-
" Elektroden-Einspannvorrichtung für Elektro-
-
umschmeizanlagen " Die Erfindung betrifft eine Elektroden-Einspannvorrichtung
mit einem Elektrodenhaltekörper für Elektroumschmelzanlagen, die mit einer Kokille
und einem Elektrodentragarm ausgerüstet sind, in dem mindestens eine Verstelleinrichtung
für die winkellage des Elektrodenhaltekrpers und der Elektrode angeordnet ist.
-
Derartige Elektroden-Einspannvorrichtungen für Elektroschlackeumschmelzanlagen
sind beispielsweise durch die DE-OS 1 816 450 und die DE-AS 21 34 089 bekannt. Die
Verstelleinrichtungen sind dabei als eine Art Kardangelenk ausgebildet, in dem sich
die Elektrode aufgrund ihres Massenschwerpunkts und der Schwerkraft soweit selbst
ausrichten kann, daß beispielsweise der Einfluß einer schief angeschweißten Elektrodenstange
weitgehend kompensiert wird. Bei Einhaltung entsprechender Reibungsverhältnisse
innerhalb des Kardangelenks ist es möglich, die Elektrode nur von außen verstellbar
zu halten. Mit den bekannten Vorrichtungen ist es jedenfalls nicht möglich, bei
Abweichungen der Elektrodenstellung innerhalb der Kokille eine gezielte Beeinflussung
der Elektrodenlage bzw. eine Abhilfe durchzuführen. Beim Umschmelzen einer einzelnen
Abschmelzelektrode nach dem ESU-Verfahren innerhalb einer Kokille ist es jedenfalls
erwünscht, die Anordnung von Kokille und Elektrode möglichst konzentrisch zu gestalten,
damit das Schlackenbad an der- Kontur der Elektrode möglichst gleiche Abstände aufweist.
Die Konzentrizität bzw.
-
axiale Symmetrie ist für den Schmelzprozeß, für das Wärmeprofil im
Schlackenbad und im Schmelzsee sowie für die Erstarrungsbedingungen der metallischen
Schmelze von außerordentlicher Bedeutung.
-
Bei einem einseitig zu geringen Abstand zwischen Elektrode und Kokillenwand
besteht die Gefahr, daß - bei Lichtbogenöfen - der Lichtbogen, oder bei ESU-Ofen,
der Strompfad auf dem kürzesten Wege zwischen Elektrode und Kokillenwand verläuft.
In diesem Falle kann ein örtliches Durchschmelzen
der Kokillenwand
auftreten, wodurch im Falle einer Wasserkühlung der Kokille eine Dampfexplosion
nicht auszuschliessen ist.
-
Besondere Bedeutung kommt der Einstellmöglichkeit der Elektrode beim
Elektrodenwechsel zu, bei dem nach dem Abschmelzen einer Elektrode möglichst kurzzeitig
eine weitere Elektrode in ihre Umschmeizposition gebracht werden muß. Aus den genannten
Gründen ist es erforderlich, beim Einfahren der nachfolgenden Elektrode Lagekorrekturen
der Elektrode vorzunehmen. Mit den bisher bekannten Vorrichtungen war dies jedoch
gezielt nicht möglich.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Elektroden-Einspannvorrichtung
der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, mit der eine gezielte Verstellung
der Elektrode nicht nur vor dem Umschmelzprozeß, sondern auch während des Umschmelzprozesses
durchgeführt werden kann, ohne daß zu diesem Zweck ein Berühren der - unter Spannung
stehenden -Elektrode erforderlich ist. Insbesondere soll die Elektrode hierbei durch
Fernbedienung verstellt werden können.
-
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen
Elektroden-Einspannvorrichtung erfindungsgemäß dadurch, daß die Verstelleinrichtung
zwei definierte Schwenkachsen X-X und Y-Y aufweist, die rechtwinklig zueinander
stehen und denen unabhängig voneinander betätigbare Verstellantriebe zugeordnet
sind.
