领域，尤其涉及一种自动换杆机的自动选取装置及其自动选取方法。

背景技术

开铁口机，是炼铁厂的一种常用设备，开铁口机是炼铁高炉炉前关键设备之一，其作用是以一定角度打开铁口，使铁水顺利从通道流出，因此开铁口机设备的稳定性、开口能力直接影响到炼铁高炉的产量及工艺流程；而开铁口机的钻杆是开铁口机的开口的重要结构，在长期工作时，需要及时更换。

目前，由于炉前的特殊环境，开铁口机的钻杆一般需要进行人工更换，人工更换工作环境差，且劳动强度大。

发明内容

本申请实施例通过提供一种自动换杆机的自动选取装置及其自动选取方法，解决了现有技术中开铁口机的钻杆一般需要进行人工更换，人工更换工作环境差，且劳动强度大的问题，实现了炉前操作无人化、自动化，利用自动换杆机代替人工对开铁口机进行换杆作业，自动选取装置是自动换杆机中的一部分，用来选取炉前开铁口工作所需的钻杆或撞杆。

第一方面，本发明实施例提供了一种自动换杆机的自动选取装置，包括吸取装置、提升装置、行走装置、行走轨梁和控制模块；

所述行走轨梁上连接行走装置，所述行走装置底部连接提升装置，所述提升装置的底部固定有吸取装置；

所述行走装置所处的位置包括待机位置、钻杆或撞杆的拾取位置和释放位置；

所述吸取装置上设有第一行程开关，所述第一行程开关控制所述提升装置上下移动的距离；所述行走轨梁上设有第二行程开关，所述第二行程开关指示钻杆或撞杆的拾取位置及释放位置；

所述吸取装置、提升装置、行走装置和第一行程开关的工作及顺序通过所述控制模块控制。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述行走轨梁的两端设有缓冲装置，所述行走轨梁的一端还连接立柱。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述行走装置包括电动跑车、连接轴和托辊装置；所述电动跑车连接在所述行走轨梁上，并在所述行走轨梁上水平行走；所述电动跑车连接有连接轴和托辊装置，所述连接轴设在远离所述行走轨梁的一端，所述连接轴连接所述提升装置；所述托辊装置位于所述连接轴的两侧。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述提升装置包括升降机、提升梁和行走小车；所述升降机的两端均通过第一螺栓组件安装在所述提升梁上，所述提升梁的上端通过所述连接轴连接所述电动跑车；所述行走小车连接在所述提升梁上，所述行走小车通过第二螺栓组件连接有T形螺母，所述T形螺母还连接所述升降机。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述吸取装置还包括电磁铁和连接支座；所述电磁铁通过第三螺栓组件连接在所述连接支座的下端，所述连接支座的上端通过第四螺栓组件安装在所述行走小车上。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述行走轨梁整体采用工字钢形成。

第二方面，一种自动换杆机的自动选取方法，使用权利要求上述任意一项所述的自动换杆机的自动选取装置，包括以下步骤：

控制模块给所述行走装置指令，控制所述行走装置由待机位置行走至所述第二行程开关指示的拾取位置；所述控制模块给所述提升装置向下运动的指令，使所述提升装置带动所述吸取装置向下运动；

所述吸取装置靠近钻杆或者撞杆时，所述控制模块控制所述第一行程开关工作，所述提升装置停止工作，所述吸取装置吸取钻杆或撞杆；

所述控制模块给所述提升装置向上运动的指令，所述提升装置带动所述吸取装置向上运行；

所述控制模块给所述行走装置指令，控制所述行走装置由所述拾取位置行走至所述第二行程开关指示的释放位置，所述控制模块给所述提升装置向下运动的指令，使所述提升装置带动所述吸取装置向下运动；所述吸取装置到达移动小车上方时，所述吸取装置停止工作，放置所述钻杆或撞杆。

结合第二方面，在一种可能的实施方式中，所述第二行程开关在所述行走轨梁的水平方向上设有多个，每个所述第二行程开关与所述控制模块连接，多个所述第二行程开关中包括待机开关、第一目标开关和第二目标开关；

