EP4223910A1

EP4223910A1 - Anodenzange, fördersystem und verfahren zum beladen eines anodenstabes

Info

Publication number: EP4223910A1
Application number: EP22155175.7A
Authority: EP
Inventors: Florian Rietz
Original assignee: Reel GmbH
Current assignee: Reel GmbH
Priority date: 2022-02-04
Filing date: 2022-02-04
Publication date: 2023-08-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anodenzange (1) zum Halten eines Anodenstabes (3) mit mindestens einem Greifmittel (5a, 5b) mit einem Greiffinger (5c, 5d), wobei das Greifmittel (5a, 5b) schwenkbar an der Anodenzange (1) angeordnet ist; einer Übertragungsmechanik (14), die ausgebildet ist, eine Bewegung einer Betätigungsstange (13) entlang einer Betätigungsrichtung (B) in eine Schwenkbewegung des mindestens einen Greifmittels (5a, 5b) zu übertragen, wobei das mindestens eine Greifmittel (5a, 5b) durch eine Verstellung der Betätigungsstange (13) derartig auf die Mittenachse (A) der Anodenzange (1) zu verschwenkt werden kann, dass der Greiffinger (5c, 5d) in eine Kammer (26) eines in dem Aufnahmebereich (23) befindlichen Anodenstabes (3) eintauchen kann; und einem Sperrmechanismus (18), der ausgebildet ist, eine Schwenkbewegung des mindestens einen Greifmittels (5a, 5b) zu verhindern.Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass an der Betätigungsstange (13) eine Riegelaufnahme (22) angeordnet ist und der Sperrmechanismus (18) einen verstellbaren Riegel (20) aufweist, wobei der Riegel (20) durch eine Verstellung zumindest dann mit der Riegelaufnahme (22) in Eingriff gebracht werden kann, wenn sich die Betätigungsstange (13) in der ersten Position (P1) befindet, zum Verhindern einer Bewegung der Betätigungsstange (13) entlang der Betätigungsrichtung (B) und dadurch auch zum Verhindern einer Schwenkbewegung des mindestens einen Greifmittels (5a, 5b) und des jeweiligen Greiffingers (5c, 5d).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anodenzange, ein Fördersystem und ein Verfahren zum Beladen eines eine Last bzw. eine Anode tragenden Anodenstabes.
In Öfen zur elektrolytischen Produktion von Aluminium sind normalerweise Anoden vorgesehen, die an Anodenstäben befestigt sind, über die die Anoden für den Elektrolyseprozess in das Elektrolysebad eingetaucht werden können. Zur Fixierung der eingetauchten Anoden werden Anodenklammern eingesetzt, die auf einen Haken am Anodenrahmen aufgesetzt werden. Sollen die Anoden ausgetauscht werden, werden die Anodenklammen gelöst und die Anoden über die Anodenstäbe mit einer Anodenzange ergriffen und abtransportiert und in einem Lager abgeladen, um diese dort beispielsweise zwischenzulagern. Anschließend wird eine neue Anode über die Anodenzange wieder ergriffen und über das Fördersystem zum Anodenrahmen transportiert und daran über die Anodenklammern wieder fixiert.
Zum Beladen des Anodenstabes an der Anodenzange ist normalerweise vorgesehen, dass die Anodenzange den Anodenstab über zwei Greifmittel jeweils mit Greiffingern ergreift, wobei die Greiffinger dazu beidseitig durch eine Schwenkbewegung der Greifmittel in eine Kammer an dem Anodenstab eintauchen. Dadurch ist der Anodenstab sicher aufgenommen und die Anode kann entsprechend transportiert werden. Die Greifmittel können ferner über einen Sperrmechanismus vor einer Schwenkbewegung gesichert werden. Beispielhaft ist dies in EP 1 597 188 B1 oder US 8,066,856 B2 beschrieben. Nachteilig dabei ist, dass die Handhabung und der Aufbau insgesamt aufwendig sind.
Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Anodenzange, ein Fördersystem und ein Verfahren zum Beladen eines Anodenstabes bereitzustellen, mit denen eine einfache und flexible Handhabung von Anoden an Anodenstäben erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Anodenzange, ein Fördersystem und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen an.
Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, dass an einer Betätigungsstange einer Anodenzange eine Riegelaufnahme angeordnet ist und ein Sperrmechanismus der Anodenzange, der ausgebildet ist, eine Schwenkbewegung von mindestens einem Greifmittel der Anodenzange, das beispielsweise als Winkelhebel bzw. Sperrklinke ausgeführt ist und das dem Ergreifen eines Anodenstabes dient, zu verhindern, einen verstellbaren Riegel aufweist, wobei der Riegel durch eine Verstellung zumindest dann, vorzugsweise ausschließlich dann, mit der Riegelaufnahme in Eingriff gebracht werden kann, wenn sich die Betätigungsstange in der ersten Position der Betätigungsstange befindet, zum Verhindern einer Bewegung der Betätigungsstange entlang der Betätigungsrichtung und dadurch auch zum Verhindern einer Schwenkbewegung des mindestens einen Greifmittels. Dementsprechend ist dann die Betätigungsstange vorzugsweise freigegeben, wenn der Riegel nicht mit der Riegelaufnahme in Eingriff steht, so dass durch eine Bewegung der Betätigungsstange in die Betätigungsrichtung das mindestens eine Greifmittel wiederum verschwenken kann, wenn dies gewünscht ist. Erfindungsgemäß ist weiterhin auch ein Fördersystem mit einer solchen Anodenzange vorgesehen.
Vorteilhafterweise wird also über den Riegel und die Riegelaufnahme unmittelbar eine Bewegung der Betätigungsstange blockiert, wobei dann automatisch auch das mindestens eine Greifmittel nicht mehr verschwenken kann. Dadurch kann das Beladen (Ergreifen) bzw. Abladen des Anodenstabes vereinfacht werden, ohne dabei das mindestens eine Greifmittel in seiner Konstruktion anzupassen, um dieses sperren bzw. entsperren zu können. Demnach ist vorteilhafterweise lediglich ein Element der gesamten Anodenzange zu sperren, nämlich die Betätigungsstange, d.h. der die Anodenzange zentral betätigende Teil, und nicht das oder die Greifmittel jeweils einzeln. Dadurch werden die Handhabung und der Aufbau insgesamt vereinfacht.
Ausgegangen wird dabei von einer Anodenzange, mindestens aufweisend:

mindestens ein Greifmittel, vorzugsweise zwei Greifmittel, jeweils mit Greiffingern bzw. Greifflächen, wobei das mindestens eine Greifmittel jeweils derartig schwenkbar (zueinander) an der Anodenzange angeordnet ist, dass sich der bzw. die Greiffinger in einem Aufnahmebereich der Anodenzange, der zur Aufnahme des Anodenstabes dient, auf eine Mittenachse der Anodenzange zu bzw. aufeinander zu oder von der Mittenachse der Anodenzange weg bzw. voneinander weg bewegen können,
die entlang einer Betätigungsrichtung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verschiebbare Betätigungsstange, wobei die beiden Positionen bevorzugt Endpositionen für die axiale Bewegung der Betätigungsstange darstellen, wobei dazu vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Bewegung der Betätigungsstange durch einen unteren Anschlag und einen oberen Anschlag, die jeweils mit der Betätigungsstange verbunden sind, begrenzt wird, so dass die Betätigungsstange lediglich zwischen der ersten Position und der zweiten Position beweglich ist,
eine Übertragungsmechanik, die ausgebildet ist, eine Bewegung der Betätigungsstange entlang der Betätigungsrichtung in eine Schwenkbewegung des mindestens einen Greifmittels, bei zwei Greifmitteln vorzugsweise eine synchrone Schwenkbewegung beider Greifmittel, zu übertragen, wobei das mindestens eine Greifmittel vorzugsweise vor dem Erreichen der zweiten Position der Betätigungsstange derartig z.B. auf die Mittenachse der Anodenzange zu bzw. aufeinander zu verschwenkt sind, dass der mindestens eine Greiffinger in eine Kammer eines in dem Aufnahmebereich befindlichen Anodenstabes eintauchen bzw. darin positioniert werden kann, d.h. dieser mindestens eine Greiffinger ist geeignet, im Einsatz der Anodenzange in die Kammer am Anodenstab einzutauchen und einen Anodenstab dadurch aufzunehmen bzw. zu sichern bzw. zu ergreifen.

Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass das mindestens eine Greifmittel in der ersten Position der Betätigungsstange derartig z.B. von der Mittenachse der Anodenzange weg bzw. voneinander weg verschwenkt sind, dass der mindestens eine Greiffinger außerhalb der Kammer eines in dem Aufnahmebereich befindlichen Anodenstabes liegt, so dass durch ein in Eingriff bringen des Riegels mit der Riegelaufnahme verhinderbar ist, dass der oder die Greiffinger in eine Kammer eines in dem Aufnahmebereich befindlichen Anodenstabes eintauchen können. Dadurch kann das Beladen (Ergreifen) und das Abladen des Anodenstabes vereinfacht werden, da beim Positionieren des Anodenstabes im Aufnahmebereich der Anodenzange das oder die Greifmittel noch offengehalten bzw. von der Mittenachse weg verschwenkt gehalten werden. Im ergriffenen Zustand bzw. in der Verriegelungsstellung hingegen wird der Anodenstab durch die jeweiligen Greiffinger, auf die dann das volle Gewicht des Anodenstabes samt der Anode wirkt, sicher gehalten, so dass ein Blockieren der Bewegung des Betätigungsstabes in der Verriegelungsstellung nicht zwingend nötig ist.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Verriegelungsstellung bereits vor Erreichen der zweiten Position des Betätigungsstabes vorliegt bzw. eingestellt ist. Dadurch wirkt die Gewichtskraft des Anodenstabes nicht auf die Übertragungsmechanik, sondern lediglich auf das mindestens eine Greifmittel und das Gehäuse, an dem dieses Greifmittel schwenkbar angeordnet ist. Die Übertragungsmechanik kann dadurch vor einer Überlastung geschützt werden.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Riegelaufnahme durch eine umlaufende Kerbe in der Betätigungsstange ausgebildet ist, die vorzugsweise an einem oberen Ende der Betätigungsstange angeordnet ist und mit der der Riegel in Eingriff gebracht werden kann. Demnach wird ein einfacher Aufbau erreicht, wobei die umlaufende Kerbe einfach oberseitig in die Betätigungsstange eingebracht werden kann und der Riegel beispielsweise in einer plattenförmigen Variante durch seine Verstellung in die Kerbe eingeschoben werden kann, um beide miteinander in Eingriff zu bringen. Dadurch ist das Blockieren der Betätigungsstange einfach realisierbar.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass der Riegel durch ein zweites Federmittel federvorgespannt ist. Dadurch kann der Riegel vorteilhafterweise immer automatisch z.B. in den freigegebenen Zustand zurückgehen, wenn eine Stelleinheit zur Verstellung des Riegels nicht mehr angesteuert wird, wodurch die Verstellung vereinfacht wird. Vorzugsweise ist dazu vorgesehen, dass der Riegel durch eine Stelleinheit, die insbesondere elektrisch ansteuerbar ist, verstellbar ist, vorzugsweise eine elektro-magnetische oder elektro-pneumatische oder elektro-hydraulische Stelleinheit, wobei der Riegel vorzugsweise in einer aktivierten Stellung der jeweiligen Stelleinheit in Eingriff mit der Riegelaufnahme gebracht ist. Die jeweilige Stelleinheit kann also beispielsweise den Riegel entgegen der Federkraft des zweiten Federmittels in die gesperrte Stellung bringen, beispielsweise infolge einer wirkenden Magnetkraft oder einer Kraft aufgrund einer hydraulischen oder pneumatischen Hubbewegung eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders. Bei Wegfall der elektrischen Ansteuerung der jeweiligen Stelleinheit und dadurch auch dem Wegfall der jeweiligen (Magnet-)Kraft erfolgt eine Freigabe der Betätigungsstange durch die Federkraft des zweiten Federmittels. Insgesamt, auch mit gleichwirkenden Stelleinheiten, wird also eine einfache Verstellbarkeit des Riegels gewährleistet.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, die Betätigungsstange durch ein erstes Federmittel derartig federvorgespannt ist, dass die Betätigungsstange axial nach unten gezwungen wird, wenn der Riegel nicht mit der Riegelaufnahme in Eingriff steht. Dadurch kann eine automatische Bewegung der Betätigungsstange bewirkt werden, insbesondere dann, wenn die Anodenzange angehoben wird und sich diese relativ zum Anodenstab bewegt. Die dadurch bewirkte automatische Bewegung der Betätigungsstange führt dann automatisch auch zu einem Verschwenken des mindestens einen Greifmittels, so dass das Anheben der Anodenzange im Belade- oder Entladeprozess in vorteilhafter Weise zum Verschwenken des mindestens einen Greifmittels genutzt werden kann.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Übertragungsmechanik mindestens eine Verbindungsstange und mindestens einen Hebel aufweist, die gelenkig miteinander verbunden bzw. gekoppelt sind (mittelbar oder unmittelbar), wobei jede Verbindungsstange mit einem der Greifmittel und jeder Hebel mit der Betätigungsstange verbunden sind, um eine Übertragung einer vorzugsweise linearen Bewegung der Betätigungsstange in eine Schwenkbewegung des mindestens einen Greifmittels zu erreichen. Demnach lassen sich die Bewegungen ggf. mit einer gewissen Übersetzung auch einfach übertragen, was die Flexibilität und Anpassbarkeit an die jeweilige Anwendung erhöhen.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass das mindestens eine Greifmittel derartig schwenkbar ausgeführt ist, dass die daran angeordneten Greiffinger in einem durchgängigen Loch oder an einer Profilkante als Kammer eines im Aufnahmebereich der Anodenzange befindlichen Anodenstabes aufgenommen werden können. Daher ist ein Ergreifen von Anodenstäben mit verschieden ausgeführten Kammern möglich, so dass die Anodenzange ohne eine aufwendige konstruktive Umrüstung flexibel einsatzbar ist.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Betätigungsstange in einem oberen Gleitlager und einem unteren Gleitlager geführt ist zum Beschränken der Bewegung der Betätigungsstange entlang der Betätigungsrichtung. Dadurch ist eine Bewegungseinschränkung mit einfachen Mitteln möglich.
Erfindungsgemäß sind in einem Verfahren zum Beladen eines Anodenstabes mit einer erfindungsgemäßen Anodenzange mindestens die folgenden Schritte vorgesehen:

Positionieren der Anodenzange oberhalb des Anodenstabes, vorzugsweise in einem gesperrten Zustand der Betätigungsstange, in dem der Riegel in der ersten Position der Betätigungsstange mit der Riegelaufnahme in Eingriff steht;
Absenken der Anodenzange und Aufnehmen des Anodenstabes in einem Aufnahmebereich der Anodenzange;
Einstellen eines freigegebenen Zustandes der Betätigungsstange, so dass der Riegel nicht mehr in Eingriff mit der Riegelaufnahme an der Betätigungsstange steht;
Anheben der Anodenzange derartig, dass sich die freigegebene und vorzugsweise federvorgespannte Betätigungsstange aus der ersten Position entlang der Betätigungsrichtung in Richtung der zweiten Position axial nach unten bewegt und dadurch auch das mindestens eine Greifmittel über die Übertragungsmechanik derartig auf die Mittenachse zu bzw. aufeinander zu verschwenkt werden, dass die Greiffinger am jeweiligen Greifmittel von einer

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Schnittdarstellung einer Anodenzange in einem geöffneten Zustand;
Fig. 2: die Anodenzange gemäß Fig. 1 in einem geschlossenen Zustand;
Fig. 3a, 3b, 4: Darstellungen während des Ergreifens und Verriegelns eines Anodenstabes gemäß einer ersten Ausgestaltung mit einer Anodenzange gemäß Fig. 1;
Fig. 5: eine Darstellung eines entriegelten und freigegebenen Anodenstabes; und
Fig. 6: ein Anodenstab gemäß einer zweiten Ausgestaltung, der von einer Anodenzange gemäß Fig. 1 aufgenommen ist.
Fig. 7a, 7b: Flussdiagramme zum Beladen und Abladen eines Anodenstabes.

