Anordnung für die Steuerung des Kippvorgangs eines Schmelztiegels

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Steuerung des Kippvorgangs eines Schmelztiegels, mit in einem Speicher abgelegten Gießkurve, welche den Gießvorgang wenigstens vom Beginn des Ausgießens, wenn der Schmelztiegel die Pour-Lip-Winkelstellung ap_L einnimmt, bis zum vollständigen Entleeren des Schmelztiegels nach Maßgabe einer auf bestimmte geometrische Verhältnisse des Schmelztiegels und/oder des Schmelzguts bezogenen Funktion a=f(t) steuert, wobei a der Kippwinkel des Schmelztiegels und t die Zeit bedeuten.

[0002] Bei der Herstellung von Präzisionsgußteilen ist es erforderlich, den Gießvorgang innerhalb einer sehr kurzen Zeit abzuwickeln, damit das flüssige Schmelzgut in der Gießform möglichst gleichzeitig dem Erstarrungsprozeß unterworfen wird. Wird zu langsam gegossen, so ist das zuerst in die Gießform gegebene Schmelzgut bereits abgekühlt und erstarrt, wenn das später ausgegossene Schmelzgut in die Gießform gelangt. Die auf diese Weise gegossenen Teile entsprechen hinsichtlich ihrer Festigkeit nicht den angestrebten Werten.

[0003] Um ein schnelles und reproduzierbares Ausgießen des Schmelzguts aus einem Tiegel in eine Gießform zu gewährleisten, muß man den Gießvorgang automatisieren. Besonders vorteilhaft ist hierbei die sogenannte Teach-in-Methode. Bei dieser Methode werden z.B. verschiedene Probegießvorgänge durchgeführt und die jeweiligen Gießkurven, d.h. die Kurven, welche den Kippwinkel des Tiegels in Abhängigkeit von der Zeit darstellen, direkt in Speichern abgelegt. Diejenige Gießkurve, welche das beste Gießergebnis bringt, wird für die folgenden Gießvorgänge als Muster verwendet. Der Speicher, der die optimale Gießkurve enthält, ist somit der "Master"-Speicher für alle zukünftigen Gießvorgänge. Er steuert automatisch den Gießvorgang vom Anfang bis zum Ende und gewährleistet auf diese Weise dessen Reproduzierbarkeit von Charge zu Charge.

[0004] Der eigentliche Ausgießvorgang des Schmelzgutes beginnt im allgemeinen erst bei einem Kippwinkel des Tiegels von ca. 30°, wenn das geschmolzene Material gerade die Ausgießiippe des Tiegels berührt, aber noch nicht ausläuft. Der Endpunkt des Ausgießvorgangs liegt anlagenabhängig z.B. bei 115°. Zwischen diesen beiden Winkelstellungen des Tiegels geschieht das automatische Ausgießen mittels dieser Teach-In-Methode.

[0005] Bliebe die Geometrie des Tiegels unveränderlich und würde stets die gleiche Menge von zu schmelzendem Material in den Tiegel gegeben, so könnte man jedesmal exakt bei der 30°-Stellung des Tiegels mit dem Gießvorgang beginnen. In der Praxis berührt das geschmolzene Material die Ausgießlippe des Tiegels jedoch nicht immer bei einer Stellung von 30°, weil sich entweder die Geometrie des Tiegels durch Abbrand verändert oder weil die zugeführte Menge des zu schmelzenden Materials nicht stets die gleiche ist. Die hierdurch verursachten Abweichungen von der Winkelstellung 30° betragen in der Praxis max. ±10°.

[0006] Das Einschmelzen des Materials geschieht immer bei der Winkelstellung 0°. Wird das Abgie- ßen mittels Teach-In von 30° eingeleitet, so muß der Tiegel entsprechend der jeweiligen Schmelzbad-Spiegelhöhe aus obigen Gründen jeweils in die entsprechende Ausgießposition von 30° ±10° gebracht werden. Diese Bewegung geschieht entweder von Haud durch Beobachtung des Standes der Schmelze durch den Bediener oder durch automatische Steuerung über ein Füllstandsmeßgerät.

[0007] Wird unter diesen Voraussetzungen der Tiegel so weit gekippt, daß das geschmolzene Material Ausgießlippe des Tiegels berührt, so kann der Kippwinkel einmal mehr und einmal weniger als 30° betragen. Wird nun in dieser Position der Vorgang des automatischen Abgießens mittels der Teach-In-Methode eingeleitet, so würde ohne eine geeignete Korrektur der Tiegel zunächst in die gespeicherte Anfangsposition gebracht und dann entsprechend den Befehlen des Masterspeichers gekippt, bis der Gießvorgang beendet ist.

[0008] Da Tiegelkippantriebe große Kräfte enfalten, wird der Tiegel schlagartig von der Position, an welcher das Schmelzgut die Ausgießlippen des Tiegels berührt, in die gespeicherte Startposition bewegt. Durch diese ruchartige Bewegung kann das Schmelzgut aus dem Tiegel schwappen und Schäden verursachen. Dieses ruchartige Verhalten würde also immer dann auftreten, wenn die über das Teach-In-Verfahren abgespeicherte Pour-Lip-Position sich von der tatsächlich manuell oder mittels optischem Niveau-Meßgerät eingestellten unterscheidet.

