專利名稱：具有至少一個多功能機械手的連續鑄造設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種連續鑄造設備，該連續鑄造設備具有至少一個多 功能機械手，優選地具有至少兩個多功能機械手，用來在連續鑄造設 備上執行多個不同的過程控制或自動化作業。在連續鑄造設備上限定 至少一個工作區，并且每個工作區都被分配至少一個多功能機械手。 所述多功能機械手被布置在樞轉裝置的樞轉臂上。
背景技術：
多功能機械手被用于連續鑄造設備，以便在靠近液體金屬且受高 溫和灰塵影響的區域中高精度地執行一些對于操作人員來說困難的且 特別危險的作業。根據操作環境中的當前需要，安裝此種類型的多功 能機械手用來在其有效范圍內執行一系列不同的作業。這種多功能機 械手優選地設計為六軸機械手。
使用領域包括用來由液態金屬、特別地由液態鋼生產任何希望橫 截面的金屬鑄坯的所有類型的連續鑄造設備。這些連續鑄造設備優選 地為用來生產具有板坯、初軋鋼坯或小鋼坯橫截面的金屬鑄坯和具有 任何希望外形的橫截面的金屬鑄坯的單鑄坯或多鑄坯鑄造設備。
普通類型的多功能機械手已經從WO 2005/118182 Al已知。這種機械手配備有特定的行走裝置和通道，使其可以呈現不同的使用位置。 根據具體實施例，這種行走裝置另外設置有帶有懸臂的樞轉裝置，多功能機械手布置在該懸臂的凸出的端部上。通過這樣的布置，多功能 機械手不僅能進入由行走裝置確定的使用位置，還可以通過樞轉臂在 兩個或兩個以上的工作區之間樞轉。
US 5,360,051或EP 0 371 482 Bl公開了一種連續鑄造設備的鑄 造平臺上的機械手，該機械手以固定的方式錨定在那里并配備有用以 檢測其連續鑄模區中的工作環境的圖像獲取和評價裝置。特別地，該 機械手被設置用于鑄造粉末進料，惰性氣體的注入，熔渣晶須的清除 以及檢測熔池水平的異常。此系統的基本缺陷在于靠近鑄模的區域中 的固定定位和由此引起的操作人員在需要對特定的問題進行快速干預 的鑄造操作中的突發故障的情況下的阻礙。
JP-A 5-169206和JP-A 3-353900公開了用來在開始鑄造前將預鑄 坯(dummy strand)密封在連續鑄造設備的模具中的多功能機械手，這 些機械手的每一個都在鑄造平臺上的由軌道承載的車輛上在使用位置 和備用位置之間可移動。JP-A 07-01639同樣示出一種機械手，該機械 手安裝在軌道車輛的行走框架上，并且特別用于更換鑄造噴口。此外， 從JP-A 3-071959中可以了解到，在兩條分開的軌道上可移動地布置兩 個機械手，這兩個機械手在鑄造鋼包和中間包上彼此獨立地進行作業。 雖然安置在軌道車輛上的機械手可使機械手在鑄造平臺上移動到縮回 區中，結果改善操作人員的接近，但仍然保留行走軌道，該行走軌道 繼續構成行動不穩的地方和操作人員發生事故的危險。由于被限制在 地板上，因此，在液體鋼溢出所造成的鑄造故障的情況下，此種類型 的軌道承載的系統非常易于發生故障。
還已知在鑄造設備上布置自動化裝置，作為設計結果，該自動化 裝置只執行單一作業。例如，從US-A 5,067,553已知此類裝置，它在 回轉臺的懸臂上包括鑄造粉末進給裝置。在檢測熱的熔池水平表面后， 鑄造粉末通過可移動的夾臂從鑄造粉末容器導出，通過柔性線路到溶 池水平表面上。
發明內容
