DE102012202808A1

DE102012202808A1 - Vakuumgießgerät

Info

Publication number: DE102012202808A1
Application number: DE201210202808
Authority: DE
Inventors: Heinz Lambrecht
Original assignee: Bego Bremer Goldschlagerei Wilh Herbst GmbH and Co KG
Current assignee: Bego Bremer Goldschlagerei Wilh Herbst GmbH and Co KG
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2012-09-06
Also published as: DE202011003399U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vakuumgießgerät, umfassend eine Schmelzkammer mit einer Tiegelaufnahmevorrichtung für einen Schmelztiegel und eine Heizvorrichtung zu Erwärmung eines in einem in die Tiegelaufnahmevorrichtung eingesetzten Schmelztiegels befindlichen Schmelzgutes, eine Muffelkammer mit einer Muffelaufnahmevorrichtung für eine Muffel, eine Durchtrittsöffnung zwischen der Schmelzkammer und der Muffelkammer zur Einleitung von schmelzflüssigem Schmelzgut aus einem in die Tiegelaufnahmevorrichtung eingesetzten Schmelztiegel in eine in die Muffelaufnahmevorrichtung eingesetzte Muffel, eine elektronische Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Ablaufs des Vakuumgießvorgangs. Erfindungsgemäß wird die Muffeltemperatur durch einen Temperatursensor erfasst und der Vakuumgießvorgang in Abhängigkeit der so erfassten Temperatur in zumindest einem Parameter gesteuert

Description

Die Erfindung betrifft ein Vakuumgießgerät, umfassend eine Schmelzkammer mit einer Tiegelaufnahmevorrichtung für einen Schmelztiegel und eine Heizvorrichtung zu Erwärmung eines in einem in die Tiegelaufnahmevorrichtung eingesetzten Schmelztiegels befindlichen Schmelzgutes, eine Muffelkammer mit einer Muffelaufnahmevorrichtung für eine Muffel, eine Durchtrittsöffnung zwischen der Schmelzkammer und der Muffelkammer zur Einleitung von schmelzflüssigem Schmelzgut aus einem in die Tiegelaufnahmevorrichtung eingesetzten Schmelztiegel in eine in die Muffelaufnahmevorrichtung eingesetzte Muffel, eine elektronische Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Ablaufs des Vakuumgießvorgangs.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Vakuumgießvorgangs.
Vakuumgießgeräte und -verfahren der eingangsgenannten Art werden insbesondere dazu eingesetzt, um geometrisch aufwendige, detailreiche Produkte in einem Urformverfahren präzise herzustellen. Ein Beispiel für solche Produkte ist Zahnersatz oder dentale Hilfsteile. Beim Vakuumgießen wird dabei in der Regel nach der Arbeitsweise des verlorenen Modells und der verlorenen Form gearbeitet, das bedeutet, das für ein individuell anzufertigendes Produkt ein Modell und aus diesem Modell eine Form erstellt wird, die im Zuge des Herstellungsprozesses beide zerstört werden und nicht folglich wiederverwendet werden können.
An Produkte, die mit dem Vakuumgießverfahren hergestellt werden, werden insbesondere wenn es sich dabei beispielsweise um Dentalprodukte oder um andere als Implantat oder in anderen medizinischen Bereichen eingesetzte Produkte handelt, hohe Anforderungen an die mechanische Zuverlässigkeit gestellt. Aus diesem Grund und aufgrund der erläuterten Fertigungsweise ist es wünschenswert, einen Vakuumgießvorgang solcher Art auszuführen, dass in zuverlässiger Weise ein qualitativ hochwertiges Produkt erzielt wird.
Es ist zu diesem Zweck bekannt, verschiedene Parameter des Vakuumgießprozesses in Abhängigkeit von dem vergossenem Metall gezielt einzustellen, sei es durch manuelle Einstellungen dieser Parameter auf Grundlage einer Zuordnungstabelle oder automatische Parametereinstellung nach Eingabe einer Materialkennung. So kann beispielsweise eine für den Vakuumguss eines spezifischen Materials ideale Schmelzetemperatur gewählt werden und beispielsweise der Unterdruck auf eine bestimmte Unterdruckhöhe eingesteuert werden, um reproduzierbar einen qualitativ hochwertigen Gießprozess auszuführen.
Aus EP 1 647 791 B1 ist ein Vakuumgießgerät und -verfahren bekannt, bei dem die Temperatur der Schmelze unmittelbar durch ein Pyrometer erfasst wird und auf diese Weise eine gegenüber dem Stand der Technik zuverlässigere Ermittlung der Schmelzetemperatur ermöglicht wird. Es hat sich gezeigt, dass mit diesem Vakuumgießgerät und -verfahren Dentalprodukte in hochwertiger Qualität hergestellt werden können. Allerdings kann das Vakuumgießgerät insbesondere dann, wenn damit Produkte mit sehr unterschiedlich großen Produktabmessungen gegossen werden sollen, noch weiter verbessert werden.
Aus US2002/0170699A1 ist ein Druckgussverfahren bekannt, bei dem die Formtemperatur mit einem Pyrometer gemessen wird und diese Messgröße zur Steuerung des Einspritzdrucks, dessen Verlaufs und der Haltedauer herangezogen wird. Dieses Verfahren hat sich für den Druckgussprozess als insoweit weiterführend erwiesen, da es sich zur Steuerung eines für diesen Prozess maßgeblichen Parameters einer praktikablen Steuerungsweise bedient. Aufgrund der fehlenden Umsetzbarkeit der Steuerungsgröße des Einspritzdruckes, dessen Haltedauer und Verlaufs auf hierzu entsprechende Parameter des Vakuumgießverfahrens ist diese Vorgehensweise jedoch für eine Optimierung eines Vakuumgießgerätes bzw. -verfahrens nicht geeignet.
Auch aus US2001/0050942A1 und EP 033 2470 B1 sind Gießverfahren bekannt, bei denen die Temperatur der Gießform gemessen wird, um auf deren Grundlage den Gießprozess zu steuern. So wird in einem Fall auf Grundlage dieser Temperaturmessgröße ein gerichteter Erstarrungsprozess gesteuert, zum anderen auf Grundlage dieser Temperaturgröße eine gezielte Abkühlung der Form nach einem erfolgten Guss vorgenommen, um die Standzeit der Form zu verlängern. Beide Vorgehensweisen sind für eine Optimierung des Vakuumgießverfahrens grundsätzlich ungeeignet, da im Vakuumgießverfahren ein solcherart ausgeführter, gerichteter Erstarrungsprozess auf diese Weise nicht möglich ist, darüber hinaus aber eine Problematik einer Standzeitverlängerung einer Form aufgrund der üblichen Verwendungsweise verlorener Formen keine dem Vakuumgießverfahren eigene Zielsetzung darstellt.
