ES2323090T3 - Dispositivo de manipulacion para elementos de canales de vertido. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de manipulación (10) para elementos de canales de vertido en un horno de cuba, en particular para unas cubiertas de canal (70, 70''), que comprende: una base de soporte (12) dispuesta lateralmente con respecto a dicho canal de vertido; un marco (14) que es soportado por dicha base de soporte (12) y conectado a la misma por medio de un rodamiento (38) que define un primer eje de giro (A), que es esencialmente vertical, en el que dicho marco (14) puede girar con respecto a dicha base de soporte (12); un brazo de elevación (16) provisto de una primera parte extrema (18) y de una segunda parte extrema (20), estando conectada dicha primera parte extrema (18) a dicho marco (14) por medio de por lo menos un primera articulación giratoria (22) que define un segundo eje de giro (B), que es esencialmente horizontal, alrededor del cual puede pivotar dicho brazo de elevación (16) con el fin de subir o bajar su segunda parte extrema (20); un elemento de manipulación (24) conectado a dicha segunda parte extrema (20) de dicho brazo de elevación (16) por medio de una segunda articulación giratoria (54) que define un tercer eje de giro (C), que se encuentra en un plano esencialmente perpendicular a dicho segundo eje de giro (B), alrededor del cual dicho elemento de manipulación (24) puede pivotar con respecto a dicho brazo de elevación (16); y un enganche del tipo de horquilla (26) conectado a dicho elemento de manipulación (24) y dispuesto de manera que permita recoger, trasladar y disponer hacia abajo dichos elementos.
Description
Dispositivo de manipulación para elementos de
canales de vertido.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de manipulación para elementos de canales de vertido en
un horno de cuba, en particular para cubiertas de canal de los
canales principales de un alto horno.
Con el fin de reducir las emisiones
perjudiciales y la radiación de calor en la nave de colada de un
alto horno, se sabe cómo cubrir un canal de vertido (también
denominado canalizo de alimentación o cubeta) mediante por lo menos
un elemento de cubierta móvil. Dichas cubiertas de canal consisten
en un alojamiento metálico alargado acoplado con una protección
refractaria interior. Sus dimensiones pueden alcanzar varios metros
de longitud y algunos metros de anchura. Su peso puede exceder
significativamente los 10.000 kg.
Sin embargo, para perforar y taponar el orificio
de colada, resulta necesario retirar la cubierta del canal aguas
arriba, es decir, la cubierta del canal que está situada
inmediatamente aguas abajo del orificio de colada. La cubierta de
canal aguas arriba normalmente se dispone en una posición de
estacionamiento y después se vuelve a disponer delante del orificio
de vertido. Dichas operaciones de manipulación no resultan
sencillas, debido a las dimensiones y al peso usuales de la
cubierta de canal. Por lo tanto, se han concebido distintos
dispositivos especiales con la intención de realizar dicha
tarea.
La patente US nº 4.786.250 describe un
dispositivo de traslado para desplazar una tapa (cubierta) de un
canal de vertido móvil, con el fin de crear espacio para el
posicionamiento de los dispositivos de taponado y perforado. El
dispositivo comprende un carro adaptado para su desplazamiento a lo
largo de un conjunto de raíles, un mecanismo de suspensión y
elevación y un marco de viga por medio del cual se soportan los
raíles. El mecanismo de suspensión y elevación para subir o bajar
la tapa se monta al carro, que se puede mover a lo largo de los
raíles con el fin de trasladar la tapa móvil.
El documento WO 01/79565 describe un dispositivo
para manipular la cubierta de un canalizo de fundición (canal) de
un alto horno. Dicho dispositivo comprende una estructura de soporte
dispuesta adyacente al canalizo de alimentación con un brazo de
soporte principal conectado a la estructura de soporte mediante una
articulación cilíndrica. Se conecta asimismo un brazo secundario al
brazo de soporte principal, y un elemento de soporte, a dicho brazo
de soporte secundario, cada uno de ellos mediante una articulación
cilíndrica respectiva. Con la articulación cilíndrica triple y
paralela del dispositivo se puede mover la cubierta aguas arriba,
por ejemplo en paralelo a la misma, a una posición de
estacionamiento sobre la cubierta aguas abajo.
El documento DE 39 33 894 describe un
dispositivo de giro y elevación para una cubierta de canal de un
alto horno. Dicho dispositivo comprende una columna vertical
dispuesta adyacente a un orificio de colada y que puede girar sobre
su propio eje longitudinal. Se fija un brazo en voladizo a la
columna vertical, que prevé en su extremo libre un dispositivo de
elevación provisto de un aparato para recoger una cubierta de
canal.
Los dispositivos conocidos mencionados
anteriormente adolecen de la desventaja común de presentar una
flexibilidad relativamente limitada para el posicionamiento y
orientación de una cubierta de canal. Además, están concebidos para
manipular sólo la cubierta de un único canal. De este modo, en el
caso usual de un alto horno que disponga de una pluralidad de
canales, se precisa un módulo de dicho dispositivo en cada
localización del canal.
El documento JP 10-317026
describe un dispositivo que básicamente es similar al dispositivo
descrito en el documento DE 39 33 894, pero que resulta adecuado
para su utilización en dos distintas localizaciones del canal. De
acuerdo con esto, se puede reducir la cantidad de dispositivos
requeridos en un alto horno que presente una pluralidad de canales,
con el resultante ahorro de coste (véase Fig. 1 y Fig. 4 del
documento JP 10-317026). Sin embargo, el tipo de
dispositivo según dicho documento JP 10-317026
también está limitado en sus capacidades de posicionamiento y
orientación de la cubierta de canal.
En la nave de colada, el espacio disponible para
los dispositivos auxiliares a menudo es muy limitado. Este es otro
motivo para reducir la cantidad de dispositivos de manipulación.
Dado que el espacio está limitado, las posiciones de
estacionamiento que se pueden alcanzar mediante los dispositivos
según la técnica anterior a menudo no están disponibles fácilmente.
