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Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren, sowie eine Vorrichtung
für die Anwendung des Verfahrens zur Messung der Innenkontur von gekrümmten Stranggußkokillensegmenten
mit einem schrittweise oder stetig in der Kokillenachse verschobenen Meßkopf Die
Innenkontur von Stranggußkokillen beeinflußt wesentlich die Qualität des gegossenen
Stranges, wie auch den störungsfreien Betrieb der gesamten Stranggießanlage. Deshalb
ist die Messung der Innenk9ontur von Stranggießkokillen nicht nur für den Borsteller
zur Qualitätskontrolle der hergestellten Kokillen von Interesse sondern auch für
den Betreiber der Stranggießanlage zur Bestimmung des Standzeitendes der Stranggießkokille.
Zur Messung der Stranggießkokillen sind ihre wesentlichen Formelemente zu erfassen.
Erschwerend wirkt dabei, daß es sich um eine recht komplexe Fort handelt. Die Seele
der Stranggießkokille verläuft bogenförmig. Der Kokillenmantel ist darüberhinaus
konisch.
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Aus der DE-PS 29 23 398 ist eine Vorrichtung zum Ausmassen einer gebogenen
Strang,ießkokille bekannt, die mit einer in Iiöhe und Auslenkung einstellbaren,
um ihre Achse drehbaren Meßstange nit einem alu, freien Ende im rechten Winkel zum
DIeßstab angeordneten Meßfühler arbeitet, der den Querschnitt der Stranggießkokille
erfaßt. Die drehbare Meßstange ist mit einem Theodoliten verbunden. Nachteilig erweist
sich bei dieser Vorrichtung, daß der Theodolit vor Beginn der Messung oberhalb der
Stranggießkokille aufgestellt und zur Horizontalen und Vertikalen ausgerichtet werden
muß, wobei ein Pichtpunkt vorhanden sein muß, der z.B. der Mittelpunkt der Anlage
selbst sein kann. Dieser Ausrichtvorg,ang ist zeitaufwendig. Er muß für jede Meßebene
teilweise erneut durchgeführt werden. Auch
die Kokille muS zunächst
in eine definierte Heßlage gebracht werden. Diese Einstellarbeiten bilden ein wesentliches
Hemmnis gegen den routinemäßigen Gebrauch der Vorrichtung Zur Messung der Konizität
ohne langwierige Einstellarbeiten ist aus der DE-OS 26 33 379 eine Vorrichtung bekannt,
die zur Ermittlung des Abstandes von gegenüberliegenden Kokillenwänden eine Referenzebene
verwendet, die sich auf drei Punkten an er Wandung der Kokille abstiwtzt. Zwar entfällt
bei dieser Vorrichtung der auf'wendige Einstellvorgang, doch stellt sich als besonders
nachteilig heraus, daP, zur Führung des-Meßkopfes die mit Formfehlern behaftete
Fläche der Kokille benutzt wird und darüberhinaus noch nicht einmal die Lage der
Referenzebene in Bezug auf den Kokillenradius vollständig defintert ist. Des weiteren
lassen sich durch die Vorrichtung nir Konturen in Längsrichtung der Kokillenachse
aufnehmen, so daß Formfehler in der Querschnittsebene der Kokille unentdeckt bleiben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten
Meßvorrichtungen zu vermeiden und statt dessen dem Praktiker ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens an die Land zu geben, das sich mit Vorteil
zeitsparend ohne großen Einstellungsaufwand einsetzen läßt und die wesentlichen
Formelemente und -Fehler der Kokille mit aureichender Genauigkeit während der Fertigung
oder bei der routinemäßigen Überwachung im Betrieb erfaßt.
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Die Aufhabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Darchführung des Verfahrens vorgeschlagen wird, wobei beim
bessen eine mechanisch zwangsgeführte Korrektur der Meßkopflage entsprechend dem
idcalen Kokillenradies erfolgt. Durch dieses Verfahren einer zwangsgeführten Jo
rrektur der
Meßkopflage werden dem Praktiker die sonst vor der Messung
durchzuführeaßen aufwendigen Einstellarbeiten erspart.
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In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Korrektur
sler Meßkopflage durch eine normale erfolgt, die im Mittelpunkt eines zu vermessenden
Querschnitts errichtet wird. Vorteilhaft läßt sich dadurch eine auf die Meßrichtung
eines Meßfühlers errichtete Senkrechte mit der Nornalen in Übereinstimmung bringen.
Die Meßrichtung liegt dann mit Sicherheit in der leßebene-Die zwangsgeführte Korrektur
der Meßkopflage kann sowohl stetig als auch nur in einzelnen Punkten erfolgen. Die
Kokilleninnenkontur läßt sich somit in Form von Quer- als auch L,ingsschnitten darstellen.