所述待机开关对应所述行走装置的待机位置，所述第一目标开关靠近所述待机开关，并位于搁置架的上方，所述第二目标开关为钻杆或者撞杆的释放位置，位于移动小车的正上方；

所述控制模块控制所述行走装置从待机位置走向第一目标开关的位置，同时控制所述提升装置向下移动，当所述提升装置底部的所述吸取装置接近所述钻杆或撞杆时，第一行程开关工作，所述提升装置停止，所述吸取装置吸取所述钻杆或撞杆，所述控制模块带动所述提升装置回升，同时继续带动所述行走装置行走至钻杆或者撞杆的释放位置。

结合第二方面，在一种可能的实施方式中，还包括检测模块，所述检测模块检测所述吸取装置是否吸取到钻杆或者撞杆；

在所述第一目标开关和第二目标开关之间还设有第三目标开关、第四目标开关和第五目标开关；所述第三目标开关靠近所述第一目标开关，所述第五目标开关靠近所述第二目标开关，且第三目标开关、第四目标开关和第五目标开关的下方均设有搁置架；

若所述检测模块检测到所述吸取装置吸取到钻杆或撞杆，所述检测模块给所述控制模块指令，所述控制模块继续控制所述行走装置行走至释放位置；若所述检测模块检测到所述吸取装置未吸取到钻杆或撞杆，所述检测模块给所述控制模块触发指令，所述控制模块触发第三目标开关或第四目标开关或第五目标开关，并控制所述行走装置行走到所述第三目标开关或第四目标开关或第五目标开关处时，所述控制模块控制所述提升装置向下移动，当所述提升装置底部的所述吸取装置接近所述钻杆或撞杆时，第一行程开关工作，所述提升装置停止，当所述吸取装置吸取所述钻杆或撞杆后，所述控制模块带动所述提升装置自动回升。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例通过采用了行走轨梁上固定有行走装置，行走装置底部连接有提升装置，提升装置底部固定有吸取装置，吸取装置用来吸取钻杆或者撞杆，行走装置可以在行走轨梁上连续行走，而待机位置是在行走装置不工作时的位置，钻杆或者撞杆的拾取位置是指行走装置行走到放置钻杆或者撞杆的搁置架的上方，同时第一行程开关控制提升装置向下移动至吸取装置靠近钻杆或者撞杆时，拾取钻杆或者撞杆，拾取完毕后，行走装置带动提升装置及吸取装置上升，并继续在由于第二行程开关的控制然后在行走轨梁上行走，行走到释放位置时，释放位置指的是将取来的钻杆或者撞杆放下的位置，放下钻杆后吸取装置继续上升，然后行走装置将提升装置及吸取装置一起移动到待机位置，自动选取装置完成工作，等待下一次指令，由控制模块实现整个自动控制过程，整体上解决人工更换工作环境差，且劳动强度大的问题，实现了控制模块控制吸取装置拾取钻杆和放下钻杆，可以完成自动化换杆操作，摆脱人工操作，换杆方便快捷。

本发明实施例通过控制模块给行走装置指令，使得行走装置根据第二行程开关的所确定的拾取位置确定提升装置向下运动，通过第一行程开关的工作确定提升装置下降的位置，提升装置此时停止，提升装置底部连接的吸取装置对于钻杆进行吸取，吸取完成后，控制模块控制提升装置上升，这样反复的操作，达到取杆快速，放杆时，控制模块给提升装置向下运动的指令，提升装置带动吸取装置向下运动；吸取装置到达移动小车上方时，控制模块给吸取装置信号，吸取装置停止工作，放置钻杆或撞杆，这样的取杆和放杆方法自动化高，摆脱人工操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的自动换杆机的自动选取装置的结构示意图一；

图2为本申请实施例提供的自动换杆机的自动选取装置的结构示意图二；

图标：1-吸取装置；11-电磁铁；12-连接支座；13-第四螺栓组件；14-第一行程开关；15-第三螺栓组件；2-提升装置；21-升降机；22-提升梁；23-行走小车；24-第一螺栓组件；25-第二螺栓组件；26-T形螺母；3-行走装置；31-电动跑车；32-连接轴；33-托辊装置；4-行走轨梁；41-工字钢；42-行程开关；43-缓冲装置；5-搁置架；6-移动小车；7-控制模块；8-待机位置；9-释放位置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

如图1、图2所示，本发明实施例提供了一种自动换杆机的自动选取装置，包括吸取装置1、提升装置2、行走装置3、行走轨梁4和控制模块7；

行走轨梁4上连接行走装置3，且行走装置3可以在行走轨梁4上行走，行走装置3底部连接提升装置2，提升装置2的底部固定有吸取装置1，行走装置3所处的位置包括待机位置8、钻杆或撞杆的拾取位置和释放位置9；

