CN105571324B - 一种冶金炉窑筑炉方法及其采用的3d打印机器人 - Google Patents

一种冶金炉窑筑炉方法及其采用的3d打印机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN105571324B
CN105571324B CN201510887036.0A CN201510887036A CN105571324B CN 105571324 B CN105571324 B CN 105571324B CN 201510887036 A CN201510887036 A CN 201510887036A CN 105571324 B CN105571324 B CN 105571324B
Authority
CN
China
Prior art keywords
brickwork
printing
metallurgical furnace
burner hearth
robot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510887036.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105571324A (zh
Inventor
曹斌
席灿明
陶力
陈杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guiyang Aluminum Magnesium Design and Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Guiyang Aluminum Magnesium Design and Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guiyang Aluminum Magnesium Design and Research Institute Co Ltd filed Critical Guiyang Aluminum Magnesium Design and Research Institute Co Ltd
Priority to CN201510887036.0A priority Critical patent/CN105571324B/zh
Publication of CN105571324A publication Critical patent/CN105571324A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105571324B publication Critical patent/CN105571324B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/16—Making or repairing linings increasing the durability of linings or breaking away linings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Abstract

本发明公开了一种冶金炉窑筑炉方法及其采用的3D打印机器人，它是躺3D打印机器人按照设计要求和3D扫描仪逆向建模结果，将筑炉材料逐层捣鼓打印在炉膛内，实现新筑炉或者炉膛修复。3D打印机器人的控制系统驱动3D扫描仪及执行机构运动，对炉膛进行三维扫描，并对扫描数据分析处理，进行逆向建模，然后将建模结果与炉膛设计进行比较，确定筑炉材料添加区域，制定打印规划并通过多维度运动机器臂带动布料机构和筑炉工具进行筑炉。本发明的冶金炉窑筑炉3D打印机器人，可根据炉膛形状和设计要求，实现增材制造，有效利用已有可用的阴极，减小刨炉和重新筑炉工作量，避免浪费，减少阴极等材料用量；提高筑炉效率，减少筑炉人员，提高劳动生产率，保护人员身心健康。

