DE2905752C2

DE2905752C2 - Elektroden-Einspannvorrichtung für Elektroumschmelzanlagen

Info

Publication number: DE2905752C2
Application number: DE19792905752
Authority: DE
Inventors: Helmut 6454 Bruchköbel Gröf; Uwe Dr.-Ing. 6450 Hanau Reimpell; Anton Wamser
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Priority date: 1979-02-15
Filing date: 1979-02-15
Publication date: 1986-11-27
Also published as: IN150795B; JPS55155182A; JPS6344809B2; DE2905752A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektroden-Einspannvorrichtung mit einem Elektrodenhaltekörper für Elektrodenumschmelzanlagen, die mit einer Kokille und einem Elektrodentragarm ausgerüstet sind, in dem mindestens eine Verstelleinrichtung für die Winkellage des Elektrodenhaltekörpers und der Elektrode engeordnet ist.

Derartige Elektroden-Einspannvorrichtungen für Elektroschlackeumschmelzanlagen sind beispielsweise durch die DE-OS 18 16 450 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 bcispielsweise 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 Schiakkenbad an der Kontur der Elektrode möglichst gleiche Abstände aufweist. Die Konzentrizität bzw. axiale Synimetrie ist für den Schmelzprozeß, für das Wärineprofil 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 Lichtbogenofen — der Lichtbogen, oder bei ESU-öfen, der Strompfad auf dem kürzesten Wege zwischen Elektrode und Kokillenwand verläuft In diesem Fall 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 Umschmelzposition gebracht werden muß. Aus den genannten Gründen ist es erforderlich, beim Einfahren der nachfolgenden Elektrode Lagerkorrekturen 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 V-V 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-V-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 A'-X-Achse und/oder die V-V-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 Elektrodenarm 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 tangentialer 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 Winkellage der Elektrode unter vollständiger Bestreichung des X-Y-Koordinatensystems ist dann gegeben, wenn beide Schwenkachsen X-X und V-V horizontal verlaufen und sich vorzugsweise schneiden. In einem solchen Fall ίο 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 Kranbrükke 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 V-V die senkrechte Achse des Elektrodentragarms ist. Mit einer solchen Ausführungsform läßt sich das untere Elektrodenende um die A^-Y-Achse radial zur Schwenkachse des Elektrodentragarms, d. h. zur Achse der Standsäule bewegen, während die Bewegung des unteren Elektrodenendes in senkrechter Richtung dazu durch Schwenken um die vertikale V-V-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 V- V in besonders vorteilhafter Weise so gewählt, daß die Schwenkachse X-X tür Kreisbahn tangential und die Schwenkachse V-V parallel zu einem Radius der Kreisbahn verlaufen.

In bezug auf die X-X-Kchsz 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 beidseitig in den Elektrodenhaltekörper eingreifende Zapfen gebildet ist, von denen der eine fest ·τι 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 Drehach-

se des Drehzapfens in dessen Mittelstellung in einer waagerechten Ebene liegen, und daß zwischen den Zapfen und dem Elektrodenhaltekörper sphärische Lager angeordnet sind.

Es genügt in diesem Falle eine Drehbewegung des Drehzapfens, um den exzentrischen Zapfen aus der waagerechten 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, gemäß 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 der Y- Y-Achse, jedoch außerhalb der λ'-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 angeodnet, der zur Elektrodenachse bzw. zur Achse des Elektrodenhaltekörpers konzentrisch verläuft. Die Gewichtsmessung von Abschmelzelektroden hat in letzter Zeit für die Steuerung des Umschmelzprozesses 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 Ausführungsbeispie! des Erfindungsgegenstandes und seine Wirkungsweise werden nachfolgend anhand der F i g. 1 bis 6 näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Elektroschlackeumschrnelzanlage mit ihren wesentlichen mechanischen Teilen, wobei die Kokille geschnitten dargestellt ist,

F i g. 2 eine Draufsicht auf das Ende des Elektrodentragarms, an dem sich der Elektrodenhaltekörper und dessen Verstellantrieb befinden,

F i g. 3 eine Vorderansicht in Verbindung mit einem teilweisen Schnitt durch den Gegenstand von Fig.2 entsprechend der dort gezeigten Linie 111—III,

Fig.4 einen Schnitt durch den Gegenstand von F i g. 3 entlang der Linie IV-IV, d. h. in einer Ebene, die parallel zur Draufsicht gemäß F i g. 2 verläuft,

F i g. 5 eine Seitenar.s'cht der Gegenstände der F i g. 2 und 3 in Richtung der Pfeile V, und

F i g. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in F i g. 2, d. h. entlang einer Ebene, die parallel zur Draufsicht gemäß F i g. 3 verläuft

In Fig. 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-Einspannvorrichtung 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 öse 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 F i g. 1 dargestellte ESU-Anlage ist mit Ausnahme von Details der Elektrodeneinspannvorrichtung 15 Stand der Technik, so daß auf weitere Erläuterungen verzichtet werden kann.

In F i g. 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 waagerecht liegenden »U« mit nach vorn weisender Öffnung ausgebildet ist und nach oben durch eine Tragplatte 28 abgeschlossen ist, die der besseren Übersichtlichkeit 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 2 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 Elektrodenhaltekörper 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 Fi g. 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 Fig. 3 und 4, insbesondere aber aus F i g. 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 F i g. 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 V-Vzu schwenken, die u. a. durch das sphärische Lager 31 verläuft, also seitlich versetzt zur Mittelachse der Ausnehmung 29 angeordnet ist. Die weitere Festlegung der Schwenkachse V-Vwird anhand von Fig. 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 verschwenken. 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 F i g. 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 '»7 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 F i g. 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 Fig.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 F i g. 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 senkrecht zur Zeichenebene verläuft und in der Schwenkachse X-X liegt, um ein Maß »a« gemäß F i g. 4 versetzt 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 V-V ausführt, die gleichfalls senkrecht zur Zeichenebene gemäß Fig.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 Schmelzstrom 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 unbeabsichtigte Entnahme der Elektrode aus der Vorrichtung bei vollem Schmelzstrom wirksam verhindert.

