DE3412126A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE REMAINING-FREE PRODUCTION OF FREELY SELECTED MELT QUANTITIES - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR THE REMAINING-FREE PRODUCTION OF FREELY SELECTED MELT QUANTITIESInfo
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- DE3412126A1 DE3412126A1 DE19843412126 DE3412126A DE3412126A1 DE 3412126 A1 DE3412126 A1 DE 3412126A1 DE 19843412126 DE19843412126 DE 19843412126 DE 3412126 A DE3412126 A DE 3412126A DE 3412126 A1 DE3412126 A1 DE 3412126A1
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Description
-Sr- 30 „03.1984 -Sr- 30 "03.1984
Dipl. Ing. Glernens-A. Verbeek. Kurt-Schumacher-Str. 14-5, 5600 Wuppertal 1Dipl. Ing. Glernens-A. Verbeek. Kurt-Schumacher-Str. 14-5, 5600 Wuppertal 1
Verfahren und Einrichtung zum restfreien Herstellen frei gewählter SchmelzmengenProcess and device for the residue-free production of freely selected Melt quantities
Beschreibung:Description:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum restfreien Herstellen frei gewählter Schinelzmengen aus metallischen Schmelzen mittels eines bewegten, motorisch angetriebenen Schöpfgefäßes.The invention relates to a method and a device for the residue-free production of freely selected amounts of shingle from metallic melts by means of a moving, motor-driven scoop.
Motorisch angetriebene Schöpfgefäße werden praktisch in jeder Gießerei angewendet.Motor-driven scoops are used in practically every foundry.
Man hat davon auszugehen, daß beim SchöpfVorgang aus flüssigen Metallschmelzen vor allem die Regelung der Eintauchtiefe der Schöpfgeräße in die Schmelzen die einzige Methodik ist, um die Schöpfmenge, die aufgenommen werden soll, zu regeln. Man benutzt bisher hierzu Einrichtungen in Form von Tastfiihlern, die vorab den Badspiegel abtasten. Von diesem abgetasteten Wert ausgehend läßt man das Schöpf gefäß so weit eintauchen, daß die Aufnahme der flüssigen Schmelzmenge des zu erwartenden Verbrauches für die Formen oder die Kokillen gerade ausreicht, um möglichst restfrei die Schmelzmenge zu steuern. Praktisch läuft dies auf eine Regelung der Schöpftiefe nach einer Ungefähr-Schätzung hinaus.One has to assume that during the scooping process from liquid Metal smelting especially the regulation of the depth of immersion of the scoops in the smelting is the only methodology to regulate the amount to be scooped up. Man has hitherto used devices in the form of tactile sensors that scan the bathroom mirror in advance. From this sampled Starting from the value one lets the scoop immerse so far that the absorption of the liquid amount of melt to be expected Consumption for the molds or the molds is just sufficient to control the amount of melt with as little residue as possible. Practically this amounts to a regulation of the scoop depth after an approximate estimate.
Es ist Erfahrung, daß bestimmte metallische Schmelzen sich äußerst aggressiv verhalten und die Tastfühler für das AuslösenExperience has shown that certain metallic melts behave extremely aggressively, and so do the tactile sensors for triggering them
des Tastimpulses so beanspruchen, daß ein hoher Verschleiß an diesen auftritt. Darüberhinaus ist das montagemäßige Ausrichten der Tastfühler umständlich und zeitraubend. Es entstehen Wartungszeiten und Wartungskosten, die den laufenden Betrieb belasten, zumal die Tastfühler im praktischen Betrieb mehrmals täglich korrigiert oder ausgewechselt werden müssen.of the key pulse so that a high level of wear and tear occurs on them. In addition, the assembly-related alignment the probe is cumbersome and time-consuming. There are maintenance times and maintenance costs that affect the ongoing Load operation, especially since the touch probes have to be corrected or replaced several times a day in practical operation.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die vorstehend geschilderten Nachteile nicht mehr auftreten zu lassen und ein restfreies Herstellen frei gewählter Schmelzmengen aus metallischen Schmelzen zu ermöglichen. Die Restfreiheit wird angestrebt, weil es dann nicht mehr erforderlich ist, mit einer inzwischen abgekühlten Restmenge in den Schmelzofen zurückzufahren.The invention has therefore set itself the task of eliminating the disadvantages outlined above and to enable a residue-free production of freely selected melt quantities from metallic melts. The remaining freedom is aimed at, because it is then no longer necessary, with a remainder that has cooled down in the meantime in the melting furnace to drive back.
