DE69315460T2

DE69315460T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Annippeln einer neuen Elektrode an einer verbrauchten Elektrode in einem Elektroofen

Info

Publication number: DE69315460T2
Application number: DE69315460T
Authority: DE
Inventors: Hajime Amano; Yasuaki Ikitsu; Nobuyuki Kamei; Tetsuo Okamoto
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1992-03-06
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-02-27
Also published as: EP0559390A2; TW210357B; US5638398A; US5757841A; KR100267790B1; EP0559390A3; EP0559390B1; KR930021029A; DE69315460D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung, die verwendet werden, um eine neue Elektrode an eine alte und verbrauchte Elektrode, die in einem Elektroofen befestigt ist, anzuschließen, sie betrifft insbesondere ein Verfahren zum Ausrichten beider Achsen der neuen und der verbrauchten Elektroden, ein Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors, um beide Elektroden miteinander zu befestigen, sowie eine Vorrichtung zum Anheben der neuen Elektrode und zum Rotieren der neuen Elektrode, um so beide Elektroden miteinander zu verschrauben und zu befestigen, wie es aus der US-A-4,400,815 hervorgeht.
In einem Elektroofen, der verwandt wird zur Herstellung von z. B. Stahl, Eisenlegierungen usw. mittels Erzeugen eines Lichtbogens zwischen Elektroden sowie in eine Feuerstelle eingebrachte Materialien, werden die Elektroden im Verlauf des Betriebs verbraucht. Daher sind in einem Elektroofen dieser Art die von Elektrodenhaltern des Elektroofens gehaltenen Elektroden so ausgelegt, um in den Ofen in Abhängigkeit von dem Verbrauch der Elektroden durch Elektrodenlöcher eingeführt zu werden, die in einem Ofendeckel angeordnet sind, und durch Hinzufügen neuer Elektroden zu den alten und verbrauchten Elektroden verlängert werden.
Bis heute wird anläßlich des Verbindens einer neuen Elektrode mit einer alten verbrauchten Elektrode eine neue Elektrode 100, die an eine verbrauchte Elektrode 106 hinzuzufügen ist, von einem Kran 102 über eine Verbindungsvorrichtung 103 gehalten und zu einer Position unmittelbar oberhalb der verbrauchten Elektrode 106 eines Elektroofens 104 bewegt, wie es in der Fig. 11 gezeigt ist. Daraufhin wird die neue Elektrode 100 an die alte und verbrauchte Elektrode 106, die in dem Elektroofen 104 über einen Haltearm 105 befestigt ist, durch Rotieren der gehaltenen neuen Elektrode 100 mittels eines Elektromotors, der in der Verbindungsvorrichtung 103 angeordnet ist, zur gleichen Zeit während des Herablassens der neuen Elektrode 100 und durch Einschrauben eines Schraubgewindes 108, das an ihrem unteren Ende ausgebildet ist, in ein Gewindeloch 110, das in dem oberen Ende der verbrauchten Elektrode 106 des Elektroofens 104 angeordnet ist, angeschlossen.
Allerdings ist es bei einem derartigen Verfahren des Verbindens der Elektroden 100 und 106 schwierig, die Achse der neuen Elektrode 100, die von dem Kran 102 gehalten wird, mit der Achse der verbrauchten Elektrode 106 des Elektroofens 104 akkurat auszurichten, und es besteht ein Problem dahingehend, daß viel Arbeit und Zeit notwendig ist, um die Achsen beider Elektroden 100 und 106 miteinander auszurichten.
Hinzu kommt, daß zum Zeitpunkt des Einschraubens des Schraubgewindes 108 der neuen Elektrode 100 in das Gewindeloch 110 der verbrauchten Elektrode 106 mittels Rotieren der neuen Elektrode 100 durch den Elektromotor der Verbindungsvorrichtung 103 es schwierig ist, das Endanziehungsdrehmoment, das an die Gewindeabschnitte 108 und 109 angelegt wird, wiederholt einheitlich auszugestalten, und zwar aufgrund geringfügiger Unterschiede in der Größe der Gewindeabschnitte 108 und 109, die durch Varianzen in der Herstellungsgenauigkeit verursacht werden. Demzufolge besteht die Möglichkeit, daß die Gewindeabschnitte 108 und 110 unzureichend oder übermäßig in Abhängigkeit der Umstände miteinander verbunden werden.
Da nämlich der Zeitpunkt des Einschraubens das Schraubgewinde 108 der neuen Elektrode 100 in das Gewindeloch 110 der verbrauchten Elektrode 106, um beide Elektroden 100 und 106 durch Rotieren der neuen Elektrode 100 durch den Elektromotor der Verbindungsvorrichtung 103 miteinander zu verbinden, der Elektromotor in einen Überlastzustand gebracht wird, wenn beide Elektroden 100 und 106 bis zu einem gewissen Grad miteinander verbunden sind, und zu einem Stillstand gebracht wird, ist es möglich, daß der Motor in seinen Blockierzustand verfällt.
Blockierbetrieb bedeutet, den Motor in einen derartigen Überlastzustand zu betreiben, wobei in diesem Zustand ein in dem Motor fließender elektrischer Strom konstant gehalten und ein Drehmomentausgang von dem Motor einen festen Wert aufweist.
Allgemein ist daher zu sagen, daß falls der Motor an eine Quelle einer kommerziellen elektrischen Energieversorgung angeschlossen und in dem Blockierzustand betrieben wird, in dem Motor ein Überstrom fließt, der Motor überhitzt und in Kürze ausbrennt.
Daher wird bei dem bekannten Verfahren der Elektromotor vor einem Überhitzen geschützt, indem die Energieversorgung zur gleichen Zeit unterbrochen wird, wenn der Motor in seinen Blockierzustand verfällt. Bei einem derartigen Verfahren ist es allerdings unmöglich, das für die Befestigung beider Elektroden 100 und 106 an die Gewindeabschnitte 108 und 110 benötigte Anzugsdrehmoment aufzubringen.