[0009] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Steuereinrichtung für einen Schmelztiegel, die diesen Schmelztiegel von einer bestimmten Winkellage aus automatisch nach einem vorgegebenen Muster bis zum Entleeren kippt, eine Korrekturanordnung vorzusehen, welche diese abrupten Bewegungen verhindert.

[0010] Diese Aufgabe wird durch eine Korrekturschaltung gelöst, die unter Berücksichtigung eines veränderten Pour-Lip-Winkels a'_PL die stetige Funktion a=f(t) in eine andere stetige Funktion umwandelt, die zu Beginn des Gießvorgangs im Zeitpunkt t_A einen Kippwinkel α'_PL hat, der vom Kippwinkel ap_L abweicht, und die am Ende des Gießvorgangs zum Zeitpunkt t_E einen Kippwinkel a' hat, der mit dem Kippwinkel a im Zeitpunkt t_E identisch ist.

[0011] Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß die Vorteile des automatischen Gießens auch dann genutzt werden können, wenn sich der Kippwinkel, bei dem die Ausgießlippen des Schmelztiegels berührt werden, von Charge zu Charge um einen Betrag von max. ±10% verändert.

[0012] Die Erfindung ist sowohl bei automatischen Steuerungen aus einer 30°- Position des Tiegels als auch bei automatischen Steuerungen aus beliebigen anderen Winkeln des Tiegels einsetzbar. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

[0013] Es zeigen:

Fig. 1 einen Gießtiegel mit verschiedenen eingezeichneten Winkelpositionen der vertikalen Tiegelachse;

Fig. 2 den Kippenwinkel a des Tiegels in Abhängigkeit von der Zeit t bei verschiedenen Kippvorgängen mit gleicher Kippzeit;

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung der automatischen Tiegelkippeinrichtung mit manueller Korrektur der Pour-Lip-Position;

Fig. 4a eine analoge Schaltungsanordnung zur manuellen Einstellung einer Korrekturfunktion für eine vorgegebene Gießfunktion a=f(t), wobei die automatische Steuerung des Tiegels aus der Stellung α'_PL=30°±10° heraus erfolgt;

Fig. 4b verschiedene Kennlinien von Korrekturwerten K in Abhängigkeit vom Sollwert W, die mit einer Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4a erzeugt werden können;

Fig. 5 eine Prinzipdarstellung der automatischen Tiegelkippeinrichtung mit automatischer Korrektur der Pour-Lip-Position;

Fig. 6a eine analoge Schaltungsanordnung zur automatischen Erzeugung einer Korrekturfunktion für eine vorgegebene Gießfunktion a=f(t), wobei die automatische Steuerung des Tiegels aus der Stellung a'PL=300±100 heraus erfolgt;

Fig. 6b ein zur Schaltungsanordnung der Fig. 6a gehörendes Kennlinienfeld für den Teach-In-Vorgang;

Fig. 6c ein zur Schaltungsanordnung der Fig. 6a gehörendes Kennlinienfeld für den Gießvorgang;

[0014] In der Fig. 1 ist ein Tiegel 1 eines Induktionsofens dargestellt, der eine Gießschnauze 2 mit Gießlippen 3 aufweist. Die vertikale Achse dieses Tiegels 1 ist mit 4 bezeichnet und ist hier mit dem Kippwinkel a=0° identisch. In der Stellung a=0° kann eingeschmolzen oder chargiert werden. Auch die notwendigen Verfahrensmessungen werden in dieser Position durchgeführt. In der Praxis liegt die Kippachse in der Nähe der Gießlippe.

[0015] Wird der Tiegel 1 z.B. durch manuelle Steuerung im Gegenuhrzeigersinn gekippt, so nimmt er schließlich den Winkel a=-15° ein. In dieser Position können die notwendigen Schlackenarbeiten vorgenommen werden.

[0016] Beim Kippen des Tiegels 1 im Uhrzeigersinn nimmt seine Längsachse 4 nach einer bestimmten Zeit de Position a_PL=30⁰ ein, in welcher im Normalfall der Ausgießvorgang eingeleitet wird. Wünschenswert ist, daß bei α_PL=30° das geschmolzene Material gerade die Ausgießlippen berührt, aber noch nicht ausläuft. Dieser Idealzustand trifft indessen nicht für jeden Gießvorgang zu, weil der Pegel des Schmelzguts im Tiegel 1 aufgrund verschieden großer Rohmaterialbarren, die in den Tiegel 1 zum Schmelzen gegeben werden, oder aufgrund eines Tiegelabbrands variieren kann. In der Praxis ergeben sich hierbei Schwankungen des sog. "Pour-Lip-Winkels" ap_L von ±10°.

[0017] Der eigentliche Auskipp- oder Ausgießvorgang geschieht bei einer Stellung der Achse 4 des Tiegel 1 zwischen 30° und 115°.

[0018] Nach dem Ausgießen kann, sofern erforderlich, der Tiegel 1 in eine Position a=90° zum Zwecke des Tiegelaustauschs oder Neuchargierens gefahren werden.

