Dispositivo o herramienta para el agarre de un revestimiento para su extracción e instalación desde el casco de un molino; procedimiento de instalación de un revestimiento; procedimiento de extracción de un revestimiento.

MEMORIA DESCRIPTIVA

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se enmarca en los equipos asociados a molinos para la molienda de mineral en la industria minera, en particular se refiere al reemplazo de los elementos de desgaste, tales como los revestimientos o corazas de un molino.

Preferentemente la invención se refiere a un dispositivo o herramienta para el agarre de un revestimiento para su extracción e instalación desde el casco de un molino cuya configuración permite realizar dicho recambio en forma automatizada y en forma remota sin la intervención del personal, asegurando además la correcta inserción de cada revestimiento, logrando un mayor grado de certeza y eficacia, por lo tanto optimizando el tiempo de parada del molino por mantención, y evitando exponer el personal de mantención a los riesgos asociados a este tipo de procedimiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La molienda es un proceso que permite la reducción de tamaño del mineral utilizado en procesos de concentración mineral, para lo cual son utilizados molinos que comprenden su superficie interior revestida por revestimientos o corazas de distinto tipo y forma según su ubicación en la superficie interior del molino. Debido al impacto del mineral y del medio de molienda sobre los revestimientos, éstos son sometidos a un constante desgaste, razón por la cual deben ser periódicamente cambiados.

El recambio de los revestimientos en la técnica requiere de la utilización de herramientas o dispositivos que normalmente son operados por el personal directamente en la zona de recambio que ayuden al posicionamiento y guiado de los revestimientos, siendo un proceso de alto riesgo para el personal que interviene en la operación de recambio, así como un mayor tiempo asociado a la operación de mantención.

El proceso de recambio de los revestimientos interiores de los molinos, requiere de llevar a cabo una serie de operaciones como la instalación de sistemas, dispositivos y/o herramientas que permiten manipular los revestimientos, en donde se requiere coordinación de múltiple personal y una rigurosa maniobra para ingresar el manipulador al interior del molino, siendo normalmente dichos sistemas o equipos de gran tamaño y envergadura, posteriormente es llevado a cabo el botado de pernos, operación que se realiza desde el exterior del molino mediante personal y equipos de corte de tuercas y botado de pernos, donde generalmente estos pernos caen al interior del molino, una vez que los pernos cayeron al interior del molino, se empujan los revestimientos gastados los cuales caen al interior del molino, el retiro de revestimientos usados se realiza mediante el manipulador de revestimientos que va montado en el extremo de un medio que permite acceder a la ubicación en donde se encuentra el revestimiento quitado para ser enganchado y retirado desde el interior del molino, e instalación de revestimientos nuevos.

Los métodos y equipos utilizados en la técnica para el proceso de recambio de los revestimientos poseen una serie de desventajas y problemas que impactan en la producción, así como en la seguridad y salud ocupacional de las personas.

Las principales actividades que influyen con los enormes tiempos perdidos en el mantenimiento de reemplazo de revestimientos tienen que ver con la soltura y botado de pernos de fijación de los revestimientos, la propia extracción de revestimientos, y la instalación de los revestimientos nuevos. La escasa velocidad de los equipos utilizados en la técnica oleo-hidráulicos evitan ser más efectivos en el tiempo utilizado para la labor de mantenimiento, y donde una débil fijación de revestimientos en los pernos generará solturas que favorecen fugas de pulpa, así como también generará caídas de revestimientos y por ende detenciones no programadas y perdida de producción.

El procedimiento actual involucra que el personal deba introducirse al interior del molino, lo cual intrínsecamente ya es riesgoso, trabajando en altura, y estando expuestos a posibles caídas de mineral o herramientas manuales desde el mismo molino, entre otros. El personal de mantención debe intervenir en el manejo de los revestimientos para su recambio, lo cual implica una alta exigencia física y riesgos de golpes o atrapamiento en el retiro e inserción de los revestimientos.

