CN101203341A - 具有至少一个多功能机械手的连续铸造设备 - Google Patents

Abstract

为了在连续铸造设备中能够精确且自动地执行多个连续循环的作业，在连续铸造设备中设置至少一个工作区，并且至少一个多功能机械手被分配给每个工作区，该连续铸造设备具有至少一个多功能机械手，用来在连续铸造设备上实施多个不同的过程控制或自动干预，而不损害操作人员对铸造设备的可接近性，或者没有由于多功能机械手产生事故的另外危险。多功能机械手被布置在旋转柱的转臂上，该转臂固定到连续铸造设备的浇铸平台，并且该多功能机械手可与转臂一起在缩回位置和工作位置之间回转。

Description

具有至少一个多功能机械手的连续铸造设备

技术领域

本发明涉及一种连续铸造设备，该连续铸造设备具有至少一个多功能机械手，优选地具有至少两个多功能机械手，用来在连续铸造设备上执行多个不同的过程控制或自动化作业。在连续铸造设备上限定至少一个工作区，并且每个工作区都被分配至少一个多功能机械手。所述多功能机械手被布置在枢转装置的枢转臂上。

背景技术

多功能机械手被用于连续铸造设备，以便在靠近液体金属且受高温和灰尘影响的区域中高精度地执行一些对于操作人员来说困难的且特别危险的作业。根据操作环境中的当前需要，安装此种类型的多功能机械手用来在其有效范围内执行一系列不同的作业。这种多功能机械手优选地设计为六轴机械手。

使用领域包括用来由液态金属、特别地由液态钢生产任何希望横截面的金属铸坯的所有类型的连续铸造设备。这些连续铸造设备优选地为用来生产具有板坯、初轧钢坯或小钢坯横截面的金属铸坯和具有任何希望外形的横截面的金属铸坯的单铸坯或多铸坯铸造设备。

普通类型的多功能机械手已经从WO 2005/118182 A1已知。这种机械手配备有特定的行走装置和通道，使其可以呈现不同的使用位置。根据具体实施例，这种行走装置另外设置有带有悬臂的枢转装置，多功能机械手布置在该悬臂的凸出的端部上。通过这样的布置，多功能机械手不仅能进入由行走装置确定的使用位置，还可以通过枢转臂在两个或两个以上的工作区之间枢转。

US 5,360,051或EP 0 371 482 B1公开了一种连续铸造设备的铸造平台上的机械手，该机械手以固定的方式锚定在那里并配备有用以检测其连续铸模区中的工作环境的图像获取和评价装置。特别地，该机械手被设置用于铸造粉末进料，惰性气体的注入，熔渣晶须的清除以及检测熔池水平的异常。此系统的基本缺陷在于靠近铸模的区域中的固定定位和由此引起的操作人员在需要对特定的问题进行快速干预的铸造操作中的突发故障的情况下的阻碍。

JP-A 5-169206和JP-A 3-353900公开了用来在开始铸造前将预铸坯(dummy strand)密封在连续铸造设备的模具中的多功能机械手，这些机械手的每一个都在铸造平台上的由轨道承载的车辆上在使用位置和备用位置之间可移动。JP-A 07-01639同样示出一种机械手，该机械手安装在轨道车辆的行走框架上，并且特别用于更换铸造喷口。此外，从JP-A 3-071959中可以了解到，在两条分开的轨道上可移动地布置两个机械手，这两个机械手在铸造钢包和中间包上彼此独立地进行作业。虽然安置在轨道车辆上的机械手可使机械手在铸造平台上移动到缩回区中，结果改善操作人员的接近，但仍然保留行走轨道，该行走轨道继续构成行动不稳的地方和操作人员发生事故的危险。由于被限制在地板上，因此，在液体钢溢出所造成的铸造故障的情况下，此种类型的轨道承载的系统非常易于发生故障。

还已知在铸造设备上布置自动化装置，作为设计结果，该自动化装置只执行单一作业。例如，从US-A 5,067,553已知此类装置，它在回转台的悬臂上包括铸造粉末进给装置。在检测热的熔池水平表面后，铸造粉末通过可移动的夹臂从铸造粉末容器导出，通过柔性线路到溶池水平表面上。