[0019] Die für die vorliegende Erfindung wichtige Winkelposition der Tiegelachse ist die 30°-Position, die am Beginn des Gießvorgangs steht. Wie bereits erwähnt, ist diese Position in einem Speicher, vorzugsweise einem Digitalspeicher, abgelegt, der den weiteren Ablauf des Gießvorgangs nach Maßgabe der einprogrammierten Optimal-Kurve a=f(t) steuert. Durch Betätigen einer Taste oder eines anderen Schaltmittels werden die in dem Speicher gespeicherten Informationen abgerufen und in Tiegelpositionen umgesetzt.

[0020] Ist der Pegel des Schmelzguts im Tiegel höher als er bei dem einprogrammierten Ideal-Gießvorgang war, und steuert die Bedienungsperson per Hand oder ein optisches Niveaumeßgerät automatisch den Tiegel 1 in diejenige Position, in welcher das Schmelzgut gerade die Gießlippe 3 berührt, so beträgt der zugehörige Winkel weniger als 30°, beispielsweise nur 20°. Würde die Bedienungsperson nun die Taste drücken, welche den automatischen Gießvorgang einleitet, so würde der Tiegel-Antrieb den Tiegel 1 aus der 20°-Stellung schlagartig in die 30°-Stellung bringen wodurch große Mengen des Schmelzguts aus dem Tiegel 1 herausschwappen würden. Ist der Pegel im Tiegel 1 niedriger als bei dem Ideal-Gießvorgang, so reicht das Schmelzgut in der 30°-Stellung noch nicht bis zur Ausgießlippe 3. Die Bedienungsperson oder das automatische Niveaumeßgerät werden deshalb den Tiegel 1 weiterkippen, bis das Schmelzgut die Ausgießlippe 3 berührt, z.B. bis zu einem Winkel von a⁼40°. Drückt sie nun auf die Taste, die den automatischen Gießvorgang einleitet, so wird der Tiegel 1 schlagartig in die 30°-Stellung zurückgekippt und beginnt dann erste wieder mit den Ausgießvorgang, bei dem zunächst allerdings gar nicht gegossen wird, weil das Schmelzgut erst erneut an die Ausgießlippe 3 gelangen muß. Ist est schließlich an die Ausgießlippe gelangt, so wird es mit einer Geschwindigkeit ausgekippt, die nicht der idealen Geschwindigkeit entspricht.

[0021] Dies alles sind Nachteile, welche das ansonsten vorteilhafte Teach-in-Verfahren negativ beeinflussen.

[0022] Man kann jedoch, um diesen Nachteil zu vermeiden, für zahlreiche Winkel a'_PL, bei denen das Schmelzgut die Gießlippen des Tiegels berührt, eine besondere ideale Gießkurve über das Teach-In-Verfahren speichern. Der jeweilige Winkel a'_PL kann automatische durch Sensoren erfaßt werden. Allerdings bedeutet dies einen relativ hohen Aufwand.

[0023] Um den Vorteil des automatischen Tiegelkippens mittels der Teach-In-Methode auch dann mit geringem Aufwand beizubehalten, wenn der Winkel bei dem das Schmelzgut die Ausgießlippe 3 des Tiegels 1 berührt, nicht konstant ist sondern um einen bestimmten Wert streut, wird erfindungsgemäß eine besondere Korrektur der Kippwinkelfunktion vorgenommen. Einige korrigierte Kippwinkelfunktionen sind in der Figur 2 dargestellt, in welcher die Kippwinkel jeweils über der Zeit aufgetragen sind.

[0024] Die Gerade 5, welche den automatischen Gießvorgang repräsentiert, stellt in dieser Fig. 2 einen linearen Zusammenhang zwischen dem Kippwinkel und der Zeit dar, d.h. in gleichen Zeitabständen wird der Tiegel 1 um gleiche Winkelbeträge gekippt. Im Zeitpunkt t_E ist der automatische Gießvorgang beendet. Die Gerade 5 setzt im Punkt 6 an, wo der Tiegel bereits einen Kippwinkel ap_L von 30° hat. Der Punkt 6 markiert somit den Zustand, bei dem das Schmelzgut exakt die Ausgießlippe 3 berührt. Die gestrichelte Linie 7 kennzeichnet den Bereich der manuellen Steuerung oder der automatischen Steuerung über ein optisches Niveaumeßgerät bei idealem Schmelzgut-Pegel. Ist der Schmelzgut-Pegel im Tiegel 1 höher als er sein sollte, so wird die Ausgießlippe bereits bei weniger als 30°, beispielsweise bei 20' in Punkt 8 erreicht. Der Bereich der Handsteuerung oder der Steuerung mittels optischem Niveaumeßgerät ist hierbei durch die Gerade 9 gekennzeichnet. Damit auch in diesem der automatische Gießvorgang im Zeitpunkt t_E beendet ist, muß schneller automatisch gegossen werden, weshalb die Steilheit der Geraden 10 größer ist als die Steilheit der Geraden 5. Umgekehrte Verhältnisse treten auf, wenn der Pegel des Schmelzguts im Tiegel 1 unterhalb des Idealwerts liegt. In diesem Fall muß der Tiegel 1 beispielsweise bis in die 40°-Position 11 gekippt werden, damit das Schmelzgut die Ausgießlippe 3 berührt. Soll der automatische Gießvorgang auch hier nach der Zeit t_E beendet sein, so muß langsamer gegossen werden, was durch die geringere Steilheit der Geraden 12 zum Ausdruck kommt.