La solicitud nacional 199401723 (CORPORACION NACIONAL DEL COBRE DE CHILE) de fecha de presentación el 22/11/1994, describe un dispositivo que permite fijar revestimientos en paredes de molinos trituradores de minerales mediante un manipulador móvil que comprende un conjunto de garra cabezal unido al extremo del manipulador, el conjunto se encuentra configurado por una placa base que tiene un cilindro hidráulico que acciona unos ganchos para enganchar directamente las orejas de un revestimiento. La diferencia con la presente invención dice relación con la configuración del dispositivo y forma de operar el cual se basa en el agarre y/o manejo de los medios de sujeción de los revestimientos (pernos) a la superficie de la carcasa del molino, a través de los cuales se produce el movimiento de dicho revestimiento para su instalación y/o extracción.

Por otro lado, la solicitud nacional 201400847 (METSO MINERALS) de fecha de publicación el 23/01/2015 concedida con registro N° 56440 de fecha 24/08/2018, describe un dispositivo de manipulación para un elemento de revestimiento de un molino de molienda, comprende al menos un elemento de unión dispuesto para unirse a dicho elemento de revestimiento, y un elemento de elevación adaptado para conectarse a un medio de elevación para levantar dicho dispositivo de manipulación, el elemento de elevación tiene un punto de elevación ajustable de modo que dicho dispositivo de manipulación puede adaptarse en relación con el centro de gravedad de dicho elemento de revestimiento. Con la configuración de dicho dispositivo de manipulación se requiere la intervención directa del personal en la disposición del manipulador para la fijación al revestimiento y proceder a su manipulación, lo que implica un mayor tiempo asociado a la operación de mantención y exposición del personal a condiciones de riesgo.

Un dispositivo que permite levantar recubrimientos para su instalación en cilindros de molienda es descrito en la solicitud nacional 201802449 (CAUCHOS INDUSTRIALES S.A.) de fecha de publicación el 14/12/2018, está compuesto por una viga de sección redonda que tiene en sus dos extremos ranuras mecanizadas longitudinales a su eje, dos cáncamos rectos compuestos por un ojo y un esparrago en que el ojo tiene una perforación radial, un tecle eléctrico que cuenta con dos asas con las que se fija en forma desplazable a la viga, dos seguros que se montan en la viga, y un sistema de sujeción de recubrimiento unido al tecle mediante un cable, compuesto por: un marco, dos mordazas inferiores fijas montadas en el marco, dos mordazas superiores móviles montadas en el marco, un mecanismo de tornillo sinfín ubicado sobre las mordazas superiores móviles, y una pieza tipo escuadra ubicada en el centro de la parte superior del marco. Este dispositivo requiere de la intervención del personal para su instalación en el orificio que pasa a través de la carcasa del molino en el lugar donde fue removido el revestimiento a recambiar, con lo cual necesariamente se requiere la intervención directa de personal de mantenimiento en el interior del molino lo que implica un mayor tiempo asociado a la operación de mantención y exposición del personal a condiciones de riesgo.

La solicitud W02018/157201 (RUSSEL MINERAL EQUIPMENT PTY) publicada el 07/09/2018 describe un método para retirar un revestimiento fijado a una carcasa de molino por al menos un perno de revestimiento, que incluye el pasar el al menos un perno de revestimiento a través de la carcasa del molino hasta que quede retenido en el revestimiento, en una posición retenida, se expone una cabeza del al menos un perno de revestimiento para proyectarse hacia fuera del revestimiento hacia el interior del molino; enganchar una herramienta en al menos un perno de revestimiento; y levantar el revestimiento fuera de la carcasa del molino utilizando la herramienta para permitir así que el revestimiento se retire del molino. La herramienta es conectada a un manipulador que permite controlar el movimiento de ésta como se requiera, donde dicha herramienta se encuentra configurada por un placa que define un cuerpo que incluye una pluralidad de dientes espaciados aparte que definen ranuras entre estos para recibir al menos una porción de la cabeza de los respectivos pernos de fijación de los revestimientos.

