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Die
Erfindung richtet sich auf eine hüttenwerkstechnische oder
walzwerkstechnische Anlage, insbesondere Gießbühne
einer Stranggieß-, CSP(Compact Strip Production)-, Gießwalz-
oder Brammenanlage, mit mindestens einem gesteuert Arbeitstätigkeiten
an der oder im Bereich der hüttenmännischen Anlage
durchführenden Industrieroboter, der auf einer der hüttenwerkstechnischen
oder walzwerkstechnischen Anlage zugeordneten Fahrbahn mittels einer
verfahrbaren Verfahreinrichtung mindestens einem Arbeitsbereich
arbeitsfähig zuführbar angeordnet ist.
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An
hüttenmännischen oder hüttenwerkstechnischen
oder walzwerkstechnischen Anlagen, wie beispielsweise auf der Gießbühne
einer Stranggieß-, CSP- oder Brammenanlage, werden ständig
wiederkehrende Tätigkeiten von dort tätigem Personal
ausgeführt. Zu diesen Tätigkeiten gehören
beispielsweise das Einbringen und Entfernen des Gießrohres (Schattenrohres),
das Befüllen, Lagern und Verteilen des Gießpulvers,
das Messen von Temperaturen an verschiedenen Positionen im Tundish
sowie das Entnehmen von Proben an verschiedenen Stellen des Prozesses
und die Weitergabe der Proben an Labore oder andere auswertende
Stellen. Die Umwelt- und Arbeitsbedingungen auf der Gießbühne
sind gefährlich, stark belastend und zum Teil für
den Menschen auch gesundheitsgefährdend. Im Wesentlichen
werden die schwierigen Arbeitsbedingungen bestimmt durch einen dauerhaften
Aufenthalt des Personals/der Werker im Gefahrenbereich der Wärmeentwicklung
auf der Gießbühne, der Staubentwicklung auf der
Gießbühne, des Umherfliegens von Materialpartikeln,
beispielsweise Funkenflug, und des Hebens von schweren Lasten. Aufgrund
dieser Bedingungen bestehen seit längerer Zeit Bestrebungen, zumindest
einige der in diesen Bereichen auszuführenden Tätigkeiten
durch einzelne oder eine Mehrzahl von Industrierobotern ausführen
zu lassen.
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Aber
auch insgesamt sind die Arbeitstätigkeiten in hätten-
und walzwerkstechnischen Anlagen geprägt von hohen Lasten,
extremer Strahlungswärme und gefährlichen Tätigkeiten
beim Umgang mit der flüssigen Metallschmelze bzw. den für
die Umformung notwendigen Temperaturen.
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Industrieroboter
werden beispielsweise an einer Stranggießanlage zur Durchführung
von laufend wiederkehrenden Arbeiten und bei der Beseitigung von
Betriebsstörungen in gefährdenden Bereichen eingesetzt,
bei denen das Bedienpersonal großer Hitzeeinwirkung, ausgehend
vom flüssigen Metall und dem gegossenen Metallstrang, oder
Schlacken- und Metallspritzern ausgesetzt ist. Industrieroboter
werden bereits an der offenen Stranggießkokille zur Beobachtung
der Schmelzenbadoberfläche, zur Beseitigung von Anbackungen
an den Innenseiten der Kokillenwände, zur Gießpulveraufnahme,
zur Temperaturmessung und Probennahme eingesetzt. Auch zum Schattenrohrwechsel,
zum Gießrohrwechsel und zum Wechsel von Verschlussplatten
des Schieberverschlusses sowie zum Freiblasen der Ausflussöffnungen
an Verteilergefäßen und Gießpfannen werden
in der Praxis Industrieroboter eingesetzt. Auch ist es bekannt,
Industrieroboter für die Inspektion der gegossenen Stränge
bzw. der abgetrennten Brammen, Vorblöcke und Knüppel
und für die Fehlerbeseitigung durch beispielsweise Flämmen im
Auslaufbereich einer Stranggießanlage einzusetzen.
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Für
eine Vielzahl von Arbeiten werden daher auch bereits Roboter eingesetzt.
Dabei werden in der Regel stationäre Roboter mit singulären
Arbeitsbereichen ver wendet, welche laufend wiederkehrende Tätigkeiten
an Arbeitsplätzen in hütten- und walzwerkstechnischen
Einrichtungen präzise durchführen. Zum Beispiel
wird in
WO 2008/025562
A1 ein stationäres Robotersystem beschrieben,
welches innerhalb eines eingezäunten Arbeitsbereiches (der
Roboterzelle) am Pfannenwartungsstand den Boden einer Pfanne bearbeitet.
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Grundsätzlich
wird bei solchen Lösungen jedem Roboter ein abgegrenzter
Arbeitsplatz zugeordnet, wodurch bei Ausfall eines Roboters die
Arbeiten nicht von anderen Robotern übernommen werden können
und somit manuelle Eingriffe des Bedienpersonals notwendig werden.
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Insgesamt
werden durch die große Menge an Robotern die Investitions-
und Betriebskosten erheblich erhöht ohne die Verfügbarkeit
der Roboter an ihren Arbeitsplätzen zu verbessern.
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Daraus
resultierend sind Lösungen bekannt (beispielsweise
WO 2005/118182 A1 /
JP-A-3-071959 )
bei denen Schienen- oder Fahrwege verwendet werden, um verschiedenen
Arbeitspositionen, die außerhalb der Reichweite einer einzigen
Einsatzposition eines Roboters liegen, zu erreichen, bzw. den Roboter
aus dem Gefahrenbereich bewegen zu können.
