一种熔炼炉机械手臂的制作方法

1.本发明涉及熔炼技术领域，尤其涉及一种熔炼炉机械手臂。


背景技术：

2.真空熔炼是在真空条件下进行金属与合金熔炼的特种熔炼技术，主要包括真空感应熔炼、真空电弧重熔和电子束熔炼。真空电弧熔炼炉是真空电弧重熔所用到的熔炼设备，炉体为密闭容器，熔炼时炉体内抽真空或充以惰性气体，广泛应用于熔炼难熔金属以及稀有金属，例如钛及钛合金等。
3.真空电弧熔炼炉通常选用水冷系统作为冷却系统，由于水冷系统具有快速冷却的效果，因此炉体内靠近冷源的原料能够快速降温，而远离冷源的原料降温速度稍慢，且原料在液相状态下流动性差，因此原料受热不均会导致制出的成品带有裂纹、气孔等缺陷，若将这样的成品用于试验，则将严重影响试验准确性。为了避免上述问题的出现，需要在熔炼过程中对液相状态的原料进行充分搅拌、对固相状态的原料进行多次翻转。
4.现有技术中，常常使用一种机械手臂完成上述原料的搅拌和翻转操作，现有技术的机械手臂为长杆状，并与真空电弧熔炼炉炉体密封连接，其一端置于炉体外侧，用于操作人员手持操作，另一端置于炉体内对原料进行搅拌和翻转。现有技术的机械手臂置于炉体内一端的端部为勺状结构，该结构在炉体内对固态原料进行抓取、翻转等操作十分困难，非常容易出现抓取翻转失败的情况。并且，由于机械手臂与炉体密封连接，使得机械手臂在炉体内的搅拌范围十分有限，对液态原料搅拌的有效性较低。因此，亟需提出一种熔炼炉机械手臂以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种熔炼炉机械手臂，能够方便地对固体原料进行抓取和翻转，还能够提高对液体原料搅拌的有效性。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种熔炼炉机械手臂，包括：
8.连接座，连接座与熔炼炉固定密封连接；
9.固定杆，固定杆固定穿设于连接座；
10.活动杆，活动杆活动穿设于连接座；
11.夹持部，夹持部包括第一固定件、第二固定件、第一活动件以及第二活动件，第一固定件及第二固定件均与固定杆固定连接，且第一固定件与第二固定件间隔设置，第一活动件及第二活动件均位于第一固定件及第二固定件之间，第一活动件的一端与活动杆转动连接，另一端与第二活动件转动连接，第二活动件的中部与第一固定件和第二固定件均转动连接，第二活动件未连接第一活动件的一端能靠近或远离第一固定件和第二固定件。
12.可选地，活动杆及固定杆的其中一个设有滑槽，另一个设有滑轨，滑槽与滑轨滑动配合。
13.可选地，固定杆与夹持部连接的一端端部设有避让缺口。
14.可选地，第二活动件为s形结构，第一固定件和第二固定件均为直板状结构或s形结构。
15.可选地，第二活动件未连接第一活动件的一端的厚度小于第二活动件连接第一活动件的一端的厚度。
16.可选地，第一固定件未连接固定杆的一端的厚度小于第一固定件连接固定杆的一端的厚度，第二固定件未连接固定杆的一端的厚度小于第二固定件连接固定杆的一端的厚度。
17.可选地，还包括把手，固定杆远离夹持部的一端与把手固定连接。
18.可选地，还包括弹簧，活动杆与把手通过弹簧弹性连接。
19.可选地，还包括弹簧固定件，活动杆设有腔体，弹簧固定件的一端与把手连接，另一端穿设于腔体内，弹簧套设在弹簧固定件上，且一端与把手连接，另一端与腔体内壁连接。
20.可选地，还包括加强座，固定杆固定穿设于加强座，活动杆活动穿设于加强座，加强座设于把手及连接座之间。
21.有益效果：
