(57)【要約】  高炉（３）の炉床底部（２）に存在する材料を研削するための装置（１）であって、この装置が、炭素ブロック及び／又は煉瓦などの炭素質材料のための研削機（４）を備え、この装置が、可動ロボットアーム（７）が上に載置されたロボット台座（６）を備えるロボット（５）を更に備え、研削機（４）が、ロボット台座（６）から遠方の該可動ロボットアーム（７）の先端に載置され、ロボットアーム（７）及びその上に載置された研削機（４）が、ロボットアーム（７）の移動及び研削機（４）の動作を制御するためのコントローラ（８）に接続される、装置（１）。装置（１）は、変位可能なロボット（５）を高炉炉床底部（２）上に提供し、高炉炉床底部の実際の表面レベルを測定し、変位可能なロボット（５）の位置及び高度を測定し、所望の炉床底部の表面レベル及び測定した炉床底部の実際の表面レベルから、研削によって除去しなければならない炉床底部の表面のレベルを算出し、そして、変位可能なロボット（５）及びその上に載置された研削機（４）の動作を制御して、炉床底部の表面の該算出したレベルを除去することによって使用される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質材料の高炉炉床底部（２）、又は別個のブロック（１１）若しくは煉瓦などの、炭素質材料を研削するための装置（１）であって、前記装置（１）が、当該の炭素質材料のための研削機（４）を備え、前記装置（１）が、可動ロボットアーム（７）が載置されるロボット台座（６）を備えるロボット（５）を更に備え、前記研削機（４）が、前記ロボット台座（６）から遠方の前記可動ロボットアーム（７）の先端に載置され、前記ロボットアーム（７）及びその上に載置された前記研削機（４）が、前記ロボットアーム（７）の移動及び前記研削機（４）の動作を制御するためのコントローラ（８）に接続され、それが、水平面の異なる位置にある前記炉床底部（２）の炉床底部の表面レベルを測定するための監視手段（９）を更に備え、前記コントローラ（８）が、前記高炉（３）の前記炉床底部（２）の所望の表面レベルに応じて、前記ロボットアーム（７）を移動させるように配設されることを特徴とする、装置（１）。
【請求項２】
前記ロボット台座（６）が変位可能であることを特徴とする、請求項１に記載の装置（１）。
【請求項３】
前記ロボットアーム（７）が、上下及び前後に移動可能であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置（１）。
【請求項４】
前記監視手段（９）が、前記高炉（３）の固定点（１０）に対する前記炉床底部の表面レベルを測定するように配設される、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項５】
前記監視手段（９）が、前記高炉羽口（１０）のレベルに対する炉床底部表面レベルを測定するように配設されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項６】
前記監視手段（９）が、前記ロボットの位置及び高度を測定するように配設されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項７】
前記監視手段（９）が、前記高炉（３）の固定点（１０）を基準にして前記ロボットの位置及び高度を測定するように配設されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項８】
前記監視手段（９）が、前記高炉羽口（１０）のレベルに対する前記ロボットの位置及び高度を測定するように配設されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項９】
変位可能なロボット（５）の可動ロボットアーム（７）上に載置された研削機（４）を利用して、高炉炉床底部（２）を研削するための方法であって、前記方法が、
−前記変位可能なロボット（５）を前記高炉炉床底部（２）上に提供する工程と、
−前記高炉炉床底部の実際の表面レベルを測定する工程と、
−前記変位可能なロボット（５）の位置及び高度を測定する工程と、
−所望の炉床底部の表面レベル及び前記測定した炉床底部の実際の表面レベルから、研削によって除去しなければならない前記炉床底部の表面のレベルを算出する工程と、
−前記変位可能なロボット（５）及びその上に載置された前記研削機（４）の動作を制御して、前記炉床底部の表面の前記算出したレベルを除去する工程と、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１０】
前記炉床底部（２）を研削するための前記変位可能なロボット（５）の動作が、前記ロボットアーム（７）の到達範囲によって画定される前記ロボットの近傍に制限されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記方法が、
−前記変位可能なロボット（５）の近傍で前記研削動作を完了する工程と、
−前記変位可能なロボット（５）を再配置する工程と、