Es hat sich gezeigt, dass bei gebräuchliche Vakuumgießgeräten und -verfahren trotz Optimierung der bekannten Parameter unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften Fehler im gegossenen Produkt auftreten können und das Produkt gegebenenfalls unvollständig ausgeformt sein kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuumgießprozess und ein Vakuumgießgerät bereitzustellen, welcher/welches in einem höheren Maße einen reproduzierbar zuverlässigen Gießvorgang ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Vakuumgießgerät der eingangs genannten Art, welches fortgebildet ist durch einen Muffel-Temperatursensor, der ausgebildet und angeordnet ist, um die Temperatur einer in die Muffelaufnahmevorrichtung eingesetzten Muffel zu erfassen und der mit der Steuerungsvorrichtung signaltechnisch verbunden ist zur Übertragung eines die Muffeltemperatur beschreibenden Temperatursignals. Erfindungsgemäß ist die elektronische Steuerungsvorrichtung ausgebildet, um zumindest einen Parameter des Vakuumgießvorgangs in Abhängigkeit des Temperatursignals zu steuern.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Gussfehler, die in einem Vakuumgießprozess auftreten, häufig auf eine nicht richtig gewählte Muffeltemperatur zurückgehen. Die Erfindung adressiert damit ein dem Vakuumgießprozess für präzise Kleinteile spezifisch innewohnenden Verfahrensschritt, der darin besteht, dass die Muffel vor dem eigentlichen Gießvorgang vorgewärmt wird. Dieser Vorwärmvorgang wird insbesondere bei kleineren Vakuumgießgeräten nicht in der Muffelkammer selbst vorgenommen, sondern erfolgt in einem hiervon separaten Vorwärmofen. Durch diese von dem Vakuumgießgerät unabhängige Vorwärmung wird eine effiziente Abarbeitung mehrerer aufeinanderfolgender Vakuumgießvorgänge durch eine hohe Taktzahl ermöglicht. Als nachteilig ist hierbei jedoch vom Erfinder erkannt worden, dass einerseits ein Vorwärmofen regelmäßig auf eine bestimmte Vorwärmtemperatur eingestellt wird, die in Abhängigkeit der Wärmekapazität der Muffel eine unterschiedlich lange Vorwärmtemperatur erfordert, um verschiedene Muffeln, wenn Sie unterschiedliche Muffelgewichte aufweisen, auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Darüber hinaus ändert sich die einmal im Vorwärmofen erzielte Muffeltemperatur beim Transfer aus dem Vorwärmofen in die Muffelkammer in Abhängigkeit der Wärmekapazität der Muffel, insbesondere also des Muffelgewichts und ihrer Oberflächengröße, unterschiedlich schnell.
Diese Effekte haben zur Folge, dass eine vorgewärmte Muffel in aller Regel mit einer von der angestrebten idealen Muffeltemperatur abweichenden Temperatur in der Muffelkammer vorliegt, wenn der eigentliche Gießvorgang erfolgt. Diese abweichende Muffeltemperatur kann dabei innerhalb eines zulässigen Toleranzbereichs liegen oder kann diesen Toleranzbereich verlassen, sodass eine klar unzutreffende Muffeltemperatur vorliegt. Dabei sind grundsätzlich, bei Einstellen einer der gewünschten Muffeltemperaturen entsprechenden Vorwärmofentemperatur, Abweichungen der Muffeltemperatur nach unten denkbar. Durch Bedienermanipulationen in Form einer Überhitzung der Muffel über die gewünschte Muffeltemperatur zwecks Kompensation eines Abkühlvorgangs beim Transfer der Muffel sind aber ebenso Überschreitungen der idealen Muffeltemperatur oder des hierfür vorgesehenen Toleranzbereichs möglich. Sowohl dann, wenn die Muffeltemperatur sich innerhalb des Toleranzbereichs weit von der Idealtemperatur entfernt, insbesondere aber dann, wenn der Toleranzbereich verlassen wird, können offensichtliche oder versteckte Gießfehler, wie eine unzureichende Formfüllung, auftreten.
Erfindungsgemäß wird diese Problematik gelöst, indem die Muffeltemperatur durch einen Temperatursensor erfasst wird und der Vakuumgießvorgang in Abhängigkeit der so erfassten Temperatur in zumindest einem Parameter gesteuert wird. Mit dieser erfindungsgemäßen Fortbildung eines Vakuumgießgerätes wird ein entscheidender Einflussfaktor auf die Qualität des Gießergebnisses unmittelbar erfasst und zur Steuerung des Vakuumgießvorgangs herangezogen. Diese Ansteuerung des Parameters erfolgt über eine elektronische Steuerungsvorrichtung, die Bestandteil des Vakuumgießgerätes ist, gegebenenfalls aber auch extern durch einen Steuerungsrechner mit entsprechender Datenkommunikation zum Vakuumgießgerät erfolgen kann. Grundsätzlich kommen unterschiedliche Parameter in Betracht, die in Abhängigkeit der Muffeltemperatur gesteuert werden können, insbesondere bevorzugt ist es, eine Heizvorrichtung des Vakuumgießgeräts anzusteuern, um die Temperatur des Schmelzgutes in Abhängigkeit der Muffeltemperatur zu verändern. Alternativ oder zusätzlich hierzu können auch andere Parameter angesteuert werden, beispielsweise die Höhe des Vakuums, der Pressdruck, die Pressanstiegszeit, die Pressdauer und die Gießprozessgeschwindigkeiten.
