專利名稱：帶有至少一個機器人的連續鑄造機以及用于操作包括至少一個機器人的連續鑄造機的方法
技術領域：
本發明涉及一種帶有至少一個機器人的連續鑄造機，該連續鑄造機用于執行在連續鑄造機傷的過程控制或自動的干預并且訪問給定的輔助裝置。而且本發明設置一種用于操作包括機器人的連續鑄造機。
本發明延伸到各種類型的連續鑄造機，在這些連續鑄造機中來自諸如澆鑄桶的熔融金屬容器的熔融金屬經過漏斗被引入到金屬模中，在那里在強烈冷卻下以形成至少部分固化的任何橫截面的連鑄流(Strand)并且連續地從連續鑄造機中輸出。根據使用的模具的特性，該鑄造機可以配備有擺動的管狀和盤狀鑄模，跑道鑄模，帶有側板的鑄件輥(兩個輥鑄件機)或者帶有環形帶的鑄模。連鑄流可以具有扁鋼坯、薄扁鋼坯、帶、初軋鋼坯或者薄板坯板的橫截面和任何需要尺寸的其他所需初級成形橫截面。
背景技術：
在連續鑄造機上使用的機器人用于執行循環工作并且消除在危險的區域中操作問題，在上述的危險的區域中操作人員受到由流體金屬和鑄造金屬連鑄流或者飛濺的爐渣和金屬發出的極大熱輻射。機器人已經用在敞開的連續鑄造模具處以觀察熔融浴的表面，以消除在模具壁內側上烘干的沉淀、供應澆鑄粉劑并且測量取樣等的溫度。而且，機器人用于改變覆蓋物、改變套管井壁管以及用于改變旁澆口噴嘴的閉合板并且用于吹開在漏斗和澆鑄桶的流出開口。而且已知使用機器人用于檢查鑄流或者切斷的扁鋼坯、初軋鋼坯和短鋼坯并且用于消除例如由起火導致的在連續鑄造機的出口區域中的缺陷。
例如，從EP-B 371482中已知在連續鑄造模具上的多功能機器人的使用，機器人一方面接收來自于在模具上的測量設備的鑄造過程相關的數據并且另一方面通過例如光學檢測系統的檢測系統獲得其自身的測量數據，并且使用該信息以準備或者執行具有優先任務的動作的計劃。這里關于一個固定的機器人，該機器人的位置專門被選擇用在模具上并且因此不適合于在連續鑄造模具旁邊的連續鑄造機的區域中發生的同樣的預成形活動。
從US-A5,067,553，JP-A 5-169206，JP-A 9-109100，JP-A 7-60434以及JP-A-293615中已知的機器人同樣分配給在連續鑄造機中的單個工作區。
先前在連續鑄造機的鑄造平臺上的機器人技術的廣泛的使用導致這樣機器人的密集以及在有限的空間中進行的混亂的操作。JP-A3-71959公開了多股連續鑄造機的鑄造平臺上使用兩個機器人，每個機器人被分配給一個跑道并且機器人能夠占據在該跑道上的一個操作位置以交換在大漏斗上的套管井壁管并且在漏斗和套管井壁管的出口處進行清潔工作。每個機器人被分配到一個標定的工作區，一個機器人不可以在另一個機器人的工作區中工作，所以如果一個機器人失效，那么另一個機器人不能接管該工作并且由操作人員干預連續鑄造機是必須的。總而言之，由于多個機器人增加了投資成本和操作成本，而且同時不能獲得工業機器人的改進的實用性。
發明內容
因此本發明的目的是避免已知現有技術的缺點和難點并且提供一種具有至少一個在開頭所述類型的機器人的連續鑄造機以及用于操作包括機器人的連續鑄造機的方法，因此在位于機器人的單個操作位置范圍之外的不同工作位置上能夠執行在連續鑄造機上的不同干預。
本發明的另一個目的是增加所使用的機器人的利用和實用程度。