Mit den Restmengen im Schöpflöffelgefäß ergibt sich nämlich ein Problem, das darin besteht, daß bei den üblicherweise auftretenden Restmengen im normalen SchöpfVorgang die inzwischen abgekühlte Restmenge im unteren Teil des Schöpflöffels verbleibt. Das führt zu einer Mischtemperatur mit der neu aufgefüllten Schöpfmenge. Bei empfindlichen Schmelzen können auf diese VJeise Fehler im metallischen Gefüge des Gußstücks entstehen.With the remaining amounts in the ladle vessel there is a problem that is that the usually Any residual amounts that occur in the normal scooping process meanwhile Cooled residue remains in the lower part of the ladle. This leads to a mixed temperature with the new filled scoop. In the case of sensitive melts, this can lead to defects in the metallic structure of the casting develop.
Yiährend man bei den bisherigen Schöpf- und Gießverfahren riit Badabtastern überlicherweise arbeiten muß, ist dies bei der Erfindung nicht mehr zwingend notwendig. Im Rahmen der erfindungsgemäßen universellen Bewegungsfähigkeit des Schöpfgefäßes ist es lediglich erforderlich, den Absenkvorgang in die Vorratsmenge zweimal zu wiederholen oder aber vor dem ersten Absenken einen Ausgießvorgang für die Restmenge vorzuschalten. Dann ist sichergestellt, daß die nunmehr aufgenommene Gießmenge eine einheitliche Temperatur aufweist.While one riit with the previous scooping and pouring processes Bath scanners usually have to work, this is no longer absolutely necessary in the case of the invention. In the context of the invention universal mobility of the scoop, it is only necessary to start the lowering process in to repeat the stock amount twice or to start a pouring process for the remaining amount before the first lowering. It is then ensured that the pouring quantity that has now been absorbed has a uniform temperature.
Die Erfindung löst diese Aufgabe weiterhin dadurch, daß das Schöpfgefäß, beispielsweise in Gestalt eines Schöpflöffels,The invention also solves this problem in that the scoop, for example in the form of a scoop,
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ausgehend von der horizontalen Anfangsstellung bis zu 90°, gegebenenfalls auch darüberhinaus, falls das Gießverhalten dies erfordert, drehbar ist und der Drehwinkel feinstufig oder stufenlos durch motorisches Ein- und Abschalten eines Drehbewegers regelbar ist, wobei der Drehbeweger von einem zweiten Wellenende oder einem entsprechenden Getriebeende des Antriebsmotors aus Regelvorgaben, durch elektronische Impulse vorgegeben, erhält.starting from the horizontal starting position up to 90 °, possibly also in addition, if the casting behavior requires it, can be rotated and the angle of rotation is finely graduated or is continuously adjustable by motorized switching on and off a rotary mover, the rotary mover from one second shaft end or a corresponding gear end of the drive motor from control specifications, by electronic Impulses given, received.
Bei der Lösung wird die direkte Motorsteuerung durch eine Regelvorgabe. die auch während des Gießereibetriebes beliebig verändert v/erden kann, der Mechanik vorgegeben. Die erfindungsgemäße Winkelstellung des Schöpflöffels beim Eintauchen und auch beim Gießvorgang erlaubt sehr exakte Mengenvorgaben.In the solution, the direct motor control is provided by a control specification. which can also be used during the foundry operation changed v / ground, given the mechanics. The inventive The angular position of the ladle when dipping and also during the pouring process allows very precise quantities to be specified.