[0025] Die ideale Gießkurve muß nicht eine Gerade 5, sondern kann auch eine nicht-linear Kurve 13 sein, die in der Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet ist. In diesem Fall stellt die ebenfalls gestrichelt gezeichnete Kurve 14 die zugehörige nichtlineare, korrigierte Kurve dar, die bei einem zu geringen Pegel des Schmelzguts die gleich Gießzeit t_e--t_A gewährleistet, wie sie bei idealem Pegel des Schmelzguts gegeben ist.

[0026] Erfindungsgemäß wird aus einem Positions- sollwert der idealen Gießkurve ein Korrekturwert abgeleitet, der den idealen Positionssollwert derart korrigiert, daß sich abhängig von der Position, aus der unkorrigierten idealen Kurve 5 die korrigierten Kurven 10 bzw. 12 ergeben.

[0027] In der Fig. 3 ist der Einsatz der Erfindung beim automatischen Tiegelkippen mit Korrektur durch ein Prinzip-Blockschaltbild dargestellt Man erkennt hierbei wieder den Tiegel 1 mit der Ausgießschnauze 2 und der Gießlippe 3. Der Tiegel 1 ist drehbar gelagert und kann durch Drehen eines mit ihm verbundenen Zahnrads 80 im Uhrzeiger- und Gegenuhrzeigersinn geschwenkt werden. Das Zahnrad 80 greift in eine Zahnstange 81 ein, die beispielsweise von einem hydraulischen Stellzylinder 82 betätigt werden kann. Mit diesem Stellzylinder 82 ist ein Positions-Istwertgeber 83 verbunden, der die jeweiligen Ist-Positionen des Tiegels 1 in elektrische Signale umwandelt. Ein hydraulisches Stellventil 87 wird über einen Servoverstärker 86 von einem Positionsregler 85 angesteuert. Das Stellventil 87 bewirkt eine mehr oder weniger starke Zufuhr eines hydraulischen Mediums uus einer Hydraulikversorgung 88 zum Stellzylinder 82 Erwähnt sie hier, daß natürlich jedes andere Stellelement, z.B. Antriebe, Magnete etc. angewendet werden kann. Dem Positionsregler 85 wird sowohl der Positions-Istwert des Positions-Istwertgebers 83 als auch ein Wert über eine Additionsstelle 107 zugeführt, der an einem der Anschlußpunkte 104, 105, 106 eines Betriebswahlschalters ansteht. An dem Anschlußpunkt 104 steht der Positions-Handsollwert an, der an dem Widerstand 84 abgegriffen wird. Dem Anschlußpunkt 105 wird ein Signal zugeführt, das durch die Additionsstelle 96 gebildet wird. Diese Additionsstelle 96 erhält ein Signal aus einem Programmspeicher 89 und vom Korrekturpotentiometer 37. An den Anschlußpunkt 106 gelangt ein Signal aus einem Integrator 90, dessen Eingang wahlweise über Schalter 97-100 mit verschiedenen SolJwertgebern verbindbar ist. Über den Schalter 97 gelangt der Sollwert "Kippstellung -15°" zu dem Integrator, der an einem Widerstand 94 abgegriffen wird. In entsprechender Weise gelangt der Sollwert "Kippstellung 0°" eines anderen Sollwertgebers 93 über den Schalter 98 an den Integrator 90. Gleiches gilt für die Kippstellungen "30°" und "90°", die von den Sollwertgebern 92, 91 kommen und über Schalter 99, 100 dem Integrator 90 zugeführt werden können.

[0028] Das Korrektursignal, welches am Potentiometer 37 abgegriffen wird, wird mit den Verstärkerschaltungen 108, 109 erzeugt, denen über die Additionsstelle 113 der "115°"-Sollwert W_E sowie wahlweise über den Schalter 110 der Positions-Handsollwert W_", über den Schalter 111 der "300"-Sollwert sowie über den Schalter 112 der Sollwert aus dem Teach-In-Programmspeicher zugeführt wird.

[0029] Vom Potentiometer 37 gelangt der Korrekturwert auch noch auf eine Additionsstelle 101, die sich zwischen dem Schalter 99 und dem Widerstand 92 befindet. Der Schaltungsteil 114, 115, 116 dient zur optischen Anzeige, daß die Korrekturfunktion richtig eingestellt ist.

[0030] Mit dem Betriebsartenwahlschalter, der in die Stellungen 104, 105, 106 gebracht werden kann, ist es möglich, verschiedene Betriebsarten auszuwählen. In der Stellung 104 ist eine reine Handsteuerung möglich. Dagegen wird in der Stellung 105 gemäß den Befehlen des Programmspeichers 89 der automatische Kippvorgang durchgeführt, und zwar mit der erfindungsgemäßen ±10°-Korrektur. In der Stellung 106 findet das automatische Kippen auf Festpositionen statt.

[0031] In der Fig. 4a ist die Korrekturschaltung 108, 109, 113 gemäß Fig. 3 ausführlich dargestellt. Selbstverständlich sind auch alternativ digitale Korrekturen mit Hilfe eines Rechners oder dergleichen möglich.