22.设置连接座、固定杆、活动杆以及夹持部，使固定杆固定穿设于连接座、活动杆活动穿设于连接座，夹持部包括第一固定件、第二固定件、第一活动件以及第二活动件，将第一固定件及第二固定件分别与固定杆固定连接，且第一固定件与第二固定件间隔设置，第一活动件及第二活动件均位于第一固定件及第二固定件之间，将第一活动件的一端与活动杆转动连接，另一端与第二活动件转动连接，第二活动件的中部与第一固定件和第二固定件均转动连接，通过第一固定件、第二固定件、第一活动件以及第二活动件互相配合，使夹持部与活动杆形成了曲柄滑块机构，使得夹持部能够实现开合操作，使其能够方便地对固体原料进行抓取和翻转，对液体原料进行搅拌时，夹持部整体不仅能在炉体内搅拌，夹持部的开合同样能实现对液体原料搅拌的效果，能够有效提高机械手臂对液体原料搅拌的有效性。
附图说明
23.图1是本发明提供的熔炼炉机械手臂的结构示意图一；
24.图2是本发明提供的熔炼炉机械手臂的固定杆、第一固定件以及第二固定件的局部结构示意图；
25.图3是图1中a—a方向的剖视图；
26.图4是本发明提供的熔炼炉机械手臂的把手及活动杆的第一状态局部结构示意图；
27.图5是本发明提供的熔炼炉机械手臂的把手及活动杆的第二状态局部结构示意图；
28.图6是本发明提供的熔炼炉机械手臂的结构示意图二。
29.图中：
30.100、连接座；200、固定杆；210、避让缺口；300、活动杆；400、夹持部；410、第一固定
件；420、第二固定件；430、第一活动件；440、第二活动件；500、把手；600、弹簧固定件；700、加强座；800、手柄。
具体实施方式
31.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
32.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
35.本实施例提供一种熔炼炉机械手臂，能够方便地抓取和翻转熔炼炉中的固体原料，还能提高对熔炼炉中液体原料搅拌的有效性。
36.具体地，如图1所示，本实施例提供的熔炼炉机械手臂包括连接座100、固定杆200、活动杆300以及夹持部400，连接座100用于与熔炼炉固定密封连接，以实现熔炼炉机械手臂与熔炼炉的固定连接，固定杆200固定穿设于连接座100，活动杆300活动穿设于连接座100，活动杆300能够相对于固定杆200发生轴向移动。夹持部400包括第一固定件410、第二固定件420、第一活动件430以及第二活动件440，第一固定件410及第二固定件420均与固定杆200固定连接，且第一固定件410与第二固定件420间隔设置，第一活动件430及第二活动件440均位于第一固定件410及第二固定件420之间，第一活动件430的一端与活动杆300转动连接，另一端与第二活动件440转动连接，第二活动件440的中部与第一固定件410和第二固定件420均转动连接，将上述连接座100、固定杆200、活动杆300以及夹持部400组装好后，在活动杆300的带动下，第二活动件440未连接第一活动件430的一端能靠近或远离第一固定件410和第二固定件420。上述连接座100与熔炼炉的固定密封连接，需使用密封胶垫并合理选择配合公差以满足熔炼炉内真空度需求，具体固定密封连接方式为现有技术，在此不做赘述。
37.上述熔炼炉机械手臂，通过第一固定件410、第二固定件420、第一活动件430以及第二活动件440的互相配合，使夹持部400与活动杆300形成了曲柄滑块机构，通过控制活动
杆300相对于固定杆200的移动，使夹持部400能够实现开合操作，由此提高了熔炼炉内机械手臂的灵活性，使其能够方便地对熔炼炉内的固体原料进行抓取和翻转；对熔炼炉内的液体原料进行搅拌时，夹持部400不仅能在炉体内搅拌，夹持部400的开合同样能实现对液体原料搅拌的效果，有效提高了机械手臂对液体原料搅拌的有效性。
38.可以理解的是，上述第一活动件430与活动杆300的转动连接、第一活动件430与第二活动件440的转动连接、第二活动件440与第一固定件410及第二固定件420的转动连接可以通过铰链、转轴等多种方式实现。