−前記変位可能なロボット（５）の位置及び高度を測定する前記工程を繰り返す工程と、
−前記変位可能なロボット（５）及びその上に載置された前記研削機（４）の動作を制御する前記工程を繰り返して、前記ロボットアーム（７）の前記到達範囲によって画定される前記近傍において、前記炉床底部の表面の前記算出したレベルを除去する工程と、
を更に含むことを特徴とする、請求項９及び１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記変位可能なロボット（５）を再配置する前記工程、前記変位可能なロボット（５）の位置及び高度を測定する前記工程、並びに前記変位可能なロボット（５）及びその上に載置された前記研削機（４）の動作を制御する前記工程が、前記高炉（３）の前記炉床底部の表面全体が前記所望の炉床底部の表面レベルに研削されるまで続けられる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記高炉底部炉床（２）を研削する前記プロセスにおいて、前記ロボットアーム（７）が、上下及び前後に移動することを特徴とする、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記炉床底部（２）の前記炉床底部の表面レベルが、水平面の異なる位置で測定されることを特徴とする、請求項９から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記炉床底部の表面レベルが、前記高炉（３）の固定点（１０）に対して測定されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記炉床底部の表面レベルが、前記高炉羽口（１０）のレベルに対して測定されることを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ロボットの位置及び高度が、前記高炉（３）の固定点（１０）を基準にして測定されることを特徴とする、請求項９から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記ロボットの位置及び高度が、前記高炉羽口（１０）のレベルに対して測定されることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
変位可能なロボット（５）の可動ロボットアーム（７）上に載置された、炭素質材料のための研削機（４）を利用して、高炉シェルライニングに隣接して配置するように意図される当該の炭素質材料のブロック（１１）又は煉瓦を研削するための方法であって、前記方法が、
−前記研削機（４）を伴う前記変位可能なロボット（５）を提供する工程と、
−前記高炉ライニングの実際の形状及び寸法を測定する工程と、
−前記変位可能なロボット（５）及びその上に載置された前記研削機（４）の動作を制御して、前記ブロック（１１）又は煉瓦を、前記高炉シェルライニングの前記測定した形状及び寸法に合致するように機械加工する工程と、
を含むことを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素質材料の高炉炉床底部又は別個のブロック若しくは煉瓦を研削するための装置に関し、この装置は、研削機を備える。本発明はまた、研削機によって、炭素質材料の高炉炉床底部又は別個のブロック若しくは煉瓦を研削するための方法にも関する。この研削機は、炭素ブロック又は煉瓦、並びに微孔性炭素、黒鉛、及び半黒鉛のブロック又は煉瓦などの、全てのタイプの炭素質材料を研削するのに適している。
【背景技術】
【０００２】
このような装置及び方法は、Ｅ．Ｎ．Ｂｕｓｈｉｎｓｋｉｉ他による論文「Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇｒｉｎｄｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｂｏｔｔｏｍ  ｄｕｒｉｎｇ  ａ  ｂｌａｓｔ  ｆｕｒｎａｃｅ  ｏｖｅｒｈａｕｌ」によって知られており、Ｍｅｔａｌｌｕｒｇ、Ｎｏ．８、ｐｐ．１６−１７、１９８３年８月から翻訳された論文としてインターネットで入手することができる。この論文によれば、底部の高アルミナ部の内表面は、小型研削機によって周辺の炭素ブロックと同時に平らにされる。この場合、ブロックの凸凹は、水平から２ｍｍを超える逸脱があってはならない。底部の水平方向の研削は、高炉シェルの狭い状況下で、かつ閉鎖空間において行わなければならないので、困難な作業である。
【０００３】
更に、ＳＧＬ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｇｒｏｕｐ社は、従来の人手による研削と比較して速度を高めた、半径方向の加工作業において高炉の底部炉床を研削するためのラジアルフライス盤を開発し、使用していることが知られている。しかしながら、この既知のラジアルフライス盤は、その嵩高性のため扱い難いが、それでも、機械加工される底部炉床の表面レベルの精度を向上させることが求められている。
【０００４】