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Hierbei
ist es aus der
WO 2005/118182 auch bereits
bekannt, im Bereich einer Stranggießanlage einen Industrieroboter
anzuordnen, der mittels eines Fahrwerkes auf einer im Bereich der
Gießbühne oberhalb des Bodens der Gießbühne
angeordneten Fahrbahn, die als Gleisanlage oder nach Art einer Schienenhängebahn
oder Kranbahn ausgebildet sein kann, zu mehreren Arbeitsbereichen
oder Ruhepositionen oder Versorgungspositionen verfahrbar ist. Hierbei
wird der Industrieroboter mittels des Fahrwerks, das sich je nach
Ausbildung der Fahrbahn auf dieser abstützt oder an dieser
hängt, längs der Fahrbahn verfahren und kann an
verschiedenen, dafür vorgesehenen Positionen Arbeitstätigkeiten
ausführen oder mit Werkzeug versehen werden. Durch die Ausbildung
einer Fahrbahn an der Gießbühne oder der Stranggießanlage
oder in Teilbereichen einer Stranggießanlage, die an einer
Mehrzahl von potenziellen Arbeitsbereichen so vorbeigeführt
wird, dass diese Arbeitsbereiche jeweils in der Reichweite von vorbestimmten
Einsatzpositionen des auf der Fahrbahn verfahrbaren Roboters liegen,
wird die beschränkte, nur singuläre Einsatzmöglichkeit
eines Roboters aufgelöst und eine wesentlich wirtschaftlichere
Einsatzmöglichkeit geschaffen. Bedarfsabhängig
kann der Roboter von einer zentralen Leiteinrichtung oder dem Prozessrechner
der Stranggießanlage an jede beliebige Einsatzposition
geführt werden und dort die notwendigen Eingriffe und Arbeitstätigkeiten
durchführen und verrichten. Hierbei betrifft der Einsatzbereich
eines solchen Industrieroboters alle Arten von Stranggießanlagen,
bei denen Metallschmelze aus einem Schmelzenbehälter, wie
beispielsweise einer Gießpfanne, über ein Verteilergefäß in
eine gekühlte Kokille geleitet wird, dort unter intensiver
Kühlung zu einem zumindest teilweise erstarrten Strang
beliebigen Querschnitts geformt und aus der Stranggießanlage
kontinuierlich ausgefördert wird. Neben der Charakteristik
der eingesetzten Kokillen können die Gießanlagen
mit oszillierenden Rohr- und Plattenkokillen, Raupenkokillen, rotierenden
Gießwalzen mit Seitenplatten oder Kokillen mit umlaufenden
Bändern ausgestattet sein. Die Stränge können
Brammen-, Dünnbrammen-, Band-, Vorblock- oder Knüppelquerschnitte
oder andere beliebige Vorprofilquerschnitte beliebiger Abmessungen aufweisen.
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Bei
diesem bekannten Stand der Technik sind die Einsatzpositionen für
den Roboter definierte Stand- oder Halteposition des Roboters entlang
der Fahrbahn, von denen aus der Industrieroboter ein oder mehrere
Arbeitsbereiche erreichen und dort Arbeitstätigkeiten durchführen
kann, die innerhalb der Reichweite des Robotergreifers oder des
Roboterarms liegen. Bei Ausführungsformen eines Industrieroboters,
bei denen der Roboterständer fest oder um eine vertikale
Achse drehbar auf dem Fahrwerk festliegt, sind die Einsatzpositionen
des Industrieroboters allein durch die Position des Fahrwerks festgelegt.
Bei Ausführungsformen des Roboters, bei denen auf dem Fahrwerk
ein Schwenkwerk mit einem Ausleger angeord net ist und der eigentliche
Industrieroboter erst auf dem auskragenden Ende des Auslegers befestigt
ist, ist zur Festlegung der Einsatzposition des Roboters zusätzlich
zur Position des Fahrwerks noch der Schwenkwinkel des Auslegers des
Schwenkwerkes maßgebend. Insgesamt aber bleibt die Bewegungsmöglichkeit
beschränkt und ist die durch das Fahrwerk gebildete Verfahreinheit
lediglich einachsig verfahrbar.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen,
die den jeweiligen Aktionsbereich eines Industrieroboters im Bereich
einer hüttenmännischen Anlage vergrößert.
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Bei
einer hüttenmännischen oder hüttenwerkstechnischen
oder walzwerkstechnischen Anlage der eingangs näher bezeichneten
Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass der Industrieroboter auf oder an der verfahrbaren
Verfahreinrichtung relativ zu dieser verfahrbar angeordnet ist.
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Dadurch,
dass erfindungsgemäß nicht nur die Verfahreinrichtung
verfahrbar ist, sondern auf der Verfahreinrichtung oder an der Verfahreinrichtung der
Industrieroboter verfahrbar angeordnet oder gelagert ist, ist nun
eine 2-achsige oder bei Ausführung des Roboters als Portalkranroboter
eine 3-achsige Bewegung des Roboters mit Hilfe der Verfahreinheit möglich.
Dies vergrößert den Aktionsradius des damit verfahrbaren
Industrieroboters. Insbesondere ist es möglich, die drei
Achsen orthogonal zueinander anzuordnen, was bei einem Portalkranroboter
oder Brückenkranroboter realisiert ist.