Description

一种冶金炉窑筑炉方法及其采用的3D打印机器人
技术领域
本发明涉及铝电解技术领域，具体涉及一种冶金炉窑筑炉方法及其采用的3D打印机器人。
背景技术
传统的冶金炉窑一般根据炉膛大小进行筑炉设计和备料，并多采用人工方式筑炉，材料浪费大，工作效率低；而且在炉窑大修时，通常要将炉底残料刨除，再重新进行设计和筑炉，造成材料和糊料浪费，劳动强度大，劳动生产率低，污染严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种冶金炉窑筑炉方法及其采用的3D打印机器人，以解决传统冶金炉窑筑炉方法的不足。
本发明是这样实现的：
一种冶金炉窑筑炉方法，它采用一种冶金炉窑筑炉3D打印机器人，该3D打印机器人按照设计要求和3D扫描仪逆向建模结果，将筑炉材料逐层捣鼓打印在炉膛内，实现新筑炉或者炉膛修复。
筑炉前，3D打印机器人的控制系统驱动3D扫描仪及执行机构运动，对炉膛进行三维扫描，并对扫描数据分析处理，进行逆向建模，然后将建模结果与炉膛设计进行比较，确定筑炉材料添加区域，制定打印规划。
筑炉时，安装在3D打印机器人的多维度运动机器臂上的定位传感器随机器臂在炉膛内沿三个维度运动，进行初始定位，然后机器臂按照打印规划自动从工具支架上选择多种筑炉工具之一，移至待筑炉位置，同时送料机构也将送料口对准待筑炉位置，按照边送料边捣固的方式，进行第一层打印；之后定位传感器再随机器臂在炉膛内沿三个维度运动，进行再次定位和实施新一轮的打印；如此反复，不断重复定位和打印，直至满足炉膛设计要求。
每层打印完成后，筑炉数据通过移动互联网信号发送器传送至车间数据中心进行分析；并且，人工可视筑炉情况，暂停机器人自动工作，通过遥控器控制机器人的筑炉工具，对筑炉效果不好的区域进行修补打印。
3D打印机器人的筑炉材料采用能够在40℃以下温度施工的冷捣糊料，确保糊料在输送和施工过程中性能稳定，不因温度降低而影响打印效果。
为实现上述方法，本发明采用这样一种冶金炉窑筑炉的3D打印机器人，它包括能够在冶金炉窑两侧轨道上行走的两个行走小车，每个行走小车均设有执行机构和控制系统，且两个小车通过两根平行布置的横梁连接；它还设有一个移动储料箱，移动储料箱悬挂在两根横梁上且能够沿横梁滑动，移动储料箱上设有旋转盘和送料管，移动储料箱下方悬挂设有两条多维度运动机器臂，其中一条多维度运动机器臂下端设有布料结构，另一条多维度运动机器臂下端设有筑炉工具，筑炉工具可采用多种不同形式的装置，如筑炉锤等等。
其中，执行机构中设有3D扫描仪，多维度运动机器臂上设有定位传感器，3D扫描仪和定位传感器接受执行机构的指令进行工作。控制系统中设有移动互联网信号发送器、雷达感应装置和液压系统，其可以控制移动储料箱的滑动以及旋转盘的旋转和布料、筑炉工序。多维度运动机器臂的顶端与旋转盘固定连接，这样随着旋转盘的旋转，两条多维度运动机器臂的位置可以自由变换，实现布料和筑炉工序的切换。另外，在旋转盘上设有辅助下料器用于促进下料。
本发明的冶金炉窑筑炉3D打印机器人，可根据炉膛形状和设计要求，实现增材制造，有效利用已有可用的阴极，减小刨炉和重新筑炉工作量，避免浪费，减少阴极等材料用量；提高筑炉效率，减少筑炉人员，提高劳动生产率，保护人员身心健康。
附图说明
图1是本发明的3D打印机器人用于冶金炉窑筑炉的结构示意图；
图2是本发明的3D打印机器人用于黄磷炉筑炉的结构示意图；
附图标记说明：1-行走小车，2-遥控器，3-执行机构，4-多维度运动机器臂，5-横梁，6-筑炉工具，7-布料机构，8-控制系统，9-辅助下料器，10-旋转盘，11-移动储料箱，12-送料管，13-冶金炉窑，14-黄磷炉。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的冶金炉窑筑炉的3D打印机器人包括能够在冶金炉窑13两侧轨道上行走的两个行走小车1，每个行走小车1均设有执行机构3和控制系统8，且两个小车1通过两根平行布置的横梁5连接；它还设有一个移动储料箱11，移动储料箱11悬挂在两根横梁5上且能够沿横梁5滑动，移动储料箱11上设有旋转盘10和送料管12，在旋转盘10上设有辅助下料器9。移动储料箱11下方悬挂设有两条多维度运动机器臂4，其中一条多维度运动机器臂4下端设有布料结构7，另一条多维度运动机器臂4下端设有筑炉工具6，多维度运动机器臂4的顶端与旋转盘10固定连接。