根據本發明該目的以下面的方式實現連續鑄造機被分配跑道；分配該移動機構的機器人以及在跑道上可以動引導的移動機構；為機器人在跑道上限定了至少一個停止位置和至少兩個操作位置并且每個操作位置被分配在連續鑄造機上的工作區，所述工作區僅能夠從該操作位置到達；在機器人的每個操作位置和分配的操作區或供應區之間的距離固定在機器人臂的最小和最大的范圍內；以及機器人配備有數據傳輸和接收設備并且后者通過信號傳輸技術連接于連續鑄造機的中央控制設備或者過程計算機。
跑道固定在連續鑄造機上或者在連續鑄造機的穿過多個潛在工作區的地區中，以這樣的方式這些工作區位于能在跑道上移動的機器人的預定的操作位置的范圍內，使得具有克服機器人的有限的僅單個操作能力并且提供更有效的操作能力。依據指令，機器人能夠被連續鑄造機的中央控制設備或者過程計算機引導到每個需要的操作位置并且執行在那里必要的干預。
用于機器人的操作位置限定機器人沿跑道的停止位置，從這些位置中一個或多個在連續鑄造機上的工作區位于機器人鉗子的范圍內。在機器人底架固定在不動的或者繞著垂直軸線旋轉的移動機構上的機器人的實施例中，機器人在跑道上的操作位置僅通過移動機構的位置限定。在機器人的一個實施例中，在所述機器人中帶有懸臂的轉動機構設置在移動機構上并且實際的機器人首先固定在懸臂的突出端上，為了確定機器人的操作位置，除了移動機構的位置，轉動機構的懸臂的轉動角度也是決定性的。
機器人的工作區是連續鑄造機上的專門區域或者單獨的位置，在那里通過機器人從預定的操作位置開始可以執行干預。
供應區在空間上包括具有輔助設備的存儲位置，諸如工具倉庫、生產資料倉庫以及類似的設備，它們具有用于要被機器人接收和放置的工具、多余的零件和生產資料的固定位置。在輔助設備中存儲的首先是用于被要求執行干預的機器人的工具，諸如鉗子、測量探針、研磨頭；其次是用于連續鑄造機的多余的零件，諸如套管井壁管或者滑閥板；以及第三類是用于連續鑄造機的連續操作的生產資料，例如鑄造粉劑。設置在各個供應區中的工具倉庫和生產資料倉庫可以由固定的或者可移動的輔助設備形成，例如生產資料托架，可能僅在需要時才帶入到專門操作位置的供應區中，并且遠離它的供應位置儲存。
停止位置被限定為機器人在跑道上的位置，當機器人不執行干預并且等待來自中央控制設備或者過程計算機的新的操作信號時停止在該位置上。當多個機器人分配給一個跑道時，因此確定多個停止位置。在兩個機器人的情況下，兩個停止位置優選地設置在跑道的相對端。
通過機器人執行過程控制或自動的干預也包括干預的可選的可能性，即操作人員手動地遠程控制。這些手動的遠程控制干預能夠被控制房間或者其他便攜式控制單元實現。
用于機器人的跑道優選地通過由軌道系統構成或者由懸掛的單軌傳輸機的至少一個行車軌道或者起重軌道形成。通過相應的控制設備(位置發送機、位移監測系統)實現移動到預定的操作位置。
為了能夠服務在連續鑄造機上的多個工作區，有利的是跑道具有包括常用的道岔的支線。這允許操作位置遠離主要跑道以被限定和使用并且多個機器人能夠在它們互相不干擾的情況下使用。
可選地，跑道的單個段以這樣的方式形成，使得它們能夠通過提升機構在高度上調節或者通過轉動機構轉動，以便以這樣的方式改變機器人在跑道上的操作位置，以獲得最可能訪問分配的操作區。