39.可以理解的是，由于机械手臂需在高温下进行工作，因此夹持部400选取耐高温金属材料或陶瓷材料制成，选用上述两种材料制成的夹持部400不仅适用于高温环境，还具有不易与液体原料粘连的效果。
40.可选地，第一固定件410及第二固定件420平行设置，且其二者与固定杆200可以平行设置，也可以呈夹角设置，在本实施例提供的技术方案中，如图1所示，第一固定件410(或第二固定件420)与固定杆200呈夹角设置，该结构设置使得在熔炼炉的外侧调节机械手臂更为方便，且容易夹取或搅拌靠近连接座100与熔炼炉连接的一侧的原料，其中，第一固定件410(或第二固定件420)与固定杆200之间的夹角呈钝角为佳。作为优选，为增大许用应力，第一固定件410与固定杆200的连接处做倒圆角处理并做加强筋处理、第二固定件420与固定杆200的连接处也做倒圆角处理并做加强筋处理。
41.可选地，上述第一活动件430可以是直杆状结构，减小夹持部400体积，进而减小机械手臂整体体积；也可以是弯曲的杆状结构，当第一活动件430转动时，能够增大对液体原料的扰动，提高搅拌有效性。在本实施例提供的技术方案中，如图1所示，第一活动件430为长方形直杆状结构，不仅能够减小夹持部400体积，还能提高第一活动件430与活动杆300连接的可靠性，以及第一活动件430与第二活动件440连接的可靠性。可以理解的是，第一活动件430还可以是其他结构形式，比如圆形直杆状结构、圆形弯曲的杆状结构、板状结构等等。
42.优选地，如图1所示，上述第二活动件440为s形结构，由此扩大了第二活动件440的运动轨迹，能够提高机械手臂对液体原料搅拌的有效性。另一方面，该结构设计能够扩大第二活动件440远离第一固定件410及第二固定件420的距离，即扩大夹持部400张开时的开口大小，便于夹持体积较大的固体原料。优选地，在第二活动件440为s形结构的基础上，将其未连接第一活动件430的一端端部设置适当弧度，使得夹取固体原料更加方便。
43.第一固定件410及第二固定件420均为直板状结构，增大夹取固体原料时第一固定件410及第二固定件420各自与固体原料的接触面积，提高夹取固体原料的可靠性和稳定性；或者，第一固定件410及第二固定件420均为s形结构，增大夹持部400夹持固体原料的最大体积，并且当夹持部400搅拌液体原料时，能够增加夹持部400的扰动范围，提高搅拌有效性。在本实施例提供的技术方案中，如图1所示，第一固定件410及第二固定件420均为直板状结构。优选地，在第一固定件410及第二固定件420均为直板状结构的基础上，将第一固定件410及第二固定件420未连接固定杆200的一端端部设置适当弧度，方便夹取固体原料。
44.可选地，第二活动件440远离第一活动件430一端的端部宽度等于第一固定件410与第二固定件420之间的间距，提高夹取固体原料的可靠性；或者，第二活动件440远离第一活动件430一端的端部宽度大于第一固定件410与第二固定件420之间的间距，进一步提高夹取固体原料的可靠性。
45.可选地，如图1所示，第二活动件440未连接第一活动件430的一端的厚度小于第二活动件440连接第一活动件430的一端的厚度，第二活动件440未连接第一活动件430的一端即为第二活动件440的夹持端端部，将第二活动件440的夹持端端部设置为厚度较小的结构，使夹持部400能够从固体原料的底部将固体原料托铲起来，具有便于夹取固体原料的效果，并且能够方便地夹取体积较小的固体原料以及颗粒状固体原料。
46.优选地，沿第二活动件440的中部至夹持端端部方向，第二活动件440的厚度逐渐减小，厚度逐渐减小的结构不仅能够带来便于夹取固体原料的效果，还能使被托铲和夹持的固体原料受力更加均匀，提高托铲和夹持固体原料的稳定性和可靠性。
