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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gussform mit wenigstens
einem sich zumindest abschnittweise linear bewegenden Gussformelement sowie
auf ein Verfahren zum Überwachen
eines sich zumindest abschnittweise linear bewegenden Gussformelementes
einer Gussform.
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Sich
bewegende Elemente an einer Gussform, wie beispielsweise ein Schieberkern
einer Gussform, welcher nach einem Gießen eines Gussteils aus diesem
wieder herausgezogen werden muss, unterliegen einem bestimmten Verschleiß. Dieser
wird bei einem Normalbetrieb der Vorrichtung für den Bediener meist erst sichtbar,
wenn das entsprechende Gussformelement bricht oder sich verformt.
Zudem ist es häufig
schwierig, nachzuvollziehen, was dazu geführt haben könnte, dass ein Gussformelement
eine im Vergleich zu einer technischen Nennspezifikation der Gussform
verringerte Lebensdauer besitzt.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gussform
und ein zugehöriges
Verfahren zur Verfügung
zu stellen, bei welchen der Verschleiß von solchen, sich bewegenden
Elementen an einer Gussform überwacht
werden kann.
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Die
Aufgabe wird durch eine Gussform der oben genannten Gattung gelöst, bei
welcher an dem Gussformelement wenigstens ein Sensor zum Erfassen
von Zug- und/oder
Druckkräften
bei einer zumindest abschnittweisen linearen Bewegung des Gussformelementes
vorgesehen ist.
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Die
ermittelten Zug- und/oder Druckkräfte können als ein Indikator genutzt
werden, um einen Zeitpunkt zu ermitteln, an welchem eine Verschleißgrenze
des Gussformelementes erreicht ist und wann es ersetzt oder gewartet
werden sollte. Die erfindungsgemäße Gussform
hat den Vorteil, dass der jeweils aktuelle Verschleiß des Gussformelementes direkt
an der Form ermittelt werden kann, ohne dass das Gussformelement
selbst untersucht werden muss. Die Überwachung des Gussformelementes
ist bei der erfindungsgemäßen Gussform
selbst während
eines Gießvorganges
möglich.
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Entsprechend
bevorzugten Varianten der Erfindung ist das Gussformelement ein
Schieberkern und/oder ein Auswerfer der Gussform. Somit können Zug-
und/oder Druckkräfte,
die bei einem Herausziehen oder auch bei einem Hineinfahren eines
Schieberkerns aus einem bzw. in ein Druckgussteil auftreten, verwendet
werden, um den aktuellen Verschleiß des Schieberkerns zu ermitteln.
Entsprechend können
Zug- und/oder Druckkräfte, die
bei einem Hineinfahren aber auch bei einem Herausziehen eines Auswerfers
der Gussform auftreten, genutzt werden, um den Verschleiß des Auswerfers
zu ermitteln.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist der Sensor an einem Umfang des Gussformelementes
angebracht. Durch das Anbringen des Sensors an dem Gussformelement
kann eine Verformung oder Veränderung
des Umfanges des Gussformelementes direkt von dem Sensor erfasst
werden.
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Gemäß einem
günstigen
Beispiel der Erfindung weist das Gussformelement wenigstens in einem
Messbereich des Gussformelementes, in welchem der Sensor an dem
Gussformelement vorgesehen ist, einen verringerten Querschnitt auf.
Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass in dem Bereich des verringerten
Querschnitts Verformungen an dem Gussformelement leichter detektierbar
sind.
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Es
ist besonders günstig,
wenn der verringerte Querschnitt etwa 1/7 bis etwa 1/5 des Querschnittes
des Gussformelementes außerhalb
des Messbereiches entspricht. Bei einer solch starken Querschnittsverringerung
verformt sich das Gussformelement bei Belastung besonders deutlich
und ist dennoch ausreichend stabil.
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Es
hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn an einem Umfang
des Gussformelementes eine Hülsenanordnung
vorgesehen ist, die wenigstens den verringerten Querschnitt des
Gussformelementes abdeckt. Die Hülsenanordnung
verleiht dem Bereich des verringerten Querschnittes eine erhöhte Stabilität und kann
zudem den Sensor vor Umgebungseinflüssen schützen.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Sensor ein elektromechanischer Sensor. Ein
elektromechanischer Sensor ist besonders gut geeignet, um Längen- oder
Dickenänderungen
an dem Gussformelement zu ermitteln, aus welchen auf die an dem
Gussformelement wirkenden Zug- und/oder Druckkräfte geschlossen werden kann.