Diese Parameter, also die Schmelztemperatur, der Vakuumdruck, der Pressdruck, die Pressanstiegszeit, die Pressdauer und die Gießprozessgeschwindigkeit können in ihrem Zusammenhang zur Muffeltemperatur und zu Abweichungen der Muffeltemperatur von einer Muffel-Sollwert-Temperatur auf verschiedene Art und Weise beschrieben und in der Steuerungsvorrichtung elektronisch gespeichert sein. So können die Zuordnungen dieser Werte zur Muffeltemperaturabweichung mittels einer arithmetischen Beziehung erfolgen oder mittels einer Zuordnungstabelle mit gfs. erfolgender Interpolation zwischen darin abgelegten Werten. Sowohl die Zuordnungstabelle als auch die arithmetische Beziehung kann dabei durch Berechnung von Werten und Einflüssen in die Steuerungsvorrichtung eingegeben bzw. einprogrammiert werden. Alternativ kann durch empirische Ermittlung die Zuordnung und Abhängigkeiten dieser Parameter zu Muffeltemperaturabwelchungsgrößen bestimmt werden und dann in die Steuerungsvorrichtung eingegeben bzw. einprogrammiert werden, wobei auch im Falle einer solchen empirischen Ermittlung durch Einpassen der so ermittelten empirischen Werte auf eine Kurve eine. arithmetische Beziehung bestimmt werden kann.
Besonders bevorzugt ist es, den Muffeltemperatursensor so anzuordnen, dass die Temperatur einer in der Muffelkammer eingesetzten Muffel erfasst wird. Dies ermöglicht es, dass die Muffeltemperatur unmittelbar von dem Zeitpunkt, zu dem der Gießvorgang ausgelöst werden soll, erfasst wird und die Parameteransteuerung hierauf folgend vorgenommen wird. Diese Parameteransteuerung kann erfordern, dass der Gießzeitpunkt verzögert wird, beispielsweise um eine Temperaturerhöhung der Schmelze zu bewirken. Insoweit ist es weiter bevorzugt, die Muffeltemperatur laufend oder in regelmäßigen oder in kurzen Zeitabständen zu erfassen, um in einem fortwährenden Steuerungsvorgang in Abhängigkeit der so überwachten Muffeltemperatur die Parameteränderung vorzunehmen. Dieses Steuerungsverhalten kommt dann einem Regelungsverhalten mit Eingangsgröße Muffeltemperatur und dem oder den Parametern des Vakuumgießvorgangs als Ausgangsgröße gleich.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die elektronische Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um die Heizvorrichtung in Abhängigkeit des Temperatursignals des Muffel-Temperatursensors anzusteuern. Nach dieser Fortbildung wird als Gießparameter die Schmelzetemperatur innerhalb des Tiegels in Abhängigkeit der Muffeltemperatur beeinflusst. Damit wird ein Parameter beeinflusst, der sich als besonders geeignet herausgestellt hat, um von einer Idealtemperatur abweichende Muffeltemperaturen solcher Art zu kompensieren, dass gleichwohl trotz einer Temperaturabweichung bei der Muffeltemperatur ein qualitativ hochwertiges Ergebnis des Vakuumgießvorgangs erzielt wird. Die Heizvorrichtung kann dabei beispielsweise solcher Art angesteuert werden, dass bei Unterschreitung der angestrebten Muffeltemperatur die Schmelze auf eine höhere Temperatur gebracht wird, als dies bei einer idealen Muffeltemperatur vorgesehen wäre. Grundsätzlich geht die Erfindung hierbei von einer Steuerung des Vakuumgießgerätes aus, welche eine Eingabe der Materialart beinhaltet, welches vergossen wird und aus einer hierzu gespeicherten Zuordnungstabelle eine ideale Schmelzetemperatur für das jeweilige Material ermittelt und gegebenenfalls automatisiert einstellen kann. Ausgehend von dieser idealen Schmelzetemperatur kann dann eine Temperaturerhöhung oder -Absenkung durch entsprechende Ansteuerung der Heizvorrichtung erzielt werden, um eine zu niedrige bzw. zu hohe Muffeltemperatur zu kompensieren. Dabei können die Bereiche, innerhalb derer die Schmelzetemperatur abweichend von der Idealtemperatur verändert wird, begrenzt sein, beispielsweise indem die Leistungserhöhung oder –verminderung bei der Heizvorrichtung begrenzt oder die etwaige zusätzliche Heizdauer zeitlich begrenzt wird. Insbesondere kann eine direkte Temperaturüberwachung der Schmelze erfolgen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die elektronische Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um die Heizleistung und/oder -dauer in Abhängigkeit des Temperatursignals des Muffel-Temperatursensors solcherart anzusteuern, dass im Falle, dass das Temperatursignal eine Muffeltemperatur anzeigt, welche eine in der Steuerungsvorrichtung gespeicherte Muffelsollwert-Idealtemperatur unterschreitet, die Heizleistung und/oder -dauer der Heizvorrichtung erhöht wird. Diese Ausführungsform setzt eine direkte Ansteuerung der Heizvorrichtung in Abhängigkeit von in der Steuerungsvorrichtung abgespeicherten Sollwerttemperaturen in solcher Weise um, dass durch Erhöhung des Heizenergieeintrags, sei es durch Erhöhung des Temperaturgradienten oder der Heizdauer oder einer Kombination daraus eine Änderung der Schmelzetemperatur bewirkt wird, um eine vom Idealwert abweichende Muffeltemperatur zu kompensieren.
Noch weiter ist es bevorzugt, dass erfindungsgemäße Vakuumgießgerät fortzubilden durch einen Schmelze-Temperatursensor, welcher der Tiegelkammer zugeordnet ist und ausgerichtet und ausgebildet ist, um die Schmelzetemperatur im Tiegel zu erfassen, wobei die elektronische Steuerungsvorrichtung als elektronische Steuerungs- und Regelungsvorrichtung ausgebildet, mit dem Schmelze-Temperatursensor signaltechnisch gekoppelt und weiterhin programmiert Ist, um in Abhängigkeit des Temperatursignals des Schmelze-Temperatursensors die Heizleistung und/oder -dauer der Heizvorrichtung solcherart anzusteuern, dass die von dem Schmelze-Temperatursensor erfasste Istwert-Schmelzetemperatur auf eine in der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung abgespeicherte Sollwert-Schmelzetemperatur eingeregelt wird, die Sollwert-Schmelzetemperatur in Abhängigkeit der von dem Muffel-Temperatursensor ermittelten Muffeltemperatur verändert wird und die von dem Schmelze-Temperatursensor erfasste Istwert-Schmelzetemperatur auf die veränderte Sollwert-Schmelzetemperatur nachfolgend eingeregelt wird. Gemäß dieser Ausführungsform ist eine Temperaturerfassung der Schmelze in einem Tiegel, der in die Tiegelaufnahmevorrichtung der Schmelzkammer eingesetzt ist, möglich. Dies kann durch eine unmittelbare Temperaturerfassung der Schmelze, beispielsweise mittels eines Pyrometers, erfolgen oder durch eine indirekte Erfassung, beispielsweise, indem die Tiegeltemperatur bestimmt und hieraus die Schmelztemperatur berechnet wird.
