用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂

286 编辑：中冶有色技术网来源：洛阳中重自动化工程有限责任公司

2024-02-22 15:31:34

权利要求书： 1.用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂，其特征在于：包括外臂和内臂，内臂滑动连接在外臂内，内臂的前端可拆卸连接有耙子组件，所述耙子组件包括可转动的耙子，耙子的耙杆采用耐高温不锈钢钢管，以耙子组件相对于内臂所在方位为前向，外臂与内臂之间还安装有用于控制内臂伸缩的伸缩油缸，伸缩油缸的活塞杆端部与外臂的内侧后端铰接，伸缩油缸的缸体与内臂的后端铰接，铰接处位于伸缩油缸的缸体后端，伸缩油缸的缸体前端底部通过支撑轮保持平衡；

外臂的外侧中部下方竖向设置有升降机构，升降机构的固定部与外臂的外侧后端之间铰接有第一变幅油缸，升降机构的活动部铰接在外臂上。

2.根据权利要求1所述的用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂，其特征在于：外臂的外部滑动连接有用于破碎大块物料的破碎组件，破碎组件与外臂之间设置有用于驱动破碎组件相对于外臂转动的第二变幅油缸。

3.根据权利要求2所述的用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂，其特征在于：所述破碎组件包括破碎锤，破碎锤上安装有钎杆，外臂的外侧设置有滑轨、推进油缸和破碎托架，所述滑轨固定在外臂外侧表面，滑轨与外臂的轴向平行，所述破碎托架与滑轨滑动连接，所述推进油缸铰接在外臂的外侧后端和破碎托架之间，所述第二变幅油缸铰接在破碎托架与破碎锤之间，第二变幅油缸的活塞杆未伸出时，所述钎杆与外臂的轴向平行。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂，其特征在于：所述耙子组件还包括短轴承座和过渡轴，过渡轴通过高温轴承转动连接在短轴承座内，短轴承座的后端面与内臂的前端面可拆卸固定连接，内臂内安装有传动轴，传动轴的后端安装有摆动液压缸，传动轴的前端与过渡轴的后端可拆卸固定连接，过渡轴的前端与耙子可拆卸固定连接。

5.根据权利要求4所述的用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂，其特征在于：短轴承座的前端安装有第一耐高温隔板，过渡轴的前端伸出所述第一耐高温隔板后外周螺纹连接有螺纹法兰，耙子的后端为法兰盘状，耙子的后端通过快拆式螺栓与螺纹法兰连接；

螺纹法兰的前端和过渡轴的前端之间通过耐高温螺栓和第二耐高温隔板锁紧。

6.根据权利要求5所述的用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂，其特征在于：升降机构包括升降油缸和升降架，升降架包括外套和滑动连接在外套内的内套，升降油缸的缸体与外套固定连接，升降油缸的活塞杆与内套固定连接；内套的顶端铰接在外臂的外侧中部，所述第一变幅油缸铰接在外套与外臂的外侧后端之间。

7.根据权利要求3所述的用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂，其特征在于：外臂的上部固定安装有上拖链架，上拖链架内安装有上拖链，上拖链的其中一端伸出上拖链架并与破碎托架的上端固定连接；

外臂的下部固定安装有下拖链架，下拖链架内安装有下拖链，下拖链的其中一端伸出下拖链架并与内臂的后端固定连接。

8.根据权利要求1所述的用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂，其特征在于：外臂和内臂的截面均为不等边六边形结构，不等边六边形结构包括上平面、下平面、两个侧面和两个下斜面，上平面和下平面平行相对，两个侧面平行相对，下斜面连接在侧面和下平面之间。

9.根据权利要求8所述的用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂，其特征在于：外臂的上平面和内臂的上平面之间设置有上滑块，外臂的侧面和内臂的侧面之间设置有侧滑块，外臂的下斜面和内臂的下斜面之间设置有下滑块。

10.根据权利要求1所述的用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂，其特征在于：还包括远程遥控器和远程监控装置，远程遥控器的界面上设置有不同颜色的指示灯和急停按钮，耙子上安装有温度传感器。

说明书：用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂技术领域[0001] 本发明涉及球团回转窑渣处理技术领域，尤其涉及用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂。

