DE3532763A1 - Method and apparatus for the automatic pouring of molten metal - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Vergießen vonMethod and device for the automatic potting of
flüssigem Metall Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Vergießen von flüssigem Metall in mit Eingußtrichtern versehene Gießformen mit einer Gießmaschine oder einem Gießkran, die, bzw. der eine kippbare und in Richtung auf die Gießformen zustellbare Gießpfanne besitzt.liquid metal The invention relates to a method and an apparatus for the automatic pouring of liquid metal in pouring funnels Casting molds with a casting machine or a pouring crane, which or the one tiltable and has pouring ladle which can be advanced in the direction of the casting molds.
Ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung dieser Art ist z.B. in der DE-PS 12 65 926 beschrieben. Gießmaschinen dieser Art werden vorwiegend für Formanlagen mit kontinuierlich oder im Takt bewegten Gießformen-Förderer verwendet. Im allgemeinen bestehen diese Gießmaschinen aus einem Fahrrahmen, auf welchem eine hydraulische Kippeinrichtung zum Kippen der Gießpfanne eine Zustelleinrichtung und ein Fahrerstand montiert sind. Meist bewegt sich die Gießmaschine selbst auf parallel zur Gießformen-Fördereinrichtung angeordneten Schienen. Mit Hilfe der hydraulischen Kippvorrichtung ist es möglich die Gießpfanne zu kippen und durch die Zustelleinrichtung kann diese quer zur Förderrichtung der Gießformen zugestellt werden. Dabei werden sämtliche Operationen vom Fahrerstand aus manuell gesteuert. Insbesondere ist es Aufgabe der Bedienungsperson während des Einfüllvorganges in die Trichter den Gießstrahl genau zu beobachten, dessen Lage evtl. zu korrigieren und den Kippwinkel einzustellen. Damit hängt das Ergebnis sehr stark von dem Geschick der Bedienungsperson ab. Wird zu wenig flüssiges Metall in den Trichter eingebracht, so besteht die Gefahr, daß Schlacke in die Gießform eingezogen wird, worunter die Qualität leidet. Ist die Gießform gefüllt, so muß die Bedienungsperson die Gießpfanne entsprechend zurückschwenken, damit der Gießvorgang beendet wird. Dabei stellt das in dem Trichter verbleibende Metall einen entsprechenden Materialverlust dar bzw. muß dieses Material als sogenanntes Krei sl aufmaterial wieder neu eingeschmelzen werden. Weiterhin ist von Nachteil, daß derartige Arbeiten relativ beschwerlich sind.A method or a device of this type is described, for example, in DE-PS 12 65 926. Casting machines of this type are mainly used for molding systems used with casting mold conveyors moving continuously or in cycle. In general These casting machines consist of a traveling frame on which a hydraulic Tilting device for tilting the ladle a delivery device and a driver's cab are installed. Usually the casting machine moves itself up rails arranged parallel to the casting mold conveyor. With the help of the hydraulic Tilting device, it is possible to tilt the ladle and through the feed device this can be delivered transversely to the conveying direction of the casting molds. Be there all operations are controlled manually from the driver's cab. In particular it is Task of the operator during the filling process in the funnel the pouring stream to observe carefully, correct its position if necessary and adjust the tilt angle. The result therefore depends very much on the skill of the operator. Will If too little liquid metal is introduced into the funnel, there is a risk that Slag is drawn into the casting mold, which affects the quality. Is the If the mold is filled, the operator must swivel the ladle back accordingly, so that the casting process is ended. This represents what remains in the funnel Metal represents a corresponding loss of material or has to be a so-called material Circular material must be melted down again. Another disadvantage is that such work is relatively arduous.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der weitgehend automatisch der Gießvorgang zur Erhöhung der Qualität und zur Humanisierung des Arbeitsplatzes durchführbar ist.The present invention is therefore based on the object of a method and to create a device of the type mentioned, with the largely automatically the casting process to increase the quality and to humanize the Workplace is feasible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lage des Gießstrahles und dessen Niveau in dem jeweiligen Eingußtrichter über eine Kamera mit mehreren lichtempfindlichen Elementen erfaßt und dessen Werte digital in einen Rechner eingegeben werden, welcher über Steuerbefehle den Kippwinkel und die Zustellung der Gießpfanne steuert.According to the invention this object is achieved in that the location of the Pouring stream and its level in the respective pouring funnel via a camera recorded with several light-sensitive elements and their values digitally in one Computer are entered, which via control commands the tilt angle and the infeed the ladle controls.
