ES2658045T3 - Dispositivo de acoplamiento para acoplar de manera reversible una cubierta de cuchara a una tobera colectora, cubierta de cuchara autosostenible, kit asociado y método para acoplar una cubierta de cuchara a una tobera colectora - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de acoplamiento (34) para acoplar de manera reversible un orificio de entrada (115a) de una cubierta de cuchara (111) a una tobera colectora (112) fijada a la parte externa de un fondo de una cuchara (11) en una instalación de fundición de metal; comprendiendo dicho dispositivo de acoplamiento: a) un marco articulado (34h) que tiene una abertura central perpendicular a un eje longitudinal, X1, que pasa a través del centroide de dicha abertura, y que es adecuado para recibir una cubierta de cuchara; b) medios de conexión de cubierta (55a) para conectar dicho marco articulado (34h) a una cubierta de cuchara insertada en dicha abertura central; c) al menos unos pestillos alargados primero y segundo (32) que comprenden un extremo distal y un extremo proximal, en el que cada uno de los al menos pestillos primero y segundo: - se monta de manera pivotante sobre una bisagra (36) en un nivel más próximo al extremo distal que al extremo proximal del pestillo, estando dicha bisagra situada en el marco articulado (34h) de manera que el pestillo pueda pivotar de una posición de fijación a una posición de reposo, - se acopla a un medio flexible (35) desviado de manera natural para accionar el pestillo a su posición de fijación, - está provisto de medios de captura (33, 33a) situados más cerca del extremo proximal que del extremo distal del pestillo, de manera que el pivotamiento de cualquiera de los al menos pestillos primero y segundo (32) alrededor de su bisagra respectiva (36) desde su posición de reposo respectiva hasta su posición de fijación respectiva, reduce la distancia que separa sus medios de captura (33, 33a) del centroide de la abertura central.
Description
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Para descargar la cubierta de cuchara antes de alejar la cuchara vacía de su posición de fundición, los medios de captura (33, 33a) del dispositivo de acoplamiento (34) se desacoplan de los medios de fijación (31, 31a) del marco de compuerta mediante la aplicación de una fuerza, F, en el marco de ranura (34s), como se describe anteriormente. Después, la cubierta de cuchara puede retirarse de la tobera colectora mediante el accionamiento de ésta en dirección descendente a lo largo del eje longitudinal, X1, y, después, alejarlo. De esta manera, la cuchara puede retirarse sin obstrucción de la cubierta de cuchara largo que cuelga por debajo de la cuchara.
La realización ilustrada en la figura 3 se prefiere particularmente por la manera en la que el dispositivo de acoplamiento se acopla a la cubierta de cuchara. En primer lugar, el marco articulado (34h) comprende un reborde cóncavo aguas arriba (55a) con una geometría que coincide con la geometría del reborde convexo aguas abajo del saliente (55b) de la cubierta de cuchara (111) (dicho reborde cóncavo aguas arriba no es visible en la figura 3 porque está oculto por el reborde aguas abajo del saliente que se apoya sobre el mismo). En esta etapa, la cubierta de cuchara se apoya sobre el reborde aguas arriba de los medios de conexión de dispositivo (55a) del dispositivo de acoplamiento. Preferiblemente, una parte de la pared periférica de la cubierta de cuchara forma rebajes con forma de cono truncado (56d) que forman soportes invertidos. Por tanto, el marco de ranura comprende, de manera ventajosa, rebordes de soporte en forma de cono truncado aguas arriba en los cuales pueden ajustarse cómodamente los rebajes con forma de cono truncado de la cubierta de cuchara. En este caso, la cubierta de cuchara se apoya, además, sobre los rebordes de soporte con forma de cono truncado aguas arriba del marco de ranura (34s) (cf. figura 3(a)). El marco de ranura también comprende un reborde aguas abajo enfrentado al reborde aguas arriba (55u) de los salientes (55b) de la cubierta de cuchara y que tienen una geometría coincidente entre ellos. Cuando se presiona el marco de ranura hacia el marco articulado, los salientes (55b) se sujetan entre los rebordes aguas arriba del marco articulado (34h) y los rebordes aguas abajo del marco de ranura (34s) como en las mordazas de un tornillo de banco (cf. figura 3(b)). En esta etapa, la cubierta de cuchara (111) y el dispositivo de acoplamiento (34) se sujetan firmemente entre sí. Dado que en el mismo momento los pestillos han pivotado a su posición de reposo, es posible insertar la cubierta de cuchara sobre la tobera colectora (112) a su posición de fundición sin que se produzca interferencia entre los medios de captura (33, 33a) del dispositivo de acoplamiento y los medios de fijación (31, 31a) del marco de compuerta (cf. figura 3(c)). Después, al liberar la fuerza de compresión aplicada sobre el marco de ranura y el marco articulado, la fuerza de resorte los impulsa para separarlos una distancia, Hf, en cuya etapa los medios de captura (33, 33a) del dispositivo de acoplamiento se han acoplado con los medios de fijación (31, 31a) de la compuerta deslizable. Al mismo tiempo, el reborde aguas abajo del marco de ranura (34s) se separa del saliente (55b) de la cubierta de cuchara, y los rebordes de soporte con forma de cono truncado aguas arriba del marco de ranura anidan cómodamente los rebajes con forma de cono truncado de la cubierta de cuchara. Por tanto, la cubierta de cuchara (111) se apoya en los rebordes de soporte con forma de cono truncado aguas arriba del marco de ranura (34s) y en los rebordes aguas arriba del marco articulado (34h) lo que proporciona gran estabilidad al sistema.