背景技术[0002] 在钢铁矿厂的球团回转窑领域，将球团和铁粉在回转窑中高达1200℃焙烧，在高温焙烧和回转过程中，铁粉融化后与球团烧结成尺寸大小不规则块状，并随着回转窑转动

输送至窑头，落在窑头的等间距分布的水冷梁上。小块料和球团从水冷梁等间距下落到篦

冷机流道区域，较大块物料落在窑头的窑炉工作区，需要打开侧炉门进行处理。一般每块最

大重量约800kg，每隔2—3小时需要打开炉门处理一次，对较大块需要进行破碎处理，靠人

工扒渣作业存在劳动强度大、效率低、高温辐射及安全隐患，且人工扒渣时工具不耐高温，

更易损坏。

[0003] 目前国内外已有在700℃以下工作的扒渣机器人，主要解决冶炼钢铁、铝、铅、锌过程中，处理锅炉溶液表层的漂浮氧化皮及后期清理低温炉渣及耐火涂料作业。然而，由于传

统工业机器人的机械臂负载一般在几十至一百多公斤，虽然具有速度快、定位精确的优点，

但由于承载不大，传动方式多采用电机加减速器驱动，很难满足高温和大负载作业工况。另

外，工程机械的机械臂一般采用折叠臂+液压油缸+腕部结构，虽然其负载能力大、动作灵

活，但是精度不高，且经过实践证明，此类机械臂不具备耐高温作业工况的功能。

[0004] 因此，目前还未有能够在1200℃高温回转窑的扒渣处理作业中进行多角度变换的扒渣机器人。

发明内容[0005] 本发明的目的在于提供用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂，用以解决现有回转窑扒渣作业中无法在高温下灵活调整扒渣角度的问题。

[0006] 为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂包括外臂和内臂，内臂滑动连接在外臂内，内臂

的前端可拆卸连接有耙子组件，所述耙子组件包括可转动的耙子，耙子的耙杆采用耐高温

不锈钢钢管，以耙子组件相对于内臂所在方位为前向，外臂与内臂之间还安装有用于控制

内臂伸缩的伸缩油缸，伸缩油缸的活塞杆端部与外臂的内侧后端铰接，伸缩油缸的缸体与

内臂的后端铰接，铰接处位于伸缩油缸的缸体后端，伸缩油缸的缸体前端底部通过支撑轮

保持平衡；

外臂的外侧中部下方竖向设置有升降机构，升降机构的固定部与外臂的外侧后端

之间铰接有第一变幅油缸，升降机构的活动部铰接在外臂上。

[0007] 可选地，外臂的外部滑动连接有用于破碎大块物料的破碎组件，破碎组件与外臂之间设置有用于驱动破碎组件相对于外臂转动的第二变幅油缸。

[0008] 可选地，所述破碎组件包括破碎锤，破碎锤上安装有钎杆，外臂的外侧设置有滑轨、推进油缸和破碎托架，所述滑轨固定在外臂外侧表面，滑轨与外臂的轴向平行，所述破

碎托架与滑轨滑动连接，所述推进油缸铰接在外臂的外侧后端和破碎托架之间，所述第二

变幅油缸铰接在破碎托架与破碎锤之间，第二变幅油缸的活塞杆未伸出时，所述钎杆与外

臂的轴向平行。

[0009] 可选地，所述耙子组件还包括短轴承座和过渡轴，过渡轴通过高温轴承转动连接在短轴承座内，短轴承座的后端面与内臂的前端面可拆卸固定连接，内臂内安装有传动轴，

传动轴的后端安装有摆动液压缸，传动轴的前端与过渡轴的后端可拆卸固定连接，过渡轴

的前端与耙子可拆卸固定连接。

[0010] 可选地，短轴承座的前端安装有第一耐高温隔板，过渡轴的前端伸出所述第一耐高温隔板后外周螺纹连接有螺纹法兰，耙子的后端为法兰盘状，耙子的后端通过快拆式螺

栓与螺纹法兰连接；

螺纹法兰的前端和过渡轴的前端之间通过耐高温螺栓和第二耐高温隔板锁紧。

[0011] 可选地，升降机构包括升降油缸和升降架，升降架包括外套和滑动连接在外套内的内套，升降油缸的缸体与外套固定连接，升降油缸的活塞杆与内套固定连接；内套的顶端