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Gemäß günstigen
Beispielen der Erfindung ist der Sensor ein Dehnungsmessstreifen
oder ein Piezoelement. Dehnungsmessstreifen haben sich besonders
gut bewährt,
um an sich bewegenden Gussformelementen Verformungen mit ausreichend
hoher Genauigkeit zu ermitteln. Piezoelemente zeigen ebenfalls eine
hohe Messgenauigkeit für
Längen- oder
Dickenänderungen
an einem Gussformelement, sind jedoch temperaturempfindlich.
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Beispielsweise
kann der Sensor auf einem ebenen Bereich am Umfang des Gussformelementes aufgeklebt
sein. Auf diese Weise kann der Sensor auf einfache Weise langzeitstabil
an dem Gussformelement befestigt werden. In anderen Varianten der
Erfindung kann der Sensor auch auf einer nicht ebenen Fläche aufgebracht
sein, was zu qualitativ gleichwertigen Messergebnissen führt.
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Es
ist ganz besonders vorteilhaft, wenn der Sensor mit einer Signalverarbeitungs-
und -speichereinheit gekoppelt ist. Die Signalverarbeitungs- und -speichereinheit
kann die von dem Sensor übermittelten
Signale in die an dem Gussformelement wirkenden Zug- und/oder Druckkräfte umwandeln
und die übermittelten
und berechneten Werte speichern.
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Dabei
weist vorzugsweise die Signalverarbeitungs- und -speichereinheit
eine integrierte Software zur Analyse und zur zeitlichen Einordnung
einer aktuellen Krafterfassung für
eine Verschleißermittlung
des Gussformelementes auf. Mit Hilfe der Software können beispielsweise
ein Momentanwert der ermittelten Kraft, im Laufe des Betreibens
der Gussform ermittelte Maximal- und Minimalwerte, Kraftrichtungen,
jeweils letzte Werte der ermittelten Kräfte sowie ein aktueller Verschleiß ermittelt
werden.
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In
einer besonders günstigen
Variante der Erfindung weist die Signalverarbeitungs- und -speichereinheit
ein Modul zur Überwachung
des Gussformelementes auf und ist mit einer Anzeigeeinheit gekoppelt.
Mit Hilfe des Moduls kann der jeweilige Status des Gussformelementes
ermittelt und mit der Anzeigeeinheit zur Anzeige gebracht werden.
Somit ist es möglich,
einen Bediener der Gussform sofort zu informieren, wenn das Gussformelement
ersetzt oder gewartet werden muss.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiter durch ein Verfahren
zum Überwachen
eines sich zumindest abschnittweise linear bewegenden Gussformelementes
einer Gussform gelöst,
bei welchem an dem Gussformelement wenigstens ein Sensor vorgesehen
ist, der bei einer zumindest abschnittweisen linearen Bewegung des
Gussformelementes Zug- und/oder Druckkräfte an dem Gussformelement erfasst.
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Mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können die
an dem Gussformelement ermittelten Zug- und/oder Druckkräfte als
Indikatoren für
die Ermittlung eines Zeitpunktes verwendet werden, an welchem eine
Verschleißgrenze
des Gussformelementes erreicht ist und dieses ersetzt oder gewartet werden
sollte.
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Gemäß bevorzugten
Beispielen der Erfindung erfasst der Sensor Zug- und/oder Druckkräfte bei
einem Herausziehen und/oder einem Hineinfahren eines Schieberkerns
und/oder eines Auswerfers aus der bzw. in die Gussform. Bei den
Arbeitsgängen des
Herausziehens und/oder des Hineinfahrens des Schieberkerns und/oder
des Auswerfers treten an dem Schieberkern bzw. an dem Auswerfer
besonders hohe Kräfte
auf, welche sich in einer Verformung des Schieberkerns und/oder
des Auswerfers auswirken, welche mit dem Sensor auf einfache aber
wirkungsvolle Weise erfasst werden kann.
