EP1893368B1 - Stranggiessanlage mit mindestens zwei multifunktions-robotern - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a continuous casting plant with at least two multifunction robots for carrying out a plurality of different process-controlled or automated interventions on the continuous casting plant.
- At least one work area is defined at the continuous casting plant and at least one multifunction robot is assigned to each work area.
- the multifunction robot is arranged on a pivoting arm of a pivoting device.
- Multifunction robots are used on continuous casters to provide the operator with the ability to perform difficult and highly dangerous activities in the vicinity of molten metal and under the influence of heat and dust with great precision. Such multi-function robots are adjusted according to the current needs in the operating situation, for carrying out a number of different activities in their sphere of influence.
- the multi-function robot is designed as a 6-axis robot.
- the field of application includes all types of continuous casting plants for the production of metal strands of any cross-section of liquid metal, in particular of liquid steel.
- these are single or multi-strand casting plants for the production of metal strands with slab, billet and billet sections and metal strands with any profile cross-sections.
- a multifunction robot of the generic type is from the WO 2005/118182 A1 1 already known.
- This robot has its own chassis and a lane assigned to take different deployment positions.
- this chassis is additionally associated with a swing mechanism with a boom, on the projecting end portion of a multi-function robot is positioned.
- the multi-function robot can not only be brought to an operating position determined by the chassis, but can be pivoted by means of the pivot arm between two or more work areas.
- a robot is known on the casting platform of a continuous casting plant, which is fixedly anchored there and equipped with an image acquisition and evaluation device for detecting its working environment in the region of a continuous casting mold.
- this robot is for Casting powder task, for Inertgaseindüsung, for Schlackenbartelfernung and for the determination of BadLiteabnormalticianen furnished.
- a major disadvantage of this system is the stationary positioning in the vicinity of the mold and the resulting obstruction of the operator in case of sudden disturbances in the casting operation, which require a fast and problem-concentrated use.
- each of these robots on a rail vehicle on the casting platform between an insertion position and a waiting position is movable.
- the JP-A 07-01639 also shows a multi-function robot, which is mounted on the travel frame of a rail vehicle and is used especially for the change of pouring tubes. Furthermore, it is from the JP-A 3-071959 known to arrange two robots on two separate rail tracks movable independently perform activities on the ladle and the distribution vessel.
- Such a device is for example from the US-A 5,067,553 known, comprising a casting powder feeding device on the boom of a turret. After the hot bath mirror surface has been detected, the casting powder is guided by means of a movable gripping arm from a casting powder container through a flexible conduit onto the surface of the bath mirror.
- a specialized device is always assigned only to a very specific work area and not suitable for the operation of several different work areas.
- the present invention is therefore based on the object to avoid the disadvantages of the prior art and to propose a continuous casting with at least one multi-function robot, with the use of less multi-function robots a variety of continuously recurring activities on a continuous casting precise and automated can be performed without accessibility to the caster is hindered for the operator or by the Multifunction robot creates an additional risk of accidents.
- the multifunction robots should be positioned in such a way that they are subject to the least possible risk of damage even in the event of malfunctions, such as leaking liquid metal.
- a working position here are one or more basic positions to understand that occupies the multifunction robot relative to the casting plant.
- the first axis of rotation of the multi-function robot is parallel to the axis of rotation of the pivot arm of the rotary column and at a distance therefrom.
- this is formed by a parallel link system and the first axis of rotation of the multifunction robot is normal to the pivot axes of the parallel links.
- the swivel arm can be rigidly connected to the rotatable rotary column, wherein the rotary column is supported on a rotary bearing and the rotary column, a rotary drive, a motor and a transmission is assigned. Furthermore, the pivot arm can be rotatably mounted on the rotary column and the pivot arm is associated with a rotary drive. Third, there is a possibility that the swivel arm of a parallel link system is formed, wherein the parallel link system is associated with a pivot drive.
- an expedient embodiment is that at least one multifunction robot is arranged on a pivoting arm of a rotary column at an altitude that deviates from the altitude of a multifunction robot on a further pivoting arm of a rotary column.
- the altitude of a multi-function robot can also be made variable, if the rotary column is designed as a lifting element. This can be done for example by arranging lifting cylinders or by a telescopic structure of the lifting column.
- Each multifunction robot is assigned a supply area for receiving and storing tools, operating equipment and the like.
- This supply area includes, for example, magazines in which tools, feedstocks and equipment in one of the gripping tools and the sensors of the multi-function robot are clearly tangible and recognizable and where appropriate, where they can be stored again. These coverage areas are located in the extended range of the multifunction robot through the pivot column.
- the supply area may also be arranged on the pivot arm of a rotary column and this supply area is preferably pivotable between an insertion position within reach of the multi-function robot and a loading position.
- the supply area may be arranged on a second pivot arm of a rotary column, which already has a pivot arm with a robot, wherein the two pivot arms are preferably independently pivotable.
- the supply area can also be arranged on the pivot arm of a separate rotary column, wherein the Operating position of this supply area is within reach of one or more multi-function robot.
- the selection of the work areas at the continuous casting plant takes place on the one hand according to spatial aspects and on the other hand according to the applicable operating time of the multi-function robot in the respective work area. It is further, especially in the retrofitting of existing continuous casting, significantly influenced by the existing structural conditions.
- Such work areas can be separated for each strand or defined together for several strands.
- the partial overlapping of activities in the assignment to the workspaces enables the merging of workspaces or their processing by multifunction robots which are assigned to the adjacent workspaces.