一般に、ロボットは、それ相応の理由を除けば、炭素質材料に対する研削作業には関連しておらず、特に、高炉炉床底部を研削するためのものではないことが知られている。既に述べたように、高炉の底部の水平方向の研削は、高炉シェルの狭い状況下で、かつ閉鎖され、制限された空間で行われるので、困難な作業である。
【０００５】
一般に、ロボットを取り扱う多数の引用文献があるが、いくつかの典型的な例は、以下の通りである。
【０００６】
第ＵＳ２０１３／０２７３８１８号は、制御シート、ロボットアームアセンブリ、及び研磨機構を含むマニピュレータを開示している。研磨機構は、ロボットアームアセンブリ上に載置され、金属製ワークピース上のばりを除去する役割を果たす。この金属性ワークピース上のばりを除去するためのデバイスは、再設計及び再構築しなければ、炭素質材料の高炉炉床底部又は別個のブロック若しくは煉瓦を研削する際の使用には適さない。
【０００７】
第ＵＳ２０１３／０２２６３４０号は、ロボットアームを支持する全方向車輪型支持車両を備え、かつ、支持車両上でそれに対して自動的に移動させることができるロボットアームを位置決めするように設計された、位置決めデバイスを備える、移動ロボットを開示している。この既知の移動ロボットは、ワークピース、例えば風力タービンのローターブレード又は飛行機の翼を自動的に加工することができる。次いで、移動ロボットは、縁部の輪郭研削及び／又はトリミングを行うことができ、その目的のために、適切な工具をロボットアームに取り付けることができる。移動ロボットは、ロボットアーム用の、及び車両用の制御デバイスを備える。風力タービンのローターブレード又は飛行機の翼の縁部の輪郭研削又はトリミングを行うためのこの既知のロボットは、再設計及び再構築しなければ、炭素質材料の高炉炉床底部又は別個のブロック若しくは煉瓦を研削する際の使用には適さない。
【０００８】
第ＷＯ２００７／１４１３２０号は、表面を処理するための、特に天井のサンダー仕上げのための装置を開示しているが、壁又は壁と天井との間の接合部に適用可能であった。このロボットは、稼働ソケットを含み、関節式マニピュレータアームがサンダー仕上げユニットを担持し、該アームは、垂直に伸長させることができ、また、稼働ソケット上に静置される。この装置は、核及び建築ドメインのために設計されており、したがって、再設計及び再構築しなければ、炭素質材料の高炉炉床底部又は別個のブロック若しくは煉瓦を研削する際の使用には適さない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、装置及び方法が、添付の特許請求の範囲の１つ以上に従って提案される。
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、本装置は、可動ロボットアームが上に載置されるロボット台座を有するロボットを備え、研削機が、ロボット台座から遠方の該可動ロボットアームの先端に載置され、ロボットアーム及びその上に載置された研削機が、ロボットアームの移動及び研削機の動作を制御するためのコントローラに接続され、水平面の異なる位置にある炉床底部の炉床底部の表面レベルを測定するための監視手段を備え、コントローラが、高炉の炉床底部の所望の表面レベルに応じて、ロボットアームを移動させるように配設される。したがって、本発明の方法は、
−変位可能なロボットを高炉炉床底部上に提供する特徴と、
−高炉炉床底部の実際の表面レベルを測定する特徴と、
−変位可能なロボットの位置及び高度を測定する特徴と、
−所望の炉床底部の表面レベル及び測定した炉床底部の実際の表面レベルから、研削によって除去しなければならない炉床底部の表面のレベルを算出する特徴と、
−変位可能なロボット及びその上に載置された研削機の動作を制御して、炉床底部の表面の該算出したレベルを除去する特徴と、を有する。
【００１１】
実践は、本発明の装置及び方法によって、炉床底部の研削を迅速かつ正確に行うことができることを示した。従来技術の装置及び方法と比較すると、少なくとも２日間の高炉作業に相当する、処理時間における２／３の低減が可能である。平均サイズの高炉の１日の作業の金銭的価値は、約１００万ユーロに相当する。
【００１２】
本発明はまた、高炉シェルライニングに隣接して配置するように意図される炭素質材料の別個のブロック又は煉瓦を研削するための方法にも適用され、該方法は、
−実際の高炉ライニングの形状及び寸法を測定する工程と、
−変位可能なロボット及びその上に載置された研削機の動作を制御して、ブロック又は煉瓦を、高炉シェルライニングの測定した形状及び寸法に合致するように機械加工する工程と、を含む。このように動作させることは、高炉における煉瓦工事の精度を大幅に向上させ、それに応じて、当該の煉瓦の冷却を向上させ、高炉の寿命予期に正の影響を及ぼす。
【００１３】
本発明の装置において、ロボット台座は、変位可能である。これは、底部炉床全体を機械加工することができるが、炉床底部を研削するための変位可能なロボットの動作は、ロボットアームの到達範囲によって画定されるロボットの近傍に制限される。その近傍において、コントローラは、炉床底部の所望の表面レベルに応じて、ロボットアームを移動させるように配設される。この目的のために、ロボットアームは、上下及び前後に移動可能であることが望ましい。