-
Im Gegensatz zum Stande der Technik, bei dem natürlich auch eine Verstellung
im X-Y-Koordinatensystem möglich ist, sind beim Erfindungsgegenstand die beiden
Schwenkachsen körperlich ausgebildet, und es ist ihnen - wiederum im Gegensatz zum
Kardangelenk - je ein Verstellantrieb zugeordnet, durch den der Elektrodenhaltekörper
und mit ihm die Elektrode um die X-X-Achse und/oder die Y-Y-Achse gesteuert einstellbar
ist.
-
Falls bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre das Bedienungspersonal
der Umschmelzanlage eine Exzentrizität von Abschmelzelektrode und Kokille bzw. eine
Abweichung von der vorgegebenen Lage beobachtet, ist es auf die angegebene Weise
ohne Berührung der Elektrode leicht möglich, diese gezielt zu verstellen und wieder
in die vorschriftsmäßige Lage zu bringen. Dies ist auch während des Umschmelzprozesses
jederzeit möglich, wenn beispielsweise die Elektrodenachse keinen geradlinigen Verlauf
hat, so daß die Elektrodeneinstellung von Zeit zu Zeit geändert werden muß. Dies
ist auch dann der Fall , wenn Elektrode und Elektrodenstange eine Winkelstellung
zueinander aufweisen, wie dies übertrieben in der DE-OS 18 16 450 dargestellt ist.
Die Massenverringerung der Elektrode während des Umschmelzprozesses sorgt jedenfalls
nicht in ausreichendem Maße dafür, daß das untere Ende der Elektrode - und nur hierauf
kommt es an - sich konzentrisch in der Kokille befindet.
-
Hierbei ist nämlich zu berücksichtigen, daß sich der Elektrodentragarm
aufgrund vorhandener Führungen während seiner
Abwärtsbewegung im
wesentlichen genau senkrecht bewegt.
-
Selbst wenn der Elektrodentragarm aufgrund einer vorhandenen Schwenkachse
in horizontaler Richtung schwenkbar ist, so kann hiermit nur ein Lageausgleich in
ttgentialer Richtung zum Schwenkradius erfolgen, nicht aber in radialer Richtung.
-
Außerdem fehlen den Elektrodentragarmen in aller Regel die für eine
Feineinstellung erforderlichen Antriebsmittel.
-
+) Eine ideale Einstellmöglichkeit der Elektrode unter vollständiger
Bestreichung des X-Y-Koordinatensystems ist dann gegeben, wenn beide Schwenkachsen
X-X und Y-Y horizontal verlaufen und sich vorzugsweise schneiden. In einem solchen
Fall braucht der Elektrodentragarm nicht schwenkbar zu sein, d.h.
-
die erfindungsgemäße Lösung ist auch anwendbar bei Elektroumschmelzanlagen,
die nach dem Portalprinzip konstruiert sind: Hierbei ist eine in sich starre Traverse
vorzugsweise vertikalbeweglich an zwei Standsäulen angeordnet oder nach Art einer
Kranbrücke auf einem Schienenpaar geführt. Bei Elektroumschmelzanlagen, die jedoch
mit einem Elektrodentragarm ausgestattet sind, der um eine senkrechte Achse schwenkbar
ist, läßt sich eine vereinfachte Ausführungsform mit ausreichenden Freiheitsgraden
für die Elektrodenbewegung dadurch erreichen, daß die ohnehin bereits vorhandene
senkrechte Schwenkachse für den Elektrodentragarm als eine der beiden definierten
Schwenkachsen für die Elektrodenverstellung verwendet wird. Eine derartige Elektroden-Einspannvorrichtung
ist gemäß der weiteren Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Elektrodentragarm,
der mit der Verstelleinrichtung um eine senkrechte Achse auf einer Kreisbahn schwenkbar
ist, die eine Schwenkachse X-X zur Kreisbahn tangential und die andere Schwenkachse
Y-Y die senkrechte Achse des Elektrodentragarms ist.