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Entsprechend
einer Variante der Erfindung erfasst der Sensor durch Zug- und/oder
Druckkräfte verursachte
Dimensionsänderungen
an einem Messbereich des Gussformelementes. Durch die Erfassung
der Längenänderungen
in dem Messbereich des Gussformelementes kann auf die in diesem
Bereich auf das Gussformelement wirkenden Zug- und/oder Druckkräfte geschlossen
werden.
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Es
hat sich als besonders günstig
erwiesen, wenn der Sensor ein elektrisches Signal erzeugt, das von
einer Signalverarbeitungs- und -speichereinheit verarbeitet und
gespeichert wird. Somit können
die von dem Sensor ermittelten elektrischen Signale in Zug- und/oder
Druckkraftwerte umgewandelt und für eine weitere Verarbeitung
gespeichert werden.
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Entsprechend
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vergleicht die Signalverarbeitungs-
und -speichereinheit von dem Sensor erfasste Signale mit Schwellwerten
und gibt bei Überschreibung
bestimmter Schwellwerte an eine Anzeigeeinheit ein Signal zum Auslösen einer
Anzeige oder eines Alarms ab. Auf diese Weise kann ein Bediener der
Gussform sofort einen kritischen Zustand des Gussformelementes erfassen
und zeitnah reagieren, um das Gussformelement zu warten oder auszutauschen.
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In
einem ganz besonders günstigen
Beispiel der Erfindung werden mittels einer in der Signalverarbeitungs-
und -speichereinheit integrierten Software die erfassten Zug- und/oder Druckkräfte in eine Kraft-Zeit-Erfassung
für das
Gussformelement eingeordnet, Gradienten für die Kraftänderung bestimmt und diese
mit Schwellwerten unter Nutzung von Zeitreihen verglichen, um daraus
einen Verschleiß des Gussformelementes
zu ermitteln. Auf diese Weise kann nicht nur der aktuelle Verschleiß des Gussformelementes
ermittelt werden, sondern auch eine Prognose für die zu erwartende Lebensdauer
des Gussformelementes abgegeben werden.
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Im
Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung
anhand der Figuren der Zeichnung erläutert, wobei
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1 eine
schematische Darstellung einer Gussform gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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2 eine
vergrößerte schematische
Darstellung eines Gussformelementes der in 1 dargestellten
Gussform ist;
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3 eine
schematische Darstellung des Aufbaus und der Funktionsweise einer
in der vorliegenden Erfindung verwendeten Vollbrückenschaltung ist;
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4 eine
vergrößerte schematische
Darstellung eines Messbereichs des in 2 dargestellten
Gussformelementes ist;
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5 eine
schematische Darstellung einer vorteilhaften Variante einer Signalverarbeitung
bei der Gussform der vorliegenden Erfindung ist; und
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6 ein
schematischer Ablaufplan von Schritten gemäß einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist.
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1 zeigt
schematisch den Aufbau einer Gussform 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die
Gussform 1 weist in dem gezeigten Beispiel zwei Gussformhälften 25, 26 auf,
welche relativ zueinander entsprechend der mit dem Pfeil A angedeuteten
Bewegungsrichtung bewegbar sind und zwischen welchen ein in 1 nicht
gezeigtes Werkstück
ausgebildet wird. Hierfür
wird nach einem Schließen
der Gussformhälften 25, 26 über einen
Anschnitt 27 Gussmaterial in die Gussform 1 eingebracht.
Um beispielsweise Aussparungen oder durch das zu gießende Werkstück hindurchgehende,
nicht mit Gussmaterial verfüllte
Bereiche am Werkstück vorsehen
zu können,
wird ein Gussformelement 2 in Form eines Schiebers bzw.
eines Schieberkerns vor dem Einbringen des Gussmaterials in die
Gussform 1 hineingefahren und nach dem Gussformprozess aus
der Gussform 1 wieder herausgefahren.
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Anstelle
des in 1 gezeigten Schieberkerns kann das Gussformelement 2 gemäß der vorliegenden
Erfindung auch ein Auswerfer sein, der verwendet wird, um ein fertig
geformtes Werkstück aus
der Gussform 1 auszuwerfen, und welcher durch eine Wand
einer Gussformhälfte 25, 26 in
die Gussform 1 hinein- bzw. aus dieser herausfahrbar ist.