Die solcher Art erfasste Ist-Temperatur kann für eine Regelung der Schmelzetemperatur auf eine Sollwert-Temperatur genutzt werden, die materialspezifisch eingegeben oder aufgrund einer Materialeingabe aus abgespeicherten Werten ermittelt werden kann. Die solcher Art erreichte Sollwert-Temperatur der Schmelze kann dann in Abhängigkeit von der ermittelten Muffeltemperatur vor Beginn des Gießvorgangs noch verändert werden, um Muffeltemperaturen, die von einem Idealwert oder Idealbereich abweichen, zu kompensieren. Noch weiter ist es bevorzugt, dass hierbei die elektronische Steuerungs- und Regelungsvorrichtung weiterhin programmiert ist, um die Sollwert-Schmelzetemperatur zu erhöhen wenn die von dem Muffel-Temperatursensor ermittelte Muffeltemperatur eine Muffeltemperatur anzeigt, welche eine in der Steuerungsvorrichtung gespeicherte Muffelsollwert-Idealtemperatur unterschreitet. Mit dieser Ausgestaltung wird eine Kompensation in einer bestimmten Richtung erfindungsgemäß umgesetzt, welche insbesondere dazu geeignet ist, um Gießfehler, die durch eine zu niedrige Muffeltemperatur oftmals hervorgerufen werden, zu vermeiden.
Dabei ist es weiterhin insbesondere vorgesehen, die Erfindung fortzubilden, indem die elektronische Steuerungs- und Regelungsvorrichtung weiterhin programmiert ist, um die Sollwert-Schmelzetemperatur nicht über oder unter einen in der elektronischen Steuerungs- und Regelungsvorrichtung abgespeicherten, durch eine Minimal- und Maximaltemperatur charakterisierten Schmelzetemperaturbereich zu erhöhen bzw. abzusenken, und gfs. bei einer Unter- oder Überschreitung eines Sollwertbereichs der Muffeltemperatur, die eine Über- bzw. Unterschreitung des zulässigen Schmelzetemperaturbereichs erforderlich machen würde, ein Signal auszugeben, welches dem Benutzer die Unter- bzw. Überschreitung anzeigt, insbesondere ein akustisches oder optisches Warnsignal.. Diese Fortbildung berücksichtigt, dass eine Erhöhung oder Absenkung der Schmelzetemperatur in Abhängigkeit der Materialeigenschaften nur bis zu bestimmten Grenzwerten zu einer Verbesserung des Gießergebnisses führt, bei Überschreitung dieser Grenzwerte aber in der Regel zu Gießfehlern anderer Art führen kann, insbesondere aufgrund Materialveränderungen innerhalb der überhitzten Schmelze oder unzureichender Formfüllung bei unterkühlter Schmelze. Dabei ist grundsätzlich zu verstehen, dass die elektronische Steuerungs- und Regelungsvorrichtung solcher Art ausgebildet sein kann, dass dort mehrere, jeweils unterschiedlichen Materialien zugeordnete Maximaltemperaturen und/oder Minimaltemperaturen abgespeichert sein können und die jeweils als Obergrenze dienende Maximaltemperatur anhand einer solchen Zuordnung in Abhängigkeit von dem Material, welches vergossen wird, eingehalten wird.
In bestimmten Fällen kann es zudem dazu kommen, dass die Muffeltemperatur so weit überhitzt oder unterkühlt ist, dass ein Muffeltemperaturbereich, der durch eine Parameteränderung der Gießparameter, insbesondere einer Absenkung oder Anhebung der Schmelztemperatur nicht mehr solcherart kompensiert werden kann, dass hierdurch ein qualitativ ausreichend gutes Gießergebnis erhalten wird. So können Metalle typischerweise nicht über eine bestimmte Schmelztemperatur erhitzt werden, ohne dass diese dann Schaden nehmen und eine zu weite Absenkung der Schmelztemperatur hat eine unzureichende Formfüllung zur Folge. Erfindungsgemäß kann gemäß dieser Fortbildung in solchen Fällen vorgesehen sein, dass der Benutzer durch ein entsprechendes Warnsignal, beispielsweise eine entsprechende Klartextausgabe auf einem Display, eine akustische Ausgabe oder eine Warnlampe auf die Über- bzw. Unterschreitung des solcherart definierten Temperaturbereichs hingewiesen wird. Dieser Hinweis kann gfs. einhergehen mit der Verhinderung des Auslösens eines Gießvorgangs, um zuverlässig und automatisiert die Produktion von unzureichenden Gießergebnissen auszuschließen.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die elektronische Steuerungs- und Regelungsvorrichtung weiterhin programmiert ist, um die Sollwert-Schmelzetemperatur zu verringern wenn die von dem Muffel-Temperatursensor ermittelte Muffeltemperatur eine Muffeltemperatur anzeigt, welche eine in der Steuerungsvorrichtung gespeicherte Muffelsollwert-Idealtemperatur überschreitet. Mit dieser Ausgestaltung wird auch eine zu hohe Muffeltemperatur kompensiert, indem die Schmelzetemperatur von einem idealen Sollwert ausgehend nach unten korrigiert wird. Dies kann insbesondere erfolgen, indem die Heizleistung verringert wird oder, sofern eine ideale Sollwert-Schmelzetemperatur in der Schmelze bereits erreicht ist, indem eine Verzögerung des Gießvorgangs erfolgt, So kann beispielsweise bei ausgeschalteter oder nur schwacher Heizleistung der Heizvorrichtung der Gießvorgang um einige Sekunden verzögert werden, um hierdurch die Schmelzetemperatur abzusenken. Dabei ist zu berücksichtigen, dass durch eine solche Gießzeitpunktverzögerung auch eine Absenkung der Muffeltemperatur erreicht wird, sodass im Gegensatz zu der Situation in der eine Muffel mit zu niedriger Temperatur in die Muffelkammer eingesetzt ist, sich bei der Situation einer zu heißen Muffel durch Zeitablauf bei entsprechender Ansteuerung der Heizvorrichtung sowohl eine ideale Muffeltemperatur als auch eine ideale Schmelzetemperatur einstellen lässt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die