Konsequenterweise besteht ein anderes Problem darin, daß die Gewindeabschnitte 108 und 110 aufgrund des Anstiegs des zwischen ihnen herrschenden elektrischen Widerstands Wärme erzeugen, falls die Gewindeabschnitte 108 und 110 unzureichend miteinander verbunden sind, und die Gewinde der Gewindeabschnitte 108 und 110 können durch übermäßiges Anziehen zerstört werden, wodurch eine Unterbrechung der Elektroden und eine Verschlechterung der Lebensdauer der Elektroden verursacht wird.
Obwohl des weiteren die neue Elektrode 100, die an die verbrauchte Elektrode 106 anzufügen ist, allgemein horizontal abgelegt und in einem Zustand aufbewahrt wird, in welchem sie auf dem Boden, wie in Fig. 12 gezeigt, abgelegt ist, kann darüber hinaus ein Verbinder 103a der bekannten Verbindungsvorrichtung 103 lediglich mit der neuen Elektrode 100 in einem aufrechten Zustand verbunden werden. Daher ist es notwendig, die auf den Boden abgelegte Elektrode 100 aufzurichten und in eine aufrechte stehende Position zu versetzen, um die neue Elektrode 100 an den Verbinder 103a der Verbindungsvorrichtung 103 anzuschließen.
Demzufolge entsteht ein Problem dahingehend, daß viel Zeit und harte Arbeit notwendig sind, um die Elektrode 100 an die Verbindungsvorrichtung 103 anzubringen.
Die DE-A-3445830 offenbart die Verwendung von Lasern, um ein Teil, das von einem Kran getragen wird, akkurat zu lokalisieren.
In der US-A-4,400,815 von Dunn und anderen, wird eine Elektrodenausrichteinrichtung offenbart, die mit einem Förderwagen ausgestattet ist, der mit einer Einrichtung zum Rotieren und Halten der Elektrode ausgerüstet und in zwei Richtungen in einem rechteckförmigen Muster auf Führungsrollen bewegbar ist, die in der Umgebung und überlappend mit dem Elektroofen angeordnet sind, und Grenzschalter aufweist, die von einem Anstoßstück, das an einem Förderwagenrahmen angebracht ist, aktiviert werden, und Stoppeinrichtungen aufweist, um mit einem Stoßdämpferkissen des Förderwagens in Eingriff zu gelangen.
Obwohl es möglich ist, die Austauschelektrode (neue Elektrode) mit der arbeitenden Elektrode (verbrauchte Elektrode) akkurat auszurichten, bleiben ungelöste Probleme dahingehend bestehen, daß es nicht möglich ist, die neue Elektrode an die verbrauchte Elektrode akkurat mit dem gewünschten Drehmoment anzuziehen, und es ist viel Zeit und harte Arbeit notwendig, um die neue Elektrode an die Einrichtung anzubringen. Darüber hinaus besteht ein anderes Problem darin, daß ein Vergrößern der Vorrichtung bei der verwandten Konstruktion nicht vermieden werden kann.
Die vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf die oben genannten Probleme nach dem Stand der Technik, und ein Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Anbringen einer neuen Elektrode an eine verbrauchte Elektrode eines Elektroofens anzugeben, mit dem es möglich ist, die Achsen beider Elektroden sehr einfach miteinander auszurichten, und es möglich ist, beide Elektroden mit einem vorbestimmten, geeigneten Anzugsdrehmoment zu verbinden; sowie eine Vorrichtung anzugeben zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, mit der es möglich ist, die neue Elektrode sehr einfach anzuheben und die neue Elektrode an die verbrauchte Elektrode ohne Behinderung durch Verwenden einer Trägereinrichtung, die allgemein in einer Werkstatt installiert ist, wie z. B. ein Deckenlaufkran, anzubringen, selbst wenn die neue Elektrode in einem Zustand gelagert wird, in dem sie auf dem Boden der Werkstatt liegt.
Infolgedessen stellt die vorliegende Erfindung zur Verfügung ein Verfahren zum Verbinden einer neuen Elektrode mit einer verbrauchten Elektrode, die vertikal in einem Elektroofen befestigt ist, mit den Verfahrensschritten:
Anheben der neuen Elektrode mit Hilfe einer Trägereinrichtung sowie Transportieren der neuen Elektrode zu einer Position, die sich genau oberhalb der verbrauchten Elektrode befindet, und
Rotieren der neuen Elektrode um eine ihrer Achsen sowie Verbinden der neuen Elektrode mit der verbrauchten Elektrode mittels eines Schraubenpaares, das an den Enden von beiden Elektroden ausgeformt ist;
dadurch gekennzeichnet, daß die neue Elektrode an einer Trägereinrichtung über eine Verbindungsvorrichtung aufgehangen ist, die mit einem Elektromotor zum Rotieren der neuen Elektrode um die Achse versehen ist, wobei dieser Elektromotor derart betätigt wird, daß das Blockiermoment des Elektromotors einem vorbestimmten Anzugsmoment entspricht, wobei des weiteren das Blockiermoment festgesetzt wird mittels Steuern der Stärke und Frequenz eines durch-den Elektromotor fließenden elektrischen Stromes, und wobei diese neue Elektrode an der verbrauchten Elektrode mit dem vorbestimmten Anzugsmoment festgespannt wird, das von dem Elektromotor im Blockierzustand abgegeben wird.
Ein Blockierstrom, der ein elektrischer Strom ist, der in dem Elektromotor in dem Blockierzustand fließt, sinkt nämlich proportional zu dem Absinken der Spannung und Frequenz, das dem Elektromotor zugeführten Stroms Daher ist es möglich, den Blockierstrom abzusenken, um den Motor nicht zu überhitzen, und zwar durch Steuern der Spannung und der Frequenz des elektrischen Stroms, der dem Motor zuzufügen ist.