La configuración de dicha herramienta divulgada por Russel, sin embargo, requiere en operación manipular la posición de la herramienta, por parte del manipulador, con respecto al revestimiento de forma tal que los pernos de revestimientos que se proyectan fuera desde el revestimiento son alineados con las ranuras apropiadas de la herramienta para luego ser elevada para enganchar los pernos desde abajo, con lo cual se debe de levantar el manipulador para retirar el revestimiento desde su posición. La configuración de la herramienta descrita sin embargo aún no permite manejar con seguridad la extracción de los revestimientos desde su posición en la carcasa del molino, ya que se requiere de exponer parte del perno de sujeción del revestimiento para ser enganchados, acción que normalmente es llevada a cabo por fuera del molino, ya sea en forma manual o bien con otro tipo de herramienta golpeando los pernos, lo cual implica que existe el riesgo de desprender el revestimiento con dicha acción, lo que producirá que este caiga dentro del molino. A lo anterior además se suma que al ser las ranura de dimensiones fijas, existe el riesgo que los pernos que pudieran tener deformación o desgastes, no puedan ser enganchados en forma correcta y fija, lo cual se traduce en un riego al no quedar fijamente retenidos los pernos en dicha herramienta para el movimiento del revestimiento, o bien no pueda ser enganchado el perno en la herramienta, lo que requerirá necesariamente la intervención del personal de mantención en la operación. Por lo tanto existe la necesidad en la técnica de proporcionar una herramienta o dispositivo para tomar y/o mover en forma segura un revestimiento durante todas la etapas que implican su extracción e instalación desde una ubicación determinada en la superficie interior de casco de un molino, sin que exista el riesgo de desprendimiento y caída del revestimiento cuando se suelta desde la carcasa, cuando se retira de su posición, cuando de traslada para su retiro desde dentro del molino, o bien cuando se toma desde una posición para su manipulación e instalación en la superficie del casco de un molino, de forma que dicha manipulación y operación sea en forma remota y automática, cuya configuración permita evitar que el personal tenga que ejecutar actividades pesadas en constante exposición a diferentes riesgos del proceso, el bajo rendimiento de operación que implica la utilización de los procedimientos y equipos utilizados en la técnica, de forma de lograr llevar a cabo la operación en forma automática con trayectorias óptimas, con mayor precisión y seguridad.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención tiene por objeto proporcionar un dispositivo o herramienta para ser fijada a un manipulador y para tomar los revestimientos de un molino que requieren ser instalados y/o ser extraídos desde la superficie del casco del molino, cuya configuración permita manipular dicho revestimiento en todas las operaciones que implican su extracción e instalación en forma segura, fija a la herramienta, de forma automatizada y remota, proporcionado al procedimiento un mayor grado de certeza y eficacia, por lo tanto optimizando el tiempo de parada del molino por mantención, así como evitar los riesgos a los que se pueda ver sometido el personal de mantención.

La invención consiste en un dispositivo o herramienta para el agarre (1) de un revestimiento para su extracción e instalación desde el casco de un molino que comprende una estructura rígida o chasis (2) formando un soporte de alojamiento de los componentes necesarios para su funcionamiento, posee un acople (6) que permite fijar o disponer dicho dispositivo en al menos un extremo de una dispositivo de manipulación, tal como a modo de ejemplo un manipulador robótico, comprende al menos una garra o pinza (7) para sujetar al menos un perno desde su cabeza, posee una configuración que permite ajustar su posición relativa, para así alinear sus pinzas a las posiciones de los agujeros de cada revestimiento, y la al menos una pinza (7) posee una configuración que permiten abrir y cerrar dichas garras de forma tal de ajustar su tamaño al tamaño del perno que será agarrado, donde la al menos una pinza o garra (7) posee al menos un sensor, que permite determinar la distancia efectiva de las pinzas (7) respecto de ellas mismas y del chasis, que permite verificar si la garra (7) se encuentra efectivamente abierta o cerrada, que permite verificar si el perno se encuentra o no en la posición dentro de la garra y que permite verificar si el perno se encuentra en la posición correcta o se encuentra desplazado axial o radialmente en una posición incorrecta.

