CN114918015A - 衬里设备 - Google Patents

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CN114918015A CN202210118088.1A CN202210118088A CN114918015A CN 114918015 A CN114918015 A CN 114918015A CN 202210118088 A CN202210118088 A CN 202210118088A CN 114918015 A CN114918015 A CN 114918015A
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Abstract

本公开涉及一种用于使用具有磨损元件定位单元的多轴线磨损元件定位设备相对于支撑结构定位磨损元件的方法。所述方法包括以下步骤：将磨损元件定位设备相对于支撑结构布置在更换位置中；限定虚拟线(Qg)与支撑结构的表面相交的交点(203)的坐标；将磨损元件定位单元与支撑结构的表面在交点(203)处对齐，使得由磨损元件定位单元承载的磨损元件的连接表面与支撑结构的对应连接表面在交点(203)处匹配。本公开还涉及一种用于相对于支撑结构定位磨损元件的系统。

Description

衬里设备
技术领域
本公开涉及一种用于相对于支撑结构定位磨损元件的系统和方法。所述系统包括多轴线磨损元件定位设备，所述多轴线磨损元件定位设备具有用于相对于支撑结构定位磨损元件的磨损元件定位单元。
背景技术
在许多应用中，需要在底层支撑结构损坏之前定期更换磨损或断裂的磨损元件。通常，这样的磨损元件具有相当大的尺寸和重量，并且不能手动操作，因此要使用不同类型的定位设备来承载磨损元件并将磨损元件毗邻于支撑结构定位，使得磨损元件可以通过螺栓连接或类似物紧固到支撑结构。即使这样的设备消除了操作者提升并承载重型设备和部件的需要，但是由于这样的定位设备通常需要以多达七个或更多个自由度操作，因此所述定位设备对于操作的要求仍然较高。手动操作所有自由度是一项具有挑战性的任务，并且需要大量的操作者技能。因此，正确地操作机器以使磨损元件与支撑结构对齐是损失时间的常见原因。
为了能够减少更换这样的磨损元件所需的时间，一种类型的现有技术设备包括使用传感器的解决方案，所述传感器向操作者提供关于对齐情况的视觉反馈。然而，该解决方案仍然要求操作者具有足够的技能来响应反馈并相应地操纵磨损元件定位单元，因此磨损元件的定位仍然花费相当长的时间。
发明内容
一个目的是单独地或以任何组合缓解、减轻或消除本领域中的上述缺陷和缺点中的一个或多个，并且至少解决上述问题。根据第一方面，提供了一种用于相对于支撑结构定位磨损元件的系统。所述系统包括具有磨损元件定位单元的多轴线磨损元件定位设备，其中，所述磨损元件定位设备能够相对于支撑结构布置在更换位置中。所述系统还包括处理装置，所述处理装置被布置成确定源自多轴线磨损元件定位设备的虚拟线与支撑结构的表面相交的交点的坐标。处理装置还被布置成自动地确定磨损元件定位单元的定向，在该定向中磨损元件定位单元与支撑结构的表面在所述交点处对齐，使得由磨损元件定位单元承载的磨损元件的连接表面与支撑结构的对应连接表面在所述交点处匹配。处理装置被配置为控制对齐装置以相应地定向磨损元件定位单元。
所述系统可以是有利的，因为它避免了操作者执行完整的实际对齐过程的需要。取代地，这样的系统本身被配置为基于在处理装置中进行的计算来执行对齐的至少部分。在磨损元件的更换期间这可以节省大量时间。这是因为在将磨损元件放置在支撑结构处之前的最终调节实际上是最复杂的。此时，在调节磨损元件的定向的同时，需要多轴线磨损元件定位设备的所有可用自由度以使磨损元件朝向支撑结构移动，使得磨损元件和支撑结构的相应表面彼此匹配。磨损元件的定向的调节是特别耗时的，并且通常需要更换大量磨损元件，因此使得例如研磨机的停机时间可能相当长。
根据一些实施例，虚拟线源自多轴线磨损元件定位设备。
根据一些实施例，虚拟线由磨损元件定位单元的指向方向限定。
根据一些实施例，虚拟线源自磨损元件定位单元与多轴线磨损元件定位设备的附接点。这使得操作者容易将磨损元件定位单元引向支撑结构上的期望位置。
根据一些实施例，磨损元件定位单元的偏航角(yaw angle)、滚转角(roll angle，翻滚角)和俯仰角(pitch angle)可以通过对齐装置来调节。这是有利的，因为磨损元件可以仅通过磨损元件定位单元(也称为抓斗或抓斗头)处的移动来对齐。通过调节这三个自由度，可以相对于支撑结构的表面正确地定向磨损元件。
