[go: up one dir, main page]

RU2533790C1 - Method of destruction of oversized rocks using laser exposure and robotic centre for its implementation - Google Patents

Method of destruction of oversized rocks using laser exposure and robotic centre for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2533790C1
RU2533790C1 RU2013135936/03A RU2013135936A RU2533790C1 RU 2533790 C1 RU2533790 C1 RU 2533790C1 RU 2013135936/03 A RU2013135936/03 A RU 2013135936/03A RU 2013135936 A RU2013135936 A RU 2013135936A RU 2533790 C1 RU2533790 C1 RU 2533790C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oversized
fiber optic
laser
cassettes
rock
Prior art date
Application number
RU2013135936/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Наталья Петровна Хрунина
Нина Александровна Леоненко
Антон Юрьевич Чебан
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Горного Дела Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук (Игд Дво Ран)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Горного Дела Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук (Игд Дво Ран) filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Горного Дела Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук (Игд Дво Ран)
Priority to RU2013135936/03A priority Critical patent/RU2533790C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2533790C1 publication Critical patent/RU2533790C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention relates to the mining industry and belongs to electrophysical methods of destruction of rocks, mainly for secondary crushing of oversized rocks, and can be used for preparation of high hardness rock for further processing. Optimisation of technological modes using the mathematical model of process control is carried out by constructing a three-dimensional model of the outer surface of the oversize rock after preliminary scanning the processed surface, the calculation of the optimal values of distances, angles of slope and positioning the cassettes of optic fibre emitters at an optimal distance from the surface of oversize rock and taking into account the control mode of speed laser radiation exposure to oversize rock.
EFFECT: invention helps to improve the technical efficiency due to formation in the surface layer of the processed rock piece of spiral multi-row zones of overlapping of the laser slots providing high concentration of stresses, alternating loads and deformation during laser processing of significant surface under conditions of optimisation of technological modes using the mathematical model of process control with the construction of three-dimensional model of the outer surface of the oversized rock; increase in productivity of the process of destruction and disintegration due to formation of cassette movement directed upward-downward in the vertical plane combined with a circular movement; providing environmental security.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и принадлежит к электрофизическим способам разрушения горных пород, преимущественно для вторичного дробления негабарита, и может быть использовано для подготовки горных пород высокой крепости для последующей переработки.The invention relates to the mining industry and belongs to the electrophysical methods of destruction of rocks, mainly for the secondary crushing of oversize, and can be used to prepare rocks of high strength for subsequent processing.

Известны способы дробления-измельчения [1], в том числе способ слоистого измельчения горных пород, который включает создание нормальных сжимающих усилий на куски породы обрабатывающими поверхностями. В процессе обработки создают сложное напряженное состояние кусков обрабатываемого материала, для чего помещают последние между сходящимися рабочими обрабатывающими поверхностями, движущимися в направлении схождения рабочих поверхностей с разными линейными скоростями, затем постепенно увеличивают величину нормальных сжимающих усилий, доводя напряженное состояние материала, до близкого к пределу прочности на сжатие, одновременно куски породы дополнительно нагружают усилиями и одновременно воздействуют тангенциальными усилиями на верхние слои материала до их отслаивания [2].Known methods of crushing-grinding [1], including the method of layered grinding of rocks, which includes the creation of normal compressive forces on pieces of rock by machining surfaces. During processing, a complex stress state of pieces of the processed material is created, for which they are placed between converging working machining surfaces moving in the direction of convergence of the working surfaces with different linear speeds, then the normal compressive forces are gradually increased, bringing the material stress state to close to the ultimate strength on compression, at the same time pieces of rock are additionally loaded with forces and at the same time act by tangential forces on the upper layers of the material before their peeling [2].

Недостатком способов, основанных на разрушении материалов путем механического воздействия на них рабочим органом, является износ рабочих поверхностей и недолговечность передаточных звеньев механизма из-за высоких нагрузок.The disadvantage of methods based on the destruction of materials by mechanical action on them by the working body is the wear of the working surfaces and the fragility of the transmission links of the mechanism due to high loads.