因此，本發明中所基于的目標是，避免已知現有技術中的缺陷并 提出具有至少一個多功能機械手的連續鑄造設備，其中，在使用很少機械手的情況下，在連續鑄造設備上可以精確地且自動地執行多個連 續循環作業，而不會阻礙操作人員接近鑄造設備，或沒有由于多功能 機械手引起的額外的事故危險。此外，多功能機械手布置成使得即使 在操作故障的情況下，例如發生液體鋼的泄露，它們也遭受盡可能低 的損害危險。
從最初描述的這類裝置出發，如下實現這個目標該多功能機械 手或者每個多功能機械手被安置在固定在連續鑄造設備的鑄造平臺上 的旋轉柱的樞轉臂上，并且可以通過樞轉臂在縮回位置和工作位置之 間樞轉。
在連續鑄造設備上限定多個工作區中，重要的是，在空間上相對 彼此界定這些工作區，并在每個工作區中固定多功能機械手的工作位 置。工作位置在這里理解為意味著多功能機械手相對于鑄造設備呈現 的一個或多個基本位置。在該情況下，它被安置于旋轉柱的樞轉臂上， 在樞轉臂的第一實施例中，多功能機械手的第一旋轉軸線平行于旋轉 柱的樞轉臂的旋轉軸線延伸，并與其保持一段距離。在樞轉臂的第二. 實施例中，樞轉臂由平行連桿系統形成，并且多功能機械手的第一旋 轉軸線垂直于平行連桿的樞轉軸線。甚至還可以設想兩個實施例的組 合。通過適當選擇樞轉臂的長度，旋轉柱被錨定在各個多功能機械手 的工作區附近的外部，并且在多功能機械手樞轉出進入它的縮回位置 之后，允許鑄造設備操作人員不受阻礙地接近該工作區。如果多個工 作位置被分配給一個多功能機械手，這些位置將位于多功能機械手的 位置確定的樞轉臂的樞轉圓上。
在此上下文中，帶有樞轉臂的旋轉柱的設計的多種基本型式是有 利的樞轉臂可剛性地連接到可旋轉的旋轉柱，旋轉柱被支撐在旋轉 軸承上，并且旋轉柱設置有包括電機和齒輪的旋轉驅動裝置。另外， 樞轉臂可以按可轉動的方式安裝在旋轉柱上，并且樞轉臂設置有旋轉 驅動裝置。第三，存在樞轉臂由平行連桿系統形成的可能性，該平行
連桿系統設置有樞轉驅動裝置。
即使兩個或更多的工作區可分配給一個多功能機械手。從而，在 一方面， 一個多功能機械手可以承擔另一個多功能臺機械手的功能， 例如在它出現故障的情況下，并且在另一方面，如果存在相鄰多功能 機械手的適當重疊范圍，可以作為工作量的函數而進行單個機械手的 作業的重組。
從而，多個多功能機械手能被安置在最佳工作位置中，在一有利 實施例中，至少一個多功能機械手以一定高度布置在旋轉柱的樞轉臂 上，這個高度偏離旋轉柱的另外樞轉臂上的多功能機械手的高度。
如果旋轉柱被設計為升降元件，則也可以可變地構造多功能機械 手的高度。例如，通過布置起重氣缸或通過伸縮式結構的升降柱，可 發生這種情況。
每一個多功能機械手都配備補給區，用來容納和存放工具，操作 原料以及類似物品。這個補給區包括例如盒箱，在該盒箱中，要使用 的工具、材料和操作原料被明確地布置，并可被多功能機械手的夾持 工具和傳感器夾住和檢測，并且如果合適，也可被再次存放在那里。 這些補給區布置在通過旋轉柱加寬的多功能機械手的范圍內。
根據有利實施例，補給區同樣可以布置在旋轉柱的樞轉臂上，并 且這個補給區優選地可在多功能機械手的范圍內的使用位置和裝載位 置之間樞轉。在這種情況下，補給區可以布置在旋轉柱的第二樞轉臂 上，該旋轉柱已經具有安裝了機械手的樞轉臂。兩個樞轉臂優選地可 彼此獨立地樞轉。然后，補給區也可以布置在分離的旋轉柱的樞轉臂 上，該補給區的使用位置位于一個或多個多功能機械手的范圍內。