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Das
Gussformelement 2 wird mit Hilfe eines Hydraulikzylinders 28 entsprechend
der mit dem Pfeil B angedeuteten Bewegungsrichtungen entweder in die
Druckform 1 hineingefahren oder aus der Druckform 1 herausbewegt.
Bei einem Hineinfahren und/oder einem Herausfahren des Gussformelementes 2 in
die bzw. aus der Gussform 1 treten starke Kräfte an dem
Gussformelement 2 auf, welche bei einer zumindest abschnittweisen
linearen Bewegung des Gussformelementes 2 zu einer zumindest
zeitweisen Verformung des Gussformelementes 2 führen. Durch
die wiederholte Beanspruchung des Gussformelementes 2 während des
Hineinbewegens und/oder des Herausziehens des Gussformelementes 2 in
die bzw. aus der Gussform 1 unterliegt das Gussformelement 2 einem
Verschleiß.
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Das
Gussformelement 2 hat allgemein einen Querschnitt 7 mit
einer Dicke D und besitzt wenigstens in einem Messbereich 5 einen
Bereich mit verringertem Querschnitt 6 bzw. einer Dicke
d. Die Länge
l des Bereichs mit dem verringerten Querschnitt 6 ist im
Vergleich zur Gesamtlänge
L des Gussformelementes 2 gering. Der verringerte Querschnitt 6 entspricht
etwa 1/7 bis etwa 1/5 des Querschnittes 7 des Gussformelementes 2 außerhalb
des Messbereiches 5.
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2 zeigt
den Messbereich 5 und den Bereich des verringerten Querschnittes 6 des
Gussformelementes 2 schematisch im größeren Detail. In dem in 2 gezeigten
Beispiel ist der Querschnitt 7 des Gussformelementes 2 in
zwei Stufen reduziert.
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In
anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen
der Erfindung kann es auch ausreichend sein, nur eine oder mehr
als zwei Stufen für
die Querschnittsreduzierung zu verwenden.
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Am
Umfang 4 des Gussformelementes 2 ist im Bereich
des verringerten Querschnitts 6 ein Sensor 3 zum
Erfassen von Zug- und/oder Druckkräften 17 bei einer
zumindest abschnittweisen linearen Bewegung des Gussformelementes 2 vorgesehen.
Der Sensor 3 ist in dem gezeigten Beispiel ein elektromechanischer
Sensor in Form eines oder mehrerer Dehnungsmessstreifen 31, 32, 33, 34.
Die verwendeten Dehnungsmessstreifen 31, 32, 33, 34 werden
in Vollbrückenschaltung 29 betrieben,
um Fehler durch außerhalb
der Hauptkraftachse wirkende Kräfte
sowie durch Temperaturschwankungen auszugleichen.
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3 enthält eine
schematische Darstellung des Aufbaus und der Funktionsweise einer
in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Vollbrückenschaltung 29.
Die Vollbrückenschaltung 29 weist
jeweils zwei in Längs-
und Querrichtung auf einer Ober- und
einer Unterseite des Bereichs 6 des verringerten Querschnitts
des Gussformelementes 2 installierte Dehnungsmessstreifen 31, 32, 33, 34 auf, wobei
die in Längsrichtung
angeordneten Dehnungsmessstreifen in gegenüberliegenden Brückenzweigen
liegen. Die in 3 wiedergegebene Vollbrückenschaltung 29 reagiert
auf Längskräfte in dem Gussformelement 2.
Damit ist sie geeignet, um die Längskraftbeanspruchung
in dem Gussformelement 2 zu ermitteln.
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Die
Vollbrückenschaltung 29 ist
in sich voll temperaturkompensiert. Die quer zur Längsachse des
Gussformelementes 2 geklebten Dehnungsmessstreifen 32, 34 nehmen
die von der einachsigen Längsbeanspruchung
erzeugte Querdehnung auf, die ein der Längsdehnung des Gussformelementes entgegengesetztes
Vorzeichen besitzt. Die Vollbrückenschaltung 29 reagiert
nicht auf Biegebeanspruchungen, da sich deren Auswirkungen innerhalb
der in 3 rechts gezeigten Schaltung gegenseitig aufheben.