- the multi-function robots and the rotary columns and pivot arms supporting them are preferably of modular construction. They form assemblies that are arbitrarily interchangeable with each other, whereby a quick change and maintenance of the units are made possible during the ongoing casting operation.
- the multi-function robot is equipped with a data transmission and data receiving device and this is connected to a central guide or a process computer of the continuous casting.
- FIGS. 1 a and 1b illustrate in schematic representations the situation on the casting platform of a continuous casting plant, as used for example in the production of a steel strand with a slab cross section.
- a ladle turret 2 On the casting platform 1 of the continuous casting plant, a ladle turret 2 is rotatably supported about a vertical axis 3. In fork arms 2a, 2b directed away from one another, ladles 4, 5 are hung with molten steel for supplying the casting installation.
- the ladle 5 is located in the casting position above a distribution vessel 6 and this in turn is in a casting position above the continuous casting mold 7.
- Steel melt flows during the casting process from the ladle 5 through a shadow tube 8, which is associated with a slide closure 9, in the distribution vessel. 6 and from there through the immersion casting tube 10, which is associated with a slide closure 11, in the continuous casting mold 7. From the continuous casting mold 7 enters an at least partially solidified steel strand, which is indicated by the curved center line 12, and passes in a known manner, the strand management of the continuous casting.
- the continuous caster are assigned to the casting platform 1 three multi-function robots 20, 30, 40 designed as 6-axis robots, each of which is fastened separately on the associated pivoting arm 21, 31, 41 of a rotary column 22, 32, 42.
- the multifunction robot 20 is associated with a first axis of rotation 23 which is fixed at a distance A from the vertical axis of rotation 24 of the rotary column 22 and determines the position of the multi-function robot with respect to axis of rotation 24.
- Fig. 1a is the multifunction robot 20 in its retreat position and in Fig.
- the rotary column 22 is on the casting platform. 1 preferably secured by a detachable screw, so that the rotary column including multi-function robot can be easily removed if necessary.
- magazines for receiving tools and equipment of the supply area 26 are arranged.
- the basic structural design of the rotary column with swivel arm and multifunction robot is identical for robots 20, 30 and 40.
- the multifunction robot 30 is associated with the work area 27 (distribution vessel environment) and can perform activities in this area, such as the change of a shadow tube 8 at the bottom of the ladle 5 or a sampling in the distribution vessel 6. According to his work area 27 at the continuous casting plant the multi-function robot 30 is arranged on a relative to the multi-function robot 20 elevated altitude 28. It would be quite possible that the rotary column 32 is not fixed as shown on a support frame 29, but that the rotary column 32 extends to the casting platform 1 and is fixed there.
- the multi-function robot 40 is assigned to the working area 35 (mold environment) and can carry out activities in this area, such as changing the immersion pouring tube 10 or performing a sampling in the continuous casting mold 7. Magazines of the supply area 26, 26a can both directly on the Rotary column 42 may be applied as well as on the casting platform 1, wherein the supply area 26 a can be reached both for the multi-function robot 30 and for the multi-function robot 40.
- FIGS. 2a and 2 B is a schematic diagram of a possible arrangement of four multi-function robots on the casting floor of a continuous casting, which could be here on the one hand to a continuous casting for the production of very wide slabs or a continuous casting plant for casting two or more steel strands.
- the reference numerals for components in both the illustrations after Fig. 1a . 1b shows as well as in the representations Fig. 2a . 2 B occurrences are the same.
- a rotatable about a vertical axis 3 pan turret 2 is the ladles 4, 5 carries.
- the ladle 4 is associated with a multi-function robot 20 on the support arm 21 of a rotary column 22, with the activities in the work area 25 (ladle environment) of the ladle 4 can be performed, such as the determination of the ladle position or the position of the pan slide 9.
- circles 44th , 45 is the range of the multifunction robot in its retracted position and outlined in its working position.
- the robot 30 is supported on the pivot arm 31 of the rotary column 32 and assigned to the work area "distribution vessel environment" and can perform activities in this area, such as the change of a shadow tube 8 at the bottom of the ladle 5 or a sampling in the distribution vessel. 6
- the multi-function robot 50 is supported on a pivot arm 51 of the rotary column 52 and the multi-function robot 60 on a pivot arm 61 of the rotary column 62. Both multifunction robots 50, 60 are assigned to the working area "mold environment" and can perform activities in this area, such as the Changing the immersion nozzle 10 or performing a sampling in the continuous casting mold 7.
- Fig. 2b It can be seen that the work areas, which are derived from the working position of the two robots 50, 60 side by side and accordingly the work area on a very long distribution vessel 6 with, for example, two in the image plane of FIG. 2a successively arranged Tauchg bankrohren 10 or the working areas of two in the image plane of FIG. 2a cover continuous casting molds 7 arranged one behind the other.
- a multi-function robot 20 is shown in a working position (left half) and in a retreat position (right half) on the swing arm 21 of a pivot column 22.
- the rotary column 22 With a base plate 54, the rotary column 22 with a plurality of clamping means 55 on the casting platform 1 is releasably attached.
- the rotary column 22 is rotatably supported on the base plate 54 via pivot bearings 56 and about the vertical Drehahse 24 and connected to a drive device 57, in this case especially with a drive motor (electric drive motor), via a not-shown gear.
- a pivot arm 21 On the rotary column, a pivot arm 21 is fixed, which carries the multi-function robot 20, whose first axis of rotation 23 is aligned parallel to the axis of rotation 24.
- a variant of the rotary column construction shown with dashed lines is that the rotary column 22 stands upright from the base plate 54, and a pivot bearing 56 'just below the pivot arm 21 and between the rotary column and the pivot arm is arranged so that only the pivot arm 21 of the likewise drawn dashed drive device 57 'is moved.