Известны различные электрофизические способы разрушения материалов и горных пород, в том числе электрогидравлический [3], электроимпульсный [4], высоковольтный [5] и комбинированный электромагнитно-импульсный [6]. Способ [6] разрушения горных пород кристаллической структуры включает воздействие импульсным электромагнитным полем и упругими волнами напряжений. При этом на горную породу одновременно воздействуют импульсами магнитного поля и упругой волной напряжений.There are various electrophysical methods of destruction of materials and rocks, including electro-hydraulic [3], electro-impulse [4], high-voltage [5] and combined electromagnetic-impulse [6]. Method [6] of rock destruction of a crystalline structure includes exposure to a pulsed electromagnetic field and elastic stress waves. In this case, the rock is simultaneously affected by magnetic field pulses and an elastic stress wave.

Применяемое при электрогидравлическом и электроимпульсном способах высоковольтное оборудование относится к категории повышенной опасности и, кроме этого, не имеет достаточную для промышленного использования частоту следования импульсов, поэтому не может создавать нужный эффект. Электромагнитный способ не достаточно надежен при обработке больших кусков горных пород.The high-voltage equipment used in electro-hydraulic and electric-pulse methods belongs to the category of increased danger and, in addition, does not have a pulse repetition rate sufficient for industrial use, and therefore cannot create the desired effect. The electromagnetic method is not reliable enough when processing large pieces of rock.

Наиболее близким по технической сущности является способ вторичного дробления кимберлитов, который включает воздействие на негабарит различных физических полей, в том числе тепловых. Дробление негабарита до требуемого грансостава производят непрерывно углубляющимися узкими разрезами, не создавая в кимберлите никаких механических напряжений путем использования лазерного нагрева удаляемого материала, при котором кристаллы алмаза в толще кимберлита не испытывают никаких нагрузок, а алмазы, попавшие в зону обработки, нагреваются до безопасной для их качества температуры не выше, чем 200÷250°С [7].The closest in technical essence is the method of secondary crushing of kimberlites, which includes the impact on the oversize of various physical fields, including thermal. Crushing the oversize to the required grain size is carried out by continuously deepening narrow sections, without creating any mechanical stresses in kimberlite by using laser heating of the material to be removed, in which diamond crystals in the thickness of kimberlite do not experience any loads, and diamonds that fall into the processing zone are heated to safe for them temperature quality is not higher than 200 ÷ 250 ° C [7].

Способ имеет функциональные ограничения по обработке кусков материала больших размеров и не способен обеспечивать высокую концентрацию напряжений, знакопеременные нагрузки, деформацию и разрушение горных пород высокой крепости.The method has functional limitations on the processing of pieces of material of large sizes and is not able to provide a high concentration of stresses, alternating loads, deformation and destruction of rocks of high strength.

Технический результат заключается в улучшении технологической эффективности за счет формирования в поверхностном слое обрабатываемого куска горной породы спиралевидных многорядных зон перекрытия лазерных щелей, обеспечивающих высокую концентрацию напряжений, знакопеременные нагрузки и деформацию при лазерной обработке значительной поверхности в условиях оптимизации технологических режимов с помощью математической модели управления процессом с построением трехмерной модели наружной поверхности негабарита; повышении производительности процесса разрушения и дезинтеграции за счет формирования направленного вверх-вниз в вертикальной плоскости совмещенного с круговым движением кассет перемещения; обеспечении экологической безопасности.The technical result consists in improving technological efficiency due to the formation in the surface layer of the processed rock piece of spiral-shaped multi-row zones of overlapping laser slots, providing a high concentration of stresses, alternating loads and deformation during laser processing of a significant surface in the conditions of optimization of technological modes using a mathematical model of process control with the construction of a three-dimensional model of the outer surface of oversize; increasing the productivity of the process of destruction and disintegration due to the formation of up-down direction in the vertical plane combined with the circular movement of the cassettes movement; ensuring environmental safety.