47.可选地，继续参照图1，第一固定件410未连接固定杆200的一端的厚度小于第一固定件410连接固定杆200的一端的厚度、第二固定件420未连接固定杆200的一端的厚度小于第二固定件420连接固定杆200的一端的厚度，即第一固定件410与第二固定件420的夹持端端部的厚度较小，该结构设置能够利用第一固定件410和第二固定件420的端部对固体原料进行翻挑操作，使机械手臂的操作更加灵活多样化，当需要夹取体积较小的固体原料以及颗粒状固体原料时，该结构设置能够方便地对准固体原料并夹取。优选地，第一固定件410的厚度，沿远离固定杆200的方向逐渐减小、第二固定件420的厚度，沿远离固定杆200的方向逐渐减小，在翻挑固体原料时，厚度逐渐减小的结构，能使固体原料的受力更加均匀，提高了第一固定件410和第二固定件420翻挑固体原料时的稳定性。
48.优选地，如图2所示，上述固定杆200与夹持部400连接的一端端部设有避让缺口210，上述第一活动件430能够在避让缺口210内活动，通过设置避让缺口210，扩大了第一活动件430的活动范围，进而使得第一活动件430与第二活动件440转动角度范围变大，最终扩大第二活动件440相对于第一固定件410及第二固定件420转动的角度范围，扩大夹持部400对固体原料的最大夹持范围，同时也提高了夹持部400对液体原料的搅拌有效性。
49.可选地，如图3所示，上述固定杆200及活动杆300的其中一个设有滑槽，另一个设有滑轨，滑槽与滑轨滑动配合，在本实施例提供的方案中，滑槽设置在活动杆300上，滑轨设置在固定杆200上，在其他实施方案中，可以是滑槽设置在固定杆200上，滑轨设置在活动杆300上。滑槽滑轨的设置为活动杆300的轴向活动起到了导向作用，能够提高活动杆300活动的可靠性，进而提高夹持部400开合的可靠性，以及提高夹持部400夹持固体原料的可靠性。
50.可选地，继续参照图3，上述固定杆200及活动杆300均为半圆柱型结构，滑槽及滑轨的其中一个设置在固定杆200的轴向平面上，另一个设置在活动杆300的轴向平面上，将滑槽滑轨设置在平面上的方式，使得固定杆200及活动杆300除去滑槽滑轨以外相接触的面为面接触，提高了固定杆200与活动杆300接触的稳定性，另外，还减小了固定杆200及活动杆300组装后的占用空间，进而减小熔炼炉机械手臂整体体积。
51.可选地，如图4所示，本实施例提供的熔炼炉机械手臂还包括把手500，上述固定杆200远离夹持部400的一端与把手500固定连接，方便握持把手500进行机械手臂的操作。
52.可选地，本实施例提供的熔炼炉机械手臂还包括弹簧，上述活动杆300与把手500通过弹簧弹性连接，实际操作时，操作人员一手握持把手500，另一手驱动活动杆300轴向活动即可实现夹持部400的开合操作，简化了机械手臂的操作。
53.优选地，如图4所示，在活动杆300上固定连接有手柄800，便于操作人员控制活动杆300轴向活动，进一步简化了机械手臂的操作。并且手柄800的设置使得操作人员能够单
手进行操作，具体地，手掌握住把手500、手指控制手柄800即可实现单手操作。
54.优选地，继续参照图4，本实施例提供的熔炼炉机械手臂还包括弹簧固定件600，上述活动杆300设有腔体，弹簧固定件600的一端与把手500连接，另一端穿设于腔体内，弹簧(图4未示出)套设在弹簧固定件600上，且一端与把手500连接，另一端与腔体内壁连接。图4为将活动杆300与把手500拉开一定距离后的状态示意图，图5为将活动杆300与把手500拉近后的状态示意图，将弹簧设置在活动杆300的腔体内，利用弹簧固定件600及腔体内壁，能够控制弹簧因长期变形而发生的形变。另一方面，将弹簧置于腔体内，能够保护弹簧不受外界影响而损坏，能够延长弹簧使用寿命。