吸取装置1上设有第一行程开关14，第一行程开关14控制提升装置2上下移动的位置；行走轨梁4上设有第二行程开关42，第二行程开关42指示钻杆或撞杆的拾取位置及释放位置；

吸取装置1、提升装置2、行走装置3和第一行程开关14的工作及顺序通过控制模块7控制。

其中，提升装置2是为了靠近钻杆或者撞杆，提升装置2可以采用液压缸伸缩方式、或者齿轮齿条驱动方式、链条驱动或者螺旋驱动的方式等，只要能实现上下运动即可；吸取装置1与提升装置2连接，在提升装置2运动的过程中用于吸取或放下钻杆或者撞杆，行走装置3是为了带动提升装置2行走在合适的位置，便于具体的位置取杆或者放杆。

另外，为了确定行走装置3行走的位置及提升装置2提升的距离，通过第一行程开关14和第二行程开关42来确定，而在实际成产中，行程开关一般包括操作头、触点系统和外壳，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作实现电路的切换，因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似，通过上述方案，利用连接在行走轨梁4上的吸取装置1、提升装置2、行走装置3，通过第一行程开关14控制提升装置2移动的距离，通过位于行走轨梁4上的第二行程开关42来控制行走装置3所处的位置，便于在合适的位置实现提升装置2及吸取装置1的工作，整个过程通过控制模块7来控制，以精确取杆、放杆，解决人工更换钻杆或撞杆工作环境差，且劳动强度大的问题，实现了控制模块7控制吸取装置1，可以完成自动化换杆操作，摆脱人工操作，换杆方便快捷。

为了防止行走装置3行走时受到惯性的影响，行走轨梁4的两端设有缓冲装置43，行走轨梁4的一端还连接立柱。缓冲装置43在行走装置3运行到待机位置8和释放位置9时起缓冲作用，立柱与行走轨梁4形成L型悬臂的结构，立柱作为支撑和限位的作用。行走轨梁4的长度和立柱的高度，以及两者断面的面积大小可以根据实际的工作中所受力及工作环境设计确定，并不影响其整体的工作效率。

可选的，行走装置3包括电动跑车31、连接轴32和托辊装置33；电动跑车31连接在行走轨梁4上，并在行走轨梁4上水平行走；电动跑车31连接有连接轴32和托辊装置33，连接轴32设在远离行走轨梁4的一端，连接轴32连接提升装置2；托辊装置33位于连接轴32的两侧，其中托辊装置33可以在电动跑车31运行的过程中起防偏载作用。

可选的，提升装置2包括升降机21、提升梁22和行走小车23；升降机21的两端均通过第一螺栓组件24安装在提升梁22上，提升梁22的上端通过连接轴32连接电动跑车31；

行走小车23连接在提升梁22上，行走小车23通过第二螺栓组件25连接有T形螺母26，T形螺母26还连接升降机21。

具体的，提升梁22的底部连接有底板，底板上通过第一螺栓组件24连接有升降机21，升降机21上方连接有驱动杆，其中驱动杆上设有T形螺母26，驱动杆外围设有螺纹结构，T形螺母26可以随着驱动杆的转动上升或者下降，该T形螺母26连接着行走小车23，在升降机21的电机开始工作时，驱动杆转动并带动T形螺母26上下运动，进而带动行走小车23在提升梁22上上下行走，同时，行走小车23的另外一端连接有吸取装置1，行走小车23在上下行走的过程中可以带动吸取装置1上下运动。

吸取装置1还包括电磁铁11和连接支座12；电磁铁11通过第三螺栓组件15连接在连接支座12的下端，连接支座12的上端通过第四螺栓组件13安装在行走小车23上。其中，连接支座12包括横梁和连接在横梁上的多个取杆臂，每个取杆臂的底部设有电磁铁11，横梁的方向和钻杆或者撞杆的放置方向相同，由于钻杆或者撞杆的长度较长，在连接支座12上设置多个取杆臂，每个取杆臂底部均连接电磁铁11，可以在钻杆或者撞杆的长度方向上有多个吸取点，便于将钻杆或者取杆臂快速吸取，以迅速进行下一个的工作过程。