Um die inkrementale oder absolute V/ertgebung vorzunehmen, können mittels einer nachgeschalteten elektronischen Steuerung als Geber die Positionseingabedaten für die Positioniersteuerung des Schöpfgefäßes vorgegeben werden.To make incremental or absolute output, the position input data for the positioning control can be sent by means of a downstream electronic control as a transmitter of the scoop can be specified.
Derartige Geber können Drehimpulsgeber, die berührungslos arbeiten, inkrementale Geber, die als elektrischer Komplettbaustein mit integrierter Rechts- und Linkslauferkennung dem Stand der Technik angehören, absolute Wertgeber, die auch Winkelcodierer genannt werden, die neben der eigenen Rechts-Linkslauferkennung noch über eine Nullagepositionserkennung verfügen, oder elektronische Zeitschaltuhren sein.Such encoders can be rotary pulse encoders that work without contact, incremental encoders that are complete electrical components with integrated clockwise and counterclockwise rotation detection are state-of-the-art, absolute value transmitters that too Angle encoders are called, in addition to their own right-left rotation detection still have zero position detection or electronic timers.
Die Figuren stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigen:The figures represent exemplary embodiments of the invention. They show:
Fig. 1 eine Steuerungseinrichtung mit einem Schöpfgefäß in Gießposition,
Fig. 2 eine Metallschaelze mit Gefäß in Schöpfposition,1 shows a control device with a scoop in the pouring position,
2 shows a metal bowl with a vessel in the scooping position,
Fig. 3 einen Schöpflöffel in Gießposition mit Beweger, Geber und Regelvorgabe,3 shows a ladle in the pouring position with mover, transmitter and control specification,
Fig. 4- eine Metallschmelze mit einem Tauchverdrängerkörper, Fig. 4- a molten metal with a submersible displacement body,
Fig. 5 Einzeldarstellung Verdrängerkörper mit motorischem Antrieb für Feindosierung,Fig. 5 Individual representation of the displacement body with motorized drive for fine metering,
Fig. 6 Zei - Bewegungsdiagramm für den Eintauchvorgang des Schöpfgefäßes in die Schmelze undFig. 6 Zei - movement diagram for the process of immersing the scoop in the melt and
Fig. 7 Zeit - Bewegungsdiagramm für den Gießvorgang an zwei unterschiedlichen Stellen.Fig. 7 time - movement diagram for the casting process at two different points.
Bei der Darstellung der Arbeitsweise der Erfindung, mittels eines Schöpflöffels 11 nach Fig. 1 bis 3, werden Tauchbewegung und Dosierbewegung vom Beweger 20 aus durch Gelenkstangen 3O;31 geregelt. Der Geber 22, sei es ein Drehimpuls-, Inkremental- oder Absolut-Geber, gegebenenfalls ein Zeitwählwerk, leitet seine Regelimpulse von einem zweiten Wellenende 21 des Motorantriebes her, mittels Impulsen, die bei Erreichen eines bestimmten Regelwertes aus der Regelvorgabe den Schöpfvorgang, also die Eintauchtiefe begrenzen.In the illustration of the method of operation of the invention, by means of a ladle 11 according to FIGS. 1 to 3, the immersion movement and the metering movement are carried out from the mover 20 by means of articulated rods 3O ; 31 regulated. The encoder 22, be it a rotary pulse, incremental or absolute encoder, possibly a time selector, derives its control pulses from a second shaft end 21 of the motor drive, by means of pulses that when a certain control value is reached from the control specification, the scooping process, i.e. the Limit immersion depth.