55.可以理解的是，弹簧固定件600可以是固定杆200、固定块等结构，在此不做限定。在本实施例提供的技术方案中，弹簧固定件600设有两个，弹簧也设有两个，两个弹簧各套设在一个弹簧固定件600上，提高活动杆300与把手500弹性连接的可靠性。
56.在一个实施例中，弹簧固定件600的另一端固定连接有底托，弹簧套设在弹簧固定件600上，且一端与把手500连接，另一端与底托连接，减少弹簧另一端发生的形变，延长弹簧使用寿命，同时还能减小弹簧自身所占空间。
57.可选地，上述弹簧可以为拉力弹簧，也可以为压力弹簧。当上述弹簧为拉力弹簧时，弹簧呈自然状态，则夹持部400呈闭合状，弹簧呈拉伸状态，则夹持部400呈开口状，利用弹簧拉伸时的弹力，能够有效提高夹持部400夹持固体原料时对其施加的作用力，进而提高夹持部400夹持固体原料的可靠性和稳定性，同时也减少了夹持固体原料所需的人力投入。当上述弹簧为压力弹簧时，弹簧呈自然状态，则夹持部400呈开口状，弹簧呈压缩状态，则夹持部400呈闭合状，能够使夹持部400方便地夹取固体原料。
58.优选地，如图6所示，本实施例提供的熔炼炉机械手臂还包括加强座700，上述固定杆200固定穿设于加强座700，活动杆300活动穿设于加强座700，加强座700设于把手500及连接座100之间，由此提高固定杆200及活动杆300的强度，提高熔炼炉机械手臂的可靠性。
59.优选地，为提高熔炼炉机械手臂的强度和使用寿命，上述把手500、加强座700以及连接座100等部件带有直角的部分均做倒圆角处理并做加强筋处理，以增大各部件的许用应力。
60.本实施例提供的熔炼炉机械手臂，将固定杆200与熔炼炉密封固定，实现机械手臂与熔炼炉的固定连接，对熔炼炉内的液体原料进行搅拌时，可以通过摇晃把手500，使熔炼炉内的夹持部400扰动液体原料；同时还可以握持手柄800，拉动活动杆300朝向远离把手500的方向移动，以及拉动活动杆300朝向靠近把手500的方向移动，在活动杆300的驱动下，第一活动件430相对于第一固定件410及第二固定件420发生转动，同时第二活动件440相对于第一固定件410及第二固定件420转动，第一活动件430及第二活动件440的活动加大了夹持部400对液体原料的扰动，提高了夹持部400对液体原料搅拌的有效性。并且，由于夹持部400选取耐高温金属材料或陶瓷材料制成，因此夹持部400在搅拌液体原料时不易与液体原料粘连。对熔炼炉内的固体原料进行抓取时，可以握持手柄800，拉动活动杆300朝向远离把手500的方向移动，此时在第一活动件430及第二活动件440的转动配合下，夹持部400张开，对准固体原料，拉动活动杆300朝向靠近把手500的方向移动，此时在第一活动件430及第二活动件440的转动配合下，夹持部400闭合，实现对固体原料的抓取夹持。对熔炼炉内的固体原料进行翻转时，可以在夹持状态下，通过把手500调整机械手臂与炉体外壁的角度，由此
实现调整固体原料在炉体内的放置角度，而后拉动活动杆300朝向远离把手500的方向移动，此时在第一活动件430及第二活动件440的转动配合下，夹持部400张开，由此松开固体原料实现固体原料的翻转；或者，可以直接利用第一固定件410及第二固定件420远离固定杆200一端的端部，对固体原料进行翻挑，实现固体原料的翻转。本实施例提供的熔炼炉机械手臂，操作灵活，适用性强，可应用于不同原料，对于块状和颗粒状固体原料都可以实现抓取和翻转操作，位置精度高，可靠性高，结构简单，组装维修方便，可以提高对炉体内液体原料的搅拌有效性，并且可以方便地对炉体内固体原料进行夹取翻转操作。
61.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。