Технический результат достигается за счет того, что в способе разрушения горных пород с использованием лазерного воздействия, включающем дробление негабарита до требуемого размера узкими разрезами путем использования лазерного излучения и перемещения сфокусированного луча по заданной траектории из одного положения в другое с помощью системы генерации и подачи оптического лазерного излучения, оптимизацию технологических режимов с помощью математической модели управления процессом осуществляют посредством построения трехмерной модели наружной поверхности негабарита после предварительного сканирования обрабатываемой поверхности, расчета оптимальных значений расстояния, углов наклона и позиционирования кассет оптоволоконных излучателей на оптимальном расстоянии от поверхности негабарита и с учетом управления режимами скоростной экспозиции лазерного излучения на негабарит, при этом позиционирование кассет оптоволоконных излучателей осуществляют посредством механизма горизонтального телескопирования, механизма вертикального телескопирования и привода поворота кассет с возможностью совмещения направленного в вертикальной плоскости движения кассет при нарезании лазерных щелей на поверхности негабарита и вращения подвески вокруг оси посредством привода поворота подвески с формированием в поверхностном слое обрабатываемого негабарита с помощью лазерного воздействия равномерно расположенных спиралевидных многорядных зон перекрытия лазерных щелей.The technical result is achieved due to the fact that in the method of rock destruction using laser irradiation, including crushing oversize to the required size by narrow cuts by using laser radiation and moving the focused beam along a given path from one position to another using an optical laser generation and supply system radiation, optimization of technological modes using a mathematical model of process control is carried out by constructing a three-dimensional m divide the oversized outer surface after preliminary scanning of the surface to be processed, calculating the optimal distance, tilt angles and positioning the fiber optic emitter cassettes at the optimal distance from the oversized surface and taking into account the control of the modes of high-speed exposure of laser radiation to oversize, while the positioning of the fiber optic emitter cassettes is carried out by means of the horizontal mechanism telescoping, vertical telescoping mechanism and drive rotation of the cartridges with the possibility of combining the direction of the cartridge movement directed in the vertical plane when cutting laser slots on the oversized surface and rotating the suspension around the axis by means of the suspension rotation drive with the formation of the processed oversize in the surface layer by laser irradiation of uniformly arranged spiral-shaped multi-row overlapping zones of laser cracks.

Роботизированный комплекс, включающий систему генерации и подачи оптического лазерного излучения, снабжен приборами сканирования обрабатываемой поверхности негабарита, установленными на кассетах с оптоволоконными излучателями и связанными с микропроцессором с блоком управления, снабжен элементами позиционирования кассет с оптоволоконными излучателями относительно негабарита, включающими подвеску с механизмом горизонтального телескопирования, механизмом вертикального телескопирования и приводом поворота кассет с оптоволоконными излучателями, при этом подвеска связана с приводом поворота подвески и шарнирно соединена с горизонтальной балкой, установленной с возможностью перемещения в вертикальной плоскости на опорах качения по стойке роботизированного комплекса, стойка связана с приводом ее перемещения в горизонтальной плоскости, а модуль автоматического управления и генерации процесса, включающий микропроцессор с блоком управления, систему генерации и подачи оптического лазерного излучения, компрессорную систему подачи сжатого воздуха для пылеудаления из зоны лазерной обработки, систему охлаждения, панель управления пневмосистемой, электрогенератор, связан с оптоволоконными излучателями и элементами позиционирования кассет с оптоволоконными излучателями через шлейф, содержащий шланги подачи сжатого воздуха, охлаждающей жидкости, оптоволоконный и электрический кабели.The robotic complex, which includes a system for generating and supplying optical laser radiation, is equipped with oversized surface scan devices mounted on cassettes with fiber optic emitters and connected to a microprocessor with a control unit, equipped with positioning elements for cassettes with fiber optic emitters relative to oversize, including a suspension with a horizontal telescoping mechanism, vertical telescoping mechanism and optical fiber cassette rotation drive emitters, while the suspension is connected to the suspension rotation drive and pivotally connected to a horizontal beam installed with the possibility of moving in the vertical plane on the rolling bearings along the rack of the robotic complex, the rack is connected to the drive of its movement in the horizontal plane, and the automatic control and process generation module including a microprocessor with a control unit, a system for generating and supplying optical laser radiation, a compressor system for supplying compressed air for dust removal I of the laser processing area, cooling system, control panel pneumatic system, an electric generator connected to fiber optic transmitters and cassette positioning elements with fiber optic emitters through the plume, comprising a compressed air supply hoses, coolant, electrical and fiber optic cables.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.The possibility of forming the required sequence of actions by the proposed means allows us to solve the problem, determines the novelty, industrial applicability and inventive step of development.

Роботизированный комплекс для осуществления способа разрушения горных пород с использованием лазерного воздействия изображен на чертежах.The robotic complex for implementing the method of rock destruction using laser exposure is shown in the drawings.

На фиг.1 - общий вид роботизированного комплекса; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - вид В на фиг.3.Figure 1 - General view of the robotic complex; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1; figure 4 - view In figure 3.