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Eine
besonders zweckmäßige und gut zu realisierende
Möglichkeit der Ausgestaltung der Verfahreinrichtung oder
-einheit besteht darin, dass diese in Form eines auf einer Fahrschiene
als Fahrbahn fahrenden Trägers nach Art eines Kranträgers
ausgebildet und mit einem darauf relativ zu diesem Träger
verfahrbaren Fahrwerk des Industrieroboters nach Art einer Kranlaufkatze
versehen ist. Die Erfindung sieht daher in Ausgestaltung vor, dass
die Verfahreinrichtung einen auf der Fahrbahn verfahrbaren kranträgerartigen
Träger umfasst, auf der ein den daran angeordneten Industrieroboter
aufweisendes Fahrwerk nach Art einer Kranlaufkatze verfahrbar angeordnet
ist.
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Mit
Hilfe der Erfindung ist es somit ebenfalls möglich, den
Industrieroboter oder die Hantiereinrichtung oder Hantiermaschine
an einem vom eigentlichen Einsatzort oder Bereich der Arbeitstätigkeit entfernten
Ort während des Nichtgebrauches zu positionieren und dann
gezielt in die Arbeitstätigkeitsposition zu verfahren.
Durch diese Kombination der Verfahreinrichtung mit dem Industrieroboter
oder der Hantiereinrichtung oder Maschine sind unzählige Kombinationen
derartiger Vorrichtungen oder Einrichtungen möglich. Hierbei
kann die Verfahreinrichtung Teil des Industrieroboters oder Teil
der Gießanlage oder Gießbühne oder der
hüttenmännischen, hüttenwerkstechnischen
oder walzwerkstechnischen Anlage sein, aber auch vollständig
getrennt von der eigentlichen Gießmaschine aufgebaut werden.
Auch ist es möglich, bestehende Anlagen mit Hilfe einer solchen
Kombination aus Fahrbahn und Verfahreinrichtung und Industrieroboter
nachzurüsten.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass der Industrieroboter
in einer außerhalb seines mindestens einen Arbeitsbereiches
angeordnete Ruheposition verfahrbar ist.
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Um
den Roboter in Relation zum Fahrwerk flexibel und variabel positionieren
zu können, zeichnet sich die Erfindung weiterhin dadurch
aus, dass die Verfahreinrichtung eine den Industrieroboter tragende
oder einen Bestandteil des Industrieroboters ausbildende höhenveränderlich
positionierbare Einrichtung oder Teleskopiereinrichtung umfasst.
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Dem
Industrieroboter ist eine Steuerung zugeordnet, die es ermöglicht,
ihn flexibel einzusetzen. So ist es möglich, die Steuerung
durch Programmierung zusätzlicher Aufgaben zu erweitern
und den Industrieroboter dadurch weiteren Einsatzmöglichkeiten
und Tätigkeitsbereichen zuzuführen bzw. weitere Tätigkeiten
von diesem ausführen zu lassen. Hierbei kann die Steuerung
auch derart ausgelegt sein, dass von ihr oder mittels ihr variable
oder fest vorgegebene Programmabläufe ausgeführt
werden. Auch ist es möglich, die vom Industrieroboter durchzuführenden Aufgaben
variabel durch insbesondere frei programmierbare oder parametrierbare
Verfahrensabläufe zu erstellen. Hierbei kann gemäß Weiterbildung
der Erfindung weiterhin vorgesehen sein, dass der Verfahreinrichtung
und dem Industrieroboter eine gemeinsame oder getrennte Steuereinrichtung(en)
zugeordnet ist/sind.
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Hierbei
kann es gemäß zweckmäßiger Ausgestaltung
der Erfindung weiterhin von Vorteil sein, wenn der Industrieroboter
prozessgesteuert und/oder automatisiert in den Arbeitsablauf der
hüttenmännischen, hüttenwerkstechnischen
oder walzwerkstechnischen Anlage integriert ist.
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Die
Fahrbahn und damit der vorgesehene Fahrweg des Industrieroboters
ist je nach Einsatzort flexibel an die jeweiligen örtlichen
Gegebenheiten anpassbar und längs des Fahrweges bzw. der
Fahrbahn lassen sich die verschiedensten Funktions- und Tätigkeitsbereiche
für einen Industrieroboter ausbilden und anordnen. Die
Erfindung sieht daher weiterhin vor, dass dem Industrieroboter längs
des Fahrweges entlang der Fahrbahn eine oder mehrere Ruhepositionen
und/oder Arbeitstätigkeitspositionen und/oder Versorgungs-,
Ausstattungs- und/oder Wartungspositionen zugeordnet oder zugewiesen
sind. In den Ruhepositionen kann der Industrieroboter verbleiben,
während sein Einsatz nicht notwendig ist. Derartige Ruhepositionen
befinden sich zweckmäßigerweise so weit außerhalb
des sonstigen eigentlichen Produktions- oder Gefahrenbereiches,
dass der Industrieroboter in dieser Ruheposition die weitere Produktion,
die in der jeweiligen hüttenmännischen, hüttenwerkstechnischen
oder walzwerkstechnischen Anlage abläuft, nicht stört.
Neben den Arbeitstätigkeitspositionen des Industrieroboters
können längs des Fahrweges dann auch besondere
Versorgungs- oder Ausstattungspositionen vorgesehen sein. In diesen
Positionen wird der Roboter beispielsweise mit Spezialwerkzeug ausgestattet
oder an diesen Positionen werden Werkzeuge gewechselt oder beispielsweise
vom Industrieroboter genommene Proben diesem abgenommen. Schließlich
können am Fahrweg auch noch Wartungspositionen vorgesehen
sein, in welchen der Industrieroboter beispielsweise einer Inspektion
unterzogen oder auch repariert wird.