-
Mit einer solchen Ausführungsform läßt sich das untere Elektrodenende
um die X-X-Achse radial zur Schwenkachse des Elektroden-+) der Winkellage
tragarms,
d.h. zur Achse der Standsäule bewegen, während die Bewegung des unteren Elektrodenendes
in senkrechter Richtung dazu durch Schwenken um die vertikale Y-Y-Achse erfolgt.
Es versteht sich, daß die Elektrode hierbei eine Parallelverlagerung ausführt, die
jedoch für eine Vielzahl von Anwendungsfällen ausreichend ist.
-
Bei einem Elektrodentragarm, der mit der Verstelleinrichtung um eine
senkrechte Achse auf einer Kreisbahn K schwenkbar ist, wird die räumliche Lage der
Schwenkachsen X-X und Y-Y in besonders vorteilhafter Weise so gewählt, daß die Schwenkachse
X-X zur Kreisbahn tangential und die Schwenkachse Y-Y parallel zu einem Radius der
Kreisbahn verlaufen.
-
In Bezug auf die X-X-Achse wird die Anordnung zweckmäßig so getroffen,
daß zwischen dem Elektrodenhaltekörper und dem Elektrodentragarm ein Verstellantrieb
angeordnet ist, mittels welchem der Elektrodenhaltekörper um die Schwenkachse X-X
verstellbar ist. Als einheitlich mit dem Elektrodentragarm sind auch dessen Zusatzeinrichtungen
anzusehen, wie beispielsweise eine Bezugsplattform, die sich über mehrere Gewichtsmeßdosen
auf dem Elektrodentragarm abstützt. Auf diese besondere Möglichkeit wird weiter
unten noch näher eingegangen werden.
-
Eine besonders vorteilhafte Verstelleinrichtung für den Elektrodenhaltekörper
ist gemäß der weiteren Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse X-X
durch zwei beid-
seitig in den Elektrodenhaltekörper eingreifende
Zapfen gebildet ist, von denen der eine fest im Elektrodentragarm (oder in der Bezugsplattform)
und der andere um ein Maß "a" versetzt exzentrisch an einem Drehzapfen befestigt
ist, der drehbar im Elektrodentragarm (oder in der Bezugsplattform) gelagert ist,
wobei die Schwenkachse X-X und die Drehachse des Drehzapfens in dessen Mittelstellung
in einer waagrechten Ebene liegen, und daß zwis chen den Zapfen und dem Elektrodenhaltekörper
sphärische Lager angeordnet sind.
-
Es genügt in diesem Falle eine Drehbewegung des Drehzapfens, um den
exzentrischen Zapfen aus der waagrechten Ebene nach oben oder unten herauszubewegen,
wodurch sich der Elektrodenhaltekörper um die Y-Y-Achse um ein entsprechendes Maß
bewegt. Es versteht sich, daß der Kurbelradius des exzentrischen Zapfens groß ist
im Verhältnis zu dem Winkelbereich, den der exzentrische Zapfen durchläuft, damit
eine annähernde Linearität der Zapfenbewegung gegeben ist.
-
Um die Verstellbewegungen um die einzelnen Achsen möglichst unbeeinflußt
voneinander durchführen zu können, empfiehlt es sich, gemaß der weiteren Erfindung,
an dem Elektrodenhaltekörper einen Ausleger anzuordnen, der ein sphärisches Lager
für die Verbindung des Auslegers mit dem zugehörigen Verstellantrieb aufweist, und
den Mittelpunkt des sphärischen Lagers auf derY-Y-Achse, jedoch außerhalb der X-X-Achse
anzuordnen.