Роботизированный комплекс 1 включает систему генерации и подачи оптического лазерного излучения 2. Приборы 3, 4 сканирования обрабатываемой поверхности негабарита 5 установлены на кассетах 6, 7 с оптоволоконными излучателями 8 и связанны с микропроцессором с блоком управления 9. Роботизированный комплекс 1 снабжен элементами позиционирования 10 кассет 6, 7 с оптоволоконными излучателями 8 относительно негабарита 5. Элементы позиционирования 10 включают подвеску 11 с механизмом горизонтального телескопирования 12, механизмом вертикального телескопирования 13 и приводом поворота 14 кассет 6, 7 с оптоволоконными излучателями 8. Подвеска 11 связана с приводом поворота 15 подвески 11 и шарнирно 16 соединена с горизонтальной балкой 17, установленной с возможностью перемещения в вертикальной плоскости на опорах качения 18 по стойке 19 роботизированного комплекса 1. Стойка 19 связана с приводом 20 ее перемещения в горизонтальной плоскости. Модуль автоматического управления и генерации процесса 21 включает микропроцессор с блоком управления 9, систему генерации и подачи оптического лазерного излучения 2, компрессорную систему 22 подачи сжатого воздуха для пылеудаления из зоны лазерной обработки, систему охлаждения 23, панель управления пневмосистемой 24, электрогенератор 25. Модуль автоматического управления и генерации процесса 21 связан с оптоволоконными излучателями 8 и элементами позиционирования 10 кассет 6, 7 через шлейф 26, содержащий шланги подачи сжатого воздуха, охлаждающей жидкости, оптоволоконный и электрический кабели. Кассеты 6, 7 с оптоволоконными излучателями 8 должны размещаться на оптимальном расстоянии 27 от поверхности негабарита 5, с обеспечением необходимых углов наклона 28. Позиционирование кассет 6, 7 осуществляется с возможностью совмещения направленного в вертикальной плоскости 29 движения кассет 6, 7 при нарезании лазерных щелей 30 на поверхности негабарита 5 и вращения подвески 11 вокруг оси 31 посредством привода поворота 15 подвески 11.Robotic complex 1 includes a system for generating and supplying optical laser radiation 2. Devices 3, 4 of scanning the oversized surface to be machined 5 are mounted on cassettes 6, 7 with fiber optic emitters 8 and are connected to the microprocessor with a control unit 9. The robotic complex 1 is equipped with positioning elements 10 of cassettes 6 , 7 with fiber optic emitters 8 relative to oversize 5. Positioning elements 10 include a suspension 11 with a horizontal telescoping mechanism 12, a vertical body mechanism copying 13 and turning drive 14 of the cassettes 6, 7 with fiber optic emitters 8. Suspension 11 is connected to the turning drive 15 of the suspension 11 and pivotally 16 connected to a horizontal beam 17 mounted to move in a vertical plane on the rolling bearings 18 on the stand 19 of the robotic complex 1 . The rack 19 is connected to the drive 20 of its movement in the horizontal plane. The automatic control and generation module of the process 21 includes a microprocessor with a control unit 9, a system for generating and supplying optical laser radiation 2, a compressor system 22 for supplying compressed air for dust removal from the laser processing zone, a cooling system 23, a control panel for the pneumatic system 24, an electric generator 25. The automatic module process control and generation 21 is connected with fiber optic emitters 8 and positioning elements 10 of cartridges 6, 7 through a cable 26 containing compressed air hoses, cooling conductive fluid, and fiber optic electric cables. Cassettes 6, 7 with fiber optic emitters 8 should be placed at an optimal distance 27 from the oversized surface 5, with the necessary angles of 28. The positioning of the cassettes 6, 7 is carried out with the possibility of combining the movement of the cartridges 6, 7 directed in the vertical plane 29 when cutting laser slots 30 on the surface of oversized 5 and the rotation of the suspension 11 around the axis 31 by means of a drive rotation 15 of the suspension 11.

Способ разрушения негабаритов горных пород с использованием лазерного воздействия реализуется следующим образом.The method of destruction of oversized rocks using laser exposure is implemented as follows.

