一種冶金爐窯筑爐方法及其采用的3d打印機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋁電解技術領域，具體涉及一種冶金爐窯筑爐方法及其采用的3D打印機器人。
【背景技術】
[0002]傳統的冶金爐窯一般根據爐膛大小進行筑爐設計和備料，并多采用人工方式筑爐，材料浪費大，工作效率低;而且在爐窯大修時，通常要將爐底殘料刨除，再重新進行設計和筑爐，造成材料和糊料浪費，勞動強度大，勞動生產率低，污染嚴重。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種冶金爐窯筑爐方法及其采用的3D打印機器人，以解決傳統冶金爐窯筑路方法的不足。
[0004]本發明是這樣實現的:
一種冶金爐窖筑爐方法，它米用一種冶金爐窖筑路3D打印機器人，該3D打印機器人按照設計要求和3D掃描儀逆向建模結果，將筑爐材料逐層搗鼓打印在爐膛內，實現新筑爐或者爐膛修復。
[0005]筑爐前，3D打印機器人的控制系統驅動3D掃描儀及執行機構運動，對爐膛進行三維掃描，并對掃描數據分析處理，進行逆向建模，然后將建模結果與爐膛設計進行比較，確定筑爐材料添加區域，制定打印規劃。
[0006]筑爐時，安裝在3D打印機器人的多維度運動機器臂上的定位傳感器隨機器臂在爐膛內沿三個維度運動，進行初始定位，然后機器臂按照打印規劃自動從工具支架上選擇多種筑爐工具之一，移至待筑爐位置，同時送料機構也將送料口對準待筑爐位置，按照邊送料邊搗固的方式，進行第一層打印；之后定位傳感器再隨機器臂在爐膛內沿三個維度運動，進行再次定位和實施新一輪的打印；如此反復，不斷重復定位和打印，直至滿足爐膛設計要求。
[0007]每層打印完成后，筑爐數據通過移動互聯網信號發送器傳送至車間數據中心進行分析;并且，人工可視筑爐情況，暫停機器人自動工作，通過遙控器控制機器人的筑爐工具，對筑爐效果不好的區域進行修補打印。
[0008]3D打印機器人的筑爐材料采用能偶在40 °C以下溫度施工的冷搗糊料，確保糊料在輸送和施工過程中性能穩定，不因溫度降低而影響打印效果。
[0009]為實現上述方法，本發明采用這樣一種冶金爐窯筑爐的3D打印機器人，它包括能夠在冶金爐窯兩側軌道上行走的兩個行走小車，每個行走小車均設有執行機構和控制系統，且兩個小車通過兩根平行布置的橫梁連接;它還設有一個移動儲料箱，移動儲料箱懸掛在兩根橫梁上且能夠沿橫梁滑動，移動儲料箱上設有旋轉盤和送料管，移動儲料箱下方懸掛設有兩條多維度運動機器臂，其中一條多維度運動機器臂下端設有布料結構，另一條多維度運動機器臂下端設有筑爐工具，筑爐工具可采用多種不同形式的裝置，如筑爐錘等等。
[0010]其中，執行機構中設有3D掃描儀，多維度運動機器臂上設有定位傳感器，3D掃描儀和定位傳感器接受執行機構的指令進行工作。控制系統中設有移動互聯網信號發送器、雷達感應裝置和液壓系統，其可以控制移動儲料箱的滑動以及旋轉盤的旋轉和布料、筑爐工序。多維度運動機器臂的頂端與旋轉盤固定連接，這樣隨著旋轉盤的旋轉，兩條多維度運動機器臂的位置可以自由變換，實現布料和筑爐工序的切換。另外，在旋轉盤上設有輔助下料器用于促進下料。
[0011]本發明的冶金爐窯筑爐3D打印機器人，可根據爐膛形狀和設計要求，實現增材制造，有效利用已有可用的陰極，減小刨爐和重新筑爐工作量，避免浪費，減少陰極等材料用量;提高筑爐效率，減少筑爐人員，提高勞動生產率，保護人員身心健康。
【附圖說明】
[0012]
圖1是本發明的3D打印機器人用于冶金爐窯筑爐的結構示意圖；
圖2是本發明的3D打印機器人用于黃磷爐筑爐的結構示意圖；
附圖標記說明:1-行走小車，2-遙控器，3-執行機構，4-多維度運動機器臂，5-橫梁，6-筑爐工具，7-布料機構，8-控制系統，9-輔助下料器，10-旋轉盤，11-移動儲料箱，12-送料管，13-冶金爐窯，14-黃磷爐。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0014]如圖1所示，本發明的冶金爐窯筑爐的3D打印機器人包括能夠在冶金爐窯13兩側軌道上行走的兩個行走小車I，每個行走小車I均設有執行機構3和控制系統8，且兩個小車I通過兩根平行布置的橫梁5連接;它還設有一個移動儲料箱11，移動儲料箱11懸掛在兩根橫梁5上且能夠沿橫梁5滑動，移動儲料箱11上設有旋轉盤10和送料管12，在旋轉盤10上設有輔助下料器9。移動儲料箱11下方懸掛設有兩條多維度運動機器臂4，其中一條多維度運動機器臂4下端設有布料結構7，另一條多維度運動機器臂4下端設有筑爐工具6，多維度運動機器臂4的頂端與旋轉盤10固定連接。
[0015]執行機構3中設有3D掃描儀，多維度運動機器臂4上設有定位傳感器，3D掃描儀和定位傳感器由執行機構3指揮完成工作任務。控制系統8中設有移動互聯網信號發送器、雷達感應裝置和液壓系統。
[0016]實施例1:
如圖1所示，本發明用于冶金爐窯13時是這樣實施的:
筑爐前，行走小車I在冶金爐窯13兩側設置的軌道上行走，控制系統8驅動執行機構3中的3D掃描儀運動，對爐膛進行三維掃描，并對掃描數據分析處理，進行逆向建模，然后執行機構3將建模結果與爐膛設計進行比較，確定筑爐材料添加區域，制定打印規劃。
[0017]筑爐時，安裝在多維度運動機器臂4上的定位傳感器5隨機器臂在爐膛內沿三個維度運動，進行初始定位，然后機器臂按照打印規劃自動從工具支架上選擇一種筑爐工具6如筑爐錘頭，移至待筑爐位置;筑爐材料采用可在40°C以下溫度施工的冷搗糊料，確保糊料在輸送和施工過程中性能穩定，不因溫度降低而影響打印效果，送料管12接通外部來料通道后由輔助下料器9通過震動或者加壓等方式將筑爐料下放至布料機構7，布料機構7將送料口對準待筑爐位置，按照邊送料邊搗固的方式，通過筑爐工具6進行第一層打印；之后定位傳感器再隨機器臂在爐膛內沿三個維度運動，進行再次定位和實施新一輪的打印。如此反復，不斷重復定位和打印，直至滿足爐膛設計要求。旋轉盤10的轉動能夠使兩條多維度運動機器臂4變換位置，而多維度運動機器臂4又具有伸縮功能，從而實現不同高度、不同平面位置的布料和打印。
[0018]每層打印完成后，筑爐數據(打印面積、用料、層厚等)可通過控制系統8中的移動互聯網信號發送器傳送至車間數據中心進行分析;并且，人工可視筑爐情況，暫停機器人自動工作，通過遙控器2控制機器人的筑爐工具，對筑爐效果不好的