铰接在外臂的外侧中部，所述第一变幅油缸铰接在外套与外臂的外侧后端之间。

[0012] 可选地，外臂的上部固定安装有上拖链架，上拖链架内安装有上拖链，上拖链的其中一端伸出上拖链架并与破碎托架的上端固定连接；

外臂的下部固定安装有下拖链架，下拖链架内安装有下拖链，下拖链的其中一端

伸出下拖链架并与内臂的后端固定连接。

[0013] 可选地，外臂和内臂的截面均为不等边六边形结构，不等边六边形结构包括上平面、下平面、两个侧面和两个下斜面，上平面和下平面平行相对，两个侧面平行相对，下斜面

连接在侧面和下平面之间。

[0014] 可选地，外臂的上平面和内臂的上平面之间设置有上滑块，外臂的侧面和内臂的侧面之间设置有侧滑块，外臂的下斜面和内臂的下斜面之间设置有下滑块。

[0015] 可选地，还包括远程遥控器和远程监控装置，远程遥控器的界面上设置有不同颜色的指示灯和急停按钮，耙子上安装有温度传感器。

[0016] 采用上述技术方案，本发明具有以下优点：本发明中的伸缩臂可带动耙子组件做前后移动和俯仰角度变化，耙子组件既可将

破碎前的大块物料耙出，也可结合破碎组件将破碎后的小块物料耙出，同时，伸缩臂整体可

通过升降机构进行高度位置的变化，动作控制精细，快拆式连接在伸缩臂上的耙子组件可

从伸缩臂上快速脱开，便于应对紧急情况，提高安全性，耙子组件中的各零件均采用耐高温

零件，便于提高耙子组件的整体耐高温性能；耙子可通过摆动液压缸、传动轴和过渡轴实现

耙端的角度变换，便于调整耙端爪钩相对于物料的角度。

[0017] 另外，破碎组件可在伸缩臂的位置基础上沿伸缩臂伸缩和进行俯仰角度变化，从而破碎大块物料。

[0018] 综上，本发明是一款采用全液压驱动的多功能伸缩臂装备，能够较好地解决高温场所下人工作业劳动强度大、高温辐射、安全隐患大等难题，它具备在高温条件下进行多角

度大块移除、大块破碎的功能，集成了机电液一体化技术，能够提高作业效率，降低安全风

险。

附图说明[0019] 图1是本发明中伸缩臂的结构示意图；图2是图1的A?A剖视图；

图3是本发明中伸缩臂的局部结构剖视图；

图4是本发明中耙子组件的结构示意图。

[0020] 附图标记：11、外臂，12、内臂，13、第一变幅油缸，14、伸缩油缸，15、支撑轮，16、位移传感器，17、传动轴，18、摆动液压缸，19、角位移传感器；

21、耙子，22、短轴承座，23、过渡轴，24、高温轴承，25、第一耐高温隔板，26、螺纹法

兰，27、快拆式螺栓，28、耐高温螺栓，29、第二耐高温隔板；

31、破碎锤，32、钎杆，33、滑轨，34、推进油缸，35、破碎托架，36、第二变幅油缸；

41、升降油缸，42、外套，43、内套；

51、上拖链架，52、上拖链，53、下拖链架，54、下拖链；

61、上滑块，62、侧滑块，63、下滑块。

具体实施方式[0021] 为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图1?4和具体实施例对本发明的技术方案做出进一步的说明。

[0022] 用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂的实施例：用于回转窑扒渣的多角度伸缩臂，包括外臂11和内臂12，内臂12滑动连接在外臂