Bevorzugt werden beide. Elektroden miteinander ausgerichtet, indem ein Laserstrahl auf einen Positionierungsmarker projiziert wird, der auf einer Deckplatte des Elektroofens angeordnet ist, wobei dieser Laserstrahl erzeugt wird, von einem Laserstrahlprojektor, der an der Trägereinrichtung angeordnet ist. Daher ist es möglich, die langgestreckte neue Elektrode schnell in die gewünschte Position zu transportieren, und es ist möglich, die Elektrode an der gewünschten Position sehr genau anzuhalten mittels der Bewegung des Krans, so daß der Laserstrahl von dem Projektor auf dem Positionierungsmarker strahlt zur Überprüfung des auffallenden Lichtpunktes von dem Laserstrahl.
Bevorzugt wird der Elektromotor, verglichen mit einem frühen Zustand bei den Anschraubzustand der Elektroden, mit einem geringeren elektrischen Strom mit geringerer Frequenz in dem Übergang von einem Anschraubzustand zu einem Festspannzustand der Elektroden sowie in dem Festspannzustand der Elektroden betrieben.
Bevorzugter beträgt die Drehgeschwindigkeit der neuen Elektrode bei dem Übergang von dem Schraubzustand zu dem Festspannzustand der Elektroden nicht mehr als 20 Umdrehungen pro Minute.
Durch Anwenden des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein geeignetes Anzugsdrehmoment zu erreichen, ein Trennen der Elektroden während des Gebrauchs zu verhindern, und die Lebensdauer der Elektroden zu erstrecken.
Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auf auf eine Vorrichtung zum Verbinden einer neuen Elektrode mit einer verbrauchten Elektrode, die mittels eines Halterungsarmes vertikal in einem Elektroofen befestigt ist, mit:
einem Elektromotor zur Generierung einer Rotationsantriebskraft zum drehenden Antreiben einer vertikal aufgehangenen neuen Elektrode um ihre Achse;
einer Übertragungseinrichtung, von welcher ein oberer Teil mit dem Elektromotor verbunden ist, zum Übertragen der Rotationsantriebskraft des Elektromotors auf eine Anschlußeinrichtung, die an einem unteren Teil der Übertragungseinrichtung angeordnet und zum Verbinden der neuen Elektrode mit dieser Übertragungseinrichtung ausgelegt ist, wobei diese Übertragungseinrichtung eine drehbare Verbindungseinrichtung derart aufweist, daß bei einer Verwendung ein unterer Abschnitt dieser Übertragungseinrichtung zusammen mit dieser Anschlußeinrichtung aus einer horizontalen in eine vertikale Position bewegt werden kann; und mit einer teleskopartig ausfahrbaren, zylinderförmigen Abdeckung zum Abdecken dieser neuen Elektrode, die über die Anschlußeinrichtung an der Übertragungseinrichtung aufgehangen ist.
Bevorzugt ist die zylinderförmige Abdeckung an ihrem unteren Ende des weiteren mit einem Vorsprung versehen, der mit einer Rinne in Eingriff bringbar ist, die zwischen einer ersten vertikalen Rippe und einer zweiten vertikalen Rippe, die kürzer als die erste vertikale Rippe ist, ausgebildet und an einem Halterungsarm angeördnet ist, der die verbrauchte Elektrode des Elektroofens haltert, wenn beide Elektroden miteinander ausgerichtet sind.
In der Vorrichtung zum Verbinden gemäß der vorliegenden Erfindung sind der untere Seitenabschnitt der Übertragungseinrichtung und die Verbindungseinrichtung so ausgestaltet, und zwar durch das Vorhandensein der drehbaren Verbindungseinrichtung, um von einer vertikalen Position in eine horizontale oder im wesentlicheren horizontale Position drehbar zu sein. Demzufolge ist es möglich, die neue Elektrode an die Übertragungseinrichtung durch die Verbindungseinrichtung ohne Behinderung anzuschließen, selbst wenn die neue Elektrode in einem Zustand gelagert wird, indem sie auf dem Boden liegt.
Darauffolgend wird die neue Elektrode von ihrer liegenden Position in eine vertikale Position versetzt durch Anheben der neuen Elektrode mit einer Trägereinrichtung, wie z. B. ein Kran, unter Verwendung der Verbindungseinrichtung gemäß der Erfindung.
Die vertikal gehaltene neue Elektrode wird zu der Position unmittelbar oberhalb der verbrauchten Elektrode des Elektroofens, die von einem Haltearm bzw. Halterungsarm abgestützt wird, transportiert, und es wird die neue Elektrode, die über die Verbindungseinrichtung an die Übertragungseinrichtung angeschlossen ist, an die verbrauchte Elektrode des Elektroofens angeschlossen durch Übermitteln einer Antriebskraft auf die neue Elektrode von der Antriebseinrichtung über die Übertragungseinrichtung und durch Rotieren der neuen Elektrode.