Con la configuración del dispositivo o herramienta para el agarre (1) de un revestimiento para su extracción e instalación desde el casco de un molino de la presente invención, se logra completar la instalación y extracción de revestimientos de molinos, basándose en los elementos de sujeción que sostienen los revestimientos en su posición, lo cual es logrado al sostener los pernos en la distancia exacta en la cual serán instalados, que a su vez corresponde a la misma distancia de las perforaciones que tienen los revestimientos, de acuerdo a una orden dada a través de un programa de un controlador, en el cual se encuentran identificados cada uno de los revestimiento que comprende el molino, tanto en su disposición, ubicación, forma y configuración, proporcionado así un dispositivo de agarre y manipulación de revestimiento automatizado de accionamiento remoto, asegurando además la correcta inserción de cada revestimiento, logrando un mayor grado de certeza y eficacia, por lo tanto optimizando el tiempo de parada del molino por mantención, y evitando exponer el personal de mantención a los riesgos asociados a este tipo de procedimiento. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Con el objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de la realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de la descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado la invención.

La figura N° 1.- corresponde a una vista lateral de herramientas que representan el arte previo.

La figura N° 1a.- corresponde a una vista lateral de la herramienta o dispositivo para manipulación de revestimiento unida a un manipulador, en donde se muestra un revestimiento nuevo.

La figura N° 1b.- corresponde a una vista lateral de la herramienta o dispositivo para manipulación de revestimiento unida a un manipulador, en donde se muestra un revestimiento usado.

La figura N° 2.- corresponde a una vista lateral de un corte longitudinal del dispositivo manipulador de revestimientos de la presente invención.

La figura N° 3.- corresponde a una vista lateral de un corte longitudinal del dispositivo manipulador de revestimientos con las garras cerradas de la presente invención.

La figura N° 4.- corresponde a una vista en planta superior del dispositivo manipulador de revestimiento de acuerdo a la invención. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

La invención consiste en un dispositivo o herramienta para el agarre (1) de un revestimiento para su extracción e instalación desde el casco de un molino que comprende una estructura rígida o chasis (2) (figuras 1a y 1b), que comprende una base (3) que define la cara frontal (ver figura 4) del dispositivo o herramienta (1) y paredes laterales (4) que rodean toda la base, formando un soporte de alojamiento de los componentes necesarios para su funcionamiento. El chasis comprende una placa de soporte (5) que posee un acople (6), que define la cara posterior del dispositivo o herramienta (1) (figura N° 2 y 3), que permite fijar o disponer dicho dispositivo en al menos un extremo de una dispositivo de manipulación, tal como a modo de ejemplo un manipulador robótico de seis grados de libertad.

El dispositivo o herramienta (1) comprende al menos una garra o pinza (7) para sujetar al menos un perno desde su cabeza, dispuesta en el chasis (2) de forma tal que se encuentra expuesta en al menos una abertura (8) que posee la base (3). La herramienta puede comprender una pluralidad de garras o pinzas (figura 4).

La al menos una garra o pinza (7) posee una configuración que permite ajustar su posición relativa, para así alinear sus pinzas a las posiciones de los agujeros de cada revestimiento, la cual puede ser realizado indistintamente por accionamiento de tornillo mecánico, piñón cremallera, o bien un actuador lineal de tipo hidráulico o eléctrico (9), siendo este último ilustrado a modo de ejemplo en la figura N° 2 y 4).

La forma y configuración de la al menos una pinzas (7) permite abrir y cerrar dichas garras de forma tal de ajustar su tamaño al tamaño del perno que será agarrado, tal que son accionadas para abrirse o cerrarse con la fuerza necesaria para tomar o liberar un perno de revestimiento cuando así sea necesario. El accionamiento de apertura o cierre de las pinzas se puede realizar indistintamente por medio de accionamiento de tornillo mecánico, engranajes, o bien un actuador lineal de tipo hidráulico, neumático o eléctrico según sea necesario.