Aus F i g. 4 ist über die F i g. 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 Fig.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-Xzusammen, 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 V-Vdefiniert.

Fig.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 Schwenkachse V-Vaus, 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 spärischen 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 V-V-Richtung. Da jeweils zwei sphärische Lager, entweder 54/64 oder 31/64 auf einer der Schwenkachsen liegen, ergibt sich keine gegenseitige Beeinflussung der Verstellung. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, eine Überlagerung 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 Druckmittelversorgung der Druckmittelzylinder 36 und 40 zuverlässig festgehalten werden.

Aus Fig.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 Zangenbakken 55 und 56, von denen in F i g. 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 F i g. 6 in Verbindung mit F i g. 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 horizontaler 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 (F i g. 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 (Fig.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 F i g. 6 ersichtlich, daß bei einer Betätigung des Druckmittelzylinders 36 der Hebel 73 Schwenkbewegungen ausführt, die sich in eine Vertikalbewegung des Zapfens 74 umsetzen. Dieser Vertikalbewegung 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 Verstellorgane zu setzen, die vorzugsweise zur Arretierung ihrer Stellung mit Selbsthemmung und/ oder Verriegelungseinrichtungen ausgestattet sind.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. 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 Elektrodenhaltekörpers und der Elektrode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung zwei definierte Schwenkachsen (X-X und Y- Y) aufweist, die rechtwinklig zueinander stehen und denen unabhängig voneinander betätigbare Verstellantriebe (38 und 42) zugeordnet sind.

2. Elektroden-Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schwenkachsen (X-X und Y-Y) horizontal verlaufen.

3. Elektroden-Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Elektrodentragarm (14) der mit der Verstelleinrichtung um eine senkrechte Achse (19) auf einer Kreisbahn (K) schwenkbar ist, die eine Schwenkachse (X-X) zur Kreisbahn tangential und die andere Schwenkachse (Y- Y) die senkrechte Achse (19) ist.

4. Elektroden-Einspannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Elektrodentragarm (14) der mit der Verstelleinrichtung um eine senkrechte Achse (19) auf einer Kreisbahn (K) schwenkbar ist, die eine Schwenkachse (X-X) zur Kreisbahn tangential und die andere Schwenkachse (Y-Y) parallel zu einem Radius der Kreisbahn verlaufen.

5. Elektroden-Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Elektrodenhaltekörper (27) und Elektrodentragarm (14) ein Verstellantrieb (38) angeordnet ist, mittels welchem der Elektrodenhaltekörper um die Schwenkachse (X-X) verstellbar ist.

6. Elektroden-Einspannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (X-X) durch zwei beidseitig in den Elektrodenhaltekörper (27) eingreifende Zapfen (44, 62) gebildet ist, von denen der eine (62) fest am Elektrodentragarm (14) und der andere um ein Maß »a« versetzt exzentrisch an einem Drehzapfen (43) befestigt ist, der drehbar am Elektrodentragarm gelagert ist, wobei die Schwenkachse (X-X) und die Drehachse (43a^ des Drehzapfens in dessen Mittelstellung in einer waagerechten Ebene liegen, und daß zwischen den Zapfen (44,62) und dem Elektrodenhaltekörper (27) sphärische Lager (54,64) angeordnet sind.

7. Elektroden-Einspannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Drehzapfen (43) und dem Elektrodentragarm (14) ein Verstellantrieb (42) angeordnet ist, mittels welchem der Drehzapfen (43) um seine Drehachse (43a^ verstellbar und damit der Elektrodenhaltekörper (27) um seine durch das sphärische Lager (64) gehende Schwenkachse (Y- Y) verstellbar ist.

8. Elektroden-Einspannvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Eiektrodenhaltekörper (27) in Form eines waagerecht liegenden »U« ausgebildet ist, und zwei radial zur Elektrode (21) wirkende Zentriereinrichtungen (47, 48) untereinander aufweist.

9. Elektroden-Einspannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtungen (47, 48) Kegelflächen (49) aufweisen, deren Spitze nach unten gerichtet ist

10. Elektroden-Einspannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtungen (47, 48) in Richtung auf die öffnung des »U« mit nach oben gerichteten Kegelflächen (49) versehen sind, hinter welche entsprechende Kragen (52 und 53) der Elektrodenstange (20) formschlüssig einsetzbar sind.

ίο 11. Elektroden-Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Elektrodenhaltekörpers (27) eine Kontaktzange (55,56) für die Zufuhr des Schmelzstroms zur Elektrode (21) angeordnet ist, und daß an der Kontaktzange eine Verriegelungseinrichtung zur Verhinderung eines unbeabsichtigten Anhebens der Elektrode befestigt ist

12. Elektroden-Einspannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Elektrodenhaltekörper (27) ein Ausleger (30) angeordnet ist, der ein sphärisches Lager (31) für die Verbindung des Auslegers mit dem Verstellantrieb (38) aufweist, und daß der Mittelpunkt des sphärischen Lagers (31) auf der Y- Y-Achse, aber außerhalb der X-X-Achse angeordnet ist

13. Elektroden-Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (X-X und Y- Y) sowie die zugehörigen Verstellantriebe (38, 42) an einer Bezugsplattform (32) angeordnet sind, die sich über mehrere Gewichtsmeßdosen (33) auf dem Elektrodentragarm (14) abstützt.