elektronische Steuerungsvorrichtung weiterhin programmiert ist, um den Gießvorgang auszulösen, indem ein mit der Steuerungsvorrichtung signaltechnisch gekoppelter Aktuator solcherart angesteuert wird, dass die in dem Tiegel befindliche Schmelze der Muffel zugeführt wird, und den Gießvorgang auszulösen, sobald eine in der Steuerungsvorrichtung abgespeicherte Sollwert-Schmelzetemperatur erreicht ist, oder den Gießvorgang auszulösen, nachdem die Heizvorrichtung abgeschaltet und eine von der Steuerungsvorrichtung vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist, wenn die von dem Muffel-Temperatursensor ermittelte Muffeltemperatur eine Muffeltemperatur anzeigt, welche eine in der Steuerungsvorrichtung gespeicherte Muffelsollwert-Idealtemperatur überschreitet. Nach dieser Ausführungsform wird von der Steuerungsvorrichtung bzw. Steuerungs- und Regelungsvorrichtung auch der Gießvorgang selbst ausgelöst. Auf diese Weise kann ein weiterer wichtiger Parameter des Gießvorgangs nämlich der Gießzeitpunkt angesteuert werden und in eine etwaige Kompensation einer vom Idealwert abweichenden Muffeltemperatur einbezogen werden. Die Auslösung kann hierbei erfolgen, indem ein von der Schmelzetemperatur abhängiger Auslösezeitpunkt bestimmt wird, insbesondere wenn ein Schmelze-Temperatursensor an dem erfindungsgemäßen Vakuumgießgerät vorgesehen ist. Desweiteren kann der Gießvorgang ausgelöst werden, wenn nach Erreichen einer Schmelze-Sollwerttemperatur die Heizvorrichtung abgeschaltet ist und eine bestimmte Zeitspanne verstrichen ist, um hierdurch eine Abkühlung von Schmelze und Muffel zu erreichen.
Insbesondere ist es gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der Muffel-Temperatursensor und gegebenenfalls der Schmelze-Temperatursensor jeweils ein Pyrometer ist, welches vorzugsweise außerhalb einer die Muffelkammer beziehungsweise die Tiegelkammer umgebenden Kammerwand angeordnet ist und durch ein Schauglas in der Kammerwand auf die Muffel bzw. die Schmelze ausgerichtet ist. Mit einem Pyrometer, beispielsweise einem Ein-Kanal-Pyrometer oder einem Zwei-Kanal-Pyrometer, kann in kontaktloser Weise eine Temperatur erfasst werden und hierbei auch entweder unmittelbar auf Oberflächen des Tiegels oder der Muffel gemessen werden, alternativ aber auch unmittelbar auf die Schmelzoberfläche oder in die Muffelform hinein gemessen werden, um repräsentative Messergebnisse zu erhalten. Die Pyrometer können hierbei in die Gehäusewandung von Muffelkammer bzw. Schmelzekammer eingesetzt sein oder mit dieser verbunden sein und gegebenenfalls durch ein Schauglas, welches der thermischen und mechanischen Abschirmung des Pyrometers dient, auf einen Messbereich ausgerichtet sein.
Schließlich ist es gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um zwei zeitlich aufeinander folgende Temperatursignale des Muffel-Temperatursensors auszuwerten, anhand eines durch Differenzbetrachtung der beiden Temperatursignale ermittelten Temperaturverlaufs, insbesondere eines Temperaturabfalls pro Zeitspanne einen Kennwert für die Wärmekapazität der Muffel zu berechnen, und anhand des Kennwertes einen Parameter des Gießvorgangs zu steuern, insbesondere die Heizleistung oder Heizdauer der Heizvorrichtung anzusteuern. Mit dieser Ausführungsform wird anhand von zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Messwerten der Muffeltemperatur ermittelt, wie schnell sich die Muffel nach ihrer Entnahme aus dem Vorwärmofen abkühlt. Auf Grundlage dieser so ermittelten Abkühlrate kann ein Rückschluss auf die Wärmekapazität der Muffel erfolgen, die insbesondere von dem Gewicht der Muffel, aber auch von den Materialeigenschaften der Muffel abhängt. Damit wird eine weitere, aussagekräftige Eingangsgröße für die Steuerungsvorrichtung bzw. Steuerungs- und Regelungsvorrichtung gewonnen, um hierdurch einen Parameter des Vakuumgießvorgangs anzusteuern. So lässt eine hohe Abkühlrate den Schluss auf eine kleine Muffel mit geringem Gewicht zu, die regelmäßig empfindlicher auf eine Abweichung von einer Idealmuffeltemperatur reagiert und in solchen Fällen ohne eine exakte Kompensation Gießfehler produzieren würde. In einem solchen Fall wäre von der Steuerungsvorrichtung eine entsprechend präzise Erhöhung der Schmelzetemperatur und gegebenenfalls alternativ oder kumulativ hierzu eine entsprechend präzise Beeinflussung anderer Gießparameter erforderlich. Bei Muffeln, deren Temperatur sich zeitlich nur langsam verändert, kann hingegen auf eine große Muffel mit hohem Gewicht geschlossen werden, die regelmäßig weniger sensibel auf Muffeltemperaturabweichung reagiert und demzufolge auch nur bei Abweichungen größerer Art in der Muffeltemperatur eine Kompensation erfordern. Mit dieser Fortbildung kann folglich die Taktung aufeinanderfolgender Gießvorgänge optimiert werden und eine effizientere Arbeitsweise mit dem erfindungsgemäßen Vakuumgießgerät erreicht werden. Zugleich wird der Energieverbrauch optimiert.
Das erfindungsgemäße Gießgerät arbeitet bevorzugt nach einem Verfahren zum Steuern eines Vakuumgießvorgangs, mit den Schritten Erwärmen von Schmelzgut in einem Tiegel mittels einer Heizvorrichtung, Vorwärmen einer Muffel, Einfüllen des geschmolzenen Schmelzgutes in die Muffel, welches sich auszeichnet durch die Schritte Erfassen der Muffeltemperatur, und Ansteuern eines Parameters des Vakuumgießvorgangs in Abhängigkeit der erfassten Muffeltemperatur.