- Both the multi-function robot 20 and the rotary column 22 with swivel arm 21 are designed as quick-change modules.
- the multi-function robot is mounted with a quick release mechanism 58 in the manner of a bayonet lock on the projecting end of the swing arm 21 and can be lifted after releasing the bayonet lock with the lifting device 59 from the hall crane and sold to a service point or another pivot arm.
- the pivot arm 21 is also equipped with a lifting device 59a, which allows the manipulation of the rotary column and the pivot arm after opening the clamping means 55.
- FIG. 4 shows a further variant of a rotary column 22 with pivot arm 21 for receiving a multi-function robot 20.
- the rotary column 22 is fixed and the pivot arm 21 is formed by two parallel core 64, 65 on the one hand on the rotary column 22 to horizontal axes 64a, 65a and on the other hand on a support base 66 about horizontal axes 64b, 65b are pivotally supported.
- the drive device 57 is formed by a pressure medium cylinder and engages on one of the parallel links 65 and in turn is supported on a bracket 67 of the rotary column 22.
- On the support base 66 of the multi-function robot 20 is mounted and fastened with a quick release mechanism 58.
- FIG. 5 shows the integration of the multi-function robot 20, 30 and the drive devices 57 of the rotary columns 21, 31 in the process and plant control 71 of the continuous casting.
- usual measuring and control devices 72 such as image recording devices, image evaluation, encoders and drive units for the individual axes of rotation of the robot include, as well as the drive devices 57 measuring signals to a process computer of the system controller 71 transmitted processed there and sent to the process control of the continuous casting control signals to the multi-function robot 20, 30 and the drive devices 57 sent.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage mit mindestens zwei Multifunktions-Robotern zur Durchführung von mehreren unterschiedlichen prozessgesteuerten oder automatisierten Eingriffen an der Stranggießanlage. An der Stranggießanlage ist mindestens ein Arbeitsbereich festgelegt und jedem Arbeitsbereich ist mindestens ein Multifunktions-Roboter zugeordnet. Der Multifunktions-Roboter ist auf einem Schwenkarm einer Schwenkeinrichtung angeordnet.
- Multifunktions-Roboter werden an Stranggießanlagen eingesetzt, um für das Bedienungspersonal schwierige und besonderes gefährliche Tätigkeiten im Nahbereich von flüssigem Metall und unter der Einwirkung von Hitze und Staub mit hoher Präzision durchzuführen. Derartige Multifunktions-Roboter sind, entsprechend dem aktuellen Bedarf in der Betriebssituation, für die Durchführung einer Reihe von unterschiedlichen Tätigkeiten in ihrem Wirkungsbereich eingestellt. Vorzugsweise ist der Multifunktions-Roboter als 6-Achsen-Roboter ausgebildet.
- Das Einsatzgebiet umfasst alle Arten von Stranggießanlagen zur Herstellung von Metallsträngen beliebigen Querschnittes aus flüssigem Metall, insbesondere aus flüssigem Stahl. Vorzugsweise sind dies ein- oder mehrsträngige Gießanlagen zur Herstellung von Metallsträngen mit Brammen-, Vorblock- und Knüppelquerschnitten und von Metallsträngen mit beliebigen Profilquerschnitten.
- Ein Multifunktions-Roboter der gattungsbildenden Art ist aus der
WO 2005/118182 A1 1 bereits bekannt. Diesem Roboter ist ein eigenes Fahrwerk und eine Fahrbahn zugeordnet, um unterschiedliche Einsatzpositionen einnehmen zu können. Nach einer besonderen Ausführungsform ist diesem Fahrwerk zusätzlich ein Schwenkwerk mit einem Ausleger zugeordnet, auf dessen auskragenden Endabschnitt ein Multifunktions-Roboter positioniert ist. Mit dieser Anordnung kann der Multifunktions-Roboter nicht nur zu einer durch das Fahrwerk bestimmten Einsatzposition gebracht werden, sondern kann mittels des Schwenkarmes zwischen zwei oder mehreren Arbeitsbereichen verschwenkt werden. - Aus der
US 5,360,051 oder derEP 0 371 482 B1 ist ein Roboter auf der Gießbühne einer Stranggießanlage bekannt, der dort feststehend verankert und mit einer Bilderfassungs- und Auswerteeinrichtung zur Erkennung seines Arbeitsumfeldes im Bereich einer Stranggießkokille ausgestattet ist. Im Besonderen ist dieser Roboter zur Gießpulveraufgabe, zur Inertgaseindüsung, zur Schlackenbartentfernung und zur Feststellung von Badspiegelabnormalitäten eingerichtet. Ein wesentlicher Nachteil dieses Systems liegt in der stationären Positionierung im Nahebereich der Kokille und der daraus resultierenden Behinderung des Bedienpersonals bei plötzlichen Störungen im Gießbetrieb, die einen schnellen und problemkonzentrierten Einsatz erfordern. - Aus der
JP-A 5-169206 JP-A 3-353900 JP-A 07-01639 JP-A 3-071959 - Es ist auch bekannt an der Gießanlage automatisierte Einrichtungen anzuordnen, die konstruktionsbedingt ausschließlich eine einzige Tätigkeit erfüllen. Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der
US-A 5,067,553 bekannt, die eine Gießpulver-Aufgabeeinrichtung auf dem Ausleger eines Drehturmes umfasst. Das Gießpulver wird nach Erfassung der heißen Badspiegeloberfläche mit einem beweglichen Greifarm aus einem Gießpulverbehälter durch eine flexible Leitung auf die Badspiegeloberfläche geleitet. Eine derart spezialisierte Einrichtung ist jedoch stets nur einem ganz konkretem Arbeitsbereich zugeordnet und für die Bedienung mehwer unterschiedlicher Arbeitsbereiche nicht geeignet. - Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des bekannten Standes der Technik zu vermeiden und eine Stranggießanlage mit mindestens einem Multifunktions-Roboter vorzuschlagen, bei der mit dem Einsatz weniger Multifunktions-Roboter eine Vielzahl von laufend wiederkehrenden Tätigkeiten an einer Stranggießanlage präzise und automatisiert durchgeführt werden können, ohne dass für das Bedienpersonal die Zugänglichkeit zur Gießanlage behindert wird oder durch die Multifunktions-Roboter eine zusätzliche Unfallgefahr entsteht. Weiters sollen die Multifunktions-Roboter so positioniert sein, dass sie auch bei Betriebsstörungen, wie beispielsweise auslaufendem Flüssigmetall einem möglichst geringen Beschädigungsrisiko unterliegen.
- Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst,
- dass jeder Multifunktions-Roboter auf einem Schwenkarm einer auf der Gießbühne der Stranggießanlage befestigten Drehsäule angeordnet ist;
- dass jede Drehsäule außerhalb der Arbeitsbereiche angeordnet ist, sodass jeder Multifunktions-Roboter mit dem Schwenkarm zwischen einer vom Arbeitsbereich abhängigen Arbeitsposition und einer Rückzugsposition verschwenkbar ist; und
- dass zumindest ein Multifunktions-Roboter auf einem Schwenkarm einer Drehsäule in einer Höhenlage angeordnet ist, die von der Höhenlage eines Multifunktions-Roboters auf einem weiteren Schwenkarm einer Drehsäule abweicht.
- Bei der Festlegung von mehreren Arbeitsbereichen an der Stranggießanlage kommt es wesentlich auf die räumliche Abgrenzung dieser Arbeitsbereiche zueinander und die Festlegung der Arbeitsposition des Multifunktions-Roboters in jedem Arbeitsbereich an. Als Arbeitsposition sind hier eine oder mehrere Grundpositionen zu verstehen, die der Multifunktionsroboter relativ zur Gießanlage einnimmt. Hierbei befindet er sich auf dem Schwenkarm einer Drehsäule, wobei bei einer ersten Ausführungsform des Schwenkarmes die erste Drehachse des Multifunktions-Roboters parallel zur Drehachse des Schwenkarmes der Drehsäule und im Abstand zu dieser verläuft. Bei einer zweiten Ausführungsform des Schwenkarmes ist dieser von einem Parallellenkersystem gebildet und die erste Drehachse des Multifunktions-Roboters steht normal zu den Schwenkachsen der Parallellenker. Auch eine Kombination beider Ausführungsformen ist denkbar. Durch eine entsprechende Wahl der Schwenkarmlänge ist die Drehsäule außerhalb der unmittelbaren Nähe zum Arbeitsbereich des jeweiligen Multifunktions-Roboters verankert und ermöglicht nach dem Ausschwenken des Multifunktions-Roboters in seine Rückzugsposition den behinderungsfreien Zugang zu diesem Arbeitsbereich für das Bedienpersonal der Gießanlage. Sind einem Multifunktions-Roboter mehrere Arbeitspositionen zugeordnet, so befinden sich diese auf dem Schwenkkreis des Schwenkarmes, der durch die Position des Multifunktions-Roboters bestimmt ist.
- Mehrere Grundformen der Ausbildung einer Drehsäule mit Schwenkarm sind hierbei zweckmäßig: Der Schwenkarm kann starr mit der drehbaren Drehsäule verbunden sein, wobei die Drehsäule auf einem Drehlager abgestützt ist und der Drehsäule ein Drehantrieb, einen Motor und ein Getriebe umfassend, zugeordnet ist. Weiters kann der Schwenkarm drehbar auf der Drehsäule gelagert sein und dem Schwenkarm ist ein Drehantrieb zugeordnet. Drittens besteht die Möglichkeit, dass der Schwenkarm von einem Parallellenkersystem gebildet wird, wobei dem Parallellenkersystem ein Schwenkantrieb zugeordnet ist.
- Es können auch zwei oder mehrere Arbeitsbereiche einem Multifunktions-Roboter zugeordnet sein. Dadurch wird einerseits ermöglicht, dass ein Multifunktions-Roboter die Funktion eines anderen Multifunktions-Roboters übernimmt, beispielsweise im Fall seines Ausfalles, und es kann andererseits bei entsprechend überlappender Reichweite benachbarter Multifunktions-Roboter arbeitsanfallsabhängig eine Umgruppierung der Tätigkeiten einzelner Roboter vorgenommen werden.
- Um mehrere Multifunktions-Roboter in optimalen Arbeitspositionen positionieren zu können besteht eine zweckmäßig Ausführungsform darin, dass zumindest ein Multifunktions-Roboter auf einem Schwenkarm einer Drehsäule in einer Höhenlage angeordnet ist, die von der Höhenlage eines Multifunktions-Roboters auf einem weiteren Schwenkarm einer Drehsäule abweicht.
- Die Höhenlage eines Multifunktions-Roboters kann auch variabel gestaltet werden, wenn die Drehsäule als Hubelement ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise durch Anordnung von Hubzylindern oder durch einen teleskopischen Aufbau der Hubsäule erfolgen.