Debido, por otra parte, a la geometría con forma truncada de los rebordes de soporte aguas arriba del marco de ranura (56u) y los rebajes de la pared periférica (56d) y, por otra parte, a los rebordes aguas abajo (55d) de los salientes (55b) de la cubierta de cuchara que tienen una geometría convexa que coincide con la geometría cóncava de los rebordes aguas arriba del marco articulado, el alineamiento de la cubierta de cuchara (111) con la tobera colectora (112) puede hacerse muy fácilmente ya que la cubierta de cuchara y el dispositivo de acoplamiento pueden adaptar cualquier alineamiento incorrecto del sistema, y por tanto, asegurar en todos los casos un contacto hermético entre la tobera colectora y la cubierta de cuchara.
El control de la orientación angular alrededor del eje longitudinal, X1, del dispositivo de acoplamiento con respecto a la cubierta de cuchara (111) y, después, con respecto a los medios de fijación (31, 31a) del marco de compuerta, es esencial para el éxito de la operación. Una forma de asegurar que un robot (20) coloque siempre el dispositivo de acoplamiento sobre la cubierta de cuchara con la posición angular correcta y, después, lo gire de manera que los salientes (55b) de la cubierta de cuchara estén enfrentados al reborde aguas arriba del marco articulado (34h) (cf. figura 15) consiste en proporcionar al robot medios visuales (una cámara) capaces de identificar señales de referencia adecuadas. Una solución alternativa más económica consiste en proporcionar a la cubierta de cuchara varias lengüetas de referencia (17) distribuidas de manera uniforme alrededor de un perímetro de la cubierta de cuchara (preferiblemente, en la envoltura metálica (111m)), que acoplan indicadores de orientación coincidente en el soporte de almacenamiento (no se muestra), y por tanto aseguran que las cubiertas de cuchara estén siempre almacenadas en un soporte con una orientación determinada conocida por el robot.
La realización ilustrada en la figura 4 difiere de la ilustrada en la figura 3 y descrita anteriormente en que el marco de ranura se fija a la cubierta de cuchara, y solo el marco articulado queda libre para moverse a lo largo del eje longitudinal, X1, con respecto al marco de ranura y a la cubierta de cuchara. Cuando los pestillos (32) están en la posición de fijación, la cubierta de cuchara se apoya sobre la cavidad con forma de cono truncado del marco de ranura y no en los rebordes aguas arriba del marco articulado (representado aquí en el fondo de una cavidad). Cuando se aplica una fuerza de compresión sobre el marco articulado, la distancia entre el marco articulado (34h) y el marco de ranura (34s) disminuye hasta que los salientes (55b) de la cubierta de cuchara se sujetan entre los rebordes aguas arriba del marco articulado (34h) y los rebordes aguas abajo del marco de ranura (34s). Por tanto, el dispositivo de acoplamiento (34) y la cubierta de cuchara se sujetan firmemente entre sí. Al mismo tiempo, los pestillos pivotan hacia su posición de reposo, permitiendo así la inserción de la cubierta de cuchara sobre la tobera
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colectora en su configuración de fundición (cf. figuras 4(b) y 4(c)). La liberación de la fuerza aplicada sobre el marco articulado aleja el marco articulado del marco de ranura y acopla los pestillos (32) en los medios de fijación (31) del marco de compuerta cuando pivotan a su posición de fijación. La realización ilustrada en la figura 5 es similar a la ilustrada en la figura 3 y descrita más arriba y difiere de la misma en que (a) los medios de captura (33a) del dispositivo de acoplamiento (34) tienen la forma de una orejeta o gancho, mientras que los medios de fijación (31a) del marco de compuerta tienen la forma de una abertura, y (b) el marco de ranura no comprende rebordes de soporte con forma de cono truncado aguas arriba sobre los cuales puede apoyarse la cubierta de cuchara. De otro modo, el principio es idéntico al descrito con respecto a la figura 3 (para simplificar las figuras, el dispositivo y los medios de conexión de cubierta (55a, 55b) no se representan).
