用于研磨碳质材料的装置和方法 |
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| 申请号 | CN201580038929.6 | 申请日 | 2015-07-10 | 公开(公告)号 | CN106715049A | 公开(公告)日 | 2017-05-24 |
| 申请人 | 克夫拉碳研磨公司; | 发明人 | 尼克·布雷简达尔; 马库斯·安东尼厄斯·约翰尼斯·玛利亚·罗宾; 贾恩·索尼奥斯; | ||||
| 摘要 | 用于 研磨 例如存在于 高炉 (3)炉底(2)中的材料的装置(1)，该装置包括用于 碳 质材料如碳 块 和/或砖的研磨器(4)，该装置还包括具有 机器人 底座(6)的机器人(5)，在所述机器人底座上安装有可 移动机器人 臂(7)，其中所述研磨器(4)安装在所述可移动机器人臂(7)远离所述机器人 基座 (6)的末端，其中所述机器人臂(7)和安装在其上的所述研磨器(4)连接到用于控制所述机器人臂(7)的运动和所述研磨器(4)操作的 控制器 (8)。装置(1)通过在高炉炉底(2)上设置可移位机器人(5)来使用；测量实际高炉炉底表面高度；测量所述可移位机器人(5)的 位置 和高度；从所需的炉底表面高度和测得的实际炉底表面高度计算出必须通过研磨除去的炉底表面高度；以及控制所述可移位机器人(5)和安装在其上的研磨器(4)的操作以移除所述计算出的炉底表面高度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于研磨碳质材料的装置(1)，例如高炉炉底(2)或碳质材料的单独块(11)或砖，所述装置(1)包括用于这种碳质材料的研磨器(4)，其特征在于，还包括机器人(5)，所述机器人(5)包括其上安装有可移动机器人臂(7)的机器人基座(6)，其中所述研磨器(4)安装在所述可移动机器人臂(7)远离所述基座(6)的末端，并且其中机器人臂(7)和安装在其上的研磨器(4)连接到用于控制机器人臂(7)的运动和研磨器(4)的操作的控制器(8)，其中，还包括用于在水平面中的不同位置处测量所述炉底(2)的炉底表面高度的监测装置(9)，并且所述控制器(8)设置成根据高炉(3)的炉底(2)的所需表面高度移动所述机器人臂(7)。 |
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| 说明书全文 | 用于研磨碳质材料的装置和方法[0001] 本发明涉及一种用于研磨高炉炉底或单独的碳质材料块或砖的装置，该装置包括研磨器。本发明还涉及一种用研磨器研磨高炉炉底或单独的碳质材料块或砖的方法。研磨器适于研磨所有类型的碳质材料，例如碳块或砖，以及微孔碳、石墨和半石墨的块或砖。 [0002] 从E.N.Bushinskii等人的“高炉大修中的底部研磨的机械化”一文中可知此类装置和方法，其可以从互联网上获得，作为从Metallurg，8号，第16-17页，1983年8月翻译的文章。根据该文章，底部的高氧化铝部分的内表面与周边碳块通过小磨床被磨平。这里，块中的突起和凹陷不应当与水平方向具有大于2mm的偏差。研磨底部的水平路线是困难的操作，因为它是在拥挤的条件下和在高炉炉壳的封闭空间中进行的。 [0003] 进一步已知的是，SGL Carbon集团公司已经开发并使用径向铣床在径向加工操作中以高于传统手动磨削的速度研磨高炉的底部炉底。然而，这种已知的径向铣刨机由于其庞大而使用起来很麻烦，而加工的底部炉膛表面水平的精度仍然需要改进。 [0004] 通常，机器人是已知的，但是由于好的原因不与在碳质材料上的研磨操作相关，特别是不用于研磨高炉炉底。如已经提到的，研磨高炉底部的水平路线是困难的操作，因为其在拥挤的条件下以及在高炉炉壳的封闭且受限的空间中进行。 [0005] 有许多涉及机器人的引用，一些典型的例子如下。 [0006] US 2013/0273818公开了一种操纵器，其包括控制座，机器人臂组件和抛光机构。抛光机构安装在机器人臂组件上并用于去除金属工件上的毛刺。这种未进行重新设计和重建的用于去除金属工件上的毛刺的装置，不适合用于研磨高炉炉底或单独的碳质材料块或砖。 [0007] US 2013/0226340公开了一种移动机器人，其包括支撑机器人臂的全向轮式支撑车辆，并且包括设计成定位机器人臂的定位装置，该机器人臂能够相对于支撑车辆自动移动。这种已知的移动机器人可以自动处理工件，例如风力涡轮机的转子叶片或飞机的机翼。然后，移动机器人可以执行边缘的轮廓研磨和/或修剪，为此目的，可以将适当的工具附接到机器人臂。移动机器人配备有用于机器人臂和车辆的控制装置。