Zu diesem Verfahren und den nachgenannten Fortbildungen hierzu wird Bezug genommen auf die hierzu korrespondierenden Ausführungen, Vorteile und Varianten des zuvor erläuterten Vakuumgießgeräts mit einer entsprechend ausgebildeten Steuerungsvorrichtung bzw. Steuerungs- und Regelungsvorrichtung.
Das Verfahren kann fortgebildet werden durch den Schritt Einstellen der Schmelzetemperatur des Schmelzgutes in Abhängigkeit der erfassten Muffeltemperatur. Weiterhin kann das Verfahren fortgebildet durch die Schritte Erfassen der Schmelzetemperatur, Einregeln der Schmelzetemperatur auf eine Schmelze-Sollwerttemperatur, Ändern der Schmelze-Solltemperatur auf eine modifizierte Schmelze-Sollwerttemperatur in Abhängigkeit der erfassten Muffeltemperatur, insbesondere indem die modifizierte Schmelze-Sollwerttemperatur höher gesetzt wird als die Schmelze-Sollwerttemperatur, wenn die erfasste Muffeltemperatur unterhalb einer vorbestimmten Muffel-Sollwerttemperatur liegt, und gegebenenfalls die modifizierte Schmelze-Sollwerttemperatur niedriger gesetzt wird als die Schmelze-Sollwerttemperatur, wenn die erfasste Muffeltemperatur oberhalb der vorbestimmten Muffel-Sollwerttemperatur liegt.
Schließlich kann das Verfahren weiter fortgebildet werden durch die Schritte Erfassen einer ersten Muffeltemperatur, Erfassen einer zweiten Muffeltemperatur nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Erfassen der ersten Muffeltemperatur, Berechnen einer Abkühlrate der Muffel aus der ersten und zweiten Muffeltemperatur und der Zeitspanne und Ansteuern eines Parameters des Vakuumgießvorgangs in Abhängigkeit der berechneten Abkühlrate. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Kalibrierung einer Muffeltemperaturerfassungseinheit an einem Vakuumgießgerät mit den Schritten: Ermitteln des Gewichts einer Muffel, Eingabe des ermittelten Muffelgewichts und/oder einer die Muffel charakterisierenden Kenngröße über eine Benutzerschnittstelle in eine Steuerungseinheit des Vakuumgießgeräts, Aufheizen der Muffel in einem Vorwärmofen auf eine erste Kalibrierungstemperatur, Entnehmen der Muffel aus dem Vorwärmofen und Einsetzen der Muffel in eine Muffelkammer des Vakuumgießgeräts, Erfassen eines die Oberflächentemperatur der Muffel in der Muffelkammer charakterisierenden ersten Messwerts mittels eines in das Vakuumgießgerät eingebauten Muffeltemperatursensors, Zuordnen des ersten Messwerts zu dem eingegebenen Muffelgewicht und/oder der eingegebenen charakterisierenden Kenngröße und der Kalibrierungstemperatur in der Steuerungseinheit und Abspeichern der so einander zugeordneten Werte in einer elektronischen Speichereinheit der Steuerungseinheit, gfs. ein- oder mehrfaches Wiederholen dieser Schritte mit einer zweiten und gfs. weiteren Kalibrierungstemperatur(en) und einem entsprechend zweiten und gfs. weiteren Messwert(en).
Mit einem solchen Kalibrierungsverfahren wird es möglich, das erfindungsgemäße Vakuumgießgerät solcherart einzurichten, dass es zuverlässig eine Anpassung der Gießparameter anhand einer durch Oberflächentemperaturmessung erfassten Muffeloberflächentemperatur vornehmen kann. Grundsätzlich ist eine solche Kalibrierung vorteilhaft, da eine Muffel, die in einem Vorwärmofen auf eine bestimmte Temperatur durchgängig über ihre gesamte Materialstärke aufgeheizt worden ist, auf dem Transferweg zwischen diesem Vorwärmofen in die Muffelkammer in der Regel an ihrer Oberfläche abkühlt, im Innenraum jedoch eine geringere Abkühlung aufweist als an der Oberfläche zu messen ist. Oftmals ist bei einem hohen Muffelgewicht zwar eine maßgeblich verringerte Oberflächentemperatur der Muffel vorhanden, nicht jedoch eine relevant verringerte Innenraumtemperatur der Muffel. Es kann daher ein systematischer Messfehler auftreten, wenn die Muffeltemperatur in einer bevorzugten Weise durch Messung der Oberflächentemperatur, beispielsweise mittels eines Pyrometers, durchgeführt wird.
Um gleichwohl bei einer solchen Oberflächentemperaturmessung einen aussagekräftigen Messwert zu erhalten, kann das Kalibrierungsverfahren zuvor durchgeführt werden und insbesondere auch den unterschiedlichen Muffelgewichten und gfs. anderen Eigenschaften der Muffel, beispielsweise Materialeigenschaften, zugeordnet werden. Werden auf diese Weise gemessene Oberflächentemperaturen der Muffel mit der Temperatur, auf welche die Muffel zuvor aufgeheizt wird und gfs. mit weiteren, die Muffel beschreibenden Parametern einander zugeordnet und abgespeichert, kann nach einem solchen Kalibrierungsvorgang durch Aufrufen der so einander zugeordneten Werte bei jeder nachfolgend gemessenen Oberflächentemperatur einer Muffel auf eine tatsächliche Muffelinnenraumtemperatur rückgeschlossen werden. Diese Muffelinnenraumtemperatur ist für den Gießvorgang und gfs. vorzunehmende Änderungen an Parametern des Gießvorgangs ein aussagekräftiger, solcherart ermittelter Messwert. Er kann folglich, wenn bei Gießvorgängen nachfolgend das Muffelgewicht und gfs. weitere, die Muffel charakterisierende Parameter eingegeben werden, auf Grundlage dieser Kalibrierung unmittelbar anhand eines gemessenen Oberflächentemperaturwertes die für das Gießergebnis relevante Innenraumtemperatur der Muffel bestimmt werden, um dann als Eingangsgröße für eine Korrektur eines Parameters des Gießvorgangs, insbesondere einer Anhebung oder Absenkung der Schmelztemperatur im Tiegel des Vakuumgießgeräts zu dienen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vakuumgießgerätes.
