CH687044A5 - Method and apparatus for measuring a plurality of mold material properties at a produced in a Huelsenkoerper specimens from a foundry mold material. - Google Patents
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Description
1 1
CH 687 044 A5 CH 687 044 A5
2 2nd
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von mehreren Formstoffeigenschaften bei Giesse-rei-Formstoffen gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 6. The invention relates to a method for measuring several molding material properties in cast iron molding materials according to the preamble of claim 1 and a device for carrying out the method according to the preamble of claim 6.
Für eine gleichbleibende Gussteile-Quälität ist Formstoff mit möglichst gleichbleibender Qualität erforderlich, und daher müssen bei der Aufbereitung des Giesserei-Formstoffes dessen Eigenschaften während der gesamten Produktionszeit immer in dem erforderlich geringen Toleranzfeld liegen. In order for the quality of the cast parts to remain the same, molding material with the same quality as possible is required, and therefore the properties of the foundry molding material must always be within the required small tolerance range during the entire production time.
Die bekannten Labor-Prüfmethoden mittels Einzelgeräten sind für eine rasche Auswertung der Messergebnisse und für eine automatische Steuerung/Regelung der Sandaufbereitung während des Produktionsprozesses nicht geeignet. Für die automatische Steuerung/Regelung wurden Verfahren und Einrichtung der eingangs genannten Art geschaffen (z.B. US-PS 2 791 120), mit welchen aus dem Sandkreislauf entnommenen Formstoffen Prüfkörper hergestellt werden, an welchen durch meist nur zwei Messverfahren (Verdichtbarkeits- und Gründruckfestigkeitsmessung) die momentanen Eigenschaften des Formstoffes ermittelt werden. The known laboratory test methods using individual devices are not suitable for a quick evaluation of the measurement results and for automatic control / regulation of the sand preparation during the production process. For automatic control / regulation, methods and equipment of the type mentioned at the outset were created (e.g. US Pat. No. 2,791,120), with which molded materials taken from the sand cycle are used to produce test specimens, on which mostly only two measuring methods (measurement of compressibility and green pressure) measure the current properties of the molding material can be determined.
Nachteilig bei diesen Verfahren bzw. Einrichtung ist, dass meist die Anzahl der unterschiedlichen Messungen für eine exakte Auswertung und dauernde Beeinflussung der Formstoffeigenschaften zu gering, die Messergebnisse häufig ungenau und die Einrichtung meist mit mehreren auf einem Rundtisch angeordneten Hülsen für die Erstellung der zylindrischen Prüfkörper ausgerüstet ist, was zu grossen Abmessungen der Einrichtung mit einem hohen baulichen Aufwand führt. The disadvantage of this method and device is that the number of different measurements is usually too low for an exact evaluation and permanent influence on the properties of the molding material, the measurement results are often inaccurate and the device is usually equipped with several sleeves arranged on a rotary table for the creation of the cylindrical test specimens is what leads to large dimensions of the facility with a high level of construction.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art, bei welchem durch mehrere unterschiedliche Messverfahren und genauen Messergebnissen mit deren Auswertung eine exaktere Einhaltung der geforderten Formstoffqualität erreichbar wird, weil die Sanddaten direkt am Prüfkörper festgestellt werden. Die dafür erforderliche Einrichtung soll bei einem geringen baulichen Aufwand als Labor-Gerät aber auch für eine automatische Regelung der Sandaufbereitung verwendbar sein. The object of the present invention is to create a method of the type mentioned at the outset, in which a more exact adherence to the required molding material quality can be achieved by using several different measuring methods and precise measuring results because the sand data are determined directly on the test specimen. The equipment required for this should be usable as a laboratory device but also for an automatic regulation of the sand preparation, with little construction effort.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruches 1 und des Einrichtungsanspruches 6 erreicht. According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of method claim 1 and device claim 6.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den davon abhängigen Ansprüchen beschrieben. Further advantageous developments of the invention are described in the claims dependent thereon.
Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung beispielsweise dargestellt und nachfolgend beschrieben. The invention is illustrated for example in the accompanying drawing and described below.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Messung von Formstoffeigenschaften. The single figure shows a schematic representation of a device for measuring molding material properties.
Die Figur zeigt eine Einrichtung zur Messung von Formstoffeigenschaften, welche eine Einfüllstation 1 für chargenweise aus dem Formstoffkreislauf entnommenen Giesserei-Formstoff, eine erste Prüfstation 2 und eine zweite Prüfstation 3 aufweist. The figure shows a device for measuring molding material properties, which has a filling station 1 for batches of foundry molding material removed from the molding material cycle, a first test station 2 and a second test station 3.
Die Einfüllstation 1 weist einen ausserhalb eines Gehäuses 4 angeordneten Fülltrichter 5 auf, welcher durch eine am unteren Ende angeordnete Klappe 6 verschliessbar ist. Mittels einer Betätigungsvorrichtung 7, wie z.B. ein Hubzylinder, kann die Klappe 6 geöffnet oder geschlossen werden. Der Fülltrichter 5 ist mit einer am Gehäuse 4 befestigten Gewichtsmesseinrichtung 8 verbunden. The filling station 1 has a filling funnel 5 which is arranged outside a housing 4 and which can be closed by a flap 6 arranged at the lower end. By means of an actuating device 7, e.g. a lifting cylinder, the flap 6 can be opened or closed. The filling funnel 5 is connected to a weight measuring device 8 attached to the housing 4.
Ein mit dem Giesserei-Formstoff füllbarer Hülsenkörper 9 ist zusammen mit einer Bodenplatte 10 von der Einfüllstation in die erste Prüfstation 2 verschiebbar. Eine erste Verschiebeeinrichtung 11 greift an der Bodenplatte 10 an, wobei eine zweite Verschiebeeinrichtung 12 zur Verschiebung des Hülsenkörpers 9 auf der Bodenplatte 10 auf dieser angeordnet und mit dieser verschiebbar ist. A sleeve body 9 which can be filled with the foundry molding material can be moved together with a base plate 10 from the filling station into the first test station 2. A first displacement device 11 engages on the base plate 10, a second displacement device 12 for displacing the sleeve body 9 being arranged on the base plate 10 and being displaceable therewith.
Die Verschiebeeinrichtungen 11, 12 können elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Stellantriebe sein. The displacement devices 11, 12 can be actuators that can be actuated electrically, hydraulically or pneumatically.
An der ersten Prüfstation 2 ist für die Verdicht-barkeitsmessung oberhalb des Hülsenkörpers 9 eine erste Press-Vorrichtung 13 mit einer ersten Druckmesseinrichtung 14 und einer Wegmesseinrichtung 15 angeordnet. Die erste Press-Vorrichtung At the first test station 2, a first press device 13 with a first pressure measuring device 14 and a displacement measuring device 15 is arranged above the sleeve body 9 for the compressibility measurement. The first press device
13 weist einen vorzugsweise elektrische oder aber auch hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Stellantrieb 16 mit einem Press-Stempel 17 auf, wobei zwischen dem Stellantrieb 16 und dem Press-Stempel 17 die als elektrisch arbeitende Druckmessdose ausgebildete Druckmesseinrichtung 13 has a preferably electric or also hydraulically or pneumatically actuatable actuator 16 with a press ram 17, the pressure measuring device designed as an electrically operating pressure cell being between the actuator 16 and the press ram 17
14 angeordnet ist. 14 is arranged.
In der zweiten Prüfstation 3 ist oberhalb des Hülsenkörpers 9 für die Messung der Druckfestigkeit eine weitere Pressvorrichtung 18 mit einem Stellantrieb 19 und einem Press-Stempel 20 angeordnet, wobei der Stellantrieb 19 mit einer Wegmesseinrichtung 21 versehen dem Stellantrieb 16 mit dessen Wegmesseinrichtung 15 entspricht. In the second test station 3, a further pressing device 18 with an actuator 19 and a press ram 20 is arranged above the sleeve body 9 for measuring the compressive strength, the actuator 19 provided with a displacement measuring device 21 corresponding to the actuator 16 with its displacement measuring device 15.
