DD233502A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur steuerung von durchlaufmischern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur automatischen Herstellung von Gussformen auf Durchlaufmischern. Es ist das Ziel der Erfindung, auch bei unvermeidbaren Schwankungen bei der Dosierung insbesondere der schuettfaehigen Formstoffkomponenten Schwankungen der Formstoffzusammensetzung und damit verbundenen Form- und Gussstueckausschuss zu vermeiden. Die Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Korrektur der Steuerdateien von Automatikprogrammen fuer Durchlaufmischer zu schaffen, die gewaehrleisten, eine entsprechend den technologischen Erfordernissen vorgegebene Formstoffzusammensetzung waehrend des Betriebszyklus des Mischers konstant zu halten und das von dem abzuformenden Modell abhaengige Fuellregime beliebig oft, auch bei veraenderten Betriebsbedingungen reproduzierbar zu machen. Die Erfindung sieht vor, den Durchsatz der schuettfaehigen Komponenten des Formstoffes zu erfassen und nach Massgabe der vorgegebenen Formstoffrezeptur die Mengendosierung der uebrigen Komponenten rechnergesteuert anzupassen, das Weg-Zeit-Regime des "teach in"-Betriebes zusammen mit den Formstoffausfluss-Leistungsangaben zu speichern, mit denen des Automatikbetriebes zu vergleichen und bei Differenzen Bewegungsgeschwindigkeit und Haltezeiten des Auslaufstutzens entsprechend zu variieren.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur automatischen Steuerung des Formstoffaufbereitungsund Füllprozesses mit Durchlaufmischern, deren Aufgabe das gleichzeitige Aufbereiten und Einbringen des Formstoffes in die Formkästen ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es wurde bereits vorgeschlagen, die automatische Steuerung von Durchlauf mischern durch ein Verfahren so zu realisieren, daß diefür das automatische Betreiben notwendigen Steuerdaten in einem erstmalig manuell ausgeführten Maschinenablauf derart ermittelt werden, daß kein zusätzlicher Zeitaufwand für eine Programmierung notwendig ist und keine Einschränkung der Technologie der Formherstellung erfolgen muß (WP B 22 C/2589662). Die Erstellung der Steuerdateien für den Automatikbetrieb mittels eines sogenannten „teach in"-Verfahrens ist somit eine günstige Lösung für eine automatische Betriebsweise. Die längere Erprobung der automatischen Betriebsweise unter Produktionsbedingungen auf der Grundlage der im „teach in"-Verfahren ermittelten Steuerdaten zeigte aber, daß eine hohe Reproduzierbarkeit des Aufbereitungs- und Füllprozesses nur dann gegeben ist, wenn die den Steuerdaten zugeordneten Betriebsstoffe in gleicher Menge und Qualität zugeführt werden wie bei der erstmaligen manuell-gesteuerten Aufbereitung der Formstoffe und dem Füllen des Formkastens. Durch Veränderung der Transportbedingungen für die Sandkomponenten, durch Reaktion einzelner Komponenten miteinander sowie durch den Einfluß von Feuchte und Temperatur auf die schüttfähigen Komponenten wie Neusand und Altsand und auf die viskosen Eigenschaften der flüssigen Komponenten des Durchlaufmischers kann sich deren dosierte Menge aber so verändern, daß eine Störung des Prozesses während des Automatikbetriebes eintritt. Die bekannten technischen Lösungen sind nicht in der Lage, Korrekturen der Steuerdateien so vorzunehmen, daß ein automatischer Ausgleich der Dosierung der Betriebsstoffe derart erfolgt, daß die bei dem ersten manuell gesteuertenMaschinenablauf vorgegebenen technologischen Parameter ausreichend genau reproduziert werden.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die ein automatisches Betreiben von Durchlaufmischern bei der Herstellung von Sandformen für Gußstücke oder Kernen für die Gußstückherstellung, ermöglichen. Auch bei veränderten Betriebsbedingungen insbesondere Schwankungen des Mengendurchsatzes der schüttfähigen Komponenten, des Durchlaufmischers soll im automatischen Betrieb, die Qlm 'tat der erzeugten Formen und Kerne gesichert werden und ein Minimum an Verbrauch der Betriebsstoffe gewährleistet werden. Bei vorgegebener Rezeptur soll eine Einsparung der Binder- und Härtekomponenten erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Korrektur der Steuerdateien von Automatikprogrammen für Durchlaufmischer zu schaffen, die es ermöglichen, eine einmal während eines manuell gesteuerten Maschinenablaufes entsprechend der technologischen Notwendigkeit vorgegebene Formstoffrezeptur und eines von dem abzuformenden Modell abhängenden Füllregimes beliebig oft, auch bei veränderten Betriebsbedingungen zu reproduzieren. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Maschinenzustände des Durchlauf mischers, die ihm in einem ersten vom Bediener gesteuerten Arbeitsprozeß eingegeben werden, über Meßwertaufnehmer, Meßwertverstärker und Meßwertwandler von einer Steuereinheit in bekannte. Weise aufgenommen, gespeichert und ausgewertet werden. Diese Erfassung der Maschinenzustände umfaßt insbesondere die Durchsätze der schüttfähigen Formstoffkomponenten, die Mengenanteile der Flüssigkomponenten Binder und Härter, die Bewegungsgeschwindigkeit des Auslaufstutzens sowie die Verweildauer desselben an Orten des Formkastens an denen infolge der Modellkontur eine größere Menge aufbereiteten