Además, los dispositivos según la técnica anterior presentan una
construcción relativamente voluminosa y generalmente requieren el
acoplamiento a construcciones fijas sobre el suelo de la nave de
colada. Finalmente, a menudo hay obstáculos adyacentes al canal
principal, por ejemplo otros aparatos o construcciones fijas, que
se tiene que sortear cuando se mueve la cubierta de canal de su
posición de trabajo a su posición de estacionamiento.
De acuerdo con esto, el objetivo de la presente
invención es proporcionar un dispositivo de manipulación para los
elementos de los canales de vertido, en particular para las
cubiertas de canal, que pueda manipular las cubiertas de más de un
canal, al mismo tiempo que presenta una construcción compacta y que
proporciona una elevada flexibilidad de posicionamiento y
orientación de la cubierta de canal.
Con el fin de alcanzar dicho objetivo, la
presente invención propone un dispositivo de manipulación para
elementos de canales de vertido en un horno de cuba, en particular
para cubiertas de canal. Dicho dispositivo comprende una base de
soporte dispuesta en el suelo de la nave de colada del alto horno,
lateralmente con respecto al canal de vertido, y un marco que se
soporta mediante dicha base de soporte y conectado a la misma por
medio de un rodamiento que define un primer eje de giro, que es
esencialmente vertical, sobre el que puede girar el marco con
respecto a la base de soporte. El dispositivo comprende asimismo un
brazo de elevación que cuenta con una primera parte extrema y una
segunda parte extrema, estando dicha primera parte extrema conectada
al marco por medio de por lo menos una primera articulación
giratoria que define un segundo eje de giro, que es esencialmente
horizontal, sobre el que el brazo de elevación puede pivotar con el
fin de subir o bajar su segunda parte extrema. Se conecta un
elemento de manipulación a la segunda parte extrema del brazo de
elevación por medio de una segunda articulación giratoria que
define un tercer eje de giro, que se encuentra en un plano
esencialmente perpendicular al segundo eje de giro, en el que el
elemento de manipulación puede pivotar con respecto al brazo de
elevación. Además, el dispositivo de manipulación según la invención
comprende un enganche del tipo de horquilla conectado al elemento
de manipulación y dispuesto de manera que permita la recogida; el
traslado y el emplazamiento de dichos elementos.
El dispositivo permite el
acoplamiento/desacoplamiento de un elemento de canal, como una
cubierta de canal sin la intervención manual adicional. Proporciona
la elevación, el traslado desde una posición de trabajo hasta una
posición de estacionamiento y viceversa, así como el descenso de
dichos elementos sin intervenciones ni instrumentos adicionales.
Adicionalmente, el dispositivo proporciona una elevada flexibilidad
en el posicionamiento y el traslado de los elementos de canal, en
particular las cubiertas de canal. Entre otras cosas, esto permite
utilizar un único dispositivo en dos canales distintos cercanos.
Además, resulta relativamente versátil en lo que respecta a su
localización de instalación. El dispositivo se puede automatizar de
un modo relativamente sencillo, ya que presenta la estructura de un
brazo robot para un objetivo específico. De acuerdo con esto, se
pueden conseguir ahorros en mano de obra, así como incrementar la
seguridad. El dispositivo se apoya sobre sí mismo, está montado en
el suelo y, a excepción de su base de soporte, no requiere ningún
punto adicional de fijación en la nave de colada. Puede presentar
una altura media relativamente pequeña, incluso cuando está
completamente elevado, de manera que también se puede instalar
debajo de suelos de mantenimiento relativamente bajos.
Según una primera forma de realización, el marco
comprende un elemento que puede pivotar que está conectado a dicho
marco por medio de una tercera articulación giratoria que define un
cuarto eje de giro paralelo al segundo eje de giro. Así, el brazo
de elevación se conecta al elemento que puede pivotar de manera que
dicho brazo que puede pivotar puede ejecutar un movimiento hacia
adelante y hacia atrás con respecto al marco.
Según una segunda forma de realización, el
dispositivo de manipulación comprende una junta deslizante
rectilínea que conecta el enganche del tipo de horquilla al
elemento de manipulación, de manera que dicho enganche del tipo de
horquilla puede ejecutar un movimiento hacia adelante y hacia detrás
con respecto al brazo de elevación. En lugar de mover la totalidad
del brazo de elevación, hacia adelante y hacia detrás, en esta forma
de realización únicamente se mueve el enganche del tipo de
horquilla.
Según una tercera forma de realización, el
dispositivo de manipulación comprende un primer perno de elevación
y un segundo perno de elevación, estando dichos primer y segundo
perno de elevación fijados esencialmente perpendiculares a un
primer y un segundo diente del enganche del tipo de horquilla
respectivamente. Así, el dispositivo de manipulación puede recoger
elementos de canal 25 exclusivamente mediante el giro del marco
sobre el primer eje de giro y/o el giro del elemento de manipulación
en el tercer eje de giro. Por lo tanto, no requiere un movimiento
hacia adelante y hacia atrás del enganche del tipo de horquilla, en
condiciones en las que esta forma de realización presenta una
flexibilidad suficiente.
Preferentemente, el dispositivo de manipulación
comprende un primer cilindro hidráulico conectado de manera que
pueda pivotar al marco y al brazo de elevación para subir o bajar la
segunda parte extrema de dicho brazo de elevación.
Para conseguir un recorrido de giro del marco
amplio, el dispositivo de manipulación puede comprender una primera
unidad de servoaccionador fijada al marco y una primera corona
dentada interiormente, fijada a la base de soporte y centrada en el
primer eje de giro, comprendiendo dicha primera unidad de
servoaccionador una rueda de engranaje que se acopla con la primera
corona de engranaje para hacer girar el marco con respecto a la
base de soporte. En este caso, el dispositivo de manipulación, la
primera unidad de servoaccionador y la primera corona de engranaje
se pueden disponer para el giro del marco en un recorrido de por lo
menos 200º.