Unterhalb der eine Durchgangsöffnung 22 aufweisenden Bodenplatte 10 ist ein Auflageteil 23 mit einer als Druckmessdose ausgebildeten Druckmesseinrichtung 24 zur Messung der Druckfestigkeit angeordnet. Below the base plate 10, which has a through opening 22, there is a support part 23 with a pressure measuring device 24 designed as a pressure cell for measuring the pressure resistance.
Auflageteil 23 und Druckmesseinrichtung 24 sind mittels einer VerStelleinrichtung 25 horizontal verschiebbar, wobei die VerStelleinrichtung einen elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch antreibbaren Stellantrieb 26 aufweist, an welchem ein Halteteil 27 mit der Druckmesseinrichtung 24 und dem Auflageteil 23 angeordnet ist. Support part 23 and pressure measuring device 24 can be displaced horizontally by means of an adjusting device 25, the adjusting device having an electrically, hydraulically or pneumatically driven actuator 26, on which a holding part 27 with the pressure measuring device 24 and the supporting part 23 is arranged.
Der Press-Stempel 20 weist an seiner Druckfläche Düsen 28 zur Durchleitung eines Gases oder Druckluft auf. Die Düsen 28 sind mit einem Gasdruckerzeuger, vorzugsweise mit einem als Ventilator ausgebildeten Drucklufterzeuger 29 zur Messung der Gasdurchlässigkeit wirkverbunden, wobei in der Leitung zu den Düsen 28 eine Druckmesseinrichtung angeordnet ist. The press stamp 20 has nozzles 28 on its pressure surface for the passage of a gas or compressed air. The nozzles 28 are operatively connected to a gas pressure generator, preferably a compressed air generator 29 designed as a fan, for measuring the gas permeability, a pressure measuring device being arranged in the line to the nozzles 28.
Unterhalb der Bodenplatte 10 ist in der zweiten Prüfstation 3 ein mittels eines Stellantriebes 30 horizontal verschiebbarer U-förmiger Stempel 31 mit einem eine Druckmesseinrichtung 32 aufweisenden Gegenlager 33 zur Messung der Doppelscherfestigkeit angeordnet. Arranged beneath the base plate 10 in the second test station 3 is a U-shaped stamp 31, which can be displaced horizontally by means of an actuator 30, with a counter bearing 33 having a pressure measuring device 32 for measuring the double shear strength.
Alle Druckmesseinrichtungen 14, 24 und 32, die All pressure measuring devices 14, 24 and 32 that
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
2 2nd
3 3rd
CH 687 044 A5 CH 687 044 A5
4 4th
Wegmesseinrichtungen 15 und 21 sowie die Gewichtsmesseinrichtung 8 sind zur Übermittlung der elektrischen Messdaten mittels Leitungen mit einem Auswertgerät 40 verbunden, wo die Mess-Signale bei einer Labor-Anwendung der Einrichtung ausgewertet, gespeichert, angezeigt und/oder ausgedruckt werden und somit auch für die Qualitätssicherung benutzt werden können. Distance measuring devices 15 and 21 and the weight measuring device 8 are connected to an evaluation device 40 for the transmission of the electrical measurement data by means of lines, where the measurement signals are evaluated, stored, displayed and / or printed out in a laboratory application of the device and thus also for quality assurance can be used.
Der Verfahrensablauf zur Prüfkörperherstellung und Messung von Formstoffeigenschaften mit der vorgängig beschriebenen Einrichtung ist wie folgt: The procedure for the production of test specimens and the measurement of molding material properties with the device described above is as follows:
Von dem für Giesszwecke in einer Formstoffaufbereitungsanlage behandelten Formstoff wird eine geringe Menge dem Fülltrichter 5 zugeführt und bis zu einer vorgegebenen Gewichtsmenge Formstoff gefüllt. A small amount of the molding material treated for casting purposes in a molding material preparation system is fed to the filling funnel 5 and filled up to a predetermined amount by weight of molding material.
