EP1750872B1 - Stranggiessanlage mit mindestens einem roboter und verfahren zum betrieb einer stranggiessanlage unter einbindung von mindestens einem roboter - Google Patents

Stranggiessanlage mit mindestens einem roboter und verfahren zum betrieb einer stranggiessanlage unter einbindung von mindestens einem roboter Download PDF

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EP1750872B1
EP1750872B1 EP05739979A EP05739979A EP1750872B1 EP 1750872 B1 EP1750872 B1 EP 1750872B1 EP 05739979 A EP05739979 A EP 05739979A EP 05739979 A EP05739979 A EP 05739979A EP 1750872 B1 EP1750872 B1 EP 1750872B1
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/14—Plants for continuous casting

Abstract

Eine Stranggießanlage ist mit mindestens einem Roboter zur Durchführung von prozessgesteuerten oder automatisierten Eingriffen an der Stranggießanlage und den zugeordneten Hilfseinrichtungen ausgestattet. Zur Sicherstellung eines optimalen Robotereinsatzes ist - der Stranggießanlage eine Fahrbahn (7) zugeordnet ist, - dem Roboter ein Fahrwerk (10) zugeordnet ist und das Fahrwerk an der Fahrbahn verlagerbar geführt ist, - an der Fahrbahn mindestens eine Parkposition (P1, P2) und mindestens zwei Einsatzpositionen (E, E1, E2, E3) für den Roboter festgelegt sind und jeder Einsatzposition nur von dieser Einsatzposition aus erreichbare Arbeitsbereiche (A1, A2, A3, A4) an der Stranggießanlage zugeordnet sind, - der Abstand zwischen jeder Einsatzposition des Roboters und dem zugeordneten Arbeitsbereich oder Versorgungsbereich (V1, V2, V3) innerhalb der minimalen und maximalen Reichweite des Roboterarmes (15) festgelegt ist und - der Roboter mit einer Datenübertragungs- und Datenempfangseinrichtung (20, 21) ausgestattet und diese mit einer zentralen Leiteinrichtung oder einem Prozessrechner (19) der Stranggießanlage signaltechnisch verbunden ist. Weiters umfasst die Erfindung ein Verfahren zu Betrieb einer Stranggießanlage unter Einbindung von mindestens einem auf einer Fahrbahn zwischen einer Parkposition und mindestens zwei Einsatzpositionen verlagerbaren Roboter.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage mit mindestens einem Roboter zur Durchführung von prozessgesteuerten oder automatisierten Eingriffen an einer Stranggießanlage und Zugriffen auf zugeordnete Hilfseinrichtungen. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Stranggießanlage unter Einbindung eines Roboters.
  • Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auf alle Arten von Stranggießanlagen, bei denen Metallschmelze aus einem Schmelzenbehälter, wie beispielsweise einer Gießpfanne, über ein Verteilergefäß in eine gekühlte Kokille geleitet wird, dort unter intensiver Kühlung zu einem zumindest teilweise erstarrten Strang beliebigen Querschnittes geformt und aus der Stranggießanlage kontinuierlich ausgefördert wird. Nach der Charakteristik der eingesetzten Kokillen können die Gießanlagen mit oszillierenden Rohr- und Plattenkokillen, Raupenkokillen, rotierenden Gießwalzen mit Seitenplatten (Zweiwalzengießanlagen) oder Kokillen mit umlaufenden Bändern ausgestattet sein. Die Stränge können Brammen-, Dünnbrammen-, Band-, Vorblock- oder Knüppelquerschnitte oder andere beliebige Vorprofilquerschnitte beliebiger Abmessungen aufweisen.
  • Roboter werden an einer Stranggießanlage zur Durchführung von laufend wiederkehrenden Arbeiten und bei der Beseitigung von Betriebsstörungen in gefährdenden Bereichen eingesetzt, bei denen das Bedienpersonal großer Hitzeeinwirkung, ausgehend vom flüssigen Metall und dem gegossenen Metallstrang, oder Schlacken- und Metallspritzern ausgesetzt ist. Roboter werden bereits an der offenen Stranggießkokille zur Beobachtung der Schmelzenbadoberfläche, zur Beseitigung von Anbackungen an den Innenseiten der Kokillenwände, zur Gießpulveraufgabe, zur Temperaturmessung und Probenahme und ähnlichem eingesetzt. Weiters werden Roboter zum Schattenrohrwechsel, Gießrohrwechsel und zum Wechsel von Verschlussplatten des Schieberverschlusses und zum Freiblasen der Ausflussöffnung an Verteilergefäßen und Gießpfannen eingesetzt. Weiters ist es bekannt, Roboter für die Inspektion der gegossenen Stränge bzw. der abgetrennten Brammen, Vorblöcke und Knüppel und für die Fehlerbeseitigung, durch beispielsweise Flämmen, im Auslaufbereich einer Stranggießanlage einzusetzen.
  • Beispielsweise ist der Einsatz eines Mehrfunktionsroboters an einer Stranggießkokille aus der EP-B 371 482 bereits bekannt, wobei der Roboter einerseits gießprozessbedingte Daten von Messeinrichtungen an der Kokille erhält und andererseits Messdaten durch ein beispielsweise optisches Erkennungssystem selbst an der Kokille erfasst und anhand dieser Informationen einen Einsatzplan mit Prioritätszuordnung erstellt und abarbeitet. Es handelt sich hierbei um einen stationären Roboter, dessen Standort speziell für den Einsatz an der Kokille gewählt ist und der demzufolge nicht geeignet ist, in zur Stranggießkokille benachbarten Bereichen der Stranggießanlage ebenfalls anfallende Tätigkeiten auszuführen.
  • Roboter, die ebenfalls einem singulären Arbeitsbereich an einer Stranggießanlage zugeordnet sind, sind aus der US-A 5,067,553 , der JP-A 5-169206 , der JP-A 9-109100 , der JP-A 7-60434 und der JP-A 5-293615 bekannt.
  • Ein umfassenderer Einsatz der Robotertechnologie auf der Gießbühne einer Stranggießanlage führte bisher zu einer Anhäufung derartiger Roboter und zu unübersichtlichen Abläufen bei beengten Platzverhältnissen. Aus der JP-A 3-71959 ist der Einsatz von zwei Robotern auf der Gießbühne einer mehrsträngigen Stranggießanlage bekannt, wobei jedem Roboter eine Fahrbahn zugeordnet ist und der Roboter auf dieser eine Einsatzposition einnehmen kann, um an einem großen Trogverteiler Gießrohre auszuwechseln und an den Auslassöffnungen des Verteilergefäßes und den Gießrohren Reinigungsarbeiten durchzuführen. Jedem Roboter ist ein abgegrenzter Arbeitsbereich zugeordnet, wobei ein Arbeiten eines Roboters im Arbeitsbereich des weiteren Roboters nicht möglich ist, sodass bei Ausfall eines Roboters der weitere Roboter diese Arbeiten nicht übernehmen kann und Eingriffe an der Stranggießanlage durch das Bedienpersonal notwendig sind. Insgesamt werden durch die Mehrzahl an Robotern die Investitions- und Betriebskosten erhöht, ohne gleichzeitig eine bessere Verfügbarkeit des einzelnen Roboters zu erreichen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese Nachteile und Schwierigkeiten des bekannten Standes der Technik zu vermeiden und eine Stranggießanlage mit mindestens einem Roboter der eingangs beschriebenen Art und ein Verfahren zum Betrieb einer Stranggießanlage unter Einbindung eines Roboters vorzuschlagen, mit dem unterschiedliche Eingriffe an einer Stranggießanlage an verschiedenen Arbeitspositionen durchgeführt werden können, die außerhalb der Reichweite einer einzigen Einsatzposition eines Roboters liegen.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, den Auslastungsgrad und die Verfügbarkeit des oder der eingesetzten Roboter zu erhöhen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Stranggießanlage eine Fahrbahn zugeordnet ist, dass dem Roboter ein Fahrwerk zugeordnet und das Fahrwerk an der Fahrbahn verlagerbar geführt ist, dass an der Fahrbahn mindestens eine Parkposition und mindestens zwei Einsatzpositionen für den Roboter festgelegt sind und jeder Einsatzposition nur von dieser Einsatzposition aus erreichbare Arbeitsbereiche an der Stranggießanlage zugeordnet sind, dass der Abstand zwischen jeder Einsatzposition des Roboters und dem zugeordneten Arbeitsbereich oder Versorgungsbereich innerhalb der minimalen und maximalen Reichweite des Roboterarmes festgelegt ist und dass der Roboter mit einer Datenübertragungs- und Datenempfangseinrichtung ausgestattet und diese mit einer zentralen Leiteinrichtung oder einem Prozessrechner der Stranggießanlage signaltechnisch verbunden ist.
  • Durch die Festlegung einer Fahrbahn an der Stranggießanlage oder in Teilbereichen einer Stranggießanlage, die an einer Mehrzahl von potentiellen Arbeitsbereichen so vorbeigeführt wird, dass diese Arbeitsbereiche in der Reichweite von vorbestimmten Einsatzpositionen eines auf der Fahrbahn verfahrbaren Roboters liegen, wird die beschränkte, nur singuläre Einsatzmöglichkeit eines Roboters aufgelöst und eine wesentlich wirtschaftlichere Einsatzmöglichkeit geschaffen. Bedarfabhängig kann der Roboter von einer zentralen Leiteinrichtung oder dem Prozessrechner der Stranggießanlage an jede beliebige Einsatzposition geführt werden und die dort notwendigen Eingriffe durchführen.
  • Einsatzpositionen für den Roboter definieren Standorte des Roboters entlang der Fahrbahn, von denen aus ein oder mehrere Arbeitsbereiche an der Stranggießanlage innerhalb der Reichweite des Robotergreifers liegen. Bei Ausführungsformen des Roboters, bei denen der Roboterständer fest oder um eine vertikale Achse drehbar auf dem Fahrwerk festliegt, sind die Einsatzpositionen des Roboters an der Fahrbahn durch die Position des Fahrwerkes allein festgelegt. Bei Ausführungsformen des Roboters, bei denen auf dem Fahrwerk ein Schwenkwerk mit einem Ausleger angeordnet ist und der eigentliche Roboter erst auf dem auskragenden Ende des Auslegers befestigt ist, ist zur Festlegung der Einsatzposition des Roboters zusätzlich zur Position des Fahrwerkes noch der Schwenkwinkel des Auslegers des Schwenkwerkes maßgebend.
  • Arbeitsbereiche des Roboters sind räumliche Bereiche oder einzelne Orte an der Stranggießanlage, wo Eingriffe durch den Roboter vorgenommen werden, ausgehend von einer vorbestimmten Einsatzposition.
  • Versorgungsbereiche umfassen räumlich gesehen Lagerplätze mit Hilfseinrichtungen, wie Werkzeugmagazine, Betriebsmittelmagazine und ähnliche Einrichtungen, die festgelegte Positionen zur Aufnahme und Ablage von Werkzeugen, Ersatzteilen und Betriebsmitteln durch den Roboter aufweisen. In den Hilfseinrichtungen lagern erstens Werkzeuge für den Roboter, die für die Durchführung der Eingriffe benötigt werden, wie z.B. Zangen, Messsonden, Schleifköpfe, zweitens Ersatzteile für die Stranggießanlage, wie Gießrohre oder Schieberplatten, und drittens Betriebsmittel für den laufenden Betrieb der Stranggießanlage, wie z.B. Gießpulver. Die in den jeweiligen Versorgungsbereichen vorgesehenen Werkzeugmagazine und Betriebsmittelmagazine können von stationären oder fahrbaren Hilfseinrichtungen gebildet sein, wobei die fahrbaren Hilfseinrichtungen, beispielsweise ein Betriebsmittelwagen, gegebenenfalls erst im Bedarfsfall in den Versorgungsbereich einer bestimmten Einsatzposition herangebracht wird und abseits seiner Versorgungsposition aufmagaziniert wird.
  • Als Parkposition ist die Position des Roboters an der Fahrbahn festgelegt, an der er sich aufhält, wenn er keine Eingriffe durchführt und auf ein neues Einsatzsignal der zentralen Leiteinrichtung oder des Prozessrechners wartet. Bei Zuordnung mehrerer Roboter zu einer Fahrbahn sind dementsprechend mehrere Parkpositionen festgelegt. Bei zwei Robotern sind die beiden Parkpositionen vorzugsweise an gegenüber liegenden Enden der Fahrbahn angeordnet.
  • Die Durchführung von prozeßgesteuerten oder automatisierten Eingriffen durch den Roboter umfasst auch die hilfsweise Möglichkeit eines von Hand ferngesteuerten Eingriffes durch das Bedienpersonal. Diese handferngesteuerten Eingriffe können von der Steuerwarte oder über sonstige tragbare Steuergeräte erfolgen.
  • Die Fahrbahn für den Roboter ist vorzugsweise von einer Gleisanlage oder von mindestens einer Fahrschiene nach Art einer Schienenhängebahn oder Kranbahn gebildet. Das Anfahren vorbestimmter Einsatzpositionen wird durch entsprechende steuerungstechnische Einrichtungen (Positionsgeber, Wegverfolgungssysteme) erreicht.
  • Um eine Vielzahl von Arbeitsbereichen an der Stranggießanlage bedienen zu können, ist es zweckmäßig, wenn die Fahrbahn Verzweigungen unter Einbindung üblicher Schienenweichen aufweist. Somit können Einsatzpositionen abseits einer Hauptfahrbahn festgelegt und eingenommen werden und der Einsatz mehrerer Roboter erfolgt ohne gegenseitige Behinderung.
  • Alternativ sind einzelne Abschnitte der Fahrbahn durch Hubwerke höhenverstellbar oder durch Schwenkwerke schwenkbar ausgebildet, um die Einsatzposition des Roboters an der Fahrbahn so zu verändern, dass ein bestmöglicher Zugriff auf den zugeordneten Arbeitsbereich erreicht wird.
  • Jedem Roboter ist ein Fahrwerk zugeordnet, an dem er je nach Ausbildung der Fahrbahn abstützt ist oder hängt. Zur Vergrößerung seines Einsatzbereiches kann dem Fahrwerk ein Roboterschwenkwerk zugeordnet sein, wodurch mit der Schwenkposition des Roboterschwenkwerkes mindestens zwei Einsatzpositionen für den Roboter festgelegt werden. Das Schwenkwerk umfasst vorzugsweise einen auskragenden Ausleger, an dessen auskragendem Ende der Roboter angeordnet ist. Der Ausleger kann an Bedürfnisse der Einsatzumgebung angepasst, somit beispielsweise auch höhenverstellbar ausgeführt sein.
  • Vorzugsweise ist der Roboter in seinen jeweiligen Einsatzpositionen mit einer Arretiervorrichtung fixiert, um Positionsänderungen durch Reaktionskräfte aus den Eingriffen zu vermeiden.
  • Um Eingriffe an der Stranggießanlage möglichst schnell und effizient durchführen zu können, ist es zweckmäßig, wenn jeder Einsatzposition des Roboters an der Fahrbahn mindestens ein Arbeitsbereich an der Stranggießanlage und ein Versorgungsbereich an einer Hilfseinrichtung, wie z.B. ein Werkzeugmagazin oder ein Betriebsmittelmagazin, zugeordnet ist. Damit stehen für den Roboter in Reichweite seines Roboterarmes alle für die Durchführung eines Eingriffes notwendigen Hilfsmittel zur Verfügung, ohne zusätzliche Manipulationsfahrten für den Werkzeugwechsel oder den Ersatzteiltransport vornehmen zu müssen.
  • Die Fahrbahn kann sich entlang der ganzen Stranggießanlage und auf unterschiedliche Höhenniveaus erstrecken und, vorzugsweise bei Ausbildung der Fahrbahn als Fahrschiene einer Hängebahn, auch Steigungen und Gefälle umfassen. Bevorzugt ist die Fahrbahn auf die Gießbühne und/oder auf den Auslaufbereich der Stranggießanlage beschränkt. Hier sind die Fahrbahnen vorzugsweise in einer Horizontalebene angeordnet.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung sind zwei Roboter auf einer Fahrbahn angeordnet, wobei vorzugsweise ein Roboter als Primärroboter die Eingriffe an der Stranggießanlage vornimmt und der zweite Roboter als Hilfsroboter bei Prioritätskollisionen der durchzuführenden Arbeiten und bei Störungen des Primärroboters zum Einsatz kommt. Auch eine andere Aufteilung der durchzuführenden Arbeiten zwischen den Robotern, z.B. durch Prioritätszuordnung einzelner Roboter zu bestimmten Einsatzpositionen oder eine Zuordnung durch Handfernsteuerung ist durchaus möglich, und liegt im Schutzumfang der Erfindung.
  • Die Erfindung umfasst weiters ein Verfahren zum Betrieb einer Stranggießanlage unter Einbindung von mindestens einem auf einer Fahrbahn zwischen einer Parkposition und mindestens zwei Einsatzpositionen verlagerbaren Roboter und ist dadurch gekennzeichnet, dass von einem Prozessrechner oder einer zentralen Leiteinrichtung Steuersignale an den Roboter gegeben werden und entsprechend diesen Steuersignalen eine ausgewählte Einsatzposition angefahren wird und durch den Roboter automatisierte Eingriffe an der Stranggießanlage vorgenommen werden, wobei von dem Prozessrechner oder einer zentralen Leiteinrichtung die Steuersignale für die durchzuführenden Eingriffe an der Stranggießanlage an den Roboter in der Abfolge der Priorität der durchzuführenden Eingriffe gegeben werden.
  • Vom Prozessrechner der Stranggießanlage oder einer zentralen Leiteinrichtung wird der Einsatz des Roboters festgelegt und geleitet, wobei die durchzuführenden Tätigkeiten in Hinblick auf die Qualität des zu erzeugenden Produktes bestimmt wird. Die Grundlage für die Prioritätszuerkennung bildet eine laufende Diagnose des Gießprozesses, somit die laufend erhobenen Messdaten und Modellrechnungen in Vergleich zu Vorgabedaten.
  • Auch vom Roboter selbst werden an der Stranggießanlage Zustandsbeobachtungen am laufenden Gießprozess durchgeführt und Messdaten erhoben. Diese Messdaten werden an den Prozessrechner oder eine zentrale Leiteinrichtung übermittelt, vom Prozessrechner oder der Leiteinrichtung verarbeitet und Ergebnisse dieser Datenauswertung in Steuersignale für den Roboter oder die Stranggießanlage umgesetzt.
  • Beim Einsatz von mindestens zwei auf einer Fahrbahn verfahrbaren Robotern empfängt ein erster auf der Fahrbahn verfahrbarer Roboter als Primärroboter (master-roboter) alle Steuersignale und führt Eingriffe an der Stranggießanlage durch und ein weiterer auf der Fahrbahn verfahrbarer Roboter ist als Hilfsroboter (slave-roboter) vorzugsweise einer Parkposition zugeordnet.
  • Bei einer Prioritätskollision von Steuersignalen werden der Primärroboter und der Hilfsroboter aktiviert und beide Roboter unter Ausschließung wechselseitiger Behinderung zu den jeweiligen Einsatzpositionen geleitet.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen wird die folgendes zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung der Einsatzmöglichkeiten von einem oder von zwei Robotern auf der Gießbühne einer Stranggießanlage,
    Fig. 2
    ein Roboterschwenkwerk mit zwei Einsatzpositionen des Roboters in einem Aufriss,
    Fig. 3
    das Roboterschwenkwerk gemäß Fig. 2 mit zwei Einsatzpositionen auf der Gießbühne in einer Draufsicht,
    Fig. 4
    eine Roboterfahrbahn mit einem vertikal heb- und senkbaren Fahrbahnabschnitt,
    Fig. 5
    eine Roboterfahrbahn mit einem in einer Horizontalebene schwenkbaren Fahrbahnabschnitt.
  • Auf der Gießbühne 1 einer Stranggießanlage, deren Layout in keiner Weise beschränkt ist, sind mit Umrisslinien eine Gießpfanne 2 mit einem Pfannenausguss 3 (Schattenrohr) und ein darunter positioniertes Verteilergefäß 4 mit einem Tauchgießrohr 5, welches in eine Stranggießkokille 6 ragt, dargestellt. Mit strichpunktierten Linien ist ein weiteres Verteilergefäß 4' in einer Bereitstellungsposition auf der Gießbühne 1 angedeutet.
  • Auf dieser Gießbühne ergeben sich vielfältige Möglichkeiten, prozessgesteuerte und automatisierte Eingriffe an der Stranggießanlage durch einen Roboter durchführen zu lassen, für die entweder der Einsatz mehrerer stationär positionierter Roboter oder zumindest ein mobiler Roboter notwendig sind. Eine Fahrbahn 7 ist auf der Gießbühne 1 so verlegt, dass eine Vielzahl von Arbeitsbereichen A1, A2, A3, A4 ausgehend von mehreren Einsatzpositionen E1, E2, E3 entlang der Fahrbahn von einem einzelnen Roboter 8 bedient werden können. Der Roboter 8 befindet sich in einer Wartestellung in der Parkposition P1 an einem Ende der Fahrbahn 7. Eine weitere Parkposition P2 , die ebenfalls genützt werden kann, befindet sich am gegenüberliegenden Ende der Fahrbahn 7. Versorgungsbereiche V1, V2, V3 sind bei Hilfseinrichtungen H1, H2, H3 auf der Gießbühne vorbereitet, die den Einsatzpositionen E1, E2 und E3 zugeordnet und in Reichweite des Roboterarmes 15 angelegt sind. Wenn es die Platzverhältnisse auf der Gießbühne nicht zulassen, können einzelne Versorgungsbereiche auch außerhalb der Reichweite von Einsatzpositionen des Roboters angelegt werden. Die Einsatzzeit des Roboters für die Abwicklung eines Eingriffes verlängert sich dann allerdings um die Zeitspanne notwendiger Versorgungsfahrten.
  • Von der Einsatzposition E1 aus kann der Roboter 8 Eingriffe in den Arbeitsbereichen A1 (Gießpfanne) und A4 (Verteiler) durchführen, die den Pfannenausguss 3 und das Schattenrohr, sowie den Eingießbereich des Verteilergefäßes 4 betreffen. Unter die in Zeitabständen durchzuführenden Tätigkeiten in diesen Arbeitsbereichen fallen beispielsweise ein Schattenrohrwechsel, ein Freibrennen des Pfannenausgusses oder die Gießpulveraufgabe in das Verteilergefäß. Die für diese Eingriffe notwendigen Ersatzteile und Betriebsmittel, wie beispielsweise ein Ersatzschattenrohr, das notwendige spezifische Gießpulver in der vorbestimmten Qualität und Menge oder einen Brenner entnimmt der Roboter dem zugeordneten Versorgungsbereich V1, wo an vorbestimmten Magazinplätzen der Hilfseinrichtung H1 diese Betriebsmittel zugriffsbereit vorrätig sind.
  • Ausgehend von der Einsatzposition E2 kann der Roboter 8 Eingriffe in die Arbeitsbereiche A2 (Kokille) und A4 (Verteiler) durchführen, die den Ausgießbereich des Verteilergefäßes 4, das Tauchgießrohr 5 und die eingangsseitige Öffnung der Stranggießkokille 6 betreffen. Unter die Tätigkeiten in diesen Arbeitsbereichen fallen beispielsweise eine Gießpulveraufgabe im Verteilergefäß, ein Wechsel des Tauchgießrohres, das Freibrennen der Verteileraustrittsöffnung, eine Gießpulveraufgabe in die Kokille, die Beobachtung des Badspiegels in der Kokille, eine Probenahme aus der Kokille, etc.. Die für diese Eingriffe notwendigen Betriebsmittel und Ersatzteile, wie beispielsweise ein auf die zu vergießende Stahlqualität und momentane Gießbedingungen abgestimmtes Gießpulver, Tauchgießrohre, Messlanzen, etc., entnimmt der Roboter der Hilfseinrichtung H2 im Versorgungsbereich V2.
  • Ausgehend von der Einsatzposition E3 kann der Roboter 8 Eingriffe an einem weiteren Verteilergefäß 4' im Arbeitsbereich A3 (Verteilerwechselstand) vornehmen, wobei er benötigten Betriebsmittel der Hilfseinrichtung H3 im Versorgungsbereich V3 entnimmt.
  • Die Parkposition P2 steht dem Roboter als zweite Parkposition zur Verfügung, wenn nur ein Roboter auf der Gießbühne vorgesehen ist. Alternativ kann auf der Parkposition P2 auch ein weiterer Roboter 8' auf Arbeitseinsätze warten, wodurch sich ein wesentlich effizienterer Einsatzplan verwirklichen lässt. Sind beispielsweise sowohl im Arbeitsbereich A1 als auch im Arbeitsbereich A2 Eingriffe mit gleich hoher Priorität durchzuführen, die beide keinen Aufschub zulassen, so wird das Leitsystem oder der Prozessrechner den Roboter 8 von seiner Parkposition P1 auf die Einsatzposition E1 und den Roboter 8' von seiner Parkposition P2 auf die ihm zugeordnete Einsatzposition E2 leiten.
  • Die Fig. 2 und 3 zeigen einen Roboter 8 in zwei Einsatzposition E1 und E2 an der Stranggießanlage. Die Stranggießanlage ist mit strichlierten Linien durch die Außenkonturen der Gießpfanne 2, des Verteilergefäßes 4 und der Stranggießkokille 6 angedeutet. Die Fahrbahn 7 des Roboters wird von zwei Fahrschienen 9, 9' gebildet, die im Abstand oberhalb der Gießbühne 1 am Verteilergefäß 4 und der Stranggießkokille 6 geradlinig vorbeigeführt sind. Am Fahrwerk 10 ist ein Roboterschwenkwerk 11 mit einem Ausleger 12 befestigt, der zwei zueinander um 90° verschwenkte Positionen, die die Einsatzpositionen E1 und E2 umfassen, einnehmen kann. Am auskragenden Ende des Auslegers 12 ist der Roboter hängend angeordnet und kann die beiden Einsatzpositionen E1 und E2 einnehmen. In der Einsatzposition E1 ist der Ausleger 12 mit strichpunktierten Linien und in der Einsatzposition E2 mit durchgehenden Linien dargestellt. Durch die nierenförmigen Reichweitelinien 13, 14 in Fig. 2 und die kreisförmigen Reichweitelinien 13', 14' in Fig. 3 werden die Arbeitsbereiche A1 und A2 des Roboterarms 15 veranschaulicht. Innerhalb des Arbeitsbereiches A1, der der Einsatzposition E1 zugeordnet ist, können alle wesentlichen Bereiche von der Gießpfanne 2 bis zur Kokille 6 durch den Roboter 8 erreicht werden. Von der zweiten Einsatzposition E2 können im Arbeitsbereich A2 bevorzugt Eingriffe im Übergangsbereich vom Verteilergefäß 4 bis zur Stranggießkokille 6 und an dieser selbst vorgenommen werden. Dem Roboter ist in einem Randbereich der Gießbühne eine Parkposition P1 zugeordnet. Im unmittelbaren Nahbereich dieser Parkposition ist auch eine Versorgungsposition V1 vorgesehen, aus der der Roboter alle Hilfsmittel für seinen Einsatz entnehmen kann. Unabhängig vom laufenden Gießbetrieb können in dieser Parkposition manuelle Vorbereitungsarbeiten für den Robotereinsatz ungestört und sicher vorgenommen werden.
  • Auf der Gießbühne 1 befindet sich der Steuerstand 18, von dem aus die Stranggießanlage überwacht und von einem Prozessrechner oder einer zentralen Leiteinrichtung weitgehend automatisiert betrieben wird. Dem Prozessrechner 19 bzw. der zentralen Leiteinrichtung sowie dem einzelnen Roboter oder mehreren Robotern sind Datenübertragungs- und Datenempfangseinrichtungen 20, 21 zugeordnet, über die alle für die Durchführung der Eingriffe notwendigen Informationen, vorzugsweise auf einer Funkstrecke, übertragen werden.
  • Um den Roboter in günstige Einsatzpositionen zu bringen, sind verschiedene spezielle Ausbildungen der Fahrbahn möglich. Fig. 4 zeigt einen heb- und senkbaren Fahrbahnabschnitt 22 der Fahrbahn 7, mit dem der Roboter 8, von dem nur der untere Sockelteil dargestellt ist, in eine gegenüber der Fahrbahnebene angehobene Eingriffsposition E gehoben wird. Der Fahrbahnabschnitt 22 ist auf Hubzylindern 23 abgestützt, und wird durch diese entsprechend positioniert. Der Roboter 8 ist in seiner Eingriffsposition E, die ihrerseits durch eine Roboterdrehachse im Sockelbereich bestimmt ist, durch eine Arretiervorrichtung 24 auf dem Fahrbahnabschnitt 22 in seiner Lage eindeutig fixiert und damit ein für die Robotersteuerung wesentlicher Festpunkt festgelegt.
  • Fig. 5 zeigt einen um eine vertikale Schwenkachse 26 in eine vorbestimmte Winkellage verschwenkbaren Fahrbahnabschnitt 27 in seiner mit der Fahrbahn 7 fluchtenden Ausgangsposition und in einer ausgeschwenkten Position, die für den Roboter die Eingriffsposition E festlegt. Der Fahrbahnabschnitt 27 ist auf kreisbogenförmig angelegten Schienen 29 in einer Horizontalebene verfahrbar.
  • Zusätzlich können auch Abzweigungen an der Fahrbahn unter Verwendung von üblichen, aus dem Eisenbahnwesen bekannten Weichen eingesetzt werden. Es können Steigstrecken und Gefälleabschnitte an der Fahrbahn vorgesehen sein, wobei zur Überwindung von Steigungen und Gefällen beispielsweise Zahnstangengetriebe verwendet werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf den Einsatz besonderer Robotertypen beschränkt. Für den Einsatz auf der Gießbühne einer Stranggießanlage sind Knickarmroboter oder Portalroboter besonders geeignet, wie sie von vielen Herstellern für verschiedensten Einsatzmöglichkeiten universell und mit besonderen Adaptionen angeboten werden.

Claims (14)

  1. Stranggießanlage mit mindestens einem Roboter (8) zur Durchführung von prozessgesteuerten oder automatisierten Eingriffen an der Stranggießanlage und Zugriffen auf zugeordnete Hilfseinrichtungen (H1, H2, H3), dadurch
    gekennzeichnet, dass
    - der Stranggießanlage eine Fahrbahn (7) zugeordnet ist,
    - dem Roboter ein Fahrwerk (10) zugeordnet ist und das Fahrwerk an der Fahrbahn (7) verlagerbar geführt ist,
    - an der Fahrbahn (7) mindestens eine Parkposition (P1, P2) und mindestens zwei Einsatzpositionen (E, E1, E2, E3) für den Roboter festgelegt sind und jeder Einsatzposition nur von dieser Einsatzposition aus erreichbare Arbeitsbereiche (A1, A2, A3, A4) an der Stranggießanlage zugeordnet sind,
    - der Abstand zwischen jeder Einsatzposition (E, E1, E2, E3) des Roboters und dem zugeordneten Arbeitsbereich (A1, A2, A3, A4) oder Versorgungsbereich (V1, V2, V3) innerhalb der minimalen und maximalen Reichweite des Roboterarmes (15) festgelegt ist und
    - der Roboter mit einer Datenübertragungs- und Datenempfangseinrichtung (20, 21) ausgestattet und diese mit einer zentralen Leiteinrichtung oder einem Prozessrechner (19) der Stranggießanlage signaltechnisch verbunden ist.
  2. Stranggießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahn (7) von einer Gleisanlage gebildet ist.
  3. Stranggießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahn (7) von mindestens einer Fahrschiene (9, 9') einer Schienenhängebahn gebildet ist.
  4. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahn (7) Abzweigungen aufweist.
  5. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrbahnabschnitt (22, 27) höhenverstellbar oder schwenkbar ausgebildet ist.
  6. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fahrwerk (10) ein Roboterschwenkwerk (11) zugeordnet ist und mit der Schwenkposition des Roboterschwenkwerkes mindestens zwei Einsatzpositionen (E1, E2,) für den Roboter festlegbar sind, wobei das Schwenkwerk einen Ausleger (12) umfasst, an dessen auskragendem Ende der Roboter (8) angeordnet ist.
  7. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter mit einer Arretiervorrichtung (24) in seiner Einsatzposition (E) fixiert ist.
  8. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Einsatzposition (E, E1, E2, E3) des Roboters an der Fahrbahn mindestens ein Arbeitsbereich (A1, A2, A3, A4) an der Stranggießanlage und ein Versorgungsbereich (V1, V2, V3) an einer Hilfseinrichtung (H1, H2, H3) zugeordnet sind.
  9. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahn (7) auf der Gießbühne (1) in einer Horizontalebene angeordnet ist.
  10. Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Roboter (8, 8') einer einzelnen Fahrbahn (7) zugeordnet sind.
  11. Verfahren zum Betrieb einer Stranggießanlage unter Einbindung von mindestens einem auf einer Fahrbahn zwischen einer Parkposition (P1, P2) und mindestens zwei Einsatzpositionen (E, E1, E2, E3) verlagerbaren Roboter, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Prozessrechner (19) oder einer zentralen Leiteinrichtung Steuersignale an den Roboter gegeben werden und entsprechend diesen Steuersignalen eine ausgewählte Einsatzposition angefahren wird und durch den Roboter automatisierte Eingriffe an der Stranggießanlage vorgenommen werden, wobei von dem Prozessrechner oder einer zentralen Leiteinrichtung die Steuersignale für die durchzuführenden Eingriffe an der Stranggießanlage an den Roboter in der Abfolge der Priorität der durchzuführenden Eingriffe gegeben werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vom Roboter an der Stranggießanlage Messdaten erhoben werden, diese Messdaten an den Prozessrechner oder eine zentrale Leiteinrichtung übermittelt werden, vom Prozessrechner (19) oder der Leiteinrichtung verarbeitet werden und Ergebnisse dieser Datenverwertung in Steuersignale für den Roboter oder die Stranggießanlage umgesetzt werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass von mindestens zwei auf einer Fahrbahn (7) verfahrbaren Robotern ein erster auf der Fahrbahn verfahrbaren Roboter als Primärroboter alle Steuersignale empfängt und Eingriffe an der Stranggießanlage durchführt und ein weiterer auf der Fahrbahn verfahrbarer Roboter als Hilfsroboter einer Parkposition zugeordnet ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Prioritätskollision von Steuersignalen der Primärroboter und der Hilfsroboter aktiviert werden und beide Roboter unter Ausschließung wechselseitiger Behinderung zu den jeweiligen Einsatzpositionen (E, E1, E2, E3) geleitet werden.
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