En una concepción ventajosa de la segunda
articulación giratoria, el dispositivo de manipulación presenta una
segunda unidad de servoaccionador fijada al brazo de elevación y una
segunda corona dentada interiormente fijada al elemento de
manipulación y centrada en el tercer eje de giro, comprendiendo la
segunda unidad de servoaccionador una rueda de engranaje que se
acopla con la segunda corona de engranaje para hacer pivotar el
elemento de manipulación con respecto al brazo de elevación. En esta
concepción, el dispositivo de manipulación, la segunda unidad de
servoaccionador y la segunda corona de engranaje se pueden disponer
para hacer pivotar el elemento de manipulación en un recorrido de
unos 180º aproximadamente.
En la primera forma de realización, el
dispositivo de manipulación preferentemente comprende un segundo
cilindro hidráulico conectado de manera que pueda pivotar al marco
y al elemento que puede pivotar para conseguir el movimiento hacia
adelante y hacia atrás del brazo de elevación mediante el pivotaje
del elemento que puede pivotar.
En la segunda forma de realización, el
dispositivo de manipulación preferentemente comprende un segundo
cilindro hidráulico conectado al enganche del tipo de horquilla y
al elemento de manipulación para llevar a cabo el movimiento hacia
adelante y hacia atrás de dicho enganche del tipo de horquilla.
El dispositivo de manipulación según la presente
invención está adaptado para su utilización en una instalación de
alto horno con dos canales principales cercanos que se extiendan
radialmente desde el alto horno, para retirar, estacionar, instalar
y/o intercambiar ambas cubiertas de canal de ambos canales. De este
modo, dicho dispositivo de manipulación se instala entre dichos dos
canales.
De acuerdo con esto, la presente invención
también se refiere a una instalación de alto horno que comprenda un
dispositivo de manipulación de acuerdo con la invención y por lo
menos dos canales de vertido cercanos que se extiendan radialmente
desde el alto horno. Así, la base de soporte de dicho dispositivo de
manipulación se dispone en el suelo de la nave de colada de la
instalación de alto horno, esencialmente en la línea bisectriz del
ángulo entre los ejes longitudinales de los dos canales de vertido.
En esta instalación, el recorrido de funcionamiento del dispositivo
de manipulación preferentemente es mayor que la distancia entre el
primer eje de giro y el eje central de los canales de vertido.
Además, la base de soporte preferentemente está dispuesta en el
suelo de la nave de colada, a una distancia de la carcasa exterior
del alto horno que es mayor que el recorrido de funcionamiento del
dispositivo de manipula-
ción.
ción.
La presente invención, así como sus ventajas, se
pondrán de manifiesto más claramente a partir de la siguiente
descripción de distintas formas de realización no limitativas que
hacen referencia a los dibujos adjuntos. En dichos dibujos, en los
que las partes idénticas o similares se identifican con números de
referencia idénticos:
la Figura 1 es una vista lateral de un
dispositivo de manipulación según una primera forma de
realización;
la Figura 2 es una vista superior del
dispositivo de manipulación de la Figura 1;
la Figura 3 es una vista longitudinal en sección
transversal por la línea III-III de la Figura 2, en
la que el dispositivo de manipulación se encuentra en una
configuración hacia adelante;
la Figura 4 es una vista longitudinal en sección
transversal por la línea IV-IV de la Figura 2, en la
que el dispositivo de manipulación presenta una configuración
preparada para el traslado de una cubierta de canal;
la Figura 5 es una vista superior de un suelo de
una nave de colada en una instalación de alto horno, que muestra un
dispositivo de manipulación según la Figura 1 en distintas
posiciones;
la Figura 6 es una vista lateral de un
dispositivo de manipulación según una segunda forma de
realización;
la Figura 7 es una vista superior de un
dispositivo de manipulación según una tercera forma de
realización.
Las Figuras 1 y 2 muestran un dispositivo de
manipulación, generalmente identificado por el número de referencia
10. Dicho dispositivo de manipulación 10 comprende una base de
soporte 12 y un marco 14. Dicha base de soporte 12 está fijada al
suelo de la nave de colada con los medios adecuados y proporciona un
soporte estable para el dispositivo de manipulación 10. El marco 14
está conectado a la base de soporte 12 por medio de un soporte (que
se detalla a continuación), que proporciona un primer eje de giro A
esencialmente vertical. Como consecuencia, el marco 14 se soporta
mediante la base de soporte 12 y puede girar con respecto a la misma
sobre el eje A. Se observará que la base de soporte 12 y el marco
14 se pueden configurar de manera que permitan el giro esencialmente
en unos 360º. Sin embargo, el recorrido de giro se puede limitar de
acuerdo con los requisitos de construcción, por ejemplo, con el fin
de evitar la colisión con construcciones fijas. El dispositivo de
manipulación 10 comprende asimismo un brazo de elevación 16 que
está provisto de una primera parte extrema 18 y de una segunda
parte extrema 20 opuesta. La primera parte extrema 18 del brazo de
elevación 16 está conectada al marco 14 por medio de una primera
articulación giratoria 22 que proporciona un segundo eje de giro B
esencialmente horizontal. La propia primera articulación giratoria
22 presenta un diseño convencional conocido para los expertos en la
materia. Así, el brazo de elevación 16 puede pivotar sobre el eje B
en un plano vertical con el fin de bajar o subir su segunda parte
extrema 20 como muestran las flechas 23. El dispositivo de
manipulación 10 comprende asimismo un elemento de manipulación 24
que está conectado a la segunda parte extrema 20 del brazo de
elevación 16 por medio de una segunda articulación giratoria (que se
detalla más adelante) y prevé un tercer eje de giro C que se
encuentra en el plano geométrico perpendicular al eje B y pasa por
el eje A. (De hecho, el eje C se inclina en dicho plano con el
brazo de elevación 16 pivotando sobre el eje B). Como consecuencia,
el elemento de manipulación 24 puede pivotar sobre el eje C con
respecto al brazo de elevación 16, según las flechas 25. Además,
elemento de manipulación 24 se puede subir o bajar según las flechas
23, tal como se ha descrito anteriormente. Se fija un enganche del
tipo de horquilla 26 al elemento de manipulación 24 para recoger y
sujetar elementos de los canales de vertido y, más específicamente,
las cubiertas de canal.