每個機器人被分配給一個移動機構，依據跑道的設計機器人被支撐或者懸掛在該移動機構上。為了增加它的操作區的尺寸，該移動機構可以被分配給機器人轉動機構，從而通過機器人轉動機構的轉動位置為機器人限定至少兩個操作位置。轉動機構優選地包括懸臂(12)，在該懸臂的延伸端設置有機器人(8)。懸臂可以適應操作環境的要求，例如也可以在高度上調整。
機器人優選地通過止動設備固定在它的相應的操作位置，以避免由來自干預的反作用力導致的位置改變。
為了能夠盡可能快地和有效地執行在連續鑄造機上的干預，有利的是機器人在跑道上的每個操作位置被分配在連續鑄造機上的至少一個工作區和在輔助設備上的供應區，例如工具倉庫、生產資料倉庫。因此，為了執行干預所必需的所有生產資料都可被機器人獲得在機器人臂的范圍內，而不必進行其他的處理運動以改變工具或者運輸多余的零件。
跑道可以沿著整個連續鑄造機延伸和在不同高度上延伸，并且也可以包括上坡度和下坡度，優選地在跑道形成為懸掛運輸機的行車軌道時。跑道優選地限制于鑄造平臺和/或連續鑄造機的交貨區。在這里，跑道優選地設置在水平面中。
根據優選的設計，兩個機器人設置在一個跑道上，一個機器人優選地作為主要機器人執行在連續鑄造機上的干預并且當存在要被執行的工作的優先權的區別時和當主要機器人存在問題時使用作為輔助機器人的第二個機器人。在機器人之間的要被執行的工作的另一種分配，例如通過單個機器人的優先權分配以明確操作位置或者通過手動的遠程控制的分配也是可以的，并且位于本發明的范圍內。
本發明也包括一種用于操作連續鑄造機的方法，所述鑄造機包括至少一個能在停止位置和至少兩個操作位置之間的跑道上移動的機器人，其特征在于，來自于過程計算機或者中央控制設備的控制信號被提供給機器人，并且基于這些控制信號移動到選定的操作位置并且通過機器人執行在連續鑄造機上的自動的干預，其中過程計算機或者中央控制設備以要被執行的干預的優選權的順序將在連續鑄造機上要執行的干預的控制信號提供給機器人。
機器人的操作通過連續鑄造機的過程計算機或者中央控制設備限定和控制，確定關于待產生的產品的質量的要執行的活動。用于優先權的分配的基礎由鑄造過程的連續診斷形成，因此連續地收集測量數據并且模擬計算與默認數據比較。
機器人本身也進行在連續鑄造機上的正在運行的鑄造過程的狀態的觀察并且收集測量數據。這些測量數據傳送到過程計算機或中央控制設備，被過程計算機或控制設備處理并且該數據計算的結果被轉化為用于機器人或者連續鑄造機的控制信號。
當使用至少兩個能夠在跑道上移動的機器人時，第一個能夠在跑道上移動的機器人作為主要機器人(主機器人)，接收所有控制信號并且執行在連續鑄造機上的干預，另一個能夠在跑道上移動的機器人作為輔助機器人(副機器人)，優選地分配給停止位置。
如果存在控制信號的優先權的沖突，那么主要機器人和輔助機器人除了在它們相互妨礙的情況下之外都被啟動并且兩個機器人都被引導到相應的操作位置。
參考附圖，從下面的非限制性的典型實施例的描述中已知本發明的其他有優點和特征，在附圖中圖1示出在連續鑄造機的鑄造平臺上的一個或兩個機器人的操作能力的示意性視圖；
圖2示出帶有機器人的兩個操作位置的機器人轉動機構；圖3示出根據圖2的帶有兩個在鑄造平臺上的操作位置的機器人轉動機構；圖4示出帶有能夠垂直升起和降低的跑道段的機器人跑道；圖5示出帶有能夠在水平面中旋轉的跑道段的機器人跑道。
具體實施例方式