Gemäß der Verbindungseinrichtung dieser Erfindung ist es möglich, eine neue Elektrode, die in einem auf dem Boden liegenden Zustand sich befindet, sehr einfach an die Verbindungseinrichtung anzuschließen, wodurch das Anschließen der neuen Elektrode an die Verbindungseinrichtung deutlich vereinfacht worden ist. Des weiteren ist es möglich, die Arbeit des Bedienpersonals zu vermindern, weil es unnötig ist, die Elektrode in eine aufrechtstehende Position anzuheben.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand eines Beispiels, lediglich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht, die vollständig das Verfahren und die Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung darstellt;
Fig. 2A und 2B vergrößerte, vertikale Querschnittsansichten zur Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Verbindungseinrichtung;
Fig. 3 ein horizontaler Querschnitt zur Darstellung der Verbindungsstruktur zwischen dem Getriebemotor und der Übertragungswelle, die in den Fig. 2A und 2B gezeigt sind;
Fig. 4A und 4B vergrößerte Detailansichten zur Darstellung des unteren Abschnitts der Übertragungswelle, die in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist;
Fig. 5A und 5B Detailansichten zur Darstellung der benachbarten Struktur der drehbaren Welle des unteren Abschnitts der Übertragungswelle, die in den Fig. 4A und 4B gezeigt ist;
Fig. 6 eine schematische Ansicht zur vollständigen Darstellung der Prozedur des Positionierens der Elektrode in dem Verfahren gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung;
Fig. 7 eine schematische Draufsicht zur Darstellung der Prozedur zum Positionieren der Elektrode, wie es in der Fig. 6 gezeigt ist;
Fig. 8 eine vergrößerte schematische Ansicht zur Darstellung der Prozedur des Positionierens der Elektrode, wie es in der Fig. 6 gezeigt ist;
Fig. 9 ein Graph zur Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Fortschreiten des Verbindens der daraus resultierenden Situation des elektrischen Stroms, der in dem Elektromotor fließt, gemäß dem Verfahren nach der Ausführungsform dieser Erfindung;
Fig. 10 ein Graph zur Darstellung der Auswirkung des elektrischen Stroms und seiner Frequenz in dem Elektromotor in einem Blockierzustand auf das Anzugsdrehmoment, das an die Elektroden bei dem Verfahren gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung angelegt wird; und
Fig. 11 und 12 schematische Ansichten der bekannten Prozedur zum Verbinden von Elektroden eines Elektroofens.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sowie die Vorrichtung gemäß dieser Erfindung werden im folgenden auf der Grundlage der Fig. 1 bis 10 durchgeführt.
Die Fig. 1 zeigt einen Elektroofen (elektrischer Lichtbogenofen), Vorrichtungen, die zum Verbinden einer neuen Elektrode an eine verbrauchte Elektrode verwandt werden, die in einem Elektroofen befestigt ist, sowie das Verfahren zum Verbinden beider Elektroden.
In der Fig. 1 bezeichnet die Ziffer 10 den Elektroofen, der mit drei Elektroden 12a, 12b und 12c bestückt ist, die aus Graphit hergestellt worden sind.
Jede der Elektroden 12a, 12b und 12c wird in einem Halteloch gehalten, das in einem Ende eines Halterungsarms 18 ausgebildet ist, wie es in der Fig. 2 gezeigt ist.
Jede der Elektroden 12a, 12b und 12c, die an dem Elektroofen 10 angeschlossen sind, ist mit einem Gewindeloch 22 an ihren oberen Enden versehen, wie es in der Fig. 2 gezeigt ist, und ist so ausgelegt, daß sie mit einer neuen Elektrode 12d verbunden werden kann durch Einschrauben eines Nippels 24, der vorher an die neue Elektrode 12d in ihr Gewindeloch 22 angebracht worden ist.
Der Nippel 24 besteht aus Graphit der gleichen Qualität, wie diejenige der Elektroden 12a bis 12d, und er ist mit einem Außengewinde an seiner äußeren Peripherie versehen und so ausgelegt, daß eine halbe Länge des Nippels 24 in ein Gewindeloch 26 der neuen Elektrode 12d eingeschraubt werden kann, und es kann die andere halbe Länge des Nippels 24 in das Gewindeloch 22 der Elektrode 12a, 12b oder 12c des Elektroofens 10 eingeschraubt werden. Die Ziffer 14 bezeichnet eine Verbindungsvorrichtung, die zum Anbringen der neuen Elektrode 12b an die Elektrode 12a, 12b oder 12c des Elektroofens 10 verwandt wird, und die Ziffer 16 bezeichnet einen Kran, der verwandt wird zum Anheben und Transportieren der neuen Elektrode 12d als eine Trägereinrichtung in Fig. 1. Der Kran 16 wird von einem Laserstrahlprojektor 15 positioniert, um so den Laserstrahl direkt nach unten anzustrahlen, wie es in den Fig. 6 und 8 gezeigt ist.
Eine Deckplatte 11 (ein stationäres Teil), die in der Nähe des Elektroofens 10 fest angeordnet ist, ist mit Positionierungsmarkern 13A&sub1;, 13A&sub2;, 13B&sub1;, 13B&sub2;, 13C&sub1; und 13C&sub2; auf ihrer oberen Oberfläche versehen, wie es in den Fig. 6 bis 8 gezeigt ist.
Von diesen entsprechen die Positionierungsmarker 13A&sub1; und 13A&sub2; der Elektrode 12a, und die Positionierungsmarke 138B, 13B&sub2; bzw. 13C&sub1;, 13C&sub2; entsprechend den Elektroden 12b bzw. 12c.
Die Positionierungsmarker 13A&sub2;, 13B&sub2; und 13C&sub2; der oben genannten Marker sind im Vorhinein so angeordnet, daß eine Zentrumslinie (Achse) der Elektrode 12d, die von der Verbindungsvorrichtung 14 gehalten wird, exakt mit den Zentrumslinien der Elektroden 12a, 12b und 12c des Elektroofens 10 übereinstimmen können, das heißt, wenn der Laserstrahl von dem Projektor 15 auf die entsprechenden Positionierungsmarker strahlt.
Die Verbindungsvorrichtung 14 ist mit einem Elektrogetriebemotor 30 versehen, der in einem zylinderförmigen Gehäuse 33 aufgenommen ist, und zwar für einen Rotationsantrieb der neuen Elektrode 12d, und eine Übertragungswelle (Übetragungseinrichtung) 40 ist an dem Motor 38 zur Übertragung der Antriebskraft von dem Motor 38 auf die Elektrode 12d angeschlossen, wie in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist.
Die Übertragungswelle 40 ist mit einem metallischen Nippel 42 als eine Verbindungseinrichtung an der unteren Seite davon versehen und mit der neuen Elektrode 12d mittels Einschrauben des metallischen Nippels 42 in das Gewindeloch 22 der Elektrode 12d verbunden, die von der Verbindungsvorrichtung 14 über die Verbindungswelle 40 getragen wird.