Formstoffes dosiert werden muß. Diese im „teach in"-Verfahren ermittelten Steueralgorithmen werden bei der Reproduktion des Arbeitsablaufes in der erfindungsgemäßen Verfahrensweise nach einer Beziehung so beeinflußt, daß in Abhängigkeit vom jeweils aktuellen Durchsatz der schüttfähigen Komponenten, das sind Neu- und Altsand, die Mengenanteile der anderen Komponenten verändert werden. Diese Veränderungen erfordern weiterhin das im „teach in"-Verfahren ermittelte Füllregime den aktuellen Betriebsbedingungen beim Automatikbetrieb anzupassen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß in Abhängigkeit vom jeweils aktuellen Mengendurchsatz der schüttfähigen Komponenten des aufzubereitenden Formstoffes sowohl die Zugabe der flüssigen Komponenten wie Härterund Binder als auch die Bewegungsgeschwindigkeit des Auslaufstutzens so im „teach in"- und Automatikbetrieb geregelt wird, das eine gewünschte Formstoffrezeptur beliebig oft reproduziert werden kann. Dabei wird ausgehend vom aktuellen Meßwert des Meßwertaufnehmers für die schüttfähigen Formstoffkomponenten, der Mengendurchsatz der flüssigen Komponenten so geregelt, daß der vorgegebene prozentuale Anteil aller Formstoff komponenten mit hoher Sicherheit eingehalten wird. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Auslaufstutzens wird so beeinflußt, daß ein maximaler Mengendurchsatz der schüttfähigen Komponente eine maximale Bewegungsgeschwindigkeit des Auslaufstutzens bewirkt und eine maximaleZugabederflüssigen Komponenten. Die Standzeit des Auslaufstutzens des Durchlaufmischers wird entsprechend der im „teach in"-Verfahren vorgegebenen Zeit nach einer Beziehung gemäß dem jeweils aktuellen Mengendurchsatz der schüttfähigen Komponenten während des Automatikbetriebes so beeinflußt, daß die dosierte Formstoff menge pro Volumenelement des Formkastens identisch ist mit der dosierten Menge im „teach in"-Betrieb.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Schaltungsanordnung wird nachfolgend an einemAusführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Figur 1: eine Draufsicht der Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Figur 2: einen Schnitt durch die Anlage gemäß Linie A-A in Figur 1 und Figur 3: das Blockschaltbild des für das Verfahren wesentlichen Teiles der Anlage.