根据一些实施例，磨损元件定位单元被布置在能伸缩地延伸的起重机上。伸缩式起重机能够为需要更换磨损元件的所有部件提供所需的负载能力和足够的范围。
根据一些实施例，磨损元件定位单元的偏航角能够由操作者调节。通过调节磨损元件定位单元的偏航(角)，能够调节虚拟线的方向。
根据一些实施例，能伸缩地延伸的起重机的回转角(slew angle)、变幅角(luffangle，上下摆动角)和伸缩延伸能够由操作者调节。类似于偏航(角)，操作者可以使用这些来调节虚拟线的方向，并因此调节支撑结构处的交点的位置。它们可以单独使用或以其任何组合使用。
根据一些实施例，多轴线磨损元件定位设备和支撑结构的公共坐标系在能伸缩地延伸的起重机的原点起源(emanate)。由于起重机能够相对于支撑结构设置在固定且已知的位置中，因此公共坐标系的原点相对于支撑结构的位置也始终是已知的。基于此以及多轴线磨损元件定位设备和支撑结构的结构尺寸，能够在该坐标系中限定磨损元件的位置。
根据一些实施例，能够通过调节以下项中的一项或多项来调节交点的位置：磨损元件定位单元的偏航(角)；能伸缩地延伸的起重机的回转角；能伸缩地延伸的起重机的变幅角；以及起重机的伸缩延伸。
根据一些实施例，支撑结构包括研磨机。研磨机的内部通常覆盖有衬里元件形式的磨损元件。这些磨机内的环境是高度腐蚀性和危险的，并且期望减少工作人员不得不在这样的磨机中或附近花费的时间量。而且，这样的研磨机的停机时间非常昂贵。
根据一些实施例，研磨机可以被分成不同的部段。研磨机通常成形为具有中心圆柱形部段和两个锥形端部部段。然而，一些研磨机具有平坦端部，并且该实施例也涵盖在本文中。
根据一些实施例，所述不同的部段包括进给头部；壳体；以及排放头部。进给头部和排放头部通常是圆锥形的，并且壳体是圆柱形的。
根据一些实施例，为所述磨损元件定位设备和不同的部段中的每个限定独立的公共坐标系。由于形状上的差异，使用独立的坐标系是有利的。
根据一些实施例，交点的位置确定应当应用哪个公共坐标系。
根据一些实施例，操作者手动移动磨损元件定位单元并将虚拟线引向支撑结构的表面上的预期放置位置，并且对齐装置被配置为基于该预期放置位置连续地调整磨损元件定位单元的定向。这具有以下优点：磨损元件被保持在将允许其紧固到支撑结构的定向上。当磨损元件处于靠近支撑结构的位置中(即，在磨损元件的定位的最后阶段)时，这是特别有利的。
根据一些实施例，操作者手动地移动磨损元件定位单元并将虚拟线引向支撑结构的表面上的预期放置位置，并且对齐装置被配置为响应于对齐致动器的操作而调整磨损元件定位单元的定向。这具有磨损元件的定向不用连续地重新布置的优点。这样的重新布置并不总是必需的，例如在磨损元件定位的早期阶段，靠近磨损元件的拾取站。
根据一些实施例，处理装置被配置为限定第二坐标系，所述第二坐标系的原点在虚拟线与支撑结构的表面之间的交点中。
根据第二方面，提供了一种用于使用具有磨损元件定位单元的多轴线磨损元件定位设备相对于支撑结构定位磨损元件的方法。所述方法包括以下步骤：
-将磨损元件定位设备相对于支撑结构布置在更换位置中；
-限定源自多轴线磨损元件定位设备的虚拟线与支撑结构的表面相交的交点的坐标；
-将磨损元件定位单元与支撑结构的表面在所述交点处对齐，使得由磨损元件定位单元承载的磨损元件的连接表面在所述交点(Q)处与支撑结构的对应连接表面匹配。
所述方法可以是有利的，因为它将磨损元件与支撑结构的表面在虚拟线与支撑结构的表面的交点处(即，在预期放置位置处)对齐，使得磨损元件的定向准备好被紧固，就好像它已经位于支撑结构的附接点处一样。
根据一些实施例，处理装置被应用以限定公共坐标系，并且限定虚拟线与支撑结构的表面相交的交点，并且其中，处理装置被进一步应用以确定磨损元件定位单元与支撑结构的表面在所述交点处对齐的对齐定向，使得由磨损元件定位单元承载的磨损元件的连接表面与支撑结构的对应连接表面在所述交点处匹配，所述处理装置被配置为控制对齐装置以相应地定向磨损元件定位单元。
根据一些实施例，通过将磨损元件定位单元引向支撑结构的表面来限定虚拟线。
根据一些实施例，虚拟线源自磨损元件定位单元到多轴线磨损元件定位设备的附接点。
根据一些实施例，磨损元件定位单元的偏航角、滚转角和俯仰角能够通过对齐装置来调节。
根据一些实施例，磨损元件定位单元被布置在能伸缩地延伸的起重机上。
根据一些实施例，磨损元件定位单元的偏航(角)能够由操作者调节。
根据一些实施例，能伸缩地延伸的起重机的回转角能够由操作者调节。