Tal como se puede apreciar en las Figuras 1 y 2,
el marco 14 comprende un elemento que puede pivotar 28 que está
conectado por su parte extrema inferior al marco 14 mediante una
tercera articulación giratoria 30. Dicha tercera articulación
giratoria 30 presenta una construcción conocida, similar a la de la
articulación giratoria 22, y proporciona un cuarto eje de giro D,
que es paralelo al eje B, es decir, esencialmente horizontal. El
brazo de elevación 16 está conectado al marco 14 en la parte extrema
superior del elemento que puede pivotar 28. Haciendo pivotar dicho
elemento que puede pivotar 28 sobre el eje D, el brazo de elevación
16 se mueve hacia adelante y hacia atrás con respecto al marco 14,
según muestran las flechas 31.
Tal como se puede apreciar también en las
Figuras 1 y 2, el dispositivo de manipulación 10 comprende un primer
cilindro hidráulico 32 para subir o bajar el brazo de elevación 16.
El extremo inferior de la carcasa de dicho primer cilindro
hidráulico 32 está conectado de forma que pueda pivotar a una parte
extrema frontal del marco 14 y el extremo superior del pistón de
dicho cilindro está conectado de manera que pueda pivotar a una
parte central del brazo de elevación 16. La línea de trabajo del
primer cilindro hidráulico 32 se encuentra en un plano paralelo o
coplanario al plano del eje C mencionado anteriormente (véase
III-III). Los límites de final de carrera del
primer cilindro hidráulico 32 predeterminan los límites del
movimiento hacia arriba y hacia abajo según se muestra mediante las
flechas 23. El dispositivo de manipulación 10 también comprende un
segundo cilindro hidráulico 34 para el movimiento hacia adelante y
hacia atrás del brazo de elevación 16. El extremo inferior de la
carcasa del segundo cilindro hidráulico 34 está conectado de manera
que pueda pivotar a una parte frontal del marco 14 y el extremo
superior del pistón de dicho cilindro hidráulico está conectado de
manera que pueda pivotar a una parte central del elemento que puede
pivotar 28. El segundo cilindro hidráulico 34 mueve el brazo de
elevación 16 haciendo pivotar el elemento que puede pivotar 28. Una
vez más, los límites al movimiento según se indica por medio de las
flechas 31 están predeterminados por la configuración del segundo
cilindro hidráulico 34. Si se requiere, el dispositivo de
manipulación 10, dependiendo de la carrera total de los cilindros
hidráulicos 32, 34, se puede diseñar de modo que resulte totalmente
plegable, es decir, en una posición en la que el brazo de elevación
16 se apoye en los bordes superiores del marco 14. Tal como se
observará, el brazo de elevación 16 y el marco 14, junto con el
elemento que puede pivotar 28 y el cilindro hidráulico 32, definen
una unión cinemática en la que el marco 14 forma la unión fija.
Dicha unión define el movimiento hacia arriba y hacia abajo según
muestra las flechas 23 y el movimiento hacia adelante y hacia atrás
según muestran las flechas 31.
La Figura 3 muestra el dispositivo de
manipulación 10 en una configuración en la que el brazo de elevación
16 se ha movido completamente hacia adelante con respecto a las
Figuras 1 y 3. Esto se consigue gracias a la contracción total del
cilindro hidráulico 34, que hace pivotar el elemento que puede
pivotar 28 en la posición que se muestra en la Figura 3.
En la Figura 3 se puede apreciar con mayor
detalle el rodamiento 38 que define el eje A. Dicho rodamiento 38
es del tipo de bolas, es decir, antifricción, y comprende un anillo
de rodadura interior 40 y un anillo de rodadura 42 exterior con
bolas de acero entre los mismos. El anillo de rodadura interior 40
está acoplado fuertemente a la base de soporte 12, mientras que el
anillo de rodadura exterior 42 está acoplado fuertemente al marco
14. Ambos anillos de rodadura 40, 42 están dispuestos de manera que
queden centrados y que sean coaxiales al eje A. Esta concepción
permite que el rodamiento 38 soporte cargas suspendidas en el
enganche del tipo de horquilla 26 que pueden alcanzar 20.000 kg y
más. La Figura 3 muestra asimismo una primera unidad de
servoaccionador 44 fijada al marco 14 y una primera corona de
engranaje 46 dentado por su parte anular interior y que está fijada
a la base de soporte 12, por ejemplo soldándola en la parte interior
al anillo de rodadura interior 40. La unidad de servoaccionador 44
y la corona de engranaje 46 accionan el rodamiento 38. La corona de
engranaje 46 está centrada con respecto al primer eje de giro A. La
unidad de servomotor 44 está montada en la parte interior de la
parte frontal del marco 14 y acciona una rueda de engranaje 48 que
acopla la corona de engranaje 46. El accionamiento de la unidad de
servoaccionador 44 proporciona el giro del marco 14, incluyendo el
brazo de elevación 16, el elemento de manipulación 24 y el enganche
del tipo de horquilla 26, en el eje A. Esta disposición de la
unidad de servoaccionador 44 y el rodamiento 38 permite el giro del
marco 14 de 360º aproximadamente con respecto a la base de soporte
12. Se puede apreciar que el dispositivo de manipulación 10
preferentemente comprende una unidad de servoaccionador adicional
montada en la parte interior del marco 14, análoga a la unidad de
servoaccionador 44, con el fin de permitir una distribución de la
carga y ser redundante. Tal como se observará, el montaje de la
primera unidad de servoaccionador 44 en el interior del marco
giratorio 14 y la corona de engranaje 46 en la base de soporte 12,
en lugar de al revés, reduce la cantidad de modificaciones
estructurales requeridas en el nivel del suelo de la nave de colada
y permite una construcción compacta del dispositivo de manipulación
10.