在連續鑄造機的鑄造平臺1上，其布局決不受到限制，以輪廓線示出帶有鋼包水口(覆蓋物)3的澆鑄桶2以及帶有下沉的套管井壁管5的定位在所述鋼包水口下的漏斗4，其中所述套管井壁管突入到連續鑄造模具6中。另一個漏斗4′由點劃線表示在鑄造平臺1的備用位置中。
在該鑄造平臺上具有如下多種可能性，即使一個機器人執行在鑄造機上的過程控制和自動的干預，為此多個固定機器人的運行或者至少一個可移動的機器人是必須的。跑道7以這樣的方式覆蓋在鑄造平臺1上，、使得多個工作區A1、A2、A3、A4能夠被單個機器人8服務，沿著跑道從多個操作位置E1、E2、E3開始。
機器人8位于在跑道7的一端的停止位置P1的等待位置中。同樣能夠使用的另一個停止位置P2位于跑道7的相對端。供應區V1、V2、V3設置在鑄造平臺上的輔助設備H1、H2、H3處并且這些供應區分配到操作位置E1、E2、E3并且設立在機器人臂15的范圍內。如果在鑄造平臺上的空間條件不允許這樣的話，個別的供應區也可以設立在機器人的操作位置的范圍之外。但是那么機器人為了完成干預的操作時間延長了必需的供應運動所花費的時間。
從操作位置E1，機器人8能夠執行在工作區A1(澆鑄桶)和A4(漏斗)的干預，其涉及鋼包水口3和覆蓋物以及漏斗4的注入區。例如改變覆蓋物、燃燒干凈漏斗出口或供應澆注粉劑到漏斗中都落入在這些工作區中在時間間隔中要執行的活動。這些干預所必需的多余的零件和生產資料，諸如替換覆蓋物、必需的預定質量和數量的專用的鑄造粉劑或者燃燒器，都通過機器人從分配的供應區V1拿走，其中這些生產資料在輔助設備V1的倉庫中的預定地方保持容易得到。
從操作位置E2開始，機器人8能夠執行在工作區A2(模具)和A4(漏斗)的干預，其涉及漏斗4的流出區、沉下的套管井壁管5以及在連續鑄造模具6的進入側上的開口。例如供應澆注粉劑到漏斗中、改變沉下套管井壁管、燃燒干凈漏斗出口、供應澆注粉劑到漏斗中、觀察在模具浴的水平面，從模具中采樣等都落入在這些工作區中的活動。這些干預所必需的生產資料和多余的零件，諸如要鑄造高質量鋼的合適的鑄造粉劑以及在給定時間的鑄造條件、下沉的套管井壁管、副槍等都通過機器人從輔助設備H1拿到供應區V2。
從操作位置E3開始，機器人8能夠在工作區A3(漏斗改變連鑄流)中執行在另一個漏斗4′上的干預，從輔助設備H3拿要求的生產資料到供應區V3。
如果在鑄造平臺上僅設置有一個機器人，那么停止位置P2可用于機器人的第二停止位置。或者另一個機器人8′可以等待在停止位置P2以執行操作，從而能夠實現動作的更有效的計劃。如果例如在工作區A1和工作區A2中必需執行都不能被延遲的同等優選權的干預，控制系統或處理計算機將引導機器人8從它的停止位置P1到操作位置E1并且引導機器人8′從它的停止位置P2到分配于它的操作位置E2。
圖2和3示出機器人8在連續鑄造機上的兩個操作位置E1和E2上。連續鑄造機以虛線通過澆鑄桶2、漏斗4和連續鑄造模具6示出。機器人的跑道7由兩個行車導軌9、9′形成，所述導軌在鑄造平臺1的上面一定距離處沿直線經過漏斗4和連續鑄造模具6。固定于移動機構10的是帶有懸臂的機器人擺動機構11，其能夠占據兩個互相相對轉動90度的位置并且覆蓋操作位置E1和E2。機器人以懸掛的方式設置在懸臂12的延伸端并且能夠占據兩個操作位置E1和E2。懸臂12通過點劃線表示在操作位置E1并且用實現表示在操作位置E2。