Die Vollbrückenschaltung 29 ist
unempfindlich gegen Verdrehung. Das Ausgangssignal UM/UB der Schaltung 29 entspricht der
doppelten Summe der Beträge
von Längsdehnung
und Querdehnung des Gussformelementes 2.
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Durch
die Verwendung der Vollbrückenschaltung 29 mit
vier Dehnungsmessstreifen 31, 32, 33, 34 wird
eine Kompensation des Temperaturfehlers erreicht, da sich eine Temperaturänderung
auf alle vier Dehnungsmessstreifen 31, 32, 33, 34 auswirkt
und somit keine temperaturbedingte Änderung des elektrischen Signals
auftritt.
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In
anderen, nicht gezeigten Anwendungen der Erfindung kann der Sensor 3 auch
ein Piezoelement sein.
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Der
Sensor 3 ist, wie in dem in 4 gezeigten
Beispiel der Erfindung dargestellt, auf einem ebenen Bereich 9 des
Umfangs 4 des Gussformelementes 2 aufgeklebt.
Auf den ebenen Bereich 9 lassen sich insbesondere die Dehnungsmessstreifen 31, 32, 33, 34 einfach
aufbringen. Der Sensor 3 kann jedoch auch auf eine nicht
ebene Fläche
am Umfang 4 des Gussformelementes 2 in irgendeiner
anderen geeigneten Art und Weise aufgebracht werden, was bei der
Messung zu qualtitativ gleichwertigen Ergebnissen führt.
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Durch
die Kräfte,
welchen das Gussformelement 2 bei einem Hinein- und/oder
Herausbewegen in die bzw. aus der Gussform 1 ausgesetzt
ist, wird das Gussformelement 2 gestaucht oder gedehnt, was
sich in einer Dimensionsänderung,
wie einer Längenänderung Δl und/oder
einer Dickenänderung Δd insbesondere
im Bereich des verringerten Querschnitts 6 bemerkbar macht.
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Mit
dem Sensor 3 wird die Dimensionsänderung des Gussformelementes 2 im
Bereich des verringerten Querschnittes 6 erfasst, und ein
Messsignal 13 wird über
eine Signalleitung 23 an eine Signalverarbeitungs- und
-speichereinheit 10 übertragen.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt, ist um den Bereich
des verringerten Querschnittes 6 des Gussformelementes 2 eine
Hülsenanordnung 8 am Umfang 4 an
einem nicht querschnittverringertem Bereich des Gussformelementes 2 angebracht.
Die Hülsenanordnung 8 deckt
den Bereich des verringerten Querschnittes 6 mit dem Messbereich 5 nach
außen
ab. Die Hülsenanordnung 8 verleiht
dem Bereich mit verringertem Querschnitt 6 eine erhöhte Stabilität und stellt
zudem einen Schutz des Sensors 3 vor äußeren Einflüssen zur Verfügung.
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Die
Hülsenanordnung 8 ist
in dem in 1 und 2 gezeigten
Beispiel aus Stahl ausgebildet, kann jedoch auch aus einem anderen
Material hergestellt werden.
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Die
Signalverarbeitungs- und -speichereinheit 10 ist gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
in 5 näher
erläutert.
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Die
Signalverarbeitungs- und -speichereinheit 10 weist einen
Speicher 18 auf, in welchem Istwerte, Zeitreihen und Schwellwerte
gespeichert sind. Der Speicher 18 ist ausreichend groß, um Messreihen über einen
längeren
Zeitraum aufnehmen zu können.
Die Signalerfassungs- und -speichereinheit 10 verfügt über eine
Taktfrequenz von 32,768 kHz, welche als Basis zur Implementierung
einer Zeitnormalen verwendet wird.
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Die
Signalverarbeitungs- und -speichereinheit 10 weist zudem
einen Softwareblock 22 zur Analyse und zur zeitlichen Einordnung
einer aktuellen Krafterfassung durch den Sensor 3 für eine Verschleißermittlung
des Gussformelementes 2 auf. In dem Softwareblock 22 sind
die Zuordnung der Anzeigebereiche zu gemessenen Kräften sowie
die verschiedenen Anzeigemodi implementiert und können für spezielle
Applikationen angepasst werden.