Durch Öffnen der Klappe 6 wird der Formstoff im aufgelockerten Zustand in den Hohlraum des darunter stehenden Hülsenkörpers 9 eingefüllt. Beim Verschieben des Hülsenkörpers 9 zusammen mit der Bodenplatte 10 in die erste Prüfstation 2 wird der überschüssige Formstoff vom Hülsenkörper 10 abgestreift. By opening the flap 6, the molded material is filled into the cavity of the sleeve body 9 underneath in the loosened state. When the sleeve body 9 is moved together with the base plate 10 into the first test station 2, the excess molding material is stripped off the sleeve body 10.
In der Prüfstation 2 wird die Verdichtbarkeit des Formstoffes gemessen, wobei der Press-Stempel In the test station 2, the compressibility of the molding material is measured, with the press stamp
17 bis zu einer vorbestimmten Presskraft, welche an der ersten Druckmesseinrichtung 14 gemessen wird, den Formstoff verdichtet. Dabei wird der Verdichtungsweg mittels der Wegmesseinrichtung 15 gemessen und als Signal dem Auswertgerät 40 zugeleitet. 17 compresses the molding material up to a predetermined pressing force, which is measured on the first pressure measuring device 14. The compression path is measured by means of the path measuring device 15 and fed to the evaluation device 40 as a signal.
Der gemessene Verdichtungsweg bestimmt gleichzeitig die Höhe des ersten Prüfkörpers. Falls dieser nicht die Norm-Höhe eines Norm-Prüfkörpers aufweist, wird der gemessene Wert für eine Korrektur des Zuteil-Gewichtes der Gewichtsmesseinrichtung 8 für die Formstoff-Einfüllmenge benützt, was durch eine entsprechende Umsetzung bzw. Berechnung in dem Auswertgerät erfolgt, wobei auch das volle Volumen des Hülsenkörpers bei der Berechnung zugrunde gelegt wird. The measured compression path also determines the height of the first test specimen. If this does not have the standard height of a standard test specimen, the measured value is used for a correction of the allotment weight of the weight measuring device 8 for the molding material filling quantity, which is done by a corresponding implementation or calculation in the evaluation device, with this also full volume of the sleeve body is used in the calculation.
Der durch die Verdichtung hergestellte erste Prüfkörper wird durch Verschieben des Hülsenkörpers 9 auf der Bodenplatte 10 in die zweite Prüfstation 3 gebracht, wobei dann der Prüfkörper durch die Durchgangsöffnung 22 in der Bodenplatte 10 mittels des Press-Stempels 20 der Pressvorrichtung The first test specimen produced by the compression is brought into the second test station 3 by displacing the sleeve body 9 on the base plate 10, the test specimen then passing through the passage opening 22 in the base plate 10 by means of the press ram 20 of the press device
18 bis zum Auflageteil 23 durchgeschoben wird. 18 is pushed through to the support part 23.
Hier wird durch Verschieben des u-förmigen Here, by moving the U-shaped
Stempels 31 mittels des Stellantriebes 30 die Doppelscherfestigkeit festgestellt, wobei die Mess-Si-gnale der Druckmesseinrichtung 32 dem Auswertgerät 40 zugeleitet werden. Stamp 31 determined by means of the actuator 30, the double shear strength, the measurement signals of the pressure measuring device 32 being fed to the evaluation device 40.
