DE4413090A1 - Probenvorbereitungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zur Vorbereitung von Eisen- und Stahlproben, welche in einem Maschinengehäuse ein Schleifaggregat oder ein Trenn- und Schleifaggregat und/oder ein Fräsaggregat, einen verfahrbaren Support mit Spanneinrichtung und einen Probenmanipulator aufweist.

Zur Produktionskontrolle metallurgischer Prozesse in der Stahl- und Nichteisenmetallindustrie werden üblicherweise optische Emmissionsspektrometer zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung der Schmelze eingesetzt.

Aus der Schmelze werden Proben entnommen und diese nach der Erstarrung in der Kokille für die Analyse vorbereitet. Die erstarrten Proben sind üblicherweise Scheiben oder längliche zylindrische bzw. konische Körper. Die Scheiben werden an der Oberfläche durch Fräsen oder Schleifen bearbeitet und dadurch eine reproduzierbare Oberfläche für die Analyse erzeugt. Bei den länglichen Zylindern wird vor dieser Bearbeitung eine Scheibe aus dem Körper herausgetrennt.

Die Proben werden entweder in einem zentralen Labor oder vor Ort in der Nähe der Schmelzaggregate vorbereitet und analysiert. Die Verschickung in das zentrale Labor erfolgt üblicherweise mit einer Rohrpost. Bei der "vor-Ort-Analyse" fallen die Transportzeiten in das zentrale Labor weg und die Analysenergebnisse liegen früher im Leitstand der Prozeßsteuerung vor. Es muß aber in der unmittelbaren Nähe der Schmelzaggregate ein geeigneter Raum für die Aufstellung der Probenvorbereitungs- und Analysengeräte geschaffen werden. Der Raum soll die Geräte vor Staub und Temperatureinflüssen schützen.

Häufig werden solche "vor-Ort-Labors" heute durch Container realisiert. In diese Container werden die Analysengeräte und die Probenvorbereitungsgeräte eingebaut. Für den internen Transport der Proben zwischen den Geräten und für die Handhabung der Kontroll- und Eichproben werden üblicherweise Manipulatoren oder Roboter eingesetzt. Die Container können beim Hersteller mit allen erforderlichen Geräten und Hilfsaggregaten ausgerüstet und die Analysengeräte geeicht werden. Es ist dadurch eine schnelle Installation "vor Ort" möglich.

Trotz der erreichten Vorteile stellen die Container einen zusätzlichen Kostenfaktor dar und benötigen aufgrund ihrer Ausmaße einen verhältnismäßig großen Platz und erfordern für ihren Transport zum Aufstellort Spezialfahrzeuge.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Probenvorbereitungsmaschine in Verbindung mit einem Spektrometer für eine "vor-Ort- Analyse" zu schaffen, die unter Verzicht auf einen Container einfach und kostengünstig in kompakter Bauweise ausgeführt ist, leicht zu transportieren und vor Ort platzsparend aufstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Maschinengehäuse zu einem Aufnahmeraum erweitert (vergrößert) ist, in dem ein Spektrometer angeordnet ist.

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weitergestaltungen.

In die Probenvorbereitungsmaschine ist erfindungsgemäß ein Spektrometer integriert, wodurch die Maschine mit Spektrometer eine kompakte, leicht transportierbare und platzsparend am Ort für eine "Vor-Ort-Analyse" aufstellbar ist. Hierfür wurde das Gehäuse der Maschine zu einem Aufnahmeraum für das Spektrometer erweitert, wodurch für die Maschine und das Spektrometer nur ein Gehäuse erforderlich ist, in dem sämtliche Baugruppen für die Probenvorbereitung und -analyse untergebracht sind.

Das Spektrometer als komplette Einheit oder die jeweiligen Komponenten des Spektrometers sind auf Schwingelemente zur Absorbierung von Schwingungen auf die empfindlichen Bauteile montiert. Das Gehäuse ist anstelle von einfachen Blechtüren mit wärmedämmenden Sandwichplatten verkleidet; dadurch ist eine Klimatisierung des Gehäuses im Bereich der Spektrometerbauteile möglich. Ein Klimatisierungsgerät ist, falls erforderlich, Bestandteil der Anlage. Durch Abnahmen der Außenverkleidung ist ein Zugang zu allen Bauteilen gewährleistet und der Service der Geräte sehr einfach.

