DE2633379B2 - Vorrichtung zum Vermessen der Geometrie des Formhohlraumes von Stranggießkokillen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermessen der Geometrie des Formhohlraumes von Stranggießkokillen mittels eines im wesentlichen in Richtung der Stranglängsachse verschiebbaren Meßkopfes, wobei auf einer ersten Seile der Meßvorrichtung Auflagen und am Meßkopf ein erster Meßfühler, der auf gegenüberliegenden zweiten Seite der Meßvorrichtung eine federnde Auflage und am Meßkopf ein zweiter, parallel zum ersten angeordneter Meßfühler vorgesehen sind und diese Meßfühler mit elektrischen Anzeigeorganen verbunden sind.

Die Geometrie des Formhohlraumes bei Stranggießkokillen, insbesondere seine lichte Weite, wird iieute auf einer Richtplatte mittels bekannter Meßinstrumente, wie Mikrometer, Meßuhren, Meßzirkeln etc. gemessen. Dieses manuelle Messen erfordert einen großen Zeitaufwand, um allein das genaue Maß der lichten Weite einer Kokille an einigen wenigen, über die Länge der Kokille verteilten Punkten zu erhalten. Solche Einzelmessungen können aber über die exakte geometrische Gestalt eines Formhohlraumes nur wenig aussagen. Sind die Wände verworfen oder um die Längsachse des Formhohlraumes leicht verdreht, was speziell bei Rohrkokillen vorkommt, so sind solche Messungen der lichten Weite mit den genannten Instrumenten für die Beurteilung der Geometrie des Formhohlraumes und somit für die Güte der Kokille nicht aussagekräftig. Zusätzliche Schwierigkeiten treten beim Vermessen und beim Beurteilen von bogenförmigen Kokillenhohlräumen auf. Solche Hohlräume weisen zwei gegenüberliegende, parallele oder konvergierende ebene Wände und zwei gegenüberliegende, parallele oder konvergierende gebogene Wände auf. Schon kleine Maßabweichungen der vorgegebenen lichten Weite zusammen mit Verwerfungen und Verdrehungen der Kokillenwände von der idealen Geometrie des Formhohlraumes können die Qualität der daraus erzeugten Strängo wesentlich verschlechtern und zu Durchbrüchen führen.

Zum Vermessen der vorbestimmten Lage von Führungsrollen innerhalb einer kreisförmigen Strangführung ist eine Meßvorrichtung bekannt. Diese Meßvorrichtung besteht aus einem Klemmrahmen und einem im wesentlichen in Richtung der Stranglängsachse verschiebbaren Meßkopf. Der Klemmrahmen ist auf einer ersten Seite mit Auflageflächen und auf der gegenüberliegenden zweiten Seite mit federnden Auflagen versehen. Der innerhalb des Klemmrahmens verschiebbare Meßkopf ist auf einer ersten Seite mit einem ersten Meßfühler und auf der gegenüberliegenden zweiten Seite mit einem zweiten, parallel zum ersten angeordneten Meßfühler ausgerüstet. Beide Meßfühler sind mit elektrischen Anzeigeorganen verbunden. Mit dieser Meßvorrichtung kann die lichte

Weite zwischen zwei gegenüberliegenden Kokillen Wänden bzw. Rollenbahnen gemessen und angezeigt worden. Die Feststellung weiterer Abweichungen von einer Soll-Geometrie des Formhohlraumes von Stranggießkokillen sowohl zwischen zwei gegenüberliegenden Ebenen als auch gebogenen Wänden ist nicht möglich. So können z. B. Verwerfungen von geraden und gebogenen gegenüberliegenden Formhohlraumwänden bei beispielsweise konstanter lichter Weite nicht gemessen werden.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung zum genauen Vermessen der Geometrie des Formhohlraumes von Stranggießkokillen zu schaffen, mit welcher sowohl bei einander gegenüberliegenden ebenen Wänden des Formhohlraumes als auch bei einander gegenüberliegenden gebogenen Wänden des Formhohlraumes die gegenseitige Distanz gemessen und/oder ein Verwerfen der Formhohlraumwände festgestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß drei im Dreieck angeordnete Auflagen auf der ersten Seite und mindestens eine federnde Auflage auf der gegenüberliegenden zweiten Seite am verschiebbaren Meßkopf vorgesehen sind, und daß der erste und der zweite Meßfühler auf einer gemeinsamen, senkrecht zur Ebene des durch die Auflagen bestimmten Dreiecks liegenden Achse angeordnet sind.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung isi es möglich, die Kokillengeometrie sowohl in bezug auf die lichte Weite als auch auf Unebenheiten und Verwerfungen der Kokillenwände entlang einer gewünschten, in Stranglaufrichtung verlaufenden Meßlinie zu ermitteln, was eine rasche und genaue Qualitätsbestimmung sowohl neuer als auch gebrauchter Kokillen in eingebautem Zustand erlaubt. J5