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Besonders vorteilhaft und anschaulich hat sich eine Abbildung der
Innenfläche des Kokillensegmentes durch die Kontur seiner Querschnitte in mehreren
Meßebenen erwiesen.
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Verfahrensgemäß werden deshalb zur Abbildung der Kokilleninnenkontur
mehrere Meßebenen als Querschnitte gelegt. Darit lassen sich die Meßdsten auf eine
für die Praxis ausreichende endliche Menge geschlossener zweidimensionaler Figuren
reduzieren.
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Die Form des Giebstranges wird durch den Kokillenquerschnitt in einer
zur Kokillenachse senkrecht stehenden Schnittfl':iche wesentlich beeinflußt. In
Ausgestaltung des Verfahrens wird deshalb vorgeschlagen, daß die Korrektur der im
Mittelpunkt es zu vermessenden Querschnitts errichteten Normalen auf die Meßebene
zwangsgeführt der Richtung der idealen Kokillenachse in der Meßebene folgt.
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Zur zweidimensionalen Darstellung dreidimensionaler Objekte werden
diese Objekte in zueinander parallele Schnitte zerlegt, die dann Schichtlinien ergeben.
Das Verfahren schlägt deshalb alternativ vor, daß die Korrektur der im
Mittelpunkt
des zu vermessenden Querschnitts errichteten Hormalen auf die Meßebene zwangsgeführt
parallel bleibt.
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Die Auswertung der I-essung, z.B. zur Verfassung der Konizität der
Kokille, wird vorteilhaft erleichtert, wenn die Mittelpunkte der Meßebenen angenähert
gleichabs tändig sind. Aus diesen Grunde sieht das Verfahren vor, daß die Erfassung
der Kokillenkontur in gleichabständigen Meßebene erfolgt.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß in
der Meßebene die Erfassung der Kokillenkontur durch Abstandsleessung gegenüberliegender
Punkte erfolgt. Auf diese Weise erden vorteilhaft mögliche systematische Fehler
ausgeschlossen, und die Erfassung Spezieller Formfehler, wie z.B. die Ovalität,
wesentlich erleichtert.
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Bei anderen Formfehlern ist es jedoch unerläßlich, daß die Erfassung
der Kokillenkontur durch Abstandsmessung zu einem festen Referenzpunkt, insbesondere
dem Mittelpunkt der Meßebene, erfolgt. Auf diese Weise läßt sich der wahre Querschnitt
der Kokille in der Meßebene ermitteln.
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Zur Durchführung des Verfahrens zur Messung von Kokillensegmenten
ist eine Vorrichtung geeignet, die eine Drehachse aufweist, die in ihrer Lage und
Richtn mit der im angenommenen Vittelpunkt des zu vermessenden Querschnitts errichteten
Normalen auf die Meßebene zusammenfällt. Der Vorteil einer Drehachse, als Verkörperung
einer gedachten Normalen liegt darin, daß sich durch entsprechende Lagerung die
Drehachse mit hoher Genauigkeit sicher auf Richtung und Lage der gedachten Normalen
einstellen läßt.
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In Ausgestaltung der Vorrichtung weist sie ein Vierkantrohr auf, in
den die Drehachse gelagert Ist. Die Enden des Vierkantrohres sind mit Lagerplatten
versehen, die die
Achse innerhalb des Vlerkantrohres präzise drehbar
festlegen.
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Weiter weist das Vierkantrohr an einem Ende in einer zur Drehachse
senkrechten Ebene Spannelemente zur Zentrierung innerhalb der Kokille auf. Durch
diese Anordnung wird zwangsläufig die Drehachse ebenfalls festgelegt. Die Maße sind
konstruktiv so fehlt, daß die Drehachse, die die Normale verk0rpert, mit der erforderlichen
Genauigkeit auf den Mittelpunkt der meßebene ausgerichtet ist, ohne daß.
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dazu aufwendige Einrichtarbeiten vorzunehmen sind.
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Zur weiteren Vereinfachung des Einstellaufwandes ist weiter vorgesehen,
daß das Vierkantrohr zur Drehachse parallele Führungsflüchen auSweist, die es in
einer Ebene führen. Die möglichen Freiheitsgrade werden dadurch weiter vorteilhaft
eingeengt. Die vorgegebene Forn des Vierkantrohres bietet in den Außenflächen die
kostengünstige Möglichkeit, diese ohne große Nacharbeit als Führungsflächen zu nutzen.
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In weiterer Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Kopfplatte mit
Füthrungsflächen auf, die die Schwenkebene des Vierkantrohres festlegen. Damit werden
die Freiheitsgrade des Vierkantrohres ohne Einrichtarbeiten weiter eingeengt.