La Figura 3 muestra asimismo un acoplamiento de
transmisión de potencia 50 para transferir la potencia y el control
hidráulico y eléctrico desde la base de soporte fija 12 hasta el
marco giratorio 14. Dicho acoplamiento de transmisión de potencia
50 forma una interfaz para suministrar y controlar el primer y el
segundo cilindro hidráulico 32, 34 y la primera unidad de
servoaccionador 44 (y la segunda unidad de servoaccionador 68
detallada más adelante). El acoplamiento de transmisión de potencia
50 comprende un eje fijo 51 montado a una placa base 52 de la base
de soporte 12 y un cojinete 53 que puede girar en dicho eje 51. Se
deberá observar que el eje 51 y el cojinete 53 están concebidos
entre otros para traspasar de forma hermética aceite desde una parte
de la máquina fija a una móvil.
La Figura 4 muestra con mayor detalle la segunda
articulación giratoria 54 que define el eje C. Vista desde arriba,
la segunda parte extrema 20 del brazo de elevación 16 se parece a
una barra de tracción de remolque, es decir, se inclina hacia una
punta redondeada (véase también la Figura 5). La punta de dicha
segunda parte extrema 20 está dispuesta como un cabezal de
rodamiento 56 para la segunda articulación giratoria 54. Visto
desde la parte lateral en la Figura 4, el cabezal de rodamiento 56
presenta una altura reducida en comparación con el resto de la
segunda parte extrema 20. El cabezal de rodamiento 56 está provisto
de un orificio cilíndrico pasante que forma un casquillo de
rodamiento 58 para un eje 60 provisto de un cabezal superior
integrado. Se fija una pestaña inferior a la parte baja del eje 60
para fijarla axialmente con el casquillo de rodamiento 58. La
segunda articulación giratoria 54 también comprende rodamientos de
bolas 62 dispuestos en ranuras adaptadas en el cabezal de rodamiento
56.
Tal como se puede apreciar en la Figura 4, el
elemento de manipulación 24 se fija en su giro al eje 60. En la
parte superior, el elemento de manipulación 24 comprende una placa
invertida 64 también fijada al eje 60. Se monta en la parte baja
protegida de la placa invertida 64 una segunda corona dentada
interiormente 66 que está centrada en el eje C. Se monta una
segunda unidad de servoaccionador 68 en una cavidad del brazo de
rodamiento 16, de manera que una rueda de engranaje 70 en su ángulo
de accionamiento acople la segunda corona de engranaje 66. Esta
disposición proporciona el accionamiento de la segunda articulación
giratoria 54, es decir, el pivotaje del elemento de manipulación 24
con respecto al brazo de elevación 16. Debido a la forma descrita de
la segunda parte extrema 20 y a la forma del elemento de
manipulación 24, dicho dispositivo de manipulación puede pivotar
sobre el eje C en un recorrido de 180º esencialmente.
Tal como se puede apreciar en la Figura 4, la
unión mencionada anteriormente, que comprende entre otros el brazo
de elevación 16, está dispuesta de manera que el elemento de
manipulación 24, más exactamente el eje central del enganche del
tipo de horquilla 26, presenta una orientación esencialmente
vertical en la configuración de la Figura 4. Como consecuencia, el
movimiento según la indica la flecha 31' permite sujetar una
cubierta de canal 70 (que se muestra en sección transversal en la
Figura 4). De hecho, dicho movimiento introduce ambas horquillas 72
del enganche del tipo de horquilla 26 debajo de las barras de
manipulación 74 dispuestas en la cubierta de canal 70 tal como se
puede apreciar en la Figura 4. El movimiento hacia adelante según
muestran las flechas 31' incluye el descenso del enganche del tipo
de horquilla 26 hasta algún punto, debido al radio fijo del
elemento que puede pivotar 28 y si es preciso, por medio del primer
cilindro hidráulico 32. Dependiendo de la posición del dispositivo
de manipulación 10 y/o de la posición y orientación de la cubierta
de canal 70, una o más etapas de regulación del elemento de
manipulación 24 (en el eje C) y/o el marco 14 (en el eje A) podrían
precisar la introducción de las horquillas 72 debajo de las barras
de manipulación 74 del modo adecuado. Cuando el enganche del tipo
de horquilla 26 sujeta la cubierta de canal 70 según se puede
apreciar en la Figura 4, dicha cubierta se puede levantar
levantando el cilindro hidráulico 32. Posteriormente, la cubierta
de canal 70 se puede trasladar a una localización diferente, por
ejemplo una posición de estacionamiento, mediante el accionamiento
adecuado en los ejes A, B, C, D. Obviamente, se puede llevar a cabo
la operación contraria del modo adecuado.
La Figura 5 muestra una vista en planta de
diferentes posiciones del dispositivo de manipulación 10 según la
primera forma de realización en una instalación de un alto horno. En
la Figura 5 se indican de forma esquemática un alto horno 75 y un
primer y un segundo canal 76, 78, que se encuentran próximos y se
extienden radialmente desde el alto horno 75. Dicho alto horno 75
puede comprender, por ejemplo, dos o más canales y, asociado al
mismo, un dispositivo de manipulación adicional en el lado opuesto
(que no se muestra). La primera cubierta de canal 70 se muestra en
una operación de funcionamiento 81 y en una posición de
estacionamiento 82. También se muestra una segunda cubierta de
canal 70' en una posición de funcionamiento 83 y en una posición de
estacionamiento 84. Para cada una de dichas posiciones 81, 82, 83,
84 se muestra una posición correspondiente del dispositivo de
manipulación 10 en la Figura 5. Obviamente, el dispositivo de
manipulación 10 puede funcionar en otras posiciones distintas
dentro de su gama de trabajo, dependiendo de la arquitectura real de
la instalación de alto horno. De este modo, el dispositivo de
manipulación 10 individual puede llevar tanto la primera cubierta
de canal 70 como la segunda cubierta de canal 70' de una posición de
funcionamiento a una posición de estacionamiento y viceversa.
