接触杆到冶金技术的探针中的自动插入

技术领域

本发明涉及一种用于将一借助于保持和运动装置保持在保持区域中的接触杆插入到一具有探针纵轴的、在一个端面敞开的冶金技术的探针中的方法，

-其中，用于探针的支承部位以如下方式装备探针，使得探针的敞开的端面面向一预设的插入方向，

-其中，支承部位具有探针定心元件，借助于所述探针定心元件将探针在支承部位中横向于探针纵轴观察保持在一预设的探针位置中，

-其中，接触杆的一个端部被引入到一接触杆定心装置中且由此以如下方式被定位，使得接触杆的所述端部与所述敞开的端面对置，

-其中，之后将接触杆沿着探针纵轴的方向运动且由此被插入到探针中。

本发明还涉及一种用于一具有探针纵轴的、在一个端面敞开的冶金技术的探针的支承部位，

-其中，所述支承部位具有探针定心元件，借助于所述探针定心元件将探针在支承部位中横向于探针纵轴观察保持在一预设的探针位置中，

-其中，所述支承部位具有一接触杆定心装置，借助于保持和运动装置保持在保持区域中的接触杆的一个端部可引入到所述接触杆定心装置中，从而接触杆的所述端部由于横向于探针纵轴观察引入到所述接触杆定心装置中而定位在一预设的接触杆位置中。

本发明还涉及一保持框，其具有大量的这种支承部位。

背景技术

在制造铁、钢和其它金属时要提取液态金属试样，进行温度检测等等。针对此类任务使用冶金技术的探针，其具有探针纵轴并且在一个端面是敞开的。其在另一个端面是闭合的。所述探针通常仅一次性地使用且随后被清理掉。

在现有技术中将探针与一接触杆连接，从而所述接触杆插入到所述探针中（状态）。之后将所述接触杆包括所套装的探针借助于一机械手或机器人等等浸入到金属熔液中且如此将探针供给其用途。之后将接触杆包括所套装的探针从所述金属熔液中拉出。之后将探针从接触杆上去除。

在现有技术中公知，工作者将各个待使用的探针从储存容器中取出并且手动地套装到所述接触杆上。这是麻烦的、困难的并且由于冶金技术设施中的恶劣的运行条件而要尽可能避免。因此力求一种自动化的解决方案。但针对实现一种自动化的解决方案，基本上存在两个问题。

一方面，在将接触杆浸入到金属熔液中时，所述接触杆常常塑性弯曲。所述塑性弯曲的尺度可以变化。但由于如下情况，接触杆的插入到探针中的端部必须特别准确地定位，即便在所述接触杆的一端自动插入到探针中这一方面的极小的弯曲也是危险的。例如接触杆可以具有大约16mm的直径，所述探针具有大约16.5mm至17.0mm的内径。

另一方面，接触杆的插入到探针中的端部常常振动和震动，例如由于振荡和较大质量体的或多或少的猛然运动。此类振动和震动由于所需的定位准确度而显著地加大了接触杆的端部自动插入到探针中的难度。

为了仍然能够实现自动化的解决方案，在现有技术中已知，使用一定心装置，其具有接触感侧的漏斗区域和探针侧的漏斗区域，所述区域在它们的狭窄部位处相互过渡。通过将接触杆的端部引入到接触杆侧的漏斗区域并且将探针引入到所述探针侧的漏斗区域中，接触杆的端部和探针的敞开的端面相对于彼此定心，从而能够将接触杆的端部插入到探针中。

该已知的定心装置必须强制性地是可打开的，因为否则的话接触杆在插入到探针中之后，虽然能够再次从探针中拔出，但是无法与探针一起从定心装置中取出。因此，该已知的定心装置必须包括一相应的执行器、相应的运动部件、一能量供给装置和一控制装置。因此该定心装置一方面比较复杂和昂贵且另一方面由于在冶金技术的设施中的恶劣的运行条件而比较容易出故障。

发明内容

本发明的任务在于，提出如下可能性，借助于其以简单的方式实现将接触杆的端部可靠地自动插入到探针中。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的方法来解决。根据本发明的方法的有利的设计方案是从属权利要求2至7的主题。

根据本发明规定，提出一种用于将一借助于保持和运动装置保持在保持区域中的接触杆插入到一具有探针纵轴的、在一个端面敞开的冶金技术的探针中的方法。

-其中，用于探针的支承部位以如下方式装备探针，使得所述探针的敞开的端面向一预设的插入方向，

-其中，支承部位具有探针定心元件，借助于所述探针定心元件将探针在支承部位中横向于探针纵轴观察保持在一预设的探针位置中，

-其中，接触杆的一个端部沿着一横向于探针纵轴延伸的引入方向被引入到一接触杆定心装置中，直至接触杆的该端部由于引入到所述接触杆定心装置中因而横向于探针纵轴观察定位在一预设的接触杆位置中，在该接触杆位置中，接触杆的端部与所述敞开的端面对置，