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Vorteilhaft weisen die FUhrung.sflächen des Vierkantrohrs eine Führungskontur
in angenähert axialer Richtung der Drehachse auf. Damit wird erreicht, daß das Vierkantrohr
in Abhängigkeit von seiner Tiefenlage innerhalb des Kokillensegments zwan,sgeführt
eine konstruktionsbedingte Richtung einnimmt. Je nach Gestaltung dieser Führungskontur
kann diese Richtung unterschiedlich sein.
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Die Handhabung der Vorrichtung vereinfacht sich vorteilhaft weiter
dadurch, daß das Vierkantrohr Rastpunkte auf der Führungskontur aufweist. Mittels
dieser Rastpunkte lassen
sich verschiedene meßebene in ihrer Lage
festlegen und reproduzierbar wieder anfahren.
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Zur Fixierung des Vierkantrohres in den Rastpunkten ist vorgesehenß
daß die Kopfplatte senkrecht zu den Führungsflächen mindestens einen Rastbolzen
auSweist, der in die Rastpunkte des Vierkantrohres eingreift. Dadurch wird die Richtung
und die Lage der Meßebene vollständig formschlüssig festgelegt.
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In weiterer Ausgestaitung weist die Kopfplatte einen Sichtdurchbruch
und eine Markierung zur Winkellagebestimmung der Führungsflächen des Vierkantrohres
relativ zur Ebene des Kokillenraduis auf. Dadurch gestaltet sich die Einstellung
der Vorrichtung auf die Radiusebene der Kokille besonders einfach. Es sind lediglich
die tarkierungen der Kopfplatte mit denen der Kokille in Übereinstimmung zu bringen.
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In weiterer Ausgestaltung weist die Kopfplatte einen Konus mit Spannelementen
auf, der sie auf einem Ende des Kokillensegments zentriert und gleichzeitig spannt.
Der Spannkonus ermöglicht also, zwei Funktionen zeitsparend in einem Arbeitsgang
zu erledigen.
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In alternativer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Kopfplatte einen
Konus aufweist, der sie zentriert, und auf der gegentiberliegenden Seite des Kokillensegwents
Spannelemente zur Befestigung. Die Trennung dieser beiden Funktionen ermöglicht
eine formflüssige Befestigung der Vorrichtung auf der Kokille. Der Konus hat die
Aufgabe die Kopfplatte zu zentrieren, während die auf der gegenüberliegenden Seite
liegenden Spannelernente die Kopfplatte gegen das Kokillensegment ziehen.
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Die Drehachse weist an ihrem in der Kokille befindlichen Ende einen
ileÇko!)f r:it einem im rechten Winkel zur Drehachse angeordneten Meßfühler auf.
Mittels dieses Meßfühlers wird die Kontur der Kokille in der Meßebene abgetastet,
während sich der Meßfühler um die Drehachse dreht.
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Vorteilhaft weist die Vorrichtung eine Winkelscheibe zur Feststellung
der Winkellage des Meßkopfes auf.
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Festgestellte Formfehler können so einer bestimmten Winkellage zugeordnet
werden. Die Winkel scheibe ermöglicht es folglich, gezielt Stellen der Kontur abzutasten.
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Die Ausbildung des Meßkopfes sieht vor, daß der Meßfühler axial verschiebliche
Lagerung aufweist, so daß sich der Meßfühler an zwei gegenüberliegenden Kokillenkonturpunkten
abstützt. Dieses Lagerungsprinzip erleichtert und vereinfacht die Meßwertverarßeitung
zur Kontrolle des Kokillendurchmessers .
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In einer anderen Ausführung ist vorgesehen, daß der Meßkopf einen
Meßfühler aufweist, der sich auf der einen Seite im Meßkopf und auf der anderen
Seite auf der Kokillenkontur abstützt. Diese Ausbildung der Vorrichtung erlaubt
die Ermittlung der genauen Kokillenkontur in der Meßebene. Eine außermittige Lage
der Drehachse zur Kokille wirkt sich Je nach Lagerungsart des Meßfühlers auf die
Meßergebnisse unterschiedlich aus.
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Der Meßfühler weist vorteilhaft mit einem Meßwertaufzeichnungsger?';t
eine Wirkverbindung auf. Die Wirkverbindung wird zweckmäßig elektrisch ausgeführt
und erlaubt somit, den Zustand der vermessenen Kokille zu dokutnentieren.
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Erfindungsgeraäß weist die Vorrichtung ein Meßwe rtaufzeichnungsgerät
mit einer Schaltung zur Bildung von Differenzen auf. Dadurch lassen sich bereits
während der Messung durch Vergleich mit einem vorgegebenen Sollwert Toleranzabweichungen
feststellen.