在一方面，根據空間因素，并且在另一方面，根據多功能機械手
在各個工作區中的占優勢的使用時間，選擇連續鑄造設備上的工作區。 此外，特別是在已有連續鑄造設備的改裝中，基本上受現有結構條件 的影響。
例如，用于基本核心部件以及作業區域的工作區可以如下提出 鋼包回轉臺周圍
*鑄造鋼包周圍，特別地，噴口區和鋼包滑動件區等 *中間包周圍，特別地，浸入式噴口區和鋼包滑動件區或者中間 包插塞區等
*鑄模周圍，特別地，熔池水平監視，鑄造粉末進給，溫度測
量等
火焰切割機，特別地，燃燒器引導，局部冷卻，表面檢查等 *去毛刺和標記周圍，特別地，晶須去除和標記的放置 連續鑄造設備的流出區域中的質量控制，特別地，肉眼檢查， 火焰清理，取樣等等。
在涉及多鑄坯連續鑄造設備的情況下，可以對每個鑄坯分離地或 者對多個鑄坯共同地限定此類工作區。
對于指定的多功能機械手，在工作區中發生多個作業，例如，對 于工作區"鑄造包周圍"，"中間包周圍"以及"鑄模周圍"，存在 以下可能作業
鑄造鋼包周圍中的作業 *檢測鑄造鋼包的位置， *啟動鋼包滑動閘板， *噴口的固定和移除，
*聯接與分離中間線路(media line)和聯接件
中間包周圍中的作業
●檢測鑄造鋼包的位置，
●噴口的固定和移除，
●用氧氣噴槍將鋼包打開，
●清潔噴口，
●更換噴口，
●在中間包中測量溫度，
●在中間包中取樣，
●向中間包中送入鑄造粉末，
●中間包中的熔池水平測量。
鑄模周圍中的作業
●檢測中間包的位置，
●在鑄模中取樣，
●向模鑄中送入鑄造粉末，
●鑄造噴口預熱
●更換鑄造噴口
●從鑄模移除熔渣
●在按順序的鑄造中插入分隔板，
●冷卻鑄坯端或在鑄造結束時清潔模具，
●安置以及移除防飛濺裝置，
●執行溫度測量。
通過布置到相鄰的工作區的多功能機械手，分配給工作區的作業 的部分重疊使得工作區或這些工作區中的處理可以聚在一起。
優選地，多功能機械手和旋轉柱以及承載它們的樞轉臂為模塊化 結構。根據需要，它們形成可互換的子組件，因此，即使在連續鑄造 操作期間，組件的快速更換和維護也成為可能。
有利地，多功能機械手配備有數據傳輸和數據接收設備，并且這些設備被連接到中央管理裝置或者連接到連續鑄造設備的過程控制計 算機。
參考附圖，從以下非限制性的示例性實施例的描述可以了解本發 明的另外優點和特征，其中
圖la在示意圖中以正視圖示出連續鑄造設備的液相區，其中三個 多功能機械手根據本發明布置，
圖lb在示意圖中以水平投影的方式示出連續鑄造設備的液相區，
其中，根據圖la的三個多功能機械手根據本發明布置，
圖2a在示意圖中以正視圖示出連續鑄造設備的液相區，其中，四
個多功能機械手根據本發明布置，
圖2b在示意圖中以水平投影的方式示出連續鑄造設備的液相區，
其中，根據圖2a的四個多功能機械手根據本發明布置，
圖3示出具有樞轉臂的旋轉柱，樞轉臂處于可能的基本結構形式，
圖4示出具有樞轉臂的旋轉柱，該樞轉臂處于另外的基本結構形
式，
圖5示出用來將多功能機械手結合到設備控制的過程管理層次中 的電路圖。
具體實施例方式
示意圖la和lb展示了例如用于生產板坯截面的鋼鑄坯的連續鑄 造設備的鑄造平臺的情況。