Tal como se puede apreciar adicionalmente en la
Figura 5, el dispositivo de manipulación 10 está dispuesto en el
suelo de la nave de colada, al lado de los canales de vertido 76, 78
y, preferentemente, en la línea bisectriz entre (los ejes centrales
de) los dos canales de vertido 76, 78. Además, el recorrido de
funcionamiento del dispositivo de manipulación 10 es mayor que la
distancia entre el eje de giro A y los ejes centrales de los
canales de vertido 76, 78. Además, la base de soporte 12 del
dispositivo de manipulación 10 se instala a una distancia de la
carcasa exterior del alto horno 75 mayor que el recorrido de
funcionamiento del dispositivo de manipulación 10. Así, entre
otros, se evitan intrínsecamente colisiones, por ejemplo con la
carcasa del horno. Tal como se puede apreciar en la Figura 5 (en
particular en la posición 82) el elemento de manipulación 24 puede
pivotar en una posición límite en la que se encuentra en un ángulo
recto, es decir 90º, con respecto al brazo de elevación 16. Tal
como se observará, la configuración descrita permite el pivotaje del
elemento de manipulación 24 sobre un recorrido de 180º incluso con
la cubierta de canal 70, 70' acoplada al mismo. Preferentemente, la
carrera de elevación que lleva a cabo el cilindro hidráulico 32
proporciona una altura de elevación en el enganche del tipo de
horquilla 26 que excede la altura total de una cubierta de canal.
Esta dimensión permite intercambiar las cubiertas de canal 70, 70'
si es necesario, por ejemplo disponiendo la cubierta de canal 70
directamente desde la posición 81 hasta la posición 83.
La Figura 6 muestra un dispositivo de
manipulación 110 según una segunda forma de realización de la
presente invención. En aras de la concisión, únicamente se detallan
a continuación las diferencias de la segunda forma de realización
con respecto a la primera forma de realización. De hecho, el
dispositivo de manipulación 110 que se puede apreciar en la Figura
6 en muchos aspectos es similar al dispositivo de manipulación 10.
También comprende una base de soporte 112, un marco 114, un brazo
de elevación 116 provisto de una primera y una segunda parte
extrema 118, 120 y un elemento de manipulación 124 provisto de un
enganche del tipo de horquilla 126. El dispositivo de manipulación
120 comprende un rodamiento y articulaciones giratorias para el giro
o pivotaje en los ejes A, B, C respectivamente. Al igual que en la
primera forma de realización, el dispositivo de manipulación 110
también comprende un primer cilindro hidráulico 132 para subir y
bajar el brazo de elevación 116 pivotando en el eje C. La
diferencia más importante en el dispositivo de manipulación 110
reside en el hecho de que el marco 114 no está provisto de un
elemento que puede pivotar, en su lugar, la primera parte extrema
118 del brazo de elevación 116 está conectada directamente al
cuerpo rígido del marco 114 en el eje B. Sin embargo, el
dispositivo de manipulación 110 está dispuesto para el traslado del
enganche del tipo de horquilla 126 según muestran las flechas 131,
tal como se muestra en la Figura 6. La segunda parte extrema 120
comprende un segundo cilindro hidráulico 134 dispuesto para su
recorrido hacia adelante y hacia detrás en un plano perpendicular
al eje C y en la dirección de prolongación del elemento de
manipulación 124. Tal como se puede apreciar también en la Figura
6, el enganche del tipo de horquilla 126 y el elemento de
manipulación 124 están dispuestos de manera que el primero se pueda
extraer con respecto al último por medio de una junta deslizante
rectilínea 135. El segundo cilindro hidráulico 134 proporciona el
accionamiento de la junta deslizante 135, es decir dirige el
movimiento hacia adelante y hacia atrás del enganche del tipo de
horquilla 126 según muestran las flechas 131, con respecto al
elemento de manipulación 124 y al brazo de elevación 116. Tal como
se podrá observar, el dispositivo de manipulación 110 según la
variante que se muestra en la Figura 6 cuenta con propiedades
similares y ofrece esencialmente las mismas ventajas que la forma de
realización descrita anteriormente.
La Figura 7 muestra un dispositivo de
manipulación 210 según una tercera forma de realización de la
presente invención. Unicamente se detallan a continuación las
diferencias con respecto a las formas de realización anteriores. En
la Figura 7, las partes similares o idénticas se muestran con los
mismos dígitos de unidades y decenas, pero con las centenas
incrementadas en uno. Mientras que las formas de realización
descritas anteriormente poseen cada una de ellas un grado de
libertad (DOF) de (movimiento) hacia adelante y hacia atrás, y tres
DOF de giro, el dispositivo de manipulación 210 está concebido
únicamente con tres DOF de giro en los ejes A, B, C. De este modo,
el dispositivo de manipulación 210 carece de cualquier DOF de
traslación. El enganche del tipo de horquilla 226 del dispositivo
de manipulación 210 está provisto de un primer y un segundo perno
de elevación 227 y 229, fijados esencialmente perpendiculares con
respecto a las horquillas 272. En lugar de barras de manipulación,
las cubiertas de canal 270, 270' adaptadas para el dispositivo de
manipulación 210 comprenden salientes de ojal 273 con ojales que
encajan con los pernos de elevación 227 y 229 del dispositivo de
manipulación 210. Debido a esta disposición, el dispositivo de
manipulación 210 puede recoger, traspasar y dejar las cubiertas de
canal 270, 270' sin DOF hacia adelante y hacia atrás. Como
consecuencia, el dispositivo de manipulación 210 presenta una
complejidad reducida y únicamente precisa un cilindro hidráulico
232, al mismo tiempo que ofrece una flexibilidad en el
posicionamiento comparable con las formas de realización anteriores.
