Verfahren und Einrichtung zum gesteuerten Abgiessen einer Form mit flüssigem Metall
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtung zum gesteuerten Abgiessen einer Form mit flüssigem Metall, wobei die Menge des benötigten Metalles vorausbestimmt wird.
Es ist bekannt, Formen, insbesondere Giessereiformen, so abzugiessen, dass die benötigte Metallmenge vor dem Abgiessen in einem besonderen Gefäss durch Wiegung bestimmt wird. Im weiteren ist es bekannt, aus einem Gefäss dadurch, dass man die Gewichtsabnahme während des Abgiessens bestimmt, Flüssigmetall zu entnehmen und einer Form zuzuführen.
Die vorstehend genannten Verfahren haben den Nachteil, dass das flüssige Metall zuerst in den Wiegebehälter und dann aus dem Wiegebehälter in die Form umgeschüttet werden muss. Dieses zweimalige Umschütten führt nicht nur zu einer vermehrten Schlackenbildung und damit verbundenen Zusetzen der Auslaufschnauze, sondern auch zu einem Temperaturverlust des flüssigen Metalles.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu beheben. Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zuerst das Gewicht der Form einschliesslich der mit der Form zusammenwirkenden Teile vor Beginn des Abgiessens gewogen wird und dass das anschliessende Abgiessen der Form nach Erreichung eines weiteren vorausbestimmten, die erste Wiegung übersteigenden Metallgewichtes, beendet wird.
Die Erfindung umfasst auch eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche sich von bekannten Einrichtungen dadurch unterscheidet, dass ein flüssiges Metall enthaltender Behälter mit maschinell betätigter Entleervorrichtung durch eine Programmsteuerung mit einer Wiegevorrichtung in Wirkungsverbindung gebracht ist und die Programmsteuerung eine Folgeschaltung aufweist, mit welcher eine dem Behälter benachbarte Giessform mit dazu gehörenden Teilen in einem ersten Schritt im leeren Anlieferungszustand gewogen und anschliessend in einem zweiten Schritt die Entleervorrichtung des Behälters zwecks Abgiessen der Form in Betrieb gesetzt und nach Erreichen des in die Programmsteuerung eingegebenen, für die jeweilige Giessform benötigten Metallgewichtes der Metallzufluss zur Form unterbrochen wird.
In den Zeichnungen wird der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 3 einen Grundriss der Teile, die in Fig. 2 unter der Linie III-III dargestellt sind, und
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Form, in Pfeilrichtung IV in Fig. 2 gesehen.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Wiegevorrichtung bezeichnet, welche sich auf einen Träger 2 abstützt. Ein Tragbügel 3, der sich auf die Wiegevorrichtung 1 abstützt, trägt einen Rollbahnabschnitt 4. Eine Form 5, welche an der dargestellten Stelle zum Abgiessen bereit steht, wird von einem Behälter 6 über die Schnauze 7 mit flüssigem Metall 8 gefüllt. Durch Eintauchen eines Verdrängungskörpers 9 kann der Zufluss von flüssigem Metall 8 in die Form 5 gesteuert werden. Die Hub- und Senkbewegung des Verdrängungskörpers 9 erfolgt mittels Antrieb 10, welcher auf eine mit dem Verdrängungskörper 9 verbundene Zahnstange 11 einwirkt. Mit der Wiegevorrichtung 1 ist eine Programmsteuerung 12 bekannter Bauart in Wirkungsverbindung gebracht, die ihrerseits in Folgeschaltung den Antrieb 10 betätigt.
Die Programmsteuerung 12 arbeitet wie folgt: In einem ersten Schritt wird die abgiessbereite Form 5 auf den Rollbahnabschnitt 4 geschoben und durch die Wiegevorrichtung 1, beispielsweise eine Druckmessdose, zusammen mit den Teilen 3 und 4 gewogen. Das Wiegeergebnis wird in bekannter Weise durch die Programmsteuerung 12 festgehalten. In einem zweiten Schritt wird der Antrieb 10 in Betrieb gesetzt und dadurch der Verdrängungskörper 9 nach unten bewegt. Die Geschwindigkeit der Tauchbewegung des Verdrängungskörpers 9 bestimmt die in die Form 5 eintretende Menge flüssigen Metalles pro Zeiteinheit.
Die Wiegevorrichtung 1 misst nun auch das Gewicht der in die Form eingebrachten flüssigen Metallmenge. Das Wiegeergebnis wird der Programmsteuerung ebenfalls zugeleitet.
Erreicht die weitere Wiegung das für das Abgiessen der jeweiligen Form benötigte, in die Programmsteuerung eingegebene Metallgewicht, so bewirkt die Programmsteuerung eine Umkehrung der Drehrichtung des Antriebs 10 und damit ein sofortiges Hochziehen des Verdrängungskörpers 9. Die der Form nach Erteilung des Befehles zur Beendigung des Giessvorganges noch zulaufende Menge an flüssigem Metall wird umso kleiner, je schneller der Verdrängungskörper 9 nach oben gehoben wird. Je kleiner die nach Befehlserteilung noch zulaufende Menge an flüssigem Metall gehalten werden kann, umso genauer ist die abgegossene Metallmenge in der Form.