[0032] Das zur Schaltungsanordnung der Fig. 4a gehörige Kennlinienfeld ist in der Fig. 4b dargestellt.

[0033] Die Endposition des Tiegels bei 115° wird beispielsweise mit -10 V am Punkt 20 festgelegt. Diese -10 V werden über einen Widerstand 21 einem Eingang 19 eines Verstärkers 22 zugeführt. Der Positionssollwert W des Tiegels, der am Punkt 23 ansteht, gelangt ebenfalls über einen Widerstand 24 auf den Eingang 19 des Verstärkers 22. Der invertierende Verstärker 22 mit dem einstellbaren Rückkopplungswiderstand 25 liefert an seinem Ausgang die negative Summe der an den Punkten 20 und 23 anliegenden Spannungen, multipliziert mit dem durch die Widerstände 21, 24 und 25 gegebenen Verstärkungsfaktor.

[0034] Um die Korrektur-Kennlinien für beide Polaritäten einspeisen zu können, ist ein Umkehrverstärker 33 vorgesehen, dessen Eingang über einen Widerstand 34 mit dem Ausgang 26 des Verstärkers 22 verbunden ist und der einen Rückkopplungswiderstand 35 aufweist. Zwischen den Ausgängen 26, 36 der beiden Verstärker 22, 33 ist ein Potentiometer 37 gelegt, mit dem verschiedene Korrektur-Kennlinien gemäß Fig. 4b eingestellt werden können.

[0035] In der Fig. 4b sind die Korrekturwerte K, die am Abgriff des Potentiometers 37 anstehen, in Abhängigkeit vom idealen Positionssollwert angegeben. Diese Korrekturwerte K hängen außer vom Positionssollwert W auch noch vom jeweils eingestellten Verstärkungsfaktor des Verstärkers 22 ab und von der Einstellung des Korrekturpotentiometers 37. Jede einzelne Kennlinie 27-32 ist somit einer bestimmten Einstellung des Potentiometers 37 zugeordnet.

[0036] Die Korrekturschaltung ist so ausgelegt, daß bei einem Sollwert W von 30° am Ausgang des Verstärkers 22 eine Spannung liegt, die einem Winkel von +10° entspricht. Am Ausgang des Inverters 33 liegt somit eine Spannung, die -10° entspricht. Diese beiden Werte liegen an beiden Seiten des Potentiometers 37, so daß bei einem Sollwert W von 30' der Korrekturwert K zwischen +10° und -10° eingestellt werden kann. Bei Annäherung des Sollwertes an die Endposition 115° (-10 V) geht die Ausgangsspannung des Verstärkers 22 gegen Null, d.h. die eingestellte Korrektur wird immer weniger wirksam und beim Erreichen der Endposition ist die korrigierte Kurve und die Originalkurve identisch (siehe Kurven, 5,10,12 in Fig. 2).

[0037] Beim Teach-In-Vorgang wir die Korrekturfunktion so berücksichtigt, daß im Programmspeicher eine normierte Gießkurve abgelegt wird, d.h. eine Gießkurve, die exakt bei 30° beginnt. Dazu wird von Handsollwert W_H der Korrekturwert K an der Additionsstelle 95 subtrahiert. Beim Gießvorgang wird das Korrektursignal K an der Additionsstelle 96 zu der vom Programmspeicher ausgegebenen normierten Gießkurve addiert.

[0038] Die Korrektureinstellung kann in der Praxis z.B. in der Weise erfolgen daß der Bediener manuell mittels des Potentiometers 84 den Tiegel 1 soweit kippt, daß die Schmelz gerade die Ausgießlippe 3 berührt. Das Korrekturpotentiometer 37 wird soweit verstellt, bis diz Anzeige 116 die richtige Einstellung signalisiert. Danach kann der automatische Abgießvorgang eingeleitet werden, wobei aufgrund der Korrekturschaltung ein ruchfreier Übergang vom Handbetrieb zum automatischen Gießen gewährleistet ist.

[0039] In Fig. 5 ist in einem Prinzip-Blockschaltbild der Einsatz der Erfindung beim automatischen Tiegelkippen dargestellt. Es wird im folgenden nur der Teil der Figur erläutert, der von Fig. 3 abweicht.

[0040] Zu Beginn des Teach-In-Vorgangs bzw. des Gieß-Vorgangs wird der Schalter 512 geöffnet und der zu diesem Zeitpunkt vorliegende Hand- sollwert, der der tatsächlichen Pour-Lip-Position a'_PL entspricht, im Analogspeicher 513, 501 gespeichert. Aus der Differenz zum exakten Pour-Lip-Wert 30°, aus dem Endwert W_E (115°) und dem aktuellen Sollwert W_G der W_H wird in der analogen Rechenschaltung 502 bis 509 eine geeignete Korrekturfunktion gebildet.

[0041] In Fig. 6a ist die Korrekturschaltung 501 bis 516 gemäß Figure 5 ausführlich dargestellt. Selbstverständlich sind alternativ auch digitale Korrekturen mit Hilf eines Rechners oder dergleichen möglich.

[0042] Das zur Schaltung Fig. 6a gehörende Kennlinienfeld ist in Fig. 6b für den Teach-In-Vorgang und in Fig. 6c für den Gießvorgang dargestellt.