La al menos una pinza o garra (7) posee al menos un sensor, (figuras N° 2 y 4), tal como al menos un sensor de posición (10) que le permiten determinar la distancia efectiva de las pinzas (7) respecto de ellas mismas y del chasis, al menos un sensor de garra (11) que permite verificar si la garra (7) se encuentra efectivamente abierta o cerrada, al menos un sensor de perno (12) que permite verificar si el perno se encuentra o no en la posición dentro de la garra y al menos un sensor de alineación (13) que permite verificar si el perno se encuentra en la posición correcta o se encuentra desplazado axial o radialmente en una posición incorrecta.

El procedimiento de instalación de un revestimiento mediante la utilización dispositivo o herramienta para el agarre (1) de revestimientos comienza con la orden que es realizada a través de un ordenador de un sistema de control de forma tal que el dispositivo recibe la información sobre el revestimiento que debe de instalar y la disposición de los pernos de éste, lo cual se encuentra registrado en el ordenador, con esta orden el manipulador, en el cual se encuentra instalado dicho dispositivo (1) para agarre de revestimientos, tal como a modo de ejemplo puede ser de forma preferente un manipulador robótico automatizado, como los utilizados por el solicitante de la presente invención, mueve el dispositivo (1) hacia la posición de al menos un alimentador de pernos (14), se ajusta la distancia entre las garras (7) que puede comprender el dispositivo para coincidir con la distancia entre los pernos, lo cual es llevado a cabo mediante el accionamiento del al menos un medio de accionamiento de tornillo mecánico, engranajes, o bien un actuador lineal de tipo hidráulico, neumático o eléctrico (9), de acuerdo al tipo de revestimiento a cambiar de acuerdo a la orden dada desde el controlador, de forma tal que en operación se introduce uno a uno los pernos en las diferentes garras (7) que puede comprender el dispositivo (1). A través de la detección de al menos un sensor (10, 11 , 12, 13) se logra detectar y verificar la posición correcta entre las garras (7) que comprende el dispositivo así como permiten detectar el perno y verificar que se encuentra en la posición correcta ordenando el cierre de la garra (7) para sujetar el perno. El manipulador sigue alimentando las demás garras (7) con pernos de acuerdo al tipo de revestimiento que se instalará, de forma tal que una vez que todas las garras (7) necesarias se encuentren con pernos, el manipulador se desplaza fuera de la zona de alimentación de pernos y se dispone para tomar el revestimiento en la zona de un alimentador de revestimientos, el manipulador mueve el dispositivo de agarre (1) con los pernos fijos en las garras y toma el revestimiento por medio de la inserción de estos pernos a través de los orificios del revestimiento, y se procede a llevar a posición en la ubicación determinada en la superficie del casco del molino.

En una forma alternativa de la invención y de forma de asegurar la posición de traslado del revestimiento tomado por el dispositivo de agarre (1) el ordenador permite izar o levantar el revestimiento de forma que quede en un ángulo que asegure su posición de traslado, pudiendo además comprender el dispositivo de agarre (1) un sistema auxiliar consistente en brazos de apoyo o garras de sujeción que permitan aprisionar al revestimiento en posición.

Posteriormente el manipulador lleva el revestimiento hacia su posición de instalación, lo cual está claramente identificado y ordenado por el controlador, realiza la aproximación de los pernos sujetos en las garras (7) del dispositivo (1) a su posición final, logrando la alineación de éstos con los orificios del molino, procediendo a la introducción de los pernos en dichos orificios logrando que el extremo opuesto hilado de dichos pernos se expongan por el lado externo del molino, posicionado de esta forma el revestimiento en la posición ordenada inicialmente para su ubicación final. Posteriormente son instaladas las tuercas y arandelas o por fuera del molino, de forma que una vez instaladas las turcas la garra (7) que sostiene el perno recibe la información de soltarlo, lo cual es realizado sucesivamente con el resto de los pernos y sus respectivas garras de sujeción hasta que el dispositivo queda liberado de la tarea, quedando así el revestimiento finalmente instalado en la posición ordenada inicialmente por el controlador.