-
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung ist keineswegs darauf beschränkt,
die Schwenkachsen bzw. Zapfen sowie die zugehörigen Verstellantriebe unmittelbar
am Elektrodentragarm anzuordnen. Vielmehr ist es mit besonderem Vorteil möglich,
die genannten Bauteile an einer Bezugsplattform anzuordnen. Auf diese Weise findet
innerhalb der Bezugsplattform eine vollständige Kompensation von Kräften und Reaktionskräften
statt, so daß es möglich ist, die Bezugsplattform auf mehreren Gewichtsmeßdosen
anzuordnen, die auf dem Elektrodentragarm befestigt sind. Zweckmäßig werden hierbei
die Gewichtsmeßdosen äquidistant auf dem Umfang eines Kreises verteilt angeordnet,
der zur Elektrodenachse bzw. zur Achse des Elektrodenhaltekörpers konzentrisch verläuft.
Die Gewichtsmessung von Abschmelzelektroden hat in letzter Zeit für die Steuerung
des Umschmeizprozesses eine erhöhte Bedeutung erlangt. Durch die Messung des Summenwertes
der elektrischen Ausgangssignale der einzelnen Gewichtsmeßdosen kann unabhängig
von etwaigen Schrägstellungen der Elektrode ein exakter Meßwert für das Gesamtgewicht
der Elektrode ermittelt werden.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes gehen
aus den übrigen Unteransprüchen hervor.
-
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und seine Wirkungsweise
werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 6 näher erläutert.
-
Es zeigen: Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Elektroschlackeumschmelzanlage
mit ihren wesentlichen mechanischen Teilen, wobei die Kokille geschnitten dargestellt
ist, Figur 2 eine Draufsicht auf das Ende des Elektrodentragarms, an dem sich der
Elektrodenhaltekörper und dessen Verstellantriebe befinden, Figur 3 eine Vorderansicht
in Verbindung mit einem teilweisen Schnitt durch den Gegenstand von Figur 2 entsprechend
der dort gezeigten Linie III - 111, Figur 4 einen Scnnitt durch den Gegenstand von
Figur 3 entlang der Linie IV - IV, d.h. in einer Ebene, die parallel zur Draufsicht
gemäß Figur 2 verläuft, Figur 5 eine Seitenansicht der Gegenstände der Figuren 2
und 3 in Richtung der Pfeile V, und Figur 6 einen Schnitt entlang der Linie VI -
VI in Figur 2, d.h. entlano einer Ebene, die parallel zur Draufsicht gemäß Figur
3 verläuft.
-
In Figur 1 ist eine Elektroschlacke-Umschmelzanlage 10 dargestellt,
die aus einem Fundament 11, einer Standsäule 12, einem Elektrodenwagen 13, einem
Elektroden-Tragarm 14 mit einer Elektroden-Ei nspannvorri ch tung 15 und aus einer
wassergekühlten Standkokille 16 mit einem Kokillenboden 17 besteht. Der Elektrodenwagen
13 ist mittels Rollen 18 und entsprechenden Rollenführungen senkrecht verfahrbar
auf der Standsäule 12 angeordnet und über eine senkrechte Schwenkachse 19 mit dem
Elektrodentragarm 14 verbunden.
-
In der Elektrodeneinspannvorrichtung 15 ist eine Elektrodenstange
20 angeordnet, die zur Abschmelzelektrode 21 gehört, mit dieser aber nicht umgeschmolzen
wird. Die Elektrodenstange 20 besitzt am oberen Ende eine ose 22 zum Transport und
zum Einhängen der Abschmelzelektrode 21 in die Elektrodeneinspannvorrichtung 15.
Die Elektrode besitzt eine geometrische Achse 23, deren Abstand von der Schwenkachse
19 den Schwenkradius R darstellt, der die horizontale Kreisbahn für die Schwenkbewegung
der Elektrode 21 festlegt.
-
Innerhalb der Kokille 16 befindet sich eine Schicht geschmolzener
Schlacke 24, durch die hindurch die Elektrode 21 umgeschmolzen wird. Die Schmelze
sammelt sich zunächst in einem Schmelzsee 25 und erstarrt nachfolgend zu einem Block
26, der das (vorläufige) Endprodukt des ESU-Verfahrens darstellt.
