本发明涉及一种用于铸造电炉冶炼金属液体浮渣清理的机械手，还涉及一种捞渣机器人以及一种捞渣方法。
背景技术：
目前，铸造电炉冶炼金属液体浮渣的清理，主要是靠工人在高度危险的电炉旁近距离作业完成，存在着劳动强度大、安全风险大，且效率低、质量不稳定等问题。现有的几种机械捞渣设备也同样严重依赖人工操作，尤其是清渣环节，需要人工近距离清理，人身安全、低效率、高成本的问题还是无法彻底解决。
技术实现要素：
本发明提出了一种捞渣机械手、机器人及捞渣方法，其目的是：减少工人劳动强度，提高效率，保证生产安全。
本发明技术方案如下：
一种捞渣机械手，包括本体，还包括安装在本体上的螺旋板、用于驱动螺旋板相对于本体转动的回转驱动装置以及用于清除螺旋板上渣滓的清渣机构；
所述螺旋板的转动轴线为竖直设置。
作为上述机械手的进一步改进：所述螺旋板安装在回转轴的下端，所述回转轴上设有外螺纹，所述外螺纹与螺旋板的旋向相同且导程相等；所述外螺纹的上端与回转轴的上端之间留有空白段；
所述回转驱动装置为用于驱动回转轴转动的第三马达；
所述清渣机构包括升降板、导向杆和清渣块；
所述升降板上的螺母与所述外螺纹相配合；所述导向杆为竖直设置，并与所述本体固定连接；所述升降板与导向杆滑动连接；
所述清渣块安装在升降板上；清渣块用于清除螺旋板表面的渣滓。
作为上述机械手的进一步改进：所述清渣块包括上清渣块和下清渣块；上清渣块与下清渣块之间留有间隙，前者用于清理位于螺旋板上表面的渣滓，后者用于清理位于螺旋板下表面的渣滓。
本发明还公开了一种捞渣机器人，包括所述的捞渣机械手；
还包括机械臂；所述机械臂包括竖直设置的油缸，所述捞渣机械手的本体安装在油缸伸缩杆的下端。
作为上述机器人的进一步改进：所述机械臂还包括立柱、回转支撑、行走梁和行走小车；
所述行走梁通过回转支撑安装在立柱的上端；所述行走小车沿行走梁行走，所述油缸的缸体安装在行走小车上。
作为上述机器人的进一步改进：还包括用于驱动行走梁相对于立柱旋转的第二马达以及用于驱动所述行走小车沿行走梁移动的第一马达。
作为上述机器人的进一步改进：所述行走梁上设置有左右两部链轮，链轮之间通过传动链实现传动，所述第一马达用于驱动其中一部链轮转动，所述行走小车与传动链相连接。
作为上述机器人的进一步改进：所述行走梁上还安装有液压站，所述液压站和行走小车分别位于立柱的两侧。
作为上述机器人的进一步改进：还包括用于检测油缸内液压油压力的第一压力传感器和用于检测第三马达负载的第二压力传感器。
采用上述的捞渣机器人进行捞渣，步骤为：
（i）第三马达启动，带动回转轴及螺旋板正转，使升降板上的螺母提升至空白段处；同时，捞渣机械手在机械臂的操作下移动到目标捞渣点；
（ii）第三马达继续转动，同时油缸伸长，捞渣机械手下降，当检测到第一压力传感器和第二压力传感器的压力值均发生突变后，判定螺旋板接触到液面；
（iii）油缸按预设速度伸长，同时螺旋板继续转动，直至下探到目标深度；
（iv）第三马达停止转动，油缸回缩，带动捞渣机械手提升，直至螺旋板离开液面；
（v）机械臂动作，将捞渣机械手移动到卸渣位置；
（vi）第三马达开始反转，使升降板上的螺母与外螺纹配合，外螺纹驱动升降板及清渣块下降，使清渣块将螺旋板表面的渣滓清除，最后第三马达停止转动。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：（1）本发明实现了机械式捞渣与清渣，工人可以通过操控机械设备的方式完成工作，减少了劳动强度，提高了生产效率，有利于保障人身安全；（2）机械手及其清渣机构结构简单，控制方便，通过控制马达的正反转即可实现浸入状态和清渣状态的转换，具体的，马达正转可降低浸入液面的螺旋板所遇到的阻力，提高效率，同时还能利用螺纹机构将清渣块提升到不干涉螺旋板的高度，而马达反转时，升降板上的螺母将会自动与外螺纹结合，推动清渣块向下移动，自动完成渣滓的清理工作；（3）通过压力传感器可以快速判断出螺旋板是否接触液面。
附图说明
图1为本发明机器人的结构示意图。
图2为图1中a部分的局部示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术方案：
如图1，一种捞渣机器人，包括机械臂和安装在机械臂末端的捞渣机械手13。
所述机械臂包括立柱4、回转支撑5、行走梁9和行走小车12。
所述行走梁9通过回转支撑5安装在立柱4的上端；所述行走小车12沿行走梁9行走，所述油缸11的缸体安装在行走小车12上。
机械臂还包括用于驱动行走梁9相对于立柱4旋转的第二马达8以及用于驱动所述行走小车12沿行走梁9移动的第一马达6。
