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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Stranggießanlage mit mindestens
einer Stranggießkokille und mit mindestens einem Roboter
zur Durchführung prozessgesteuerter und automatisierte
Eingriffe an der Stranggießanlage.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft alle Arten von Stranggießanlagen,
bei denen eine Metallschmelze aus einem Schmelzenbehälter,
wie beispielsweise einer Gießpfanne, über ein
Verteilergefäß in eine gekühlte Kokille
geleitet wird, dort unter intensiver Kühlung zu einem zumindest
teilweise erstarrten Strang eines gewünschten Querschnitts
geformt und aus der Stranggießanlage kontinuierlich ausgefördert
wird. Der kann einen Brammen-, Dünnbrammen-, Band-, Vorblock-
oder Knüppelquerschnitt beliebiger Abmessungen aufweisen.
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Roboter
werden an einer Stranggießanlage zur Durchführung
von laufend wiederkehrenden Arbeiten und bei der Beseitigung von
Betriebsstörungen in gefährdenden Bereichen eingesetzt,
bei denen das Bedienpersonal großer Hitzeeinwirkung, ausgehend
von dem flüssigen Metall und dem gegossenen Metallstrang,
oder Schlacken- und Metallspritzern ausgesetzt ist. Dabei werden
die Roboter bereits an der offenen Stranggießkokille zur
Beobachtung der Schmelzenbadoberfläche, zur Gießpulveraufgabe,
zur Temperaturmessung und zur Probenahme und dgl. eingesetzt wird.
Außerdem werden Roboter zum Schattenrohrwechsel, Gießrohrwechsel oder
zum Wechsel von Verschlussplatten des Schieberverschlusses sowie
zum Freiblasen der Ausflussöffnung an Verteilergefäßen
und Gießpfannen eingesetzt. Es ist bekannt, dass Roboter
für die Inspektion der gegossenen Stränge sowie
der abgetrennten Brammen, Vorblöcke oder Knüppel
und für die Fehlerbeseitigung, beispielsweise durch Flämmen,
im Auslaufbereich der Stranggießanlage eingesetzt werden.
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Aus
der
EP 0 371 482 A2 ist
der Einsatz eines Mehrfunktionsroboters an einer Stranggießkokille
bekannt, wobei der Roboter einerseits gießprozessbedingte
Daten von Messeinrichtungen an der Kokille erhält und andererseits
Messdaten durch ein beispielsweise optisches Erkennungssystem selbst an
der Kokille erfasst und anhand dieser Informationen einen Einsatzplan
mit Prioritätszuordnung erstellt und abarbeitet. Es handelt
sich hierbei um einen stationären Roboter, dessen Standort
speziell für den Einsatz an der Kokille gewählt
ist.
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Aus
der
JP 03-71959 A ist
der Einsatz von zwei Robotern auf der Gießbühne
einer mehrsträngigen Stranggießanlage bekannt,
wobei jedem Roboter auf der Gießbühne eine Fahrbahn
zugeordnet ist und der Roboter auf dieser eine Einsatzposition einnehmen
kann, um an einem großen Trogverteiler Gießrohre
auszuwechseln und an den Auslassöffnungen des Verteilergefäßes
und den Gießrohren Reinigungsarbeiten durchzuführen.
Jedem Roboter ist ein abgegrenzter Arbeitsbereich zugeordnet, wobei
ein Arbeiten eines Roboters im Arbeitsbereich des weiteren Roboters
nicht möglich ist.
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In
der
WO 2005 118182
A1 wird ein Roboter für eine Stranggießanlage
vorgeschlagen, mit dem unterschiedliche Eingriffe an einer Stranggießanlage an
verschiedenen Arbeitspositionen durchgeführt werden sollen,
die außerhalb der Reichweite einer einzigen Einsatzposition
des Roboters liegen. Der Stranggießan tage ist eine Fahrbahn
zugeordnet, und der Roboter weist ein Fahrwerk auf, das an der Fahrbahn
verlagerbar geführt ist. An der Fahrbahn sind mindestens
eine Parkposition und mindestens zwei Einsatzpositionen für
den Roboter festgelegt. Jeder Einsatzposition sind nur von dieser
Einsatzposition aus erreichbare Arbeitsbereiche an der Stranggießanlage
zugeordnet, wobei der Abstand zwischen jeder Einsatzposition des
Roboters und dem zugeordneten Arbeitsbereich oder Versorgungsbereich
innerhalb der minimalen und maximalen Reichweite des Roboterarms
festgelegt ist. Der Roboter ist mit einer Datenübertragungs-
und empfangseinrichtung ausgestattet; diese ist wiederum mit einer
zentralen Leiteinrichtung oder einem Prozessrechner der Stranggießanlage
signaltechnisch verbunden. Durch die Festlegung einer Fahrbahn an
der Stranggießanlage oder in Teilbereichen einer Stranggießanlage,
die an einer Mehrzahl von potentiellen Arbeitsbereichen so vorbeigeführt
wird, dass diese Arbeitsbereiche in der Reichweite von vorbestimmten
Einzelpositionen eines auf der Fahrbahn verfahrbaren Roboters liegen, soll
die beschränkte, nur singuläre Einsatzmöglichkeit
eines Roboters aufgelöst werden.