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In
dem Softwareblock 22 wird ein von dem Sensor 3 erfasstes
elektrisches Messsignal 13 in eine Zug- und/oder Druckkraft 17 umgerechnet.
Die Zug- und/oder Druckkraft 17 wird unter Verwendung bereits
vorher an der Gussform 1 erfasster Zug- und/oder Druckkräfte 17 verwendet,
um Gradienten 24 zu ermitteln, welche mit Zeitreihen bzw.
entsprechenden Schwellwerten in dem Speicher 18 verglichen
werden. Auf diese Weise kann eine aktuell ermittelte Druck- und/oder
Zugkraft 17 zeitlich eingeordnet werden.
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Von
dem Softwareblock 22 können
daraufhin an ein Modul 11 ein Momentanwert der Druck- und/oder
Zugkraft 17, Maximal- und Minimalwerte für die Druck-
und/oder Zugkraft 17, erfasste Kraftrichtungen bzw. eine
Aussage, ob eine Zug- oder eine Druckkraft gemessen wurde, ein letzter
Wert der Zugkraft bei einem Herausziehen bzw. ein letzter Wert der
Druckkraft bei einem Hineinfahren des Gussformelementes 2 aus
der bzw. in die Gussform 1, ein Minimalwert der Zugkraft
bei einem Herausziehen bzw. ein Minimalwert der Druckkraft bei einem Hineinfahren
des Gussformelementes 2 aus der bzw. in die Gussform 1 und/oder
ein Maximalwert der Zugkraft bei einem Herausziehen bzw. ein Maximalwert der
Druckkraft bei einem Hineinfahren des Gussformelementes 2 aus
der bzw. in die Gussform 1 ermittelt werden.
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In
dem Modul 11 wird über
geeignete mathematische Verfahren unter Nutzung der in dem Softwareblock 22 durchgeführten Vergleiche
der Istwerte mit Schwell- oder Sollwerten eine Charakteristik der Zugkraft
bei einem Herausziehen bzw. der Druckkraft bei einem Hineinfahren
des Gussformelementes 2 aus der bzw. in die Gussform 1 über die
Lebensdauer ermittelt.
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Das
Modul 11 dient der Überwachung
des Gussformelementes 2 unter Verwendung der in dem Softwaremodul 22 ermittelten
Werte. Das Modul 11 ist mit einer Anzeigeeinheit 12 gekoppelt.
Auf diese Weise können
sämtliche
oder auch verschiedene ausgewählte
Momentan-, Minimal- und/oder Maximalwerte zur Anzeige gebracht werden.
Hierfür
gibt das Modul 11 ein Anzeigesignal 15 an die
Anzeigeeinheit 12 ab, auf welcher der gewünschte Wert
angezeigt wird.
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Die
erfindungsgemäße Gussform 1 und
das zugehörige Überwachungsverfahren
sind so ausgebildet, dass eine kontinuierliche Erfassung von Werten
an dem Gussformelement 2 möglich ist. Die Anzeige 19, 21 der
Anzeigeeinheit 12 ist jedoch ereignisgesteuert und steht
mit dem jeweiligen Gießprozess
in direktem Zusammenhang, so dass vorteilhafterweise dann von der
Anzeigeeinheit 12 Werte angezeigt werden, wenn das Gussformelement 2 tatsächlich bewegt
wurde. Die Anzeigeeinheit 12 weist in dem gezeigten Bespiel
zur Darstellung der Zustände
des Gussformelementes 2 und der erfassten Messdaten 17 eine
numerische LED-Anzeige 19 sowie eine LED zur Anzeige der
Stati des Gussformelementes 2 auf.
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Beispielsweise
kann als Visualisierungshilfe für
eine Anzeige einer an einem Schieber gemessenen Druck- oder Zugkraft 17 eine
zweistellige Ziffernanzeige 19 mit zwei Dezimalpunkten
sowie fünf
zugehörigen
Leuchtdioden dienen. Eine Leuchtdiode dient dabei zur Darstellung
der Richtung der gemessenen Druck- oder Zugkraft 17. In
Abhängigkeit
von der gemessenen Kraft wird sie mit einem positiven oder negativen
Vorzeichen dargestellt. Die übrigen vier
LED's werden zur
Anzeige des aktuellen Status des Gussformelementes 2 verwendet.