[0043] Am Ausgang des Verstärkers 601 liegt der Handsollwert W_H, solange der Schalter 512 geschlossen ist. Wenn bei Gießbeginn oder Teach-In-Beginn der Schalter 512 geöffnet wird, wird der zuletzt vorhandene Handsollwert W_H als Startwert W_st gespeichert. Dieser entspricht immer der jeweiligen Pour-Lip-Position a'_PL. Der Verstärker 604 bildet die Differenz aus dem exakten Pour-Lip-Wert W_PL und dem Startwert W_st. Der Verstärker 603 bildet beim Teach-In-Vorgang die Differenz aus dem Endwert W_E und dem Startwert W_st, beim Geißvorgang die Differenz aus dem Endwert W_E und dem exakten Pour-Lip-Wert Wp_L. Am Ausgang des Dividierers 605 liegt der Quotient aus den Differenzen (W_PL―W_st)/ (W_E―W_PL) beim Gießvorgang bzw. (W_PL―W_st)/ (W_E―W_st) beim Teach-In-Vorgang. Der Quotient wird mit der Differenz aus dem Endwert W_E und dem aktuellen Sollwert W, die von dem Verstärker 602 gebildet wird, durch den Baustein 606 multipliziert. Als aktueller Sollwert W wird mit dem Schalter 510 der Programmersollwert W_G beim Gießen und mit dem Schalter 511 der Handsollwert W_H beim Teach-In ausgewählt. Die unterschiedlichen Korrekturfunktionen werden durch den Umschalter 514 ermöglicht. Beim Teach-In wird die erzeugte Korrektur K_Tzum Handsollwert addiert 95, um die zum Abspeichern notwendige Normkurve zu erhalten; beim Gießen wird die erzeugte Korrektur K_G zum Programmsollwert addiert, um aus der Normkurve die aktuelle Gießkurve zu erhalten. Die in Fig. 6a in Klammern angegebenen Beziehungen gelten wenn der Umschalter 514 in Position Teach-In steht.

Ansprüche

1. Anordnung für die Steuerung des Kippvorgangs eines Schmelztiegels (1), mit einer in einem Speicher (89) abgelegten Gießkurve, welche den Gießvorgang wenigstens vom Beginn des Ausgießens, wenn der Schmelztiegel (1) die Pour-Lip-Winkelstellung ap_L einnimmt, bis zum vollständigen Entleeren des Schmelztigels (1) nach Maßgabe einer auf bestimmte geometrische Verhältnisse des Schmelztiegels (1) und/oder des Schmelzguts bezogenen Funktion a=f(t) steuert, wobei a der Kippwinkel des Schmelztiegels (1) und t die Zeit bedeuten, gekennzeichnet durch eine Korrekturschaltung (108, 109, 37; 506, 507, 508; 22, 33; 602, 603, 604, 605, 606), die unter Berücksichtigung eines veränderten Pour-Lip-Winkels α'_PL die stetige Funktion α=f(t) in eine andere stetige Funktion umwandelt, die zu Beginn des Gießvorgangs im Zeitpunkt t_A einen Kippwinkel a'p_L hat, der vom Kippwinkel ap_L abweicht, und die am Ende des Gießvorgangs zum Zeitpunkt t_E einen Kippwinkel a' hat, der mit dem Kippwinkel im Zeitpunkt t_E identisch ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Schmelztiegels (1) vom Kippwinkel a=0° bis zum Pour-Lip-Winkel α_PL bzw. α'_PL manuell erfolgt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Schmelztiegels (1) vom Kippwinkel a=0° bis zum Pour-Lip-Winkel ap_L bzw. a'_PL automatisch erfolgt.

4. Anordnung nach einem oder nach mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß a=f(t) und a'=f(t lineare oder nichtlineare Funktionen sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung analog oder digital aufgebaut ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Speicher (89) gespeicherte Gießkurve nach dem Teach-In-Verfahren gewonnen ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß von Hand aus einer Startposition von a=0° oder a=ap_L in Abguß durchgeführt und die durchfährenen Winkelpositionen auf einem festen Zeitraster digitalisiert und in einem Digitalspeicher abgelegt werden.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung einen regelbaren Verstärker (22) aufweist, dem sowohl eine der Endposition des Schmelztiegels (1) zum Zeitpunkt t_F entsprechende elektrische Größe (-10 V) als auch eine dem fortlaufenden Sollwert der Kurve a=f(t) entsprechende elektrische Größe (W) zugeführt ist, daß der Ausgang dieses Verstärkers (22) auf einen Widerstand (37) mit Korrekturabgriff geschaltet ist, ferner, daß das Ausgangssignal des Verstärkers (22) auf den Eingang eines Inverters (33) gegeben ist und der Ausgang dieses Inverters ebenfalls an dem Widerand (37) liegt, dessen Abgrif das Korrektursignal K darstellt.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturwert K automatisch erzeugt wird, indem die vor Gießbeginn bestehende Tiegelposition gespeichert wird und der Differenz zum exakten 30°-Wert und der jeweiligen Tiegelposition durch eine Rechenschaltung (601 bis 607) die Korrekturgröße K ermittelt wird.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß manuell betätigbare Sollwertgeber vorgesehen sind, wobei bei Betätigung des ersten Sollwertgebers (94) der Schmelztiegel (1) in eine Position a=-15° geführt wird, während er bei Betätigung des zweiten Sollwertgebers (93) in die Position a=0°, bei Betätigung des dritten Sollwertgebers (91) in die Position a=90° und bei Betätigung des vierten Sollwertgebers (92) in die Position a=30° geführt wird.