Neben der Messung der lichten Weite des Hohlraumes und den Verwerfungen der Wände stellt die Messung der Rhcmboidität bei Rohrkokillen ein zusätzliches Qualitätsmerkmal für die Beurteilung der Güte einer Kokille dar. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Rhomboidität dadurch gemessen werden, daß zwei der im Dreieck angeordneten Auflagepunkte in einer quer zur Meßkopfiängsachse vorgesehenen Ebene liegen und daß auf einer dritten um 90° zur ersten Seite anschließenden Seite des Meßkopfes ungefähr in der gleichen Ebene und mit Abstand von der ersten Seite eine Auflage sowie einer weiteren Auflage auf der Parallelen zur Meßkopflängsachse durch die Auflage auf der Höhe der unteren Auflage und mit größerem Abstand von der ersten Seite ein dritter Meßfühler angebracht ist, wobei dieser Meßfühler mit einem weiteren Anzeigeorgan in Wirkverbindung steht, und daß auf der der dritten Seite gegenüberliegenden vierten Seite des Meßkopfes ein federndes Anpreßorgan vorgesehen ist.

Eine Vereinfachung des Meßkopfes läßt sich mit Vorteil erreichen, wenn anstelle des ersten und des zweiten Meßfühlers ein einziger Meßfühler im Meßkopf schwimmend angeordnet ist. Der schwimmend angeordnete Fühler wird bei dieser Anordnung ausschließlieh für die Messung der lichten Weite eingesetzt und ein weiterer Fühler kann für die Messung der Verwerfungen der Wände angebracht werden. Die Anordnung dieses weiteren Meßfühlers wird gemäß einem zusätzlichen Kennzeichen der Erfindung so vorgesehen, daß die e>5 im Dreieck angeordneten Auflagepunkte ein rechtwinkliges Dreieck mil einem zur Meßkopflängsachse parallelen Schenkel bilden, daß auf der ersten Seite des Meßkopfes ein weiterer, zum ersten Meßfühbr parallel angeordneter Meßfühler vorhanden ist, der mit den drei Auflagepunkten zusammen ein Rechteck bestimmt, und daß der weitere Meßfühler mit einem weiteren Anzeigeorgan verbunden ist, das die relative Lage der Meßfühlerspitze zur Ebene des Dreiecks anzeigt.

Soll bei Bogenkokillen zusätzlich auch der Bogenradius bestimmt werden, so empfiehlt die Erfindung, daß die im Dreieck angeordneten Auflagepunkte ein rechtwinkliges Dreieck mit einem zur Meßkopflängsachse parallelen Schenkel bilden, und daß die Mittelsenkrechte auf diesen Schenkel die Längsachse des ersten und/oder eines zusätzlichen Meßfühlers schneidet, und daß Anzeigeorgane die Lage der ersten und/oder der zusätzlichen Meßfühlerspitze mit Bezug auf die Dreieciisfläche anzeigen.

Um jede durch die entsprechende Klassiereinheit angezeigte Abweichung in ihrer Größe erfassen und um konische Kokillen, deren Wände stetig oder unstetig in Stranglaufrichtung konvergieren, messen zu können, ist es dienlich, daß die Anzeigeorgane Geräte für eine Digitalanzeige und/oder für eine klassierte Anzeige aufweisen.

Die Lage des Meßkopfes innerhalb der Kokille ist leicht bestimmbar, wenn dieser an einem mit einer Skalierung versehenen Stiel befestigt ist. Dieser Stiel wird mit Vorteil durch eine Kardanverbindung mit dem Meßkopf verbunden.

Anhand der schematischen Zeichnung wird ein Beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt längs der Linie I-I nach Fig. 2 durch einen Meßkopf in einer bogenförmigen Rohrkokille zusammen mit elektronischen Anzeigeorganen,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeilers II nach Fig. 1,

Fig.3 einen Vertikalschnitt eines zweiten Ausführungsbeispieles eines Meßkopfes,

Fig.4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV nach Fig. 1,

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V nach F i g. 2 und

F i g. 6 ein Detail Vl zu den F i g. 1,3 und 5.

