WO1999046849A1 - Hubantrieb für den einsatz in der eisen- und stahlindustrie - Google Patents

Hubantrieb für den einsatz in der eisen- und stahlindustrie Download PDF

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WO1999046849A1
WO1999046849A1 PCT/EP1999/000645 EP9900645W WO9946849A1 WO 1999046849 A1 WO1999046849 A1 WO 1999046849A1 EP 9900645 W EP9900645 W EP 9900645W WO 9946849 A1 WO9946849 A1 WO 9946849A1
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WO
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linear
housing
carriage
iron
steel industry
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PCT/EP1999/000645
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Inventor
Emile Lonardi
Hans Bajohr
Charles Recher
Original Assignee
Paul Wurth S.A.
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets

Definitions

  • the present invention relates to a linear actuator for use in the iron and steel industry.
  • the object of the present invention is therefore to propose an electric linear actuator for use in the iron and steel industry as a replacement for larger hydraulic cylinders.
  • Such a stroke drive comprises at least one electric linear motor and a linear guide with a slide.
  • Each linear motor consists of a primary part and a secondary part. All of the primary parts or secondary parts of the linear motors are mounted on the slide. According to the invention, the linear motors are in one with the linear guide 2
  • linear actuators due to their design and properties, electric linear motors are in no way suitable for use in an environment that is exposed to dust and heat. It is only through the arrangement according to the invention that they become a drive for applications in the iron and steel industry which meets the requirements.
  • the linear actuator according to the invention is extremely compact insensitive to environmental influences such as heat, dust, splash water. It allows quick and accurate positioning. It is extremely robust in use, tolerates non-axial loads and does not include any sensitive mechanics that could give rise to faults.
  • the linear guide has at least one plane of symmetry, which contains the central axis of the lifting rod.
  • the linear motors are then arranged in pairs symmetrically to this plane of symmetry. Due to the symmetrical arrangement of the linear motors, the forces are freely transferred to the lifting rod from any moment of force. This ensures a largely symmetrical load on the linear guide.
  • the housing advantageously has a housing jacket with cooling channels which can be connected to a cooling circuit.
  • Such cooling channels can be designed, for example, as bores in the housing jacket, preferably in the longitudinal direction of the housing. These cooling channels are then a coolant such. B. flow through, which cool the housing and the attached to the housing secondary or primary parts of the linear motors in the loaded state.
  • the housing can also have a double-walled design, the space between the walls being connectable to a cooling circuit.
  • the lifting rod has at least one channel which can be connected to a cooling circuit.
  • a position measuring system for the slide can be integrated into the housing.
  • a measuring device comprises, for example, a sensor which is attached to the slide. The position of the slide, and consequently also the position of the lifting rod mechanically connected to the slide, is thus known at all times.
  • the position measuring system can then be integrated into a position control loop.
  • the position control loop consists of the position measuring system, a controller and a controllable electrical power supply.
  • the position of the cylindrical lifting rod is then determined at certain times via the position measuring system.
  • the measured position value is passed on to the controller, which compares the measured value with a specified target value.
  • the controller forms the difference value from both values.
  • the controller controls the controllable electrical power supply. The latter changes the supply current of the primary parts of the linear motors.
  • linear actuator according to the invention z. B. advantageous in the iron and steel industry for swinging a continuous casting mold, as e.g. is described in WO 95/03904.
  • Such a device is suitable as an actuator for inflow control of liquid steel on continuous casting plants.
  • Such inflow regulations regulate the filling level of the distribution channel or the continuous casting mold.
  • the actuator can be used both for position control of a ceramic stopper when casting, but also for slide control. 4
  • FIG. 1 a longitudinal section through a first embodiment of an electric linear actuator, in a first position
  • Figure 2 shows a longitudinal section, through the linear actuator of Figure 1, in a second position
  • FIG. 3 shows a cross section through the electric linear actuator from FIG. 1 and FIG. 2;
  • FIG. 4 a longitudinal section through a second embodiment of an electric linear actuator, in a first position
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through the lifting drive of FIG. 4 in a second position
  • FIG. 6 shows a cross section through the electric linear actuator from FIG. 4 and FIG. 5;
  • FIG. 7 a section through a continuous casting mold with a vibrating device with an electric lifting drive;
  • Figure 8 is a view of a device for controlling the flow in a pouring opening of a metallurgical container, with a schematic representation of a control loop.
  • Figure 9 is a view of a further device for controlling the flow in a pouring opening of a metallurgical container by means of a slide.
  • FIGS 1 to 6 show electric linear actuators that were specially developed to replace heavy hydraulic cylinders in the iron and steel industry.
  • the lifting drive 114 shown in the figures comprises, similarly to a hydraulic cylinder, a housing 10 and a cylindrical lifting rod 12 led out of the housing 10. Sealing elements 13 seal the axially displaceable lifting rod 12 to the housing 10. Both on the housing 10 and on the lifting rod 12 is a pivot bearing 14 or 16 5
  • the housing 10 serves as a protective sleeve in a dust and heat-loaded iron and steelworks environment.
  • the lifting rod 12 is connected to a kind of slide 18 (see also FIGS. 3 and 6).
  • This carriage 18 comprises two opposite guide bearings 20, 22 which are guided in guide rails 24, 26. The latter are attached to the housing 10.
  • Guide bearings 20, 22 and guide rails 24, 26 form a robust linear guide for the slide 18 in the housing 10.
  • the reference number 28 in FIG. 3 denotes the section line of a plane which runs through the two longitudinal axes of the guides 20, 24 and 22, 26.
  • the longitudinal axis of the lifting rod 12 is also contained in this guide plane 28.
  • the housing 10 has bores 30 in the longitudinal direction in the housing shell 29. These holes are connected to a cooling circuit and used as cooling channels in the housing. Alternatively, the housing could also be double-walled, with a cooling liquid flowing through the intermediate space. As indicated schematically in FIGS. 1 and 2, the slide 18 can also be cooled with a cooling liquid via channels 32, 34 in the lifting rod 12.
  • the linear actuator has electric linear motors 36, 38, 36 ', 38' as the drive source. The latter are arranged symmetrically to the plane 28 in the housing 10. These are preferably synchronous linear motors, which comprise an energized primary part and a secondary part consisting of permanent magnets. However, the secondary part could also include electromagnets.
  • the primary part can be laminated or consist of ironless coils.
  • the primary part 40, 42 of the linear motors 36, 38 are each firmly connected to the housing 10, the secondary part 44, 46 is arranged on the carriage 18.
  • the secondary part 44 ', 46' of the linear motors 36 ', 38' is in each case firmly connected to the housing 10, and the primary part 40 ', 42' is arranged on the carriage 18. Execution according to 6
  • Figures 1 to 3 is preferable to most cases, since the much heavier primary part 40, 42 is much easier to attach to the housing than on the carriage and is also much easier to cool here.
  • the lighter secondary part 44, 46 is mounted on the carriage 18 for reasons of acceleration.
  • the design according to FIGS. 4 to 6 enables a shorter overall length.
  • the primary parts on the slide are advantageously energized via a channel (not shown) by the lifting rod 12.
  • a position measuring system 43 (shown in FIG. 3 and FIG. 6) is advantageously installed in the housing 10 in order to determine the position of the slide 18 at all times.
  • the position measuring system 43 can then be integrated into a position control circuit 120 (shown in FIG. 8), so that the stroke of the drive is corrected.
  • the position control loop 120 consists of the position measuring system 43, a controller 122 and a controllable electrical power supply 124.
  • the position of the cylindrical lifting rod 12 is then continuously determined via the position measuring system 43.
  • the measured position value is passed on to the controller 122, which compares the measured value with a predetermined target value 126.
  • the controller 122 forms the difference value from the two values.
  • the controller 122 controls the controllable electrical power supply 124. The latter changes the supply current of the primary parts of the linear motors.
  • the lifting drives described above can be used, for example, in a vibrating device of a continuous casting mold.
  • a continuous casting mold with an integrated vibrating device is e.g. B. described in WO 95/03904.
  • Such a continuous casting mold is shown in FIG. 7 and provided with the reference number 50 globally. It comprises a fixed housing 51 with an integrated rocker arm 52.
  • a pouring tube 54 is carried in this mold 50 by the rocker arm 52. This pouring tube is with the outer, fixed housing 51 over two 7
  • the rocker arm 52 is mounted in the housing 51 by means of pivot bearings 68 in such a way that it can be pivoted about a horizontal axis.
  • the reference numeral 70 designates a lifting drive according to the invention. Its lifting rod 12 is articulated to the rocker arm 52 and its housing 10 is articulated to a fixed point 72.
  • the lifting drive 70 according to the invention generates controllable vibrations, with a frequency of several Hz and an amplitude in the millimeter range, which are transmitted to the pouring tube 54 via the rocker arm 52.
  • such lifting drives can also be used, for example, for position control of a movable stopper 100 in the tundish of a continuous caster.
  • the ceramic stopper 100 controls the flow rate of liquid steel in a pouring opening 48, which is located in the bottom 49 of the tundish above a continuous casting mold (not shown).
  • the conically tapered stopper 100 is attached to a rod 102 which is mechanically connected via an arm 104 to a vertically movable guide head 106.
  • the guide head 106 is guided in a vertical column 108 and rests on a spring system 110 which partially absorbs the weight of the arm 104 with the guide head 106.
  • the column 108 is mounted on a support base 112.
  • a lifting drive 114 is fastened between the guide head 106 and the support base 112. Its lifting rod 12 is articulated to the guide head 106 and its housing 10 articulated to the support base 1 12. By activating the lifting drive 114, the guide head 106 is moved along the support base 112 via the lifting rod 12 of the lifting drive 114. The vertical movement of the guide head 106 is transmitted via the arm 104 to the rod 102, which is firmly connected to the plug 100. 8th
  • a lifting drive according to the invention is suitable for inflow control of liquid steel on continuous casting plants by means of slide controls (FIG. 9).
  • a horizontally movable slide 128 controls the flow rate of liquid steel in the pouring opening 48.
  • the slide 128 includes an opening 130, for example with the same diameter as the pouring opening 48.
  • the slide 128 is fixedly connected to the lifting rod 12 of the lifting drive 114.

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Abstract

Ein Hubantrieb umfaßt mehrere Linearmotoren (36, 38, 36', 38'), sowie eine Linearführung (20, 24, 22, 26) mit einem Schlitten (18). Sämtliche Primärteile (40, 42, 40', 42'), bzw. sämtliche Sekundärteile (44, 46, 44', 46'), der Linearmotoren (36, 38, 36', 38') sind auf dem Schlitten montiert. Der Hubantrieb umfaßt ein geschlossenes, von einem Kühlmedium gekühltes Gehäuse (10), in das die Linearfürhung (20, 24, 22, 26) mit den Linearmotoren integriert ist. Die Primärteile (40, 42, 40', 42'), bzw. die Sekundärteile (44, 46, 44', 46'), die nicht auf dem Schlitten (18) montiert sind, sind am Gehäuse (10) montiert. Eine zylindrische Hubstange (12) ist abgedichtet in das Gehäuse (10) eingeführt und mit dem Schlitten (18) mechanisch verbunden. Der Hubantrieb eignet sich besonders für den Einsatz in der Eisen- und Stahlindustrie als Ersatz für größere Hydrozylinder.

Description

Hubantrieb für den Einsatz in der Eisen- und Stahlindustrie
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hubantrieb für den Einsatz in der Eisen- und Stahlindustrie.
Bisher wurden als Hubantriebe in der Eisen- und Stahlindustrie, z. B. in Schwingvorrichtungen von Stranggießkokillen oder Stopfenregelungen in einer Stranggießvorrichtung, schwere Hydrozylinder eingesetzt.
Das Benutzen von hydraulischen Antriebseinheiten im Heißbereich, stellt aufgrund brennbarer Hydraulikflüssigkeiten, jedoch eine nicht zu vernachlässigende Gefahr dar. Seit einiger Zeit sind daher Bestrebungen zu verzeichnen, die hydraulischen Antriebseinheiten im Heißbereich durch elektrische Systeme zu ersetzen. Hierbei hat man bis jetzt Servomotoren mit Spindelantrieben eingesetzt, wobei eine rotierende Bewegung in eine lineare Bewegung umgesetzt wird. Diesen Antriebssystemen werden jedoch durch die zu beschleunigenden Massen, die systembedingten Schwingungen und den daraus resultierenden mechanischen Verschleiß in der Antriebsspindel, Grenzen gesetzt.
Bei der Auswahl eines Antriebssystems muß weiterhin darauf Rücksicht genommen werden, daß der Antrieb einwandfrei in einer stark temperatur- und staubbelasteten Umgebung arbeiten muß.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, einen elektrischen Hubantrieb für den Einsatz in der Eisen- und Stahlindustrie als Ersatz für größere Hydrozylinder vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Hubantrieb nach Anspruch 1 .
Ein solcher Hubantrieb umfaßt mindestens einen elektrischen Linearmotor und eine Linearführung mit einem Schlitten. Jeder Linearmotor besteht aus einem Primärteil und einem Sekundärteil. Die sämtlichen Primärteile bzw. Sekundärteile der Linearmotoren sind auf dem Schlitten montiert. Die Linearmotoren sind erfindungsgemäß mit der Linearführung in ein 2
geschlossenes, von einem Kühlmedium gekühltes Gehäuse, integriert. Dabei sind die Primärteile, bzw. die Sekundärteile, die nicht auf dem Schlitten montiert sind, am Gehäuse montiert. Eine zylindrische Hubstange ist abgedichtet in das Gehäuse eingeführt und mit dem Schlitten mechanisch verbunden. Hierzu ist anzumerken, daß elektrische Linearmotoren, aufgrund ihrer Konstruktion und ihren Eigenschaften keineswegs für den Einsatz in einer staub- und hitzebelasteten Umgebung geeignet sind. Lediglich durch die erfindungsgemäße Anordnung werden sie zu einem den Anforderungen entsprechenden Antrieb für Anwendungen in der Eisen- und Stahlindustrie. Der erfindungsgemäße Hubantrieb ist äußerst kompakt unempfindlich gegenüber Umgebungseinflüsse, wie Hitze, Staub, Spritzwasser. Er erlaubt eine schnelle und genaue Positionierung. Er ist äußerst robust im Einsatz, toleriert nichtaxiale Belastungen und umfaßt keine sensible Mechanik die Anlaß zu Störungen geben könnte. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Linearführung mindestens eine Symmetrieebene auf, welche die zentrale Achse der Hubstange enthält. Die Linearmotoren sind dann paarweise symmetrisch zu dieser Symmetrieebene angeordnet. Durch die symmetrische Anordnung der Linearmotoren werden die Kräfte frei von jedem Kräftemoment auf die Hubstange übertragen. Hierdurch ist eine weitgehend symmetrische Belastung der Linearführung gewährleistet.
Das Gehäuse weist vorteilhaft einen Gehäusemantel mit Kühlkanälen auf, die an einen Kühlkreislauf anschließbar sind. Solche Kühlkanäle können beispielsweise als Bohrungen im Gehäusemantel, vorzugsweise in Längsrichtung des Gehäuses, ausgeführt sein. Diese Kühlkanäle werden dann von einem Kühlmittel, wie z. B. Wasser, durchflössen, die das Gehäuse und die am Gehäuse befestigten Sekundär- bzw. Primärteile der Linearmotoren im belasteten Zustand abkühlen.
Alternativ dazu kann das Gehäuse auch doppelwandig ausgebildet sein, wobei der Zwischenraum zwischen den Wänden an einen Kühlkreislauf anschließbar ist. 3
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die Hubstange mindestens einen Kanal auf, der an einen Kühlkreislauf anschließbar ist. Mit Hilfe dieser Kühlkanäle durch die Hubstange können der Schlitten und die am Schlitten befestigten Primär- bzw. Sekundärteile der Linearmotoren im belasteten Zustand gekühlt werden.
Zusätzlich kann in das Gehäuse ein Positionsmeßsystem für den Schlitten integriert sein. Eine solche Meßeinrichtung umfaßt zum Beispiel ein Meßfühler, der am Schlitten angebracht ist. Damit ist zu jedem Zeitpunkt die Position des Schlittens, und folglich auch die Position der mit dem Schlitten mechanisch verbundenen Hubstange bekannt.
Das Positionsmeßsystem kann dann in einen Positionsregelkreis eingebunden werden. Der Positionsregelkreis besteht in diesem Fall aus dem Positionsmeßsystem, einem Regler und einer regelbaren elektrischen Stromversorgung. Die Position der zylindrischen Hubstange wird dann zu bestimmten Zeitpunkten über das Positionsmeßsystem ermittelt. Der gemessene Positionswert wird an den Regler weitergegeben, der den gemessenen Wert mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht. Der Regler bildet den Differenzwert aus beiden Werten. In Abhängigkeit vom berechneten Differenzwert steuert der Regler die regelbare elektrische Stromversorgung an. Letztere ändert den Versorgungsstrom der Primärteile der Linearmotoren.
Anwendung findet der erfindungsgemäße Hubantrieb z. B. vorteilhaft in der Eisen- und Stahlindustrie zum Schwingen einer Stranggießkokille, wie er z.B. in der WO 95/03904 beschrieben ist.
Desweiteren eignet sich eine solche Vorrichtung als Stellantrieb für Zuflußregelungen von Flüssigstahl auf Stranggießanlagen. Solche Zuflußregelungen regeln den Füllstand der Verteilerrinne oder der Stranggießkokille. Der Stellantrieb kann dabei sowohl zur Positionsregelung eines keramischen Stopfens bei Stopfenguß, aber auch für Schieberregelungen eingesetzt werden. 4
Im folgenden wird nun eine Ausgestaltung der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 : einen Längsschnitt durch eine erste Ausgestaltung eines elektrischen Hubantriebs, in einer ersten Stellung; Figur 2: einen Längsschnitt, durch den Hubantrieb der Figur 1 , in einer zweiten Stellung;
Figur 3: einen Querschnitt durch den elektrischen Hubantrieb aus Figur 1 und Figur 2;
Figur 4: einen Längsschnitt durch eine zweite Ausgestaltung eines elektrischen Hubantriebs, in einer ersten Stellung;
Figur 5: einen Längsschnitt, durch den Hubantrieb der Figur 4, in einer zweiten Stellung;
Figur 6: einen Querschnitt durch den elektrischen Hubantrieb aus Figur 4 und Figur 5; Figur 7: einen Schnitt durch eine Stranggießkokille mit einer Schwingvorrichtung mit einem elektrischen Hubantrieb;
Figur 8: eine Ansicht einer Vorrichtung zur Regelung des Durchflusses in einer Gießöffnung eines metallurgischen Behälters, mit einer schematischen Darstellung eines Regelkreises. Figur 9: eine Ansicht einer weiteren Vorrichtung zur Regelung des Durchflusses in einer Gießöffnung eines metallurgischen Behälters, mittels eines Schiebers.
Die Figuren 1 bis 6 zeigen elektrische Hubantriebe die speziell entwickelt wurden um in der Eisen- und Stahlindustrie schwere Hydrozylinder zu ersetzen. Der in den Figuren gezeigte Hubantrieb 114 umfaßt ähnlich wie ein Hydrozylinder, ein Gehäuse 10 sowie eine aus dem Gehäuse 10 herausgeführte zylindrische Hubstange 12. Abdichtelemente 13 dichten die axial verschiebbare Hubstange 12 zum Gehäuse 10. Sowohl am Gehäuse 10, wie auch an der Hubstange 12 ist jeweils ein Schwenklager 14, bzw. 16 5
vorgesehen. Das Gehäuse 10 dient in einer Staub- und hitzebelasteten Eisen- und Stahlwerksumgebung als Schutzhülse. Innerhalb des Gehäuses 10 ist die Hubstange 12 mit einer Art Schlitten 18 verbunden (siehe auch Figur 3 und 6). Dieser Schlitten 18 umfaßt zwei gegenüberliegende Führungslager 20, 22 die in Führungsschienen 24, 26 geführt sind. Letztere sind am Gehäuse 10 befestigt. Führungslager 20, 22 und Führungsschienen 24, 26 bilden im Gehäuse 10 eine robuste Linearführung für den Schlitten 18 aus. Mit dem Bezugszeichen 28 ist in Figur 3 die Schnittlinie einer Ebene bezeichnet welche durch die beiden Längsachsen der Führungen 20, 24 und 22, 26 verläuft. In dieser Führungsebene 28 ist ebenfalls die Längsachse der Hubstange 12 enthalten.
Wie aus den Figuren 3 und 6 ersichtlich weist das Gehäuse 10 im Gehäusemantel 29 Bohrungen 30 in Längsrichtung auf. Diese Bohrungen werden an einen Kühlkreislauf angeschlossen und als Kühlkanäle des Gehäuses benutzt. Alternativ könnte das Gehäuse auch doppelwandig ausgeführt sein, wobei der Zwischenraum von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Wie in Figur 1 und 2 schematisch angedeutet, kann ebenfalls der Schlitten 18 über Kanäle 32, 34 in der Hubstange 12 mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt werden. Erfindungsgemäß weist der Hubantrieb als Antriebsquelle elektrische Linearmotoren 36, 38, 36', 38' auf. Letztere sind im Gehäuse 10 symmetrisch zur Ebene 28 angeordnet. Es handelt sich hierbei vorzugsweise um synchrone Linearmotoren, welche ein bestromtes Primärteil und ein aus Permanentmagneten bestehendes Sekundärteil umfassen. Das Sekundärteil könnte jedoch ebenfalls Elektromagneten umfassen. Der Primärteil kann geblecht sein oder aus eisenlosen Spulen bestehen.
In den Figuren 1 bis 3 ist der Primärteil 40, 42 der Linearmotoren 36, 38 jeweils fest mit dem Gehäuse 10 verbunden, der Sekundärteil 44, 46 ist auf dem Schlitten 18 angeordnet. In den Figuren 4 bis 6 ist der Sekundärteil 44', 46' der Linearmotoren 36', 38' jeweils fest mit dem Gehäuse 10 verbunden, der Primärteil 40', 42' auf dem Schlitten 18 angeordnet. Die Ausführung nach den 6
Figuren 1 bis 3 ist den meisten Fällen vorzuziehen, da der wesentlich schwerere Primärteil 40, 42 sich weitaus einfacher am Gehäuse als am Schlitten befestigen läßt und hier auch wesentlich einfacher zu kühlen ist. Dabei ist der leichtere Sekundärteil 44, 46 aus Beschleunigungsgründen am Schlitten 18 montiert. Allerdings ist festzustellen, daß die Ausführung nach den Figuren 4 bis 6 eine kürzere Baulänge ermöglicht. Bei dieser Ausführung erfolgt die Bestromung der Primärteile auf dem Schlitten vorteilhaft über einen Kanal (nicht gezeigt) durch die Hubstange 12.
In das Gehäuse 10 wird vorteilhaft noch ein Positionsmeßsystem 43 (in Figur 3 und Figur 6 eingezeichnet) eingebaut, um zu jeder Zeit die Position des Schlittens 18 zu ermitteln.
Das Positionsmeßsystem 43 kann dann in einen Positionsregelkreis 120 (in Figur 8 eingezeichnet) eingebunden werden, so daß der Hub des Antriebes ausgeregelt wird. Der Positionsregelkreis 120 besteht in diesem Fall aus dem Positionsmeßsystem 43, einem Regler 122 und einer regelbaren elektrischen Stromversorgung 124. Die Position der zylindrischen Hubstange 12 wird dann kontinuierlich über das Positionsmeßsystem 43 ermittelt. Der gemessene Positionswert wird an den Regler 122 weitergegeben, der den gemessenen Wert mit einem vorgegebenen Sollwert 126 vergleicht. Der Regler 122 bildet den Differenzwert aus beiden Werten. In Abhängigkeit vom berechneten Differenzwert steuert der Regler 122 die regelbare elektrische Stromversorgung 124 an. Letztere ändert den Versorgungsstrom der Primärteile der Linearmotoren.
In der Eisen- und Stahlindustrie können die zuvor beschriebenen Hubantriebe beispielsweise in einer Schwingvorrichtung einer Stranggießkokille eingesetzt werden. Eine Stranggießkokille mit integrierter Schwingvorrichtung ist z. B. in der WO 95/03904 beschrieben. Eine solche Stranggießkokille ist in Figur 7 gezeigt und global mit dem Bezugszeichen 50 versehen. Sie umfaßt ein feststehendes Gehäuse 51 mit einem integrierten Schwinghebel 52. Ein Gießrohr 54 wird in dieser Kokille 50 von dem Schwinghebel 52 getragen. Dieses Gießrohr ist mit dem äußeren, feststehenden Gehäuse 51 über zwei 7
elastisch verformbare, ringförmige Dichtmembranen 56, 58 derart verbunden, daß es in dem Gehäuse 51 entlang der Gießachse 60 schwingen kann. Die ringförmigen Dichtmembranen 56, 58 dichten hierbei um das Gießrohr eine ringförmige Druckkammer 62 für eine Kühlflüssigkeit ab (siehe Pfeile 64, 66 welche Zulauf- bzw. Ablauf der Kühlflüssigkeit symbolisch darstellen). Der Schwinghebel 52 ist mittels Drehlagern 68 im Gehäuse 51 derart gelagert, daß er um eine horizontale Achse schwenkbar ist. Mit dem Bezugszeichen 70 ist ein erfindungsgemäßer Hubantrieb bezeichnet. Seine Hubstange 12 ist gelenkig mit dem Schwinghebel 52 und sein Gehäuse 10 gelenkig mit einem Festpunkt 72 verbunden. Der erfindungsgemäße Hubantrieb 70 erzeugt steuerbare Schwingungen, mit einer Frequenz von mehreren Hz und einer Amplitude im Millimeterbereich, welche über den Schwinghebel 52 auf das Gießrohr 54 übertragen werden.
Wie in Figur 8 gezeigt, können solche Hubantriebe z.B. auch zur Positionsregelung eines beweglichen Stopfen 100 im Tundish einer Stranggießanlage eingesetzt werden. Hierbei regelt der keramische Stopfen 100 die Durchflußmenge von flüssigem Stahl in einer Gießöffnung 48, welche sich im Boden 49 des Tundishs oberhalb einer Stranggießkokille (nicht gezeigt) befindet. Der kegelförmig zugespitzte Stopfen 100 ist an einer Stange 102 befestigt, die über einen Arm 104 mit einem vertikal beweglichen Führungskopf 106 mechanisch verbunden ist. Der Führungskopf 106 ist in einer vertikalen Säule 108 geführt und liegt auf einem Federsystem 110 auf, die das Gewicht des Arms 104 mit dem Führungskopf 106 teilweise aufnimmt. Die Säule 108 ist auf einem Tragsockel 112 montiert. Ein erfindungsgemäßer Hubantrieb 114 ist zwischen Führungskopf 106 und Tragssockel 1 12 befestigt. Seine Hubstange 12 ist hierbei gelenkig mit dem Führungskopf 106 und sein Gehäuse 10 gelenkig mit dem Tragsockel 1 12 verbunden. Durch Aktivieren des Hubantriebs 114 wird der Führungskopf 106 über die Hubstange 12 des Hubantriebs 114 längs des Tragsockels 112 bewegt. Die vertikale Bewegung des Führungskopfes 106 wird über den Arm 104 auf die Stange 102, die mit dem Stopfen 100 fest verbunden ist, übertragen. 8
Desweiteren eignet sich ein erfindungsgemäßer Hubantrieb für Zuflußregelungen von Flüssigstahl auf Stranggießanlagen mittels Schieberregelungen (Figur 9).
Hierbei regelt ein horizontal beweglicher, Schieber 128 die Durchflußmenge von flüssigem Stahl in der Gießöffnung 48. Der Schieber 128 umfaßt eine Öffnung 130, mit beispielsweise demselben Durchmesser als die Gießöffnung 48. Der Schieber 128 ist fest mit der Hubstange 12 des Hubantriebs 114 verbunden.

Claims

Patentansprüche
1. Hubantrieb für den Einsatz in der Eisen- und Stahlindustrie als Ersatz für größere Hydrozylinder, umfassend: mindestens einen elektrischen Linearmotor (36, 38, 36', 38'), jeder Linearmotor (36, 38, 36', 38') bestehend aus einem Primärteil (40, 42, 40',
42') und einem Sekundärteil (44, 46, 44', 46'); und eine Linearführung (20, 24, 22, 26) mit einem Schlitten (18), wobei sämtliche Primärteile (40, 42, 40', 42'), bzw. sämtliche Sekundärteile (44, 46, 44', 46') der Linearmotoren (36, 38, 36', 38') auf dem Schlitten (18) montiert sind; gekennzeichnet durch : ein geschlossenes, von einem Kühlmedium gekühltes Gehäuse (10), in das die Linearführung (20, 24, 22, 26) mit den Linearmotoren (36, 38, 36', 38') integriert ist; wobei die Primärteile (40, 42, 40', 42'), bzw. die Sekundärteile (44, 46, 44', 46'), die nicht auf dem Schlitten (18) montiert sind, am
Gehäuse (10) montiert sind; und eine zylindrische Hubstange (12) die abgedichtet in das Gehäuse (10) eingeführt ist und mit dem Schlitten (18) mechanisch verbunden ist.
2. Hubantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Linearführung (20, 24, 22, 26) mindestens eine Symmetrieebene
(28) aufweist, welche die zentrale Achse der Hubstange (12) enthält; und daß die Linearmotoren (36, 38, 36', 38') paarweise symmetrisch zur Symmetrieebene (28) angeordnet sind.
3. Hubantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) Kühlkanäle (30) aufweist, die an einen Kühlkreislauf anschließbar sind. 10
4. Hubantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) doppelwandig ausgebildet ist, wobei der Zwischenraum zwischen den Wänden an einen Kühlkreislauf anschließbar ist.
5. Hubantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubstange (12) mindestens einen Kanal (32, 34) aufweist, der an einen Kühlkreislauf anschließbar ist.
6. Hubantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gehäuse (10) ein Positionsmeßsystem (43) für den Schlitten (18) integriert ist.
7. Hubantrieb nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Positionsregelkreis in den das Positionsmeßsystem (43) eingebunden ist.
8. Anwendung des Hubantriebs nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in der Eisen- und Stahlindustrie zum Schwingen einer Stranggießkokille (50).
9. Anwendung des Hubantriebs nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in der Eisen- und Stahlindustrie zur Positionierung eines Stopfens (100) relativ zu einer Ausflußöffnung (48) eines Tundish.
10. Anwendung des Hubantπebs nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in der Eisen- und Stahlindustrie zur Positionierung eines Schiebers (128) relativ zu einer Ausflußöffnung (48) eines Tundish .
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