11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betriebsartenwahlschalter vorgesehen ist, der eine Einstellung auf manuell gesteuertes Kippen und korrigiert-programmgesteuertes Kippen des Schmelztiegels (1) gestattet.

12. Anordnung nach einem oder nach mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Positions-Istwertgeber (83) vorgesehen ist, der einen Positions-Istwert (X) abgibt, welcher von einem Positions-Sollwert (W) subtrahiert und einem PID-Regler (85) zugeführt wird, der ein Hydraulik-Ventil (87) steuert, das die Hydraulikversorgung eines Stellzylinders (82) beinflußt, der mit einer Zahnstange (81) verbunden ist, die über ein Zahnrad (80) den Schmelztiegel (1) kippt.

13. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Positions-Sollwert (W) ein Hand-Sollwert (W_H) ein Gieß-Sollwert (W_G) oder ein Automatic-Sollwert (W_A) je nach Betriebsart ist.

14. Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Speicher für mehrere verschiedene Winkel α'_PL bei denen das Schmelzgut die Gießlippe des Schmelztiegels (1) berührt, eine besondere ideale Gießkurve abgelegt ist.

15. Anordnung nach einem oder mach mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor vorgesehen ist, der den jeweiligen Winkel α'_PL, be dem das Schmelzgut die Gießiippe berührt, automatisch erfaßt und einer zugeordneten Steuereinheit zuführt.

Revendications

1. Dispositif pour la commande du processus de basculement d'un creuset (1), comportant une courbe de coulée qui est mise dans une mémoire (89) et qui commande la processus de coulée, au moins depuis le début du versement, lorsque le creuset (1) prend la position angulaire ap_L correspondant à la lèvre de versement (Pour-Lip), jusqu'au vidage complet du creuset (1), selon l'indication d'une fonction a=f(t) rapportée à des conditions géométriques déterminées du creuset (1) et/ou du produit en fusion, fonction dans laquelle a signifie l'angle de basculement du creuset (1) et t signifie le temps, caractérisé par un circuit de correction (108, 109, 37; 506, 507, 508; 22, 33; 602, 603, 604, 605, 606), qui, en tenant compte d'un angle α'_PL, relatif à la lèvre de versement, modifié, convertit la fonction continue a=f(t) en une autre fonction continue qui donne, au début du processus de coulée, à l'instant t_", un angle de basculement a'_PL qui s'écarte de l'angle de basculement ap_L et qui donne, à la fin du processus de coulée, à l'instant t_E, un angle de basculement a' qui est identique à l'angle de basculement a à l'instant t_E.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande du creuset (1) se fait manuellement depuis l'angle de basculement a=0° jusqu'à l'angle, correspondant à la lèvre de versement, ap_L ou a'_PL.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande du creuset (1) se fait automatiquement depuis l'angle de basculement a=0° jusqu'à l'angle, correspondant à la lèvre de versement, α_PL ou α'_PL.

4. Dispositif selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fonctions a=f(t) et a'=f(t) sont linéaires ou non linéaires.

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de correction est de structure analogique ou numérique.

6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la courbe de coulée mémorisée dans la mémoire (89) est obtenue selon le procédé par apprentissage (Teach-In).

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on exécute à la main une coulée à partir d'une position de départ de a=0° ou a=ap_L et que les positions angulaires parcourues sont numérisées selon une trame fixe fonction du temps et mémorisées dans une mémoire numérique.

8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de correction présente un amplificateur réglable (22) auquel on amène aussi bien une valeur électrique (-10 V) correspondant à la position finale du creuset (1) à l'instant t_E qu'une valeur électrique (W) correspondant à la valeur prescrite continue de la courbe a=f(t); en ce que la sortie de cet amplificateur (22) est mise en circuit sur une résistance (37) avec prélèvement de correction; et en ce qu'en outre le signal de sortie de l'amplificateur (22) est envoyé à l'entrée d'un inverseur (33) et que la sortie de cet inverseur se trouve également à la borne de la résistance (37) où le signal prélevé représente le signal correcteur K.

9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur correctrice K est obtenue automatiquement, en ce sens que la position du creuset existant avant le début de la coulée est mémorisée et que la valeur correctrice K est obtenue, par un circuit de calcul (601 à 607), à partir de la différence entre la valeur exacte 30° et la position respective du creuset.

10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que sont prévus des émetteurs de valeur prescrite à manoeuvre manuelle, étant précisé que lorsque l'on manoeuvre le premier émetteur (94) de valeur prescrite, le creuset (1) est amené dans une position a=-15°, tandis que lorsque l'on manoeuvre le seconde émetteur (93) de valeur prescrite, il est amené dans la position a=0°, lorsque l'on manoeuvre le troisième émetteur (91) de valeur prescrite, il est amené dans la position a=90° et lorsque l'on manoeuvre le quatrième émetteur (92) de valeur prescrite, il est amené dans la position a=30°.