根据一些实施例，能伸缩地延伸的起重机的变幅角能够由操作者调节。
根据一些实施例，能伸缩地延伸的起重机的伸缩延伸能够由操作者调节。
根据一些实施例，用于多轴磨损元件定位设备和支撑结构的公共坐标系在能伸缩地延伸的起重机的原点起源。
根据一些实施例，通过调节以下项中的一项或多项来进行交点的位置的调节：磨损元件定位单元的偏航(角)；能伸缩地延伸的起重机的回转角；能伸缩地延伸的起重机的变幅角；起重机的伸缩延伸；以及梁的伸缩延伸。根据一些实施例，支撑结构包括研磨机。
根据一些实施例，研磨机能够被分成不同的部段。
根据一些实施例，不同的部段包括进给头部；壳体；以及排放头部。
根据一些实施例，为磨损元件定位设备和不同的部段中的每个限定单独的公共坐标系。
根据一些实施例，交点的位置确定应当应用哪个公共坐标系。
根据一些实施例，如果处理装置确定虚拟线被引向衬里拾取位置，则磨损元件定位设备自动定位成衬里拾取配置。
根据一些实施例，操作者将磨损元件定位单元引向支撑结构的表面，并且其中，对齐装置连续地调整磨损元件定位单元的位置。这具有以下优点：磨损元件总是布置在将允许其紧固到支撑结构的位置。当磨损元件处于靠近支撑结构的位置(即，在磨损元件的定位的最后阶段)时，这是特别有利的。
根据一些实施例，操作者将磨损元件定位单元引向支撑结构的表面，并且其中，对齐装置响应于对齐致动器的操作而调整磨损元件定位单元的位置。这具有的优点是磨损元件不总被重新布置。这样的重新布置并不总是必需的，例如在磨损元件定位的早期阶段，靠近磨损元件的拾取站。
根据一些实施例，第二坐标系被限定为其原点在虚拟线与支撑结构的表面之间的交点中。
第二方面的效果和特征在很大程度上类似于上面结合第一方面描述的效果和特征。关于第一方面提到的实施例在很大程度上与第二方面相容。还应注意，除非另有明确说明，否则本发明构思涉及特征的所有可能组合。
根据下面给出的详细描述，本公开的进一步适用范围将变得显而易见。然而，应当理解，详细描述和具体示例虽然表示本公开的优选实施例，但是仅以说明的方式给出，因为根据该详细描述，本公开的范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
因此，应当理解，本公开不限于所描述的装置的特定组成部分或所描述的方法的步骤，因为这样的装置和方法可以变化。还应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不是限制性的。必须注意的是，如在说明书和所附权利要求中所使用的，除非上下文另有明确规定，否则冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。因此，例如，对“一个单元”或“该单元”的引用可以包括若干装置等。此外，词语“包括”、“包含”、“含有”和类似词语不排除其他元件或步骤。
附图说明
将参照示意性附图以示例的方式更详细地描述本公开，附图示出了本公开的当前优选实施例。
图1示出了根据本公开的实施例的用于对磨损元件进行定位的系统的立体图。
图2示出了根据本公开的实施例的用于将磨损元件相对于布置在第一位置中的支撑结构定位的系统的立体图。
图3示出了根据本公开的实施例的用于将磨损元件相对于布置在第二位置中的支撑结构定位的系统的立体图。
图4示出了根据本公开的实施例的用于将磨损元件相对于布置在第三位置中的支撑结构定位的系统的立体图。
图5示出了根据本公开的实施例的用于将磨损元件相对于布置在第三位置中的支撑结构定位的系统的立体图。
图6A和图6B示出了用于实现本公开的实施例的坐标系。
图7A和图7B示出了用于实现本公开的实施例的另一坐标系。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更全面地描述本公开，在附图中示出了本公开的当前优选实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底性和完整性，并且将本公开的范围完全传达给技术人员。应当注意，本文中的所有实施例示出并描述了具有可更换的耐磨衬里元件的研磨机。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，其他应用同样适用于本发明。例如，在使用可更换磨损元件的其他类型的粉碎设备中，特别是在这样的磨损元件将被附接到沿不同方向布置的平面表面或非平面表面的设备中。