11内，内臂12的前端可拆卸连接有耙子组件，所述耙子组件包括可转动的耙子21，耙子21的

耙杆采用耐高温不锈钢钢管，耙杆的直径为40?48mm，耙杆的壁厚为3.5mm?5mm，相较于人工

耙杆更粗、更厚，刚性和强度更好，也更加耐高温，可避免耙杆在高温下受力折弯，以耙子组

件相对于内臂12所在方位为前向，外臂11与内臂12之间还安装有用于控制内臂12伸缩的伸

缩油缸14，伸缩油缸14的活塞杆端部与外臂11的内侧后端铰接，伸缩油缸14的缸体与内臂

12的后端铰接，铰接处位于伸缩油缸14的缸体后端，伸缩油缸14的缸体前端底部通过支撑

轮15保持平衡，支撑轮15可于伸缩油缸14伸缩时随伸缩油缸14的缸体在内臂12行走，使用

支撑轮15进行支撑，既能起到支撑作用，也便于安装和拆卸，伸缩油缸14的缸体前端安装有

位移传感器，可通过位移传感器16控制伸缩油缸14的直线行程大小，实现对内臂12伸缩量

的控制，进而完成耙子21扒渣过程中的前后移动位移量；

外臂11的外侧中部下方竖向设置有升降机构，升降机构的固定部与外臂11的外侧

后端之间铰接有第一变幅油缸13，升降机构的活动部铰接在外臂11上。

[0023] 外臂11的外部滑动连接有用于破碎大块物料的破碎组件，破碎组件与外臂11之间设置有用于驱动破碎组件相对于外臂11转动的第二变幅油缸36。

[0024] 升降机构动作可控制伸缩臂在高度上的变化，实现扒渣处理过程中耙子21上下位置高低的调整；第一变幅油缸13动作可控制外臂11俯仰角度，实现扒渣处理过程中耙子21

上下俯仰角度变化的快速调整。

[0025] 进一步地，作为本发明的其中一个实施例，所述破碎组件包括破碎锤31，破碎锤31上安装有钎杆32，外臂11的外侧设置有滑轨33、推进油缸34和破碎托架35，所述滑轨33固定

在外臂11外侧表面，滑轨33与外臂11的轴向平行，所述破碎托架35与滑轨33滑动连接，所述

推进油缸34铰接在外臂11的外侧后端和破碎托架35之间，所述第二变幅油缸36铰接在破碎

托架35与破碎锤31之间，第二变幅油缸36的活塞杆未伸出时，所述钎杆32与外臂11的轴向

平行。

[0026] 破碎组件可破碎大块物料，通过设置推进油缸34推动破碎托架35沿滑轨33移动，可实现破碎锤31和钎杆32沿轴线前后方向直线运动，通过第二变幅油缸36可实现调节破碎

锤31的俯仰角度。

[0027] 进一步地，作为本发明的其中一个实施例，所述耙子组件还包括短轴承座22和过渡轴23，过渡轴23通过高温轴承24转动连接在短轴承座22内，短轴承座22的后端面与内臂

12的前端面通过螺栓可拆卸固定连接，内臂12内安装有传动轴17，传动轴17的后端安装有

摆动液压缸18，摆动液压缸18上安装有角位移传感器19，可通过角位移传感器19控制摆动

液压缸18的旋转角度大小，实现耙子组件的自转，便于调整耙端爪钩相对于物料的角度，传

动轴17的前端与过渡轴23的后端通过螺栓可拆卸固定连接，过渡轴23的后端与短轴承座22

之间还安装有滑动轴承，过渡轴23的前端与耙子21可拆卸固定连接。

[0028] 进一步地，作为本发明的其中一个实施例，短轴承座22的前端安装有第一耐高温隔板25，过渡轴23的前端伸出所述第一耐高温隔板25后外周螺纹连接有螺纹法兰26，耙子

21的后端为法兰盘状，耙子21的后端通过快拆式螺栓27与螺纹法兰26连接；

螺纹法兰26的前端和过渡轴23的前端之间通过耐高温螺栓28和第二耐高温隔板

29锁紧。

[0029] 在紧急条件时，可通过快拆式螺栓27对耙子21实现快速拆卸，从而与内臂12快速脱开。耙子组件中的各零件均采用耐高温零件。

[0030] 进一步地，作为本发明的其中一个实施例，升降机构包括升降油缸41和升降架，升降架包括外套42和滑动连接在外套42内的内套43，升降油缸41的缸体与外套42固定连接，

升降油缸41的活塞杆与内套43固定连接，内套43的顶端铰接在外臂11的外侧中部，所述第

一变幅油缸13铰接在外套42与外臂11的外侧后端之间。

[0031] 进一步地，作为本发明的其中一个实施例，外臂11的上部固定安装有上拖链架51，上拖链架51内安装有上拖链52，上拖链52的其中一端伸出上拖链架51并与破碎托架35的上