Die Übertragungswelle 40 ist mit einem Gewindeschaft 44 an dem oberen Ende davon versehen, und der Gewindeschaft 44 ist in ein Nußelement 46 eingeschraubt, das an dem zylinderförmigen Gehäuse 32 befestigt ist, um ein Schraubenpaar zu bilden.
Der Gewindeschaft 44 ist mit einem quadratischen Kopf 47 an seinem oberen Ende versehen, der in einen quadartischen Röhrenabschnitt 48 eingepaßt ist, wobei der Schaft 44 zusammen mit dem Motor 38 rotiert, um in die axiale Richtung sich zu bewegen und um nicht mit dem quadaratischen Röhrenabschnitt 48 zu rotieren, was ebenfalls in der Fig. 3 gezeigt ist. Die neue Elektrode 12d, die an die Übertragungswelle 40 über den metallischen Nippel 42 angeschlossen ist, ist nämlich so strukturiert, daß sie über das Gewindepaar abgesenkt und zur gleichen Zeit durch Betätigen des Motors 38 rotiert werden kann, wodurch der Nippel 24 der neuen Elektrode 12d in das Gewindeloch 22 der Elektrode 12a, 12b oder 12c eingeschraubt wird.
Das zylinderförmige Gehäuse 32, welches den Getriebemotor 38 aufnimmt, ist mit einer einziehbaren Haube versehen, die einen äußeren Zylinder 28 und einen inneren Zylinder 30 aufweist zum Abdecken der Übertragungswelle 40, und die neue Elektrode 12d wird von der Welle 40 gehalten. Die äußeren und inneren Zylinder 28 und 30 sind so strukturiert, daß sie durch Aufrollen und Abrollen eines Drahtes 36 sich nach oben und nach unten bewegen, die über Gewindemotoren 34 angeschlossen sind, die an der oberen Seite des zylinderförmigen Gehäuses 28 angeordnet sind.
Es wird nämlich die Elektrode 12d freigesetzt, wenn die äußeren und inneren Zylinder 28 und 30 durch Aufwickeln des Drahtes 36, wie in Fig. 2B gezeigt, angehoben sind, und sie wird von den Zylindern 28 und 30 abgedeckt, die sich teleskopartig erstrecken durch Abwickeln des Drahtes 36, was in der Fig. 2A gezeigt ist.
Des weiteren ist der äußere Zylinder 28 der einfahrbaren Haube mit einem Vorsprung 50 versehen, der sich von dem unteren Ende davon nach unten erstreckt, und der Halterungsarm 18 des Elektroofens 10 ist mit einer Rinne 52 zwischen einem Paar von vertikalen Rippen 51 und 53 versehen, die auf der äußeren Peripherie davon ausgebildet sind. Der Vorsprung so ist so ausgelegt, um die Rinne 52 örtlich festzulegen, und er ist dazwischen aufgenommen, wenn die Achse der neuen Elektrode 12d mit der Achse der verbrauchten Elektrode 12a, 12b oder 12c des Elektroofens 10 übereinstimmt, was ebenfalls auch in der Fig. 8 gezeigt ist.
Die vertikale Rippe 53 ist ausgebildet, um kürzer als die Rippe 51 zu sein, um so die Rinne 52 auf der oberen Seite der Rinne 52 nach rechts hin zu öffnen, wodurch es möglich ist, den Eingriff des Vorsprungs 50 der Verbindungsvorrichtung 14 mit der Rinne 52 des Halterungsarms 18 durch Herabsenken der Verbindungsvorrichtung 14 zu vereinfachen, nachdem der Vorsprung 50 in Kontakt mit dem oberen Teil der längeren vertikalen Rippe 51 gelangt, was in der Fig. 8 gezeigt ist.
Zusätzlich zu dem oben gesagten dient die Rinne 52, die zwischen den vertikalen Rippen 51 und 53 ausgeformt ist, auch noch dazu, die Verbindungsvorrichtung 14 derart zu halten, daß sie nicht zusammen mit der Elektrode 12d zum Zeitpunkt des Anstellens des Elektromotors 38 rotiert.
Die Übertragungswelle 40 besteht aus einem oberen Abschnitt 60, einem unteren Abschnitt 62 und einer Verbindung 64, die die oberen und unteren Abschnitte 60 und 62 miteinander verbindet, was in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist, und der untere Abschnitt 62 ist, wie in den Fig. 4A und 4B gezeigt, des weiteren in einen ersten Abschnitt 66 auf der oberen Seite und in einen zweiten Abschnitt 68 auf der unteren Seite aufgeteilt.
Der zweite Abschnitt 68 ist mit dem metallischen Nippel 42 auf dem unteren Ende sowie mit einem Handgriff 70 an dem oberen Ende versehen.
Die ersten und zweiten Abschnitte 66 und 68 sind miteinander über Kupplungselemente 72 und 74 verbunden, und eine drehbare Welle 76 ist an dem Kupplungselement 72 ausgebildet, wodurch eine drehbare Verbindungseinrichtung gebildet wird.
Das Kupplungselement 72 weist eine blockähnliche Form mit einem gestuften Loch 78 in seinem Zentrum auf, und das gestufte Loch 78 ist in den zweiten Abschnitt 68 eingepaßt, was ebenfalls auch noch in den Fig. 5A und 5B gezeigt ist.
Das gestufte Loch 78 ist mit einem größeren Lochteil 80 an seiner oberen Seite gemäß Fig. 4B (auf der rechten Seite in den Fig. 4A und 5A) versehen, und das größere Loch 80 nimmt einen Flansch 82 des zweiten Abschnitts 68 auf. Der zweite Abschnitt 68 wird so gehalten, um nicht aus dem Kupplungselement 72 herauszufallen, und zwar durch den Kontakt des Flansches 82 mit der gestuften Oberfläche 84 des gestuften Lochs 78.