2 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vakuumgießgerätes.
3 einen Längsschnitt durch ein Sichtfenster für ein Pyrometer.
Die erfindungsgemäße bevorzugte Ausführungsform nach 1 umfasst eine Schmelzekammer 10, die von einer Schmelzkammerwandung 11 seitlich begrenzt wird. In die Schmelzekammer 10 kann durch einen oberseitigen Schmelzekammerdeckel 12 ein Tiegel 20 in eine Tiegelhaltevorrichtung 21 eingesetzt werden. Der Tiegel 20 besteht aus zwei zueinander verschiebbaren Tiegelhälften 20a, b. Durch Verschiebung 22 dieser Tiegelhälften zueinander kann der Gießvorgang ausgelöst werden, indem die Schmelze aus einem durch die Verschiebung der Tiegelhälften zueinander entstehenden Spalt nach unten aus dem Tiegel 20 austritt.
Um den Tiegel herum ist eine Induktionsheizung 30 angeordnet, die dazu dient, um in dem Tiegel 20 angeordnetes Material aufzuschmelzen. Die Induktionsheizung 30 wird von einer Steuerungs- und Regelungseinheit 100 angesteuert. Weiterhin angeschlossen an die Steuerungs- und Regelungseinheit 100 ist ein erstes Pyrometer 40, welches in den Schmelzekammerwanddeckel 12 eingesetzt ist und durch ein Schauglas die Temperatur der Schmelze in dem Tiegel 20 erfasst. Auf diese Weise ist durch Steuerungs- und Regelungsvorrichtung 100 ein geschlossener Regelkreis zur exakten Einstellung einer Sollwert-Schmelzetemperatur möglich.
Unterhalb der Schmelzekammer 10 ist eine Muffelkammer 50 angeordnet. Die Muffelkammer 50 umfasst eine darin angeordnete Aufnahmevorrichtung 61, in der eine Muffel 60 lösbar angeordnet ist. Die Muffel 60 weist an ihrem oberen Ende eine Öffnung auf, durch welche Schmelze aus dem Tiegel 20 Schwerkraft bedingt eingefüllt werden kann.
Zwischen Schmelzekammer und Muffelkammer ist eine Öffnung 53, die mittels eines Verschlusses druckdicht verschließbar ist. Die Muffelkammer 50 wird von einer Muffelkammerwand 51 begrenzt, in die ein Muffelkammerdeckel 52 eingesetzt ist, durch den die Muffel eingesetzt und entnommen werden kann.
Sowohl die Muffelkammer 50 als auch die Schmelzekammer 10 sind druckdicht verschließbar und können mittels einer Vakuumeinrichtung auf einen Unterdruck evakuiert werden. Der Verschluss der Öffnung 53 ermöglicht die Aufrechterhaltung eines Vakuums in der Schmelzkammer bei geöffneter Muffelkammer und kann mittels eines Aktuators betätigt werden, um den Gießvorgang auslösen zu können.
In die Muffelkammerwand 51 ist ein zweites Pyrometer 70 eingesetzt, welches die Temperatur der Muffel 60 erfasst. Das zweite Pyrometer 70 ist ebenfalls signaltechnisch mit der Steuerungs- und der Regelungsvorrichtung 100 verbunden und übermittelt die damit erfasste Muffeltemperatur an die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung.
Die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung 100 ist ausgebildet, um in Abhängigkeit der von dem zweiten Pyrometer 70 übertragenen Muffeltemperatur die Induktionsheizung 30 anzusteuern und gegebenenfalls einen von dem materialbezogenen Ideal-Sollwert der Schmelzetemperatur abweichenden, höheren oder niedrigeren Sollwert vorzugeben, sofern die Muffeltemperatur nicht eine zu der Sollwert-Ideal-Schmelzetemperatur passende Idealmuffeltemperatur aufweist. Durch Erhöhung der Heizleistung wird bei zu niedriger Muffeltemperatur die Schmelzetemperatur daher angehoben, wobei eine materialabhängige Obergrenze nicht überschritten wird. Liegt die Muffeltemperatur hingegen zu hoch, so wird durch Reduktion der Heizleistung die Schmelztemperatur abgesenkt. Sobald die Schmelze zur Kompensation der laufend gemessenen Muffeltemperatur eine passende, kompensierende Schmelzetemperatur erreicht hat, wird der Gießvorgang durch die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung ausgelöst. Die in 2 gezeigte zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vakuumgießgerätes entspricht im wesentlichen der in 1 gezeigten Ausführungsform und wird nachfolgend nur in Bezug auf die bestehenden Unterschiede zu dieser Ausführungsform gemäß 1 erläutert.
Abweichend von der in 1 gezeigten Ausführungsform ist bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ein Pyrometer 140 eingebaut, welches mit einem Rauchabweiser 141 kombiniert ist und hier durch eine bessere Temperaturerfassung der Schmelzetemperatur erzielt. Der Rauchabweiser erstreckt sich innerhalb der Schmelzekammer 110 ausgehend von dem in den Schmelzekammerdeckel 112 eingelassene Sichtfenster in Richtung des Tiegels und ist so lang bemessen, dass es unterhalb einer sich im oberen Teil der Schmelzekammer sammelnde Rauchmenge erstreckt. Hierdurch wird ein insoweit ungetrübter Blick auf die Schmelzoberfläche für das Pyrometer 140 ermöglicht.
Weiterhin abweichend von der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist bei der Ausführungsform gemäß 2 ein Pyrometer 170 in den Muffelkammerdeckel eingesetzt und hierdurch in leichterer Weise für eine Reinigung zugänglich. Das in den Muffelkammerdeckel 170 eingesetzte Pyrometer 170 weist eine innenseitig in der Muffelkammer angeordneten Rauchabweiser 171 auf, der Beschädigungen des Pyrometer und eines Schauglases 172, durch welches das Pyrometer in die Muffelkammer blickt, verhindert.
In 3 ist eine Ausführungsform einer Anordnung zum Befestigen eines Schauglases 220 in einer Gehäusewandung oder einem Gehäusekammerdeckel gezeigt. Diese Anordnung weist einen Einschraubstutzen 242 auf, der einen äußeren Absatz 243 aufweist, der in eine entsprechende Bohrung beziehungsweise – vorzugsweise kreisrundes-Loch in einer Gehäusewandung oder in einem Gehäusekammerdeckel des Vakuumgießgeräts aufgenommen werden kann. Der Einschraubstutzen 242 ist im Bereich des Absatzes 243 mit der Gehäusewandung verschraubt oder verschweißt.