In Figur 1 ist eine Greifzange bzw. Anodenzange 1 als Bestandteil eines Fördersystems 2 dargestellt, wobei das Fördersystem 2 dazu dient, eine Anode als Last (nicht dargestellt), die unterseitig an einem Anodenstab 3 (s. insb. Fig. 3a, 3b) befestigt ist, zu einem Ofen, in dem ein Elektrolyseprozess stattfindet, zu transportieren bzw. von diesem abzutransportieren. Das Fördersystem 2 umfasst dazu beispielsweise einen Brückenkran (nicht dargestellt), auf dem eine bewegliche Krankatze/Katze (Trolley) (nicht dargestellt) verfahren werden kann. Die Anodenzange 1 ist mit der Katze derartig wirkverbunden, dass die Anodenzange 1 gegenüber der Katze angehoben bzw. abgesenkt werden kann, um den Anodenstab 3 wie nachfolgend beschrieben ergreifen, anheben, transportieren und wieder absenken zu können.
Die Anodenzange 1, die von einem Gehäuse 4 umgeben ist, weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei identische Greifmittel 5a, 5b (linkes Greifmittel 5a und rechtes Greifmittel 5b) auf, die vorliegend wie Sperrklinken wirken bzw. als solche ausgeführt sind. Die Greifmittel 5a, 5b weisen dazu die Form von Winkelhebeln auf, die jeweils über einen ersten Schaft 6a, 6b drehbar am Gehäuse 4 befestigt sind, so dass die Greifmittel 5a, 5b um eine erste Drehachse rotieren können. Jedes Greifmittel 5a, 5b ist über einen zweiten Schaft 7a, 7b gelenkig mit einer Verbindungsstange 8a, 8b verbunden, wobei jede Verbindungsstange 8a, 8b wiederum über einen dritten Schaft 9a, 9b gelenkig mit einem Ende eines (geraden) Hebels 10a, 10b verbunden ist. Die beiden Hebel 10a, 10b sind jeweils über einen vierten Schaft 11a, 11b drehbar am Gehäuse 4 befestigt, so dass die Hebel 10a, 10b um eine zweite Drehachse rotieren können. Das andere Ende des jeweiligen Hebels 10a, 10b (dem dritten Schaft 9a, 9b gegenüberliegend) ist über einen fünften Schaft 12a, 12b mit einer Betätigungsstange 13 verbunden.
Mithilfe dieser Übertragungsmechanik 14 aus den gelenkig miteinander verbundenen mechanischen Komponenten 8a, 8b, 10a, 10b kann bei einer axialen Bewegung der Betätigungsstange 13 entlang einer Betätigungsrichtung B bewirkt werden, dass sich Greiffinger 5c, 5d an den jeweiligen Greifmitteln 5a, 5b aufeinander zu (s. Fig. 2) bzw. voneinander weg (s. Fig. 1) bewegen. Aufgrund des bevorzugt symmetrischen Aufbaus der Übertragungsmechanik 14 erfolgt die Bewegung der Greifmittel 5a, 5b bzw. der Greiffinger 5c, 5d synchron.
Grundsätzlich ist auch eine Ausführung mit nur einem der beiden dargestellten Greifmittel 5a oder 5b und demnach auch mit nur einer einseitigen Übertragungsmechanik 14 bzw. nur einseitig gelenkig miteinander verbundenen mechanischen Komponenten 8a oder 8b, 10a oder 10b für dieses dann vorhandene Greifmittel 5a oder 5b möglich, so dass sich bei einer axialen Bewegung der Betätigungsstange 13 entlang der Betätigungsrichtung B nur einer der dargestellten Greiffinger 5c oder 5d auf eine Mittenachse A der Anodenzange 1 zu oder von dieser weg bewegt.
Zur axialen Führung der Betätigungsstange 13 ist diese unterseitig des Gehäuses 4 in einem unteren Gleitlager 15 und oberseitig des Gehäuses 4 in einem oberen Gleitlager 16 gelagert, so dass sich die Betätigungsstange 13 lediglich axial entlang der Betätigungsrichtung B bewegen kann. Diese axiale Bewegung wird im gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen unteren Anschlag 25a und einen oberen Anschlag 25b an der Betätigungsstange 13 begrenzt. Der untere Anschlag 25a begrenzt eine Bewegung der Betätigungsstange 13 nach oben hin, sobald der untere Anschlag 25a in einer oberen ersten Position P1 der Betätigungsstange 13 (s. Fig. 1) eine untere Flanke 15a am unteren Gleitlager 15 berührt. Der obere Anschlag 25b begrenzt eine Bewegung der Betätigungsstange 13 nach unten hin, sobald der obere Anschlag 25b in einer unteren zweiten Position P2 der Betätigungsstange 13 (s. Fig. 2) eine Sperrkante 16a an dem oberen Gleitlager 16 berührt.
Die Betätigungsstange 13 wirkt weiterhin (unmittelbar) mit einem Sperrmechanismus 18 zusammen, über den ein freigegebener Zustand ZF, in dem die Betätigungsstange 13 in axialer Richtung zwischen der ersten Position P1 und der zweiten Position P2 bewegt werden kann, oder ein gesperrter Zustand ZG, in dem die Betätigungsstange 13 in der ersten Position P1 gehalten wird bzw. eine axiale Bewegung der Betätigungsstange 13 aus der ersten Position P1 gesperrt bzw. verhindert ist, eingestellt werden kann. Ergänzend ist die Betätigungsstange 13 über ein erstes Federmittel 17 am Gehäuse 4 federvorgespannt, so dass auf die Betätigungsstange 13 eine axial nach unten gerichtete Kraft wirkt, die die freigegebene Betätigungsstange 13 nach unten zwingt.