Die abgescherten Teile des Prüfkörpers fallen dann nach Verschieben des Auflageteils 23 nach links in einen Behälter. Die Messung der Druckfestigkeit und der Gasdurchlässigkeit darf nur an einem Normprüfkörper mit einer bestimmten Normhöhe vorgenommen werden. Dieser wird dann mit einer über das Gewicht korrigierten Füllmenge im Hülsenkörper 3 durch Verdichten mittels der ersten Pressvorrichtung 13 hergestellt, wobei die Höhe des Normprüfkörpers durch die Wegmesseinrichtung 15 festgestellt wird. The sheared parts of the test specimen then fall into a container after moving the support part 23 to the left. The measurement of pressure resistance and gas permeability may only be carried out on a standard test specimen with a certain standard height. This is then produced with a filling quantity corrected by the weight in the sleeve body 3 by compression by means of the first pressing device 13, the height of the standard test body being determined by the displacement measuring device 15.
War die über das Gewicht korrigierte Einfüllmenge Formstoff zur Erreichung eines Normprüfkörpers nicht richtig, wird dieser Vorgang wiederholt, bis durch Verdichten der korrigierten Einfüllmenge die Norm-Höhe eines Norm-Prüfkörpers erreicht wird. If the amount of molding material corrected by weight was not correct to achieve a standard test specimen, this process is repeated until the standard height of a standard test specimen is reached by compressing the corrected fill quantity.
Nach dem Verschieben des Norm-Prüfkörpers mit dem Hülsenkörper 9 in die zweite Prüfstation 3 wird durch Einfahren des Press-Stempels 20 in den Hülsenkörper die Gasdurchlässigkeit gemessen. After the standard test body with the sleeve body 9 has been moved into the second test station 3, the gas permeability is measured by moving the press ram 20 into the sleeve body.
Hierbei wird ein pro Zeiteinheit konstanter Volumenstrom eines Gases - vorzugsweise Luft - mittels der Düsen 28 in den Prüfkörper geleitet, wobei der maximale Druckanstieg gemessen und als elektrisches Signal dem Auswertgerät 40 zugeleitet wird. Here, a volume flow of a gas - preferably air - that is constant per unit of time is conducted into the test specimen by means of the nozzles 28, the maximum pressure rise being measured and fed to the evaluation device 40 as an electrical signal.
Anschliessend wird der Normprüfkörper mittels des Press-Stempels 20 durch die Durchgangsöffnung 22 auf das Auflageteil 23 geschoben und die Messung der Druckfestigkeit am Normprüfkörper festgestellt. Hierbei wird der Normprüfkörper mittels der Pressvorrichtung 18 einer Druckkraft ausgesetzt bis er auseinanderbricht, wobei die Druckkraft mittels der Druckmesseinrichtung 24 gemessen wird und die Mess-Signale dem Auswertgerät 40 zugeleitet werden. Nach dem Verschieben des Auflageteils 23 nach links fallen die geborstenen Teile des Normprüfkörpers in den darunter angeordneten Behälter. The standard test specimen is then pushed by means of the press ram 20 through the through opening 22 onto the support part 23 and the measurement of the compressive strength on the standard test specimen is established. Here, the standard test specimen is subjected to a compressive force by means of the pressing device 18 until it breaks apart, the compressive force being measured by means of the pressure measuring device 24 and the measurement signals being fed to the evaluation device 40. After moving the support part 23 to the left, the burst parts of the standard test specimen fall into the container arranged underneath.
Alle der Reihe nach gewonnenen Messdaten, wie Verdichtbarkeit, Druckfestigkeit, Gasdurchlässigkeit, Doppel-Scherfestigkeit und Sandgewicht sowie das errechnete Verhältnis von Scherfestigkeit zu Druckfestigkeit dienen zur Analyse des in einer Formstoffaufbereitungsanlage aufbereiteten Formstoffes, wobei dann die Soll- und Ist-Werte miteinander verglichen werden können und eine Korrektur der Formstoffeigenschaften automatisch möglich ist. All measurement data obtained in succession, such as compressibility, compressive strength, gas permeability, double shear strength and sand weight, as well as the calculated ratio of shear strength to compressive strength, are used to analyze the molded material processed in a molding material preparation system, whereby the target and actual values can then be compared and a correction of the molding material properties is automatically possible.
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