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Aus
der
WO 2007 057061
A1 ist eine Stranggießanlage mit mindestens einem
Multifunktions-Roboter bekannt. Dabei ist an der Stranggießanlage mindestens
ein Arbeitsbereich festgelegt und jedem Arbeitsbereich mindestens
ein Multifunktions-Roboter zugeordnet, der seinerseits auf einem
Schwenkarm angeordnet ist. Der Multifunktions-Roboter ist auf einem
Schwenkarm einer auf der Gießbühne der Stranggießanlage
befestigten Drehsäule angeordnet und mit dem Schwenkarm
zwischen einer Rückzugsposition und einer Arbeitsposition
verschwenkbar.
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Andererseits
werden in Stranggießkokillen in regelmäßigen
Abständen Gießpulverkrusten immer noch durch Bedienungspersonal
entfernt. Hierbei wird ein Holzstab etwa zehn bis zwanzig Zentimeter tief
in den Gießspalt zwischen der Kokille und dem teilerstarrten
Gießstrang eingeführt und entlang der Kokillenkontur
gezogen. Falls eine verstärkte Bildung von Gießpulverkrusten
im Schmalseitenbereich festgestellt wird, müssen diese
manuell entfernt werden.
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Die
Qualität und Quantität dieses Vorgangs hängt
von dem ausführenden Personal ab und schwankt, wenn diese
wechseln. Es besteht keine automatische Datenerfassung über
den Vorgang der Gießkrustenkontrolle oder der Krustenentfernung.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, die Beobachtung der Gießpulverkruste
sowie ihre Entfernung zu vereinfachen.
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Gemäß der
Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Stranggießanlage
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der mindestens
eine Roboter Mittel zur Gießkrustendetektion in der mindestens
einen Stranggießkokille umfasst.
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Durch
die Verwendung eines Roboters wird der bislang manuell ausgeführte
Vorgang automatisiert. Mit Hilfe von Sensoren werden vereinheitlichte Daten über
die vorgefundenen Verkrustungen und die beim Detektieren von Gießpulverkrusten
aufgebrachten Kräfte erfasst. In einem zweiten Schritt
werden diese Daten in die bestehende Datenstruktur der Anlage mit
eingebracht.
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Durch
die Automation lässt sich eine sehr einheitliche Ausführung
des Vorgangs sicherstellen. Die geschaffene Datenbasis erlaubt statistische
Erhebungen über die Auswirkungen der Verkrustungen und
deren Entfernung.
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Ein
Roboter kann in Form eines festinstallierten Geräts ausgeführt
werden, wobei der Roboterarm an einer festgelegten Stelle in der
Nähe der Versorgungs- und Bedieneinheiten der Kokille befestigt wird.
Hierdurch können Entfernungen von etwa fünf Metern überbrückt
werden, und der Roboter kann so positioniert werden, dass er zwischen
zwei Einsätzen in einem geschützten Bereich angeordnet
ist.
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Beim
Anfahren an die Kokille können verschiedene Geometriedaten
für den Roboter zur Einhaltung der erforderlichen Abstände
zu den einzelnen Aggregaten genutzt werden. Falls erforderlich, lässt
sich auch die obere Kontur der bei der Stranggießkokille
zum Einsatz kommenden Kupferplatten zur Referenzpunktfahrt einsetzen.
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Die
zum Einsatz kommenden Roboter sind mit hitzebeständigen
Schutzverkleidungen ausgestattet. Holzstäbe zum Abtasten
der Gießkrusten, die sich mehrfach verwenden lassen, werden
in einer Magazinwechseleinrichtung bereitgestellt. Zusätzlich ist
eine Sensorik zum Schutz des Bedienpersonals hinsichtlich des Roboters
vorzusehen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass der Roboter in der Nähe von Versorgungs-
oder Bedieneinheiten der mindestens einen Stranggießkokille
angeordnet ist.
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Unter
der Voraussetzung, dass es sich bei der Stranggießanlage
um eine Mehrstranggießanlage mit mehreren Stranggießkokillen
handelt und zwischen den Kokillen ein auf Schienen verfahrbarer Verteilerrinnenwagen
vorgesehen ist, lässt sich Roboter an dem Verteilerrinnenwagen
befestigen.
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Vorzugsweise
wird der Roboter auf der Unterseite des Verteilerrinnenwagens angeordnet.
Hier lässt er sich einerseits platzsparend unterbringen und
andererseits ist er gegenüber Guss- und Schlackespritzern
weitgehend geschützt.