图1示出了用于相对于支撑结构(例如研磨机(图1中未示出))定位磨损元件的系统100的示意性立体图。该系统有时被称为磨机换衬机(Mill Reline Machine，MRM)100。为了能够导航并到达例如研磨机内的所有部件，这些系统通常具有大量的自由度。图1中的系统被示出为具有七个自由度，这七个自由度对于该类型的应用可以被认为是相当正常的，但是具有更多或更少自由度的实施例都是可以想到的。第一自由度L由能伸缩地延伸和缩回的梁102实现。在梁102的一端103处，附接有起重机105。起重机105可以能伸缩地延伸，参见图1中的项目T，以及关于回转角(θ)和变幅角(φ)定位，从而限定3个另外的自由度。在起重机105的远端处，布置有3轴线磨损元件定位单元106，也称为抓斗或抓斗头106，其限定最后三个自由度：偏航角α、滚转角R和俯仰角P。已经发现需要操作者控制所有七个自由度的先前解决方案涉及大量的时间损失，尤其是在3轴线抓斗头106为了使磨损元件以与支撑结构的表面(例如研磨机的内表面)匹配的方式定向而进行的最终调节期间。
图2示出了具有用于相对于研磨机200的支撑结构(即，磨机200的内表面)定位磨损元件的系统100的研磨机。该系统有时被称为磨机换衬机(MRM)100，其一旦就位，就可以牢固地安装到研磨机支撑件202。因此，可以定义用于MRM 100和研磨机200的公共坐标系，这是由于MRM 100的部件与研磨机200的部件之间的相对距离是固定且已知的。在图2所示的位置中，MRM 100定位在研磨机200的外部，但尚未延伸到研磨机200中。MRM 100包括基部结构101，所述基部结构可以滚动到研磨机200前面的位置中并在预定义的锚固点处固定到研磨机支撑件202。MRM 100还包括布置成伸缩地延伸到研磨机200中的大致水平梁102。梁102在其近端104处附接到基部结构101，并且起重机105附接到梁102的远端103。起重机105可以能伸缩地延伸T以及关于回转角(θ)和变幅角(φ)定位(也参见图1)。在起重机105的远端处，布置有3轴线抓斗或磨损元件定位单元106。
抓斗106布置成承载磨损元件150并且能以3个自由度(偏航角α、滚转角R和俯仰角P)移动。如稍后将更详细地讨论的，可以计算偏航角α、滚转角R和俯仰角P以将磨损元件定向为准备放置在支撑结构上的放置点(例如，磨机壳体的内表面上的预期放置点)处。
尽管图中未示出，但是传感器可以被配置为确定每个自由度的实际值。这些可以例如包括线性位移传感器，以确定例如伸缩梁102和起重机105的轴向位置。此外，可以应用角度传感器来确定MRM的不同部件的旋转位置。
MRM还包括处理装置300。处理装置被配置为从不同的传感器接收信息，这允许处理装置确定由MRM通过抓斗106承载的磨损元件150和MRM 100的不同部件的位置和定向。当MRM相对于磨机200锁定在固定且已知的位置中时，处理装置还可以确定MRM的部件相对于磨机200的位置和定向。特别地，并且如下面将详细讨论的，处理装置被配置为确定磨损元件定位单元106的定向(相对)，使得由磨损元件定位单元106承载的磨损元件150准备好装配到磨机200的内表面。
从图2所示的位置，MRM 100准备好移动到研磨机200中，如图3和图4所示。这是通过将基部结构101移动到磨机200的开口前方的位置中，然后将梁102伸缩地延伸到研磨机200中来完成的。梁102可以优选地但非必须地与研磨机的中心线同轴地延伸。在图3中，梁102已经延伸到研磨机200的内部中，并且抓斗106仍然面向外，朝向衬里车107，在所述衬里车上可以使用例如叉车或高架起重机布置一个或多个更换磨损元件150。在该位置中，MRM100准备好从衬里车107拾取新的未磨损的磨损元件150。优选地，当处理装置300确定抓斗106面向衬里车107时，抓斗106自动定向在衬里拾取位置中。这意味着抓斗106以使得操作者容易将其朝向衬里车107移动并拾取磨损元件150(诸如衬里元件)的方式定向。
现在参照图4和图5，其中磨机200以部分打开的视图示出，将讨论本公开的实施方式。操作者(其通常站在磨机200内或可能站在平台108上)可以使用本领域已知的远程控制设备手动操作MRM 100。磨损元件150已经被抓斗106拾取并保持，并且起重机105连同MRM的抓斗106定位在磨机200内。在下一步骤中，操作者瞄准并将起重机105的头部109引向磨机200的内表面201上的磨损元件的预期放置位置203。头部109朝向磨机的内表面201上的预期点的该瞄准或对准可以说是遵循从头部109延伸到放置位置203的虚拟线Qg。通常，操作者通过以下来调节虚拟线Qg的定向：梁102的延伸L；起重机105的延伸T；起重机回转角θ；起重机变幅角φ；以及偏航角α。