-
Das Schmelzverfahren sowie die in Figur 1 dargestellte ESU-Anlage
ist mit Ausnahme von Details der Elektrodeneinspannvorrichtung 15 Stand der Technik,
so daß auf weitere Erläuterungen verzichtet werden kann.
-
In Figur 2 ist das äußere Ende des Elektrodentragarms 14 dargestellt,
welches die Elektroden-Einspannvorrichtung enthält, deren Mittenachse durch den
Schwenkradius R festgelegt wird und die ihrerseits die Kreisbahn K bestimmt, die
nur teilweise dargestellt ist. Die Elektrodeneinspannvorrichtung 15 besteht aus
einem Elektrodenhaltekörper 27, der in Form eines waagrecht liegenden "U" mit nach
vorn weisender oeffnung ausgebildet ist und nach oben durch eine Tragplatte 28 abgeschlossen
ist, die der besseren Obersichtlichkeit halber mit dickeren Linien gezeichnet ist.
-
Die Tragplatte 28 besitzt auf ihrer Vorderseite innerhalb des Elektrodenhaltekörpers
27 eine Ausnehmung 29 für das Einsetzen der Elektrodenstange 20 und an ihrem hinteren
Ende, asymmetrisch ausgebildet, einen Ausleger 30, an dessen Ende sich ein sphärisches
Lager 31 befindet. Elektrodenhaltekörper 27 und Tragplatte 28 sind fest miteinander
verbunden.
-
Der Elektrodenhaltekörper 27 ist auf drei Seiten von einer U-förmigen
Bezugsplattform 32 umgeben, die sich über drei Gewichtsmeßdosen 33, die auf einem
Kreis äquidistant angeordnet sind, auf dem Elektrodentragarm 14 abstützt. Der Elektrodenhal
tekörper 27 ist innerhalb des Elektrodentragarms 14 in einer rechteckigen Ausnehmung
34 angeordnet, die sich merklich weiter in Richtung auf die Standsäule 12 erstreckt
als die Bezugsplattform 32.
-
An der Bezugsplattform 32 ist mittels eines Gelenks 35 ein
Druckmittelzylinder
36 angeordnet, dessen Kolbenstange 37 auf einen Verstellantrieb 38 einwirkt, dessen
Einzelheiten in Figur 6 näher erläutert sind und der seinerseits auf das sphärische
Lager 31 in der Weise einwirkt, daß dieses und mit ihm die Tragplatte 28 gegenüber
der Bezugsplattform 32 in einer zur Zeichenebene senkrechten Richtung geschwenkt
werden kann und zwar um die Schwenkachse X-X.
-
Weiterhin ist an der Bezugsplattform 32 mittels eines Gelenks 39 ein
weiterer Druckmittelzylinder 40 angeordnet, dessen Kolbenstange 41 mit einem Verstellantrieb
42 zusammenwirkt, dessen Einzelheiten aus den Figuren 3 und 4, insbesondere aber
aus Figur 5 näher ersichtlich sind.
-
Der Verstellantrieb 42 wirkt auf einen Drehzapfen 43 ein, der in der
Bezugsplattform 32 gelagert ist und über einen exzentrischen Zapfen 44 gemäß den
Figuren 3 und 4 mit dem Elektrodenhaltekörper 27 zusammenwirkt. Durch eine Drehung
des Drehzapfens 43 ist es mittels des Zapfens 44 möglich, den Elektrodenhaltekörper
27 und mit ihm die Tragplatte 28 um eine Schwenkachse Y-Y zu schwenken, die u.a.
durch das sphärische Lager 31 verläuft, also seitlich versetzt zur Mittenachse der
Ausnehmung 29 angeordnet ist.