Durch die automatische Abtastung des Gießstrahles über die Kamera und eine danach entsprechend erfolgende Steuerung des Kippwinkels und der Zustellung wird die Bedienungsperson weitgehend entlastet. Ggf. kann auf sie sogar vollständig verzichtet werden, bzw. kann es evtl. ausreichend sein, daß lediglich Oberwachungsfunktionen notwendig sind.Due to the automatic scanning of the pouring stream via the camera and a subsequent corresponding control of the tilt angle and the infeed the operator is largely relieved. If necessary, you can even use them completely can be dispensed with, or it may be sufficient that only monitoring functions are necessary.
Durch die Überwachung mit der Kamera läßt sich der Gießvorgang exakt steuern. So wird z.B. dafür gesorgt, daß sich der Strahl genau in der richtigen Lage über dem Trichter befindet. Durch die Kontrolle des Niveaus des Flüssigmetalles in dem Trichter läßt sich die Eingießmenge sehr genau regeln.The casting process can be precisely monitored by monitoring with the camera steer. This ensures, for example, that the beam is exactly in the right position Location is above the funnel. By controlling the level of the liquid metal The pouring amount can be regulated very precisely in the funnel.
So kann z.B. dafür gesorgt werden, daß während dem Angießen eine hohe Menge flüssigen Metalles zugegeben wird, damit die Gefahr eines Einziehens von Schlacke reduziert wird. Anschließend kann während des Vollhaltens der Kippwinkel reduziert werden und das Abgießen läßt sich ebenfalls genau steuern. So kann z.B. durch die genaue Kontrolle dieses Niveaus erreicht werden, daß der Trichter nach dem Abgießen nur noch sehr wenig Metall enthält, wodurch eine Ersparnis von Krei sl aufmaterial eintritt. Weiterhin kann dieser Niveaustand stets gleich gehalten werden.For example, it can be ensured that a high Amount of liquid metal is added, so there is a risk of slag being drawn in is reduced. The tilt angle can then be reduced while holding it fully and the pouring can also be precisely controlled. For example, through the close control of this Levels can be reached that the funnel contains very little metal after pouring, which saves Circle sl onmaterial occurs. Furthermore, this level can always be kept the same will.
Neben der Lagekontrolle und Steuerung des Gießstrahles im Bezug auf den Trichter und die Niveauregelung kann in erfindungsgemäßer Weiterbildung auch die Dicke des Strahles erfaßt werden.In addition to the position control and control of the pouring stream in relation to the funnel and the level control can also in a further development according to the invention the thickness of the beam can be detected.
Durch diese Maßnahme läßt sich auch die Fließgeschwindigkeit und damit die Fließmenge exakter bestimmen und ggf. als Vorwarnung zur Beendigung des Gießvorganges verwenden.By this measure, the flow rate and thus Determine the flow rate more precisely and, if necessary, as a warning before the end of the pouring process use.
Hierzu kann ggf. eine zweite Kamera erforderlich sein, da der Querschnitt des GieBstrahles nicht in jedem Falle kreisrund ist.A second camera may be required for this because the cross-section of the pouring stream is not circular in every case.