发明内容

因此，本发明中所基于的目标是，避免已知现有技术中的缺陷并提出具有至少一个多功能机械手的连续铸造设备，其中，在使用很少机械手的情况下，在连续铸造设备上可以精确地且自动地执行多个连续循环作业，而不会阻碍操作人员接近铸造设备，或没有由于多功能机械手引起的额外的事故危险。此外，多功能机械手布置成使得即使在操作故障的情况下，例如发生液体钢的泄露，它们也遭受尽可能低的损害危险。

从最初描述的这类装置出发，如下实现这个目标：该多功能机械手或者每个多功能机械手被安置在固定在连续铸造设备的铸造平台上的旋转柱的枢转臂上，并且可以通过枢转臂在缩回位置和工作位置之间枢转。

在连续铸造设备上限定多个工作区中，重要的是，在空间上相对彼此界定这些工作区，并在每个工作区中固定多功能机械手的工作位置。工作位置在这里理解为意味着多功能机械手相对于铸造设备呈现的一个或多个基本位置。在该情况下，它被安置于旋转柱的枢转臂上，在枢转臂的第一实施例中，多功能机械手的第一旋转轴线平行于旋转柱的枢转臂的旋转轴线延伸，并与其保持一段距离。在枢转臂的第二实施例中，枢转臂由平行连杆系统形成，并且多功能机械手的第一旋转轴线垂直于平行连杆的枢转轴线。甚至还可以设想两个实施例的组合。通过适当选择枢转臂的长度，旋转柱被锚定在各个多功能机械手的工作区附近的外部，并且在多功能机械手枢转出进入它的缩回位置之后，允许铸造设备操作人员不受阻碍地接近该工作区。如果多个工作位置被分配给一个多功能机械手，这些位置将位于多功能机械手的位置确定的枢转臂的枢转圆上。

在此上下文中，带有枢转臂的旋转柱的设计的多种基本型式是有利的：枢转臂可刚性地连接到可旋转的旋转柱，旋转柱被支撑在旋转轴承上，并且旋转柱设置有包括电机和齿轮的旋转驱动装置。另外，枢转臂可以按可转动的方式安装在旋转柱上，并且枢转臂设置有旋转驱动装置。第三，存在枢转臂由平行连杆系统形成的可能性，该平行连杆系统设置有枢转驱动装置。

即使两个或更多的工作区可分配给一个多功能机械手。从而，在一方面，一个多功能机械手可以承担另一个多功能台机械手的功能，例如在它出现故障的情况下，并且在另一方面，如果存在相邻多功能机械手的适当重叠范围，可以作为工作量的函数而进行单个机械手的作业的重组。

从而，多个多功能机械手能被安置在最佳工作位置中，在一有利实施例中，至少一个多功能机械手以一定高度布置在旋转柱的枢转臂上，这个高度偏离旋转柱的另外枢转臂上的多功能机械手的高度。

如果旋转柱被设计为升降元件，则也可以可变地构造多功能机械手的高度。例如，通过布置起重气缸或通过伸缩式结构的升降柱，可发生这种情况。

每一个多功能机械手都配备补给区，用来容纳和存放工具，操作原料以及类似物品。这个补给区包括例如盒箱，在该盒箱中，要使用的工具、材料和操作原料被明确地布置，并可被多功能机械手的夹持工具和传感器夹住和检测，并且如果合适，也可被再次存放在那里。这些补给区布置在通过旋转柱加宽的多功能机械手的范围内。

根据有利实施例，补给区同样可以布置在旋转柱的枢转臂上，并且这个补给区优选地可在多功能机械手的范围内的使用位置和装载位置之间枢转。在这种情况下，补给区可以布置在旋转柱的第二枢转臂上，该旋转柱已经具有安装了机械手的枢转臂。两个枢转臂优选地可彼此独立地枢转。然后，补给区也可以布置在分离的旋转柱的枢转臂上，该补给区的使用位置位于一个或多个多功能机械手的范围内。

在一方面，根据空间因素，并且在另一方面，根据多功能机械手在各个工作区中的占优势的使用时间，选择连续铸造设备上的工作区。此外，特别是在已有连续铸造设备的改装中，基本上受现有结构条件的影响。