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Da
erfindungsgemäß die Verfahrrichtung nach Art eines
Kranes mit Laufkatze ausgebildet ist, ist es schließlich
auch möglich, dass mittels der Verfahreinrichtung Hebetätigkeiten
durchführbar sind. Es ist also auch möglich, die
Verfahreinrichtung des Industrieroboters nach Art eines Hallenkranes
für die Durchführung leichterer Hebetätigkeiten
einzusetzen.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist der Roboter dann als Portalkranroboter
oder Brückenkranroboter ausgebildet, weshalb die Erfindung
weiterhin vorsieht, dass der Industrieroboter als Portalkranroboter oder
Brückenkranroboter ausgebildet ist.
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Längs
des Fahrweges können die vorstehend genannten Ruhepositionen
und/oder Arbeitstätigkeitspositionen und/oder Versorgungs-,
Ausstattungs- und/oder Wartungspositionen an jeder beliebigen Stelle
längs des ausgebildeten Fahrweges angeordnet werden.
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Die
Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher
erläutert. Dies zeigt in
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1 in
schematischer Perspektivdarstellung einen verfahrbaren Industrieroboter
mit der Funktionalität eines Schattenrohrmanipulators auf
einer Gießbühne einer Stranggießanlage,
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2 in
schematischer Seitenansicht einen Industrieroboter mit der Funktionalität
zur Temperaturmessung auf einer Gießbühne einer
Stranggießanlage und in
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3–12 in
schematischer Darstellung Einsatzbereiche und -möglichkeiten
eines Gießroboters.
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Die 1 zeigt
als hüttenmännische Anlage die Gießbühne 1 einer
Stranggießanlage, bei welcher oberhalb einer Kokille 2 ein
aus einer Gießpfanne 3 gespeistes Verteilergefäß 4 angeordnet
ist. Die Gießpfanne 3 ist als eine von zwei Gießpfannen
an einem Drehturm 5 angeordnet, so dass jeweils eine Gießpfanne 3 über
dem Verteilergefäß 4 positionierbar und über
ein Schattenrohr 6 mit aus der Gießpfanne 3 ablaufendem
Stahl beaufschlagbar ist. Der Gießbühne 1 ist
eine Fahrbahn 7 in Form einer aus zwei T-Profilen bestehenden
Kranbahn 8 zugeordnet. Auf der Fahrbahn 7 und
damit auf der Kranbahn 8 ist eine verfahrbare Fahreinrichtung
in Form einer Verfahreinrichtung 9 angeordnet. Diese verfahrbare Fahreinrichtung
ist in Form eines verfahrbaren kranträgerartigen Trägers 10 ausgebildet,
der längs der Fahrbahn 7 oder der Kranbahn 8 geführt
bewegbar und verfahrbar ist. Auf diesem kranträgerartigen
Träger 10 ist ein Fahrwerk 11 nach Art
einer Kranlaufkatze ebenfalls verfahrbar positioniert und angeordnet. Das
Fahrwerk 11 ist quer und orthogonal zur Laufrichtung des
verfahrbaren Trägers 10 angeordnet. An dem Fahrwerk 11 ist
ein Industrieroboter 12 oder eine Hantiermaschine befestigt
und angeordnet. Der Industrieroboter 12 umfasst eine zwei
teleskopierbare und rechtwinklig zueinander angeordnete Armabschnitte 13a, 13b aufweisende
Teleskopeinrichtung, wobei die Armabschnitte 13a, 13b einerseits
rotierbar und andererseits ein- und ausfahrbar ausgebildet sind,
so dass mittels des Armabschnitts 13a eine höhenveränderliche
Positionierung des Armabschnitts 13b ermöglicht
ist. Als Handhabungswerkzeug ist der teleskopierbare Armabschnitt 13b mit
einem Greifwerkzeug 14 ausgestattet, so dass der Roboter 12 im
dargestellten Ausführungsbeispiel die Funktionalität
eines Schattenrohrmanipulators aufweist. Durch die Anordnung des
Industrieroboters 12 an dem relativ zu dem auf der Fahrbahn 7 verfahrbaren
kranträgerartigen Träger 10 ebenfalls
verfahrbaren Fahrwerk 11, ist der Industrieroboter 12 nicht nur
durch die Rotations- und Ein- und Ausfahrbewegungen seiner Teleskopierarme 13a, 13b,
sondern auch zweiachsig einmal längs der Fahrbahn 7 und einmal
quer zur Fahrbahn 7 bewegbar und verfahrbar. Dies eröffnet
eine größere Variabilität hinsichtlich der
Bewegungs- und Verfahrmöglichkeiten des Industrieroboters 12 im
Bereich der Gießbühne 1. Die Fahrbahn 7 oder
Kranbahn 8 ist zur Ausbildung eines längeren Weges,
längs welchem der Industrieroboter mit der Verfahreinrichtung 9 bewegbar
ist, oberhalb der Gießbühne 1 über
einen längeren Lauf- oder Fahrweg ausgebildet. Die Fahrbahn 7 kann
als Kreisbahn geführte Krananlage, aber auch als schienengeführte
Kreisbahn oder Teilkreisbahn ausgebildet sein. Längs der
sich derart erstreckenden Fahrbahn 7 sind mehrere Arbeitstätigkeitspositionen
angeordnet und ausgebildet, an welchen der Industrieroboter 12 jeweils
definierte Arbeitstätigkeiten verrichtet. Die in der 1 dargestellte
Arbeitstätigkeit betrifft die Schattenrohrmanipulation
und Schattenrohrhandhabung. Die in der nachstehend beschriebenen 2 dargestellte
Arbeitstätigkeit besteht darin, eine Temperaturmessung
vorzunehmen.