Zur rationellen Erfassung des Gießstrahles können die lichtempflindlichen Elemente so in der Kamera angeordnet sein, daß wenigstens eine gegen die horizontale geneigte Linie in dem Eingußtrichter abgetastet wird.For the efficient detection of the pouring stream, the light-sensitive Elements to be arranged in the camera that at least one against the horizontal inclined line is scanned in the sprue.
Auf diese Weise erhält man mit geringem Aufwand und ggf. bei Verwendung von nur auf einer einzigen Linie angeordneten lichtempfindlichen Elementen sowohl Ergebnisse über die Lage des Gießstrahles als auch über das Niveau in dem Trichter.In this way, one obtains with little effort and, if necessary, with use of photosensitive elements arranged only on a single line both Results on the position of the pouring stream as well as on the level in the funnel.
Wenn man aus Sicherheitsgründen z.B. für das Niveau zwei Meßwerte haben möchte, kann vorgesehen sein, daß die lichtempfindlichen Elemente so in der Kamera angeordnet sind, daß eine U- oder V-förmige Linie mit nach unten gerichteten Schenkeln in dem Eingußtrichter abgetastet wird.If, for safety reasons, e.g. two measured values for the level would like to have, it can be provided that the photosensitive elements so in the Camera are arranged that a U- or V-shaped line with downward facing Legs in the pouring funnel is scanned.
Auf diese Weise lassen sich die beiden Schenkel auf gegenüberliegenden Seiten zur Messung des Niveaus verwenden.In this way, the two legs can be on opposite sides Use pages to measure level.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, daß die Gießmaschine mit einer Waage versehen ist, deren Werte in den Rechner eingegeben und zur Beendigung des Gießvorganges verwendet werden.In addition, it can be provided that the casting machine is equipped with a scale is provided, the values of which are entered into the computer and to terminate the casting process be used.
Ebenso kann die Waage auch unter der Gießform angeordnet sein.The scales can also be arranged under the casting mold.
Auf diese Weise kann die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens noch weiter erhöht werden. Es ist lediglich erforderlich, daß man das Gewicht des in die Form einzubringenden Materiales kennt. Im Vergleich mit dem Gewicht des noch in der Gießpfanne vorhandenen Metalles läßt sich damit über die Waage entsprechend der Abschluß des Gießvorganges genau bestimmen. So kann z.B. über die Wiegemethode ein entsprechendes Vorsi gnal gegeben werden und der Gießvorgang wird dann noch eher beendet. Damit kann man ggf. sogar den Trichter leer laufen lassen.In this way, the economics of the process can go even further increase. All that is required is that you have the weight of the in the mold the material to be brought in. Compared to the weight of the one still in the ladle Existing metal can thus be on the scales according to the conclusion of the Determine the casting process exactly. For example, a corresponding Vorsi gnal are given and the casting process is ended sooner. In order to you can even let the funnel run empty if necessary.
Als lichtempfindliche Elemente können z.B. Photodioden, Phototransistoren oder Photowiderstände verwendet werden. Photodiodes, phototransistors, for example, can be used as light-sensitive elements or photoresistors can be used.
Zur genauen Ausrichtung der Kamera auf den Trichter kann diese mit einer Justiereinrichtung versehen sein, die in der Kamera integriert ist und über eine Mattscheibe sichtbar wird. In den Trichter wird dabei eine Schablone gestellt.For precise alignment of the camera on the funnel, this can be done with an adjustment device that is integrated in the camera and over a screen becomes visible. A template is placed in the funnel.
Aufgrund der auftretenden hohen Temperaturen kann es weiterhin von Vorteil sein, wenn die Kamera eine Kühleinrichtung aufweist. Hierzu kann sie wenigstens teilweise doppelwandig ausgebildet und mit einem Kühl gebläse versehen sein.Due to the high temperatures that occur, it can continue to suffer from Be advantageous if the camera has a cooling device. At least she can do this partially double-walled and provided with a cooling fan.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung aus dem weitere erfindungsgemäße Merkmale hervorgehen anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.The following is an embodiment of the invention from the further Features according to the invention are described in principle with reference to the drawing.