Der Sperrmechanismus 18 weist in der gezeigten Ausführungsform ein zweites Federmittel 19, einen damit wirkverbundenen Riegel 20, der vorliegend plattenförmig ausgeführt ist, und eine mit dem Riegel 20 zusammenwirkende Stelleinheit 21 auf. Die Stelleinheit 21 dient dem gezielten Verstellen bzw. Bewegen des Riegels 20, wobei die Stelleinheit 21 beispielsweise eine elektro-magnetische oder elektro-hydraulische oder elektro-pneumatische Stelleinheit sein kann, die den Riegel 20 durch eine wirkende Kraft F, beispielsweise eine Magnetkraft oder eine Kraft aufgrund einer hydraulischen oder pneumatischen Hubbewegung eines Hydraulikoder Pneumatikzylinders, mechanisch in Bewegung versetzen kann. Dieser Sperrmechanismus 18 wirkt wie folgt über eine Riegelaufnahme 22, im dargestellten Ausführungsbeispiel eine umlaufende Kerbe 22a, die an einem oberen Ende 13a in die Betätigungsstange 13 eingebracht ist, mit der Betätigungsstange 13 zusammen:
So kann die Stelleinheit 21 in einer aktivierten Stellung, die infolge einer elektrischen Ansteuerung der Stelleinheit 21 eingestellt wird, den Riegel 20 durch eine entsprechende Kraft F so verstellen, dass dieser in der Kerbe 22a bzw. der Riegelaufnahme 22 positioniert ist bzw. damit in Eingriff steht, wenn sich die Betätigungsstange 13 in der ersten Position P1 befindet. Dadurch wird wie beispielsweise in Fig. 1 und 5 dargestellt der gesperrte Zustand ZG eingestellt, in dem eine axiale Bewegung der Betätigungsstange 13 entlang der Betätigungsrichtung B aus der ersten Position P1 heraus in Richtung der zweiten Position P2 verhindert ist. Fällt die Kraft F in einer deaktivierten Stellung der Stelleinheit 21 weg, beispielsweise infolge einer ausbleibenden elektrischen Ansteuerung der Stelleinheit 21, so zieht das zweite Federmittel 19 den Riegel 20 wieder aus der Kerbe 22a bzw. der Riegelaufnahme 22 in der Betätigungsstange 13 heraus und gibt die durch das erste Federmittel 17 federvorgespannte Betätigungsstange 13 dadurch frei. Diese freigegebene Stellung ZF ist beispielsweise in den Fig. 2, 3b, 4 dargestellt.
Die Federkraft des zweiten Federmittels 19 ist in dieser Ausführungsform also derartig eingestellt, dass diese in der aktivierten Stellung der Stelleinheit 21 geringer ist als die dann wirkende Kraft F. Grundsätzlich sind aber auch gleichwirkende Mechanismen innerhalb des Sperrmechanismus 18 denkbar, um den Riegel 20 entsprechend zu bewegen und dadurch den gesperrten oder den freigegebenen Zustand ZG, ZF für die Betätigungsstange 13 einzustellen.
Gemäß dem Flussdiagramm in Fig. 7a kann ein Anodenstab 3 von einer solchen Anodenzange 1 wie folgt aufgenommen bzw. beladen und transportiert und gemäß Fig. 7b auch wieder freigegeben bzw. abgeladen werden:
In einem anfänglichen Belade-Schritt STB0 wird die Anodenzange 1 durch das Fördersystem 2, insbesondere die Katze, über dem Anodenstab 3 mit der Anode positioniert. Die Betätigungsstange 13 befindet sich dazu vorzugsweise in dem gesperrten Zustand ZG, wobei die Stelleinheit 21 dazu wie oben beschrieben derartig elektrisch angesteuert wird, dass der Riegel 20 mit der Kerbe 22a an der Betätigungsstange 13, die dann in die erste Position P1 verstellt ist, in Eingriff steht. Dies entspricht der Situation in Fig. 1.
In einem anschließenden ersten Belade-Schritt STB1 wird ein Kopfende 3a des Anodenstabes 3 durch eine kontrollierte Absenk-Bewegung der gesperrten Anodenzange 1 in einem Aufnahmebereich 23 (s. Fig. 1, 2) der Anodenzange 1 eingefangen bzw. positioniert, so dass der Anodenstab 3 idealerweise fluchtend oder zumindest parallel zu der Mittenachse A der Anodenzange 1 liegt. Dabei können zwei Führungselemente 24a, 24b (s. Fig. 1, 2) zum Einsatz kommen, um den Anodenstab 3 entsprechend zur Anodenzange 1 auszurichten.
Die kontrollierte Absenk-Bewegung der Anodenzange 1 erfolgt solange, bis der Anodenstab 3 mit seinem Kopfende 3a in einem zweiten Belade-Schritt STB2 gegen den mit der Betätigungsstange 13 verbundenen unteren Anschlag 25a gelangt, wie in Fig. 3a dargestellt. Ist dies der Fall, wird die Betätigungsstange 13 in einem dritten Belade-Schritt STB3 in den freigegebenen Zustand ZF überführt, wobei die Stelleinheit 21 dazu wie oben beschrieben derartig elektrisch angesteuert wird, dass der Riegel 20 außerhalb der Kerbe 22a an der Betätigungsstange 13 positioniert ist und diese dadurch freigibt, wie in Fig. 3b dargestellt.
In einem nachfolgenden vierten Belade-Schritt STB4 wird die gesamte Anodenzange 1 in axialer Richtung (entlang der Mittenachse A) angehoben. Während dieser Hebe-Bewegung drückt das erste Federmittel 17 die freigegebene und federvorgespannte Betätigungsstange 13 relativ zur Anodenzange 1 aus der ersten Position P1 entlang der Betätigungsrichtung B axial nach unten gegen das Kopfende 3a des Anodenstabes 3. Der Anodenstab 3 berührt also auch weiterhin den unteren Anschlag 25a.