С помощью привода 20 перемещают стойку 19 в горизонтальной плоскости под нужным углом и горизонтальную балку 17 на опорах качения 18 - на нужную высоту над негабаритом 5, при этом подвеска 11 позиционируется также относительно негабарита 5 с возможностью сканирования обрабатываемой поверхности негабарита 5 с помощью приборов 3, 4. Дробление негабарита до требуемого размера узкими разрезами путем использования лазерного излучения роботизированного комплекса 1 и перемещения сфокусированного луча по заданной траектории из одного положения в другое с помощью системы генерации и подачи оптического лазерного излучения 2 осуществляют после предварительной оптимизации технологических режимов с помощью математической модели управления процессом и с учетом управления режимами скоростной экспозиции лазерного излучения на негабарит 5. После предварительного сканирования обрабатываемой поверхности негабарита 5 с помощью приборов 3, 4 осуществляют построение трехмерной модели наружной поверхности негабарита 5, расчет оптимальных значений расстояния 27, углов наклона 28 кассет 6, 7 оптоволоконных излучателей 8. Кассеты 6,7 с оптоволоконными излучателями 8 размещаются на оптимальном расстоянии 27 от поверхности негабарита 5 с обеспечением необходимых углов наклона 28. Позиционирование кассет 6, 7 оптоволоконных излучателей 8, которые связаны с микропроцессором с блоком управления 9 модуля автоматического управления и генерации процесса 21, осуществляют посредством элементов позиционирования 10, включающих механизм горизонтального телескопирования 12, механизм вертикального телескопирования 13 и привод поворота 14 кассет 6, 7. Модуль автоматического управления и генерации процесса 21 включает микропроцессор с блоком управления 9, систему генерации и подачи оптического лазерного излучения 2, компрессорную систему 22 подачи сжатого воздуха для пылеудаления из зоны лазерной обработки, систему охлаждения 23, панель управления пневмосистемой 24, электрогенератор 25 и связан с оптоволоконными излучателями 8 и элементами позиционирования 10 кассет 6,7 через шлейф 26, содержащий шланги подачи сжатого воздуха, охлаждающей жидкости, оптоволоконный и электрический кабели. При нарезании лазерных щелей 30 на поверхности негабарита 5 осуществляется совмещение направленного в вертикальной плоскости 29 движения кассет 6, 7 и вращения подвески 11 на шарнире 16 вокруг оси 31 посредством привода поворота 15 подвески 11. С помощью лазерного воздействия в поверхностном слое обрабатываемого негабарита 5 формируют равномерно расположенные спиралевидные многорядные зоны перекрытия лазерных щелей с одновременной подачей из компрессорной системы 22 сжатого воздуха для пылеудаления из зоны лазерной обработки и подачей охлаждающей жидкости из системы охлаждения 23.Using the drive 20, the strut 19 is moved in a horizontal plane at the desired angle and the horizontal beam 17 on the rolling bearings 18 is at the desired height above the oversize 5, while the suspension 11 is also positioned relative to the oversized 5 with the possibility of scanning the machined surface of the oversized 5 with the help of devices 3, 4. Crushing oversize to the required size by narrow cuts by using laser radiation from the robotic complex 1 and moving the focused beam along a given path from one position to another using the system of generation and supply of optical laser radiation 2 is carried out after preliminary optimization of technological modes using a mathematical model of process control and taking into account control of the modes of high-speed exposure of laser radiation to oversize 5. After preliminary scanning of the treated surface of oversized 5 using devices 3, 4, the construction of a three-dimensional model of the outer surface of oversize 5, the calculation of the optimal values of the distance 27, the tilt angles of 28 cartridges 6, 7 fiber-optic emitters 8. Cassettes 6.7 with fiber-optic emitters 8 are placed at an optimal distance 27 from the oversized surface 5 with the necessary tilt angles 28. Positioning of cartridges 6, 7 of the fiber-optic emitters 8, which are connected to the microprocessor with the control unit 9 of the automatic control and generation module process 21, is carried out by means of positioning elements 10, including a horizontal telescoping mechanism 12, a vertical telescoping mechanism 13 and a rotation drive 14 of the cartridges 6, 7. M the automatic control and generation bar of the process 21 includes a microprocessor with a control unit 9, a system for generating and supplying optical laser radiation 2, a compressor system 22 for supplying compressed air for dust removal from the laser processing zone, a cooling system 23, a control panel for the pneumatic system 24, an electric generator 25 and is connected to fiber optic emitters 8 and positioning elements 10 of the cartridges 6.7 through a loop 26 containing hoses for supplying compressed air, coolant, fiber optic and electric cables. When cutting laser slits 30 on the surface of oversize 5, the movement of the cartridges 6, 7 directed in the vertical plane 29 and the suspension 11 rotate on the hinge 16 around the axis 31 by means of the drive 15 of the suspension 11 are rotated. Using a laser action, the oversized 5 is uniformly formed in the surface layer located spiral-shaped multi-row zones of overlapping laser slits with the simultaneous supply of compressed air from the compressor system 22 for dust removal from the laser processing zone and cooling liquid from the cooling system 23.