还需要说明的是，为了更便于将钻杆或者撞杆吸取起，电磁铁11是采用吸盘的结构，吸盘上设有多个凹形吸嘴，多个凹形吸嘴排成一列，该凹形吸嘴排列的方向与钻杆或撞杆长度的方向一致，该凹形吸嘴的开口朝着下方，并呈现上小下大的结构，在凹形吸嘴接近端部较大的开口处周围设有磁铁，该磁铁既可以作为吸取钻杆或者撞杆的结构，也可以使得钻杆或者撞杆的中心轴与该凹形吸嘴的中心轴平行，使得钻杆不会错位；为了增大钻杆的受力，防止钻杆掉落，在凹形吸嘴设置磁铁处到开口处端部之间设置防滑件，防滑件可以为橡胶片，橡胶片的周围设有凸起，且设置防滑件及其防滑件凸起后，该凹形吸嘴的开口仍然不影响磁铁吸取钻杆或者撞杆。

另外行走轨梁4整体可以采用工字钢41形成，工字钢41翼缘宽，侧向刚度大，抗弯能力强，而且成本低，精度高，残余应力小，无需昂贵的焊接材料和焊缝检测，节约钢结构制作成本；另外，电动跑车31在与工字钢41连接时也方便，可以通过在工字钢41腹板的两侧活动连接滚轮的方式，滚轮沿着工字钢41的腹板水平方向移动，还可以将工字钢41底板的外侧向上弯折，滚轮在移动时也有了阻挡。

本发明实施例还提供一种自动换杆机的自动选取方法，使用上述任意一项的自动换杆机的自动选取装置，包括以下步骤：

控制模块7给行走装置3指令，控制行走装置3由待机位置8行走至第二行程开关42指示的拾取位置；控制模块7给提升装置2向下运动的指令，使提升装置2带动吸取装置1向下运动；当行走装置3从待机位置启动，行走至第二行程开关42指示的位置，由于第二行程开关42所在的行走轨梁4下方是钻杆搁置架5，行走装置3及时触发第二行程开关42，第二行程开42进而触发控制模块7，由于第二行程开关42的作用，控制模块7能够精确的控制行走装置3行走至到拾取位置，效率高，同时控制模块7控制提升装置2下降，从行走装置3行走至拾取位置到提升装置2下降的过程更及时；

吸取装置1靠近钻杆或者撞杆时，第一行程开关14工作，提升装置2停止工作，吸取装置1吸取钻杆或撞杆；第一行程开关14能够使得提升装置2在接近钻杆或者撞杆时及时的停止工作，留取一定的时间作为控制模块7触发吸取装置1吸取钻杆的时间，这段时间就是吸取装置1接近钻杆到吸取钻杆的时间，这种方式使得吸取装置1从接近钻杆到吸取钻杆效率高，不会停留较长的时间，吸取后直接进行下一个步骤。

控制模块7给提升装置2向上运动的指令，提升装置2带动吸取装置1向上运行；控制模块7给行走装置3指令，控制行走装置3由拾取位置行走至第二行程开关42指示的释放位置9，控制模块7给提升装置2向下运动的指令，使提升装置2带动吸取装置1向下运动；吸取装置1到达移动小车6上方时，吸取装置1停止工作，放置钻杆或撞杆。

通过上述方案，控制模块7控制行走装置3和提升装置2的同时，通过第一行程开关14、第二行程开关42共同作用，分成不同的阶段来确定提升装置2在行走轨梁4上的位置及其下降位置，使得拾取钻杆或撞杆的位置更准确，也便于快速实现换杆。

需要说明的是，移动小车6包括举升装置、钻杆托架、小车本体和感应模块，举升装置固定在小车本体上，并设置成可以旋转的方式，举升装置上方设有钻杆托架，钻杆托架设有钻杆放置槽，感应模块感应到吸取装置1移动在移动小车6的正上方，第二行程开关42控制行走装置3在移动小车6对应的行走轨梁4的上方停止，控制模块7便控制提升装置2和吸取装置1下降，当吸取装置1下降到接近钻杆时，第一行程开关14控制提升装置2及吸取装置1停止，吸取装置1将钻杆或者撞杆放置在移动小车6钻杆托架的放置槽上，而移动小车6上设置举升装置，也方便在合适的高度放置钻杆或者撞杆。