Der Durchlaufmischer 1 ist mit den Dosiereinrichtungen für Sand 2, Binder 3; 4 sowie Härter 5; 6 ausgerüstet. Oberhalb des Durchlaufmischers 1 befindet sich ein Rahmen 7, auf dem der in y-Richtung verfahrbare Schlitten 8 und an diesem der in x-Richtung bewegbare Schlitten 9 angeordnet sind. Die Schlitten 8; 9 sind mit hydraulischen Arbeitszylindern 10; 11 verbunden, deren Druckmittelleitungen an die Steuerschieber 12; 13 der Hydraulikstation 14 angeschlossen sind. An den Steuerschiebern 12; 13 sind die elektromagnetischen Stelleinheiten 15; 16; 17; 18 montiert. An der Unterseite des Schlittens 9 ist ein Bolzen 19 befestigt, der mit dem Mischwerk20des Durchlauf mischers 1 drehbar verbunden ist. Die Verbindungsstelle am Durchlaufmischer 1 befindet sich am Mischwerk 20 oberhalb des Auslaufstutzens 21 für den aufbereiteten Formstoff 22 und konzentrisch zu diesem. Am Rahmen 7 ist das in y-Richtung orientierte Schaltlineal 23 befestigt, das mit den induktiven Initiatoren 24; 26 korrespondiert, die mittels der Halterung 25 am Schlitten 8 befestigt sind. Am Schlitten 9 sind weiter induktive Initiatoren 26 angebracht, die von dem am Schlitten 8 angeordneten, in x-Richtung orientierten Schaltlineal 27 betätigt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind für die Bewegung der Schlitten 8; 9 und somit für die Positionierung des Auslaufstutzens 21 des Mischwerkes 20 in der x-Richtung und y- Richtung liegenden Anfahrpunkte durch eine bestimmte duale Signalfolge codiert, auf die die Ausführung der Schaltlineale 27 bzw. 23 abgestimmt sind. Im Arbeitsbereich des Durchlaufmischers 1 befindet sich der Vibrationstisch 28 auf dem die Modellplatte 29 und der jeweils zu füllende Formkasten 30 befestigt sind. In dem zur Anlage gehörenden Steuerpult 31 sind die elektrischen Befehlsgeräte zur In- und Außerbetriebnahme und die zur Kommunikation mit der Steuereinheit 35 erforderlichen Ein-und Ausgabeeinheiten 32; 33; 34; 43 sowie die Bildschirmeinheit 44 untegebracht.

Die Arbeitsweise der Anlage ist wie folgt:

Der auf der Modellplatte 29 fixierte Formkasten 30 befindet sich im Schwenkbereich des Durchlaufmischers 1 und unterhalb des Rahmens 7, wobei die Lage der Modellplatte 29 einschließlich Formkasten 30 derart positioniert ist, daß beim wiederholten Einfahren der Modellplatte 29 mit Formkasten 30 diese jeweils an der gleichen Stelle fixiert werden. Bei der Fertigung der ersten Form von einem bestimmten Modell wird der Betriebsartenumschalter 33 in die Stellung „teach in" gebracht. Der Durchlaufmischer 1 wird eingeschaltet, wodurch der kontinuierlich am Auslaufstutzen 21 austretende, aufbereitete Formstoff 22, dessen Komponenten Sand, Binder und Härter von den Meßwertaufnehmern 36; 37 und 38 erfaßt wurden, in den Formkasten 30 fällt. Nunmehr wird vom Berdienungsmann der in x-und y-Richtung schwenkbare Manipulatorschalter 34 manuell so betätigt, daß der Auslaufstutzen 21 von den durch die hydraulischen Arbeitszylinder 10; 11 angetriebenen Schlitten 8; 9 derart bewegt wird, daß die Verteilung des aufbereiteten Formstoffes 22 nach den Erfordernissen des abzuformenden Modelles erfolgt. Während des bei diesem Betriebszustand mit einerfesten mittleren Geschwindigkeit erfolgenden Bewegungsablaufes betätigen die am Rahmen 7 bzw. am Schlitten 8 angebrachten Schaltlineale 23 und 27 die induktiven Initiatoren 24 und 26. Die hierbei erzeugten codierten Signale, die den vom Auslaufstutzen 21 des Durchlaufmischers 1 ausgeführten Bewegungsablauf darstellen, werden der Steuereinheit 35 zugeleitet, wobei die Veränderung dieser Signale und die Zeitdauer und Reihenfolge der Veränderung erfaßt und von der Steuereinheit 35 gespeichert werden. Die Steuereinheit 35 beeinflußt gemäß einem Algorithmus über die Dosiereinrichtungen 3; 4 bzw. 5; 6 und über die Stromventile 41; 42 und die elektromechanischen Stelleinheiten 39; 40 die Zugabe der flüssigen Formstoffkomponenten und im Automatikbetrieb die "Bewegungsgeschwindigkeit des Auslaufstutzen^ 21 so, daß ein erhöhter Mengendurchsatz der schuttfähigen Formstoffkomponenten eine Korrektur der Zugabe der flüssigen Formstoffkomponenten bewirkt und gleichzeitig die Bewegungsgeschwindigkeit des Auslaufstutzens 21 um einen Betrag erhöht wird, damit die Abweichung des dosierten Formstoffvolumens von einem vorgegebenen Mittelwert minimiert wird. Die von den Meßwertaufnehmern 36; 37 und 38 für die Betriebsstoffe Neu- und Altsand, Härter und Binder ermittelten Werte werden nach einer Beziehung in der Steuereinheit 35 umgewandelt, ausgewertet und abgespeichert und stehen dann zur Abfrage und Weiterverarbeitung zur Verfügung. Hierdurch kann der Verbrauch der benötigten Formstoffkomponenten pro Modellabformung oder für einen Produktionszeitraum bei vorgegebener Fertigungsfolge über die Steuereinheit 35 jederzeit ermittelt werden.

Bei der erneuten Abformung des gleichen Modells wird die jeweilige Modellnummer über die Tastatur 43 der Steuereinheit 35 eingegeben. Das Betriebssystem dieser Steuereinheit 35 ruft das Programm von einem externen Programmspeicher zur Übernahme auf bzw. übernimmt es automatisch aus dem Speicher der Steuereinheit 35. Danach werden die technologischen Daten wie Modellnummer, Abformzeit und gegebenenfalls Verbrauch an Rohstoffen auf der Bildschirmeinheit 44 angezeigt.

Anschließend vergleicht die Steuereinheit 35 die derzeitigen Bewegungskoordinaten des Auslaufstutzens 21 mit den Koordinaten, die für den Beginn des Automatikbetriebes erforderlich sind, und steuert gegebenenfalls die Arbeitszylinder 10; 11 über die Steuerschieber 12; 13 solange, bis die erforderliche Stellung erreicht ist. Die Bewegung des Auslaufstutzens 21 in x- oder y-Richtung erfolgt so, daß innerhalb der Steuereinheit 35 dje anzufahrende Position mit dem jeweiligen Istwert, der sich durch die Stellung der Schaltlineale 23 und 27 zu den ihnen zugeordneten Initiatoren 24; 26 ergibt, verglichen wird. Dieser Vergleich wird mittels der Signale von den Meßwertaufnehmern 36; 37; 38 und der Steuereinheit 35 über einen Algorithmus so beeinflußt, daß sowohl die Bewegungsgeschwindigkeit des Auslaufstutzens 21 als auch die Standzeit desselben zur Sanddosierung den aktuellen Mengendurchsatz der schüttfähigen Formstoffkomponenten angepaßt wird. Das heißt, eine Verringerung des Durchsatzes der schüttfähigen Formstoffkomponenten bewirkt die Verringerung der Zugabe der flüssigen Formstoffkomponenten über die Dosiereinrichtungen 3; 4; 5 und 6 sowie die Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Auslaufstutzens 21 bzw. die Verlängerung der Standzeit desselben zum Zwecke der Formstoffdosierung. Zum erforderlichen Zeitpunkt der Füllung des Formkastens 30 werden von der Steuereinheit 35 die Impulse an die Dosiereinrichtungen 3; 5 bzw. 4; 6 sowie an den Vibrationstisch 28 gegeben, damit vom Durchlaufmischer 1 die erforderliche Rezeptur aufbereitet und vom Vibrationstisch 28 die notwendige Verdichtung des in den Formkasten 30 eingebrachten Formstoffes 22 vorgenommen wird. Nach dem Abiauf des gesamten Füllprozesses wird die Aufbereitung des Formstoffes 22 im Durchlaufmischer 1 abgeschaltet. Auf der Bildschirmeinheit 44 der Steuereinheit 35 erscheint ein Zeichen, welches das Ende des Prozesses anzeigt, den Befehl zum Verschieben des Auslaufstutzens 21 in die Ausgangsstellung X₁; yi auslöst und den Durchlaufmischer 1 für den nächsten Arbeitszyklus bereitstellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Schaltungsanordnung gewährleisten auch bei den unvermeidbaren Schwankungen bei der Dosierung insbesondere der schüttfähigen Formstoffkomponenten eine gleichbleibende optimale Zusammensetzung des Formwerkstoffes und damit bei der automatischen Formherstellung eine gute Reproduzierbarkeit des technologisch notwendigen Füllregimes und damit eine Verringerung des Form- und Gußstückausschusses wie auch Einsparungen an zumeist teuren Bindern und Härtern.