Se deberá observar que el marco 214 del dispositivo de manipulación
210, al igual que el marco 114, carece de elemento que puede
pivotar.
Un primer aspecto importante que se deberá
observar es la adecuación del dispositivo de manipulación 10, 110,
210 para la utilización en dos canales de fundición cercanos
diferentes de un alto horno. También se deberá apreciar que la
configuración descrita de los dispositivos de manipulación 10, 110,
210 permite que éstos se utilicen en muchas arquitecturas de nave
de colada diferentes, entre otros motivos, debido a una amplia
variedad de posiciones de trabajo y de estacionamiento accesibles
mediante el dispositivo de manipulación. Debido a su flexibilidad
de posición y a su construcción, el dispositivo de manipulación 10,
110, 210 se instala sin requerir cambios excesivos, si existe
alguno, en las instalaciones existentes. Muchos dispositivos de
manipulación según la técnica anterior presentan una configuración
como una grúa en voladizo, con un brazo que se soporta por y puede
girar en un pilar vertical. Con el fin de asegurar que el
dispositivo de manipulación no pueda volcar, los pilares de los
dispositivos según la técnica anterior a menudo se fijan en su
extremo superior a alguna estructura rígida presente en la nave de
colada. Dado que el dispositivo de manipulación 10, 110, 210 según
la presente invención es de un tipo que se monta en el suelo, se
puede instalar fácilmente en muchas localizaciones diferentes en
una nave de colada, sin que tenga importancia la arquitectura de
esta última. Dado que el dispositivo de manipulación 10, 110, 210
se puede situar a una distancia determinada del alto horno y los
canales de fundición, éste no constituye un obstáculo para perforar
y taponar y otras aplicaciones requeridas cerca del orificio de
colada o el canal de fundición. Además, el dispositivo de
manipulación 10, 110, 210 está adaptado para evitar obstáculos como
conductos y cubiertas de evacuación de emisiones de gas, incluso
cuando soporte una cubierta de canal voluminosa.
Otro aspecto importante a observar es la
adecuación del dispositivo de manipulación 10, 110, 210 para la
automatización del proceso, por ejemplo, retirada e instalación
completamente automática de dos cubiertas de canal (70, 70') antes
y después de perforar o taponar el orificio de colada en un alto
horno. De hecho, en la forma de realización más simple, el
dispositivo de manipulación 210 representa una especie de brazo
robot especialmente desarrollado, similar a un brazo robot polar
(en los ejes A, B) que carece de giro de muñeca DOF y provisto de un
actuador final provisto de un DOF único (en el eje C). Las dos
primeras formas de realización preferidas 10, 110 añaden un DOF, es
decir, movimiento o traslación hacia adelante y hacia atrás (flechas
31, 131), al actuador final (es decir, elemento de manipulación
24). De acuerdo con esto, el dispositivo de manipulación 10, 110,
210 resulta perfectamente adecuado para el funcionamiento
automático aplicando técnicas conocidas por los expertos en la
materia. Sin embargo, no se excluye el equipamiento del dispositivo
de manipulación 10, 110, 210 para el control manual.
Finalmente, mientras que el dispositivo de
manipulación 10, 110, 210 se ha descrito en el contexto de la
transferencia de una cubierta del canal de vertido aguas arriba, es
decir, el canal principal del alto horno, no se excluye que dicho
dispositivo se pueda utilizar para traspasar otros elementos de
canal, por ejemplo una cubierta del canal principal aguas abajo o
accesorios del arrabio o los canales de escoria. Además, las
definiciones angulares dadas para las formas de realización
preferidas pueden diferir de otras formas de realización según la
invención. De este modo, cuando se utilizan términos como vertical,
horizontal, perpendicular, paralelo, etc. para describir las formas
de realización preferidas, los expertos en la materia entenderán
que, dependiendo de las condiciones locales, pueden darse, o
incluso se pueden requerir, desviaciones angulares de varios grados
(º) o incluso de hasta 30º con respecto a dichas definiciones
angulares, sin apartarse del concepto de un dispositivo de
manipulación según la presente invención.
Claims (15)
1. Dispositivo de manipulación (10) para
elementos de canales de vertido en un horno de cuba, en particular
para unas cubiertas de canal (70, 70'), que comprende:
una base de soporte (12) dispuesta lateralmente
con respecto a dicho canal de vertido;
un marco (14) que es soportado por dicha base de
soporte (12) y conectado a la misma por medio de un rodamiento (38)
que define un primer eje de giro (A), que es esencialmente vertical,
en el que dicho marco (14) puede girar con respecto a dicha base de
soporte (12);
un brazo de elevación (16) provisto de una
primera parte extrema (18) y de una segunda parte extrema (20),
estando conectada dicha primera parte extrema (18) a dicho marco
(14) por medio de por lo menos un primera articulación giratoria
(22) que define un segundo eje de giro (B), que es esencialmente
horizontal, alrededor del cual puede pivotar dicho brazo de
elevación (16) con el fin de subir o bajar su segunda parte extrema
(20);
un elemento de manipulación (24) conectado a
dicha segunda parte extrema (20) de dicho brazo de elevación (16)
por medio de una segunda articulación giratoria (54) que define un
tercer eje de giro (C), que se encuentra en un plano esencialmente
perpendicular a dicho segundo eje de giro (B), alrededor del cual
dicho elemento de manipulación (24) puede pivotar con respecto a
dicho brazo de elevación (16); y
un enganche del tipo de horquilla (26) conectado
a dicho elemento de manipulación (24) y dispuesto de manera que
permita recoger, trasladar y disponer hacia abajo dichos
elementos.