In den Fig. 2, 3 und 4 ist mit 21 eine Wiegevorrichtung mit einer Druckmessdose, mit 22 eine weitere Wiegevorrichtung mit zwei Druckmessdosen dargestellt. Die Anordnung dieser drei Druckmessdosen in Dreipunktlage wird so gewählt, dass die Druckmessdose 21 im Schwerpunkt der Formenhohlräume 23 der einen Formhälfte und die zwei Druckmessdosen 22 im Grundriss der Schwerpunkte der Formenhohlräume 24 der anderen Formhälfte liegen. Auf den Druckmessdosen 21 und 22 ruht der Rollbahnabschnitt 25, auf welchen eine giessbereite Form 26 bereitgestellt werden kann.
Auf den Rollbahnabschnitt 25 können auch Durchläufe 27, 28, 29 und 30 abgestützt werden. Mit 31 und 32 sind Giessrinnen auf der Oberseite der Form bezeichnet. Auf Fig. 4 ist ersichtlich, dass die Giessrinne 31 zum Formenhohlraum 23 und die Giessrinne 32 zum Formenhohlraum 24 führt. Ein Stopfenbehälter 33 von bekannter Bauart besitzt vier über den Durchläufen 27, 28, 29 und 30 angeordnete Stopfen. Die Stopfen 34 und 35 sind in Fig. 2 ersichtlich. Zwei weitere Stopfen, die den Durchläufen 29 und 30 zugeordnet sind, sind in den Fig. 2 und 3 nicht dargestellt. Jeder der vorgenannten Stopfen besitzt eine maschinelle Betätigung, die aus einem Drehpunkt 38, 39, einem Doppelhebel 40, 41 und einem Zylinder 42, 43 besteht.
Mit 44 und 45 sind zwei Programmsteuerungen bezeichnet, wobei die Programmsteuerung 44 den Stopfen 34 und 35 zugeordnet ist, wahlweise aber auch alle vier Stopfen des Behälters 33 steuern kann. Die Programmsteuerung 45 ist mit den Druckmessdosen 22 verbunden und steuert nur die den Durchläufen 29 und 30 zugeordneten Stopfen.
Mit der Ausführungsform von Fig. 2 bis 4 sind folgende Anwendungen möglich: Anwendung a)
Die Programmsteuerung 44 steuert in einem ersten Schritt die Bewegung einer abgiessbereiten Form 26 auf den Rollbahnabschnitt 25. Hierbei wird durch die Wiegevorrichtungen 21, 22, beispielsweise als Druckmessdosen ausgebildet, der Rollbahnabschnitt 25, die Form 26 und die Teile 27 bis 30 gewogen. In diesem Anwendungsfall wird über die Verbindungsleitung 46 das Wiegeergebnis der Druckmessdosen 22 sowie über die Verbindungsleitung 48 das Wiegeergebnis der Druckmessdose 21 der Programmsteuerung 44 zugeführt.
Die Verbindung 47 zur Programmsteuerung 45 ist in diesem Fall unterbrochen. In einem zweiten Schritt wird das Abgiessen durch die Betätigung aller Stopfen eingeleitet. Die Grösse der Durchtrittsöffnungen der Stopfen bestimmt die Menge des aus dem Stopfenbehälter 33 austretenden flüssigen Metalles pro Zeiteinheit. Die Wiegevorrichtungen 21 und 22 messen nun auch das Gewicht des in die Form 26 einströmenden Metalles. Erreicht das, während des ersten Schrittes durch Messung (Wägung) ermittelte übersteigende Gewicht das in die Programmsteuerung 44 eingegebene, für die jeweilige Form benötigte Metallgewicht, so bewirkt die Programmsteuerung 44 die sofortige Schliessung aller Stopfen und beendet damit den Giessvorgang.
Anwendung b)
Die Anwendung b) unterscheidet sich von der Anwendung a) dadurch, dass der Zufluss über den Stopfen 34 bzw.
den Durchlauf 27 sowie über den dem Durchlauf 29 zugeordneten Stopfen nach Erreichung eines Teiles des vorausbestimmten Gewichtes an flüssigem Metall geschlossen wird.
Der Zufluss über die Stopfen 35 bzw. Durchlauf 28 sowie über den dem Durehlauf 30 zugeordneten Stopfen wird nach Erreichung des ganzen für die Füllung der Form benötigten Metallgewichtes geschlossen. Dieselbe Programmsteuerung für Anwendung b) kann auch so gestaltet sein, dass der Zufluss über die den Durchläufen 27 und 29 zugeordneten Stopfen nach Ablauf einer einstellbaren Zeit geschlossen wird, während der Zufluss über die den Durchläufen 28 und 30 zugeordneten Stopfen erst nach Erreichung des ganzen vorausbestimmten Metallgewichtes beendet wird.