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Außer
den Arbeitstätigkeitspositionen sind längs der
Fahrbahn 7 auch Ruhepositionen vorgesehen, an welchen der
Industrieroboter 12 bei Nichtgebrauch quasi geparkt werden
kann. Auch sind weitere Positionen wie Versorgungs-, Ausstattungs- und/oder
Wartungspositionen vorgesehen, an welchen der Industrieroboter 12 mit
unterschiedlichen Werkzeugen ausgestattet werden kann, an welchen er
mit Temperaturmess- oder Probensonden ausgestattet werden kann,
an welchen ihm entnommene Proben abgenommen werden können
oder an welchen er repariert und gewartet werden kann.
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Die
Verfahrung des Industrieroboters 12 längs des
Fahrweges und die Ausübung seiner jeweiligen Funktionalitäten
oder Arbeitstätigkeiten kann handgesteuert, insbesondere
aber prozessgesteuert oder automatisiert erfolgen, so dass der Industrieroboter 12 insbesondere
prozessgesteuert und/oder automatisiert in den Arbeitsablauf der
jeweiligen hüttenmännischen Anlage, im vorliegenden
Fall die Gießbühne 1 einer Stranggießanlage,
integriert ist. Bezüglich der Steuerung ist es möglich,
der Verfahreinrichtung 9 und dem Roboter 12 eine
gemeinsame oder eine getrennte Steuereinrichtung zuzuordnen.
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Da
der Träger 10 der Verfahrrichtung 9 und das
Fahrwerk 11 Bauteile oder Elemente ausbilden, die wie von üblichen
Hallenkränen bekannt ausgebildet sind und zusammenwirken,
ist es auch möglich, die Teleskopeinrichtung oder das Fahrwerk 11 derart auszustatten,
dass damit leichte Hebetätigkeiten durchführbar
sind und der Verfahreinheit 9 damit die Funktionalität
eines Ersatzkrans zukommt.
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Bei
der Ausführungsform nach der 2, die ebenfalls
wieder den bereits in 1 dargestellten Bereich der
Gießbühne 1 darstellt, ist der Industrieroboter 12 nun
mit einer Funktionalität zur Temperaturmessung ausgestattet
und zur Ausübung dieser Funktionalität positioniert.
Im Übrigen sind dieselben Elemente wie beim Ausführungsbeispiel
nach der 1 vorhanden, so dass dieselben
Bezugszeichen verwendet werden. Lediglich ist das Greifwerkzeug 14' des
Industrieroboters 12 nun zur Temperaturmessung im Bereich
der Kokille 2 vorgesehen.
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Auch
wenn in den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen
die hüttenmännische Anlage die Gießbühne
einer Stranggießanlage ist, so kann ein erfindungsgemäßer
Industrieroboter 12 auch in einem Stahlwerk, im Bereich
von Lichtbogenöfen, im Bereich von Kalt- oder Warmwalzwerken
oder im Bereich von Bandanlagen auf einer Fahrbahn 7 verfahrbar
angeordnet sein, so dass auch diese Anlagen unter dem Begriff hüttenmännische
Anlage zu subsumieren sind.
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Mit
Hilfe der Ausbildung einer Fahrbahn 7, auf welcher eine
Verfahreinrichtung 9 verfahrbar ist, auf oder an welcher
wiederum ein Fahrwerk 11 eines Industrieroboters 12 verfahrbar
ist, lässt sich der Aktionsbereich eines Industrieroboters 12 im
Bereich einer jeden hüttenmännischen Anlage vergrößern
und variabel festlegen, was sich durch die zweiachsige Verfahrbarkeit
und die dritte Bewegungsachse des Armabschnitts 13a ergibt.
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Eine
dreiachsige Verfahrbarkeit lässt sich durch einen Portalkranroboter
oder Brückenkranroboter 69 verwirklichen, der
orthogonal zu einem Träger 76 und einem laufkatzenartigen
Teil 71 noch eine einen als Gießroboter R7 ausgebildeten
Industrieroboter tragende, höhenveränderlich positionierbare Einrichtung
oder einen Teleskopierteil 72 aufweist, wie dies den 3–12 zu
entnehmen ist. Ein beispielsweise 6-achsig bewegbarer, frei programmierbarer
Industrieroboter ist dann zusätzlich längs weiterer
drei Achsen beweglich und bewegbar.
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Wie
den 3–12 zu
entnehmen ist, kann insbesondere der Gießroboter R7 verfahrbar ausgebildet
sein, wobei er vorzugsweise als Portalkran oder Brückenkran 69 ausgebildet
ist, der einerseits längs der Kranbahn 70 verfahrbar
ist, darüber hinaus aber auch einen laufkatzenartig, quer
zur Kranlaufbahn 70 verfahrbaren Teil 71 und einen
daran insbesondere teleskopartig oder teleskopierbar ausfahrbaren
Teleskopierteil 72 aufweist, an dessen Ende der eigentliche
Roboter mit Robotertätigkeitsarm angeordnet und ausgebildet
ist.
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Die 3 zeigt
in schematischer Seitenansicht eine Stranggießanlage oder
Gießmaschine 73 mit dem Pfannendrehturm 56 und
daran angeordneten Stahlgießpfannen 74. Auf der
Gießbühne 59 ist ein dem eine Verteilerrinne 75 aufweisenden
Verteilerbereich 60 zugeordneter Gießroboter R7
in Form eines Portalkranroboters oder Brückenkranroboters 69 angeordnet.