【００１４】
本発明の方法は、
−変位可能なロボットの近傍で研削動作を完了する工程と、
−変位可能なロボットを再配置する工程と、
−変位可能なロボットの位置及び高度を測定する工程を繰り返す工程と、
−変位可能なロボット及びその上に載置された研削機の動作を制御する工程を繰り返して、ロボットアームの到達範囲によって画定される近傍において、炉床底部の表面の該算出したレベルを除去する工程と、含む。
【００１５】
炉床底部の完全な研削を達成するために、変位可能なロボットを再配置する工程、変位可能なロボットの位置及び高度を測定する工程、及び変位可能なロボット及びその上に載置された研削機の動作を制御する工程が、高炉の炉床底部の表面全体が所望の炉床底部の表面レベルに研削されるまで続けられる。
【００１６】
好ましくは、炉床底部の表面レベルは、高炉の固定点に対して測定される。適切には、炉床底部の表面レベルは、高炉羽口のレベルに対して測定される。
【００１７】
監視手段が、ロボットの位置及び高度を測定するように配設されることが更に望ましい。好ましくは、これらの監視手段は、高炉の固定点を基準にしてロボットの位置及び高度を測定するように配設される。同様に適切には、ロボットの位置及び高度は、高炉羽口のレベルに対して測定される。
【００１８】
本発明は、添付の特許請求の範囲に関して限定されないような、本発明による装置及び方法の例示的な実施形態の図面を参照して以下に更に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】高炉内の底部炉床上に位置付けられた、本発明による装置の側面図である。
【図２】高炉内で図１による装置によって占有される、一連の連続的な位置の平面図である。
【図３】炭素質材料の別個の煉瓦又はブロックを機械加工する、側面図（左側）及び平面図（右側）である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図面において同じ参照番号が適用されるときは常に、これらの番号は、同じ部品を指す。
【００２１】
図１において、装置１は、高炉３の炉床底部２を研削することに関して示される。炉床底部２は、炭素ブロック及び／又は煉瓦を備え、装置１は、炉床底部２を所望の表面レベルまで研削するための研削機４によって具現化される。また、微孔性炭素、黒鉛、又は半黒鉛などの、他の炭素質材料のブロック又は煉瓦を研削することも可能である。
【００２２】
本発明の装置１は、可動ロボットアーム７が載置されるロボット台座６を備えるロボット５によって具現化される。装置１の研削機４は、ロボット台座６から遠方の該可動ロボットアーム７の先端に載置される。ロボットアーム７及びその上に載置された研削機４はどちらも、ロボットアーム７の移動を制御するための、及び研削機４の動作を制御するためのコントローラ８に接続される。図１に示される実施形態において（及び以下に図３を参照して論じられる実施形態において）、ロボットアーム７と、研削機４と、コントローラ８との間の接続は、矢印Ａ及びＣによって表されるように無線である。しかしながら、ロボットアーム７と、研削機４と、コントローラ８との間には、有線接続を提供することもできるが、これはあまり好ましくない。
【００２３】
コントローラ８は、高炉３の炉床底部２の所望の表面レベルに応じて、ロボットアーム７を移動させ、研削機４を動作させるように配設される。この目的のために、ロボットアーム７、したがってその上に載置された研削機４は、上下及び前後に移動可能である。
【００２４】
図１は、水平面の異なる位置にある炉床底部２の炉床底部２の表面レベルを測定するための監視手段９を更に示す。これは、破線Ｄ、Ｅ、及びＦによって表される。監視手段９はまた、高炉３の固定点に対するそれ自体の位置も測定する。この後者の情報を使用して、監視手段９は、当該の高炉３の固定点に対する炉床底部２の表面レベルを測定するように、適切に具現化することができる。適切には、当該の高炉３内の固定レベルは、高炉羽口１０のレベルに対するものであり、図１には、該羽口の２つだけが示される。しかしながら、当業者は、一連の羽口１０が、高炉３の壁の円周方向に提供されることを知っている。好適には、測定した固定レベルは、その場合、全ての羽口１０の平均中心線のレベルに対するものとすることができる。
【００２５】
望ましくは、監視手段９は、記号Ｈが付された破線で表されるように、高炉３内のロボット５の位置及び高度を測定するように更に配設される。好ましくは、これは、高炉３の同じ固定レベル、特に高炉羽口１０のレベルを基準にして行われる。
【００２６】
本発明の別の態様によれば、装置１は、本発明の変位可能なロボット５の可動ロボットアーム７上に載置された研削機４を利用して、高炉３の炉床底部２を研削する方法を実施するために使用することができる。この方法では、以下の工程が適用される。
−変位可能なロボット５を高炉３の炉床底部２に提供する工程と、
−高炉３の炉床底部２の実際の表層レベル測定する工程と、