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Mit
Vorteil lassen sich auch die Konturen der Stranggießkokille,
insbesondere der obere Kokillenrand, zur Orientierung des Roboters
nutzen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Roboter mit wenigstens
einem Sensor zur Erfassung der Gießkruste in den Stranggießkokillen
versehen. Der Sensor ist insbesondere als Kraft- oder Drucksensor
ausgebildet und vorzugsweise kein optischer Sensor.
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Mit
Hilfe des an dem Roboter angebrachten Kraftsensors lässt
sich die Dicke der Gießkruste bestimmen, beispielsweise
in einer in den Roboter integrierten Rechen- und Auswerteeinheit
oder in der Rechenanlage eines zentralen Leitstandes.
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Mit
Vorteil umfasst der Roboter eine Drehsäule, wenigstens
einen Schwenkarm und/oder wenigstens einen Gelenkarm und einen daran
angebrachten, insbesondere auswechselbaren, Endeffektor.
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Vorzugsweise
sind an dem Endeffektor Mittel zum Entfernen der Gießkruste
angebracht oder anbringbar.
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Nachstehend
wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert. Die einzige Figur zeigt eine seitliche Ansicht
einer Gießbühne mit einem Verteilerrinnenwagen
und einem an diesem befestigten Roboter.
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Ein
Verteilerrinnenwagen 1 (Figur) nimmt aus einer (hier nicht
dargestellten) Gießpfanne eine Metallschmelze auf und befördert
diese anschließend zu einer oder mehreren Stranggießkokillen 2. Hierzu
ist der Verteilerrinnenwagen 1 über Räder 3 auf
Schienen 4 auf der Gießbühne 5 bewegbar
gelagert.
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Auf
seiner Unterseite weist der Verteilerrinnenwagen 1 ein
Gießrohr 6 auf, aus dem die Schmelze in die Kokille 2 rinnt
Die Kokille 2 weist an ihren Längs- sowie ihren
Querseiten bewegliche Kupferplatten 7, 8 auf,
zwischen den sich aus der Schmelze ein allmählich erkaltender
Metallstrang 9 bildet. Um die Beweglichkeit des Metallstrangs 7 gegenüber den
Kupferplatten 7, 8 zu unterstützen, wird
Gieß Pulver in den Bereich auf der Innenseite der Kupferplatten 7, 8 eingebracht,
das zusammen mit der oberen Schicht der Schmelze verkrusten kann,
so dass eine Gießkruste entsteht, die in Abständen
entfernt werden muss.
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Auf
der Unterseite des Verteilerrinnenwagens 1 ist ein Roboter 10 befestigt,
der mit einem mehrgliedrigen Gelenk- und Dreharm 11 ausgestattet ist.
Am distalen Ende des Gelenk- und Dreharms 11 ist ein Endeffektor
vorgesehen, an dem sich eine einem Vorratsmagazin entnehmbare Holzstange
oder dergleichen befestigen lässt, um den inneren Rand der
Kokille im Bereich der Gießkruste abzutasten. Entsprechend
der festgestellten Kraft lässt sich die Stärke
der Gießkruste bestimmen. Hierzu ist entweder der Roboter 9 oder
ein zentraler Leitstand, an den der Roboter 9 angeschlossen
ist, mit den erforderlichen Rechenmitteln ausgestattet. Vorzugsweise
lassen sich die ermittelten Ergebnisse für die Dicke der Gießkruste
auch auf einem Bildschirm anzeigen. Dann kann entschieden werden,
ob und in welchen zeitlichen Abständen diese entfernt werden
muss.
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Es
lässt sich jedoch auch vorsehen, dass der Roboter 10 bereits
selbständig diese Entscheidung trifft. In diesem Fall wechselt
ein an dem Arm 11 angebrachter Endeffektor die Holzstange
gegen ein Werkzeug zur Entnahme der Schlacke und der Gießkruste
aus. Es versteht sich, dass verschiedene Sensoren, beispielsweise
auch zur Temperaturmessung, an dem Arm 11 des Roboters 10 angebracht
sein können.
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Im
Falle einer Mehrstranggießanlage kann der Roboter 10 auf
einfache Weise jeweils mit dem Verteilerrinnenwagen 1 verfahren
werden, so dass er die Gießkrusten in jeder Stranggießkokille 2 überprüfen
und gegebenenfalls entfernen kann.
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- 1
- Verteilerrinnenwagen
- 2
- Stranggießkokille
- 3
- Räder
- 4
- Schienen
- 5
- Gießbühne
- 6
- Gießrohr
- 7
- Kupferplatte
- 8
- Kupferplatte
- 9
- Metallstrang
- 10
- Roboter
- 11
- Gelenk-
und Dreharm
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0371482
A2 [0004]
- - JP 03-71959 A [0005]
- - WO 2005118182 A1 [0006]
- - WO 2007057061 A1 [0007]