例如，用于基本核心部件以及作业区域的工作区可以如下提出：

●钢包回转台周围

●铸造钢包周围，特别地，喷口区和钢包滑动件区等

●中间包周围，特别地，浸入式喷口区和钢包滑动件区或者中间包插塞区等

●铸模周围，特别地，熔池水平监视，铸造粉末进给，温度测量等

●火焰切割机，特别地，燃烧器引导，局部冷却，表面检查等

●去毛刺和标记周围，特别地，晶须去除和标记的放置

●连续铸造设备的流出区域中的质量控制，特别地，肉眼检查，火焰清理，取样等等。

在涉及多铸坯连续铸造设备的情况下，可以对每个铸坯分离地或者对多个铸坯共同地限定此类工作区。

对于指定的多功能机械手，在工作区中发生多个作业，例如，对于工作区“铸造包周围”，“中间包周围”以及“铸模周围”，存在以下可能作业：

铸造钢包周围中的作业：

●检测铸造钢包的位置，

●启动钢包滑动闸板，

●喷口的固定和移除，

●联接与分离中间线路(media line)和联接件

中间包周围中的作业：

●检测铸造钢包的位置，

●喷口的固定和移除，

●用氧气喷枪将钢包打开，

●清洁喷口，

●更换喷口，

●在中间包中测量温度，

●在中间包中取样，

●向中间包中送入铸造粉末，

●中间包中的熔池水平测量。

铸模周围中的作业：

●检测中间包的位置，

●在铸模中取样，

●向模铸中送入铸造粉末，

●铸造喷口预热

●更换铸造喷口

●从铸模移除熔渣

●在按顺序的铸造中插入分隔板，

●冷却铸坯端或在铸造结束时清洁模具，

●安置以及移除防飞溅装置，

●执行温度测量。

通过布置到相邻的工作区的多功能机械手，分配给工作区的作业的部分重叠使得工作区或这些工作区中的处理可以聚在一起。

优选地，多功能机械手和旋转柱以及承载它们的枢转臂为模块化结构。根据需要，它们形成可互换的子组件，因此，即使在连续铸造操作期间，组件的快速更换和维护也成为可能。

有利地，多功能机械手配备有数据传输和数据接收设备，并且这些设备被连接到中央管理装置或者连接到连续铸造设备的过程控制计算机。

附图说明

参考附图，从以下非限制性的示例性实施例的描述可以了解本发明的另外优点和特征，其中：

图1a在示意图中以正视图示出连续铸造设备的液相区，其中三个多功能机械手根据本发明布置，

图1b在示意图中以水平投影的方式示出连续铸造设备的液相区，其中，根据图1a的三个多功能机械手根据本发明布置，

图2a在示意图中以正视图示出连续铸造设备的液相区，其中，四个多功能机械手根据本发明布置，

图2b在示意图中以水平投影的方式示出连续铸造设备的液相区，其中，根据图2a的四个多功能机械手根据本发明布置，

图3示出具有枢转臂的旋转柱，枢转臂处于可能的基本结构形式，

图4示出具有枢转臂的旋转柱，该枢转臂处于另外的基本结构形式，

图5示出用来将多功能机械手结合到设备控制的过程管理层次中的电路图。

具体实施方式

示意图1a和1b展示了例如用于生产板坯截面的钢铸坯的连续铸造设备的铸造平台的情况。

钢包回转台2以绕垂直轴3可旋转的方式支撑在连续铸造设备的铸造平台1上。为铸造设备提供熔钢的铸造钢包4，5被悬在相互背离地朝向的叉臂2a，2b上。铸造钢包5在铸造位置中位于中间包6的上方，而中间包6在铸造操作中位于连续铸造模7的上方。在铸造操作期间，熔钢通过装有滑动闸板9的喷口8流出铸造钢包5，流入中间包6并且从那里穿过安装了滑动闸板11的浸入式喷口10进入连续铸造模7中。由弯曲的中心线12所标出的至少部分固化的钢铸坯从连续铸造模7中出来并以已知的方式穿过连续铸造设备的铸坯导架。