鋼包回轉臺2以繞垂直軸3可旋轉的方式支撐在連續鑄造設備的 鑄造平臺1上。為鑄造設備提供熔鋼的鑄造鋼包4， 5被懸在相互背離 地朝向的叉臂2a， 2b上。鑄造鋼包5在鑄造位置中位于中間包6的上 方，而中間包6在鑄造操作中位于連續鑄造模7的上方。在鑄造操作 期間，熔鋼通過裝有滑動閘板9的噴口 8流出鑄造鋼包5，流入中間包 6并且從那里穿過安裝了滑動閘板11的浸入式噴口 IO進入連續鑄造模7中。由彎曲的中心線12所標出的至少部分固化的鋼鑄坯從連續鑄造 模7中出來并以已知的方式穿過連續鑄造設備的鑄坯導架。
在鑄造平臺1上，所述連續鑄造設備配備有三個多功能機械手20， 30， 40,這些機械手被設計成六軸機械手，并且每個機械手都被獨立 地固定在旋轉柱22， 32， 42的指定的樞轉臂21， 31， 41上。多功能 機械手20配備有第一旋轉軸線23，該第一旋轉軸線在離開旋轉柱22 的垂直旋轉軸線24距離A處被固定，并且該第一旋轉軸線相對于旋轉 軸線24固定多功能機械手的位置。在圖la中，示出多功能機械手20 處于它的縮回位置上，以及在圖lb中，示出多功能機械手20處于它 的工作位置上，并且在這個工作位置中可執行鑄造鋼包4的工作區25 (鑄造鋼包周圍)中的操作，例如檢測鑄造鋼包的位置或者鋼包滑動 件9的位置，以及固定噴口 8。旋轉柱22優選地通過可松開的螺旋連 接被固定在鑄造平臺1上，使得在需要的情況下，旋轉柱與多功能機 械手一起可以被容易地拆除。用來容納補給區26的操作原料和工具的 盒箱直接布置在旋轉柱22上。對于機械手20, 30以及40,旋轉柱連 同樞轉臂以及多功能機械手的基本結構設置是相同的。
多功能機械手30被分配到工作區27 (中間包周圍)并在這種情 況下能夠在該區中執行作業，例如改變鑄造鋼包5的底部上的噴口 8 或在中間包6中取樣。根據在連續鑄造設備上的其工作區27，多功能 機械手30布置在相對于多功能機械手20升高的高度28。按圖所示， 旋轉柱32很有可能不固定在承載框架29上，而是旋轉柱32延伸到鑄 造平臺1上并固定在那里。
多功能機械手40被分配到工作區35 (鑄模周圍)并在這種情況 下能夠在該區中執行作業，例如更換浸入式噴口 IO或者在連續鑄造模 7中進行取樣。補給區26， 26a的盒箱可直接連接在旋轉柱42上并連 接到鑄造平臺1的一側，多功能機械手30和40兩者能達到補給區26a。
圖2a和2b示意性地示出在連續鑄造設備的鑄造平臺上的4個多 功能機械手的可能布置，這里，該連續鑄造設備在一方面可以是用來 生產很寬的板坯的連續鑄造設備，或者在另一方面可以是用于鑄造兩 個或更多鋼鑄坯的連續鑄造設備。根據圖la， lb的說明和根據圖2a， 2b的說明中均出現的部件的附圖標記是相同的。
在圖2a和2b中再次示出了可繞垂直軸線1旋轉的并且承載鑄造 鋼包4， 5的鋼包回轉臺2。鑄造鋼包4配有旋轉柱22的承載臂21上 的多功能機械手20，通過該多功能機械手，可以執行鑄造鋼包4的工 作區(鑄造鋼包周圍)中的作業，例如檢測鑄造鋼包位置或鋼包滑動 件9的位置。圓44， 45描繪出了多功能機械手在其縮回位置和其工作 位置的范圍。
機械手30被支撐在旋轉柱32的樞轉臂31上，并被布置到工作區 "中間包周圍"，并在這樣的情況下能夠在此區中執行作業，例如在 鑄造鋼包5的底部上更換噴口 8或在中間包6中取樣。