端固定连接；

外臂11的下部固定安装有下拖链架53，下拖链架53内安装有下拖链54，下拖链54

的其中一端伸出下拖链架53并与内臂12的后端固定连接。

[0032] 拖链架和拖链可对管线进行有效保护，避免管线杂乱、损坏。[0033] 进一步地，作为本发明的其中一个实施例，外臂11和内臂12的截面均为不等边六边形结构，不等边六边形结构包括上平面、下平面、两个侧面和两个下斜面，上平面和下平

面平行相对，两个侧面平行相对，下斜面连接在侧面和下平面之间，此结构相对于普通的圆

形结构或方形结构，更有利于避免外臂11和内臂12之间发生相对转动，外臂11的上平面和

内臂12的上平面之间设置有上滑块61，外臂11的侧面和内臂12的侧面之间设置有侧滑块

62，外臂11的下斜面和内臂12的下斜面之间设置有下滑块63，上滑块61、侧滑块62和下滑块

63的其中一端固定在内臂12或外臂11上，上滑块61、侧滑块62和下滑块63的另一端与外臂

11或内臂12滑动连接。方便实现内臂12在外臂11内稳定地自由滑动。

[0034] 进一步地，作为本发明的其中一个实施例，本发明的多角度伸缩臂的升降机构固定部可安装在回转支承上，通过驱动机构驱动回转支承转动，可实现多角度伸缩臂的整体

转动，便于实现伸缩臂在Z向上的转动。

[0035] 进一步地，作为本发明的其中一个实施例，还可设置远程遥控器和远程监控装置，通过远程监控装置的显示屏对机器人各个运动关节进行监测，在耙子组件上安装温度传感

器，进行温度监测，可进行实时温度反馈，以便利用远程遥控器对机器人的多个姿态实时操

控，此外，远程遥控器的界面还可设置不同颜色的指示灯和急停按钮，指示灯可实现提示和

预警功能，远程遥控器、远程监控装置和温度传感器的安装连接均为现有技术，具体不再赘

述。

[0036] 使用本发明的用于回转窑大块处理的多功能伸缩臂机器人进行扒渣处理作业时，可采用以下操作方法，步骤包括：

S1、确认初始状态：通过调整各液压缸，使伸缩臂的轴向处于水平状态，并使耙子

21朝向回转窑的侧炉门，此时，第一变幅油缸13的活塞杆处于伸出状态，第二变幅油缸36的

活塞杆、伸缩油缸14的活塞杆和推进油缸34的活塞杆均处于收缩状态。

[0037] S2、通过移动设备控制伸缩臂整体移动至回转窑的侧炉门处。[0038] S3、伸缩臂位置调节：通过升降油缸41控制伸缩臂的高度，通过第一变幅油缸13控制伸缩臂的俯仰角度，使第一变幅油缸13的活塞杆继续伸出，伸缩臂绕升降架向下旋转一

定角度。

[0039] S4、破碎锤31破碎大块物料：通过推进油缸34控制破碎锤31和钎杆32相对于伸缩臂的位移，当钎杆32在某一角度捣向大块物料后，先通过推进油缸34控制钎杆32缩回，再通

过第二变幅油缸36调整钎杆32的俯仰角度，反复重复推进油缸34伸缩和俯仰角度调节的动

作，直至大块物料被捣碎成渣。

[0040] S5、耙子21扒渣：通过伸缩油缸14控制耙子21的伸缩，同时通过摆动液压缸18控制耙子21的自转角度，从而调整耙端的角度，当耙子21在某一俯仰角度将渣料扒出后，通过第

一变幅油缸13调整耙子21的俯仰角度，反复重复伸缩油缸14伸缩和俯仰角度调节的动作，

直至渣料全部被扒出。

[0041] 步骤S4或S5中，调整钎杆32或耙子21的位置时，可结合升降油缸41辅助控制。[0042] S6、复位：控制移动设备带动伸缩臂远离回转窑的侧炉门处，并将各液压缸回复至初始状态，扒渣作业完成。

[0043] 上述实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术

方案的保护范围。