La figura 6 muestra una realización alternativa, que difiere de las realizaciones descritas anteriormente con referencia a las figuras 3 a 5, en que no comprende un marco de ranura (34s) y en que las bisagras (36) se colocan entre el extremo proximal y el extremo distal de los pestillos correspondientes, de manera que dichos pestillos pueden pivotar en un modo oscilante de su posición de fijación a su posición de reposo mediante la aplicación sobre el extremo distal de los mismos de una fuerza perpendicular al eje de la bisagra y al eje longitudinal, X1, y en la dirección de este último. En ausencia de un marco de ranura que permita la sujeción de los salientes (55b), los medios de conexión entre el dispositivo de acoplamiento y la cubierta de cuchara son, preferiblemente, una bayoneta. El medio flexible (35) se representa en la figura 6 como un resorte en espiral, con un extremo fijado al pestillo entre la bisagra y el extremo proximal de esta y el otro extremo al marco articulado (34h), pero, es evidente que podría ser un resorte de torsión colocado en las mismas bisagras. Los pestillos pueden pivotar a su posición de reposo mediante la aplicación de una fuerza en el extremo distal de los mismos, y pivotar nuevamente a su posición de fijación cuando dicha fuerza se libera y se deja que actúe la fuerza de resorte del medio flexible desviado. Como se describe con referencia a las realizaciones anteriores, la cubierta de cuchara puede llevarse a la posición de fundición cuando los pestillos están en su posición de reposo (cf. figura 6(c)) y fijarse a la tobera colectora pivotando los pestillos de nuevo a su posición de fijación y, de esa manera, acoplar los medios de fijación (31, 31a) del marco de compuerta (cf. figura 6(d)).
La figura 7 todavía muestra otra realización que difiere de las realizaciones descritas con referencia a las figuras 3 a 6 en que los ejes (36a) de las bisagras (36) se orientan paralelos al radio que se extiende desde el centro del eje (36a) hasta el centroide del hueco (115) de la cubierta de cuchara (111) (en las realizaciones anteriores, los ejes de las bisagras eran perpendiculares a ese radio). Sin embargo, el principio se mantiene muy similar al de las realizaciones anteriores en que los pestillos pueden pivotar de su posición de fijación a su posición de reposo mediante la aplicación de una fuerza adecuada y volver a su posición de fijación mediante la liberación de dicha fuerza y dejar que actúe el medio flexible. La figura 7 muestra un sistema sin marco de ranura, equivalente a la realización de la figura 6. Es evidente que el pivotamiento de los pestillos puede lograrse, además, con un marco de ranura (34s) que se mueva con respecto al marco articulado y que comprenda ranuras y canales con forma de alubia (34b), como se describe con referencia a las figuras 3 a 5.
La aplicación de una fuerza externa, F, para activar los pestillos de su posición de fijación a su posición de reposo puede realizarse con el robot (20) usado para llevar la cubierta de cuchara a su posición de fundición. Por ejemplo, y como se ilustra en las figuras 8 a 10, el robot puede comprender medios (21) para mover los pestillos (32) de su posición de fijación a su posición de reposo. En las figuras 8 y 10, dichos medios (21) comprenden un dedo pivotante y en la figura 9 comprenden un pistón, que puede activarse hidráulicamente o neumáticamente. Como se describe anteriormente, la fuerza externa aplicada por los medios (21) debe ser mayor que la fuerza de resorte del medio flexible para permitir el pivotamiento de los pestillos. El dispositivo de acoplamiento (34) comprende, además, medios de retención (22a) adecuados para permitir que los medios de sujeción de robot (22b) sujeten y manejen firmemente el dispositivo de acoplamiento.