- Jedem Multifunktions-Roboter ist ein Versorgungsbereich zur Aufnahme und Ablage von Werkzeugen, Betriebsmitteln und ähnlichem zugeordnet. Dieser Versorgungsbereich umfasst beispielsweise Magazine in denen Werkzeuge, Einsatzstoffe und Betriebsmittel in einer für die Greifwerkzeuge und die Sensoren des Multifunktions-Roboters eindeutig greifbar und erkennbar angeordnet sind und dort gegebenenfalls auch wieder abgelegt werden können. Diese Versorgungsbereiche sind in der durch die Drehsäule erweiterten Reichweite des Multifunktions-Roboters angeordnet.
- Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform kann der Versorgungsbereich ebenfalls auf dem Schwenkarm einer Drehsäule angeordnet sein und es ist dieser Versorgungsbereich vorzugsweise zwischen einer Einsatzposition in Reichweite des Multifunktions-Roboters und einer Bestückungsposition verschwenkbar. Hierbei kann der Versorgungsbereich auf einen zweiten Schwenkarm einer Drehsäule angeordnet sein, die schon einen Schwenkarm mit einem Roboter aufweist, wobei die beiden Schwenkarme vorzugsweise unabhängig voneinander verschwenkbar sind. Der Versorgungsbereich kann aber auch auf dem Schwenkarm einer separaten Drehsäule angeordnet sein, wobei die Einsatzposition dieses Versorgungsbereiches in Reichweite eines oder mehrerer Multifunktions-Roboter liegt.
- Die Auswahl der Arbeitsbereiche an der Stranggießanlage erfolgt einerseits nach räumlichen Gesichtspunkten und andererseits nach der anfallenden Einsatzzeit des Multifunktions-Roboters im jeweiligen Arbeitsbereich. Sie wird weiters, insbesondere bei der Nachrüstung von bestehenden Stranggießanlagen, wesentlich von den bestehenden baulichen Gegebenheiten beeinflusst.
- Beispielhaft können Arbeitsbereiche für wesentliche Kernkomponenten und Tätigkeitsfelder vorgeschlagen werden:
- Pfannendrehturmumgebung,
- Gießpfannenumgebung, insbesondere der Bereich des Schattenrohres und des Pfannenschiebers, etc.,
- Verteilergefäßumgebung, insbesondere der Bereich des Tauchgießrohres und des Pfannenschiebers oder des Verteilerstopfens, etc.,
- Kokillenumgebung, insbesondere Badspiegelbeobachtung, Gießpulveraufgabe, Temperaturmessung, etc.,
- Brennschneidmaschine, insbesondere Brennerführung, örtliche Kühlung, Oberflächeninspektion, etc.,
- Entgratungs- und Markierungsumgebung, insbesondere Brennbartentfernung, Setzen von Markierungen,
- Qualitätskontrolle im Auslaufbereich der Stranggießanlagen, insbesondere optische Inspektion, Flämmen, Probenahme, etc.,
- Bei mehrsträngigen Stranggießanlagen können derartige Arbeitsbereiche für jeden Strang getrennt oder auch für mehrere Stränge gemeinsam definiert werden.
- Innerhalb der Arbeitsbereiche ergeben sich für den zugeordneten Multifunktions-Roboter eine Vielzahl von Tätigkeiten. Beispielhaft ergeben sich für die Arbeitsbereiche "Gießpfannenumgebung", "Verteilergefäßumgebung" und "Kokillenumgebung" folgende mögliche Tätigkeiten:
- Tätigkeiten in der Gießpfannenumgebung:
- Feststellen der Gießpfannenposition,
- Aktivieren des Pfannenschieberverschlusses,
- Befestigen und Entfernen des Schattenrohres,
- Koppeln und Entkoppeln der Medienleitungen und Kupplungen.
- Tätigkeiten in der Verteilergefäßumgebung:
- Feststellen der Gießpfannenposition,
- Befestigen und Entfernen des Schattenrohres,
- Öffnen der Pfanne mit einer Sauerstofflanze,
- Reinigen des Schattenrohres,
- Wechseln des Schattenrohres,
- Temperaturmessung im Verteilergefäß,
- Probenahme im Verteilergefäß,
- Aufgabe von Gießpulver im Verteilergefäß,
- Badspiegelmessung im Verteilergefäß.
- Tätigkeiten in der Kokillenumgebung:
- Feststellen der Verteilergefäßposition,
- Probenahme in der Kokille,
- Gießpulveraufgabe in der Kokille,
- Gießrohrvorheizung,
- Gießrohrwechsel,
- Schlackenentfernung aus der Kokille,
- Einsetzten von Trennplatten beim Sequenzgießen,
- Kühlung des Strangendes oder Kokillenreinigung bei Gießende,
- Setzen und Entfernen von Spritzschutzeinrichtungen,
- Durchführen von Temperaturmessungen.
- Die teilweise Überschneidung von Tätigkeiten bei der Zuordnung zu den Arbeitsbereichen ermöglicht das Zusammenlegen von Arbeitsbereichen, bzw. deren Bearbeitung durch Multifunktions-Roboter die benachbarten Arbeitsbereichen zugeordnet sind.
- Vorzugsweise sind die Multifunktions-Roboter und die sie tragenden Drehsäulen und Schwenkarme modular aufgebaut. Sie bilden Baugruppen, die unter einander beliebig austauschbar sind, wodurch auch während des laufenden Gießbetriebes ein schneller Wechsel und eine Wartung der Aggregate ermöglicht werden.
- Zweckmäßig ist der Multifunktionsroboter mit einer Datenübertragungs- und Datenempfangseinrichtung ausgestattet und diese ist mit einer zentralen Leiteinrichtung oder einem Prozessrechner der Stranggießanlage verbunden.