基于：来自MRM与磨机200之间的已知和固定关系的可用信息；磨机200的尺寸；以及来自设置在MRM上的传感器(诸如角度传感器和线性位移传感器)的信息，处理装置300计算虚拟线Qg的定向以及虚拟线Qg与磨机表面201的交点203(也称为放置位置)的坐标。基于这些坐标，处理装置确定磨损元件150必须在放置位置203处与磨机200的内表面201匹配的定向。该信息用于通过抓斗106相应地对齐磨损元件150。这可以自动地和连续地实现，或者响应于操作者致动对齐致动器(诸如设置在远程控制设备处的按钮)来实现。前一种解决方案的优点在于，操作者可以专注于使抓斗朝向预期的放置位置转向，并且完全不需要考虑磨损元件150的对齐。后一种解决方案的优点在于，仅在实际上需要时(即，当抓斗接近放置位置时)才进行磨损元件150的该对齐。
图6A和图6B示出了可用于实现本公开的实施例的坐标系。定义了磨机坐标系x,y,z，其原点O位于起重机原点处，即，起重机105的起重机回转和变幅旋转的中心点。x轴线沿着磨机旋转轴线定向，并且z轴线是竖直的。起重机原点O与MRM起重机头部109的偏航致动器轴线之间的矢量表示为t。起重机梁远离偏航致动器的指向方向由单位矢量g’指示，并且g对应于在围绕偏航轴线u旋转角度α之后的单位矢量g’。偏航致动器与磨机200的内表面之间在单位矢量g的方向上的距离由Q表示，即矢量对应于g的成比例版本(scaled version)，使得Qg的端部位于磨机200的内表面上。从起重机原点到磨机内表面上Qg终止的点的矢量由w表示，即w＝t+Qg。从旋转轴线(与坐标轴线x重合)到磨机的内表面的半径由r表示，并且起重机回转角和变幅角分别由θ和φ表示。
矢量t可以根据起重机回转角和变幅角表示为：
t＝[Ax,By,Cz]
其中
A＝t cosφcosθ
B＝t cosφsinθ
C＝t sinφ
并且
Figure BDA0003497333920000101
是起重机原点O与MRM起重机头部109的偏航致动器轴线之间的距离。
起重机梁的指向方向g’因此可以表示为：
Figure BDA0003497333920000102
偏航轴线u可以表示为
u＝[Ex,Fy,Gz]
其中
E＝-cos(90–φ)sin(90–θ)
F＝-cos(90–φ)cos(90–θ)
G＝sin(90–φ)
通过操作起重机105，MRM起重机头部109可以定位成使得其指向磨机内表面上的期望衬里放置点。一旦起重机头部109已经被相应地定位，就可以使用例如传感器(诸如角度传感器，也称为角度编码器)来确定回转角θ、变幅角φ和偏航角α。然后，在朝向该期望的衬里放置点的方向上的单位矢量g可以表示为：
g＝Rα×g’＝[Rx,Sy,Tz]
其中，Rα是定义为以下的旋转矩阵：
Figure BDA0003497333920000111
H＝cosα+E2(1-cosα)
I＝E F(1-cosα)-G sinα
J＝E G(1-cosα)+F sinα
K＝E F(1-cosα)+G sinα
L＝cosα+F2(1–cosα)
M＝F G(1-cosα)–E sinα
N＝E G(1-cosα)–F sinα
O＝F G(1-cosα)+E sinα
P＝cosα+G2(1-cosα)
以及
Figure BDA0003497333920000112
Figure BDA0003497333920000113
Figure BDA0003497333920000114
矢量w在磨机的内表面上终止的点(即，在起重机头部109的指向方向上，源自起重机头部109的虚拟线到磨机的内表面之间的交点)可以由下式确定：
W＝t+Qg＝[(A+QR)x,(B+QS)y,(C+QT)z]
以及求解Q：
r2＝(B+QS)2+(C+QT)2
(S2+T2)Q2+(2BS+2CT)Q+(B2+C2+r2)＝0
a＝S2+T2
b＝2BS+2CT
c＝B2+C2+r2
Figure BDA0003497333920000115
其中Q>0
参照图7A和图7B，可以关于磨机头部(对于进给头部和排放头部两者类似)上的衬里放置点进行类似的推导。这里，除了上面讨论的参数之外，还引入了头部角β和从锥体尖端的起重机原点偏移d。而且，对于头部锥体，r将表示到锥体交点的半径。如将理解的，磨机头部也可以被构造为平坦结构，即，头部角β可以为零。在本公开中，对锥形头部的任何提及因此还包括头部角为零的平坦磨机头部。矢量w在锥形头部上终止的点(即，在起重机头部的指向方向上，源自起重机头部109的虚拟线到磨机锥形头部之间的交点)可以如下使用头部角β和从锥体尖端的起重机原点偏移d来确定。
