[发明专利]一种冶金炉窑筑炉方法及其采用的3D打印机器人

说明书

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路方法的不足。

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路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偶在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。