2. Dispositivo de manipulación según la
reivindicación 1, en el que dicho marco (14) comprende un elemento
que puede pivotar (28), estando conectado dicho elemento que puede
pivotar (28) a dicho marco (14) por medio de una tercera
articulación giratoria (30) que define un cuarto eje de giro (D),
que es paralelo a dicho segundo eje de giro (B), en el que dicho
brazo de elevación (16) está conectado a dicho elemento que puede
pivotar (28), de tal manera que dicho brazo de elevación (16) es
capaz de ejecutar un movimiento hacia adelante y hacia atrás con
respecto a dicho marco (14).
3. Dispositivo de manipulación según la
reivindicación 1, que comprende asimismo una junta deslizante
rectilínea (135) que conecta dicho enganche del tipo de horquilla
(126) a dicho elemento de manipulación (124), de tal manera que
dicho enganche del tipo de horquilla (126) pueda ejecutar una
translación hacia adelante y hacia atrás con respecto a dicho brazo
de elevación (116).
4. Dispositivo de manipulación según la
reivindicación 1, que comprende asimismo un primer perno de
elevación (227) y un segundo perno de elevación (229), estando
fijados dichos primer y segundo perno (227, 229) esencialmente
perpendiculares a una primera y una segunda horquilla (272) de dicho
enganche del tipo de horquilla (226) respectivamente, de tal manera
que dicho dispositivo de manipulación (210) pueda recoger dichos
elementos mediante el giro de dicho marco (214) alrededor de dicho
primer eje de giro y/o el giro de dicho elemento de manipulación
(222) alrededor de dicho tercer eje de giro.
5. Dispositivo de manipulación según una de las
reivindicaciones 1 a 4, que comprende asimismo un primer cilindro
hidráulico (32) conectado de manera que pueda pivotar con respecto a
dicho marco (14) y a dicho brazo de elevación (16) para subir o
bajar dicha segunda parte extrema (20) de dicho brazo de elevación
(16).
6. Dispositivo de manipulación según una de las
reivindicaciones 1 a 5, que comprende asimismo una primera unidad
de servoaccionador (44) fijada a dicho marco (14) y una primera
corona dentada (46) por su parte interior fijada a dicha base de
soporte (12) y centrada en dicho primer eje de giro (A),
comprendiendo dicha primera unidad de servoaccionador (44) una
rueda de engranaje (48) que se acopla con dicha primera corona de
engranaje (46) para hacer girar dicho marco (14) con respecto a
dicha base de soporte (12).
7. Dispositivo de manipulación según la
reivindicación 6, en el que dicho dispositivo de manipulación (10),
dicha primera unidad de servoaccionador (44) y dicha primera corona
de engranaje (46) están dispuestos, de tal manera que hagan girar
dicho marco (14) en un intervalo de por lo menos 200º.
8. Dispositivo de manipulación según una de las
reivindicaciones 1 a 7, que comprende asimismo una segunda unidad
de servoaccionador (68) fijada a dicho brazo de elevación (16) y una
segunda corona dentada (66) por su parte interior fijada a dicho
elemento de manipulación (24) y centrada en dicho tercer eje de giro
(C), comprendiendo dicha segunda unidad de servoaccionador (68) una
rueda de engranaje (70) que se acopla con dicha segunda corona de
engranaje (66) para hacer que dicho elemento de manipulación (24)
pivote con respecto a dicho brazo de elevación (16).
9. Dispositivo de manipulación según la
reivindicación 8, en el que dicho dispositivo de manipulación (10),
dicha segunda unidad de servoaccionador (68) y dicha segunda corona
de engranaje (66) están dispuestos de tal manera que hagan pivotar
dicho elemento de manipulación (24) en un recorrido de por lo menos
aproximadamente 180º.
10. Dispositivo de manipulación según la
reivindicación 2, que comprende asimismo un segundo cilindro
hidráulico (34) conectado de tal manera que pueda pivotar con
respecto a dicho marco (14) y a dicho elemento que puede pivotar
(28) para producir dicho movimiento hacia adelante y hacia atrás de
dicho brazo de elevación (16) haciendo pivotar dicho brazo que
puede pivotar (28).
11. Dispositivo de manipulación según la
reivindicación 3, que comprende asimismo un segundo cilindro
hidráulico (134) conectado a dicho enganche del tipo de horquilla
(26) y a dicho elemento de manipulación (24) para ejecutar dicha
translación hacia adelante y hacia atrás de dicho enganche del tipo
de horquilla (26).
12. Utilización del dispositivo de manipulación
según las reivindicaciones 1 a 11 en una instalación de alto horno,
estando instalado el dispositivo de manipulación (10, 110, 210)
instalado entre dos canales principales (76, 78) próximos que se
extienden radialmente desde dicho alto horno (75), para retirar,
estacionar, instalar y/o intercambiar ambas cubiertas de canal (70,
70') de ambos canales principales del alto horno (76, 78).
13. Instalación de alto horno que comprende un
dispositivo de manipulación (10, 110, 210) según una de las
reivindicaciones 1 a 10 y por lo menos dos canales de vertido (76,
78) próximos que se extienden radialmente desde dicho alto horno
(75), en el que dicha base de soporte (12) está dispuesta en el
suelo de la nave de colada de dicha instalación de alto horno,
esencialmente en la línea bisectriz entre dichos dos canales de
vertido.
14. Instalación según la reivindicación 13, en
la que el recorrido de funcionamiento de dicho dispositivo de
manipulación (10, 110, 210) es mayor que la distancia entre dicho
primer eje de giro (A) y el eje central de dichos canales de vertido
(76, 78).
15. Instalación según las reivindicaciones 13 ó
14, en la que dicha base de soporte (12) está dispuesta en el suelo
de la nave de colada a una distancia de la carcasa exterior de dicho
alto horno (75) que es mayor que el recorrido de funcionamiento de
dicho dispositivo de manipulación (10, 110, 210).
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