El proceso de remoción y/o extracción de un revestimiento comprende el recibir información sobre que revestimiento que debe instalar y la disposición de los pernos de éste, se ajusta la distancia entre garras para coincidir con la distancia entre pernos, lo cual es verificado y detectado en forma correcta por al menos un sensor, el manipulador lleva el dispositivo (1) a la posición en que quedan alineados los ejes de los pernos con las garras o pinzas (7), el dispositivo (1) sujeta el revestimiento, ya sea por medio de una garra auxiliar, soporte inferior, un electroimán o bien por medio de empujarlo contra el casco, por fuera del molino se sueltan las tuercas una a una, y se empujan los pernos hacia adentro del molino, cada vez que la cabeza de un perno ingresa a la garra (7), ésta detecta la presencia de este elemento y procede a cerrarse, lo cual es detectado y verificado por al menos un sensor, con lo cual logra su sujeción. Una vez que todos los pernos han sido liberados, empujados, y atrapados por las garras (7), el manipulador procede a desprender finalmente el revestimiento desde el caso del molino y sacándolo desde dicha posición, para ser trasladado al dispositivo alimentador de revestimiento que lo retira finalmente de la zona junto con los pernos.

El dispositivo o herramienta para el agarre (1) de un revestimiento para su extracción e instalación desde el casco de un molino puede comprender un sistema de control, que permite operar y controlar dicho dispositivo para el recambio de revestimientos de la presente invención, que tiene la función de proveer de energía y controlar el dispositivo en comunicación con el manipulador al cual se encuentra adosado, además poseer controles para monitoreo. El sistema de control posee al menos al menos un tablero de fuerza o TDF, tablero de control o TDC gabinetes de control, tablero de detección de posición TDP y la interfaz hombre máquina o HMI, central hidráulica, sensores inductivos, encoder, entre otros medios de control.

El dispositivo de agarre (1) de revestimientos en una modalidad de la invención puede comprender un medio de detección de la posición de los revestimiento configurado por al menos un sistema de visión artificial que se basa en técnicas de visión artificial mediante la utilización de cámaras por triangulación láser (L) a través de la cual es realizado un escáner del manto de la superficie interior del molino para determinar la posición en que deberá ser insertado o extraído el revestimiento, siendo capaz dicho sistema de visión artificial de entregar la distancia y ángulo de la sucesión de agujeros, para que el manipulador tome la decisión de inserción y acercamiento.

Con la configuración del dispositivo o herramienta para el agarre (1) de un revestimiento para su extracción e instalación desde el casco de un molino de la presente invención, permite completar la instalación y extracción de revestimientos de molinos, basándose en los elementos de sujeción que sostienen los revestimientos en su posición, lo cual es logrado al sostener los pernos en la distancia exacta en la cual serán instalados que a su vez corresponde a la misma distancia de perforaciones que tienen los revestimientos, de esta forma puede izar el revestimiento al introducir los pernos dentro de éste y moverlo a su posición de instalación de forma segura y exacta sin la necesidad de la interacción humana dentro del proceso y sin importar las deformaciones que puedan tener los revestimientos. Al extraer el revestimiento, el dispositivo (1) se posiciona en la distancia exacta donde están los elementos de sujeción, los cuales al ser extraídos son sostenidos por el dispositivo (1) generando la interferencia necesaria para poder izar el revestimiento desgastado sin necesidad de botar el revestimiento al suelo del molino. De esta forma se asume al revestimiento cómo solo un elemento más dentro de los componentes a sostener además de evitar que el revestimiento caiga al piso al momento de removerlo junto con eliminar la necesidad de personas dentro del proceso.

Si bien la configuración del dispositivo o herramienta para el agarre (1) de un revestimiento para su extracción e instalación desde el casco de un molino aquí descritas constituye una inclusión preferida de esta invención, se debe entender que la invención no se limita a esta forma precisa del sistema para el recambio de revestimiento, ya que se pueden hacer cambios en este sin apartarse del alcance de la invención, que se definen en las reivindicaciones adjuntas.