-其中，之后将接触杆沿着探针纵轴的方向运动且由此被插入到探针中。

通过这种做法能够实现将接触杆的端部可靠地插入到探针中，无需对所述定心装置进行复杂地驱动、控制等等。而支承部位可以纯刚性机械地构造。

在接触杆未弯曲的情况下，必须使接触杆运动到一理想位置，使得接触杆的端部由于引入到所述接触杆定心装置中因而横向于探针纵轴观察定位在一预设的接触杆位置中。例如可行的是，所述接触杆沿着引入方向运动超过所述理想位置。由于这种“超过”或者说“过度弯曲”，与接触杆是否弯曲无关，接触杆的端部始终贴靠在接触杆定心装置上，由此其一方面占据定义的位置且另一方面抑制了震动和振动。

替选地，一种等同的设计方案在于，在将接触杆的端部引入到接触杆定心装置中期间，检测一为了引入所述接触杆的端部所需的力并且参照该力识别预设的接触杆位置的到达。

通过如下方式实现了特别简单和可靠地将接触杆的端部插入到探针中，即接触杆在沿着探针纵轴的方向运动时首先仅一段被插入到探针中，之后接触杆反向于引入方向从预设的接触杆位置中运动出来，之后接触杆才完全被插入到探针中。

如果探针在装备所述支承部位之前在其敞开的端面上被扩展，则更进一步简化了插入可能性。相应的扩展部可以特别是漏斗形的。

所述保持和运动装置可以根据需要来构造。特别是其可以构造成机器人臂。

所述任务还通过一种用于一具有探针纵轴的、在一个端面敞开的冶金技术的探针的支承部位来解决，

-其中，支承部位具有探针定心元件，借助于所述探针定心元件将探针在支承部位中横向于探针纵轴观察保持在一预设的探针位置中，

-其中，支承部位具有一接触杆定心装置，借助于保持和运动装置保持在保持区域中的接触杆的一个端部可沿着一横向于探针纵轴延伸的引入方向引入到所述接触杆定心装置中，直至接触杆的所述端部由于引入到所述接触杆定心装置中因而横向于所述探针纵轴观察定位在一预设的接触杆位置中。

在根据本发明的支承部位的一种优选的设计方案中规定，所述支承部位在其与接触杆定心装置关于所述探针对置的侧面上具有一用于探针的止挡件，借助于所述止挡件防止了探针沿着探针纵轴的方向移动。

所述任务还通过一保持框解决，所述保持框具有大量的这种支承部位。所述支承部位可以特别是布置在二维的栅格中。

附图说明

其它优点和细节从下面的实施例的描述结合附图来给出。在原理图中示出了：

图1和2 示意性示出了保持框的立体示图，

图3 示意性示出了探针的横截面，

图4 示意性示出了支承部位的侧视图，

图5 示出了沿着图4中的直线V-V的截面，

图6 示出了沿着图4中的直线VI-VI的截面，

图7 示出了图6的立体示图，

图8 示意性示出了将接触杆的端部引入到一接触杆定心装置中，

图9 示意性示出了探针和相对于探针定心的接触杆，

图10 示出了在接触杆部分插入的状态中的探针和接触杆，

图11 示出了在接触杆抬起的状态中的探针和接触杆，

图12 示意性示出了具有引入的接触杆端部的接触杆定心装置，

图13 示出了在未弯曲的状态中以及在弯曲的状态中的接触杆以及

图14和15 示意性示出了将接触杆的端部引入到一接触杆定心装置中。

具体实施方式

根据图1和2，保持框1具有大量的支承部位2。所述支承部位2根据图1和2布置在二维的栅格中。替选地，所述支承部位2可以布置在一维的栅格中。理论上甚至可以是所述支承部位2的不规则的布置方式。关键在于，所述支承部位2位于定义的位置处。

所述支承部位2分别设计用于容纳各一个（补充：唯一的）冶金技术的探针3。这种探针3是本领域技术人员普遍公知的。其例如用于在金属熔液中提取试样或者用于这种金属熔液的温度测量。作为熔融金属可以特别是考虑铁、钢、铜和铝。也可以是其它金属。图3示出了典型的探针3的横截面。