11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un sélecteur de mode de fonctionnement qui autorise un passage sur basculement à commande manuelle ainsi qu'un basculement du creuset (1) commandé par la programmation corrigée.

12. Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un émetteur (83) de valeur réelle de position qui émet une valeur réelle de position (X) que l'on soustrait d'une valeur prescrite de position (W) et que l'on amène à un régulateur PID (à action proportionnelle, intégrale, dérivée) (85) qui pilote une valle hydraulique (87) qui influence l'alimentation hydraulique d'un vérin (82) qui est relié à une crémaillère (81) qui fait basculer le creuset (1) par l'intermédiaire d'une roue dentée (80).

13. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, selon le mode de fonctionnement, la valeur prescrite de position (W) est une valeur prescrite manuelle (W_H), une valeur prescrite de coulée (W_G) ou une valeur prescrite automatique (W_A).

14. Dispositif selon le préambule de la revendication 1, caractérisé en ce qu'une courbe de coulée idéale particulière est mise dans une mémoire prévue pour plusieurs angles différents α'_PL pour lesquels le produit en fusion vient en contact avec la lèvre de versement du creuset (1).

15. Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un détecteur qui saisit automatiquement l'angle respectif a'_PL pour lequel le produit en fusion vient en contact avec la lèvre de versement et l'amène à une unité de commande appropriée.

Claims

1. Arrangement for controlling the operation of tipping a melting crucible (1), having a pouring curve which is stored in a memory (89) and which controls the pouring operation at least from the beginning of pouring-out when the melting crucible (1) assumes the pour-lip angle ap_L until the melting crucible (1) has been completely emptied in accordance with a function a=f(t) related to certain geometric conditions of the melting crucible (1) and/or of the molten material and in which a represents the tipping angle of the melting crucible (1) and t represents time, characterised by a correction circuit (108,109,37; 506, 507, 508; 22, 33; 602, 603, 604, 605, 606) which, taking into account an altered pour-lip angle a'_PL converts the constant function a=f(t) into a different constant function that, at the beginning of the pouring operation at point in time t_A, has a tipping angle α'_PL that differs from tipping angle α_PL and, at the end of the pouring operation at point in time t_E, has a tipping angle a' that is identical to the tipping angle a at point in time t_E.

2. Arrangement according to claim 1, characterised in that the control of the melting crucible (1) from tipping angle a=0° to pour-lip angle ap_L or α'_PL is effected manually.

3. Arrangement according to claim 1, characterised in that the control of the melting curcible (1) from tipping angle a=0° to pour-lip angle ap_L or a'p_L is effected automatically.

4. Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterised in that a=f(t) and a'=f(t) are linear or non-linear functions.

5. Arrangement according to claim 1, characterised in that the correction circuit is of analog or digital construction.

6. Arrangement according to claim 1, characterised in that the pouring curve stored in the memory (89) is obtained according to the teach-in process.

7. Arrangement according to claim 6, characterised in that from a starting position of a=0° or a=ap_L a pouring operation is carried out manually and the angular positions passed through are digitised on a fixed time grid and stored in a digital memory.

8. Arrangement according to claim 1, characterised in that the correction circuit has a regulat- able amplifier (22) which is supplied both with an electrical magnitude (-10 V) corresponding to the end position of the melting crucible (1) at point in time t_E and with an electrical magnitude (W) corresponding to the continuous desired value of the curve a=f(t), that the output of this amplifier (22) is connected to a resistor (37) having a correction tapping point, and also that the output signal of the amplifier (22) is supplied to the input of an inverter (33), and the output of this inverter is also applied to the resistor (37) and its tapped value forms the correction signal K.

9. Arrangement according to claim 1, characterised in that the correction value K is generated automatically in that the position of the crucible before pouring begins is stored and the correction magnitude K is obtained from the difference between that position and the exact 30° value from the respective crucible position by means of a computer circuit (601 to 607).

10. Arrangement according to claim 1, characterised in that manually operable desired value transmitters are provided, and on operation of the first desired value transmitter (94) the melting crucible (1) is moved into position a=-15°, whilst on operation of the second desired value transmitter (93) it is moved into position α=0°, on operation of the third desired value transmitter (19) into position a=90° and on operation of the fourth desired value transmitter (92) into position a=₃₀°.

11. Arrangement according to claim 1, characterised in that there is provided an operation selector switch which allows adjustment to manually controlled tipping and corrected-program-controlled tipping of the melting crucible (1

12. Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterised in that there is provided an actual position value transmitter (83) which emits an actual position value (X) which is subtracted from a desired position value (W) and is supplied to a PID regulator (85) which controls a hydraulic valve (87) that influences the hydraulic supply to an operating cylinder (82) which is connected to a toothed rack (81) that tips the melting crucible (1) by means of a pinion (80).

13. Arrangement according to claim 1, characterised in that the desired position value (W) is a manual desired value (W_H), a pouring desired value (W_G) or an automatic desired value (W_A), depending upon the type of operation.

14. Arrangement according to claim 1, characterised in that the correction circuit contains a memory in which there are stored ideal pouring curves for several angles a'_PL at which the molten material touches the pouring lip of the crucible.

15. Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterised in that there is provided a sensor that automatically detects the actual angle a'_PL at which the melt material touches the pouring lip and feeds it to an associated control unit.

Zeichnung