-
Die weitere Festlegung der Schwenkachse Y-Y wird anhand von Figur
4 näher erläutert. Aufgrund des Vorhandenseins der rechtwinklig zueinander stehenden
und in einer horizontalen Ebene liegenden Schwenkachsen X-X und Y-Y ist es jedenfalls
möglich, den Elektrodenhaltekörper 27 und die Tragplatte 28 in Richtung zweier Koordinaten
um ein durch die Auslegungsdaten der Verstellantriebe 38 und 42 begrenztes Maß gezielt
zu ver-
schwenken. Die Druckmittelzylinder 36 und 40 sind zu diesem
Zweck an nicht dargestellte Druckmittelleitungen angeschlossen, so daß eine dosierte
Beeinflussung der Verstellantriebe 38 und 42 möglich ist.
-
Aus Figur 3 ist zu entnehmen, daß auf der Unterseite des Elektrodenhaltekörpers
27 eine Abschlußplatte 45 angeordnet ist, die - mit Ausnahme des Auslegers 30 im
Umriß der Form der Tragplatte 28 im wesentlichen entspricht. Auch die Abschlußplatte
45 ist mit einer nach vorn geöffneten Ausnehmung 46 versehen. Auf der Tragplatte
28 sowie auf der Abschlußplatte 45 sind auf dem Umfang der Ausnehmungen 29 bzw.
46 Zentriereinrichtungen 47 und 48 angeordnet, die mit Kegelflächen 49 ausgestattet
sind, deren Spitzen nach unten weisen. Zum Zusammenwirken mit den Zentriereinrichtungen
47 und 48 ist die Elektrodenstange 20 mit Einstichen 50 bzw. 51 versehen, durch
die Kragen 52 und 53 gebildet werden.
-
Der Kragen 52 stützt sich nach dem Einhängen der Elektrode mit seiner
unteren Stirnfläche auf der Tragplatte 28 ab, während der Kragen 53 innerhalb der
Zentriereinrichtung 48, aber oberhalb der Abschlußplatte 45 zu liegen kommt. Es
ist erkennbar, daß die Zentriereinrichtungen 47 und 48 in radialer Richtung auf
die Elektrodenstange 20 bzw. die Elektrode 21 einwirken und diese dadurch in der
Elektrodeneinspannvorrichtung 15 festlegen. Wie aus Figur 2 ersichtlich, umgreift
die Zentriereinrichtung 47 (und analog dazu natürlich auch die Zentriereinrichtung
48) den jeweiligen Kragen 52 (und 53), so daß die Elektrodenstange 20 nur in
einer
gegenüber Figur 3 angehobenen Position in die Elektrodeneinspannvorrichtung 15 eingesetzt
und aus dieser wieder entnommen werden kann. Es ergibt sich, daß das Maß der Anhebung
der Elektrode mindestens so groß ist, wie die axiale Höhe der Zentriereinrichtung
47.
-
In Figur 3 ist zu erkennen, daß der Zapfen 44 des Verstellantriebs
42 mittels eines sphärischen Lagers 54 in die rechte Seitenwange des Elektrodenhaltekörpers
27 eingreift. Da die Achsen des Drehzapfens 43 und des Zapfens 44 in einer Ebene,
die snkrecht zur Zeichenebene verläuft und in der Schwenkachse X-X liegt, um ein
Maß "a" gemäß Figur 4versetzt angeordnet sind, ergibt es sich, daß bei einer Schwenkbewegung
des Drehzapfens 43 die rechte Wange des Elektrodenhaltekörpers 27 eine Auf- oder
Abwärtsbewegung um die Schwenkachse Y-Y ausführt, die gleichfalls senkrecht zur
Zeichenebene gemäß Figur 3 verläuft. Die Summe aller Vertikalkräfte wird vom Elektrodenhaltekörper
27 auf die Bezugsplattform 32 und von hier auf die Gewichtsmeßdosen 33 übertragen,
die sich wiederum auf dem Elektrodentragarm 14 abstützen, der im Bereich der Gewichtsmeßdosen
33 als nach oben offenes Kastenprofil ausgeführt ist.