Es zeigt: Fig. 1: ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen automatischen Gießeinrichtung Fig. 2: einen Trichter mit einem Meßstrahl in vergrößerter Darstellung Fig. 3: einen Trichter mit einem Meßstrahl in anderer Ausgestaltung Fig. 4: Prinzipdarstellung der Kamera.It shows: FIG. 1: a block diagram of the automatic according to the invention Pouring device Fig. 2: a funnel with a measuring beam in an enlarged view 3: a funnel with a measuring beam in a different configuration the camera.
Fig. 5: einen Trichter mit einem Meßstrahl in einer dritten Ausgestaltung.5: a funnel with a measuring beam in a third embodiment.
Die Gießmaschine weist einen Fahrrahmen (1) und eine GieB-pfanne (2) auf. Ober eine Kippeinrichtung mit einem Kippzylinder (3) mit Maßstab ist die Gießpfanne (2) kippbar und über eine Zustelleinrichtung mit einem Zustellzylinder (4) mit Maßstab ist sie quer zur Laufrichtung des Fahrrahmens verschiebbar. Parallel zur F ahrtri chtung der Gi eßmaschi ne sind Gießformen (5) auf Förderern (6) verschiebbar. Der Gießwagen ist über einen Motor (7) verschiebbar. Jede Gießform ist mit einem EinguBtrichter (8) versehen. An dem Gießwagen ist eine Kamera (9) angeordnet, die auf den Trichter (8) der Gießform gerichtet ist, vor der sich die Gießpfanne (2) befindet. Die Kamera (9) ist mit mehreren Fototransistoren versehen, deren Signale einem Rechner (Mikroprozessor-Steuerung) (10) eingegeben werden. Der Rechner (10) ist weiterhin über Steuer- und Signalleitungen mit dem Kippzylinder (3), dem Zustellzylinder (4), dem Fahrantriebsmotor (7) und mit einer Posi ti onsei nri chtung für den Fö rderer (6) verbunden. Entsprechend den eingegebenen Werten wird über Verstärker (11 und 12) für hydraulische Proportionalventile der Kippzylinder (3) und der Zustellzylinder (4) jeweils entsprechend betätigt. Ein Verstärker (12) für den Fahrantriebsmotor dient zu dessen Steuerung.The casting machine has a traveling frame (1) and a casting ladle (2) on. The ladle is above a tilting device with a tilting cylinder (3) with a scale (2) tiltable and via an infeed device with an infeed cylinder (4) with a scale it can be moved transversely to the direction of travel of the chassis. Parallel to the trip With regard to the casting machine, casting molds (5) can be moved on conveyors (6). Of the The casting carriage can be moved by a motor (7). Each mold comes with a pouring funnel (8) provided. A camera (9) that points to the funnel is arranged on the casting carriage (8) is directed towards the casting mold in front of which the pouring ladle (2) is located. The camera (9) is provided with several phototransistors, the signals of which are sent to a computer (microprocessor control) (10) must be entered. The computer (10) is still via control and signal lines with the tilt cylinder (3), the feed cylinder (4), the travel drive motor (7) and connected to a position device for the conveyor (6). Corresponding the entered values are transmitted via amplifiers (11 and 12) for hydraulic proportional valves the tilt cylinder (3) and the feed cylinder (4) are each actuated accordingly. An amplifier (12) for the traction drive motor is used to control it.
Zusätzlich kann der Rechner (10) noch mit einer Waage (13) verbunden sein, die das Gewicht der Gießpfanne (2) mißt.In addition, the computer (10) can also be connected to a scale (13) be that measures the weight of the ladle (2).