Das erste in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel (Fig. 1, 2, 4, 5, 6) weist im wesentlichen einen Meßkopf 1 an einem Stiel 2 und Anzeigeorgane 3 auf, welche durch elektrische Leitungen 4 mit im Meßkopf 1 gelagerten Meßfühlern verbunden sind. Die Leitungen 4 sind im Stab 2 bis in den Meßkopf 1 geführt. Der Meßkopf 1 weist auf einer ersten Seite 5 drei Auflagen 6 auf, die je einen Auflagepunkt 6' bilden. Diese Auflagepunkte 6' ihrerseits bilden ein rechtwinkliges Dreieck 7 (in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichnet), wobei zwei der Auflagepunkte 6' auf einer zur Meßkopflängsachse quer orientierten Ebene liegen. Auf einer zweiten, der ersten Seite 5 gegenüberliegenden Seite des Meßkopfes 1 ist eine federnde Auflage 8 angeordnet, die gegen die Wand der Kokille anliegt und einen rechtwinklig vom Dreieck 7 weggerichteten Kraftvektor erzeugt. Das federnde Auflager 8 preßt somit die drei Auflagepunkte 6' gegen die der ersten Meßkopfseite 5 zugeordneten Kokillenwand. Rechtwinklig ^ur Ebene des Dreiecks 7 sind im Meßkopf 1 koaxial ausgerichtet ein erster und ein zweiter Meßfühler 9 und 10 gelagert. Die beiden Meßfühler 9 und 10 sind je mit einer ledernden Spitze 9' und 10' versehen, welche Stets in Rernhninuskontakt mil Hpr

ihnen zugeordneten Kokillenwand sind. Die beiden Meßfühler 9 und 10 sind durch zwei Leitungen 11 und 12 mit einem Anzeigeorgan 13, das eine Klassiereinheit ist. verbunden. Die Klassiereinheit 13 weist eine rote 14, eine grüne 15 und eine gelbe 16 Lampe auf. Liegt die von den Meßfühlern 9 und 10 festgestellte lichte Weite innerhalb eines vorgegebenen, in der Klassiereinheit 13 eingestellten Toleranzbereiches, so leuchtet die grüne Lampe 15 auf. Überschreitet die lichte Weite diesen Toleranzbereich, so leuchtet die rote Lampe 14 auf. wogegen bei einem Unterschreiten des Toleranzbereiches die gelbe Lampe 16 aufleuchtet. Die Klassiereinheit 13 ist mit einer Digitalanzeige 18 verbunden. Durch die Betätigung eines Umschalters 17 in Form eines Kontakistiftes können die Leitungen 11 und 12 direkt auf die Digitalanzeige 18 geschaltet werden, so daß die von den Meßfühlern 9 und iö festgestellten Abweichungen von einem Sollwert der lichten Weite in einem Zahlenfenster 19 angezeigt werden.

Wie F i g. 3 an einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt, können die beiden Meßfühler 9 und 10 durch einen schwimmenden Meßfühler 20 mit den Meßfühlerspitzen 20' und 20" ersetzt werden, welche in axialer Richtung relativ zueinander federn. Der ganze Meßfühler 20 ist in einer Bohrung 21 im Meßkopf 1' axial verschiebbar gelagert. Eine Feder 22 hält die beiden Meßfühlerspitzen 20' und 20'' mit den zugeordneten Kokillenwänden in Berührungsk'Ontakt.

Der Stiel 2 ist mit dem Meßkopf 1, Γ durch ein Kardangelenk 23 verbunden (Fig.6). Hierdurch ist es möglich, kreisbogenförmige Kokillen über ihre ganze Länge auszumessen. Der Stiel 2 weist eine Skalierung 24 in Millimetern auf, es kann daher ohne weiteres festgestellt werden, in welcher Höhe der Kokille die lichte Weite geinessen wird.

Wie die F i g 2, 4 und 5 zeigen, ist im Meßkopf 1 ein weiterer Meßfühler 25 auf der ersten Seite 5 des Meßkopfes 1 angeordnet. Dessen Spitze 25' bildet in der Ansicht in Richtung des Pfeiles Il mit den drei Auflagepunkten 6' ein Rechteck (Fig. 2). Der Meßfühler 25 ist durch eine Leitung 26 mit einem zweiten Anzeigeorgan 27 verbunden, das gleich wie das Anzeigeorgan :I3 als Klassiereinheit ausgebildet ist und optisch die relative Lage der Meßfühlerspitze 25' von der Ebene des Dreiecks 7 anzeigt, wenn Unebenheiten in der Kokillenwand vorhanden sind. Überschreitet die Abweichung enen eingestellten Toleranzbereich, so leuchtet beim Überschreiten die rote Lampe, beim Unterschreiten die gelbe Lampe und innerhalb des Toleranzbereicies die grüne Lampe auf. Die Abweichung vom Sollwert kann ebenfalls durch das Betätigen eines Umschalters numerisch im Zahlenfeld 19 der Digitalanzeige 18 angezeigt werden. Zeigt das zweite Anzeigeorgan beim Durchfahren der Rohrkokille mit dem Meßkopf 1 eine konstante Abweichung auf. so weist dies auf eine Verdrillung der Rohrkokille um ihre Längsachse hin. da sich hierdurch die Kokillenwände konvex nach innen wölben.