Como se ilustra en la figura 11, un dispositivo de acoplamiento (34) puede acoplarse a la parte de entrada de una cubierta de cuchara. Por cuestiones prácticas, se prefiere que el dispositivo de acoplamiento (34) se inserte alrededor de la parte de entrada de una cubierta de cuchara desde la parte superior (extremo aguas arriba) de la cubierta de cuchara. De hecho, primero es más fácil para un robot (20) acoplar el dispositivo de acoplamiento (34) desde la parte superior de una cubierta de cuchara almacenada en un soporte próximo a la instalación de fundición. Segundo, por razones de mecánica de fluidos, la parte tubular de cubiertas de cuchara tiene, a menudo, una sección transversal variable, que diverge hacia la salida. El acoplamiento del dispositivo de acoplamiento desde el extremo corriente abajo de la cubierta de cuchara requeriría que la abertura central del dispositivo de acoplamiento (34) fuera más grande de lo necesario por las dimensiones de la parte de entrada de la cubierta de cuchara (111). La figura 15 muestra una vista lateral de un dispositivo de acoplamiento de acuerdo con la presente invención, de acuerdo con la realización descrita anteriormente con referencia a la figura 3, con el marco articulado (34h) (a) separado del marco de ranura (34s) en su primera posición y los pestillos (32) en posición de fijación y (b) más cercanos entre sí, con el marco de ranura (34s) en su segunda posición con los pestillos en su posición de reposo. Al acercar más el marco articulado al marco deslizable, los salientes (55b) de la cubierta de cuchara se sujetan entre los rebordes aguas arriba del marco articulado (34h) y los rebordes aguas abajo del marco de ranura (34s). Debe apreciarse que la sujeción de un dispositivo de acoplamiento (34) a una cubierta de cuchara al acercar entre sí dos marcos (34h, 34s) del dispositivo de acoplamiento para sujetar un saliente (55b) de la cubierta de cuchara es bastante novedosa incluso sin la ventaja adicional de que esta acción desencadena, además, el pivotamiento de los pestillos de su
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la cubierta de cuchara sobre una tobera colectora pivotando primero los pestillos (32) de su posición de fijación a su posición de reposo, como se describe anteriormente y se ilustra en las figuras 12(b) – (d). Cabe señalar que, durante todo este tiempo, la compuerta (114) que controla el flujo de metal líquido que sale de la cuchara está en una posición cerrada para evitar el derrame de metal líquido sobre el robot (20) y el dispositivo de acoplamiento (34). 5 Una vez en la configuración de fundición, los pestillos (32) pivotan nuevamente a su posición de fijación y, de esta manera, acoplan los medios de captura (33, 33a) de los mismos en los medios de fijación (31, 31a) del marco de compuerta, el robot se retira y la compuerta se abre para permitir que circule metal líquido desde la cuchara, a través del hueco continuo formado por la tobera interna (113), la tobera colectora (112) y la cubierta de cuchara (111) hacia una artesa o equivalente (cf. figuras 12(e) y (f)). El deslizamiento o rotación de la placa de compuerta de una 10 posición cerrada a una posición abierta se realiza mediante un brazo hidráulico, como se conoce bien en la técnica y no es necesario describirlo con detalle en la presente descripción. Cuando la cuchara está vacía, el robot (20) deposita la cubierta de cuchara usada en un soporte de eliminación adecuado, en el que el dispositivo de acoplamiento se separa de la cubierta de cuchara. La cubierta de cuchara usada se limpia para su reutilización o se elimina. Después, el robot lleva el dispositivo de acoplamiento (34) a una cubierta de cuchara nueva (111) para
15 acoplarlo a una cuchara nueva, como se explica anteriormente y se ilustra en la figura 12.
La combinación de un dispositivo de acoplamiento (34) con cubiertas de cuchara y medios de fijación adecuados (31, 31a) previstos en un marco de compuerta es una solución óptima y económica para el acoplamiento de una cubierta de cuchara a una cuchara (11) sin necesidad de medios de soporte externos durante la operación de
20 fundición. De hecho, un dispositivo de acoplamiento (34) puede reutilizarse cientos de veces para acoplar muchas cubiertas de cuchara a muchas cucharas cargadas con un lote nuevo de metal fundido. Las cubiertas de cuchara de acuerdo con la presente invención no son más caras que las cubiertas de cuchara de la técnica anterior ya que solo difieren de ellas en que comprenden salientes (55b), como se define anteriormente. El dispositivo de acoplamiento de la presente invención no es voluminoso y su manejo es muy fácil para los robots del estado de la técnica (20).
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