未进行重新设计和重建的用于执行对风力涡轮机的转子叶片或飞机机翼的边缘的轮廓磨削或修整的已知机器人，不适合用于研磨高炉炉底或单独的碳质材料块或砖材料。 [0008] WO2007/141320公开了一种用于处理表面，特别是天花板的砂磨，并且可应用于墙壁或墙壁和天花板之间的接合处的设备。机器人包括可移动插座，承载打磨单元的铰接式操纵器臂，该臂由可竖直延伸并搁置在可移动插座上的升降机支撑。该设备设计用于核和建筑领域，因此未进行重新设计和重建的设备不适合用于研磨高炉炉底或单独的碳质材料块或砖。 [0009] 根据本发明，提出了一个或多个装置和方法。 [0010] 根据本发明的第一方面，所述装置包括具有机器人基座的机器人，在所述机器人基座上安装有可移动机器人臂，并且其中所述研磨器安装在所述可移动机器人臂的远离所述机器人基座的末端，并且其中所述机器人臂和安装在其上的研磨器连接到用于控制机器人臂的运动和研磨器的操作的控制器，并且其中，其包括用于测量在水平面中的不同位置处的炉底的炉底表面高度的监测装置，所述控制器被设置成根据所述高炉的炉底的所需的表面高度来移动所述机器人臂。因此，本发明的方法具有以下特征： [0011] -在高炉炉底设置可移位机器人； [0012] -测量实际高炉炉底表面高度； [0013] -测量可位移机器人的位置和高度； [0014] -从所需的炉底表面水平和测量的实际炉底表面高度计算出必须通过研磨去除的炉底表面的高度；和 [0015] -控制所述可移位机器人和安装在其上的研磨器的操作，以移除所述计算出的炉底表面的高度。 [0016] 实践表明，利用本发明的装置和方法，可以快速和精确地完成炉底的研磨。与现有技术的装置和方法相比，对应于至少两天的高炉操作，可以减少三分之二的处理时间。平均尺寸的高炉的一天运行的货币价值相当于约100万欧元。 [0017] 本发明还适用于研磨用于邻近高炉壳衬层放置的碳质材料的单独块或砖的方法，其中所述方法包括以下步骤： [0018] -测量实际高炉炉衬的形状和尺寸； [0019] -控制可移位机器人和安装在其上的研磨器的操作，以加工块或砖，以匹配所测量的高炉壳衬层的形状和尺寸。以这种方式操作极大地提高了高炉中的砖块工作的精度，并相应地改进了这种砖的冷却，这积极地影响了高炉寿命预期。 [0020] 在本发明的装置中，机器人基座是可移位的。这意味着尽管用于磨削炉底的可移位机器人的操作被限制在由机器人臂的到达范围限定的机器人附近，但是可以加工整个炉底。在该机器人附近，控制器设置成根据炉底所需的表面高度来移动机器人臂。为此目的，希望机器人臂可上下和来回移动。 [0021] 还期望本发明的方法包括以下步骤： [0022] -在所述可移位机器人附近完成所述研磨操作； [0023] -重新定位所述可移位机器人；和 [0024] -重复测量所述可移位机器人的位置和高度的步骤； [0025] -并且重复控制所述可移位机器人和安装在其上的研磨器的操作的步骤，以移除在由所述机器人臂的到达范围限定的附近所述计算出的炉底表面的高度。 [0026] 为了实现对炉底表面的完全研磨，重新安置可移位机器人的步骤，测量可移位机器人的位置和高度以及控制可移位机器人和安装在其上的研磨器的操作，持续直到高炉的整个炉底表面的被研磨到所需的炉底表面高度。 [0027] 优选地，相对于高炉的固定点测量炉底表面高度。适当地，相对于高炉风口的高度来测量炉底表面高度。 [0028] 还期望的是，监测装置被设置成测量机器人的位置和高度。优选地，这些监测装置被布置成参考高炉的固定点来测量机器人的位置和高度。合适地，相对于高炉风口的高度来测量机器人的位置和高度。 [0030] 在图中： [0031] -图1以侧视图示出了根据本发明的设置在高炉中的炉底上的装置； [0032] -图2以俯视图示出了由根据图1的装置在高炉内所占据的一系列连续位置；和[0033] -图3以侧视图(左侧)和顶视图(右侧)示出加工碳质材料单独的块或砖。 [0034] 每当在图中应用相同的附图标记时，这些附图标记表示相同的部分。 [0035] 在图1中，示出了用于研磨高炉3的炉底2的装置1。炉底2包括碳块和/或砖，并且装置1具有研磨器4，用于研磨炉底2到所需的表面高度。也可能研磨其它碳质材料的块或砖，例如微孔碳、石墨或半石墨。 [0036] 本发明的装置1具有机器人5，机器人5包括机器人基座6，可移动机器人臂7安装在机器人基座6上。装置1的研磨器4安装在远离机器人基座6的可移动机器人臂7的末端上。机器人臂7和安装在其上的研磨器4都连接到控制器8，用于控制机器人臂的移动和用于控制研磨器4的操作。在图1所示的实施例中(并且在下面参照图3讨论的实施例中)，机器人臂7、研磨器4和控制器8之间的连接是无线的，如箭头A和C所示。