所述行走梁9上设置有左右两部链轮7，链轮7之间通过传动链实现传动，所述第一马达6用于驱动其中一部链轮7转动，所述行走小车12与传动链相连接，第一马达6通过传动链机构驱动行走小车12移动。
第二马达8通过齿轮结构或其它传动机构驱动行走梁9转动。回转支撑5处还设置有刹车装置3，刹车装置3包括两个可动作的刹紧块，用于与跟随行走梁9转动的刹车片接触，固定行走梁9相对于立柱4的角度。
所述机械臂还包括竖直设置且安装在行走小车12上的油缸11。
所述行走梁9上还安装有液压站1，所述液压站1和行走小车12分别位于立柱4的两侧。液压站1上设置有液压泵2，所述液压泵2用于为各液压马达和油缸11提供液压油，液压站1上还设置有液压阀等控制元件。液压站1不仅作为动力装置，而且还作为配重装置，使行走梁9的负载更改为均衡。
如图2，所述捞渣机械手13包括本体13-2，还包括安装在本体13-2上的螺旋板13-10、用于驱动螺旋板13-10相对于本体13-2转动的回转驱动装置以及用于清除螺旋板13-10上渣滓的清渣机构。
所述螺旋板13-10的转动轴线为竖直设置，所述螺旋板13-10安装在回转轴13-6的下端，所述回转轴13-6上设有外螺纹13-7，所述外螺纹13-7与螺旋板13-10的旋向相同且导程相等；所述外螺纹13-7的上端与回转轴13-6的上端之间留有空白段。
回转轴13-6上端通过第一楔铁13-5与第三马达13-1的输出轴相连接，另一端通过第二楔铁13-12与螺旋板13-10的芯轴相连接。
所述回转驱动装置为用于驱动回转轴13-6转动的第三马达13-1。
所述清渣机构包括升降板13-4、导向杆13-3和清渣块。
所述升降板13-4上的螺母与所述外螺纹13-7相配合；所述导向杆13-3为竖直设置，并与所述本体13-2固定连接；所述升降板13-4与导向杆13-3滑动连接，在第三马达13-1的驱动下，实现相对于本体13-2的上下移动。本体13-2上还安装有针对升降板13-4的限位开关13-11。
所述清渣块安装在升降板13-4上；清渣块用于清除螺旋板13-10表面的渣滓。
具体的，所述清渣块包括上清渣块13-8和下清渣块13-9；上清渣块13-8与下清渣块13-9之间留有间隙，前者用于清理位于螺旋板13-10上表面的渣滓，后者用于清理位于螺旋板13-10下表面的渣滓。
所述捞渣机械手13的本体13-2安装在油缸11伸缩杆的下端。
机器人还包括用于检测油缸11内液压油压力的第一压力传感器10和用于检测第三马达13-1负载的第二压力传感器14。
机器人还配备位置检测系统，包括：设置有角度检测装置，用于检测行走梁9相对于立柱4的角度；行走梁9、行走小车12上设置有位移检测装置，用于检测行走小车12在行走梁9上的位置；油缸11上设置有位置检测装置，用于检测其伸缩杆的位置，以控制机械手的高度。
机器人还包括电控操作台15和遥控接收器16。机器人至少具备手动、遥控和自动三种控制模式：
手动模式：操作者通过电控操作台15向液压站1发送控制信号，使各马达、油缸11等部件动作。
遥控模式：操作者通过遥控器发出控制信号，电控操作台15将遥控接收器16接收到的信号转发出去，实现控制。
自动模式：先通过手动或遥控方式控制机器人完成所要完成的动作，期间通过检测装置记录各关节、部件所在的位置，完成示教。捞渣生产时，电控操作台15根据示教过程，自动发送控制信号实现动作，并通过监测各检测装置返回的信号，获取机器人的状态，及时完成步骤转换，直至完成作业。
具体的，上述捞渣机器人进行捞渣的步骤为：
（i）第三马达13-1启动，带动回转轴13-6及螺旋板13-10正转，使升降板13-4上的螺母提升至空白段处；同时，机械手在机械臂的操作下移动到目标捞渣点；
（ii）第三马达13-1继续转动，同时油缸11伸长，捞渣机械手13下降，当检测到第一压力传感器10和第二压力传感器14的压力值均发生突变后，判定螺旋板13-10接触到液面；
（iii）油缸11按预设速度伸长预设长度，同时螺旋板13-10继续转动，直至下探到目标深度；螺旋板13-10以旋入的姿态进入液面，既能够减小阻力，同时还能够尽可能地不扰动渣滓，防止渣滓散开、影响捞渣；
（iv）第三马达13-1停止转动，油缸11回缩，带动捞渣机械手13提升，直至螺旋板13-10离开液面；在上升过程中，渣滓落到螺旋板13-10上，跟随其离开金属液；
（v）机械臂动作，将捞渣机械手13移动到卸渣位置；
（vi）第三马达13-1开始反转，使升降板13-4上的螺母与外螺纹13-7配合，外螺纹13-7驱动升降板13-4及清渣块下降，使清渣块将螺旋板13-10表面的渣滓清除，最后第三马达13-1停止转动。
而后可返回步骤（i），循环捞渣清渣工作。
本系统不仅可用于冶金领域，也可用于其它需要进行类似捞渣作业的领域。