Durch die axiale Bewegung der Betätigungsstange 13 verstellen sich über die Übertragungsmechanik 14 auch die Greifmittel 5a, 5b derartig, dass die Greiffinger 5c, 5d aufeinander zu (bzw. auf die Mittenachse A zu) schwenken und dabei in eine entsprechend positionierte Kammer 26 im Anodenstab 3 von beiden Seiten eintauchen. Die Kammer 26 wird gemäß einer ersten Ausführung (Fig. 1 bis 5) durch ein den Anodenstab 3 komplett durchdringendes Loch 26a und gemäß einer zweiten Ausführung (s. Fig. 6) durch beidseitig oder umlaufend in den Anodenstab 3 eingebrachte, z.B. eingefräste, Profilkanten 26b, ausgebildet.
Bevor die Betätigungsstange 13 infolge der Hebe-Bewegung der Anodenzange 1 und der Federvorspannung axial nach unten in die zweite Position P2 verstellt ist, sind die Greiffinger 5c, 5d idealerweise maximal ausgeschwenkt. Die maximale Schwenkstellung der Greiffinger 5c, 5d ergibt sich dabei durch Wangen 28 an den Greifmitteln 5a, 5b, wobei diese Wangen 28 in der maximalen Schwenkstellung seitlich an dem Anodenstab 3 anschlagen bzw. anliegen. Ein weiteres Verschwenken der Greifmittel 5a, 5b bzw. der Greiffinger 5c, 5d zur Mittenachse A hin wird dadurch verhindert. Da die Betätigungsstange 13 in dieser maximalen Schwenkstellung der Greiffinger 5c, 5d die zweite Position P2 noch nicht erreicht hat, d.h. der obere Anschlag 25b noch von der Sperrkante 16a an dem oberen Gleitlager 16 beabstandet ist, wirken in dieser Situation keine zusätzlichen Kräfte auf die Übertragungsmechanik 14 oder auf die Betätigungsstange 13 ein.
Wird die Anodenzange 1 anschließend weiter angehoben, gelangen die dann maximal ausgeschwenkten Greiffinger 5c, 5d ab einem bestimmten Zeitpunkt gegen eine Oberseite 27 der jeweiligen Kammer 26 im Anodenstab 3 und legen sich flächig daran an, wie in Fig. 4 dargestellt. In diesem fünften Belade-Schritt STB5 wird eine axiale Bewegung des Anodenstabes 3, insbesondere nach unten, verhindert und der Anodenstab 3 samt Ladung bzw. Anode von der Anodenzange 1 in einer Verriegelungsstellung VS sicher gehalten. In der Verriegelungsstellung VS wirkt das volle Gewicht des Anodenstabes 3 samt Last bzw. samt Anode auf die Greiffinger 5c, 5d, wobei der Anodenstab 3 bzw. die Last/Anode daran in dieser Situation vom jeweiligen Untergrund bereits abgehoben ist. Dabei werden alle Kräfte, die durch das Gewicht des Anodenstabes 3 auf die Greiffinger 5c, 5d einwirken, über den ersten Schaft 6a, 6b in das Gehäuse 4 eingeleitet, ohne dass zusätzliche Kräfte auf die Übertragungsmechanik 14 oder die Betätigungsstange 13 einwirken.
Die Greifmittel 5a, 5b bzw. die Greiffinger 5c, 5d sind dadurch sicher in ihrer Stellung arretiert und der Anodenstab 3 an der Anodenzange 1 in axialer Richtung gesichert. Da die Gewichtskräfte des Anodenstabes 3 nicht auf die Gelenke der Übertragungsmechanik 14 übertragen werden, kann eine Überlastung vermieden werden. Über das Fördersystem 2 kann der beladene bzw. sicher ergriffene Anodenstab 3 samt Last bzw. samt Anode nun zum gewünschten Ort gebracht werden.
Zum Abladen des Anodenstabes 3 samt Last bzw. samt Anode wird die Anodenzange 1 in einem anfänglichen Ablade-Schritt STAO durch das Fördersystem 2, insbesondere die Katze, über dem gewünschten Ort, beispielsweise über dem Ofen, in den der Anodenstab 3 mit der Anode eingelassen werden soll, oder einem Lager (z.B. zur Zwischenlagerung) positioniert. In einem ersten Ablade-Schritt STA1 wird die Anodenzange 1 anschließend über das Fördersystem 2 abgesenkt. Sobald der Anodenstab 3 samt der Last bzw. der Anode in einem zweiten Ablade-Schritt STA2 auf einem Untergrund aufgestellt wird, drückt das Kopfende 3a des Anodenstabes 3 die noch freigegebene Betätigungsstange 13 über den unteren Anschlag 25a gegen die Federkraft des ersten Federmittels 17 innerhalb der Anodenzange 1 axial nach oben. Die Übertragungsmechanik 14 bewirkt dann automatisch, dass auch die Greiffinger 5c, 5d mit den Wangen 28 nach außen schwenken und sich dadurch aus der jeweiligen Kammer 26 im Anodenstab 3 bewegen.
Sobald die Betätigungsstange 13 bei einer solchen Absenk-Bewegung der Anodenzange 1 axial nach oben in die erste Position P1 verstellt ist, d.h. der untere Anschlag 25a gegen die untere Flanke 15a an dem unteren Gleitlager 15 gelangt, wird die Betätigungsstange 13 in einem dritten Ablade-Schritt STA3 in den gesperrten Zustand ZG überführt, wobei die Stelleinheit 21 dazu wie oben beschrieben derartig angesteuert bzw. betätigt wird, dass der Riegel 20 innerhalb der Kerbe 22a an der Betätigungsstange 13 positioniert ist, wie in Fig. 5 dargestellt. In diesem gesperrten Zustand ZG kann die Anodenzange 1 in einem vierten Ablade-Schritt STA4 durch das Fördersystem 2 angehoben werden, ohne dass die federvorgespannte Betätigungsstange 13 über die Übertragungsmechanik 14 die Greiffinger 5c, 5d verschwenkt, da diese über den Verriegelungsmechanismus 18 in der ersten Position P1 gehalten wird. Der Anodenstab 3 ist also freigegeben bzw. entriegelt und mit der Anodenzange 1 kann ein neuer Beladungs-Vorgang an einem weiteren Anodenstab 3 wie oben beschrieben durchgeführt werden.