举升装置包括升降台，由于举升装置设置成可以旋转的方式，举升装置底部包括旋转装置，旋转装置和举升装置通过连接架一起连接，钻杆托架位于举升装置上方，举升装置上方的钻杆托架用于放置钻杆，钻杆托架高于小车本体且延伸至小车本体沿长度方向的外侧。

旋转装置包括旋转体、固定体、连杆和电动推杆；旋转体与固定体活动连接，固定体位于旋转体内部，固定体和电动推杆均安装于小车本体内部；连杆一端与旋转体铰接、另一端与电动推杆铰接，电动推杆与小车本体的底板固定连接，电动推杆伸长或缩回时驱动连杆推拉旋转体绕固定体旋转；旋转体与举升装置的连接架连接。通过控制模块来控制电动推杆的工作，来实现控制旋转装置的工作。

在吸取装置1向下运动的同时，移动小车6的举升装置向上运动，当移动小车6接近吸取装置1时，感应模块接收到移动小车6接近钻杆的信号，感应模块将感应信号传递给控制模块7，控制模块7控制移动小车6的举升装置停止，并控制举升装置旋转角度，该旋转角度用于调节钻杆放置槽轴向的槽中心线与钻杆轴向中心线的投影重合，这样便于将吸取到的钻杆很精确的放入移动小车6上的钻杆放置槽上。

可选的，第二行程开关42在行走轨梁4的水平方向上设有多个，每个第二行程开关42与控制模块7连接，多个第二行程开关42中包括待机开关、第一目标开关和第二目标开关；

待机开关对应行走装置3的待机位置8，第一目标开关靠近待机开关，并位于搁置架5的上方，第二目标开关为钻杆或者撞杆的释放位置9，位于移动小车6的正上方；

控制模块7控制行走装置3从待机位置8走向第一目标开关的位置，同时控制提升装置2向下移动，当提升装置2底部的吸取装置1接近钻杆或撞杆时，第一行程开关14工作，提升装置2停止，吸取装置1吸取钻杆或撞杆，控制模块7带动提升装置2回升，同时继续带动行走装置3行走至钻杆或者撞杆的释放位置9。

通过上述方案，行走装置3从待机位置8走向第一目标开关的位置，行走装置3在第一目标开关处停止，并在控制模块7的作用下控制提升装置2向下运动，在提升装置2带动吸取装置1向下运动时，吸取装置1接近钻杆或者撞杆时，第一行程开关14工作，提升装置2停止，而在吸取装置1接近钻杆到将钻杆吸取这个时间段，就是第一行程开关14开始工作到第一行程开关14触发吸取装置1返回的时间段，这样吸取装置1吸取钻杆时吸取位置和吸取时间就更精确，同时反映更迅速。

本发明实施例还包括检测模块，所述检测模块检测所述吸取装置1是否吸取到钻杆或者撞杆；

在第一目标开关和第二目标开关之间还设有第三目标开关、第四目标开关和第五目标开关；第三目标开关靠近所述第一目标开关，第五目标开关靠近第二目标开关，且第三目标开关、第四目标开关和第五目标开关的下方均设有搁置架5；

若检测模块检测到吸取装置1吸取到钻杆或撞杆，检测模块给控制模块7指令，控制模块7继续控制行走装置3行走至释放位置9，这里的释放位置9指的是第二目标开关所在的位置，若检测模块检测到吸取装置1未吸取到钻杆或撞杆，检测模块给控制模块7触发指令，控制模块7触发第三目标开关或第四目标开关或第五目标开关，行走装置3行走到第三目标开关或第四目标开关或第五目标开关处时，控制模块7控制提升装置2向下移动，当提升装置2底部的吸取装置1接近钻杆或撞杆时，第一行程开关14工作，提升装置2停止，当吸取装置1吸取钻杆或撞杆后，控制模块7带动提升装置2自动回升。

通过上述方案，快速的进行吸取钻杆或者撞杆时，如果吸取装置1未吸取到钻杆或者撞杆时，检测模块将检测到的未吸取到钻杆或者撞杆时的信号传输给第三目标开关、第四目标开关和第五目标开关，在行走装置3经过第三目标开关、第四目标开关和第五目标开关时，继续进行上述提升装置2的往返运动，再次吸取钻杆或者撞杆，不需要再返回到原来的位置继续进行吸取，这样吸取钻杆方便，也能提高吸取钻杆或者撞杆的效率。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。