Dabei kann das erfindungsgemäße elektrisch leitfähige Schöpfgefäß 10 an einem Spannungsgeber angeschlossen sein. Beispielsweise ergibt sich beim Eintauchen des Gefäßes in die Schmelze ein Kontaktschluß, und erst nach diesem Kontaktschluß werden die Zähler und die Positionseingabegerätschaften in Betrieb gesetzt, um beim Erreichen der Regelvorgabe aus dem Regelvorgeber 23 den Motorantrieb abzuschalten. Hierzu reichen Bruchteile von Sekunden aus, so daß sich mit dieser Verfahrensweise sehr genaue und beliebig veränderbare Schöpf- und Gießstellungen erzielen lassen.The electrically conductive scoop according to the invention can thereby 10 be connected to a voltage transmitter. For example, this results when the vessel is immersed in the melt a contact closure, and only after this contact closure the counters and the position input devices are in operation set in order to switch off the motor drive when the control specification from the control preset 23 is reached. Fractions are sufficient for this from seconds, so that with this procedure very precise and arbitrarily changeable scooping and pouring positions can be achieved.
Die sonst üblichen betriebsempfindlichen und verschleißintensiven Kontaktstäbe können entfallen. Werden diese jedoch, und sei es nur für eine Übergangszeit angewendet, so vermindern sich aufwendige Justier- und Montagekosten erheblich und damit auch die Betriebskosten. Nunmehr ist auch die jeweilige Höhen-The otherwise usual operation-sensitive and wear-intensive contact rods can be omitted. However, will these even if it is only used for a transitional period, complex adjustment and assembly costs are reduced considerably and thus also the operating costs. Now the respective altitude
.: -. - 30.03.1984.. : -. - 03/30/1984.
lage des Badspiegels selbst, ob ganz gefüllt oder teilweise gefüllt, nach der Arbeitsweise der Erfindung ohne Bedeutung.position of the bath level itself, whether completely filled or partially filled, is irrelevant according to the method of operation of the invention.
Es lassen sich nach dem heute erreichten Stand der Technik für die Regelung .auch Mikroprozessoren programmkonform zur Regelung der Schöpftiefe und des Dosiervorgangs verwenden, wobei der Start des Regelvorganges beim Sintauchvorgang durch Kontaktschluß ausgelöst werden kann und das Abschalten des Motorantriebes beim Erreichen eines vorgegebenen Zeitwertes erfolgt.According to the state of the art achieved today, microprocessors can also be used for the control in a program-compliant manner Use the control of the scoop depth and the dosing process, whereby the start of the control process occurs during the immersion process Contact closure can be triggered and the motor drive is switched off when a predetermined time value is reached he follows.
Gemeinsam der Methodik nach den Fig. 1 und 2 ist die Erkenntnis, daß sich mit der Eintauchtiefe die elektrischen Größen, nämlich Spannung und Widerstand verändern. Die Begrenzung des Regelwertes für die Tauchtiefe kann, dann ausgehend von diesen Veränderungsgrößen, dadurch erreicht werden, daß man einem elektrischen Meßgerät einen Meßwert vorgibt, der einer bestimmten Tauchtiefe entspricht. Ist diese Tauchtiefe und damit eine bestimmte Spannungsänderung oder ein vorbestimmter Widerstand erreicht, erfolgt das Abschalten des Bewegers 20. Diese Verfahrensweise bedingt allerdings eine sorgfältige Beachtung von Temperaturschwankungen oder der Leitfähigkeit im Schaltkreis, unter Beachtung auch der Umgebungstemperatur.Common to the methodology according to FIGS. 1 and 2 is the knowledge that the electrical quantities, namely change voltage and resistance. The limitation of the control value for the diving depth can then be based on These variables of change, can be achieved in that one gives an electrical measuring device a measured value, which is a corresponds to a certain diving depth. Is this immersion depth and thus a certain voltage change or a predetermined one When resistance is reached, the mover 20 is switched off. This procedure, however, requires a careful approach Consideration of temperature fluctuations or the conductivity in the circuit, also taking into account the ambient temperature.