Der Gießroboter R7 ist an einem teleskopartig ausfahrbaren
Teleskoparm 72 angeordnet, der mittels eines laufkatzenartig
ausgebildeten Kranteils 71 quer zu einer Kranbahn 70 verfahrbar ist, längs
welcher Kranbahn 70 der Gießroboter R7 mittels
eines Trägers 76 verfahrbar ist.
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In
der 3 dem Gießroboter R7 gegenüberliegend
ist an der Gießbühne 59 zudem ein Pfannenroboter
R6 angeordnet.
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Die 4 zeigt
die Gießmaschine 73 in schematischer Draufsicht,
woraus die Ausbildung des Gießroboters R7 in Form eines
Portalkranroboters oder Brückenkranroboters 69 ersichtlich
ist. Neben einem verfahrbaren Gießroboter R7, der gegebenenfalls
für jeweils durchzuführende Arbeitstätigkeiten
ausreichend ist, können wie dargestellt zwei Gießroboter
R7 vorgesehen sein.
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Der 5 ist
zu entnehmen, dass der Gießroboter R7 mit einem Sensorroboter
R7a gekoppelt werden kann, der es ermöglicht, den Ort und
den Bereich der Arbeitstätigkeit des Gießroboters
R7 exakt zu detektieren und gegebenenfalls für das Bedienpersonal
erkennbar visualisiert auf einem Bildschirm darzustellen. Der auf
einem Verteilerrinnenwagen 77 angeordneten Verteilerrinne 75 ist
neben dem Gießroboter R7 der Sensorroboter R7a zugeordnet.
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Im
Pfanneneinsetzbereich mit dem dieser, dem Gießbereich abgewandten
Seite des Pfannendrehturms 56 zugeordneten Pfannenroboter
R6, führt der Pfannenroboter R6 das Ankuppeln verschiedener
Medienleitungen, insbesondere Hydraulikleitungen und Signalleitungen,
sowie das Einsetzen des Pfannenschieberzylinders und eines auch
Schattenrohrfixierzylinder genannten Medienzylinders durch.
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Im
Gießpfannenbereich führt der dort angeordnete
Gießroboter R7 nach der Rotation der Stahlgießpfanne 74 auf
der Gießseite einige Aufgaben und Tätigkeiten
an der Stahlgießpfanne 74 direkt oberhalb der
Gießbühne 59 durch. Zu diesen Tätigkeiten
gehört das Setzen von Gießhülsen, das
Aktivieren des Pfannenschieberverschlusses, sowie gegebenenfalls
das Aufbrennen der Pfanne mit einer Sauer stofflanze oder die Reinigung
des Schattenrohres 78. Insbesondere gehört dazu
die An- und Abkupplung des Schattenrohres 78, wie dies
der 6 zu entnehmen ist. Im Verteilerbereich 60 führt
der Gießroboter R7 wie in 7 dargestellt,
Messtätigkeiten wie das Messen der Badspiegelhöhe
in der Verteilerrinne 75, der Temperatur der Schmelze in der
Verteilerrinne, das Entnehmen von Proben aus der Schmelze aus der
Verteilerrinne 75 sowie wie in 8 dargestellt,
den Auftrag von Abdeckpulver auf die Schmelze in der Verteilerrinne 75 durch.
Hierzu ist der Gießroboter R7 bei der Ausführungsform
nach der 7 mit einem Mess- und Probennahmewerkzeug 79 und
bei der Ausführungsform gemäß 8 mit
einem Werkzeug zur Aufbringung des Abdeckpulvers 80 ausgestattet.
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Im
Kokillenbereich kann ein Gießroboter R7 die Tätigkeit
des Aufbringens von Gießpulver auf den Gießspiegel
unterhalb der Verteilerrinne 75 durchführen, wie
dies in 9 dargestellt ist. In diesem
Falle ist der Gießroboter R7 wiederum mit einem Werkzeug
für das Aufbringen von Gießpulver 81 ausgestattet.
Wie in 10 dargestellt, kann eine weitere Tätigkeit
im Kokillenbereich für den Gießroboter R7 im Wechsel
von Tauchrohren 82 während des Gießens
bestehen.
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Ebenfalls
im Kokillenbereich führt der Gießroboter R7 das
Setzen von Körben oder Trennplatten für den Guss
verschiedener Stahlgüten durch, wie dies in 11 angedeutet
ist, wobei der Industrieroboter R7 dort einen Verbundkorb oder eine
Trennplatte 83 setzt. Die 12 zeigt
schließlich die vom Gießroboter R7 ebenfalls im
Kokillenbereich durchgeführte Tätigkeit des Entfernens
oder „Abfischens” von Verkrustungen von der Schlacke mittels
an dem Industrieroboter R7 angeordneter Manipulatoren 84.
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Der
jeweilige Industrieroboter R7 kann bei einer Portalkranausführung
oder Brückenkranausführung 69 sowohl über
Kopf, wie in den 5–12 dargestellt,
als auch seitlich montiert werden. Hierbei ist, wie dies in 4 dargestellt
ist, auch die Anordnung von zwei Industrierobotern, im Ausführungsbeispiel
zwei Gießrobo tern R7, auf einer Kranbahn 70 möglich.
Der Roboter kann von einem Arbeitsplatz zu einem anderen sowohl
mit aktiviertem als auch mit deaktiviertem Roboterarm verfahren
werden. Der besondere Vorteil einer Portalkranausführung
oder Brückenkranausführung 69 besteht
darin, dass beispielsweise die Gießmaschine 73 oder
jeglicher von dem jeweiligen Industrieroboter R7 zu bedienende Hüttenwerkbetriebsarbeitsbereich
bodenseitig frei zugänglich bleibt, da der Roboter von
oben in diesen jeweiligen Arbeitsbereich hineingeführt
wird. Dies ist insbesondere hinsichtlich durchzuführender
Rüstvorgänge und Überwachungstätigkeiten
sowie im Falle von Störfällen von Vorteil.