然而，也可以在机器人臂7、研磨器4和控制器8之间提供有线连接，尽管这不是优选的。 [0037] 控制器8布置成移动机器人臂7并根据高炉3的炉底2的所需表面高度来操作研磨器4。为此，机器人臂7以及随后安装在其上的研磨器4是可上下移动和来回移动。 [0038] 图1还示出了监测装置9，用于在水平面中的不同位置处测量炉底2的炉底2表面高度。这用条纹线D，E和F表示。监视装置9还被布置为相对于高炉3的固定点测量其自身的位置。使用该后一信息，监视装置9可以被适当地实施以便相对于高炉3的这样的固定点测量炉底2的表面高度。高炉3内的适当的固定高度与高炉风口10的高度有关，在图1中仅示出2个。然而，本领域技术人员知道，围绕高炉3壁周向设置一系列风口10。适当地，然后测量的固定高度可以与所有风口10的平均心脏线的水平相关。 [0039] 优选地，监测装置9还被布置成测量高炉3内的机器人5的位置和高度，如用标记为H的条纹线表示的。优选地，参考高炉3的相同固定高度进行，特别是高炉风口10的高度。 [0040] 根据本发明的另一方面，装置1可用于实施使用安装在本发明的可移位机器人5的可移动机器人臂7上的研磨器4来研磨高炉3炉底2的方法。在该方法中应用以下步骤： [0041] -将可移位机器人5提供在高炉3的炉底2上； [0042] -测量实际高炉3炉底2表面高度； [0043] -测量可移位机器人5的位置和高度； [0044] -从所需的炉底2表面高度和测量的实际炉底底部2表面高度计算出必须通过研磨去除的炉底2表面的高度； [0045] -控制可移位机器人5和安装在其上的研磨器4的操作，以移除所述计算出的炉底2表面的高度。 [0046] 从图1中可以清楚地看到，用于研磨炉底2的可移位机器人5的操作被限制在由机器人臂7的到达范围限定的机器人的附近。与此相关地，机器人基座6是可移动的，从而占据高炉3的炉底2上的一系列位置，以最终覆盖高炉3的整个炉底2。因此，在本发明的方法中，优选包括以下步骤： [0047] -在可移位机器人5附近完成研磨操作； [0048] -重新定位可移位机器人5；和 [0049] -重复测量可移位机器人5的位置和高度的步骤； [0050] -并重复控制可移位机器人5和安装在其上的研磨器4的操作的步骤，以移除在由机器人臂7的到达范围限定的附近的炉底2表面的所述计算高度。重新定位可移位机器人5的步骤，测量可移位机器人5的位置和高度，并且控制可移位机器人5和安装在其上的研磨器4的操作，从而继续直到高炉3的整个炉底2表面被研磨到所需的炉底2表面高度。这导致一系列操作位置，如图2所示。 [0051] 如在研磨高炉3炉底2的方法中所述，机器人臂7适当地上下和来回移动，以便在炉底2的正确位置提供正确的研磨量，所有这些都基于利用监测装置9测量实际炉膛底部2表面高度以及机器人5的位置和高度。由于从炉底2上松开的被去除的碳，在高炉3内产生的灰尘优选同时被集尘器抵消。其可以实施的方式是本领域技术人员已知的，并且不再进一步阐明。 [0052] 本发明的优点特别地通过布置这样的特征来实现，即，在水平面中的不同位置处测量炉底2的表面高度，并且特别地，相对于高炉3的固定点测量该炉底2的表面高度。这同样适用于关于高炉3的这样的固定点测量机器人的位置和高度。虽然优选适用于相对于高炉风口10的高度的测量，但是这不是唯一的可能性。还可以使用其它固定点来提供机器人的位置和高度以及必须通过研磨去除的炉底2表面的所需高度的精确测量。 [0053] 如已经提到的，本发明的装置1可以用在许多不同的应用中。一种特别有利的应用在图3中示出，并且涉及使用研磨器4研磨安装在可移位机器人上的用于放置在高炉壳衬层附近的碳质材料的单独块11或砖的方法，在该方法中，首先用适当的装置测量实际高炉壳衬层的形状和尺寸。例如，图1所示的监测装置9或其它合适的装置可以用于该目的。测量的高炉壳衬层的形状和尺寸存储在控制器8中，并且用于控制机器人1和安装在其上的臂7和研磨器4的操作，以加工块11或砖，以匹配高炉壳衬层的测量的形状和尺寸。参见块11的半径12，如图3的右侧部分清楚地示出的，提供了所述块11的俯视图。 [0054] 虽然已经参考本发明的装置和方法的示例性实施例讨论了本发明，但是本发明不限于该特定实施例，在不脱离本发明的情况下可以以许多方式进行变化。因此，所讨论的示例性实施例将不被用于严格地根据其来解释所附权利要求。相反，实施例仅旨在解释所附权利要求的措辞，而不意图将权利要求限制于该示例性实施例。因此，本发明的保护范围将仅根据所附权利要求来解释，其中权利要求的措辞中的可能的不确定性将使用该示例性实施例来解决。 |
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