-
An der Unterseite der Abschlußplatte 45 befinden sich - spiegelsymmetrisch
angeordnet - zwei Zangenbacken 55 und 56 einer Kontaktzange, die über Gelenkachsen
57 mit elektrischen Druckkontakten 58 und 59 zusammenwirken, die der Oberfläche
der
Elektrodenstange 20 angepaßt sind. Auf diese Weise wird der
Schmeizstrom über nicht näher dargestellte Stromanschlüsse an den Druckkontakten
auf die Elektrodenstange übertragen.
-
Die Zangenbacken 55 und 56 bilden gleichzeitig eine Verriegelungseinrichtung
für die Elektrodenstange 20. Zu diesem Zweck sind an der Unterseite der etwa radial
verlaufenden Teile der Zangenbacken Verriegelungsflächen 60 vorgesehen, die sich
beim Schliessen der Zangenbacken gegen eine obere ringförmige Stirnfläche 61 der
Elektrodenstange 20 abstützen. Auf diese Weise wird eine unbeabsichtige Entnahme
der Elektrode aus der Vorrichtung bei vollem Schmelzstrom wirksam verhindert.
-
Aus Figur 4 ist über die Figuren 2 und 3 hinaus folgendes zu erkennen:
Die Achse des Zapfens 44 ist gegenüber der Achse des Drehzapfens 43 um ein Maß "a"
von wenigen mm versetzt, und zwar liegen beide Achsen in einer Ebene, die mit der
Schnittebene gemäß Figur 4 übereinstimmt. Die Achse des Zapfens 44, die auch die
Achse des sphärischen Lagers 54 ist, fällt in der gezeichneten Mittellage mit der
Schwenkachse X-X zusammen, stimmt aber auch außerhalb der Mittenlage, von äußerst
geringen Winkelabweichungen abgesehen, mit ihr überein. Auf der dem Zapfen 44 (in
der Mittellage) gegenüberliegenden Seite befindet sich koaxial ein weiterer Zapfen
62, der mittels eines Fortsatzes 63 fest in der Bezugsplattform 32 gelagert ist
und sich dadurch mittelbar auf dem Elektrodentragarm 14 abstützt. Die Schwenkachse
X-X geht nicht nur durch den Zapfen 62 sondern auch durch den Fortsatz 63. Auch
auf
dem Zapfen 62 ist ein sphärisches Lager 64 angeordnet, dessen Mittelpunkt zusammen
mit dem Mittelpunkt des sphärischen Lagers 31 die Schwenkachse Y-Y definiert.
-
Figur 4 ist folgende Wirkungsweise der Vorrichtung zu entnehmen: Wird
ausschließlich der Drehzapfen 43, ausgehend von der dargestellten Mittellage, bewegt,
so führt der Elektrodenhaltekörper 27 Schwenkbewegungen um die Schrenkachse Y-Y
aus, d.h. die Elektrodenachse 23 bewegt sich in Richtung oder parallel zur X-X-Richtung.
Wird hingegen der Drehzapfen 43 und damit der Zapfen 44 in der gezeichneten Stellung
festgehalten und lediglich der Ausleger 30 mittels des sphärischen Lagers 31 und
des Verstellantriebs 38 senkrecht zur Zeichenebene bewegt, so führt der Elektrodenhaltekörper
27 eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse X-X aus, d.h. die Elektrodenachse 23,
die senkrecht zur Zeichenebene verläuft, bewegt sich parallel zur Y-Y-Richtung.
Da jeweils zwei sphärische Lager, entweder 54/64 oder 31/64 auf einer der Schwenkachsen
liegen, ergibt sich keine gegenseite Beeinflussung der Verstellung. Es ist jedoch
ohne weiteres möglich, eine Oberlagerung der Bewegungen herbeizuführen, dann nämlich,
wenn beide Verstellantriebe 38 und 42 betätigt werden* was entweder gleichsinnig
oder gegensinnig erfolgen kann. Der außerhalb des Schnittpunkts der Schwenkachsen
liegende Teil der Elektrodenachse 23 kann infolgedessen innerhalb eines begrenzten
Bereichs jeden Punkt des Koordinatensystems mit positiven und negativen Vorzeichen
gezielt erreichen. Die Elektrode kann in dieser Lage
durch Sperrung
der Verstellantriebe 38 und 42 und/oder durch Sperrung der DruckmittelversoSung
der Druckmittelzylinder 36 und 40 zuverlässig festgehalten werden.