Bezugszeichenliste

1: Anodenzange
2: Fördersystem
3: Anodenstab
3a: Kopfende des Anodenstabes 3
4: Gehäuse
5a, 5b: Greifmittel
5c, 5d: Greiffinger
6a, 6b: erster Schaft
7a, 7b: zweiter Schaft
8a, 8b: Verbindungsstange
9a, 9b: dritter Schaft
10a,10b: Hebel
11a, 11b: vierter Schaft
12a, 12b: fünfter Schaft
13: Betätigungsstange
13a: oberes Ende der Betätigungsstange 13
14: Übertragungsmechanik
15: unteres Gleitlager
15a: untere Flanke des Gleitlagers
16: oberes Gleitlager
16a: Sperrkante
17: erstes Federmittel
18: Sperrmechanismus
19: zweites Federmittel
20: Riegel
21: Stelleinheit
22: Riegelaufnahme
22a: Kerbe
23: Aufnahmebereich
24a, 24b: Führungselement
25a: unterer Anschlag
25b: oberer Anschlag
26: Kammer
26a: Loch
26b: Profilkante
27: Oberseite
28: Wange
A: Mittenachse
B: Betätigungsrichtung
F: Kraft
P1: erste Position
P2: zweite Position
ZF: freigegebener Zustand
ZG: gesperrter Zustand
VS: Verriegelungsstellung
STB0, STB1, STB2, STB3, STB4, STB5: Belade-Schritte
STA0, STA1, STA2, STA3, STA4: Ablade-Schritte

Claims

Anodenzange (1) zum Halten eines eine Anode tragenden Anodenstabes (3), mindestens aufweisend:
- mindestens ein Greifmittel (5a, 5b) jeweils mit einem Greiffinger (5c, 5d), wobei das mindestens eine Greifmittel (5a, 5b) jeweils derartig schwenkbar an der Anodenzange (1) angeordnet ist, dass sich der jeweilige Greiffinger (5c, 5d) in einem Aufnahmebereich (23) der Anodenzange (1), der zur Aufnahme des Anodenstabes (3) dient, auf eine Mittenachse (A) der Anodenzange (1) zu oder von der Mittenachse (A) der Anodenzange (1) weg bewegen kann,

- eine entlang einer Betätigungsrichtung (B) zwischen einer ersten Position (P1) und einer zweiten Position (P2) verschiebbare Betätigungsstange (13),

- eine Übertragungsmechanik (14), die ausgebildet ist, eine Bewegung der Betätigungsstange (13) entlang der Betätigungsrichtung (B) in eine Schwenkbewegung des mindestens einen Greifmittels (5a, 5b) zu übertragen, wobei das mindestens eine Greifmittel (5a, 5b) durch eine Verstellung der Betätigungsstange (13) in Richtung der zweiten Position (P2) der Betätigungsstange (13) derartig auf die Mittenachse (A) der Anodenzange (1) zu verschwenkt werden kann, dass der jeweilige Greiffinger (5c, 5d) in eine Kammer (26) eines in dem Aufnahmebereich (23) befindlichen Anodenstabes (3) eintauchen kann, und