根据图3所述探针3是管状地构造的。其具有一探针纵轴4，其沿着所述探针纵轴延伸。所述探针3的长度1常常位于从1m至2m的范围中。所述探针的外径D常常位于大约2.5cm至5cm。

所述探针3是中空的。其具有一内径d，所述内径通常位于12mm至20mm，例如在16.5mm至17.0mm。所述探针3具有两个端面5、5'。在端面5上，下面叫做敞开的端面5，所述探针3是敞开的。在另一端面5'上，下面叫做闭合的端面5'，所述探针3是闭合的。

优选地但不是强制性的，将所述探针3根据图3的示图在其敞开的端面5上扩展。相应的扩展部6'可以特别是漏斗形的。

将所述探针3进行扩展的时间点可以根据需要来确定。例如可以在制造探针3时就已经进行所述扩展。替选地，其可以在稍后的时间点进行。关键在于，将所述探针3在将所述探针3置入到所述保持框1的支承部位2之一中之前，即在对各支承部位2以各探针3进行装备之前，引入到所述探针3中。

图4示意性示出了所述保持框1的支承部位2之一，其中，所示的支承部位2装备一探针3。相应的支承部位2已经被装备。所述支承部位2以探针3的装备以如下方式进行，所述敞开的端面5面向一预设的插入方向。

根据图4，所述支承部位2具有探针定心元件6，借助于所述探针定心元件将探针3在支承部位2中横向于探针纵轴4观察保持在一预设的探针位置中。所述位置下面叫做探针位置。例如可以将所述探针定心元件6构造成钢连接件，其在其上侧面上具有V形的（替选地例如U形的或Y形的）凹部7，参见图5。所述探针定心元件6也可以例如构造成狭缝，其中，狭缝宽度与所述探针3的外径D相应。

根据图4存在两个这种探针定心元件6。但所述探针定心元件6的数量是任意的。最少必须存在仅一个唯一的探针定心元件6。替选地也可以存在三个、四个、五个等等的探针定心元件6。

根据图4，所述支承部位2还具有一接触杆定心装置8。所述接触杆定心装置8以如下方式构造，使得接触杆10的一个端部9能够引入到其中，参见图6和7。所述接触杆10的端部9到所述接触杆定心装置8中的引入是沿着一引入方向进行的。所述引入方向，参见图8中的箭头，如从图6至8中可见，横向于探针纵轴4。根据图8，所述引入通过一保持和运动装置11来引起，其将所述接触杆10保持在所述接触杆10的保持区域12中。所述保持和运动装置11根据图8构造成机器人臂。该设计方案是可行的以及优选的，但不是强制性的。所述接触杆10的保持区域12与所述接触杆10的端部9的距离常常位于1m以及更多。

如从图6至8中可见，所述引入方向从上向下延伸。但原则上所述方向可以是任意的。关键在于，所述接触杆10的端部9沿着所述引入方向被引入到所述接触杆定心装置8中，直到所述接触杆10的端部9由于引入到所述接触杆定心装置8中因而横向于所述探针纵轴4观察定位在一预设的接触杆位置中。参见特别是图6和7，所述接触杆位置以如下方式选择，使得所述接触杆10的端部9与所述敞开的端面5（补充：精确地或者说足够准确地）对置。所述接触杆10的端部9的位置示意性地在图9中示出。因此所述接触杆10接下来借助于所述保持和运动装置11沿着所述探针纵轴4的方向运动且由此插入到所述探针3中，参见图10。

可行的是，所述探针3在所述接触杆10的端部9插入期间通过其自重和摩擦力保持在所述探针定心元件6中。但相应于图4，优选所述支承部位2在其与接触杆定心装置8关于所述探针3对置的侧面上具有一用于所述探针3的止挡件13。在此情况下，可以通过将接触杆10的端部9插入到所述探针3中，所述探针3可能移动一小段，直到所述探针3的闭合的端面5'压紧在所述止挡件13上。但之后所述探针3沿着所述探针纵轴4的方向的（继续）移动借助于所述止挡件13来阻止。

可以想象，所述接触杆10立即完全地插入到所述探针3中。但优选将所述接触杆10在沿着所述探针纵轴4的方向的运动中首先仅以一段插入到探针3中，例如以整个插入长度的10%至25%。该状态在图10中示出。之后将接触杆10（并且将探针3随其一起）反向于所述引入方向从预设的接触杆位置中运动出来。该状态在图11中示意性示出。只有在该状态下才将接触杆10完全插入到探针3中。也可行的是，逐步地实施将接触杆10继续插入到探针3中去。替选地，可以在第二步骤中进行以整个剩余的插入长度的插入。