In der Fig. 2 ist ein Beispiel für eine Meßmethode dargestellt. Wie ersichtlich sind lichtempfindliche Elemente (14) in der Kamera (9) auf einer Linie (15) angeordnet, die gegen die Horizontale geneigt ist. Auf diese Weise läßt sich die Lage eines Gießstrahles (16) in Bezug auf den Trichter und auch das Niveau bzw. der Pegel (17) in dem Trichter mit nur einer einzigen Linie bestimmen.An example of a measuring method is shown in FIG. As light-sensitive elements (14) in the camera (9) can be seen on a line (15) arranged, which is inclined to the horizontal. In this way you can the position of a pouring stream (16) in relation to the funnel and also the level or determine the level (17) in the funnel with just a single line.
In der Fig. 3 ist eine andere Meßmethode dargestellt. Statt einer einzigen gegen die Horizontale schräg geneigten Linie 15 auf der die lichtempfindlichen Elemente (14) angeordnet sind, liegen diese nunmehr auf einer U-förmigen Linie (18), deren Schenkel (19) nach unten gerichtet sind. Dabei wird durch den horizontalen Abschnitt der U-förmigen Linie (18) die Lage des Gießstrahles (16) festgestellt, während der Pegel (17) durch die beiden Schenkel (19) ermittelt wird.Another measurement method is shown in FIG. 3. Instead of one single inclined to the horizontal line 15 on which the photosensitive Elements (14) are arranged, these are now on a U-shaped line (18), whose legs (19) are directed downwards. This is done by the horizontal Section of the U-shaped line (18) determined the position of the pouring stream (16), while the level (17) is determined by the two legs (19).
Durch die Doppel messung des Pegels (17) wird eine höhere Sicherheit erreicht, denn während des Einfüllvorganges können Strudel und Wirbel auftreten.The double measurement of the level (17) increases security achieved, because eddies and eddies can occur during the filling process.
Die Kamera (9) kann von einfachem Aufbau sein und weist im wesentlichen eine Blende (20) im vorderen Bereich, ein oder mehrere dahinter liegende Linsen (21) und die lichtempfindlichen Elemente (14) im hinteren Bereich auf. Zum Schutz der Kamera vor hohen Temperaturen kann diese mit einem Doppelmantel (22) versehen werden, wobei ein Kühl gebläse (23) durch den damit entstandenen Kühl schacht Kühl luft blasen kann.The camera (9) can be of simple construction and essentially has a screen (20) in the front area, one or more lenses behind it (21) and the light-sensitive elements (14) in the rear area. For protection the camera against high temperatures, this can be provided with a double jacket (22) be, with a cooling fan (23) through the resulting cooling shaft cooling can blow air.
Will man die Dicke des Gießstrahles (16) exakt messen, so kann man rechtwinklig zu der Kamera (9) eine zweite Kamera anordnen (nicht dargestellt).If you want to measure the thickness of the pouring stream (16) exactly, you can Arrange a second camera (not shown) at right angles to the camera (9).
Für den Betrieb und zur Füllung von einer Vielzahl hintereinander angeordneter Gießformen (5) sind zahlreiche Möglichkeiten gegeben. So kann z.B. die Anlage taktweise oder kontinuierlich betrieben werden. Ebenso kann der Fahrantrieb (7) synchron mit der Geschwindigkeit des Förderers (6) geschaltet werden. Auch Fahrten der Gießmaschine entgegen der Fahrtrichtung der Förderer (6) sind möglich, wodurch die zwangsweise notwendigen Totzeiten zwischen zwei Füllvorgängen reduziert werden können.For running and filling a large number in a row arranged casting molds (5) are numerous possibilities. E.g. the system can be operated cyclically or continuously. The drive can also (7) can be switched synchronously with the speed of the conveyor (6). Even rides the casting machine against the direction of travel of the conveyor (6) are possible, whereby the necessary dead times between two filling processes can be reduced can.