Figure BDA0003497333920000121
Figure BDA0003497333920000122
Figure BDA0003497333920000123
Figure BDA0003497333920000124
(gl-h)Q2+(gm-i)Q+(gn-j)＝0
a＝gl-h
b＝gm-i
c＝gn–j
Figure BDA0003497333920000125
其中Q>0
一旦根据上述确定了磨机内表面上的预期衬里放置点(即，源自起重机头部109的虚拟线到磨机内表面之间的交点)，就可以如下确定磨损元件定位单元(有时称为衬里定位单元(LPU))的正确偏航角(α)、滚转角R和俯仰角P，以便将衬里适当地放置在预期点处。
首先，计算磨机壳体交点(总是壳体交点，即使在面向磨机头部时)的内表面的角度：
Figure BDA0003497333920000131
然后定义欧拉角
对于壳体：ω＝[ρ,90,0]
对于头部：ω＝[βsinρ,βcosρ,ρ]
然后如下计算LPU的偏航角α、滚转角R和俯仰角P。参照图6A，考虑以下关键点和矢量：
P1：起重机端点，其由上面讨论的矢量t＝[Ax,By,Cz]定义。
V1：偏航平面相对于起重机端点(P1)的法线，其对应于如上所述的u。
P2：磨机壳体交点，其由矢量w限定
V2：磨机壳体交点(P2)的法线，其可以表示为V2＝[-sinωy cosωx,sinωx,-cosωy]
V3：从磨机交点(P2)朝向起重机端点(P1)的单位矢量，其可以表示为V3＝w–g
V4：V2(即，磨机壳体交点的法线)在偏航平面上的投影，其可以表示为V4＝V2-u(V2·u)
然后可以将LPU角度确定为：
Figure BDA0003497333920000132
对于磨机壳体：
滚转角＝ωz-φcosθ
俯仰角＝ωx-φsinθ
对于磨机头部：
滚转角＝ωz-φsinθ
俯仰角＝ωx-φcosθ
因此，再次参照图6A，偏航角α是从MRM 100的起重机105的头部109投影的虚拟线与围绕起重机头部109的y轴线投影到偏航平面(与起重机头部y轴线正交)上的磨损元件放置点的z轴线之间的角度。
滚转角R是磨损元件放置点坐标系的z轴线旋转减去起重机变幅角的投影旋转。
俯仰角是磨损元件放置点坐标系的x轴线旋转减去起重机变幅角的投影旋转。
如本文所述，偏航角α既可手动调节，也可通过自动对齐调节。由于在一些实施例中，虚拟线Qg的交点取决于偏航角α，其也是对齐装置调节的参数之一，因此系统将以闭环方式工作，即，交点将在对齐装置的每次增量调节之后重新计算。
显然，如本文所公开的本发明提供了优于现有技术解决方案的实质性进步。操作员的任务被简化，因为为了实现磨损元件的表面和磨机的内表面匹配而进行的磨损元件的精细对齐现在以半自动或全自动方式完成，从而减少了磨机的停机时间。操作者仅需要将抓斗朝向预期的放置点移动，并且设备响应于该移动而调整抓斗的定向并因此调整磨损元件的定向。
本领域技术人员认识到，本公开决不限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。
例如，尽管示出了关于研磨机的实施例，但是本公开决不仅限于这样的设备。本领域技术人员认识到，如本文所限定的本发明也可以应用于其他设备，其中磨损元件(诸如衬里)需要由具有多个自由度的机器(类似于本文所述的MRM)处理。例如，用在其他类型的破碎设备中。此外，尽管已经描述了虚拟线源自起重机头部并且操作者将起重机引向支撑结构的预期放置点，但是在本公开的范围内可想到其他变型。例如，虚拟线可以仅源自任何点，只要可以确定其相对于MRM和支撑结构的定向即可。例如，虚拟线可以由安装到MRM或磨机的任何部分(诸如操作者所在的位置)的激光指示器限定。激光指示器可以由角度编码器提供，从而可以确定激光与磨机的内表面的交点。此外，调整不同自由度的顺序可以不同。例如，在图中，俯仰(角)被指示为在滚转(角)的下游。当然，在本发明的范围内，可以取代地将俯仰(角)布置在滚转(角)的上游。
另外，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的公开内容时可以理解和实现所公开的实施例的变型。

Claims (43)

1.使用具有磨损元件定位单元的多轴线磨损元件定位设备相对于支撑结构定位磨损元件的方法，所述方法包括以下步骤：
将磨损元件定位设备相对于所述支撑结构布置在更换位置中；
限定虚拟线(Qg)与所述支撑结构的表面相交的交点(203)的坐标；