Способ расширяет возможности обработки кусков материала различной формы и размеров и обеспечивает высокую эффективность процесса разрушения негабаритов горных пород высокой крепости.The method extends the processing of pieces of material of various shapes and sizes and provides high efficiency of the process of destruction of oversized rocks of high strength.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2464097 от 2.0.10.2013. Способ дробления-измельчения полиминеральных рудных материалов, содержащих драгоценные камни, и дробильно-измельчительная машина для его осуществления.1. RF patent No. 2464097 dated October 2, 2013. A method of crushing and grinding polymineral ore materials containing precious stones, and a crushing and grinding machine for its implementation.

2. Патент РФ №2353428 от 27.04.2009. Способ слоистого измельчения горных пород.2. RF patent No. 2353428 dated 04/27/2009. The method of layered grinding of rocks.

3. Патент РФ №2385417 от 27.03. 2010. Электрогидравлический способ разрушения и дробления твердых материалов.3. RF patent No. 2385417 dated 03/27. 2010. Electro-hydraulic method of destruction and crushing of solid materials.

4. Патент РФ №2232271 10.07.2004. Электроимпульсный способ разрушения горных пород.4. RF patent No. 2232271 07/10/2004. Electric pulse method of rock destruction.

5. Патент РФ №2375573 от 10.12.2009. Способ разрушения горных пород.5. RF patent No. 2375573 dated 12/10/2009. The method of destruction of rocks.

6. Патент РФ №2312217 от 10.12.2007. Способ разрушения горных пород кристаллической структуры.6. RF patent No. 2312217 of 12/10/2007. The method of destruction of rocks of a crystalline structure.

7. Патент РФ №2387835 от 27.04.2010. Способ вторичного дробления кимберлитов.7. RF patent No. 2387835 from 04/27/2010. The method of secondary crushing of kimberlites.

Claims (2)