执行机构3中设有3D扫描仪，多维度运动机器臂4上设有定位传感器，3D扫描仪和定位传感器由执行机构3指挥完成工作任务。控制系统8中设有移动互联网信号发送器、雷达感应装置和液压系统。
实施例1：
如图1所示，本发明用于冶金炉窑13时是这样实施的：
筑炉前，行走小车1在冶金炉窑13两侧设置的轨道上行走，控制系统8驱动执行机构3中的3D扫描仪运动，对炉膛进行三维扫描，并对扫描数据分析处理，进行逆向建模，然后执行机构3将建模结果与炉膛设计进行比较，确定筑炉材料添加区域，制定打印规划。
筑炉时，安装在多维度运动机器臂4上的定位传感器5随机器臂在炉膛内沿三个维度运动，进行初始定位，然后机器臂按照打印规划自动从工具支架上选择一种筑炉工具6如筑炉锤头，移至待筑炉位置；筑炉材料采用可在40℃以下温度施工的冷捣糊料，确保糊料在输送和施工过程中性能稳定，不因温度降低而影响打印效果，送料管12接通外部来料通道后由辅助下料器9通过震动或者加压等方式将筑炉料下放至布料机构7，布料机构7将送料口对准待筑炉位置，按照边送料边捣固的方式，通过筑炉工具6进行第一层打印；之后定位传感器再随机器臂在炉膛内沿三个维度运动，进行再次定位和实施新一轮的打印。如此反复，不断重复定位和打印，直至满足炉膛设计要求。旋转盘10的转动能够使两条多维度运动机器臂4变换位置，而多维度运动机器臂4又具有伸缩功能，从而实现不同高度、不同平面位置的布料和打印。
每层打印完成后，筑炉数据(打印面积、用料、层厚等)可通过控制系统8中的移动互联网信号发送器传送至车间数据中心进行分析；并且，人工可视筑炉情况，暂停机器人自动工作，通过遥控器2控制机器人的筑炉工具，对筑炉效果不好的区域进行修补打印。因此，在行走小车1上设有遥控信号接收部件。
行走小车作为承载打印机构、执行机构3和控制系统8的移动装置，动力由控制系统8中的液压系统供给，行走由控制系统8控制，筑炉过程中会按照打印规划自动行走让出未筑炉的区域，且当遇到障碍物时，控制系统8中的雷达感应装置会自动报警并重新规划行走路线，确保行走小车1行走至合适的位置。
实施例2：
如图2所示，本发明用于黄磷炉14时是这样实施的：
筑炉前，行走小车1在黄磷炉14环向设置的轨道上行走，控制系统8驱动执行机构3中的3D扫描仪运动，对炉膛进行三维扫描，并对扫描数据分析处理，进行逆向建模，然后执行机构3将建模结果与炉膛设计进行比较，确定筑炉材料添加区域，制定打印规划。
筑炉时，安装在多维度运动机器臂4上的定位传感器5随机器臂在炉膛内沿三个维度运动，进行初始定位，然后机器臂按照打印规划自动从工具支架上选择一种筑炉工具6如筑炉锤头，移至待筑炉位置；筑炉材料采用可在40℃以下温度施工的冷捣糊料，确保糊料在输送和施工过程中性能稳定，不因温度降低而影响打印效果，送料管12接通外部来料通道后由辅助下料器9通过震动或者加压等方式将筑炉料下放至布料机构7，布料机构7将送料口对准待筑炉位置，按照边送料边捣固的方式，通过筑炉工具6进行第一层打印；之后定位传感器再随机器臂在炉膛内沿三个维度运动，进行再次定位和实施新一轮的打印。如此反复，不断重复定位和打印，直至满足炉膛设计要求。旋转盘10的转动能够使两条多维度运动机器臂4变换位置，而多维度运动机器臂4又具有伸缩功能，从而实现不同高度、不同平面位置的布料和打印。
每层打印完成后，筑炉数据(打印面积、用料、层厚等)可通过控制系统8中的移动互联网信号发送器传送至车间数据中心进行分析；并且，人工可视筑炉情况，暂停机器人自动工作，通过遥控器2控制机器人的筑炉工具，对筑炉效果不好的区域进行修补打印。因此，在行走小车1上设有遥控信号接收部件。
行走小车作为承载打印机构、执行机构3和控制系统8的移动装置，动力由控制系统8中的液压系统供给，行走由控制系统8控制，筑炉过程中会按照打印规划自动行走让出未筑炉的区域，且当遇到障碍物时，控制系统8中的雷达感应装置会自动报警并重新规划行走路线，确保行走小车1行走至合适的位置。