−変位可能なロボット５の位置及び高度を測定する工程と、
−所望の炉床底部２の表面レベル及び測定した炉床底部２の実際の表面レベルから、研削によって除去しなければならない炉床底部２の表面のレベルを算出する工程と、
−変位可能なロボット５及びその上に載置された研削機４の動作を制御して、炉床底部２の表面の該算出したレベルを除去する工程と、が適用される。
【００２７】
図１から明らかなように、炉床底部２を研削するための変位可能なロボット５の動作は、ロボットアーム７の到達範囲によって画定されるロボットの近傍に制限される。それとともに、ロボット台座６は、高炉３の炉床底部２の一連の位置を占有して、最終的に、完成した高炉３の炉床底部２を網羅することができるように変位可能である。それに応じて、本発明の方法には、好ましくは、
−変位可能なロボット５の近傍で研削動作を完了する工程と、
−変位可能なロボット５を再配置する工程と、
−変位可能なロボット５の位置及び高度を測定する工程を繰り返す工程と、
−変位可能なロボット５及びその上に載置された研削機４の動作を制御する工程を繰り返して、ロボットアーム７の到達範囲によって画定される近傍において、炉床底部２の表面の算出したレベルを除去する工程と、を含む。変位可能なロボット５を再配置する工程、変位可能なロボット５の位置及び高度を測定する工程、及び変位可能なロボット５及びその上に載置された研削機４の動作を制御する工程は、高炉３の炉床底部２の表面全体が所望の炉床底部２の表面レベルに研削されるまで続けられる。これは、図２に示されるように、一連の動作位置をもたらす。
【００２８】
高炉３の炉床底部２を研削するプロセスで述べたように、炉床底部２の実際の表面レベル並びにロボット５の位置及び高度の双方の監視手段９による測定値に全て基づいて、炉床底部２の正しい位置での正しい量の研削を提供するために、ロボットアーム７は、上下及び前後に適切に移動する。炉床底部２から除去した炭素研削遊離物により高炉３内に生じる塵埃は、好ましくは、集塵装置によって同時に防止される。これを実施することができる手法は、当業者に知られており、更なる説明を必要としない。
【００２９】
本発明の利点は、特に、炉床底部２の表面レベルが水平面の異なる位置で測定されるという特徴、特に、この炉床底部２の表面レベルが高炉３の固定点に対して測定されるという特徴を配設することによって達成される。同じことが、高炉３の当該の固定点を基準にしてロボットの位置及び高度を測定することに関しても当てはまる。高炉羽口１０のレベルに対して測定することが優先して適用されているが、これは唯一の可能性ではない。また、ロボットの位置及び高度、並びに研削によって除去しなければならない炉床底部２の表面の所望のレベルの双方の正確な測定を提供するために、他の固定点も使用することができる。
【００３０】
既に述べたように、本発明の装置１は、数多くの異なる用途で使用することができる。１つの特に好ましい用途は、図３に示され、また、ロボット１の可動ロボットアーム７上に載置された、炭素質材料のための研削機４を利用して、高炉シェルライニングに隣接して配置するように意図される当該の炭素質材料の別個のブロック１１又は煉瓦を研削するための方法に関する。この方法では、最初に、実際の高炉シェルライニングの形状及び寸法が、適切な手段によって測定される。例えば、図１に示される監視手段９をこの目的に使用するか、又は他の適切な手段を使用することができる。高炉シェルライニングの測定した形状及び寸法は、コントローラ８に記憶され、ロボット１、並びにアーム７及びその上に載置された研削機４の動作を制御するために使用して、ブロック１１又は煉瓦を、高炉シェルライニングの測定した形状及び寸法に合致するように機械加工する。ブロック１１の半径１２が、該ブロック１１の平面図を提供する図３の右側部分に明らかに示されていると考えられたい。
【００３１】
本発明の装置及び方法の例示的な実施形態を参照して上記において本発明を論じてきたが、本発明は、本発明から逸脱することなく、数多くの方法において異なり得るこの特定の実施形態に限定されない。したがって、論じられた例示的な実施形態は、添付の特許請求の範囲を該実施形態に従って解釈するために使用されるものではない。それとは逆に、実施形態は、単に添付の特許請求の範囲の言い回しを説明することを意図するものであり、特許請求の範囲をこの例示的な実施形態に限定することを意図しない。したがって、本発明の保護の範囲は、添付の特許請求の範囲だけに従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の言い回しにおける可能な曖昧さは、この例示的な実施態様を使用して解決されるべきである。
【図１】
2017523059.tif 000003
【図２】
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【図３】
2017523059.tif 000005
【国際調査報告】
2017523059.tif 000006
2017523059.tif 000007
2017523059.tif 000008