1. Способ разрушения негабаритов рудных и нерудных горных пород с использованием лазерного воздействия, включающий дробление негабарита до требуемого размера узкими разрезами путем использования лазерного излучения и перемещения сфокусированного луча по заданной траектории из одного положения в другое с помощью системы генерации и подачи оптического лазерного излучения, отличающийся тем, что оптимизацию технологических режимов с помощью математической модели управления процессом осуществляют посредством построения трехмерной модели наружной поверхности негабарита после предварительного сканирования обрабатываемой поверхности, расчета оптимальных значений расстояния, углов наклона и позиционирования кассет оптоволоконных излучателей на оптимальном расстоянии от поверхности негабарита и с учетом управления режимами скоростной экспозиции лазерного излучения на негабарит, при этом позиционирование кассет оптоволоконных излучателей осуществляют посредством механизма горизонтального телескопирования, механизма вертикального телескопирования и привода поворота кассет с возможностью совмещения направленного в вертикальной плоскости движения кассет при нарезании лазерных щелей на поверхности негабарита и вращения подвески вокруг оси посредством привода поворота подвески с формированием в поверхностном слое обрабатываемого негабарита с помощью лазерного воздействия равномерно расположенных спиралевидных многорядных зон перекрытия лазерных щелей.1. A method of destroying oversized ore and nonmetallic rocks using laser irradiation, comprising crushing the oversize to the required size with narrow cuts by using laser radiation and moving the focused beam along a given path from one position to another using an optical laser radiation generation and supply system, characterized in the fact that the optimization of technological modes using a mathematical model of process control is carried out by constructing a three-dimensional model eating the outer surface of oversized after preliminary scanning of the processed surface, calculating the optimal values of the distance, tilt angles and positioning of the cassettes of fiber optic emitters at the optimal distance from the oversized surface and taking into account the control of the modes of high-speed exposure of laser radiation to oversize, the positioning of the cassettes of fiber optic emitters is carried out by means of the horizontal mechanism telescoping, vertical telescoping mechanism and drive cassette rotation with the possibility of combining the cassette movement directed in the vertical plane when cutting laser slots on the oversized surface and rotating the suspension around the axis by means of a suspension rotation drive with the formation of a processed oversized surface in the surface layer by laser irradiation of uniformly arranged spiral-shaped multi-row overlapping zones of laser slots. 2. Роботизированный комплекс, включающий систему генерации и подачи оптического лазерного излучения, отличающийся тем, что снабжен приборами сканирования обрабатываемой поверхности негабарита, установленными на кассетах с оптоволоконными излучателями и связанными с микропроцессором с блоком управления, снабжен элементами позиционирования кассет с оптоволоконными излучателями относительно негабарита, включающими подвеску с механизмом горизонтального телескопирования, механизмом вертикального телескопирования и приводом поворота кассет с оптоволоконными излучателями, при этом подвеска связана с приводом поворота подвески и шарнирно соединена с горизонтальной балкой, установленной с возможностью перемещения в вертикальной плоскости на опорах качения по стойке роботизированного комплекса, стойка связана с приводом ее перемещения в горизонтальной плоскости, а модуль автоматического управления и генерации процесса, включающий микропроцессор с блоком управления, систему генерации и подачи оптического лазерного излучения, компрессорную систему подачи сжатого воздуха для пылеудаления из зоны лазерной обработки, систему охлаждения, панель управления пневмосистемой, электрогенератор, связан с оптоволоконными излучателями и элементами позиционирования кассет с оптоволоконными излучателями через шлейф, содержащий шланги подачи сжатого воздуха, охлаждающей жидкости, оптоволоконный и электрический кабели. 2. A robotic complex including a system for generating and supplying optical laser radiation, characterized in that it is equipped with scanning instruments for the oversized surface to be machined, mounted on cassettes with fiber optic emitters and connected to a microprocessor with a control unit, equipped with positioning elements for cassettes with fiber optic emitters relative to oversize, including suspension with horizontal telescoping mechanism, vertical telescoping mechanism and swing drive and cassettes with fiber-optic emitters, while the suspension is connected to the suspension rotation drive and pivotally connected to a horizontal beam mounted to move in a vertical plane on the rolling bearings along the robotic complex strut, the strut is connected to its horizontal motion drive, and the automatic control module and process generation, including a microprocessor with a control unit, a system for generating and supplying optical laser radiation, a compressor supply system for compressed air for dust removal from the laser processing zone, a cooling system, a pneumatic system control panel, an electric generator connected with fiber optic emitters and positioning elements of cartridges with fiber optic emitters through a loop containing hoses for supplying compressed air, coolant, fiber optic and electric cables.
RU2013135936/03A 2013-07-30 2013-07-30 Method of destruction of oversized rocks using laser exposure and robotic centre for its implementation RU2533790C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013135936/03A RU2533790C1 (en) 2013-07-30 2013-07-30 Method of destruction of oversized rocks using laser exposure and robotic centre for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013135936/03A RU2533790C1 (en) 2013-07-30 2013-07-30 Method of destruction of oversized rocks using laser exposure and robotic centre for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2533790C1 true RU2533790C1 (en) 2014-11-20

Family

ID=53382828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013135936/03A RU2533790C1 (en) 2013-07-30 2013-07-30 Method of destruction of oversized rocks using laser exposure and robotic centre for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2533790C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756936C1 (en) * 2020-10-15 2021-10-07 Сергей Константинович Есаулов Method for destroying material solid body under local highly intensive heat impact on surface thereof
RU2756935C1 (en) * 2020-10-15 2021-10-07 Сергей Константинович Есаулов Method for destroying material solid body under local highly intensive heat impact on surface thereof
RU2756998C1 (en) * 2020-10-15 2021-10-08 Сергей Константинович Есаулов Method for destroying material solid body under local highly intensive heat impact on surface thereof
CN114872207A (en) * 2022-05-24 2022-08-09 中国地质大学(武汉) Laser drilling trajectory planning method and system based on DXF file

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1266985A1 (en) * 1985-06-17 1986-10-30 Институт Геотехнической Механики Ан Усср Bed for testing processes of breaking rock by laser beam
SU1645509A1 (en) * 1988-05-04 1991-04-30 Стахановский Филиал Коммунарского Горно-Металлургического Института Method of rock fracture with laser radiation
RU2283956C1 (en) * 2005-05-30 2006-09-20 Институт Горного Дела Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук (Статус Государственного Учреждения) Method for directional rock property change by subjecting thereof to laser emission and hydraulic complex with laser initiation
JP2007120048A (en) * 2005-10-26 2007-05-17 Graduate School For The Creation Of New Photonics Industries Rock excavation method
US7416258B2 (en) * 2005-04-19 2008-08-26 Uchicago Argonne, Llc Methods of using a laser to spall and drill holes in rocks
RU2387835C2 (en) * 2008-02-26 2010-04-27 Институт физико-технических проблем Севера Сибирского отделения Российской Академии Наук Method for secondary crushing of kimberlites