多功能機械手50被支撐在旋轉柱52的樞轉臂51上，并且多功能 機械手60被支撐在旋轉柱62的樞轉臂61上。兩個多功能機械手50， 60都被布置到工作區"鑄模周圍"并在這種情況下能夠在此區內執行 作業，例如更換浸入式噴口 10或在連續鑄造模7中進行取樣。從圖2b 中清楚可見，由兩個機械手50， 60的工作位置獲得的工作區互相緊挨 著對方，并且例如借助在圖2a的圖像平面中前后布置的兩個浸入式噴 口相應地覆蓋很長的中間包6之上的工作區，或者相應地覆蓋在圖2a 的圖像平面中前后布置的兩個連續鑄造模7的工作區。
圖3示出旋轉柱22的樞轉臂21上的處于工作位置(左側圖像半 部)和處于縮回位置(右側圖像半部)的多功能機械手20。旋轉柱22 通過基板54由多個張緊裝置55可松開地固定在鑄造平臺1上。旋轉 柱22以可通過旋轉軸承56繞垂直軸線24旋轉地方式支撐在基板54上，并連接到驅動裝置57，這里特別地通過沒有更詳細地示出的齒輪 連接到驅動電機(電動驅動電機)。緊固在旋轉柱上的是承載多功能機械手20的樞轉臂21，多功能機械手20的第一旋轉軸線23取向成平 行于旋轉軸線24。在旋轉柱設計的以虛線示出的變型中，旋轉柱22以 固定的方式從基板54向上突出，并且旋轉軸承56'恰好布置在樞轉臂 21之下或樞轉臂與旋轉柱之間，使得只有樞轉臂21由驅動裝置57' 帶動，驅動裝置57'也由虛線示出。
多功能機械手20以及帶有樞轉臂21的旋轉柱22都被設計為可迅 速更換的子組件。多功能機械手通過快動的釋放機構58以卡口聯接的 方式布置在樞轉臂21的突出的端部上，并且在松開卡口聯接后，多功 能機械手可以通過提升裝置59由室內起重機搬走，并且安放在維修站 或另一樞轉臂。樞轉臂21同樣配備有提升裝置59a,該提升裝置在打 開張緊裝置55后，使得可以操作旋轉柱和樞轉臂。
圖4示出旋轉柱22的另外的變型，其中樞轉臂21用來接納多功 能機械手20。旋轉柱22是固定的，并且樞轉臂21由兩個平行連桿64， 65構成，這些連桿在一方面以繞水平軸線64a， 65a可旋轉的方式支撐 在旋轉柱22上，并且在另一方面以繞水平軸線64a，64b可樞轉的方式 支撐在承載底座66上。驅動裝置57由壓力介質氣缸形成并接合在其 中一根平行連桿65上，并且本身支撐在旋轉柱22的托架67上。多功 能機械手20被安置在承載底座66上，并通過快動釋放機構58固定。
圖5描繪了多功能機械手20， 30和旋轉柱21， 31的驅動裝置57 結合到連續鑄造設備的處理過程以及設備控制71中。通過測量和調節 裝置72 (這里沒有更加詳細地示出，但通常在多功能機械手中，例如， 包括例如圖像記錄器，圖像評價裝置，位移傳感器以及用于機械手的 單個旋轉軸線的驅動組件)，并且也通過驅動裝置57，測量信號被傳 輸到設備控制71的過程控制計算機中，并在那里信號被處理，并且與 連續鑄造設備的過程管理協調的控制信號被發送至多功能機械手20， 30和驅動裝置57。
權利要求
1.一種連續鑄造設備，該連續鑄造設備具有至少一個多功能機械手，優選地具有至少兩個多功能機械手，用來在所述連續鑄造設備上執行多個不同的過程控制或自動化作業，在所述連續鑄造設備上限定至少一個工作區(25，27，35)，并且每個工作區配備有至少一個多功能機械手，并且所述多功能機械手被布置在樞轉裝置的樞轉臂上，其特征在于，一個多功能機械手或者多個多功能機械手(20，30，40，50，60)被布置在旋轉柱(22，32，42，52，62)的樞轉臂(21，31，41，51，61)上，所述旋轉柱緊固在所述連續鑄造設備的鑄造平臺上，并且所述多功能機械手可通過所述樞轉臂在縮回位置和工作位置之間樞轉。