将所述磨损元件定位单元与所述支撑结构的表面在所述交点(203)处对齐，使得在所述交点(203)处由所述磨损元件定位单元承载的所述磨损元件的连接表面与所述支撑结构的对应连接表面匹配。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，处理装置被应用以限定用于所述多轴线磨损元件定位设备和所述支撑结构的公共坐标系，并且在所述公共坐标系中限定所述虚拟线(Qg)与所述支撑结构的表面相交的所述交点(203)，并且其中，所述处理装置被进一步应用以确定所述磨损元件定位单元与所述支撑结构的表面在所述交点(203)处对齐的对齐情况，使得在所述交点(203)处，由所述磨损元件定位单元承载的所述磨损元件的所述连接表面与所述支撑结构的对应连接表面匹配，所述处理装置被配置为控制对齐装置以相应地定向所述磨损元件定位单元。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，如果所述处理装置确定所述虚拟线(Qg)被引向衬里拾取位置，则所述磨损元件定位设备取代地自动定位成衬里拾取配置。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述衬里拾取位置包括承载替换衬里元件的衬里车。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，操作者手动地将所述磨损元件定位单元沿着所述虚拟线(Qg)引向所述支撑结构的表面，并且其中，所述对齐装置连续地调整所述磨损元件定位单元的定向。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，操作者将所述磨损元件定位单元沿着虚拟线(Qg)手动地引向所述支撑结构的表面，并且其中，所述对齐装置响应于对齐致动器的操作而调整所述磨损元件定位单元的位置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述虚拟线(Qg)源自所述多轴线磨损元件定位设备。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，通过将所述磨损元件定位单元引向所述支撑结构的表面来限定所述虚拟线(Qg)。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述虚拟线(Qg)源自所述磨损元件定位单元到所述多轴线磨损元件定位设备的附接点。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的方法，其中，能够通过所述对齐装置来调节：偏航角(α)、所述磨损元件定位单元的滚转角(R)、以及所述磨损元件定位单元的俯仰角(P)中的一个或多个。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的方法，其中，所述磨损元件定位单元被布置在能伸缩地延伸的起重机上。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，能够由操作者调节所述磨损元件定位单元的偏航角。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，能够由操作者调节能伸缩地延伸的起重机的回转角(θ)。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，能够由操作者调节能伸缩地延伸的起重机的变幅角(φ)。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其中，能够由操作者调节能伸缩地延伸的起重机的伸缩延伸。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，其中，所述公共坐标系在能伸缩地延伸的起重机的原点起源。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，包括通过调节以下项中的一项或多项来调节所述交点(203)的位置：所述磨损元件定位单元的偏航角、能伸缩地延伸的起重机的回转角、能伸缩地延伸的起重机的变幅角、起重机的伸缩延伸、以及梁的伸缩延伸。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，所述支撑结构包括研磨机。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述研磨机能够被分成不同的部段。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述不同的部段包括进给头部、壳体、以及排放头部。