Bei der inkrementalen oder absoluten Wertgebung mittels nachgeschalteter elektronischer Impulsvermittler als Geber der Produktionseingabedaten für die Schöpfgefäße wird so vorgegangen, daß die Regelwerte abgegriffen werden und ihren Niederschlag in den Regelvorgaben finden, wobei die gegebenenfalls gewünschten variablen unterschiedlichen Werte über die Tastatur den Regelwerten beigegeben werden. Dabei werden die Regeleingaben, gleichgültig, ob von den Zählvorgaben herrührend oder den übergeordneten manuellen Vorgaben herkommend, beispielsweise von Mikroprozessoren erfaßt, ausgewertet und als zwingende Regeleingabe der Mechanik übermittelt. Aus der Fig. 3 ist der Schöpf- und Gießwinkel<£ersichtlich.In incremental or absolute values using downstream electronic impulse transmitters as transmitters of the production input data for the scoops, the procedure is that the control values are tapped and are reflected in the control specifications, with the variable different values that may be required being added to the control values via the keyboard. The rule inputs, regardless of whether they originate from the counting specifications or coming from the higher-level manual specifications, are recorded, for example, by microprocessors, evaluated and transmitted to the mechanics as a mandatory rule input. From Fig. 3, the scoop and pouring angle <£ can be seen.
In den Fig. 4 und 5 ist statt eines Schöpflöffels 11 ein Tauchgefäß 4.0 dargestellt, dessen Füllung durch Eintauchen in die Schmelze über eine Einfüll- und Auslauföffnung 43 erfolgt und das Ausgießen durch das Eintauchen eines Verdrängerkörpers 13 in die geschöpfte Menge reguliert wird.4 and 5, instead of a ladle 11, a dipping vessel is used 4.0, which is filled by dipping into the melt via an inlet and outlet opening 43 and the pouring is regulated by immersing a displacement body 13 in the scooped amount.
Mit dem Absenken des Körpers 13 nach der Befüllung kann die Schmelzmenge sehr sorgfältig dosiert werden. In diesem Fall wirkt das abzusenkende bewegliche Schöpfgefäß 40 wie ein Schöpflöffel 11.With the lowering of the body 13 after filling, the amount of melt can be dosed very carefully. In this case the movable scoop 40 to be lowered acts like a ladle 11.
Die Erfindung verändert den nach dem Stand der Technik starren Gießbetrieb nachdrücklich. Allein durch das Entfallen der Justierarbeiten, in Anpassung an den Verschleiß der Kontaktstäbe, wird die sonst für diese Arbeiten stets einzusetzende Unterbrechung des Gießbetriebes hinfällig. Der Gießbetrieb bekommt eine bisher nicht mögliche Flexibilität und Kontinuität. Diese Ersparnis ist in einer Schicht mit etwa 10% einzusetzen. Der gleiche Vorteil ergibt sich für das Inbetriebnahme-Intervall, weil auch dort die geschilderten Vorteile voll wirksam werden.The invention changes the prior art rigid Foundry emphatically. Simply by eliminating the adjustment work, in adaptation to the wear of the contact rods, the interruption of the casting operation, which would otherwise always have to be used for this work, is no longer necessary. The foundry gets a flexibility and continuity that was previously not possible. This saving is around 10% in one shift to use. The same advantage arises for the commissioning interval, because there too the advantages described take full effect.
So tritt anstelle der laufend zu wiederholenden Justierarbeiten jetzt nach der Erfindung einfach eine veränderte Regelvorgabe für den Beweger.Thus, instead of the adjustment work that has to be continuously repeated, according to the invention, there is now simply a changed control specification for the mover.
In der Fig. 6 ist in einem einfachen Zeit-Bewegungs-Badspiegellage bzw. Tauchstellungsdiagramm dargestellt, wie sich ein Schöpf Vorgang abwickeln kann. Die stark ausgezogene Linie zu A/B zeigt den Vorgang der Eintauchtiefe in das Bad vom Erreichen des Badspiegels bis zu einer beliebig einstellbaren Tauchposition. Die gestrichelte Linie zeigt den Vorgang vom Beginn bis zu einer beliebigen Gießposition. (Bsp = Badspiegel, Tstn = Tiefenstellung, Tauchtiefe).In FIG. 6, a simple time-movement bath level position or immersion position diagram is shown how a scooping process can take place. The strong line to A / B shows the process of immersion depth in the bath from reaching the bath level to any adjustable immersion position. The dashed line shows the process from the beginning to any casting position. (Ex = bathroom level, Tstn = depth setting, immersion depth).