2. 如權利要求l所述的連續鑄造設備，其特征在于，兩個或者更 多的工作區被分配給一個多功能機械手。
3. 如上述權利要求中的一項所述的連續鑄造設備，其特征在于， 至少一個多功能機械手以一定高度布置在旋轉柱的樞轉臂上，所述高 度偏離旋轉柱的另外的樞轉臂上的多功能機械手的高度。
4. 如上述權利要求中的一項所述的連續鑄造設備，其特征在于， 所述樞轉臂被剛性地連接到可旋轉的旋轉柱，并且所述旋轉柱配備有 驅動裝置(57)。
5. 如權利要求1至3中的一項所述的連續鑄造設備，其特征在于， 所述樞轉臂以可旋轉的方式支撐在所述旋轉柱上，并且所述樞轉臂配 備有驅動裝置(57)。
6. 如上述權利要求中的一項所述的連續鑄造設備，其特征在于， 所述樞轉臂由平行連桿系統(64， 65， 66)形成，并且所述平行連桿系統配備有驅動裝置(57)。
7. 如上述權利要求中的一項所述的連續鑄造設備，其特征在于， 所述旋轉柱被設計為升降元件。
8. 如上述權利要求中的一項所述的連續鑄造設備，其特征在于， 每個多功能機械手都配備有補給區(26， 26a)，所述補給區用來容納 和存放工具、操作原料等。
9. 如權利要求8所述的連續鑄造設備，其特征在于，所述補給區 布置在旋轉柱的所述樞轉臂上，并且該補給區優選地可以在所述多功 能機械手的范圍內的使用位置和裝載位置之間樞轉。
10. 如上述權利要求中的一項所述的連續鑄造設備，其特征在于，所限定的工作區包括以下可能的工作區中的至少一個，優選地至少兩 個.-鋼包回轉臺周圍，-鑄造鋼包周圍，特別是噴口區域，-中間包周圍，-鑄模周圍，-火焰切割機，-去毛刺和標記周圍，-質量控制。
11. 如上述權利要求中的一項所述的連續鑄造設備，其特征在于， 所述多功能機械手和帶有所述樞轉臂的所述旋轉柱形成可更換的子組 件，所述可更換的子組件配備有快動釋放機構(58)。
12. 如上述權利要求中的一項所述的連續鑄造設備，其特征在于， 所述至少一個多功能機械手配備有數據傳輸和數據接收裝置，并且所述數據傳輸和數據接收裝置連接到中央管理裝置或連接到所述連續鑄造設備的過程控制計算機。
全文摘要
為了在連續鑄造設備中能夠精確且自動地執行多個連續循環的作業，在連續鑄造設備中設置至少一個工作區，并且至少一個多功能機械手被分配給每個工作區，該連續鑄造設備具有至少一個多功能機械手，用來在連續鑄造設備上實施多個不同的過程控制或自動干預，而不損害操作人員對鑄造設備的可接近性，或者沒有由于多功能機械手產生事故的另外危險。多功能機械手被布置在旋轉柱的轉臂上，該轉臂固定到連續鑄造設備的澆鑄平臺，并且該多功能機械手可與轉臂一起在縮回位置和工作位置之間回轉。
文檔編號B22D11/14GK101203341SQ200680022048
公開日2008年6月18日 申請日期2006年6月8日 優先權日2005年6月20日
發明者弗朗茨·維梅爾, 海因里希·瑟納, 約翰·波普爾, 蘇珊娜·坦澤, 赫爾穆特·埃布納, 阿爾明·舍特勒 申請人:西門子Vai金屬技術兩合公司