21.根据权利要求19所述的方法，其中，为所述磨损元件定位设备和所述不同的部段中的每一者限定单独的公共坐标系。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述交点(203)的位置确定应当应用哪个公共坐标系。
23.用于相对于支撑结构定位磨损元件的系统，所述系统包括：
多轴线磨损元件定位设备，具有磨损元件定位单元，其中，所述磨损元件定位设备能够相对于所述支撑结构被布置在更换位置中；
处理装置，被布置成确定虚拟线(Qg)与所述支撑结构的表面相交的交点(203)的坐标；
其中，所述处理装置还被布置成自动地确定所述磨损元件定位单元的定向，在该定向中，由所述磨损元件定位单元承载的磨损元件与所述支撑结构的表面在所述交点(203)处对齐，使得所述磨损元件的连接表面与所述支撑结构的对应连接表面在所述交点(203)处匹配，所述处理装置被配置为控制对齐装置以相应地定向所述磨损元件定位单元。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述虚拟线(Qg)源自所述多轴线磨损元件定位设备。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述虚拟线(Qg)被限定为使得所述磨损元件定位单元被布置成被引向所述支撑结构的表面。
26.根据权利要求23所述的系统，其中，所述虚拟线(Qg)源自所述磨损元件定位单元到所述多轴线磨损元件定位设备的附接点。
27.根据权利要求23至26中任一项所述的系统，其中，能够通过所述对齐装置来调节所述磨损元件定位单元的偏航角(α)、所述磨损元件定位单元的滚转角(R)、以及所述磨损元件定位单元的俯仰角(P)中的一个或多个。
28.根据权利要求23至27中任一项所述的系统，其中，所述磨损元件定位单元被布置在能伸缩地延伸的起重机上。
29.根据权利要求23至28中任一项所述的系统，其中，能够由操作者调节所述磨损元件定位单元的偏航角(α)。
30.根据权利要求28所述的系统，其中，能够由操作者调节能伸缩地延伸的起重机的回转角(θ)。
31.根据权利要求28至30中任一项所述的系统，其中，能够由操作者调节能伸缩地延伸的起重机的变幅角(φ)。
32.根据权利要求28至31中任一项所述的系统，其中，能够由操作者调节能伸缩地延伸的起重机的伸缩延伸。
33.根据权利要求28至32中任一项所述的系统，其中，用于所述多轴线磨损元件定位设备和所述支撑结构的公共坐标系在能伸缩地延伸的起重机的原点起源。
34.根据权利要求28至33中任一项所述的系统，其中，能够通过调节以下项中的一项或多项来调节所述交点(203)的位置：所述磨损元件定位单元的偏航角、能伸缩地延伸的起重机的回转角、能伸缩地延伸的起重机的变幅角、起重机的伸缩延伸、以及梁的伸缩延伸。
35.根据权利要求23至34中任一项所述的系统，其中，所述支撑结构包括研磨机。
36.根据权利要求35所述的系统，其中，所述研磨机能够被分成不同的部段。
37.根据权利要求36所述的系统，其中，所述不同的部段包括进给头部、壳体、以及排放头部。
38.根据权利要求36所述的系统，其中，为所述磨损元件定位设备和所述不同的部段中的每一者限定单独的公共坐标系。
39.根据权利要求38所述的系统，其中，所述交点(203)的位置确定应当应用哪个公共坐标系。
40.根据权利要求23至39中任一项所述的系统，其中，操作者将所述磨损元件定位单元沿着虚拟线(Qg)手动地引向所述支撑结构的表面，并且其中，所述对齐装置被配置为连续地调整所述磨损元件定位单元的位置。
41.根据权利要求23至39中任一项所述的系统，其中，操作者将所述磨损元件定位单元沿着虚拟线(Qg)手动地引向所述支撑结构的表面，并且其中，所述对齐装置被配置为响应于对齐致动器的操作来调整所述磨损元件定位单元的位置。
42.根据权利要求23至41中任一项所述的系统，其中，所述处理装置被布置成确定所述虚拟线(Qg)是否被引向衬里拾取位置。
43.根据权利要求42所述的系统，其中，如果所述虚拟线被引向所述衬里拾取位置，则所述磨损元件定位设备取代地自动定位成衬里拾取配置。
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