Auf einer driuen. um 90° um die Meßkopflängsachse versetzten Seite 28 des Meßkopfes 1 sind mit einem Abstand von der durch die drei Auflagepunkte 6' bestimmten Dreiecksfläche. der möglichst klein sein soll, zwei Auflager VS und 29' angeordnet- Das Auflager 29 liegt ungefähr in der quer zur Meßkopflängsachse liegenden Ebene, die durch die beiden oberen Auflager 6' gebildet ist. Das weitere Auflager 29' ist auf der Parallelen zur Meßkopflängsachse durch das Auflager 29 ungefähr auf der Höhe des unteren Auflagers 6'

angeordnet. Auf der gegenüberliegenden vierten Seite

30 des Meßkopfes 1 ist ein federndes Auflager 31 vorgesehen, das an die zugeordnete Kokillenwand drückt und dadurch die Auflager 29 in Berührungskontakt mit ihrer benachbarten Kokillenwand hält. Auf der Seite 28 ist weiter ungefähr auf der Höhe der quer zum Meßkopf liegenden Ebene ein Meßfühler 32 gelagert. Der Abstand des Meßfühlers 32 von der Fläche des Dreiecks 7 ist größer als der Abstand des Auflagers 29 von dieser Fläche. Der Meßkopf 1 wird einerseits durch das federnde Auflager 8 mit den Auflagern 6 des Dreiecks 7 gegen eine der vier Kokillenwände angestellt, wogegen andererseits das federnde Auflager

31 ihn an eine angrenzende Kokillenwand schiebt, bis er mit den Auflagern 29 gegen diese anliegt. Weicht nun der Winkel α zwischen diesen beiden aneinandergrenzenden Kokillenwänden, wie in Fig.4 strichpunktiert angedeutet, von 90° ab, so verschiebt sich die federnde Meßfühlerspitze 32' entsprechend dem Verlauf der Kokillenwand. Dabei kann die Abweichung der Meßfühlerspitze 32' von einem Sollwert, der einem Winkel a der Kokillenwände von 90° entspricht, positiv oder negativ sein, je nach dem, ob der Winkel λ größer oder kleiner als 90° ist. Die Abweichung verweist demzufolge auf eine Rhomboidität der Rohrkokille. Der Meßfühler 32 ist durch eine Leitung 33 mit einem dritten Anzeigeorgan 34 verbunden, welches gleich wie die anderen Anzeigeorgane 13 und 27 als Klassiereinheit ausgebildet ist und zu große Abweichungen vom Sollwert optisch anzeigt. Auch von dieser Klassiereinheit kann durch das Betätigen eines Umschalters die Lage des Meßfühlers im Zahlenfeld 19 der Digitalanzeige 18 sichtbar gemacht werden.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, sind zwei der drei Auflagepunkte 6' auf einer zur Verschiebeachse parallelen Geraden angeordnet, welche einen der beiden Schenkel des Dreiecks 7 bildet. Der Meßfühler 9 liegt auf der Mittelsenkrechten 35 des Dreieckschenkels. Dieser Dreieckschenkel entspricht bei gekrümmten Rohrkokillen der Sehne zwischen den beiden ihn begrenzenden Auflagepunkten 6'. Der Meßfühler 9 kann in der Folge auch die Bogenhöhe über der gegebenen Sehnenlänge messen. Diese Bogenhöhe entspricht bei vorgegebenem Krümmungsradius der Rohrkokille einem konstanten Wert. Der Meßfühler 9 ist zur Kontrolle des Krümmungsradius durch eine Leitung 36 mit einem vierten Anzeigeorgan 37 verbunden, das ebenfalls eine Klassiereinheit ist. Diese zeigt, wie die übrigen Klassiereinheiten, optisch durch Lampen an. ob der Krümmungsradius in einem zulässigen Toleranzbereich darüber oder darunter liegt. Zur Bestimmung des Radius kann indessen neben dem Meßfühler 9 auf der Mittelsenkrechten 35 ein weiterer nicht dargestellter Meßfühler vorgesehen sein, der durch die Leitung 36 mit dem Anzeigeorgan 37 verbunden wird.