- 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. 1a
- den Flüssigphasenbereich einer Stranggießanlage mit der erfindungsgemäßen Anordnung von drei Multifunktions-Robotern im Aufriss in einer schematischen Darstellung,
- Fig. 1b
- den Flüssigphasenbereich einer Stranggießanlage mit der erfindungsgemäßen Anordnung von drei Multifunktions-Robotern gemäß
Fig. 1a im Grundriss in einer schematischen Darstellung, - Fig. 2a
- den Flüssigphasenbereich einer Stranggießanlage mit der erfindungsgemäßen Anordnung von vier Multifunktions-Robotern im Aufriss in einer schematischen Darstellung,
- Fig. 2b
- den Flüssigphasenbereich einer Stranggießanlage mit der erfindungsgemäßen Anordnung von vier Multifunktions-Robotern gemäß
Fig. 2a im Grundriss in einer schematischen Darstellung, - Fig. 3
- Die Drehsäule mit Schwenkarm in einer möglichen Grundform der Ausgestaltung,
- Fig. 4
- Die Drehsäule mit Schwenkarm in einer weiteren Grundform der Ausgestaltung,
- Fig. 5
- Schaltbild zur Einbindung der Multifunktions-Roboter in die Prozessleitebene der Anlagenregelung.
- Die
Figuren 1 a und 1 b veranschaulichen in schematischen Darstellungen die Situation auf der Gießbühne einer Stranggießanlage, wie sie beispielsweise bei der Herstellung eines Stahlstranges mit Brammenquerschnitt eingesetzt wird. - Auf der Gießbühne 1 der Stranggießanlage ist ein Pfannendrehturm 2 um eine vertikale Achse 3 drehbar abgestützt. In voneinander weg gerichteten Gabelarmen 2a, 2b sind Gießpfannen 4, 5 zur Versorgung der Gießanlage mit Stahlschmelze eingehängt. Die Gießpfanne 5 befindet sich in der Gießposition oberhalb eines Verteilergefäßes 6 und dieses wiederum befindet sich in einer Gießposition oberhalb der Stranggießkokille 7. Stahlschmelze fließt während des Gießvorganges aus der Gießpfanne 5 durch ein Schattenrohr 8, dem ein Schieberverschluss 9 zugeordnet ist, in das Verteilergefäß 6 und von dort durch das Tauchgießrohr 10, dem ein Schieberverschluss 11 zugeordnet ist, in die Stranggießkokille 7. Aus der Stranggießkokille 7 tritt ein zumindest teilerstarrter Stahlstrang, der durch die gekrümmte Mittellinie 12 angedeutet ist, aus und durchläuft in bekannter Weise die Strangführung der Stranggießanlage.
- Der Stranggießanlage sind auf der Gießbühne 1 drei als 6-Achsen-Roboter ausgebildete Multifunktions-Roboter 20, 30, 40 zugeordnet, von denen jeder für sich auf dem zugeordneten Schwenkarm 21, 31, 41 einer Drehsäule 22, 32, 42 befestigt ist. Dem Multifunktions-Roboter 20 ist eine erste Drehachse 23 zugeordnet, die in einem Abstand A von der vertikalen Drehachse 24 der Drehsäule 22 festliegt und die die Position des Multifunktions-Roboters in Bezug auf Drehachse 24 festlegt. In
Fig. 1a ist der Multifunktions-Roboter 20 in seiner Rückzugsposition und inFig. 1b ist er in seiner Arbeitsposition dargestellt und kann in dieser Arbeitsposition Manipulationen im Arbeitsbereich 25 (Gießpfannenumgebung) der Gießpfanne 4 durchführen, wie beispielsweise die Feststellung der Gießpfannenposition oder der Position des Pfannenschiebers 9 und die Befestigung des Schattenrohres 8. Die Drehsäule 22 ist auf der Gießbühne 1 vorzugsweise durch eine lösbare Verschraubung befestigt, sodass die Drehsäule samt Multifunktions-Roboter bei Bedarf leicht entfernt werden kann. Unmittelbar auf der Drehsäule 22 sind Magazine zur Aufnahme von Werkzeugen und Betriebsmittel des Versorgungsbereiches 26 angeordnet. Der grundsätzliche strukturelle Aufbau der Drehsäule mit Schwenkarm und Multifunktions-Roboter ist für die Roboter 20, 30 und 40 identisch. - Der Multifunktions-Roboter 30 ist dem Arbeitsbereich 27 (Verteilergefäßumgebung) zugeordnet und kann hierbei Tätigkeiten in diesem Bereich durchführen, wie beispielsweise den Wechsel eines Schattenrohres 8 am Boden der Gießpfanne 5 oder auch eine Probenahme im Verteilergefäß 6. Entsprechend seinem Arbeitsbereich 27 an der Stranggießanlage ist der Multifunktions-Roboter 30 auf einer gegenüber dem Multifunktions-Roboter 20 erhöhten Höhenlage 28 angeordnet. Es wäre durchaus möglich, dass die Drehsäule 32 nicht wie dargestellt auf einem Tragrahmen 29 befestigt ist, sondern dass sich die Drehsäule 32 bis auf die Gießbühne 1 erstreckt und dort befestigt ist.
- Der Multifunktions-Roboter 40 ist dem Arbeitsbereich 35 (Kokillenumgebung) zugeordnet und kann hierbei Tätigkeiten in diesem Bereich durchführen, wie beispielsweise den Wechsel des Tauchgießrohres 10 oder die Durchführung einer Probenahme in der Stranggießkokille 7. Magazine des Versorgungsbereiches 26, 26a können sowohl direkt auf der Drehsäule 42 als auch abseits auf der Gießbühne 1 angelegt sein, wobei der Versorgungsbereich 26a sowohl für den Multifunktions-Roboter 30 als auch für den Multifunktions-Roboter 40 erreichbar sind.