Somit lassen sich maximal 16 verschiedene Anzeigen, wie zum Beispiel
eine aktuelle gemessene Kraft, eine minimale oder eine maximale
Kraft darstellen.
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Ein
Umschalten zwischen den verschienen Anzeigemodi erfolgt zeitgesteuert
bzw. ereignisgesteuert. Alle relevanten Daten werden zyklisch dargestellt.
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Gemäß einem
Beispiel der Erfindung könnte in
einem Ruhezustand, in welchem keine relevante Kraftänderung
an der Gussform 1 ermittelt wird, alle zwei Sekunden zwischen
verschiedenen statischen Anzeigemodi geschalten werden. Tritt plötzlich eine Kraft
an dem Gussformelement 2 der Gussform 1 auf, so
schaltet die Anzeigeeinheit 12 sofort auf eine Anzeige
der aktuellen Kraft. Sollte ein externer Prozess als Ereignis benötigt werden,
so steht ein digitaler Eingang an der Anzeigeeinheit 12 zur
Verfügung, welcher
entsprechend beschalten werden kann und als Ereignisquelle dienen
kann. Auch das Überschreiten
bestimmter Grenzwerte kann beispielsweise an der Anzeigeeinheit 12 durch
ein Blinken einer oder mehrerer LED's dargestellt werden.
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Mit
Hilfe der beiden Dezimalpunkte sind in dem gezeigten Beispiel maximal
vier verschiedene Anzeigebereiche mit einer Auflösung von –99 ... +99 darstellbar. Eine
mögliche
Darstellungsform wäre beispielsweise:
- –xx000
... +xx000 → Anzeige:
x x (keine Dezimalpunkte)
- –0xx00
... +0xx00 → Anzeige:
x.x (Dezimalpunkt an 10 erstelle)
- –00xx0
... +00xx0 → Anzeige:
x x. (Dezimalpunkt an 1 erstelle)
- –000xx
... +000xx → Anzeige:
x.x. (beide Dezimalpunkte werden angezeigt).
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Wenn
bestimmte Werte der Druck- und/oder Zugkraft 17 oder eines
Gradienten 24 der Druck- und/oder Zugkraft 17 überschritten
werden, wird von dem Modul 11 automatisch ein Alarmereignis
ausgelöst.
Das Modul 11 gibt ein Anzeigesignal 15 an die Anzeigeeinheit 12 im
Alarmfall ab, wodurch bei der Anzeigeeinheit 12 das Alarmsignal 21 optisch und/oder
akustisch zur Anzeige gebracht wird.
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6 zeigt
schematisch einen Ablauf von Schritten gemäß einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
anhand eines Programmablaufes eines an einem Schieberkern der Gussform 1 vorgesehenen
Sensors 3.
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Gemäß Schritt 101 wird
der Sensor 3 und die Signalerfassungs- und -speichereinheit 10 initialisiert.
Im Schritt 102 wird ein mit Hilfe einer DMS-Messbrücke 3 ermittelter
Digitalwert einer Dimensionsänderung
an dem Bereich des verringerten Querschnittes 6 des Schieberkerns
des Schiebers durch einen AD-Wandler abgefragt.
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Entsprechend
Schritt 103 wird der Digitalwert in eine Zug- oder Druckkraft 17 an
dem Schieberkern umgerechnet.
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In
dem Schritt 104 erfolgt eine Abfrage, ob aktuell eine Kraft
auf den Schieberkern wirkt. Wirkt eine Kraft auf den Schieberkern
wird gemäß Schritt 105 die
Anzeige 12 aktualisiert, wobei ein Mittelwert, ein Minimum,
ein Maximum und/oder eine Richtung der gemessenen Kraft angezeigt
werden kann. Die in der Anzeigeeinheit 12 vorgesehenen
Dezimalpunkte dienen zum Umschalten zwischen verschiedenen Kraftbereichen.
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Wird
im Schritt 104 keine Kraftwirkung auf den Schieberkern
ermittelt, wird gemäß Schritt 106 eine
aktuelle Kraft mit entsprechenden Vorzeichen angezeigt.
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Im
Schritt 107 wird geprüft,
ob die aktuelle Kraft einen festgelegten Schwellwert oder Sollwert überschreitet.