-
Aus Figur 5 ist zusätzlich zu entnehmen, in welcher Weise der Verstellantrieb
42 aufgebaut ist. Auf dem Drehzapfen 43 befindet sich ein einarmiger Hebel 65, an
dem mittels einer Gabel 66 und eines Bolzens 67 die Kolbenstange 41 des Druckmittelzylinders
40 befestigt ist. Durch gezielte Beaufschlagung dieses Druckmittelzylinders gelingt
es, den Drehzapfen 43 in die gewünschte Stellung zu bringen und in dieser zu halten.
-
Am hinteren Ende der Abschlußplatte 45 befindet sich ein Lagerzapfen
68, an dem die beiden Zangenbacken 55 und 56, von denen in Figur 5 nur der vordere
56 zu sehen ist, gelenkig gelagert sind, Die Zangenbacken sind über den Lagerzapfen
68 hinaus durch Hebel 69 verlängert, zwischen denen sich ein weiterer Druckmittelantrieb
70 befindet. Dadurch ist es möglich, die Druckkontakte 58 und 59 zuverlässig an
die Elektrodenstange 20 anzupressen.
-
Schließlich ergeben sich aus Figur 6 in Verbindung mit Figur 5 noch
Einzelheiten des Verstellantriebs 38 für die Verstellung um die Schwenkachse X-X.
Zu diesem Zweck ist an einem Fortsatz 71 der Bezugsplattform 32 ein Lagerzapfen
72 mit horizontar Achse angeordnet, auf dem ein einarmiger Hebel 73 schwenkbar gelagert
ist. An diesem Hebel ist ein exzentrischer Zapfen 74 angeordnet, dessen Achse um
das Maß "a" gegenüber der Achse des Lagerzapfens 72 in horizontaler Richtung versetzt
ist.
-
(Figur 6). Auf dem Zapfen 74 ist eine Lasche 75 angeordnet,
die
mit dem sphärischen Lager 31 verbunden ist, das seinerseits an einem Fortsatz 76
des Auslegers 30 befestigt ist.
-
Die Verbindung des sphärischen Lagers mit dem Fortsatz 76 erfolgt
über einen Lagerzapfen 77 (Figur 4). Der Hebel 73 steht mit der Kolbenstange 37
des Druckmittelzylinders 36 über eine Gabel 78 und einen Bolzen 79 in Verbindung.
Es ist aus Figur 6 ersichtlich, daß bei einer Betätigung des Druckmittelzylinders
36 der Hebel 73 Schwenkbewegungen ausführt, die sich in eine Vertikalbewegung des
Zapfens 74 umsetzen.
-
Dieser Vertikal bewegung folgen die Laschen 75, der Fortsatz 76 und
damit der Ausleger 30 der Tragplatte 28.
-
Es versteht sich, daß die Bezugsplattform 32 in horizontaler Richtung
durch sogenannte Längslenker geführt ist, so daß die Druckmeßdosen 33 zwischen der
Bezugsplattform und dem Elektrodentragarm 14 eine definierte, geführte Lage einnehmen
und nicht seitlich ausweichen können.
-
Als aktive Elemente für die Verstellantriebe wurden Druckmittelzylinder
36 und 40 angegeben. Diese können durch hydraulische oder pneumatische Fluide beaufschlagt
werden. Es ist jedoch ohne weiteres möglich und liegt im Rahmen der erfindungsgemäßen
Lehre, an die Stelle dieser Druckmittelantriebe beispielsweise elektrische Verstellörgane
zu setzen, die vorzugsweise zur Arretierung ihrer Stellung mit Selbsthemmung und/oder
Verriegelungseinrichtungen ausgestattet sind.