在铸造平台1上，所述连续铸造设备配备有三个多功能机械手20，30，40，这些机械手被设计成六轴机械手，并且每个机械手都被独立地固定在旋转柱22，32，42的指定的枢转臂21，31，41上。多功能机械手20配备有第一旋转轴线23，该第一旋转轴线在离开旋转柱22的垂直旋转轴线24距离A处被固定，并且该第一旋转轴线相对于旋转轴线24固定多功能机械手的位置。在图1a中，示出多功能机械手20处于它的缩回位置上，以及在图1b中，示出多功能机械手20处于它的工作位置上，并且在这个工作位置中可执行铸造钢包4的工作区25(铸造钢包周围)中的操作，例如检测铸造钢包的位置或者钢包滑动件9的位置，以及固定喷口8。旋转柱22优选地通过可松开的螺旋连接被固定在铸造平台1上，使得在需要的情况下，旋转柱与多功能机械手一起可以被容易地拆除。用来容纳补给区26的操作原料和工具的盒箱直接布置在旋转柱22上。对于机械手20，30以及40，旋转柱连同枢转臂以及多功能机械手的基本结构设置是相同的。

多功能机械手30被分配到工作区27(中间包周围)并在这种情况下能够在该区中执行作业，例如改变铸造钢包5的底部上的喷口8或在中间包6中取样。根据在连续铸造设备上的其工作区27，多功能机械手30布置在相对于多功能机械手20升高的高度28。按图所示，旋转柱32很有可能不固定在承载框架29上，而是旋转柱32延伸到铸造平台1上并固定在那里。

多功能机械手40被分配到工作区35(铸模周围)并在这种情况下能够在该区中执行作业，例如更换浸入式喷口10或者在连续铸造模7中进行取样。补给区26，26a的盒箱可直接连接在旋转柱42上并连接到铸造平台1的一侧，多功能机械手30和40两者能达到补给区26a。

图2a和2b示意性地示出在连续铸造设备的铸造平台上的4个多功能机械手的可能布置，这里，该连续铸造设备在一方面可以是用来生产很宽的板坯的连续铸造设备，或者在另一方面可以是用于铸造两个或更多钢铸坯的连续铸造设备。根据图1a，1b的说明和根据图2a，2b的说明中均出现的部件的附图标记是相同的。

在图2a和2b中再次示出了可绕垂直轴线1旋转的并且承载铸造钢包4，5的钢包回转台2。铸造钢包4配有旋转柱22的承载臂21上的多功能机械手20，通过该多功能机械手，可以执行铸造钢包4的工作区(铸造钢包周围)中的作业，例如检测铸造钢包位置或钢包滑动件9的位置。圆44，45描绘出了多功能机械手在其缩回位置和其工作位置的范围。

机械手30被支撑在旋转柱32的枢转臂31上，并被布置到工作区“中间包周围”，并在这样的情况下能够在此区中执行作业，例如在铸造钢包5的底部上更换喷口8或在中间包6中取样。

多功能机械手50被支撑在旋转柱52的枢转臂51上，并且多功能机械手60被支撑在旋转柱62的枢转臂61上。两个多功能机械手50，60都被布置到工作区“铸模周围”并在这种情况下能够在此区内执行作业，例如更换浸入式喷口10或在连续铸造模7中进行取样。从图2b中清楚可见，由两个机械手50，60的工作位置获得的工作区互相紧挨着对方，并且例如借助在图2a的图像平面中前后布置的两个浸入式喷口相应地覆盖很长的中间包6之上的工作区，或者相应地覆盖在图2a的图像平面中前后布置的两个连续铸造模7的工作区。

图3示出旋转柱22的枢转臂21上的处于工作位置(左侧图像半部)和处于缩回位置(右侧图像半部)的多功能机械手20。旋转柱22通过基板54由多个张紧装置55可松开地固定在铸造平台1上。旋转柱22以可通过旋转轴承56绕垂直轴线24旋转地方式支撑在基板54上，并连接到驱动装置57，这里特别地通过没有更详细地示出的齿轮连接到驱动电机(电动驱动电机)。紧固在旋转柱上的是承载多功能机械手20的枢转臂21，多功能机械手20的第一旋转轴线23取向成平行于旋转轴线24。在旋转柱设计的以虚线示出的变型中，旋转柱22以固定的方式从基板54向上突出，并且旋转轴承56’恰好布置在枢转臂21之下或枢转臂与旋转柱之间，使得只有枢转臂21由驱动装置57’带动，驱动装置57’也由虚线示出。

多功能机械手20以及带有枢转臂21的旋转柱22都被设计为可迅速更换的子组件。多功能机械手通过快动的释放机构58以卡口联接的方式布置在枢转臂21的突出的端部上，并且在松开卡口联接后，多功能机械手可以通过提升装置59由室内起重机搬走，并且安放在维修站或另一枢转臂。枢转臂21同样配备有提升装置59a，该提升装置在打开张紧装置55后，使得可以操作旋转柱和枢转臂。