为了确保接触杆10的端部9在接触杆定心装置中的相应的定位，可以以不同的方式构造所述接触杆定心装置8。特别可行的是，所述接触杆定心装置8相应于图6和7的示图构造成基本上V形的（替选地例如U形的）沟槽。但替选的设计方案也可行，例如如在图12中所示的Y形。

如已经提到，可以将所述接触杆10塑性地弯曲。在此情况下，所述接触杆10不再具有其在图13中以实线示出的理想构造，而是弯曲的。可能的弯曲在图13中特别夸大地以虚线示出。为了可靠地确保所述接触杆10的端部9在开始插入到探针3中时位于所述接触杆位置中，可行的是，在所述接触杆10的端部9引入到所述接触杆定心装置8中期间，检测一用于引入所述接触杆10的端部9所需的力。例如可以检测所述保持和运动装置11的驱动装置的马达电流或马达力矩。在此情况下可以参照所述力来识别所述预设的接触杆位置的到达。参见图14，例如可以将所述接触杆10的端部9首先正交于所述接触杆定心装置8的第一棱边14行驶到所述棱边14上。所述棱边14的到达可以例如通过为了使所述接触杆10运动所需的电流的升高来识别。这样，所述接触杆10的端部9可以通过沿着所述棱边14的行驶继续运动到所述接触杆定心装置8的第二棱边14'上，直至所述接触杆10的端部9贴靠在所述接触杆定心装置8的第二棱边14'上。这里所述第二棱边14'的到达也可以通过所述马达电流的相应的升高来识别。又替选地，所述接触杆10的端部9可以相继地行驶到两个棱边14、14'上，并且分别识别到所述棱边14、14'的到达，其中，在两个驶靠运动期间所述接触杆10的端部9的与各另外的边棱14'、14保持间隔。由此可以以二维来求得所述接触杆10弯曲的尺度。

又替选地，下列过程步骤是可行的：由所述接触杆定心装8形成的引导漏斗是比较陡的，参见图15。通常所述引导漏斗的张开角α根据图15最大为90°。所述引入方向相应于大致所述角度的一半。当所述接触杆10不弯曲时，所述接触杆10的端部9的位置通过所述保持和运动装置11的位态在狭窄的边界中明确地确定。特别是存在一理想位置，在该理想位置中，如以下方式保持未弯曲的接触杆10，使得所述未弯曲的接触杆10的端部9刚好（just）定位在所述接触杆位置中。所述接触杆10的端部9的位态在图15中以虚线示出。

但所述接触杆10不仅运动到所述的理想位置中，而且还超过该理想位置。如果所述接触杆10未弯曲并且所述接触杆定心装置8不存在，则接触杆10的端部9位于在图15中以点划线所示的位置中。如果所述接触杆10未弯曲并且存在所述接触杆定心装置8，则所述接触杆10因此通过所述接触杆定心装置8定位在所希望的接触杆位置中，其中，所述接触杆10弹性地弯曲。其引起一弯曲力F，利用该弯曲力将所述接触杆10的端部9保持在所希望的接触杆位置中。

由于如下情况，即所述接触杆10可能是弯曲的，无法准确地识别到，所述接触杆10的端部9塑性地错位多远。但识别到一最大的错位。因此仅需要将所述接触杆10的端部9超过所述理想位置的尺度选择成大于所述最大错位。在此情况下始终确保，所述接触杆10的端部9在所希望的接触杆位置中压紧到所述接触杆定心装置8上。在此情况下出现的所述接触杆的弯曲仅是弹性的且因此是不危险的。

本发明具有许多优点。特别可行的是，所述保持框1设计成刚性结构-即不具有可动部件，不具有促动器、不具有控制装置等等，且仍安全以及可靠地将所述接触杆10的端部9插入到所述探针3中。同样地对于一个唯一的支承部位2有效。因此可以完全取消关于所述保持框1或所述支承部位2的维护工作。仅需要间或地以新的探针3装备所述支承部位2。所述装备可以快速地并且简单地进行，其中，针对该装备过程可以选择性地进行自动的或手动的过程步骤。

上面的描述仅用于阐释本发明。相反，本发明的保护范围仅应该通过附属的权利要求书来确定。

附图标记列表

1             保持框

2             支承部位

3             探针

4            探针纵轴

5            敞开的端面

5'           闭合的端面

6            探针定心元件

6'           扩展部

7            凹部

8            接触杆定心装置

9             端部

10          接触杆

11          保持和运动装置

12          保持区域

13           止挡件

14、14'  棱边

d            内径

D           外径

F            弯曲力

l             长度

α           张开角