Der Angießvorgang, der entsprechend der Gießform zu wählen ist, kann durch eine vorgewählte programmierte Kippgeschwindigkeit der Gießpfanne (2) optimal gesteuert werden.The casting process, which is to be selected according to the casting mold, can optimal by a pre-selected, programmed tilting speed of the ladle (2) being controlled.
Ohne besonderen Aufwand können Gießmaschinen bekannter Bauart mit den erfindungsgemäßen Einrichtungen nachgerüstet werden. Die Kamera (9) wird man im allgemeinen auf der Gießmaschine selbst anordnen, selbstverständlich sind jedoch im Rahmen der Erfindungen auch Anordnungen unabhängig von der Gießmaschine möglich. In einfacher Weise läßt sich auch ein Notbetrieb einrichten. Hierzu kann eine Handsteuerung über Servoventil und handproportionale Ventile bei Störungen vorgenommen werden. Auf diese Weise kann das in der Gießpfanne (2) sich noch befindende Metall noch in Gießformen (5) eingefüllt werden.Casting machines of known types can be used without any special effort the devices according to the invention are retrofitted. The camera (9) becomes one generally arrange on the casting machine itself, but of course In the context of the inventions, arrangements independent of the casting machine are also possible. Emergency operation can also be set up in a simple manner. A hand control can be used for this via servo valve and hand proportional valves in the event of malfunctions performed will. In this way, the metal still in the ladle (2) can can still be poured into casting molds (5).
Zur genauen Einstellung der Kamera (9) kann diese im Bedarfsfalle auch mit einer Ziel- oder Justiereinrichtung versehen werden. Bei Verwendung einer Justiereinrichtung wird man in dem Gießtrichter eine Schablone mit einer Skala anordnen.For precise setting of the camera (9), this can if necessary can also be provided with a target or adjustment device. When using a Adjusting device you will place a template with a scale in the pouring funnel.
Die Skala ist dann auch auf der Mattscheibe sichtbar und wird dann justiert. Gegebenenfalls sind dann auch noch Zielkreuze vorhanden, die dann übereinander, bzw. in Deckung gebracht werden.The scale is then also visible on the focusing screen and is then adjusted. If necessary, there are also target crosses, which are then on top of each other, or be brought into cover.
Statt bei einer Gießmaschine läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit dessen Einrichtung auch in gleicher Weise bei einem Gießkran, z.B. einem Brückenkran, verwenden.Instead of using a casting machine, the method according to the invention can be used with its installation also in the same way with a pouring crane, e.g. a bridge crane, use.
Die Kippeinrichtung kann auf elektrische oder hydraulische Weise betätigt werden.The tilting device can be operated electrically or hydraulically will.
Die erfaßten Werte werden digital in den Rechner (10) eingegeben, d.h. wenn der Gießstrahl bzw. der Regel stand erfaßt wird, sprechen die entsprechenden lichtempfindlichen Elemente (14) an (z.B. leuchten dann Leuchtdioden), wenn keine Erfassung vorliegt, sprechen sie nicht an. Diese Methode ist sehr einfach. So wird z.B. keine besondere Intensitätsmessung einer Strahlung verlangt.The recorded values are entered digitally into the computer (10), i.e. when the pouring stream or the rule stand is detected, the corresponding speak light-sensitive elements (14) on (e.g. light-emitting diodes then light up), if none Registration is available, do not speak to them. This method is very simple. So will e.g. no special intensity measurement a radiation demands.
In der Figur 5 ist eine 3. Ausgestaltung der Meßeinrichtung prinzipmäßig dargestellt. Im Unterschied zu Figur 3 mit einer U-Form sind dabei die lichtempfindlichen Elemente so in der Kamera angeordnet, daß eine V-förmige Linie abgetastet wird.A third embodiment of the measuring device is shown in principle in FIG shown. In contrast to Figure 3 with a U-shape, the light-sensitive Elements arranged in the camera so that a V-shaped line is scanned.
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