Anwendung c)
Die Anwendung c) unterscheidet sich von der Anwendung a) dadurch, dass zwei getrennte Hohlräume 23 und 24 (Fig. 4) der Form 26 gleichzeitig und voneinander unabhängig gesteuert abgegossen werden. Zu diesem Zweck werden beide Programmsteuerungen 44 und 45 in Betrieb gesetzt.
Die Druckmessdose 21 steuert über die Verbindungsleitung 48 die Programmsteuerung 44. Die Druckmessdosen 22 sind über die Verbindungsleitungen 46 und 47 an die Programmsteuerung 45 angeschlossen. In Fig. 4 liegt die Druckmessdose 21 im Grundriss unter dem Schwerpunkt der den Hohlraum 23 ausfüllenden flüssigen Metallmenge, während der Schwerpunkt des flüssigen Metalles im Hohlraum 24 auf einer Geraden zwischen den beiden Druckmessdosen 22 liegt.
Diese Anordnung gewährleistet, dass die Druckmessdose 21 nur das dem Hohlraum 23 zugeordnete Metallgewicht bestimmt. Gleichzeitig bestimmen die beiden Druckmessdosen 22 nur das dem Hohlraum 24 zugeordnete Metallgewicht.
In Ausnahmefällen, in welchen sich der Schwerpunkt der flüssigen Metallmengen in den Hohlräumen 23 oder 24 gegenüber den Druckmessdosen 21 oder 22 verschiebt, behebt eine entsprechende Korrektur der Programmsteuerung 44 bzw. 45 den dadurch entstehenden Fehler.
Anwendung d)
Die Anwendung d) betrifft eine Erweiterung der Programmsteuerung von Anwendung c) derart, dass je einer der zu den Durchläufen gehörenden Stopfen, welche den beiden getrennten Hohlräumen 23 und 24 zugeordnet sind, unabhängig voneinander nach Erreichen eines Teiles des vorausbestimmten Metallgewichtes oder nach Ablauf einer einstellbaren Zeit geschlossen werden. Die beiden weiteren Stopfen werden erst nach Erreichung des jeweiligen ganzen vorausbestimmten Gewichtes der beiden Hohlräume 23 und 24 unabhängig voneinander geschlossen.
An Stelle der in Fig. 1 bis 4 dargestellten Behälter mit Verdrängungskörper oder mit Stopfenverschluss ist auch ein maschinell kippbares Gefäss zum Zuführen des flüssigen Metalles zur Form anwendbar.
Die in den Fig. 2 und 3 beispielsweise gezeigten Durchläufe 27 bis 30, welche Strahlumlenkungsmittel aufweisen, besitzen den Vorteil, dass der in die Form eintretende Strahl flüssigen Metalles stark beruhigt wird. Dadurch wird ermöglicht, grosse Mengen pro Zeiteinheit von flüssigem Metall in die Form einzubringen, ohne Störungen durch Spritzer oder Turbulenzen zu erzeugen. Der Zusammenhang dieser Durchläufe mit der vorliegenden Erfindung ist dadurch gegeben, dass das Gewicht der Durchläufe und der beim Abgiessen darin vorhandenen flüssigen Metallmenge ebenfalls mit der Form gewogen und in die Programmsteuerung einbezogen wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass die vergiessbare flüssige Metallmenge pro Zeiteinheit wesentlich gesteigert werden kann.
Die Erfindung gestattet ferner, die flüssige Metallmenge auf eine bisher unbekannte sich im laufenden Betrieb nicht verändernde Genauigkeit zu bestimmen.
Die Verwendung von zwei verschiedenen Zuführungen für das flüssige Metall beim Abgiessen einer Form ermöglicht eine rasche Füllung eines Giessbeckens oder eines Oberlaufes, um anschliessend durch Absperrung der einen Zuführung die Vollhaltung des Giessbeckens oder Oberlaufes bis zur Beendung des Abgiessens zu gewährleisten.
Im weiteren ermöglicht das erfindungsgemässe Verfahren die Trennung einer Form in zwei Hohlräume, welche gleichzeitig und voneinander unabhängig abgegossen werden können. Dieser Vorteil wirkt sich besonders für grossflächige Formen aus. Die gezeigte Dreipunktlagerung 21, 22 ermöglicht auch ein unabhängiges Abgiessen einer dreigeteilten Form. In der Praxis wird dies jedoch nur selten angewendet.
Durch die Anordnung eines oder mehrerer der Form vorgeschalteter Durchläufe, welche Strahlumlenkungsmittel aufweisen, kann die Eintrittsgeschwindigkeit des flüssigen Metalles in die Form wesentlich herabgesetzt werden. Das dadurch bewirkte beruhigte Abgiessen ermöglicht in der Praxis die Abgiessmenge pro Zeiteinheit wesentlich zu steigern.