在圖2中的腎形范圍線和在圖3中的圓形范圍線13′、14′示出機器人臂15的工作區A1和A2。在分配給操作位置E1的工作區A1中，機器人8能夠到達澆鑄桶2的直到模具6的所有主要區域。從第二操作位置E1，能夠執行在工作區A2中，優選地在從漏斗4到連續鑄造模具6的過渡區中以及在后者自身上的干預。在鑄造平臺的邊緣處的區域中，機器人被分配給停止位置P1。在該停止位置的直接附近區域還設有供應位置Vx，從該位置機器人能夠拿所有它的操作所要求的輔助裝置。與正在進行的鑄造操作無關地，用于機器人操作的手動準備工作能夠不受干擾并且安全地在該停止位置進行。
在鑄造平臺1上存在控制位置18，從該位置通過過程計算機或者中央控制設備以極大的自動方式監測和操縱連續鑄造機。過程計算機19或者中央控制設備以及單獨的機器人或者多個機器人被分配數據傳輸或者數據接收設備20、21，經過這些設備用于執行干預的必需的所有信息被傳遞，優選地在無線線路上。
為了將機器人帶到有利的操作位置，可以有多種跑道的專門設計。圖4示出跑道7的可升起和可將下的跑道段22，通過該跑道段僅示出為下底部表示的機器人8被升高到相對于跑道平面的升起的干預位置E。跑道段22支撐在提升汽缸23上并且適合于通過這些汽缸定位。在它的干預位置E中，該干預位置自身通過在底部區域中的機器人旋轉軸線確定，機器人8通過止動設備24確定地固定在跑道段22上的位置中，并且因此對于機器人控制是重要的固定點被確定。
圖5示出跑道段27，其在它的與跑道7成直線的開始位置中和在轉出位置中能夠繞著垂直的轉動軸線26轉動預定的角度位置，其中轉出的角度位置確定用于機器人的干預位置E。跑道段27能夠在水平面中建立的圓弧形式的軌道29上移動。
另外，支線能夠用在跑道上，利用從軌道中已知的傳統的點。向上傾斜的段和向下傾斜段可以設置在跑道上，例如可以使用嵌齒輪以克服向上和向下的傾斜。
本發明不限于特殊類型的機器人的使用。彎曲臂機器人或者袖珍機器人特別適合在連續鑄造機的鑄造平臺上使用，所述機器人普遍地由多個用于廣泛操作可能性并具有專門適應器的制造者提供。
權利要求
1.一種具有至少一個機器人(8)的連續鑄造機，所述機器人用于執行在連續鑄造機上的過程控制的或者自動的干預并且訪問分配的輔助設備，其特征在于，連續鑄造機被分配給跑道(7)，機器人被分配給移動機構(10)并且該移動機構可移動地被引導在跑道上，為機器人在跑道上限定了至少一個停止位置(P1、P2)和至少兩個操作位置(E、E1、E2、E3)并且每個操作位置被分配在連續鑄造機上的工作區(A1、A2、A3、A4)，所述工作區僅能夠從該操作位置到達，在機器人的每個操作位置和分配的操作區或供應區(V1、V2、V3)之間的距離固定在機器人臂(15)的最小和最大的范圍內，機器人配備有數據傳輸和接收設備(20、21)并且后者通過信號傳輸技術連接于連續鑄造機的中央控制設備或者過程計算機(19)。
2.如權利要求1所述的連續鑄造機，其特征在于，跑道(7)由軌道系統構成。
3.如權利要求1所述的連續鑄造機，其特征在于，跑道由懸掛的單軌傳輸機的至少一個行車軌道(9、9′)形成。
4.如前述權利要求中任一項所述的連續鑄造機，其特征在于，跑道具有支線(道岔)。