- einen Sperrmechanismus (18), der ausgebildet ist, eine Schwenkbewegung des mindestens einen Greifmittels (5a, 5b) zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass
an der Betätigungsstange (13) eine Riegelaufnahme (22) angeordnet ist und der Sperrmechanismus (18) einen verstellbaren Riegel (20) aufweist, wobei der Riegel (20) durch eine Verstellung zumindest dann mit der Riegelaufnahme (22) in Eingriff gebracht werden kann, wenn sich die Betätigungsstange (13) in der ersten Position (P1) befindet, zum Verhindern einer Bewegung der Betätigungsstange (13) entlang der Betätigungsrichtung (B) und dadurch auch zum Verhindern einer Schwenkbewegung des mindestens einen Greifmittels (5a, 5b) und des jeweiligen Greiffingers (5c, 5d).
Anodenzange (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Greifmittel (5a, 5b) in der ersten Position (P1) der Betätigungsstange (13) derartig von der Mittenachse (A) weg verschwenkt ist, dass der jeweilige Greiffinger (5c, 5d) außerhalb der Kammer (26) eines in dem Aufnahmebereich (23) befindlichen Anodenstabes (3) liegt, so dass durch ein in Eingriff bringen des Riegels (20) mit der Riegelaufnahme (22) verhinderbar ist, dass der jeweilige Greiffinger (5c, 5d) in eine Kammer (26) eines in dem Aufnahmebereich (23) befindlichen Anodenstab (3) eintauchen kann.
Anodenzange (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Betätigungsstange (13) durch einen unteren Anschlag (25a) und einen oberen Anschlag (25b), die jeweils mit der Betätigungsstange (13) verbunden sind, begrenzt ist, so dass die Betätigungsstange (13) lediglich zwischen der ersten Position (P1) und der zweiten Position (P2) beweglich ist.
Anodenzange (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Riegelaufnahme (22) durch eine umlaufende Kerbe (22a) in der Betätigungsstange (13) ausgebildet ist, die vorzugsweise an einem oberen Ende (13a) der Betätigungsstange (13) angeordnet ist und mit der der Riegel (20) in Eingriff gebracht werden kann.
Anodenzange (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Riegel (20) durch ein zweites Federmittel (19) federvorgespannt ist.
Anodenzange (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Riegel (20) durch eine Stelleinheit (21), die insbesondere elektrisch ansteuerbar ist, verstellbar ist, wobei die Stelleinheit (21) auf eine elektrische Ansteuerung hin ausgebildet ist, eine Kraft (F) auf den Riegel (20) auszuüben, beispielsweise eine Magnetkraft oder eine Kraft aufgrund einer hydraulischen oder pneumatischen Hubbewegung eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders, wobei der Riegel (20) vorzugsweise in einer aktivierten Stellung der Stelleinheit (21) in Eingriff mit der Riegelaufnahme (22) gebracht ist.
Anodenzange (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsstange (13) freigegeben ist, wenn der Riegel (20) nicht mit der Riegelaufnahme (22) in Eingriff steht, so dass durch eine Bewegung der Betätigungsstange (13) in die Betätigungsrichtung (B) das mindestens eine Greifmittel (5a, 5b) verschwenken kann.
Anodenzange (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsstange (13) durch ein erstes Federmittel (17) derartig federvorgespannt ist, dass die Betätigungsstange (13) axial nach unten gezwungen wird, wenn der Riegel (20) nicht mit der Riegelaufnahme (22) in Eingriff steht.
Anodenzange (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsmechanik (14) mindestens eine Verbindungsstange (8a, 8b) und mindestens einen Hebel (10a, 10b) aufweist, die gelenkig miteinander verbunden sind, wobei jede Verbindungsstange (8a, 8b) mit einem Greifmittel (5a, 5b) und jeder Hebel (10a, 10b) mit der Betätigungsstange (13) verbunden ist, um eine Übertragung einer Bewegung der Betätigungsstange (13) in eine Schwenkbewegung des mindestens einen Greifmittels (5a, 5b) zu erreichen.
Anodenzange (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Greifmittel (5a, 5b) als Winkelhebel bzw. Sperrklinke ausgeführt ist und eine Wange (28) aufweist zum Begrenzen einer Schwenkbewegung des mindestens einen Greifmittels (5a, 5b), insbesondere bei Anlage der Wange (28) an dem in dem Aufnahmebereich (23) der Anodenzange (1) befindlichen Anodenstabes (3).
Anodenzange (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Greifmittel (5a, 5b) derartig schwenkbar ausgeführt ist, dass der jeweils daran angeordnete Greiffinger (5c, 5d) in einem durchgehenden Loch (26a) oder an einer Profilkante (26b) als Kammer (26) eines im Aufnahmebereich (23) der Anodenzange (1) befindlichen Anodenstabes (3) aufgenommen werden kann.
Anodenzange (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsstange (13) in einem oberen Gleitlager (15) und einem unteren Gleitlager (16) geführt ist zum Beschränken der Bewegung der Betätigungsstange (13) entlang der Betätigungsrichtung (B).
Anodenzange (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenzange (1) zwei Greifmittel (5a, 5b) mit jeweils einem Greiffinger (5c, 5d) aufweist, wobei die beiden Greifmittel (5a, 5b) jeweils derartig schwenkbar an der Anodenzange (1) angeordnet sind, dass sich die Greiffinger (5c, 5d) in einem Aufnahmebereich (23) der Anodenzange (1), der zur Aufnahme des Anodenstabes (3) dient, aufeinander zu oder voneinander weg bewegen können, und die Übertragungsmechanik (14) ausgebildet ist, eine Bewegung der Betätigungsstange (13) entlang der Betätigungsrichtung (B) in eine Schwenkbewegung der beiden Greifmittel (5a, 5b) zu übertragen, wobei die beiden Greifmittel (5a, 5b) bei einer Verstellung der Betätigungsstange (13) in Richtung der zweiten Position (P2) der Betätigungsstange (13) aufeinander zu verschwenkt werden können, so dass der jeweilige Greiffinger (5c, 5d) in eine Kammer (26) eines in dem Aufnahmebereich (23) befindlichen Anodenstabes (3) eintauchen kann.
Fördersystem (2), aufweisend einen Kran, eine auf dem Kran verfahrbare Katze und eine mit der Katze beweglich verbundene Anodenzange (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Beladen eines Anodenstabes (3) mit einer Anodenzange (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, mit mindestens den folgenden Schritten:
- Positionieren der Anodenzange (1) oberhalb des Anodenstabes (3) (STB0), vorzugsweise in einem gesperrten Zustand (ZG) der Betätigungsstange (13), in dem der Riegel (20) in der ersten Position (P1) der Betätigungsstange (13) mit der Riegelaufnahme (22) in Eingriff steht;

- Absenken der Anodenzange (1) und Aufnehmen des Anodenstabes (3) in einem Aufnahmebereich (23) der Anodenzange (1) (STB1);

- Einstellen eines freigegebenen Zustandes (ZF) der Betätigungsstange (13), so dass der Riegel (20) nicht mehr in Eingriff mit der Riegelaufnahme (22) an der Betätigungsstange (13) steht (STB3);

- Anheben der Anodenzange (1) derartig, dass sich die freigegebene und vorzugsweise federvorgespannte Betätigungsstange (13) aus der ersten Position (P1) entlang der Betätigungsrichtung (B) in Richtung der zweiten Position (P2) axial nach unten bewegt und dadurch auch das mindestens eine Greifmittel (5a, 5b) über die Übertragungsmechanik (14) derartig auf die Mittenachse (A) zu verschwenkt wird, dass der jeweilige Greiffinger (5c, 5d) in eine Kammer (26) im Anodenstab (3) eintaucht (STB4, ST5) zum sicheren Halten des Anodenstabes (3) in einer Verriegelungsstellung (VS).
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsstellung (VS) vor dem Erreichen der zweiten Position (P2) des Betätigungsstabes (13) eingestellt ist.