In einfachster Ausführung enthält der Meßkopf nebst den Auflagen 6 und der federnden Auflage 8 nur die beiden Meßfühler 9 und 10. die Leitung 11, 12 und 26 sowie die Klassiereinheiten 13 und 27. so daß die lichte Weite sowie allfällige Unebenheiten ermittelt werden können. Bei dieser Ausführung kann bei Bogenkokillen auch der Radius bestimmt werden, wenn der Meßfühler 9 auf der Mittelsenkrechten 35 angeordnet und eine entsprechende Klassiereinheit dafür vorgesehen ist.

Zur Verkürzung der Arbeitszeit, die zur Erstellung eines Meßprotokolles notwendig ist. kann das Anzeigeorgan 3 mit e^:nem Schreibgerät versehen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Vermessen der Geometrie des Formhohlraumes von Stranggießkokillen mittels eines im wesentlichen in Richtung der Stranglängsachse verschiebbaren Meßkopfes, wobei auf einer ersten Seite der Meßvorrichtung Auflagen und am Meßkopf ein erster Meßfühler, auf der gegenüberliegenden zweiten Seite der Meßvorrichtung eine federnde Auflage und am Meßkopf ein zweiter, parallel zum ersten angeordneter Meßfühler vorgesehen sind und diese Meßfühler mit elektrischen Anzeigeorganen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß drei im Dreieck angeordnete Auflagen (6) auf der ersten Seite (5) und mindestens eine federnde Auflage (8) auf der gegenüberliegenden zweiten Seite am verschiebbaren Meßkopf (S) vorgesehen sind, und daß der erste (9) und der zweite Meßfühler (10) auf einer gemeinsamen, senkrecht zur Ebene des durch die Auflagen bestimmten Dreiecks liegenden Achse angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der im Dreieck angeordneten Auflagepunkte in einer quer zur Meßkopflängsachse 2 > vorgesehenen Ebene liegen, und daß auf einer dritten um 90° zur ersten Seite (5) anschließenden Seite (28) des Meßkopfes (1) ungefähr in der gleichen Ebene und mit Abstand von der ersten Seite eine Auflag? (29) sowie einer weiteren Auflage (29') auf μ der Parallelen zur Meßkopflängsachse durch die Auflage (29) auf der Höhe der unteren Auflage (6') und mit größerem Abstand von der ersten Seite ein dritter Meßfühler (32) angebracht ist, wobei dieser Meßfühler (32) mit einem weiteren Anzeigeorgan (34) in Wirkverbindung steht, und daß auf der der dritten Seite (28) gegenüberliegenden vierten Seite

(30) des Meßkopfes (1) ein federndes Anpreßorgan

(31) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des ersten und des zweiten Meßfühlers ein einziger Meßfühler (20) im Meßkopf (Γ) schwimmend angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Dreieck angeordneten Auflagepunkte (6') ein rechtwinkliges Dreieck (7) mit einem zur Meßkopflängsachse parallelen Schenkel bilden, daß auf der ersten Seite (5) des Meßkopfes (1) ein weiterer, zum ersten Meßfühler (9) parallel angeordneter Meßfühler (25) vorhanden ist, der mit den drei Auflagepunkten (6') zusammen ein Rechteck bestimmt und daß der weitere Meßfühler (25) mit einem weiteren Anzeigeorgan (27) verbunden ist, das die relative Lage der Meßfühlerspitze (25') zur Ebene des Dreiecks (7) anzeigt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Dreieck angeordneten Auflagepunkte (6') ein rechtwinkliges Dreieck (7) mit einem zur Meßkopflängsachse parallelen Schenkel bilden und daß die Mittelsenkrechte (35) auf diesen Schenkel die Längsachse des ersten und/oder eines zusätzlichen Meßfühlers schneidet, und daß Anzeigeorgane (34) die Lage der ersten und/oder der zusätzlichen Meßfühlerspitze £>5 mit Bezug auf die Dreiecksfläche anzeigt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeorgane Geräte für eine Digitalanzeige (18) und/oder für eine klassierte Anzeige (13,27,34,37) aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (1) an einem mit einer Skalierung (24) versehenen Stiel (2) befestigt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (1) durch eine Kardanverbindung (23) mit einem Stiel (2) verbunden ist.