Die Eingabe der Proben erfolgt an einer verriegelten Eingabeschleuse. Für die Eingabe des Probenidents ist eine robuste Tastatur vorgesehen. Die Gesamtkonzeption ist so ausgelegt, daß eine Bedienung durch das Personal des Schmelzbetriebes vorgenommen werden kann.

Durch diese Konstellation ergeben sich hohe Kosteneinsparungen. Es entfällt der Container oder ein speziell hergerichteter Raum, da die Maschine mit integriertem Spektrometer direkt in der Nähe des Schmelzaggregates aufgestellt werden kann. Der erforderliche Platzbedarf ist äußerst gering und kommt dem üblicherweise geringem Platzangebot z. B. auf einer Ofenbühne in einem Stahlwerk sehr entgegen. Für die Installation ist nur ein Strom- und Preßluftanschluß erforderlich. Die Einheit kann vorgefertigt, getestet, kalibriert und in kürzester Zeit installiert werden. Die Abmessungen sind so gering, daß der Transport mit LKW oder Luftfracht möglich ist. Bei Änderungen in den betrieblichen Gegebenheiten kann die Einheit schnell umtransportiert werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Variation dargestellt, welches nachfolgend näher erläutert wird. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer Probenvorbereitungsmaschine mit integriertem Spektrometer, bei abgenommener Frontverkleidung des Maschinengehäuses und des sich daran integriert anschließenden, ein Spektrometer als Ganzes aufnehmenden Gehäuseraumes,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Probenvorbereitungsmaschine mit Spektrometer,

Fig. 3 eine Frontansicht der Probenvorbereitungsmaschine mit an der Frontwand des Maschinengehäuses vorgesehenen Proben-Eingabehaube und in der Frontwand des Spektrometer-Gehäuseraumes angeordneten Computer-Bildschirm und Bedienterminal,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Probenvorbereitungsmaschine mit frontseitiger Proben-Eingabehaube und rückseitiger Gasflaschenhalterung,

Fig. 5 eine schematische Vorderansicht der Probenvorbereitungsmaschine mit abgenommener Frontverkleidung und in den Spektrometer-Gehäuseraum eingeschobenen Baugruppen des Spektrometers.

Die Maschine zur Vorbereitung von Eisen- und Stahlproben weist in einem Maschinengehäuse (1) ein Schleifaggregat (4), vorzugsweise ein Bandschleifaggregat, oder eine Kombination von einem Trenn- und Schleifaggregat (4, 5) und/oder ein Fräsaggregat auf.

Diesen der Vorbereitung der Proben dienenden Aggregaten (4, 5) ist im Maschinengehäuse (1) ein verfahrbarer Support (6) mit Spanneinrichtung (7) zugeordnet, wobei die Probe in der Spanneinrichtung (7) aufgenommen und mit dem Support (6) zwischen den Vorbereitungsaggregaten (4, 5) bewegt wird. Weiterhin ist in dem Maschinengehäuse (1) ein Probenmanipulator (8) angeordnet.

Das Maschinengehäuse (1) ist zu einem Aufnahmeraum (2) erweitert (vergrößert), in dem ein Spektrometer (3) angeordnet ist.

Das Maschinengehäuse (1) setzt sich aus einem Rahmen (9) und an diesen angebrachten, das Maschinengehäuse (1) schließenden Verkleidungswandungen (10) zusammen und der Rahmen (9) hat an einer Gehäuseseite ein verlängertes Rahmenteil (11), an dem zur Bildung des geschlossenen Aufnahmeraumes (2) Isolierwandungen (12), vorzugsweise wärmedämmende Sandwichplatten, festgelegt sind.

Das Maschinengehäuse (1) besitzt eine rechteckige Raumform und an einer Rechteckschmalseite schließt sich das verlängerte Rahmenteil (11) an, welches mit dem Maschinengehäuse (1) eine verlängerte Rechteckraumform ergibt.

Gemäß Fig. 1 bis 4 ist in den isolierten Aufnahmeraum (2) das Spektrometer (3) als komplette Baueinheit eingesetzt.

Gemäß der Abwandlung nach Fig. 5 zeigt der isolierte Aufnahmeraum (2) von Zwischenböden gebildete Einschubfächer (13), in die einzelne Bauteile des Spektrometers, und zwar eine Vakuumpumpe (14), ein Funkenerzeuger (15), ein Pneumatikaggregat (16), ein Steuerungsaggregat (7) und das Spektrometer (3) eingesetzt sind.

In der das Maschinengehäuse (1) und den Aufnahmeraum (2) trennenden Isolierwandung (12a) ist eine Durchgabeöffnung (18) für die vom Manipulator (8) auf den Petritisch (3a) des Spektrometers (3) aufzulegenden Proben vorgesehen und dieser Durchgabeöffnung (18) ist im Maschinengehäuse (1) ein Magazin (19) für analysierte Proben und für Eich- und Kontrollproben (20) zugeordnet.

Die frontseitige Isolierwandung (12b) des Aufnahmeraumes (2) nimmt einen Computer-Bildschirm (21) und ein Bedienterminal (22) eines im Aufnahmeraum (2) in einem Einschubfach (13a) angeordneten Auswerterechner (23) auf.

An der Frontwand (10a) des Maschinengehäuses (1) ist eine Eingabehaube (24) mit Verriegelung für die Proben vorgesehen.

Der verfahrbare Manipulator (8) entnimmt aus der Eingabehaube (24) die eingelegten Proben und bringt diese zur Bearbeitung zu den Verarbeitungsaggregaten (4, 5) und von diesen durch die Durchgabeöffnung (18) zum Spektrometer (3).

Das Maschinengehäuse (1) nimmt desweiteren eine Entstaubungseinrichtung (25) und einen Schaltschrank (26) auf und an der Rückwand (10b) des Maschinengehäuses (1) ist eine Aufnahmehalterung (27) für Gasflaschen (28) zur Versorgung des Spektrometers (3) vorgesehen.

Claims (8)

1. Maschine zur Vorbereitung von Eisen- und Stahlproben, welche in einem Maschinengehäuse ein Schleifaggregat oder ein Trenn- und Schleifaggregat und/oder ein Fräsaggregat, einen verfahrbaren Support mit Spanneinrichtung und einen Probenmanipulator aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinengehäuse (1) zu einem Aufnahmeraum (2) erweitert (vergrößert) ist, in dem ein Spektrometer (3) angeordnet ist.

2. Probenvorbereitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinengehäuse (1) aus einem Rahmen (9) und an diesen angebrachten, das Maschinengehäuse (1) schließenden Verkleidungswandungen (10) gebildet ist und der Rahmen (9) an einer Gehäuseseite ein verlängertes Rahmenteil (11) aufweist, an dem zur Bildung des geschlossenen Aufnahmeraumes (2) Isolierwandungen (12), vorzugsweise wärmedämmende Sandwichplatten, abnehmbar festgelegt sind.

3. Probenvorbereitungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinengehäuse (1) eine rechteckige Raumform hat und an einer Rechteckschmalseite sich das verlängerte Rahmenteil (11) anschließt, welches mit dem Maschinengehäuse (1) eine verlängerte Rechteckraumform ergibt.

4. Probenvorbereitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den isolierten Aufnahmeraum (2) das Spektrometer (3) als komplette Baueinheit eingesetzt ist.

5. Probenvorbereitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierte Aufnahmeraum (2) Einschubfächer (13) aufweist, in die einzelne Bauteile des Spektrometers, und zwar eine Vakuumpumpe (14), ein Funkenerzeuger (15), ein Pneumatikaggregat (16), ein Steuerungsaggregat (17) und das Spektrometer (3) eingesetzt sind.

6. Probenvorbereitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der das Maschinengehäuse (1) und den Aufnahmeraum (2) trennenden Isolierwandung (12a) eine Durchgabeöffnung (18) für die vom Manipulator (8) auf den Petritisch des Spektrometers (3) aufzulegenden Proben vorgesehen und dieser Durchgabeöffnung (18) im Maschinengehäuse (1) ein Magazin (19) für analysierte Proben und Eich- und Kontrollproben (20) zugeordnet ist.

7. Probenvorbereitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der frontseitigen Isolierwandung (12b) des Aufnahmeraumes (2) ein Computer- Bildschirm (21) und ein Bedienterminal (22) eines im Aufnahmeraum (2) angeordneten Auswerterechners (23) liegen und in der Frontwand (10a) des Maschinengehäuses (1) eine Eingabehaube (24) mit Verriegelung für die Proben vorgesehen ist.

8. Probenvorbereitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Maschinengehäuse (1) eine Entstaubungseinrichtung (25) und ein Schaltschrank (26) angeordnet und an der Rückwand (10b) des Maschinengehäuses (1) eine Aufnahmehalterung (27) für Gasflaschen (28) zur Versorgung des Spektrometers (3) vorgesehen ist.