当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冶金炉窑筑炉方法，其特征在于：它采用一种冶金炉窑筑炉3D打印机器人，该3D打印机器人按照设计要求和3D扫描仪逆向建模结果，将筑炉材料逐层捣鼓打印在炉膛内，实现新筑炉或者炉膛修复；筑炉前，3D打印机器人的控制系统驱动3D扫描仪及执行机构运动，对炉膛进行三维扫描，并对扫描数据分析处理，进行逆向建模，然后将建模结果与炉膛设计进行比较，确定筑炉材料添加区域，制定打印规划；筑炉时，安装在3D打印机器人的多维度运动机器臂上的定位传感器随机器臂在炉膛内沿三个维度运动，进行初始定位，然后机器臂按照打印规划自动从工具支架上选择一种筑炉工具，移至待筑炉位置，同时送料机构也将送料口对准待筑炉位置，按照边送料边捣固的方式，进行第一层打印；之后定位传感器再随机器臂在炉膛内沿三个维度运动，进行再次定位和实施新一轮的打印；如此反复，不断重复定位和打印，直至满足炉膛设计要求。
2.根据权利要求1所述的冶金炉窑筑炉方法，其特征在于：每层打印完成后，筑炉数据通过移动互联网信号发送器传送至车间数据中心进行分析；并且，人工可视筑炉情况，暂停机器人自动工作，通过遥控器控制机器人的筑炉工具，对筑炉效果不好的区域进行修补打印。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述的冶金炉窑筑炉方法，其特征在于：3D打印机器人的筑炉材料采用能够在40℃以下温度施工的冷捣糊料，确保糊料在输送和施工过程中性能稳定，不因温度降低而影响打印效果。
4.一种冶金炉窑筑炉的3D打印机器人，其特征在于：它包括能够在冶金炉窑（13）两侧轨道上行走的两个行走小车（1），每个行走小车（1）均设有执行机构（3）和控制系统（8），且两个小车（1）通过两根平行布置的横梁（5）连接；它还设有一个移动储料箱（11），移动储料箱（11）悬挂在两根横梁（5）上且能够沿横梁（5）滑动，移动储料箱（11）上设有旋转盘（10）和送料管（12），移动储料箱（11）下方悬挂设有两条多维度运动机器臂（4），其中一条多维度运动机器臂（4）下端设有布料结构（7），另一条多维度运动机器臂（4）下端设有筑炉工具（6）。
5.根据权利要求4所述的冶金炉窑筑炉的3D打印机器人，其特征在于：所述执行机构（3）中设有3D扫描仪，多维度运动机器臂（4）上设有定位传感器。
6.根据权利要求4所述的冶金炉窑筑炉的3D打印机器人，其特征在于：所述控制系统（8）中设有移动互联网信号发送器、雷达感应装置和液压系统。
7.根据权利要求4所述的冶金炉窑筑炉的3D打印机器人，其特征在于：所述多维度运动机器臂（4）的顶端与旋转盘（10）固定连接。
8.根据权利要求4所述的冶金炉窑筑炉的3D打印机器人，其特征在于：在旋转盘（10）上设有辅助下料器（9）。
CN201510887036.0A 2015-12-07 2015-12-07 一种冶金炉窑筑炉方法及其采用的3d打印机器人 Active CN105571324B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510887036.0A CN105571324B (zh) 2015-12-07 2015-12-07 一种冶金炉窑筑炉方法及其采用的3d打印机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510887036.0A CN105571324B (zh) 2015-12-07 2015-12-07 一种冶金炉窑筑炉方法及其采用的3d打印机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105571324A CN105571324A (zh) 2016-05-11
CN105571324B true CN105571324B (zh) 2018-02-23