Der zweite Abschnitt 68 ist mit einem geebneten Teil 86 versehen, der einen quadratischen Querschnitt aufweist, und ein anderes Kupplungselement 74 ist auf den geebneten Teil 86 aufgepaßt, um so in axialer Richtung sich zu bewegen und um nicht gegen den zweiten Abschnitt 68 zu rotieren, und zwar mittels eines quadratischen Lochs 88 des Kupplungselements 74.
Das Kupplungselement 74 ist mit einem Paar von Zähnen 90 versehen, die in Fig. 4B sich nach unten erstrecken, und das Kupplungselement 72 ist mit einem Paar von Zähnen 92 versehen, die sich in der Fig. 48 nach oben erstrecken. Die Zähne 90 sind so strukturiert, um mit den Zähnen 92 in Eingriff zu gelangen oder davon freizukommen, durch Bewegen des Kupplungselements 74 entlang des geebneten Teils 86 des zweiten Abschnitts 88 in axialer Richtung.
Die drehbare Welle 76, die an dem Kupplungselement 72 angeordnet ist, wird in horizontaler Position derart gehalten, wie es in der Fig. 4B gezeigt ist, so daß der zweite Abschnitt 68 als gesamter Körper um die horizontale Achse rotieren kann. Zusätzlich ist es bevorzugt, die Zähne 90 und 92 der Kupplungselemente 72 und 74 in Drehrichtung mit einem gewissen Spiel zu ergreifen.
Als nächstes wird eine Erläuterung gegeben werden des Verfahrens zum Verbinden der neuen Elektrode 12d mit der verbrauchten Elektrode 12a des Elektroofens 10.
Allgemein kann gesagt werden, daß die an die verbrauchten Elektroden 12a (12b oder 12c) des Elektroofens 10 anzubringende neue Elektrode 12d in einem liegenden Zustand auf dem Boden gelagert wird, was in der Fig. 1 auf der rechten Seite dargestellt ist.
Die neue Elektrode 12d wird an die Verbindungsvorrichtung 14 gemäß dem folgenden Prozedere angesetzt.
Als erstes wird die Verbindungsvorrichtung 14 horizontal von dem Kran 16 zu der Position verfahren, in der die Elektrode 12d gelagert wird, und sie wird dann abgelassen.
Nachdem die Verbindungsvorrichtung bis zu einer geeigneten Position abgelassen worden ist, wird die Elektrode 12d an die Verbindungsvorrichtung gemäß der in den Fig. 1A und 4A gezeigten Prozedur angesetzt.
Es wird nämlich das Kupplungselement 72 der Übertragungswelle 40, die in der Verbindungsvorrichtung 14 angeordnet ist, in Richtung auf den Handgriff 70 entlang des geebneten Teils 86 des zweiten Abschnitts 68 bewegt, wodurch das Kupplungselement 74 von dem Kupplungselement 72 (Fig. 4A) abrückt.
Darauffolgend wird die Gesamtheit des zweiten Abschnitts 68 um die drehbare Welle 76 verschwenkt, um ihn horizontal auszurichten, und der metallische Nippel 42 wird in das Gewindeloch 22 der Elektrode 12b durch Drehen des zweiten Abschnitts 68 in seiner Gesamtheit mittels des Handgriffs 70 eingeschraubt.
Nachdem der metallische Nippel 42 in das Gewindeloch 22 ausreichend eingeschraubt worden ist, wird das Kupplungselement 74 mit dem Kupplungselement 72 in Eingriff gelangen mittels des Zurückführens des Kupplungselements 74 in seine ursprüngliche Position.
Das Einsetzverfahren der Elektrode 12d in die Verbindungsvorrichtung 14 ist wie oben beschrieben vollendet, und dann wird durch Anheben der Verbindungsvorrichtung 14 mittels des Krans 16 die Elektrode 12d von der liegenden Position in eine aufrechte Position aufgerichtet, und zur gleichen Zeit dreht der zweite Abschnitt 68 der Übertragungswelle 40 um die drehbare Welle 76 und wird nach oben angehoben in einen Zustand, indem er von der Verbindungsvorrichtung 14 gehalten wird.
Als nächstes wird die Elektrode 12d von dem Kran 16 entlang der Linie 17, die mit der unterbrochenen Linie in Fig. 7 gezeigt ist, transportiert.
In einem Fall, in dem die neue Elektrode 12d beispielsweise an die verbrauchte Elektrode 12a des Elektroofens 10 angeschlossen ist, wird der Kran 16 zu einer Position verfahren, in der der Laserstrahlprojektor 15, der an dem Kran 16 angeordnet ist, auf den Positionierungsmarker 13A&sub1; aufstrahlt, der auf der stationären Deckplatte 11 angeordnet ist, die in der Nähe des Elektroofens 10 vorhanden ist, und wird dann zu der Position bewegt, in der der Projektor 15 den Laserstrahl exakt auf den Positionierungsmarker 13A&sub2; aufstrahlt. Der Kran 16 wird dann in dieser Position angehalten und hält die Elektrode 12d in einer geeigneten Höhe, was ebenfalls in der Fig. 6 und in der Fig. 8 gezeigt ist.
In diesem Zustand stimmen die Zentrumslinien der neuen und der verbrauchten Elektroden 12d und 12a miteinander überein und der Vorsprung 50 der Verbindungsvorrichtung 14 kommt in Kontakt mit der längeren vertikalen Rippe 51, die an dem äußeren Rand des Halterungsarms 18 angeformt ist, was mit der unterbrochenen Linie in Fig. 8 gezeigt ist.
Zu derselben Zeit, wenn die Elektrode 12d zusammen mit der Verbindungsvorrichtung um einen gewissen Grad abgesenkt wird, wird die Elektrode 12d durch die Betätigung des Elektromotors 38 der Verbindungsvorrichtung 14 drehend angetrieben.