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Jeder
der Industrieroboter 12, R7, R7a, R6, 69 kann
als stationärer Roboter mit singulärem Arbeitsbereich
für laufend wiederkehrende, sich wiederholende Tätigkeiten
ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, Ausführungen
vorzusehen, bei welchem kombiniert mehrere Roboter zusammenarbeiten
und jeweils unterschiedliche Tätigkeiten oder Eingriffe
an einer Hüttenwerkbetriebseinrichtung wie beispielsweise
einer Stranggießanlage in einem Stahlwerk durchführen,
insbesondere als mobile Multifunktionsroboter ausgebildet sind.
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Erfindungsgemäß wird
also eine Verfahreinheit oder eine Arbeitsraum erweiternde Vorrichtung geschaffen,
an der Handhabungsgeräte, vorzugsweise Roboter, in unterschiedlicher
Bauart, Achsenzahl, Tragfähigkeit und Steuerungsart angeordnet
sein oder werden können. Beispielhaft für die
verwendbare Bauart und Ausführungsform der Handhabungsgeräte
seien Seilzugroboter, Scara- und Knickarmroboter oder Parallelkinematiken
sowie deren Kombinationen benannt.
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Die
(Roboter-)Arbeitsraum erweiternde Vorrichtung kann beispielsweise
in Brückenkran- oder Portalkranbauform sowie deren Kombination
ausgeführt sein.
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Sonderbauarten,
wie Kombinationen aus Industrieroboter mit einem Portal- oder Brückenkran vereinen
die Vorteile eines Arbeitsraum-erweiternden Portalkrans bzw. Brückenkrans
mit den enormen Potenzialen moderner Industrieroboter.
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In
der Ausführung als Brückenkran werden über
einem jeweils mehrere Arbeitsplätze umfassenden Bereich
aufgeständerte (d. h. Tragkonstruktionen wie Gestelle oder
Stützen sind mit Fußboden verbunden) oder flurfreie
(d. h. an Decke oder Wand befestigt) Laufschienen 85 errichtet,
auf denen mindestens eine mit Fahrwerken ausgerüstete Kranbrücke 86 angeordnet
ist, auf der sich wiederum eine ebenfalls mit Fahrwerken ausgerüstete
Laufkatze 71 befindet, die wiederum eine Führungssäule
mit Antrieben für die vertikale Bewegung aufweist und an deren
Ende ein Handhabungsgerät, vorzugsweise ein Knickarmroboter
befestigt ist. Das Handhabungsgerät kann sowohl aufrecht
stehend, über Kopf, als auch seitlich montiert sein. Je
nach Ausführung der Bewegungsachsen und Gelenke des Handhabungsgeräts
ergeben sich Arbeitsräume unterschiedlicher Form wie quaderförmig
oder zylinderförmig, bis zu räumlich z. B. beim
Seilzugroboter Bei der Brückenkranbauweise können
verschiedene Ausführungsformen eingesetzt werden: Die Anordnung
als Linear-Brückenkran, der seinen Arbeitsbereich wie eine Linie überspannt
(Linienportal) oder die Anordnung als Ausleger-Brückenkran
ist möglich. Für kurze Strecken ist eine zusätzliche
Bewegung orthogonal zur Kranlängsachse realisiebar bei
einem Auslegerportal und bei einer Ausführung als Flächen-Brückenkran kann
das Handhabungsgerät auch über eine große Fläche
beliebig positioniert werden (Flächenportal).
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Vorteilhafterweise
kann auf derselben Kranbrücke zu dem Handhabungsgerät
eine konventionelle Hubwinde angebracht sein.
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In
der Ausführung als Portalkran werden über einem
jeweils mehrere Arbeitsplätze umfassenden Bereich bodengebundene
Laufschienen für die Tragkonstruktion/das Gestell angebracht,
so dass auf einer auf dem Boden verlaufenden Schienenlaufbahn/Gleislaufbahn
der Portalkran bewegt werden kann. Alternativ ist es im Rahmen einer
gleislosen Variante möglich, den Portalkran auf Rädern
zu verfahren oder mit einem Raupenfahrwerk auszustatten. Der weitere
Aufbau des Portalkrans entspricht dem des Brückenkran-Aufbaus.
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Je
nach gewählter Ausführung der Arbeitssraum erweiternden
Vorrichtung (Linear-Ausleger- und Flächenportal) ergeben
sich entsprechend linien- bzw. flächenförmig oder
räumliche Arbeitsraumerweiterungen.
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Bei
der (Roboter-)Arbeitssraum erweiternden Vorrichtung in einer Bauform
als Kombination von Brücken- und Portalkran sind Laufschienen
sowohl auf Tragkonstruktionen befestigt (aufgeständerte
Bauweise) als auch zusätzlich auf dem Boden angeordnet,
um das Verfahren der Tragkonstruktion/des Gestells zu ermöglichen.
Dies kann ebenso in den zwei Varianten, wie vorstehend beschrieben
ausgeführt werden
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Aufgrund
der mehrere Arbeitsplätze überspannenden Gestaltung
der Vorrichtung können die Laufschienen bei der schienen-
und gleisgebunden Bauweise außerhalb von Bereichen mit
Gefährdung durch auslaufenden Flüssigstahl angeordnet
werden.