Wird der Schwellwert oder Sollwert 14 überschritten, wird dieser Wert
im Schritt 108 gespeichert. Hierbei werden Maxima, Minima
und/oder Mittelwerte der Zug- und Druckbelastung sowie alle Zug- und
Druckkräfte,
welche einen bestimmten Schwellwert 14 überschreiten, protokolliert
und in dem Speicher 18 gemäß Schritt 109 aktualisiert.
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Im
Hinblick auf Schritt 110 wird geprüft, ob die aktuelle Zug- oder
Druckbelastung einen kritischen Bereich überschritten hat. Ist der kritische
Bereich überschritten,
wird im Schritt 111 ein Alarmzustand bei der Anzeigeeinheit 12 mit
Hilfe der LED's
signalisiert. Wird kein kritischer Wert festgestellt, wird die Messung
bei Schritt 102 fortgesetzt.
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Der
aktuelle Anzeigezustand, das heißt bisher aufgetretene Maxima,
Minima und/ein Mittelwert, wird mit Hilfe einer Zeitunterbrechung,
welche alle zwei Sekunden auftritt, ständig durchgeschalten und mit
den vier LED's maskiert.
Befindet sich der Schieber in einem Ruhezustand, wird je nach aktuellem Anzeigezustand
der Anzeigeeinheit 12 ein entsprechender statistischer
Wert für
die Druck- und/oder Zugkraft 17 angezeigt. Tritt eine Kraftänderung
auf, so schaltet die Anzeige 19 der Anzeigeeinheit 12 um und
zeigt diese aktuell anliegende Kraft 17 an.
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Da
insbesondere gemessene Zug- und/oder Druckkräfte 17, welche oberhalb
bestimmter Schwellwerte 14 liegen, aussagekräftige Rückschlüsse auf
den Zustand des Schiebers erlauben, werden insbesondere Prüfungen zum Überschreiten dieser
Schwellwerte 14 in der Signalerfassungs- und -speichereinheit 10 durchgeführt und
die entsprechenden Werte in dem Speicher 18 gespeichert.
Anhand der gespeicherten Werte wird der Zustand des Schiebers beurteilt.
Sollte ein kritischer Bereich überschritten
worden sein, wird dies durch ein akustisches und/oder optisches
Alarmsignal 21, wie ein Blinken der LED's auf der Anzeigeeinheit 12,
signalisiert.
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Für die Kraft-Zeit-Erfassung
an dem Gussformelement 2 der Gussform 1 ist es
besonders günstig,
Gradienten 24 für
die Kraftänderung
der Druck- bzw. Zugkraft 17 zu bestimmen und diese mit Schwellwerten 14 unter
Nutzung von Zeitreihen zu vergleichen, um daraus einen Verschleiß des Gussformelementes 2 zu
ermitteln.
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Die
oben beschriebene Gussform und das zugehörige Verfahren zum Überwachen
der Gussform ist für
verschiedenste Anwendungsfälle
geeignet. Beispielsweise kann die Gussform 1 für ein Gießen von
Werkstücken
aus Aluminium oder anderen gießbaren
Leichtmetallen, Kunststoff, Gläsern
oder mineralischen Werkstoffen genutzt werden.
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Auch
wenn die vorliegende Erfindung oben beispielsweise anhand von Gussformelementen 2, wie
einem Schieberkern oder einem Auswerfer an einer Gussform 1 beschrieben
wurde, ist sie für
jegliche Anwendungen geeignet, bei welchen sich Elemente 2 der
Gussform 1 zumindest abschnittweise linear an bzw. in der
Gussform 1 bewegen.
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Vorzugsweise
ist die in den 1, 2 und 5 dargestellte
Elektronik, welche die Signalverarbeitungs- und -speichereinheit 10 umfasst,
verkapselt, so dass sie vor äußeren Bedingungen
geschützt ist
und nicht durch Dritte modifiziert werden kann. Die in der Signalverarbeitungs-
und -speichereinheit 10 erfassten Werte können beispielsweise
von einer autorisierten Person mittels einer seriellen Schnittstelle (nicht
gezeigt) aus dem Speicher 18 der Signalverarbeitungs- und
-speichereinheit 10 ausgelesen werden.