- In den
Figuren 2a und2b ist eine mögliche Anordnung von vier Multifunktions-Robotern auf der Gießbühne einer Stranggießanlagen schematisch veranschaulicht, wobei es sich hier einerseits um eine Stranggießanlage für die Herstellung sehr breiter Brammen oder auch um eine Stranggießanlage zum Gießen von zwei oder mehreren Stahlsträngen handeln könnte. Die Bezugszeichen für Bauteile die sowohl bei den Darstellungen nachFig. 1a ,Fig.1b als auch bei den Darstellungen nachFig. 2a ,2b vorkommen sind gleich. - In den
Figuren 2a und2b ist wiederum ein um eine vertikale Achse 3 drehbarer Pfannendrehturm 2 dargestellt der Gießpfannen 4, 5 trägt. Der Gießpfanne 4 ist ein Multifunktions-Roboter 20 auf dem Tragarm 21 einer Drehsäule 22 zugeordnet, mit dem Tätigkeiten im Arbeitsbereich 25 (Gießpfannenumgebung) der Gießpfanne 4 durchgeführt werden können, wie beispielsweise die Feststellung der Gießpfannenposition oder der Position des Pfannenschiebers 9. Mit Kreisen 44, 45 ist die Reichweite des Multifunktions-Roboters in seiner Rückzugsposition und in seiner Arbeitsposition umrissen. - Der Roboter 30 ist auf dem Schwenkarm 31 der Drehsäule 32 abgestützt und dem Arbeitsbereich "Verteilergefäßumgebung" zugeordnet und kann hierbei Tätigkeiten in diesem Bereich durchführen, wie beispielsweise den Wechsel eines Schattenrohres 8 am Boden der Gießpfanne 5 oder auch eine Probenahme im Verteilergefäß 6.
- Der Multifunktions-Roboter 50 ist auf einem Schwenkarm 51 der Drehsäule 52 und der Multifunktions-Roboter 60 auf einem Schwenkarm 61 der Drehsäule 62 abgestützt. Beide Multifunktions-Roboter 50, 60 sind dem Arbeitsbereich "Kokillenumgebung" zugeordnet und können hierbei Tätigkeiten in diesem Bereich durchführen, wie beispielsweise den Wechsel des Tauchgießrohres 10 oder die Durchführung einer Probenahme in der Stranggießkokille 7. Aus
Fig. 2b ist ersichtlich, dass die Arbeitsbereiche, die sich aus der Arbeitsposition der beiden Roboter 50, 60 ableiten nebeneinander liegen und dementsprechend den Arbeitsbereich an einem sehr langem Verteilergefäß 6 mit beispielsweise zwei in der Bildebene derFigur 2a hintereinander angeordneten Tauchgießrohren 10 oder auch die Arbeitsbereiche von zwei in der Bildebene derFigur 2a hintereinander angeordneten Stranggießkokillen 7 abdecken. - In
Figur 3 ist ein Multifunktions-Roboter 20 in einer Arbeitsposition (linke Bildhälfte) und in einer Rückzugsposition (rechte Bildhälfte) auf dem Schwenkarm 21 einer Drehsäule 22 dargestellt. Mit einer Grundplatte 54 ist die Drehsäule 22 mit mehreren Spannmitteln 55 auf der Gießbühne 1 lösbar befestigt. Die Drehsäule 22 ist auf der Grundplatte 54 über Drehlager 56 und um die vertikale Drehahse 24 drehbar abgestützt und mit einer Antriebsvorrichtung 57, hier speziell mit einem Antriebsmotor (elektrischen Antriebsmotor), über ein nicht näher dargestelltes Getriebe verbunden. Auf der Drehsäule ist ein Schwenkarm 21 befestigt, der den Multifunktions-Roboter 20 trägt, dessen erste Drehachse 23 parallel zur Drehachse 24 ausgerichtet ist. Eine mit strichlierten Linien dargestellte Variante der Drehsäulenkonstruktion besteht darin, dass die Drehsäule 22 feststehend von der Grundplatte 54 aufragt, und ein Drehlager 56' knapp unterhalb des Schwenkarmes 21 bzw. zwischen der Drehsäule und dem Schwenkarm angeordnet ist, sodass nur der Schwenkarm 21 von der ebenfalls strichliert gezeichneten Antriebsvorrichtung 57' bewegt wird. - Sowohl der Multifunktions-Roboter 20 als auch die Drehsäule 22 mit Schwenkarm 21 sind als schnellwechselbare Baugruppen ausgebildet. Der Multifunktions-Roboter ist mit einem Schnelllösemechanismus 58 nach Art eines Bajonettverschlusses am auskragenden Ende des Schwenkarmes 21 aufgesetzt und kann nach dem Lösen des Bajonettverschlusses mit der Anhebevorrichtung 59 vom Hallenkran abgehoben und zu einer Servicestelle oder auf einen anderen Schwenkarm abgesetzt werden. Der Schwenkarm 21 ist ebenfalls mit einer Anhebevorrichtung 59a ausgerüstet, die nach dem Öffnen der Spannmittel 55 die Manipulation der Drehsäule und des Schwenkarmes erlaubt.