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1266985A1 (en) * 1985-06-17 1986-10-30 Институт Геотехнической Механики Ан Усср Bed for testing processes of breaking rock by laser beam
SU1645509A1 (en) * 1988-05-04 1991-04-30 Стахановский Филиал Коммунарского Горно-Металлургического Института Method of rock fracture with laser radiation
US7416258B2 (en) * 2005-04-19 2008-08-26 Uchicago Argonne, Llc Methods of using a laser to spall and drill holes in rocks
RU2283956C1 (en) * 2005-05-30 2006-09-20 Институт Горного Дела Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук (Статус Государственного Учреждения) Method for directional rock property change by subjecting thereof to laser emission and hydraulic complex with laser initiation
JP2007120048A (en) * 2005-10-26 2007-05-17 Graduate School For The Creation Of New Photonics Industries Rock excavation method
RU2387835C2 (en) * 2008-02-26 2010-04-27 Институт физико-технических проблем Севера Сибирского отделения Российской Академии Наук Method for secondary crushing of kimberlites

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756936C1 (en) * 2020-10-15 2021-10-07 Сергей Константинович Есаулов Method for destroying material solid body under local highly intensive heat impact on surface thereof
RU2756935C1 (en) * 2020-10-15 2021-10-07 Сергей Константинович Есаулов Method for destroying material solid body under local highly intensive heat impact on surface thereof
RU2756998C1 (en) * 2020-10-15 2021-10-08 Сергей Константинович Есаулов Method for destroying material solid body under local highly intensive heat impact on surface thereof
CN114872207A (en) * 2022-05-24 2022-08-09 中国地质大学(武汉) Laser drilling trajectory planning method and system based on DXF file
CN114872207B (en) * 2022-05-24 2024-05-10 中国地质大学(武汉) DXF file-based laser drilling track planning method and system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2533790C1 (en) Method of destruction of oversized rocks using laser exposure and robotic centre for its implementation
Hartlieb et al. Experimental study on microwave assisted hard rock cutting of granite
KR102584490B1 (en) Laser processing method and device for transparent materials
US20180161918A1 (en) Shaping of brittle materials with controlled surface and bulk properties
CN105531072B (en) Method for material-removing cutting of workpieces by means of pulsed laser beams
Wang et al. An experimental investigation of system matching in ultrasonic vibration assisted grinding for titanium
Perec et al. Process optimization by applying the response surface methodology (RSM) to the abrasive suspension water jet cutting of phenolic composites
TW201417928A (en) Cutting of brittle materials with tailored edge shape and roughness
SK167399A3 (en) Method for cracking off glassware
CN107127583A (en) Equipment and processing method for applying ultrasonic cutting to powder-feeding additive and subtractive composite manufacturing
Zhou et al. Dual-laser dressing concave rectangular bronze-bonded diamond grinding wheels
JP6367715B2 (en) Work machine and associated method for surface treatment of cylinders
Zhou et al. Laser precision profiling of small-angle bevel-edge contour grinding wheels
Liu Precision machining of advanced materials with waterjets
Feng et al. A test system for microwave-assisted dual-mode mechanical cutting of hard rock under true triaxial compression
CN105171926A (en) Vibration-assisted device of single-point diamond cutting tool
CN107262931A (en) Laser peening processing unit (plant) and laser peening processing method
JP2018507778A (en) Method and apparatus for fragmenting and / or weakening a piece of material using high voltage discharge
RU2527445C1 (en) Method of preparing rock material for recess using laser exposure and automated system for its implementation
WO2003010102B1 (en) Cutting method for brittle non-metallic materials (two variants)
CN103539343A (en) A method for mixing and processing colored glass
RU2641444C2 (en) Method of mechanical processing of steel casting with fragmentation of chips
CN113518685B (en) Method and apparatus for manufacturing a workpiece into a product
Maros Energy approach of the taper at abrasive waterjet cutting
CN104760088B (en) Rotary die-cutting die roller directly formed by laser cladding

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150731