In dem Diagramm der Figur 7 ist die Variabilität bei unterschiedlichen Dosiervorgängen des erfindungsgemäßen Verfah-In the diagram of FIG. 7, the variability is at different Dosing operations of the method according to the invention
30.03.1984 ο/ιοί03/30/1984 ο / ιοί
rens verdeutlicht.rens clarified.
Das Diagramm zeigt die Positionslage des Schöpflöffels während des Gießvorganges auf der Strecke A/B und dessen zeitlich abrupte Unterbrechung B' mittels einer abrupten Veränderung der Winkelstellung des Löffels, dessen Ortsveränderung in eine neue Gießposition C, den anschließenden Gießvorgang C/D und den abrupten Abbruch mittels der Winkelstellung D/D. Die im Gießereibetrieb so wesentliche Restfreiheit, um Störungen und Nachteile durch temperaturtiefere Restmengen und deren Rückführung in das Bad zu vermeiden, wird hier sicher erreicht.The diagram shows the position of the ladle during the pouring process on route A / B and its time abrupt interruption B 'by means of an abrupt change in the angular position of the spoon, the change in location in a new casting position C, the subsequent casting process C / D and the abrupt termination by means of the angular position D / D. the In the foundry operation, there is a significant amount of residual freedom, to avoid disruptions and disadvantages due to lower temperature residual quantities and their Avoiding return to the bathroom is safely achieved here.
Diese erfindungstypischen Vorgänge lassen erkennen, mit welcher Präzision das System arbeiten kann; eine Präzision, die bei den Anlagen nach dem Stand der Technik nicht möglich ist. Die Buchstaben bedeuten:These processes typical of the invention show the precision with which the system can work; a precision that state-of-the-art systems are not possible. The letters mean:
Q max = gefülltes Schöpfgefäß, Q min = entleertes Schöpfgefäß, O = Schöpfen (Schmelzaufnahme), q., = erstes Dosierintervall. q? = letztes Dosierintervall, BB = Urakehrbewegung des Gießgefäßes zwecks abrupter Dosierunterbrechung, DD = Umkehrbewegung zwecks abrupter Dosierunterbrechung, a = ordinale Bewegung, t - Abzisse Zeit).Q max = filled scoop, Q min = empty scoop, O = scooping (melt absorption), q., = First dosing interval. q ? = last dosing interval, BB = reverse movement of the casting vessel for the purpose of abrupt dosing interruption, DD = reversing movement for the purpose of abrupt dosing interruption, a = ordinal movement, t - abscissa time).
• '-*" 3O·03·1984 3412121• '- * " 3O · 03 · 1984 3412121
BezugsziffernverzeichnisList of reference numbers
10 Schöpfgefäß als Sammelbegriff10 scoop as a collective term
11 Schöpflöffel11 ladles
12 Tauchdosiergefäß12 immersion dosing vessel
13 Verdrängungskörper13 displacement body
20 Beweger (Motor mit zwei Wellenenden)20 movers (motor with two shaft ends)
21 zweites Wellenende21 second shaft end
22 Geber (Drehimpuls-, Inkremental-, Absolutgeber,22 encoders (rotary pulse, incremental, absolute encoder,
Zeitzählwerk)Time counter)
23 Reglvorgeber23 control defaults
30 Bewegungsmechanismus30 Movement Mechanism
4.0 Tauchgefäß4.0 Dip vessel
4.1 Tiefenvorgabe für den Füllvorgang4.1 Presetting the depth for the filling process
4.2 Dosiervorgabe4.2 Dosing specification
4.3 Auslauf4.3 Run-out
BewegungswinkelMovement angle
AOAO
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