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Die
Anforderungen an die Konstruktion der vorgeschlagenen Vorrichtung
für den Einsatz in hütten- und walzwerkstechnischen
Einrichtungen (Heißbereiche, Handhabung und Transport von
mehreren hundert Kilogramm bis zu tonnenschweren Teilen im unmittelbaren
Umfeld, Einsatz für Groß- und Schwermaschinen)
sind sehr komplex, so dass die jeweils ausgeführte Konstruktion
entsprechend stabil und robust ausgebildet ist.
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Die
vorteilhafterweise so gewählte Ausführung ermöglicht
es, jeden Punkt innerhalb des durch die Arbeitsraum erweiternde
Vorrichtung gegebenen Arbeitsbereiches zu erreichen und einem Roboter somit
eine beliebig große Anzahl von Arbeitsplätzen zuzuordnen.
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Wird
diese so gewählte Ausführung zusätzlich
mit einem dynamischen Sicherheitskonzept, d. h. einem mit dem Roboter
mitbewegten Schutzbereich kombiniert, können alle Vorteile
eines automatisierten Systems hinsichtlich Ergonomie, Arbeitssicherheit,
Prozessoptimierung sowie Produktionssteigerung voll ausgeschöpft
werden.
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Die
vorteilhafterweise so gewählte Ausführung ermöglicht
es, jeden Punkt innerhalb des durch das Portal gegebenen Arbeitsbereiches
zu erreichen und somit eine beliebig große Anzahl von Arbeitsplätzen
anzuordnen, insbesondere auch dann, wenn diese auf verschiedenen
Höhen gelegen sind.
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Ebenso
vorteilhaft ergibt sich aus dieser Ausführung, dass der
Bodenbereich frei bleiben kann, so dass ein Arbeiter auch in direkter
Nähe des (temporär stillgesetzten) Roboters barrierefrei
arbeiten kann, d. h. ohne dass sein Weg dabei behindert wird (Barrierefreie
Hallenböden und Arbeitsbühnen). In einer Ausführung
als flexible Automatisierungslösung des Handhabungsgerätes,
welche die direkte Zusammenarbeit zwischen Roboter und Arbeiter
gestattet, ist die Arbeitsraum erweiternde Vorrichtung von zusätzlichem
Vorteil, da das Handhabungsgerät, insbesondere Roboter,
aber auch Manipulator, weitestgehend aus dem Aufenthaltsraum des
Menschen heraus gehalten werden kann (Werker auf Hallenbodenniveau,
Handhabungsgerät oberhalb).
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Optional
kann noch eine Anbindung des Systems an das Prozessleitsystem der
jeweiligen Anlage erfolgen, so dass aktueller Betriebsmodus, Arbeitsfortschritt
wie auch sensorische Beobachtungen weiter gemeldet werden können.
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Hierbei
ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, ein Verfahren
anzuwenden, das ein Verfahren zum Betrieb des jeweiligen Anlagenbereiches
unter Einbindung von mindestens einem Handhabungsgerät
auf der Arbeitsraum erweiternden Vorrichtung ausbildet, welches
sich dadurch auszeichnet, dass von einem Prozessrechner oder einer
zentralen Leiteinrichtung Steuersignale an die Arbeitsraum erweiternde
Vorrichtung und/oder das Handhabungsgerät, insbesondere
Roboter, gegeben werden.
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Eine
Arbeitsraum erweiternde Vorrichtung in Brückenkranbauform
ist in 4 dargestellt. Hierbei überdeckt der
Brückenkran die gesamte Breite der Gießbühne.
Vorteilhafterweise sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei
Kranbrücken 86 mit jeweils einer Laufkatze 71 und
jeweils einem Universalroboter R7 angeordnet.
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Befindet
sich die Verteilerrinne 75 in Gießposition, wird
ihr die in 4 rechte Kranbrücke 86 mit der
Laufkatze 71 und dem Roboter R7 zugeordnet. Diese Kranbrücke
mit der Laufkatze und dem Roboter kann dann notwendige Arbeiten
an der Verteilerrinne 75 ausführen.
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Durch
einen Vergleich der 6 bis 8 einerseits
und die 10 andererseits ist die Erweiterung
des Bewegungsraums des Roboters R7 durch die vertikale Verschiebung
des Roboterarbeitsraums mittels der Teleskopiereinrichtung 72 ersichtlich.
Daran wird das Prinzip der realisierten Arbeitsraumerweiterung deutlich.
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In
dem vorliegenden Beispiel liegen die Arbeitsgebiete teilweise sogar
außerhalb des von der Arbeitsraum erweiternden Vorrichtung
umschlossenen Raumes. Durch die Ausführung als Knickarmroboter
kann in diesem Beispiel der Roboter R7 auch außerhalb des
durch die Trägerkonstruktion begrenzten Bereiches Tätigkeiten
ausführen.
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Beispielhaft
können im Bereich der Gießbühne einer
hüttentechnischen Anlage die folgenden Arbeiten durchgeführt
werden:
Schattenrohrwechsel
Tauchrohrwechsel
Temperaturmessung
und Probenahme im Verteiler
Zugabe von Abdeckpulver in den
Verteiler
Zugabe von Gießpulver in die Kokille
Setzen
von Verbundkörben bzw. Trennplatten beim Sequenzguss
Entfernen
von Anbackungen in der Kokille
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Ein
weiteres Beispiel für die Anwendung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist ein mit mehreren Kippstühlen ausgeführter
Pfannenplatz, an welchem Wartungsarbeiten an Gießpfannen
im Stahlwerk durchgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2008/025562
A1 [0005]
- - WO 2005/118182 A1 [0008]
- - JP 3-071959 A [0008]
- - WO 2005/118182 [0009]