Claims (3)

1. Verfahren zur automatischen Steuerung von Durchlaufmischern bei dem ein Steuerprogramm durch die Einwirkung einer Bedienperson eingegeben wird, die von Hand einen realen ersten Arbeitszyklus unter ihrer unmittelbaren Kontrolle ausführt („teach in"-Betrieb), wobei der Auslaufstutzen des Durchlaufmischers durch einen von Hand betätigten Manipulatorschalter ferngesteuert, der dabei in der Arbeitsebene des Auslaufstutzens zu rückgelegte Weg durch einen Mikrorechner in Form eines Arbeisprogrammes aufgezeichnet und zur beliebigen, automatischen Wiederholung des Bewegungsablaufes bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

— der jeweils im „teach in"—wie auch im Automatikbetrieb aktuelle Ist-Durchsatz der schüttfähigen Komponentendes Formstoffes erfaßt und abhängig hiervon nach Maßgabe der jeweils vorgegebenen Formstoffrezeptur rechnergesteuert die Mengendosierung der übrigen (flüssigen) Komponenten erfolgt,

— das aus einer festgelegten mittleren Bewegungsgeschwindigkeit und Haltezeiten gebildete Weg-Zeit-Regime des Durchlaufmischers im „teach in"-Betrieb einer Formkastenfüllung zusammen mit den Signalen der korrespondierenden Formstoffdosierungen als ortsabhängige Dosierleistungsangaben gespeichert werden,

— die im Automatikbetrieb der jeweiligen Position des Durchlauf mischers zugehörige dosierte Ist-Formstoff menge erfaßt, mit der des „teach in"-Betriebes verglichen und bei Abweichung eine Beeinflussung der Bewegungsgeschwindigkeit bzw.

. der Haltezeit des Auslaufstutzens in der jeweiligen Position des Durchlaufmischers derart veranlaßt wird, daß das im „teach in"-Betrieb ermittelte und gespeicherte Füllregime, insbesondere die dosierte Formstoffmenge pro Volumenelement des Formkastens identisch im Automatikbetrieb reproduziert wird.

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Erfindungsanspruch:

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit (35) eingangsseitig mit, die Lagepositionen des Auslaufstutzens (21) eines Durchlaufmischers (1) inx-undy-Richtung signalisierenden Initiatoren (24; 26) sowie mit Meßwertaufnehmern (36; 37; 38) für die Erfassung des Durchsatzes der schüttfähigen Komponenten und der flüssigen Komponenten des für die Formherstellung verwendeten Formstoffes und ausgangsseitig über elektromechanische Stelleinheiten (39; 40) und Stromventile (41; 42) mit den Arbeitszylindern (10; 11) zur Lagepositionierung des Auslaufstutzens (21) verbunden ist.

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3 Seiten Zeichnungen.