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In weiterer Ausgestaltung weist die Vorrichtung ein Meßwertaufzeichnungsgerät
mit einer Speicherschaltung zur Speicherung von Extremalwerten auf. Von der Menge
der ermittelten Meßwerte, insbesondere der ToleranzabvJeichungen, sind häufig nur
die Extremalwerte interessant. Für den Bediener läßt sich sorait auf besonders einfache
Weise überprüfen, ob z.B. vorgegebene Formtoleranzen überschritten wurden.
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Erfindungsgemäß weist die Drehachse einen Winkelfühler auf, der in
Wirkverbindung mit einem Meßgerät zur Ermittlung der Winkellage des Meßkopfes steht.
Die maschinelle zeichnerische Darstellung einer vermessenen Kontur wird somit ermöglicht.
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Die Erfindung wird in Zeichnungen in einer bevorzugten Ausführungsform
gezeigt, wobei aus den Zeichnungen weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung
entnehmbar sind.
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Die Zeichnungen zeigen im einzelnen: Fig. 1 einen durch die Slittelachse
geführten LEngsschnitt der Vorrichtung mit angedeutetem Kokillensegment und Fig.
2 eine Seitenansicht der Meßvorrichtung aus einer zur Schnittebene der Fig. 1 um
900 gedrehten Richtung mit angedeutetem Kokillensegment.
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In Fig. 1 bezeichnet 1 das Kokillensegment, das mittels des Meßkopfes
2 und deri darin axial verschieblich gelagerten Wegmeßfühlers 6 abgetastet wird.
Diese Abtastung erfolgt über Tastkörper 3 hier in Rollenform. Der Wegmeßfühler 6
spritzt sich über dem Meßkopfrohr 4 und dem Tastkörper 3 auf der einen Seite der
Kokillenfläche ab und auf der anderen Seite huber einem weiteren Tastkörper, der
mit der Meßfühlerachse 5 gefedert verbunden ist. Der Meßfühler 6 ist verschieblich
im gießkopf 2 gelagert, so daß eine Abstandsmessung zweier gegenüberliegender Punkte
erfolgt.
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Der Meßkopf selbst mit seiner Lagerachse 11 wird über die Stifte 7,
die durch die Kugeln 8 als Kraftübertragungselemente und der Konusfläche 9, die
sich auf dem Spannring 10 befindet, zentriert und gespannt. Koaxial zur Lagerachse
11 des Meßkopfes 2 liegt das Vierkantrohr 16, das seinerseits von zwei Flächen in
der Kopfplatte 17 in einer Ebene schwenkbeweglich geführt ist. Die Hastpunkte, z.B.
12 und 13, sind als Bohrungen des Vierkantrohres ausgeführt und liegen auf einer
gedachten Kurve, die aus dem idealen Konstruktionsradius des Kokillensegernents
abgeleitet ist.
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Eine Messung luft wie folgt ab: Die Kopfplatte der Vorrichtung trägt
eine nicht dargestellte Markierung. Diese Markierung wird mit einer auf dem Kokillensegment
befindlichen Markierung in Ubereinstimrnung gebracht, so daß die Führungsflächen
des Vierkantrohres parallel zur Radiusebende der Kokille liegen. Mittels Kopfplatte
17 wird die Vorrichtung dann auf dern Kokillensegment zentriert und gespannt. Die
wesentlichen Bedienungselemente, die beim schrittweisen Vermessen der Kokillenkontur
zu bedienen sind, befinden sich am freien Ende des Vierkantrohres. Mit dem Griff
14 wird der Meßkopf 2 manuell gedreht. Nach einer vollständigen Drehung wird die
Zentrierung mittels Griff 15 gelöst. Anschließend kann durch Ziehen des Rastbolzens
20 der nächste Rastpunkt, der die Tiefenlage der Meßebene festlegt, von Hand angefahren
und der Meßkopf 2 wieder
mittels Griff 15 drehbeweglich gespannt
und zentriert werden. In gleicher eise erfolgen weitere Messungen. Es erfolgt dabei
eine zwangsgeführte LageEnderung der Drehachse.
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In Fig. 2 stellt 1 die angedeutete Kokille dar. Die Raste zur Indexierung
des Vierkantrohres wird von den Federn 21 in die auf der Führungskontllr liegenden
Rastlöcher 12 und 13 gedrückt und dabei durch Rohr 22 geführt. Die Zentrierung erfolgt
über kugelförmige Klemmkörper, die von den Kugeln 23 und dem Spannkonus 25 gegen
die Innenwandung der Kokille gepreßt werden.