Family

ID=55881735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510887036.0A Active CN105571324B (zh) 2015-12-07 2015-12-07 一种冶金炉窑筑炉方法及其采用的3d打印机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105571324B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2783942C1 (ru) * 2021-07-19 2022-11-22 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Способ футеровки металлургического агрегата круглой формы

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019147155A1 (ru) * 2018-01-29 2019-08-01 Алексей Александрович СПИРИН Способ автоматизированной огнеупорной футеровки печей и роботизированный комплекс для его осуществления
CN112795954A (zh) * 2020-12-24 2021-05-14 王建军 一种全智能电解槽扎固装置
CN113432434B (zh) * 2021-06-23 2022-08-19 山东凯翔传热科技有限公司 一种炉衬打结用炉壁加料机
CN113790669A (zh) * 2021-07-28 2021-12-14 贵阳铝镁设计研究院有限公司 基于激光线轮廓仪阵列扫描的铝电解槽筑炉结果检测方法
CN113776453A (zh) * 2021-07-28 2021-12-10 贵阳铝镁设计研究院有限公司 基于激光线轮廓仪阵列的铝电解槽扫描结果自动拼合方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101214582A (zh) * 2008-01-14 2008-07-09 北京紫色光激光技术有限公司 移动式激光修复设备及其修复方法
DE102008062509A1 (de) * 2008-12-16 2010-06-17 Sms Siemag Aktiengesellschaft Anlage zum Auskleiden einer inneren Wand einer Umhüllung, insbesondere eines Konverters, mit einem Mauerwerk aus Steinen
CN204094911U (zh) * 2014-10-15 2015-01-14 南京倍立达新材料系统工程股份有限公司 基于流沙支撑的grc制品的3d打印装置
CN104385639A (zh) * 2014-10-20 2015-03-04 合肥斯科尔智能科技有限公司 一种具有三维打印功能的产品修补系统
CN205192250U (zh) * 2015-12-07 2016-04-27 贵阳铝镁设计研究院有限公司 一种冶金炉窑筑炉的3d打印机器人

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2783942C1 (ru) * 2021-07-19 2022-11-22 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Способ футеровки металлургического агрегата круглой формы

Also Published As

Publication number Publication date
CN105571324A (zh) 2016-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105571324B (zh) 一种冶金炉窑筑炉方法及其采用的3d打印机器人
CN103673621B (zh) 工业炉球形炉顶的施工方法
CN107740591A (zh) 砌砖机器人t型墙体砌筑方法
CN107357294A (zh) 一种砌砖机器人的直线墙体的砌筑算法
CN206737446U (zh) 一种便携式砌筑墙体铺浆工具
CN107605167A (zh) 砌砖机器人直角墙体砌筑方法
CN107741742A (zh) 一种变电站室内轨道机器人维护装置及工作方法
CN104175309A (zh) 一种垒墙机器人
CN206857665U (zh) 一种自动上下料缓存装置
CN111692979B (zh) 一种基于热成像检测隧道二衬布料高度的系统及检测方法
CN107402123A (zh) 一种用于管道喷标试水加工的自动化装置
CN205192250U (zh) 一种冶金炉窑筑炉的3d打印机器人
CN111550066B (zh) 一种砌体墙成型设备
JP6809654B1 (ja) コークス炉築炉時の検査装置および検査方法、ならびにコークス炉築炉方法
CN106834589B (zh) 转炉检修方法
CN107160684A (zh) 一种超大型3d打印系统及其打印方法
CN103822175B (zh) 一种自动跟踪照明系统
JP2013155544A (ja) 構造物解体ユニット及び構造物の解体方法
CN206110637U (zh) 高炉洗气塔内部检修可调施工作业平台
CN106989600A (zh) 加热炉炉墙的模板施工方法
JP4953756B2 (ja) 肉盛溶接方法
CN106829408A (zh) 一种打槽机用吹气装置
CN208815048U (zh) 一种高炉炉内保护棚支撑装置
CN106834583B (zh) 一种自动定位机械臂走桥装置及用于竖炉维修的定位方法
CN206550561U (zh) 封闭竖井内逐根竖向提升式大型管道焊接安装结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant