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Technisches Fachgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein automatisches Gießverfahren
und eine automatische Gießvorrichtung. Insbesondere betrifft
sie ein automatisches Gießverfahren, das eine Gießvorrichtung
einfach und kompakt macht, und eine automatische Gießvorrichtung,
die das Gießverfahren ausführen kann.
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Hintergrund
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Stand der Technik
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Folgende
Dokumente zum Stand der Technik werden nachfolgend diskutiert:
- Stand
der Technik 1: JP
06-190541 A ( Schweizer
Patentanmeldung Nr. 03135/92-4 ),
- Stand der Technik 2: WO
99/00205 ( JP
2001-507631 A ),
- Stand der Technik 3: JP
07-112270 A ,
- Stand der Technik 4: JP
09-1320 A .
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Das
Stand der Technik Dokument 1 offenbart das Steuern des Kippens einer
Gießpfanne durch zwei Drehmittel, die mit der Gießpfanne
verbunden sind, um geschmolzenes Metall aus der Gießpfanne
in eine Form zu gießen, wie in 2 davon
gezeigt. Das erste Drehmittel ist ein Aktuator zum vertikalen Bewegen einer
Kippwelle, die nahe dem Ausgießpunkt der Gießpfanne
angeordnet ist. Durch diese vertikale Bewegung, wird die Gießpfanne
um den Schwerpunkt S des geschmolzenen Metalls gedreht (der Schwerpunkt
wirkt als virtuelle Drehachse). Das zweite Drehmittel ist ein hängender
Seilzug, der mit der Gießpfanne an dem Punkt D zum Drehen
der Gießpfanne um den Punkt K verbunden ist, der die Drehachse
der Gießpfannenwelle bildet. Insbesondere durch Bewegen
der Kippwelle nach unten und nach oben durch den Aktuator zum Drehen
der Gießpfanne um den Punkt S während des Beginnens
und Beendens des Gießvorgangs wird die von der Bewegung
des geschmolzenen Metalls erzeugte Energie minimal, wodurch das
Moment des geschmolzenen Metalls minimiert wird und deshalb der
Gießzyklus verkürzt wird. Wenn das Gießen
beendet wird (das heißt, wenn die in 2 gezeigte
Gießpfanne im Uhrzeigersinn gedreht wird), kann die Drehrate
(Drehgeschwindigkeit) am Punkt S gleich Null gesetzt werden, indem
eine hohe Drehrate (Drehgeschwindigkeit) am Punkt K ausgeübt wird und
indem eine niedrige Drehrate (Drehgeschwindigkeit) am Punkt D ausgeübt
wird (siehe 3). Wenn der Gießvorgang
beginnt, indem ähnliche Drehraten auf diesen im Gegenuhrzeigersinn
ausgeübt werden, kann die Drehrate am Punkt S gleich Null
gesetzt werden. Das Stand der Technik Dokument 1 offenbart auch eine
Struktur für eine seitliche Bewegung, die das erste und
zweite Drehmittel derart lagert, dass sich der Ausgießpunkt
der Gießpfanne dem Gießtümpel (im folgenden
auch „Einguss" genannt) der Form nähert, wie in 4 gezeigt.
Das erste und zweite Drehmittel wird manuell oder unter Verwendung
eines Programms gesteuert.
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Die
Gießvorrichtung gemäß dem Stand der Technik
Dokument 1 erfordert eine großbauende Anordnung (einen
Turm) und sie neigt zu Problemen aufgrund der Tatsache, dass der
Gießvorgang von einem höheren Niveau durchzuführen
ist, woraus sich ein instabiler Gießvorgang mit turbulenten
Strömungen, Schäden (Gussfehler) am Sand und/oder
Gaseinschlüssen und dergleichen ergibt.
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Das
Stand der Technik Dokument 2 offenbart eine Vorrichtung zum Eingießen
von geschmolzenem Metall in eine Form durch Kippen einer Gießpfanne
um die Drehachse A einer Kippwelle und durch Bewegen der Gießpfanne
entlang einer X-Achse (die Richtung, in der die Gießpfanne
zu und von der Form wegbewegbar ist) und einer Z-Achse (die vertikale
Richtung), um stets einen theoretischen (virtuellen) Ausgießpunkt
beizubehalten, der nahe dem Ausgießpunkt in der niedrigstmöglichen
Position relativ zur Form liegt. Die Gießpfanne wird jeweils
entlang der X-Achse, einer Y-Achse (die Richtung entlang der Formlinie)
und der Z-Achse durch einen Längswagen, einen Seitenwagen
und einen Aufhängungsseilzug bewegt und durch einen Antriebsmotor
gekippt. Da die Gießvorrichtung dieses Dokuments 2 gemäß dem
Stand der Technik auch einen großen Turm erfordert, neigt
sie dazu, Probleme dahingehend zu verursachen, dass sie groß baut
und erhebliche Energie benötigt und ferner kostenintensiv
ist. Ferner liegt dann, wenn ein großer Turm eingesetzt
wird, dessen Schwerpunkt auf einem hohen Niveau, was ein weiteres
Problem dahingehend verursacht, dass große Vibrationen
aufgrund der Bewegung der Gießvorrichtung auftreten können,
was die Gießgenauigkeit verschlechtert. Zusätzlich
führt ein großer Turm zu einem weiteren Problem
dahingehend, dass er den Transportweg und damit die Transportmittel
beschränkt, was in einer längeren Zeit zum Wechseln
der Gießpfanne resultiert. Der große Turm führt
zu einem weiteren Problem dahingehend, dass er die Rundumsicht blockiert,
was es schwierig macht, zu erkennen, ob der Ort unter der gefährlichen
Arbeitsumgebung, wo das geschmolzene Metall gehandhabt wird, sicher
ist.
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Das
Dokument 3 gemäß dem Stand der Technik offenbart
ein Ausgießen von geschmolzenem Metall aus einer kippbaren
Gießpfanne in eine Form durch verkippbares Lagern der Gießpfanne
vermittels einer Kippwelle an einem Kippzentrum (dieses Zentrum
soll im Wesentlichen am Massenschwerpunkt der Gießpfanne liegen)
und durch Drehen der Kippwelle über einen Antriebsmotor
um das Kippzentrum und ferner durch gleichzeitiges Bewegen der Kippwelle,
so dass ihre Achse (das Kippzentrum) sich entlang eines kreisförmigen Wegs
um den Kipppunkt der Gießpfanne bewegt, um den Ausgießpunkt
(oder den virtuellen Ausgießpunkt nahe dem Ausgießpunkt)
in einer konstanten Position relativ zu der Form zu halten (das
heißt, der horizontale Abstand l und der vertikale Abstand
h des Ausgießpunkts von dem Gießtümpel
der Form werden beibehalten). Die Gießpfanne wird durch
ein Stützelement gelagert, das unter ihm liegt. Bewegt
man die Kippwelle durch den Motor entlang eines kreisförmigen
Ortes um den Ausgießpunkt herum, wenn die Kippwelle gedreht
wird (das heißt wenn die Gießpfanne gekippt wird),
so wird dies durch Bewegen des Stützelements entlang der Y-Achse
(die Richtung, in der die Gießpfanne sich zu und von der
Form weg bewegt) und einer Z-Achse (der vertikalen Richtung) erreicht.
Die Bewegung der Gießpfanne entlang der Y-Achse wird durch
eine Wagen erreicht und die Bewegung der Gießpfanne entlang
der Z-Achse wird durch eine Hubvorrichtung erreicht. Die Bewegung
der Gießpfanne entlang der Y-Achse und der Z-Achse, die
erzeugt wird, wenn er verkippt wird, wird durch eine Steuereinrichtung
gemäß eines Steuerflussdiagramms gesteuert. Die
Steuereinrichtung steuert auch die Drehrate der Kippwelle (das heißt
die Kipprate der Gießpfanne), um die Änderungsrate
der Oberfläche des geschmolzenen Metalls zu steuern. Es
wird hierin von einem "virtuellen Ausgießpunktzentrum-System"
gesprochen, um die Kippwelle um den virtuellen Ausgießpunkt
zu drehen, um den virtuellen Ausgießpunkt in einer konstanten
Lage relativ zu dem Gießtümpel der Form zu erhalten,
wie im Stand der Technik Dokument 3.
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Stand
der Technik Dokument 4 bezieht sich auf eine Verbesserung relativ
zu dem Stand der Technik Dokument 3. In dem Stand der Technik Dokument
3 kann das geschmolzene Metall außerhalb des Gießtümpels
der Form während des Eingießens eingegossen werden,
wenn die Rate und die Menge des Metallflusses aufgrund des Verkippens
der Gießpfanne variiert. Um diesen Punkt zu verbessern,
wird gemäß dem Dokument 4 nach dem Stand der Technik
die Kippwelle entlang eines Orts bewegt, der sich geringfügig
von dem kreisförmigen Ort der Kippwelle um den virtuellen
Ausgießpunkt gemäß dem Dokument 3 nach
dem Stand der Technik verschiebt. Die Bewegung des Stützelements
für die Gießpfanne entlang der Y-Achse wird durch
einen Wagen erreicht und die Bewegung entlang der Z-Achse wird durch
einen Aktu ator erreicht. Das Verkippen der Gießpfanne um
das Kippzentrum herum wird durch eine Sektorverzahnung (Sektorzahnrad)
erreicht, die an der Gießpfanne befestigt ist und durch
Mittel zum Drehen der Sektorverzahnung (Sektorzahnrad).
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In
jedem der Dokumente 1 bis 4 gemäß dem Stand der
Technik wird die Bewegung der Gießpfanne in der Z-Achse
durch einen Aktuator, eine Kette oder eine Hubvorrichtung oder eine
Kombination davon ausgeführt. Demzufolge hat die Vorrichtung
weiterhin das Problem, das sie groß baut.
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Beschreibung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Betracht gezogen, um die vorstehenden
Probleme zu lösen. Sie zielt darauf ab, ein automatischen
Gießverfahren bereitzustellen, dass die Gießvorrichtung
einfach und kompakt machen kann, indem herkömmliche Gießvorrichtungen
verbessert werden, ohne einen Turm oder eine Antriebsvorrichtung
zur vertikalen Bewegung der Gießpfanne zu nutzen, wie beispielsweise
einen Aktuator oder dergleichen. Sie zielt auch darauf ab, eine
automatische Gießvorrichtung bereitzustellen, die das Gießverfahren
gemäß der vorliegenden Erfindung ausführen
kann. Ferner zielt die vorliegende Erfindung auch darauf ab, eine
automatische Gießvorrichtung bereitzustellen, die einen
Gießvorgang mit hoher Präzision und einfacher Überprüfung
der Sicherheit ermöglicht und ein einfaches Wechseln der
Gießpfanne erlaubt.
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Um
Vorstehendes zu erreichen, ist das automatische Gießverfahren
der vorliegenden Erfindung ein Verfahren unter Verwendung einer
Gießpfanne in wenigstens einer Gießvorrichtung,
die zum Ausgießen von geschmolzenem Metall in einen Gießtümpel
(Einguss) wenigstens einer kastenlosen Form oder einer Form mit geschlossenem
Formkasten kippbar ist, die entlang einer X-Achse parallel zu einer
Gießereilinie bewegbar ist, in der wenigstens eine Form
transferiert wird. Dabei ist die Gießpfanne entlang einer
Y-Achse senkrecht zu der Gießereilinie in einer horizontalen
Ebene bewegbar und der Gießvorgang wird lediglich durch
Bewegen der Gießpfanne entlang der X-Achse und der Y-Achse
und durch Kippen der Gießpfanne um eine erste Drehachse ausgeführt,
ohne die Gießpfanne vertikal zu bewegen
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Um
Vorstehendes zu erreichen, ist die automatische Gießvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung dazu ausgeführt,
um geschmolzenes Metall von einer kippbaren Gießpfanne
in wenigstens eine Form in einer Gießereilinie einzugießen,
umfassend einen unteren Wagen, der entlang einer X-Achse parallel
zu der Gießereilinie bewegbar ist; einen oberen Wagen,
der auf dem unteren Wagen angeordnet ist, um sich seitlich entlang
einer Y-Achse senkrecht zu der Gießereilinie in einer horizontalen
Ebene zu bewegen; einen festen Rahmen, der fest an dem unteren Wagen
angebracht ist; ein erstes Kippmittel zum Kippen der Gießpfanne
um eine erste Drehachse auf dem festen Rahmen; und eine elektrische
Steuereinheit, die mit einem Programm versehen ist, das die Bewegung
der Gießpfanne entlang der X-Achse und der Y-Achse und
die Verkippung der Gießpfanne um die erste Drehachse steuert,
ohne die Gießpfanne vertikal zu bewegen.
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Da
das automatische Gießverfahren nach der vorliegenden Erfindung
ohne Verwendung einer Antriebsvorrichtung zum vertikalen Bewegen
der Gießpfanne funktioniert, bewegt sich die Gießpfanne
relativ zu der Form entlang der Y-Achse senkrecht zu der Gießereilinie
in einer horizontalen Ebene und kippt um die erste Drehachse. Da
der Gießvorgang durch Bewegen der Gießpfanne entlang
der X-Achse und der Y-Achse und durch Verkippen desselben um die
erste Drehachse ausgeführt wird, werden die Probleme, wie
beispielsweise ein instabiles Ausströmen, Sandeinschlüsse,
Gasblasenfehler oder dergleichen, beseitigt und ein hochwertiger
Gießvorgang wird ausgeführt, wobei die Gießpfanne
auf einem niedrigen Niveau positioniert ist.
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Gemäß der
automatischen Gießvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
ist ferner die Gießvorrichtung vorteilhafterweise einfach
und kompakt ausgebildet, da die Antriebsvorrichtung zum vertikalen
Bewegen der Gießpfanne nicht erforderlich ist. Aufgrund
der Tatsache, dass der Massenschwerpunkt der Gießvorrichtung
abgesenkt werden kann, können ferner bewegungsbedingt erzeugte
Vibrationen reduziert werden und die Gießgenauigkeit wird
verbessert. Zusätzlich ist der Transport und der Austausch
der Gießpfanne einfach und die Arbeitseffizienz verbessert,
da eine Hubvorrichtung, wie beispielsweise ein Turm, nicht erforderlich
ist. Ferner ermöglicht eine Beseitigung jeglicher Hubvorrichtung,
wie beispielsweise eines Turms, eine gute Sicht auf den Arbeitsort
und erlaubt es jedermann, die Sicherheit unter der gefährlichen
Umgebung zu überprüfen, wo das geschmolzene Metall
gehandhabt wird.
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Darüber
hinaus steuert gemäß der Vorrichtung nach der
vorliegenden Erfindung die elektronische Steuereinheit die Servomotoren
zum Bewegen des Kippens der Gießpfanne während
des Gießvorgangs. Demnach kann die Erfindung geeigneterweise
für Produktionen mit niedrigen Volumina oder Stückzahlen
in einem breiten Anwendungsbereich hinsichtlich Gießereiprodukten
eingesetzt werden, wobei lediglich das Programm für die
Positionierungen der Parameter der Gießgewichte des geschmolzenen
Metalls, der Gießeingüsse etc. angepasst werden.
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Da
die Gießpfanne auch um eine zweite Drehachse verkippt werden
kann, die näher an dem Massenschwerpunkt der Gießpfanne
angeordnet ist, als die erste Kippachse, wird gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung der Freiheitsgrad der
Gießpfanne vergrößert, was es zulässt,
dass die Gießvorrichtung verschiedene Gießvorgänge
ausführt.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann die erste Drehachse zum Kippen der Gießpfanne über
wenigstens eine Periode beginnend vom Starten des Gießvorgangs
bis zu dem Zeitpunkt gerade vor Beendigung des Gießvorgangs
eingesetzt werden. Die zweite Drehachse kann zumindest zum Zurückkippen
der Gießpfanne verwendet werden, wenn der Eingießvorgang
beendet ist.
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Die
zweite Drehachse kann nahe dem Schwerpunkt der Gießpfanne
angeordnet sein, so dass er um die Achse nahe seinem Schwerpunkt
zurückgekippt wird. Da in diesem Fall die Bewegung des
geschmolzenen Metalls in der Gießpfanne geringer ist und
der Gießvorgang beendet wird, wenn die Spitze der Gießpfanne nach
oben bewegt wird, wird das Beenden des Gießvorgangs schnell
ausgeführt, was in großem Maße die Gießgenauigkeit
verbessert. Wenn die Gießpfanne um die erste Drehachse
zurückgekippt wird, bewegt sich das geschmolzene Metall
mit einem großen Abstand um die Achse, was dazu führt,
dass die Oberfläche des geschmolzenen Metalls in Schwingungen
gerät, wodurch die Beendigung des Gießvorgangs
verzögert und die Gießgenauigkeit verschlechtert
wird.
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Da
gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung
die Gießpfanne um die erste Drehachse und die zweite Drehachse
gedreht wird, die von der ersten Drehachse abweicht, und da die
Verkippung um die erste Drehachse eine Verkippung um einen Punkt
an der Spitze der Gießpfanne zum Ausgießen ist
und die Verkippung um die zweite Drehachse ein Zurückkippen
der Gießpfanne um einen Punkt nahe dem Masseschwerpunkt
der Gießpfanne zum Beenden des Gießvorgangs ist,
wird der Gießvorgang schnell beendet und die Gießgenauigkeit
wird erheblich verbessert.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung können die Position entlang der
Y-Achse senkrecht zu der Gießereilinie in einer horizontalen
Ebene und die Kippwinkel um die erste und zweite Drehachse der Gießpfanne
bedarfsweise zumindest während des Gießvorgangs
im Hinblick auf die Strömungslinie des geschmolzenen Metalls
gesteuert werden, welche in Abhängigkeit von den Eigenschaften
des geschmolzenen Metalls und der Form der Gießpfanne variiert.
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Unter
Verwendung dieser abhängigen Steuerung kann die vorliegende
Erfindung schnell hinsichtlich einer Veränderung des Gießgewichts,
einer Veränderung der Gießrate, und einer Veränderung
der Strömungslinie angepasst werden, die durch die Veränderung
des Kippwinkels oder der Kippwinkel hervorgerufen werden. Zusätzlich
können gemäß der vorliegenden Erfindung
die Verkippung und die Steuerung der Bewegung entlang der X-Achse
und der Y-Achse der Gießpfanne gleichzeitig zumindest über
einen Zeitraum vom Beginnen bis zum Beenden des Gießvorgangs
ausgeführt werden.
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Durch
diese Steuerung können das virtuelle Ausgießpunktzentrum-System,
das Unterrichtende-Playback (Abspiel)-System, das nachfolgend erläutert
wird und ein Synchrongieß-System, das ebenfalls nachfolgend
erläutert wird, eingesetzt werden.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann das Unterrichtende-Playback-System eingesetzt
werden, um die Technik eines versierten Arbeiters zu nutzen.
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Bei
dem Unterrichtenden-Playback-System gießt der fachkundige
Arbeiter zuerst geschmolzenes Metall aus der Gießpfanne
in eine oder einige Formen und die Beziehung zwischen der Position
entlang der Y-Achse, den Kippwinkeln der Wellen (die Drehachsen),
die Gießrate und die Zeit für das Ausgießen
durch den Arbeiter werden als ein Programm in der elektronischen
Steuereinheit gespeichert. Wenn das zu gießende Produkt
geändert wird, wird ein Programm für diesen Gießvorgang
auf ähnliche Weise gespeichert. Das Unterrichtende-Playback-System
ist ein System, bei dem eines der gespeicherten Programme ausgewählt
oder für den Einsatz für ein aktuell zu gießendes
Produkt verändert werden kann. Durch Verwenden dieses Unterrichtenden-Playback-Systems
kann ein optimaler Gießvorgang unmittelbar für
Produktionen kleiner Volumina oder Stückzahlen mit einer
großen Produktbreite unmittelbar erreicht werden. Im Übrigen
haben die Erfinder vielfach erfahren, dass die Gießgenauigkeit
gering war, wenn das Unterrichtende-Playback-System nicht eingesetzt
wurde, sondern lediglich ein Berechnungssystem auf Grundlage mathematischer
Prinzipien verwendet wurde, da die Gestalt der Gießpfanne
oder die Gestalt des Hohlraums in der Form schwanken können.
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Zusätzlich
kann das Synchrongieß-System bei der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden, um ein Gießen mit einer einzigen Gießvorrichtung
für die Gießereilinie durchzuführen,
die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt.
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Das
Synchrongieß-System ist ein Verfahren zum Fortsetzen des
Gießvorgangs selbst dann, wenn sich die Form zu Beginn
des Gießvorgangs oder während des Gießvorgangs
bewegt. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass ein Sensor
an der Vorrichtung angebracht wird, die die Form bewegt, um die
Fahrgeschwindigkeit (Bewegungsrate/Bewegungsgeschwindigkeit) der
Form zu erfassen, indem ein Servomotor oder ein inverter-gesteuerter
Motor als Antriebseinheit für den unteren Wagen der Gießvorrichtung
verwendet wird, und indem die Antriebseinheit derart angetrieben
wird, dass sich der untere Wagen mit der selben Rate/Geschwindigkeit
bewegt, wie die erfasste Fahrgeschwindigkeit (Bewegungsrate/Bewegungsgeschwindigkeit)
der Form, die Fahrgeschwindigkeit (Bewegungsrate/Bewegungsgeschwindigkeit)
des Kastens, wenn die Form einen geschlossenen Kasten aufweist.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird das Bemessen des ausgegossenen geschmolzenen
Metalls stets durch Messen des Gesamtgewichts des unteren Wagens
oder der Gießpfanne, durch Eingeben des Signals hinsichtlich
des gemessenen Gewichts an die elektronische Steuereinheit und durch
Berechnen des Gewichts des geschmolzenen Metalls, das in der Gießpfanne
verbleibt, und des Gewichts des ausgegossenen geschmolzenen Metalls
erreicht. Wenn das Gewicht des geschmolzenen Metalls das vorbestimmte
Gewicht erreicht, wird der Gießvorgang beendet (Massenregelsystem).
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Vorderansicht des ersten Ausführungsbeispiels
der automatischen Gießvorrichtung gemäß der
Erfindung.
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2 ist
eine Seitenansicht der automatischen Gießvorrichtung nach 1.
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3 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie A1-A1 in 2.
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4 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie A2-A2 in 2.
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5 ist
eine erläuternde Ansicht für das erste Ausführungsbeispiel
der Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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6(a) ist eine schematische Vorderansicht, die
die Position des Startpunkts des Betriebs im ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6(b) ist eine Ansicht, die den Vorbereitungsschritt
für den Gießvorgang zeigt.
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6(c) ist eine Ansicht, die den Schritt des Beginns
des Gießvorgangs zeigt.
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6(d) ist eine Ansicht, die den Schritt des Beendens
des Gießvorgangs zeigt.
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6(e) ist eine Ansicht, die den Schritt des Wiederaufnehmens
des Gießvorgangs zeigt, nachdem der Gießvorgang
einmal beendet wurde.
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6(f) ist eine Ansicht, die den Schritt des Abgebens
des gesamten geschmolzenen Metalls aus der Gießpfanne zeigt.
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7 ist
eine erläuternde Ansicht für ein zweites Ausführungsbeispiel
der Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
der automatischen Gießvorrichtung.
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9 ist
eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
der automatischen Gießvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Die automatische Gießvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung ist eine automatische Gießvorrichtung,
um geschmolzenes Metall aus einer Gießpfanne in eine oder
mehrere Formen mit geschlossenem Kasten oder in kastenlose Formen
zu gießen, die sich entlang einer Gießereilinie
bewegen. Die automatische Gießvorrichtung umfasst einen
unteren Wagen, der sich entlang der Gießereilinie bewegt;
einen oberen Wagen, der sich auf dem unteren Wagen in Richtung vorwärts
und rückwärts bewegt, wobei diese Richtung senkrecht
zu der Gießereilinie verläuft, einen Rahmen, der
aufrecht und fest an dem oberen Wagen angebracht ist, ein erstes
Kippmittel zum Kippen der Gießpfanne um eine erste Drehachse
und eine elektronische Steuereinheit, die mit einem Programm versehen ist,
um die Bewegung der Gießpfanne in X- und Y-Richtungen zu
steuern und das Verkippen der Gießpfanne um die ersten
Drehachse zu steuern.
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Das
Gießverfahren und die Vorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung können entweder bei einer geschlossenen
Form mit Formkasten oder einer kastenlosen Form zum Einsatz kommen.
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Der
Begriff "wenigstens eine Gießvorrichtung" wird im Zusammenhang
mit dem Gießverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet, da mehrere Gießvorrichtungen im Rahmen
der Gießereilinie eingesetzt werden können.
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Der
Begriff "eine Gießpfanne, die geschmolzenes Metall in den
Gießtümpel der Form durch Verkippen eingießen
kann" bezeichnet, dass sich die vorliegende Erfindung nicht nur
auf eine Gießpfanne vom Anschlagtyp oder auf eine unter
Druck gesetzte Gießpfanne, sondern auch auf eine Gießpfanne
bezieht, die ein Drehzentrum aufweist. Die Form des Querschnitts
der Gießpfanne gemäß der Erfindung ist
beispielsweise ein Sektor oder ein Rechteck.
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In
der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff "automatisches
Gießen" das automatische Durchführen wenigstens
einiger Operationen, die herkömmlicherweise manuell von
einer oder mehreren Bedienungspersonen ausgeführt werden.
Beim "automatischen Gießen" wird die Gießpfanne
gehalten, positioniert an Ort und Stelle, und verkippt; die Position,
in der das geschmolzene Metall aus der Gießpfanne strömt und
das Gewicht des geschmolzenen Metalls werden überwacht
und dann durch Einstellen der Position und des Kippwinkels der Gießpfanne
gesteuert; die Gießpfanne wird dann mit geschmolzenem Metall
erneut gefüllt, wenn das geschmolzene Metall in ihm aufgebracht
ist.
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Bei
dem Gießverfahren und der Vorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff "Kippwinkel um die
erste Drehachse" einen relativen Winkel bezüglich des Kipprahmens
der Gießpfanne 2.
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Ferner
bezeichnet der Begriff "Kippwinkel um die zweite Drehachse" einen
relativen Winkel des Kipprahmens S bezüglich des festen
Rahmens F.
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Die
Gießpfanne gemäß der vorliegenden Erfindung
kann durch ein Transportmittel, wie beispielsweise einen Hubkran,
einen Gabelstapler oder dergleichen ausgewechselt werden. Ferner
kann er automatisch und schnell durch Anbringen von Antriebsrollen
an einen Gießpfannen-Stützrahmen und durch Antreiben
der Antriebsrollen zusammen mit anderen Antriebsrollen, die an einer
festen Seite angebracht sind, gewechselt werden.
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Da
die Gießvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung keinen groß bauenden Turm aufweist, sperrt keine
Komponente den Transferweg für die Gießpfanne,
wenn diese ausgewechselt wird, und somit sind die Transportmittel
und der Transferweg nicht beschränkt. Dies ermöglicht,
dass die auszuwechselnde Gießpfanne, nachdem der Gießvorgang
beendet ist, sofort zu Gunsten einer anderen Gießpfanne
ausgewechselt werden kann, indem ein Hubkran, ein Gabelstapler oder
irgendein anderes Transfermittel eingesetzt wird, das sich senkrecht
zu dieser Gießpfanne bewegt.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung umfasst ein "erstes Kippmittel zum Kippen
der Gießpfanne auf dem festen Rahmen um eine erste Drehachse"
beispielsweise einen Sektorrahmen zum Lagern der Gießpfanne,
die schwenkbar an einer Kippwelle angebracht ist, die die erste
Drehachse aufweist, eine Sektorverzahnung (Sektorzahnrad), die um
den Umfang des Sektorrahmens angeordnet ist, um den Sektorrahmen
zu verkippen und einen Servomotor zum Antreiben der Sektorverzahnung
(Sektorzahnrad). Durch die Sektorverzahnung (Sektorzahnrad) wird
die Gießpfanne um die erste Drehachse mittels des Servomotors
verkippt.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung umfasst "ein zweites Kippmittel zum weiteren
Kippen der Gießpfanne um eine zweite Drehachse" beispielsweise
eine Kippwelle mit einer zweiten Drehachse, die sich durch einen
festen Rahmen hindurch erstreckt, der wiederum aufrecht an einem
oberen Wagen angebracht ist, einen Servomotor als Antriebsmittel,
der mit der Kippwelle gekoppelt ist, und einen Kipprahmen, der schwenkbar
an der Kippwelle an der anderen Seite angebracht ist, das heißt
auf der entgegengesetzten Seite zu der Ankopplung des Servomotors.
Somit wird der Kipprahmen um die zweite Drehachse durch den Servomotor
verkippt. Ferner ist der Kipprahmen schwenkbar an dem Senktorrahmen
angebracht.
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Selbst
wenn sich der Sektorrahmen nicht bewegt, kann somit die Gießpfanne
durch den Kipprahmen um die zweite Drehachse verkippt werden, die
von der ersten Drehachse abweicht. Wenn sich der Kipprahmen nicht
bewegt, kann die Gießpfanne durch den Sektorrahmen um die
erste Drehachse gekippt werden.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist das Mittel zum Lagern der Gießpfanne
ein Teil, das an einer Seitenfläche des Sektorrahmens zum
Lagern der Gießpfanne angebracht ist, und die Form des
Teils weicht in Abhängigkeit von der Form der Gießpfanne
und von dem Verfahren zum Auswechseln der Gießpfanne ab.
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Der
Sektorrahmen ist ein Rahmen, der schwenkbar an der die erste Drehachse
aufweisenden Kippwelle angebracht ist und der unmittelbar die Gießpfanne
lagert. Der Sektorrahmen ist mit einer zweiten Verzahnung an seinem
kreisförmigen Rand versehen. Das Zentrum der Sektorverzahnung
(Sektorzahnrad) fällt mit der ersten Drehachse zusammen.
Der Sektorrahmen ist angeordnet, um derart angetrieben zu werden, dass
er um die erste Drehachse mittels eines Antriebsmotors rotiert,
der mit der zweiten Verzahnung verbunden ist.
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Nachfolgend
wird das automatische Gießverfahren und die Vorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail mit
Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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1–4 zeigen
das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Dieses Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel, bei dem geschmolzenes
Metall aus einer Gießpfanne in Formen gegossen wird, die an
einer Gießereilinie angebracht sind. Das Ausführungsbeispiel
verwendet eine X-Achse (die sich senkrecht zu dem Blatt gemäß 1 erstreckt),
eine Y-Achse (die sich in Richtung nach rechts und nach links auf
dem Blatt in 1 erstreckt), eine erste Drehachse
A (die nahe dem oberen Ende der Ausgießmündung
der Gießpfanne in diesem Ausführungsbeispiel angeordnet
ist) und eine zweite Drehachse B (die in diesem Beispiel nahe dem
Schwerpunkt der Gießpfanne angeordnet ist).
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In 1 sind
Formen 1 in Ausrichtung mit der Gießereilinie
L angeordnet und bewegen sich schrittweise. Eine Gießpfanne 2 gießt
geschmolzenes Metall in diese Formen 1. Für diesen
Gießvorgang wird eine automatische Gießvorrichtung 3 eingesetzt.
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Die
automatische Gießvorrichtung 1 umfasst einen unteren
Wagen 4, der über Räder 4b entlang
einem Paar von Schienen 4a bewegbar ist, die entlang der
Gießereilinie L (X-Achse) angeordnet sind, einen oberen
Wagen 5, der über Vorder- und Hinterräder 5a, 5a auf
dem unteren Wagen 4 in horizontaler Richtung (Y-Achse)
senkrecht zu der Gießereilinie L bewegbar ist, einen Rahmen
F, der aufrecht und fest an dem oberen Wagen 5 angebracht
ist, einen Kipprahmen S, der schwenkbar durch diesen festen Rahmen
F gelagert ist, und Lagermittel, die schwenkbar von dem Kipprahmen
S zum Lagern der Gießpfanne 2 gelagert sind.
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Die
Bewegung des unteren Wagens 4 in Richtung nach vorne und
nach hinten (X-Achse), die Bewegung des unteren Wagens 5 in
seitlicher Richtung (Y-Achse), das Verkippen des Kipprahmens S und
das Verkippen der Gießpfanne 2 werden allesamt
durch vier jeweilige Servomotoren per Servoantrieb erreicht, nämlich
durch einen Servomotor M5 für die Vorwärts- und
Rückwärtsbewegung, einen Servomotor M4 für
die seitliche Bewegung und einen Kippservomotor MS für
die Kippbewegung einen Kippservomotor M2 für die Gießpfanne.
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Über
den sektorförmigen Sektorrahmen G1, der schwenkbar an einem
Kipprahmen S angebracht ist, der als Lagermittel für die
Gießpfanne 2 wirkt, einen L-förmigen
Arm 7, der an einer Seitenfläche des Sektorrahmens
G1 angebracht ist, und eine Sektorverzahnung G2, die mit einem Antriebszahnrad 6 des
Servomotors M2 in Eingriff steht, wird die Gießpfanne 2 auf
einem horizontalen Teil 7a des L-förmigen Arms 7 positioniert
und ist derart angeordnet, dass er zusammen mit dem Sektorrahmen
G1 und dem Arm 7 um die erste Drehachse A gekippt werden
kann. Ferner ermöglicht der Arm 7, dass ein Rad 8,
das schwenkbar an dem unteren Ende des Rahmens angebracht ist, schwenkbar über
eine Führung 9 gelagert ist, die an Seitenflächen des
Kipprahmens S angeordnet ist. Diese Führung 9 ist
in wenigstens einem Bereich angeordnet, in dem der Sektorrahmen
G1 verschwenkt. Eine Führung 10 (4)
ist ferner an einer Rückseite des Schwenkrahmens S angeordnet.
Die Führung 10 ist in wenigstens einem Bereich
angeordnet, innerhalb dessen der Kipprahmen S verkippt. Der Kipprahmen
S ist durch ein Rad 11 gelagert, das wiederum schwenkbar
von dem festen Rahmen F gelagert ist.
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Der
Kipprahmen S, der schwenkbar von dem festen Rahmen F gelagert wird,
ist derart angeordnet, dass er durch den Antriebsservomotor MS über
die zweite Drehachse B verschwenkt wird. Somit wird die Gießpfanne 2 nicht
nur um die ersten Drehachse A verschwenkt, sondern auch um die zweite
Drehachse B, die von der ersten Drehachse A abweicht. Indem die
Gießpfanne 2 lediglich entlang der X-Achse und
der Y-Achse bewegt wird und dieser um die Drehachsen A und B gekippt
wird, wenn die Gießpfanne geschmolzenes Metall ausgießt,
werden somit die Kippwinkel der Gießpfanne sowohl um die
erste als auch um die zweite Drehachse A und B sowie die Position
der Gießpfanne entlang der Y-Achse (die senkrecht die Gießereilinie
L in einer horizontalen Ebene schneidet) optimal eingestellt.
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Alle
Servomotoren M4, M5, MS und M2 sind elektrisch mit einer elektronischen
Steuereinheit verbunden. Nachfolgend wird die Steuerung von diesen
unter Bezugnahme auf 5 erläutert.
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Die
elektronische Steuereinheit umfasst ein Programm, um die Servomotoren
in Abhängigkeit von einer Bewegung der Gießpfanne
in der X- und Y-Richtung und von der Verkippung von diesen um die
ersten und zweiten Drehachsen zu steuern. Dieses Programm wird aufgerufen,
um dadurch die Servomotoren zu steuern, so dass die Gießpfanne
geschmolzenes Metall ausgießt, wie programmiert.
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Ferner
misst ein Messmittel zum Messen des Gewichts des ausgegossenen geschmolzenen
Metalls kontinuierlich das Gesamtgewicht des oberen Wagens 5 mit
einer Lastzelle/Kraftzelle (nicht gezeigt) und sendet ein Signal
bezüglich der Messungen zu der elektronischen Steuereinheit
und gibt dieses an sie ab, um das Gewicht des geschmolzenen Metalls,
welches in der Gießpfanne verbleibt, und das Gewicht des
ausgegossenen (vergossenen) geschmolzenen Metalls zu errechnen.
Das Messmittel ermittelt dann, dass die vorbestimmte Menge des geschmolzenen
Metalls ausgegossen wurde, wenn das berechnete Gewicht des geschmolzenen
Metalls dieses vorbestimmte Gewicht erreicht. Das Messmittel veranlasst
dann, dass der Gießvorgang gestoppt wird, indem ein gemessenes
Gewicht-Regelungssystem verwendet wird. Das Gewicht des vergossenen geschmolzenen
Metalls kann alternativ durch kontinuierliches Messen des Gesamtgewichts
der Gießpfanne 2 über eine Lastzelle/Kraftzelle
gemessen werden, welche ein Messmittel ist, um das Gewicht des vergossenen geschmolzenen
Metalls zu steuern.
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Wie
nachfolgend erläutert werden wird, kann ferner das Programm
ein Unterrichtendes-Playback-System für ein optimales Gießprogramm
umfassen und eine optimale Ausrichtung für die Spitze der
Gießpfanne unter Verwendung eines virtuellen Ausgießpunktzentrum-Systems
einsetzen, wobei die Drehachse des Ausgießpunkts nicht
festliegt.
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Da
sich in dem Gießvorgang die Temperatur und die Qualität
des geschmolzenen Metalls, der Kippwinkel der Gießpfanne
und die Form usw. der Gießpfanne verändern, kann
sich während des Gießvorgangs die Flusslinie des
geschmolzenen Metalls verändern. Somit kann auch ein Erfassungs-
und Rückkopplungssystem (Lern-Rückkopplungssystem)
eingesetzt werden, um einen optimalen Gießvorgang auszuführen,
indem diese sich ändernden Faktoren dauerhaft überprüft
und in Form einer Rückkopplung eingegeben werden.
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Der
Betrieb der automatischen Gießvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung wird nachfolgend erläutert.
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6 zeigt ein Ausführungsbeispiel
des automatischen Gießvorgangs der in 1–4 gezeigten automatischen
Gießvorrichtung. 6(a) entspricht 1 und
zeigt die Ausgangsposition, das heißt die Startposition
der automatischen Gießvorrichtung 3 für
den automatischen Gießvorgang. 6(b) zeigt
den Schritt der Vorbereitung des Gießvorgangs. 6(c) zeigt den Schritt des Beginns des Gießvorgangs. 6(d) zeigt den Schritt des Beendens des Gießvorgangs. 6(e) zeigt den Schritt des erneuten Startens des
Gießvorgangs nachdem der Gießvorgang einmal beendet
wurde. 6(f) zeigt den Schritt des Ausgießens
des gesamten geschmolzenen Metalls aus der Gießpfanne.
Der Schritt des Ausgießens des geschmolzenen Metalls wird
nicht immer an der Form ausgeführt.
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In
der Ausgangsposition in 6(a) wird
der obere Wagen 5 am (hinteren) Rückzugs-Ende
seines Wegs weg von der Form 1 positioniert. Der Kipprahmen
S wird in horizontaler Lage gehalten (das heißt der Kippwinkel
beträgt 0 Grad). Demzufolge ist das untere Ende des Kipprahmens
S nun in horizontaler Lage. Ferner wird die Gießpfanne 2 ebenfalls
in horizontaler Lage gehalten (der Kippwinkel beträgt 0
Grad). Demzufolge ist die Oberfläche des geschmolzenen
Metalls in der Gießpfanne in horizontaler Lage. Da sich
der untere Wagen 4 entlang der X-Achse bewegen kann, kann
sich die Gießvorrichtung 3 in Positionen bewegen,
wo die Formen stehen, die mit geschmolzenem Metall zu füllen
sind.
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In
dem Schritt der Vorbereitung des Gießvorgangs, der in 6(b) gezeigt ist, kann der Gießvorgang gestartet
werden, wobei die Gießpfanne 2 vollständig
mit geschmolzenem Metall gefüllt ist. Der obere Wagen 5 bewegt
sich zu dem vorderen distalen Ende seines Wegs nahe der Form 1,
um sich dieser anzunähern. Der Kipprahmen S wird aus der
horizontalen Position (in der der Kippwinkel 0° beträgt)
beispielsweise um 10 Grad verkippt. Die Gießpfanne 2 wird
in horizontaler Lage gehalten (der Kippwinkel beträgt 0
Grad). Somit ist der relative Kippwinkel der Gießpfanne
zu dem Kipprahmen S Null und der untere Teil des Kipprahmens S und
der untere Teil der Gießpfanne 2 sind parallel
zueinander. Nachfolgend wird der Begriff "Kippwinkel" mit dieser
Bedeutung verwendet.
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6(c) zeigt den Schritt des Beginnens des Gießvorgangs.
Das Gießen beginnt. Der obere Wagen 5 nähert
sich der Form 1 und wird am distalen Ende festgehalten.
Der Kippwinkel des Kipprahmens S wird bei 10 Grad beibehalten. Gleichzeitig
wird die Gießpfanne 2 aus seiner Null-Grad-Position
in eine Fünf-Grad-Position verkippt. Diese Änderungsrate
des Kippwinkels wird durch das Programm geändert.
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6(d) zeigt den Schritt der Beendigung des Eingießens,
das heißt des Endes des Gießprozesses. Der obere
Wagen 5 wird an einem distalen Ende nahe der Form 1 gehalten.
Der Kipprahmen S wird zurückgekippt, so dass sein Kippwinkel
sich schrittweise von 10 Grad auf 5 Grad ändert. Während
dieses Zurückkippens wird der Kippwinkel der Gießpfanne
bei 5 Grad gehalten. Obwohl für das Beenden des Gießprozesses hier
das Gewichtmess-Rückkopplungs-System verwendet wird (bei
dem die Menge des ausgegossenen geschmolzenen Metalls gemessen wird
und dann das Gießen beendet wird, wenn der gemessene Wert
gleich einem vorbestimmten Wert wird), können auch andere
Systeme verwendet werden. Es gibt beispielsweise optische Steuersysteme,
bei denen das Oberflächenniveau des geschmolzenen Metalls
in einem Gießeinlass mittels einer Kamera überwacht
wird, ein Unterrichtende-Playback-System, ein Erfassungs- und Rückkopplungs-System
usw. Jedes dieser Systeme kann eingesetzt werden.
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6(e) zeigt den Schritt des Beginnens des Gießens
von geschmolzenem Metall in eine weitere Form, nachdem das Eingießen
in der vorangehenden Form beendet wurde. Der obere Wagen 5 wird
an dem distalen Ende nahe der Form 1 gehalten. Der Kipprahmen
S wird aus einer Position bei 5 Grad in eine Position bei 10 Grad
verkippt. Gleichzeitig wird die Gießpfanne aus einer Position
bei 5 Grad in eine Position bei 10 Grad verkippt.
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Es
ist festzuhalten, dass die Relativbewegung der Gießpfanne
von einer Form 1 zu einer weiteren Form entweder durch
Bewegen des unteren Wagens 4 zu einer nächsten
mit geschmolzenem Metall zu füllenden Form oder durch Vorrücken
der Formen 1 entlang der Gießereilinie L erreicht
wird.
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6(f) zeigt den Schritt des Entleerens des gesamten
geschmolzenen Metalls aus der Gießpfanne 2. Der
obere Wagen 5 wird am distalen Ende nahe der Form 1 gehalten.
Der Kipprahmen S wird mit seinem Kippwinkel bei 10 Grad gehalten.
Die Gießpfanne 2 wird so gehalten, dass sein Kippwinkel
mehr als 10 Grad beträgt, beispielsweise zwischen 50 bis
70 Grad. Dadurch kann das gesamte geschmolzene Metall aus der Gießpfanne 2 entleert
werden. Allerdings wird dieser Schritt nicht immer ausgeführt.
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Normalerweise
kehrt die Kippvorrichtung automatisch in ihre Ausgangsposition zurück
und die Gießpfanne wird erneut mit geschmolzenem Metall
gefüllt, wenn die Menge an geschmolzenem Metall, die in
der Gießpfanne verbleibt, kleiner als die für den
nächsten Gießschritt erforderliche Menge ist,
nachdem das Eingießen mehrere Male wiederholt wurde. Es
gibt verschiedene Wege, um geschmolzenes Metall in die Gießpfanne
einzufüllen. Einer dieser Wege besteht darin, geschmolzenes
Metall, das in einer anderen (nicht gezeigten) Gießpfanne
enthalten ist, in die Gießpfanne 2 zu füllen,
während diese an der Gießvorrichtung festgehalten
wird. Ein anderer Weg besteht darin, ein Verfahren zum Austauschen
der Gießpfanne oder zum Entfernen der Gießpfanne
zu verwenden, wobei die Gießpfanne 2 zunächst
von der automatischen Gießvorrichtung entfernt wird, um
flüssiges Metall aufzunehmen, und dann erneut an der Gießvorrichtung
angebracht wird, nachdem sie mit geschmolzenem Metall befüllt
wurde. Alternativ wird die entfernte Gießpfanne durch eine
weitere mit geschmolzenem Metall gefüllte Gießpfanne
ausgetauscht. Jeder dieser Wege kann eingesetzt werden
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Das
Verhältnis zwischen der Bewegung entlang der X-Achse und
der Y-Achse, der (relative) Kippwinkel (der Gießpfanne 2 relativ
zu dem Kipprahmen) um die erste Drehachse und der (relative) Kippwinkel
(des Kipprahmens S zum festen Rahmen F) sowie die Gießschritte,
wie vorstehend erläutert, sind in Tabelle 1 im Folgenden
zusammengefasst.
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Somit
ermöglicht in diesem Ausführungsbeispiel das Einstellen
der Bewegung entlang der X-Achse und der Y-Achse, des Kippwinkels
um die erste Drehachse und des Kippwinkels um die zweite Drehachse, dass
die Gießpfanne 2 mit ihrem in einer unteren Position
positionierten Kipppunkt eingießen kann.
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Dieses
Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel für die Gießschritte.
Es macht es auch möglich, einige Schritte gleichzeitig
auszuführen, solange die Ausführung der Schritte
sich nicht gegenseitig beeinträchtigen. Einige Schritte,
die gleichzeitig ausgeführt werden könnten, können
auch nacheinander ausgeführt werden.
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Ferner
kann die Einstellung durch das Unterrichtende-Playback-System usw.
gemäß der Strömungslinie des geschmolzenen
Metalls, die sich in Abhängigkeit von der Art des geschmolzenen
Metalls, der Form der Gießpfanne usw. ändert,
vorgenommen werden. Da das Programm schnell umgeschaltet werden
kann, kann das Eingießen für eine Produktion geringer
Volumina oder Stückzahlen mit einer Vielzahl verschiedener Produkte
angewandt werden. In diesen Fällen können die
Steuerung der Bewegung entlang der X-Achse und der Y-Achse sowie
das Verkippen der Gießpfanne durch Servoantrieb gleichzeitig
erfolgen, falls erforderlich, zumindest vom Beginn bis zum Beenden
des Gießvorgangs.
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Nachfolgend
wird ein Unterrichtende-Playback-System und das virtuelle Ausgießpunktzentrums-System
im Detail beschrieben, welche jeweils ein effektives System darstellen,
wenn sie vom Beginn bis zum Beenden des Gießvorgangs eingesetzt
werden.
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In
diesem Ausführungsbeispiel kann das Unterrichtende-Playback-System
dazu verwendet werden, um die Fertigkeiten des versierten Arbeiters
auszunutzen. Mit Hilfe des Unterrichtenden-Playback-Systems setzt
der versierte Arbeiter den Weg des Gießvorgangs lediglich
ein erstes Mal fest und der nächste Gießvorgang
wird unter Verwendung des Unterrichtenden-Playback-Programms wiederholt,
welches die Lehre des besten Gießprogramms erlernt hat.
Wenn nämlich die Bewegung entlang der X-Achse und der Y-Achse
und das Verkippen der Gießpfanne 2 zumindest vom
Starten bis zum Beenden des Gießvorgangs gesteuert werden,
muss lediglich ein erstes Mal der fachmännische Bediener
das geschmolzene Metall aus der Gießpfanne in die Form
eingießen. Das Verhältnis zwischen der Position
in Y-Richtung, den Kippwinkel um die Drehachsen, der Gießrate
und die Zeit für diesen Vorgang werden in der elektronischen
Steuereinheit als ein Programm gespeichert. Auf ähnliche
Weise sind auch weitere Programme in diesem gespeichert, wenn die
zu gießenden Produkte wechseln. Eines der Programme, das
vor dem Gießen festgelegt ist und zu einem vorgegebenen
zu gießenden Produkt passt, wird im Hinblick auf die Musterzahl,
die Formnummer, die Produktnummer, etc. ausgewählt. Das
ausgewählte Programm wird aufgerufen und zum Gießen
verwendet. Ferner kann das Unterrichtende-Playback-System (Lern-Playback-System)
gestartet werden, wenn der Gießvorgang beginnt. Dieses Starten
des Gießvorgangs kann durch ein optisches Mittel unter
Erfassung des Auftretens von geschmolzenem Metall, das aus der Gießpfanne
vollständig zu entfernen ist, erfasst werden und wird dann
rückgekoppelt, so dass ein Gießprogramm, das hinsichtlich
seiner besten Eignung zum Eingießen für ein vorgegebenes
Produkt ausgewählt oder ausgetauscht wurde, ausgeführt
wird. Ferner kann das Unterrichtende-Playback-System beendet werden,
wenn der Gießvorgang beendet wird. Wenn das gemessene Gewicht
des vergossenen geschmolzenen Metalls einen vorbestimmten Wert erreicht,
wird das Ende des Gießvorgangs als Rückkopplung zurückgeführt
als Zeitpunkt der Beendigung des laufenden Gießvorgang-Programms,
welches für das gegebene zu gießende Produkt verändert
wurde.
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Nachfolgend
wird das Ausführungsbeispiel, in welchem das virtuelle
Ausgießpunktzentrums-System verwendet wird, im Detail beschrieben.
In diesem System wird die zweite Drehachse entlang einer kreisförmigen
Bahn um den Punkt der Ausgießmündung der Gießpfanne
bewegt, wo das geschmolzene Metall damit beginnt, herauszuströmen,
oder um einen virtuellen Ausgießpunkt, der als Punkt nahe
dem Punkt der Ausgießmündung festgelegt ist, während
die Gießpfanne um die erste Drehachse gedreht wird. Während
des Gießvorgangs wird die Gießpfanne nämlich
derart gesteuert, dass er um die erste Drehachse A sowie um die
zweite Drehachse B rotiert und sich entlang der Y-Achse bewegt,
so dass sich die Gießpfanne selbst um die erste Drehachse
A dreht und so dass die zweite Drehachse B sich entlang der Kreisbahn
um den Punkt des Gießmundes der Gießpfanne bewegt,
an dem das geschmolzene Metall beginnt, herauszuströmen,
oder um den so bestimmten virtuellen Ausgießpunkt. Durch
diese Bewegungssteuerung wird die Beziehung zwischen der Position
des Gießtümpels der Form 1 und die Position
des Punkts der Ausgießmündung der Gießpfanne,
an dem das geschmolzene Metall damit beginnt, herauszuströmen,
im Wesentlichen konstant gehalten.
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In
diesem Ausführungsbeispiel ist die Gießpfanne 2,
die am horizontalen Teil 7a des Arms 7 angeordnet
ist, derart angeordnet, dass sie von dem Servomotor M2 zusammen
mit dem Sektorrahmen G1 und dem Arm 7 um die erste Drehachse
A gekippt wird. Ferner ist der Kipparm S, der schwenkbar an dem
festen Rahmen F angebracht ist, derart angeordnet, dass er mittels
des Antriebservomotors MS um die zweite Drehachse B gekippt wird.
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Die
Kippwinkel der ersten Drehachse A und der zweiten Drehachse B können
durch geeignete Winkel-Erfassungsmittel (nicht gezeigt) erfasst
werden, wie beispielsweise Kodierer.
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Ferner
sind die Beziehung zwischen der Position der Gießpfanne 2 entlang
der Y-Achse, den Kippwinkeln der Drehachsen, der Gießrate
und der Gießzeit als ein Programm in der elektronischen
Steuereinheit gespeichert. Die Kippwinkel der Gießpfanne 2 werden
durch das Winkelerfassungsmittel erfasst oder das Gewicht des ausgegossenen
geschmolzenen Metalls wird durch Messmittel zum Messen des Gewichts
des ausgegossenen geschmolzenen Metalls gemessen und gemäß der
Schwankungen dieser Faktoren werden die Kippraten der Gießpfanne
usw. dann mittels der elektronischen Steuereinheit gesteuert.