5.如前述權利要求中任一項所述的連續鑄造機，其特征在于，跑道段(22、27)以這樣的方式形成，使得它能夠在高度上被調節或者能夠被轉動。
6.如前述權利要求中任一項所述的連續鑄造機，其特征在于，移動機構(10)被分配給機器人轉動機構(11)并且通過機器人轉動機構的轉動位置用于機器人的至少兩個操作位置(E1、E2)被確定，轉動機構優選地包括懸臂(12)，在該懸臂的延伸端設置有機器人(8)。
7.如前述權利要求中任一項所述的連續鑄造機，其特征在于，機器人通過止動裝置(24)被固定在它的操作位置(E)中。
8.如前述權利要求中任一項所述的連續鑄造機，其特征在于，機器人在跑道上的每個操作位置(E、E1、E2、E3)被分配在連續鑄造機上的至少一個工作區(A1、A2、A3、A4)和在輔助設備(H1、H2、H3)(工具倉庫、生產資料倉庫)上的供應區(V1、V2、V3)。
9.如前述權利要求中任一項所述的連續鑄造機，其特征在于，跑道(7)設置在鑄造平臺(1)上，優選地設置在水平面上。
10.如前述權利要求中任一項所述的連續鑄造機，其特征在于，多個機器人優選兩個機器人(8、8′)分配給單個跑道(7)。
11.一種用于操作連續鑄造機的方法，所述鑄造機包括至少一個能在停止位置(P1、P2)和至少兩個操作位置(E、E1、E2、E3)之間的跑道上移動的機器人，其特征在于，來自于過程計算機(19)或者中央控制設備的控制信號被提供給機器人，并且基于這些控制信號移動到選定的操作位置并且通過機器人執行在連續鑄造機上的自動的干預，其中過程計算機或者中央控制設備以要被執行的干預的優選權的順序將在連續鑄造機上要執行的干預的控制信號提供給機器人。
12.如權利要求11所述方法，其特征在于，測量數據被在連續鑄造機上的機器人采集，這些測量數據被傳送到過程計算機或中央控制設備，被這些過程計算機或者中央控制設備處理，并且該數據計算的結果被轉換成用于機器人或者連續鑄造機的控制信號。
13.如權利要求11或12所述的方法，其特征在于，至少兩個能夠在跑道上移動的機器人中，第一個能夠在跑道上移動的機器人作為主要機器人(主機)，接收所有控制信號并且執行在連續鑄造機上的干預，另一個能夠在跑道上移動的機器人作為輔助機器人(副機)，優選地分配給停止位置。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，如果存在控制信號的優先權的沖突，那么主要機器人和輔助機器人除了在它們相互妨礙的情況下之外都被啟動并且兩個機器人都被引導到相應的操作位置。
全文摘要
一種配備有至少一個機器人的連續鑄造機，所述機器人用于執行在連續鑄造機上的過程控制的或者自動的干預并且訪問分配的輔助設備。為了確保機器人的最佳使用連續鑄造機被分配給跑道(7)；機器人被分配給移動機構(10)并且該移動機構可移動地被引導在跑道上；為機器人在跑道上限定了至少一個停止位置(P
文檔編號B22D11/16GK1960824SQ200580017222
公開日2007年5月9日 申請日期2005年4月28日 優先權日2004年5月26日
發明者安德烈亞斯·安德烈茲楚, 約瑟夫·凱維基, 赫爾曼·勒姆普拉迪爾, 卡爾·墨爾瓦爾德, 約翰·波普爾, 赫爾穆特·雷施, 海因里希·瑟納, 弗朗茨·維梅爾, 約瑟夫·嵐斯楚茲爾 申請人:奧地利鋼鐵聯合企業阿爾卑斯工業設備制造有限公司