Dadurch wird der Nippel 24, der an dem unteren Ende der neuen Elektrode 12 angeschlossen ist, in das Gewindeloch 22 der verbrauchten Elektrode 12a eingeschraubt, und beiden Elektroden 12a und 12d sind miteinander verbunden.
Zu diesem Zeitpunkt tritt der Vorsprung 50 der Verbindungsvorrichtung 14 in die Rinne 52 zwischen den längeren und kürzeren vertikalen Rippen 51 und 53 ein, die auf dem äußeren Rand des Halterungsarms 18 ausgebildet sind, und wirkt als eine Sperre gegen die Gegenreaktion, die von der Rotation der Elektrode 12d verursacht wird.
Der Elektromotor 38 wird zu Beginn mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben und wird dann auf einen niedrigen Geschwindigkeitsbetrieb umgeschaltet, wenn der Nippel 24 und das Gewindeloch 22 lose miteinander in Eingriff gelangen, was in der Fig. 9 gezeigt ist. Dann wird der Betrieb des Motors 38 mit der niedrigen Geschwindigkeit fortgesetzt.
Wenn der Nippel 24 ausreichend in einer gewissen Zeit in dem Gewindeloch 22 befestigt ist, steigt die auf den Motor 38 aufgebrachte Last abrupt an, und der Motor 38 wird in einen Überlastzustand versetzt und fällt in den Blockierzustand.
Die Fig. 9 zeigt die Fluktuation des durch den Motor 38 fließenden elektrischen Stroms, wobei der elektrische Strom nicht so stark fließt, da die auf den Motor 38 aufgebrachte Last zu Beginn des Einschraubvorgangs in dem Hochgeschwindigkeitsbetrieb nicht so deutlich ist, und die Last steigt nicht so stark an und es ist lediglich ein geringer Anstieg des Stroms auch in dem Niedriggeschwindigkeitsbetrieb bei der nächsten Stufe vorhanden, was in der Fig. 9 gezeigt ist. In dem Hochlast-(Überlast-)Zustand, bei welchem der Nippel 24 in das Gewindeloch 23 eingeschraubt und ausreichend befestigt ist, steigt der elektrische Strom abrupt an, und die Stromkurve zeigt einen konstanten Wert nach dem scharfen Anstieg. Dieser Zustand ist ein Blockierbetrieb, und es fließt ein großer Strom durch den Motor 38.
Falls der Motor 38 in dem Blockierzustand betätigt wird durch direktes Anschließen des Motors 38 an eine kommerzielle Energiequelle (220 Volt, 60 Hz) steigt der Drehmomentausgang des Motors 38 übermäßig an und der Motor 38 überhitzt sich und wird aufgrund des übermäßigen Stromflusses in dem Motor 38 beschädigt, was in der Fig. 9 mit der zweipunktiertengestrichelten Linie gezeigt ist.
Es ist bestätigt worden, daß das Ausgangsdrehmoment (Blockierdrehmoment) mit dem Abfall des Blockierstroms (ein elektrischer Strom fließt durch dem Motor in dem Blockierzustand) abfällt, wobei der Blockierstrom mit dem Abfall der Spannung abfällt und sich das von dem gleichen Blockierstrom erzielbare Ausgangsdrehmoment ändert (ansteigt) durch Herabsenken der Frequenz des Stroms. Daher werden in dem Verfahren gemäß dieser Erfindung das Drehmoment und der durch den Motor 38 fließende elektrische Strom in dem Blockierzustand geeignet gesteuert durch Regulieren der Spannung der Frequenz des über einen Wechselrichter Drehmotor 38 zugeführten elektrischen Stroms.
Die Fig. 10 ist ein Graph zur Darstellung der Auswirkung des Blockierstroms und seiner Frequenz auf das Ausgangsdrehmoment (Anzugsdrehmoment).
Gemäß Fig. 10 basiert der Wechsel des Blockierstroms bei der gleichen Frequenz auf dem Wechsel der Spannung. Der Blockierstrom steigt nämlich mit einem Anstieg der Spannung und fällt mit einem Abfall der Spannung.
In dieser Ausführungsform wird ein 7,5 kW-Motor (Untersetzungsverhältnis : 1/59) als Motor 38 verwandt, und es ist ein Drehmoment von 250 kgf-m notwendig, um beide Elektroden 12a und 12d miteinander zu befestigen. Das Anzugsdrehmoment von 250 kgf-m kann erhalten werden bei einer Frequenz von 10 bis 30 Hz, aber der Blockierstrom ändert sich in Abhängigkeit von der Frequenz.
Daher wird der Motor 38 mit einem Kraftstrom mit einer Frequenz von 15 Hz versörgt, um den Blockierstrom ausreichend abzusenken, um den Motor 38 gegen ein Überhitzen zu schützen, und die Spannung wird gesteuert, um den Blockierstrom auf annähernd 72A dieser Ausführungsform abzusenken.
Das Anzugsdrehmoment wird konstant auf 250 kgf-m gehalten durch Betätigen des Motors 38 in dem Blockierzustand unter einer derartigen Bedingung, wodurch der Nippel 24 der neuen Elektrode 12d in das Gewindeloch 22 der verbrauchten Elektrode 12a eingeschraubt wird und beide Elektroden 12d und 12a miteinander verbunden werden.
Es ist bevorzugt, die Drehgeschwindigkeit der Elektrode 12d zum Zeitpunkt des Einschraubens unter Verwendung des Motors 38 herabzusenken, weil der Grad des Anziehens groß unter dem Einfluß der Kräfte der Rotationsträgheit variiert, falls die Elektrode 12d mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit rotiert wird. Es ist wünschenswert, daß die Rotationsgeschwindigkeit 20 Umdrehungen pro Minute oder weniger beträgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, den Kran 16 an einer gewünschten Position exakt in Abhängigkeit von einem Signal von einem Photosensor anzuhalten, der an der Position angeordnet ist, die dem Positionierungsmarker entspricht.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß dieser Erfindung möglich, die neue Elektrode in einem auf dem Boden liegenden Zustand sehr einfach anzuschließen, und es ist möglich, die Hubarbeit der neuen Elektrode unter Verwendung der Verbindungsvorrichtung zu vereinfachen.