图4示出旋转柱22的另外的变型，其中枢转臂21用来接纳多功能机械手20。旋转柱22是固定的，并且枢转臂21由两个平行连杆64，65构成，这些连杆在一方面以绕水平轴线64a，65a可旋转的方式支撑在旋转柱22上，并且在另一方面以绕水平轴线64a，64b可枢转的方式支撑在承载底座66上。驱动装置57由压力介质气缸形成并接合在其中一根平行连杆65上，并且本身支撑在旋转柱22的托架67上。多功能机械手20被安置在承载底座66上，并通过快动释放机构58固定。

图5描绘了多功能机械手20，30和旋转柱21，31的驱动装置57结合到连续铸造设备的处理过程以及设备控制71中。通过测量和调节装置72(这里没有更加详细地示出，但通常在多功能机械手中，例如，包括例如图像记录器，图像评价装置，位移传感器以及用于机械手的单个旋转轴线的驱动组件)，并且也通过驱动装置57，测量信号被传输到设备控制71的过程控制计算机中，并在那里信号被处理，并且与连续铸造设备的过程管理协调的控制信号被发送至多功能机械手20，30和驱动装置57。

Claims (12)

1.一种连续铸造设备，该连续铸造设备具有至少一个多功能机械手，优选地具有至少两个多功能机械手，用来在所述连续铸造设备上执行多个不同的过程控制或自动化作业，在所述连续铸造设备上限定至少一个工作区(25，27，35)，并且每个工作区配备有至少一个多功能机械手，并且所述多功能机械手被布置在枢转装置的枢转臂上，其特征在于，一个多功能机械手或者多个多功能机械手(20，30，40，50，60)被布置在旋转柱(22，32，42，52，62)的枢转臂(21，31，41，51，61)上，所述旋转柱紧固在所述连续铸造设备的铸造平台上，并且所述多功能机械手可通过所述枢转臂在缩回位置和工作位置之间枢转。

2.如权利要求1所述的连续铸造设备，其特征在于，两个或者更多的工作区被分配给一个多功能机械手。

3.如上述权利要求中的一项所述的连续铸造设备，其特征在于，至少一个多功能机械手以一定高度布置在旋转柱的枢转臂上，所述高度偏离旋转柱的另外的枢转臂上的多功能机械手的高度。

4.如上述权利要求中的一项所述的连续铸造设备，其特征在于，所述枢转臂被刚性地连接到可旋转的旋转柱，并且所述旋转柱配备有驱动装置(57)。

5.如权利要求1至3中的一项所述的连续铸造设备，其特征在于，所述枢转臂以可旋转的方式支撑在所述旋转柱上，并且所述枢转臂配备有驱动装置(57)。

6.如上述权利要求中的一项所述的连续铸造设备，其特征在于，所述枢转臂由平行连杆系统(64，65，66)形成，并且所述平行连杆系统配备有驱动装置(57)。

7.如上述权利要求中的一项所述的连续铸造设备，其特征在于，所述旋转柱被设计为升降元件。

8.如上述权利要求中的一项所述的连续铸造设备，其特征在于，每个多功能机械手都配备有补给区(26，26a)，所述补给区用来容纳和存放工具、操作原料等。

9.如权利要求8所述的连续铸造设备，其特征在于，所述补给区布置在旋转柱的所述枢转臂上，并且该补给区优选地可以在所述多功能机械手的范围内的使用位置和装载位置之间枢转。

10.如上述权利要求中的一项所述的连续铸造设备，其特征在于，所限定的工作区包括以下可能的工作区中的至少一个，优选地至少两个：

-钢包回转台周围，

-铸造钢包周围，特别是喷口区域，

-中间包周围，

-铸模周围，

-火焰切割机，

-去毛刺和标记周围，

-质量控制。

11.如上述权利要求中的一项所述的连续铸造设备，其特征在于，所述多功能机械手和带有所述枢转臂的所述旋转柱形成可更换的子组件，所述可更换的子组件配备有快动释放机构(58)。

12.如上述权利要求中的一项所述的连续铸造设备，其特征在于，所述至少一个多功能机械手配备有数据传输和数据接收装置，并且所述数据传输和数据接收装置连接到中央管理装置或连接到所述连续铸造设备的过程控制计算机。

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