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Wenn
der Gießvorgang beginnt, wird mittels eines Positionserfassungsmittels
(nicht gezeigt) zu dem Zeitpunkt, wenn die Gießpfanne 2 beginnt,
sich zu drehen, überprüft, ob die Position des
Gießtümpels der Form 1 und des Ausgießpunktes
der Gießpfanne, an dem das geschmolzene Metall damit beginnt,
auszuströmen, in der vorbestimmten Relativbeziehung zueinander
gehalten werden. Wenn dies der Fall ist, wird der Gießvorgang
des geschmolzenen Metalls begonnen. Ferner sendet nach Maßgabe
des Kippwinkels der Gießpfanne 2 die elektronische
Steuereinheit dann Antriebssignale zu dem Servomotor MS zum Kippen
des Kipprahmens und zum Servomotor M2 zum Kippen der Gießpfanne,
so dass die vorbestimmten Kippraten erhalten werden. Nachdem das
vorbestimmte Gewicht an geschmolzenem Metall in die Form eingegossen
wurde, wird die Gießpfanne dann um die zweite Drehachse
B zurück gekippt.
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Da
somit das virtuelle Ausgießpunktzentrum-System schnell
für die variierende Masse des geschmolzenen Metalls, das
zu vergießen ist, vorbereitet werden kann, selbst wenn
eine Gießpfanne nach Maßgabe seines Kippwinkels
einen schwankenden Oberflächenbereich des geschmolzenen
Metalls hat, kann es beliebige Gießpfannen verwenden, die
einen Querschnitt aufweisen, der von einem Sektor abweicht. Auch
dann, wenn der Gießmund der Gießpfanne 2 und
der Gießtümpel der Form 1 extrem nahe
beieinander liegen, wird die vorbestimmte Relation zwischen der
Position des Punkt der Gießmündung der Gießpfanne,
bei der das geschmolzene Metall beginnt, auszuströmen,
und der Position des Gießeinlasses der Form beibehalten,
und die Strömungslinie des vergossenen geschmolzenen Metalls
zwischen der Gießpfanne und dem Gießtümpel der
Form wird somit innerhalb eines konstanten Bereichs gehalten, wodurch
ein guter Gießvorgang gewährleistet ist.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Im
ersten Ausführungsbeispiel wird das Verkippen der beiden
Drehachsen (Drehachsen A und B) verwendet. Wenn allerdings der Gießvorgang
nicht für eine Produktion mit kleinen Volumina oder Stückzahlen
mit Produkten einer großen Bandbreite vorgesehen ist, sondern
dazu vorgesehen ist, um beispielsweise große Volumina oder
Stückzahlen gleichartiger Produkte herzustellen, kann das
Verkippen lediglich einer der Drehachsen eingesetzt werden. Ferner
ist dies insbesondere für eine Gießereilinie in
einer Gießmaschine mit kastenlosen Formen des Vertikaltyps
geeignet, da die Höhe dieser Gießmaschine immer
konstant ist.
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Wenn
das Verkippen lediglich einer Drehachse eingesetzt wird, sollte
die Anfangshöhe des Ausgießpunkts der Gießpfanne 2 zu
Beginn (Ausgangsposition) derart eingestellt werden, dass sie auf
einem geeigneten Niveau liegt, welches höher ist, als die
obere Oberfläche der Form 1. Ferner ist in der
Ausgangsposition die erste Drehachse der Gießpfanne 2 in
einer Position näher zur Gießereilinie L als der
fixierte Rahmen F.
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Wenn
das virtuelle Ausgießpunktzentrum-System im zweiten Ausführungsbeispiel
eingesetzt wird, ist der Ausgießpunkt der Gießpfanne
auf einem optimalen Niveau relativ zu dem Niveau des Gießtümpels
der Form angeordnet (wobei die Gießpfanne an einem Punkt
nahe ihrem Schwerpunkt um den Ausgießpunkt herum gedreht
wird), und die seitliche Position der Gießpfanne wird auch
optimal relativ zu der seitlichen Position des Gießtümpels
durch die seitliche Bewegung des oberen Wagens eingestellt.
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In 7 ist
ferner ein Blockdiagramm gezeigt, um das Steuerungssystem gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel zu zeigen. Tabelle 2 zeigt
den Vorgang in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Auch
im zweiten Ausführungsbeispiel werden entweder das Unterrichtende-Playbacksystem
oder das virtuelle Ausgießpunktzentrum-System oder beide
dieser Programme verwendet. In jedem Fall können vorhandene
Gießpfannen lediglich durch Verändern der Programmwahl
verwendet werden. Insbesondere während der Schritte vom
Starten bis zum Beenden des Gießvorgangs ermöglicht
eine Verwendung des Unterrichtende-Playback-Systems und des virtuellen
Ausgießpunktzentrums-Systems, dass ein Gießvorgang
durch eine extrem einfache Wellenanordnung ausgeführt wird.
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Obwohl
das Lagermittel für die Gießpfanne unter Zuhilfenahme
von Antriebsmitteln durch die Sektorverzahnung verkippt wird, ist
es ferner auch möglich, das Lagermittel durch eine Kette
oder ein anderes Getriebemittel zu verkippen.
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Die
Gießpfanne kann durch eine Gießpfannen-Trägervorrichtung
(nicht gezeigt), wie beispielsweise einen Hubkran, einen Gabelstapler
etc., ferner ausgetauscht werden. Darüber hinaus kann ein
Wechsel durch Bereitstellen und Verwenden von Antriebsrollen durchgeführt
werden.
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Aus
der vorangehenden Beschreibung wird klar, dass die vorliegende Erfindung
einen Gießvorgang auf einem niedrigen Niveau durch Einstellen
der Beziehung zwischen der Bewegung entlang der X-Achse und der
Y-Achse und des Kippwinkels der ersten Drehachse ausführen
kann.
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Insbesondere
wird in diesem Ausführungsbeispiel die automatische Gießvorrichtung
kompakter und kostengünstiger und kann eine nennenswerte
Energieeinsparung bewirken, da lediglich drei Servomotoren zum Antreiben
bezüglich der X-Achse, der Y-Achse und der Kippbewegung
eingesetzt werden.
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Sowohl
im ersten Ausführungsbeispiel als auch im zweiten Ausführungsbeispiel
der Gießvorrichtungen 3 wird die Gießpfanne 2 auf
den L-förmigen Arm 7 gesetzt, der einer der Elemente
des Lagermittels ist, das schwenkbar am Kipprahmen angebracht ist,
welcher wiederum schwenkbar am festen Rahmen F angebracht ist. Insbesondere
ist in den Ausführungsbeispielen die Gießpfanne 2 am
L-förmigen Arm 7 des freitragenden Typs angebracht.
Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anordnung
beschränkt. Beispielsweise können ähnlich
wie die Gießrichtung 31, die in 8 gezeigt
ist, an Stelle des L-förmigen Arms 7 auch ein
U-förmiger Arm 71 schwenkbar an einem Paar fester
Rahmen F, F1 angebracht sein, die oberhalb an dem unteren Wagen 51 angebracht
sind. Somit ist die Gießpfanne 2 an dem U-förmigen
Arm 71 positioniert, was nichts anderes ist, als ein einfacher
Träger. Da die Anordnung stabil die Gießpfanne 2 hält,
kann das Fassungsvermögen der Gießpfanne 2 vergrößert
werden. In 8 bezeichnet das Bezugszeichen 41 den
unteren Wagen. Dieselben Bezugszeichen werden für dieselben
Elemente in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel verwendet.
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Ferner
kann, wie in 9 gezeigt, der Sektorrahmen
G1 und der Servomotor M2, welche Komponenten des Lagermittels sind,
und der Kipprahmen S auch am festen Rahmen M1 montiert sein. In
der Gießvorrichtung 32, die in 9 gezeigt
ist, kann die Gießpfanne 2 sanft durch synchrones
Antreiben des Paars von Servomotoren M2 gekippt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
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- - JP 06-190541
A [0002]
- - SZ 03135/92-4 [0002]
- - WO 99/00205 [0002]
- - JP 2001-507631 A [0002]
- - JP 07-112270 A [0002]
- - JP 09-1320 A [0002]