Des weiteren ist es möglich, die neue Elektrode in die Position genau oberhalb der verbrauchten Elektrode des Elektroofens schnell und exakt zu transportieren durch Bewegen des Krans, um so den Laserstrahl auf den Positionierungsmarker aufzustrahlen.
Zusätzlich zu dem oben gesagten ist es möglich, beide Elektroden mit einem geeigneten Anzugsdrehmoment ohne Überhitzen des Motors durch Steuern des Motors in dem Blockierzustand zu verbinden, um so den elektrischen Strom und seine Frequenz herabzusenken.

Claims

1. Verfahren zum Verbinden einer neuen Elektrode mit einer verbrauchten Elektrode, die vertikal in einem Elektroofen befestigt ist, mit den Verfahrensschritten: Anheben der neuen Elektrode (12d) mit Hilfe einer Trägereinrichtung (16) sowie Transportieren der neuen Elektrode (12d) zu einer Position, die sich genau oberhalb der verbrauchten Elektrode (12a) befindet, und

Rotieren der neuen Elektrode (12d) um eine ihrer Achsen sowie Verbinden der neuen Elektrode (12d) mit der verbrauchten Elektrode (12a) mittels eines Schraubenpaares, das an den Enden von beiden Elektroden (12d, 12a) ausgeformt ist; dadurch gekennzeichnet, daß die neue Elektrode (1 2d) an einer Trägereinrichtung (16) über eine Verbindungsvorrichtung (14) aufgehangen ist, die mit einem Elektromotor (38) zum Rotieren der neuen Elektrode (12d) um die Achse versehen ist, wobei dieser Elektromotor (38) derart betätigt wird, daß das Blockiermoment des Elektromotors (38) einem vorbestimmten Anzugsmoment entspricht, wobei des weiteren das Blockiermoment festgesetzt wird mittels Steuern der Stärke und Frequenz eines durch den Elektromotor (38) fließenden elektrischen Stromes, und wobei diese neue Elektrode (12d) an der verbrauchten Elektrode (12a) mit dem vorbestimmten Anzugsmoment festgespannt wird, das von dem Elektromotor (38) im Blockierzustand abgegeben wird.

2. Verfahren zum Verbinden einer neuen Elektrode mit einer verbrauchten Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden (12a, 12d) miteinander ausgerichtet sind, indem ein Laserstrahl auf einen Positioniemngsmarker (1 3A1, 13A2) projiziert wird, der auf einer Deckplatte (11) des Elektroofens (10) angeordnet ist, wobei dieser Laserstrahl erzeugt wird von einem Laserstrahlprojektor (15), der an der Trägereinrichtung (16) angeordnet ist.

3. Verfahren zum Verbinden einer neuen Elektrode mit einer verbrauchten Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (38), verglichen mit einem frühen Zustand bei dem Anschraubzustand der Elektroden (12a, 12d), mit einem geringeren elektrischen Strom mit geringerer Frequenz in dem Übergang von einem Anschraubzustand zu einem Festspannzustand der Elektroden (12a, 12d) sowie in dem Festspannzustand der Elektroden (12a, 12d) betrieben wird.

4. Verfahren zum Verbinden einer neuen Elektrode mit einer verbrauchten Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit der neuen Elektrode (12d) bei dem Übergang von dem Schraubzustand zu dem Festspannzustand der Elektroden (12a, 12d) nicht mehr als 20 Umdrehungen pro Minute beträgt.

5. Vorrichtung zum Verbinden einer neuen Elektrode mit einer verbrauchten Elektrode, die mittels eines Halterungsarmes vertikal in einem Elektroofen befestigt ist, gemäß dem Verfahren nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 4, mit:

einem Elektromotor (38) zur Generierung einer Rotationsantriebskraft zum drehenden Antreiben einer vertikal aufgehangenen neuen Elektrode (12d) um ihre Achse; einer Übertragungseinrichtung (40), von welcher ein oberer Teil mit dem Elektromotor (38) verbunden ist, zum Übertragen der Rotationsantriebskraft des Elektromotors (38) auf eine Anschlußeinrichtung (42), die an einem unteren Teil der Übertragungseinrichtung (40) angeordnet und zum Verbinden der neuen Elektrode (12d) mit dieser Übertragungseinrichtung (40) ausgelegt ist, wobei diese Übertragungseinrichtung (40) eine drehbare Verbindungseinrichtung (72, 74, 76) derart aufweist, daß bei einer Verwendung ein unterer Abschnitt dieser Übertragungseinrichtung (40) zusammen mit dieser Anschlußeinrichtung (42) aus einer horizontalen in eine vertikale Positon bewegt werden kann; und mit

einer teleskopartig ausfahrbaren, zylinderförmigen Abdeckung (28, 30, 32) zum Abdecken dieser neuen Elektrode (12d), die über die Anschlußeinrichtung (42) an der Übertragungseinrichtung (40) aufgehangen ist.

6. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderförmige Abdeckung (28, 30, 32) an ihrem unteren Ende des weiteren mit einem Vorsprung (50) versehen ist, der mit einer Rinne (52) in Eingriff bringbar ist, die zwischen einer ersten vertikalen Rippe (51) und einer zweiten vertikalen Rippe (53), die kürzer als die erste vertikale Rippe (51) ist, ausgebildet und an einem Halterungsarm (18) angeordnet ist, der die verbrauchte Elektrode (12a) des Elektroofens (10) haltert, wenn beide Elektroden (12a, 12d) miteinander ausgerichtet sind.