-
Figur 4 zeigt eine weitere Variante einer Drehsäule 22 mit Schwenkarm 21 zur Aufnahme eines Multifunktions-Roboters 20. Die Drehsäule 22 ist feststehend und der Schwenkarm 21 wird von zwei Parallellenkern 64, 65 gebildet, die einerseits an der Drehsäule 22 um horizontale Achsen 64a, 65a und andererseits an einem Tragsockel 66 um horizontale Achsen 64b, 65b schwenkbar abgestützt sind. Die Antriebsvorrichtung 57 ist von einem Druckmittelzylinder gebildet und greift an einem der Parallellenker 65 an und ist seinerseits auf einer Konsole 67 der Drehsäule 22 abgestützt. Auf dem Tragsockel 66 ist der Multifunktions-Roboter 20 aufgesetzt und mit einem Schnelllösemechanismus 58 befestigt. -
Figur 5 zeigt die Einbindung der Multifunktions-Roboter 20, 30 und der Antriebsvorrichtungen 57 der Drehsäulen 21, 31 in die Prozess- und Anlagensteuerung 71 der Stranggießanlage. Von nicht näher dargestellten, jedoch bei Multifunktions-Robotern üblichen Mess- und Regeleinrichtungen 72, wie zum Beispiel Bildaufnahmegeräten, Bildauswerteeinrichtungen, Weggebern und Antriebsaggregaten für die einzelnen Drehachsen des Roboters umfassen, sowie von den Antriebsvorrichtungen 57 werden Messsignale an einen Prozessrechner der Anlagensteuerung 71 übermittelt, dort verarbeitet und mit der Prozessführung der Stranggießanlage abgestimmte Steuersignale an die Multifunktions-Roboter 20, 30 und die Antriebsvorrichtungen 57 gesendet.
Claims (11)
- Stranggießanlage mit mindestens zwei Multifunktions-Robotern zur Durchführung von mehreren unterschiedlichen prozessgesteuerten oder automatisierten Eingriffen an der Stranggießanlage, wobei an der Stranggießanlage mindestens ein Arbeitsbereich (25, 27, 35) festgelegt ist und jedem Arbeitsbereich mindestens ein Multifunktions-Roboter (20, 30, 40, 50, 60) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Multifunktions-Roboter (20, 30, 40, 50, 60) auf einem Schwenkarm (21, 31, 41, 51, 61) einer auf der Gießbühne (1) der Stranggießanlage befestigten Drehsäule (22, 32, 42, 52, 62) angeordnet ist;
dass jede Drehsäule (22, 32, 42, 52, 62) außerhalb der Arbeitsbereiche (25, 27, 35) angeordnet ist, sodass jeder Multifunktions-Roboter (20, 30, 40, 50, 60) mit dem Schwenkarm (21, 31, 41, 51, 61) zwischen einer vom Arbeitsbereich (25, 27, 35) abhängigen Arbeitsposition und einer Rückzugsposition verschwenkbar ist; und dass zumindest ein Multifunktions-Roboter (20, 30, 40, 50, 60) auf einem Schwenkarm (21, 31, 41, 51, 61) einer Drehsäule (22, 32, 42, 52, 62) in einer Höhenlage (28) angeordnet ist, die von der Höhenlage eines Multifunktions-Roboters auf einem weiteren Schwenkarm einer Drehsäule abweicht. - Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkarm (21, 31, 41, 51, 61) starr mit der drehbaren Drehsäule (22, 32, 42, 52, 62) verbunden ist und der Drehsäule eine Antriebsvorrichtung (57) zugeordnet ist.
- Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkarm (21, 31, 41, 51, 61) drehbar auf der Drehsäule (22, 32, 42, 52, 62) abgestützt ist und dem Schwenkarm eine Antriebsvorrichtung (57') zugeordnet ist.
- Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkarm (21, 31, 41, 51, 61) von einem Parallellenkersystem (64, 65, 66) gebildet ist und dem Parallellenkersystem eine Antriebsvorrichtung (57) zugeordnet ist.
- Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehsäule (22, 32, 42, 52, 62) als Hubelement ausgebildet ist.
- Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Multifunktions-Roboter (20, 30, 40, 50, 60) ein Versorgungsbereich (26, 26a) zur Aufnahme und Ablage von Werkzeugen, Betriebsmitteln und ähnlichem zugeordnet ist.
- Stranggießanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungsbereich (26, 26a) auf dem Schwenkarm (21, 31, 41, 51, 61) einer Drehsäule (22, 32, 42, 52, 62) angeordnet ist und dieser Versorgungsbereich zwischen einer Einsatzposition in Reichweite des Multifunktions-Roboters (20, 30, 40, 50, 60) und einer Bestückungsposition verschwenkbar ist.
- Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die festgelegten Arbeitsbereiche (25, 27, 35) mindestens zwei der möglichen Arbeitsbereiche- Pfannendrehturmumgebung,- Gießpfannenumgebung, insbesondere Bereich des Schattenrohres,- Verteilergefäßumgebung,- Kokillenumgebung,- Brennschneidemaschine,- Entgratungs- und Markierungsumgebung,- Qualitätskontolleumfassen.
- Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Multifunktions-Roboter (20, 30, 40, 50, 60) und die Drehsäule (22, 32, 42, 52, 62) mit dem Schwenkarm (21, 31, 41, 51, 61) austauschbare Baugruppen bilden, denen Schnelllösemechanismen (58) zugeordnet sind.
- Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Multifunktions-Roboter (20, 30, 40, 50, 60) mit einer Datenübertragungs- und Datenempfangseinrichtung ausgestattet ist und diese mit einer zentralen Leiteinrichtung oder einem Prozessrechner (CPU) der Stranggießanlage verbunden ist.
- Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Multifunktions-Roboter (20, 30, 40, 50, 60) als 6-Achsen-Roboter ausgebildet ist.
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