Der Einschraubstutzen 242 weist ferner ein Außengewinde 244 auf, das mit einer Nutmutter 221 verschraubbar ist. Die Nutmutter 221 weist nach innen gerichteten Vorsprung 246 auf, der derart ausgebildet ist, dass er die Schauglasplatte 220 randseitig überdeckt. Die Nutmutter 221 ist über das Außengewinde 244 des Einschraubstutzens 242 geschraubt, sodass die Schauglasplatte 220 gegen einen inneren Absatz 247 des Einschraubstutzens 242 gepresst und somit fixiert wird. Zum Schutz der Schauglasplatte 220 befindet sich zwischen dem Vorsprung 246 und dem äußeren Rand der Schauglasplatte 220 eine Dichtung, zum Beispiel eine Flachdichtung 248. Ferner befindet sich zwischen den gegenüberliegenden Rand der Schauglasplatte 220 und dem Absatz 247 des Einschraubstutzens 242 ein weiterer Dichtring, insbesondere ein Silikon-O-Ring 249. Beide Dichtungen 248, 249 dienen dazu, die Schauglasplatte 220 einerseits vor Beschädigungen zu schützen und andererseits den Innenraum 11 des Schmelzofens gegen die Umgebung abzudichten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1647791 B1 [0006]
US 2002/0170699 A1 [0007]
US 2001/0050942 A1 [0008]
EP 0332470 B1 [0008]

Claims

Vakuumgießgerät, umfassend: – Eine Schmelzkammer (10) mit einer Tiegelaufnahmevorrichtung für einen Schmelztiegel (20) und eine Heizvorrichtung (30) zu Erwärmung eines in einem in die Tiegelaufnahmevorrichtung eingesetzten Schmelztiegels befindlichen Schmelzgutes, – Eine Muffelkammer (50) mit einer Muffelaufnahmevorrichtung (61) für eine Muffel (60), – Eine Durchtrittsöffnung (53) zwischen der Schmelzkammer und der Muffelkammer zur Einleitung von schmelzflüssigem Schmelzgut aus einem in die Tiegelaufnahmevorrichtung eingesetzten Schmelztiegel in eine in die Muffelaufnahmevorrichtung eingesetzte Muffel, – Eine elektronische Steuerungsvorrichtung (100) zur Steuerung des Ablaufs des Vakuumgießvorgangs, gekennzeichnet durch einen Muffel-Temperatursensor (70), der ausgebildet und angeordnet ist, um die Temperatur einer in die Muffelaufnahmevorrichtung eingesetzten Muffel zu erfassen und der mit der Steuerungsvorrichtung signaltechnisch verbunden ist zur Übertragung eines die Muffeltemperatur beschreibenden Temperatursignals und dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um zumindest einen Parameter des Vakuumgießvorgangs in Abhängigkeit des Temperatursignals zu steuern.
Vakuumgießgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerungsvorrichtung (100) ausgebildet ist, um die Heizvorrichtung (30) in Abhängigkeit des Temperatursignals des Muffel-Temperatursensors (70) anzusteuern.
Vakuumgießgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerungsvorrichtung (100) ausgebildet ist, um die Heizleistung und/oder -dauer in Abhängigkeit des Temperatursignals des Muffel-Temperatursensors solcherart anzusteuern, dass im Falle, dass das Temperatursignal eine Muffeltemperatur anzeigt, welche eine in der Steuerungsvorrichtung gespeicherte Muffelsollwert-Idealtemperatur unterschreitet, die Heizleistung und/oder -dauer der Heizvorrichtung erhöht wird.
Vakuumgießgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schmelze-Temperatursensor (40), welcher der Tiegelkammer (10) zugeordnet ist und ausgerichtet und ausgebildet ist, um die Schmelzetemperatur im Tiegel (20) zu erfassen, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerungsvorrichtung (100) als elektronische Steuerungs- und Regelungsvorrichtung ausgebildet und mit dem Schmelze-Temperatursensor (40) signaltechnisch gekoppelt ist und weiterhin programmiert ist, um in Abhängigkeit des Temperatursignals des Schmelze-Temperatursensors die Heizleistung und/oder -dauer der Heizvorrichtung solcherart anzusteuern, dass – die von dem Schmelze-Temperatursensor erfasste Istwert-Schmelzetemperatur auf eine in der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung abgespeicherte Sollwert-Schmelzetemperatur eingeregelt wird, – die Sollwert-Schmelzetemperatur in Abhängigkeit der von dem Muffel-Temperatursensor ermittelten Muffeltemperatur verändert wird und die von dem Schmelze-Temperatursensorerfasste Istwert-Schmelzetemperatur auf die veränderte Sollwert-Schmelzetemperatur nachfolgend eingeregelt wird, wobei vorzugsweise die elektronische Steuerungs- und Regelungsvorrichtung weiterhin programmiert ist, um – die Sollwert-Schmelzetemperatur zu erhöhen wenn die von dem Muffel-Temperatursensor ermittelte Muffeltemperatur eine Muffeltemperatur anzeigt, welche eine in der Steuerungsvorrichtung gespeicherte Muffelsollwert-Idealtemperatur unterschreitet. – die Sollwert-Schmelzetemperatur nicht über oder unter einen in der elektronischen Steuerungs- und Regelungsvorrichtung abgespeicherten, durch eine Minimal- und Maximaltemperatur charakterisierten Schmelzetemperaturbereich zu erhöhen bzw. abzusenken, und gfs. – bei einer Unter- oder Überschreitung eines Sollwertbereichs der Muffeltemperatur, die eine Über- bzw. Unterschreitung des zulässigen Schmelzetemperaturbereichs erforderlich machen würde, ein Signal auszugeben, welches dem Benutzer die Unter- bzw. Überschreitung anzeigt, insbesondere ein akustisches oder optisches Warnsignal. – die Sollwert-Schmelzetemperatur zu verringern wenn die von dem Muffel-Temperatursensor ermittelte Muffeltemperatur eine Muffeltemperatur anzeigt, welche eine in der Steuerungsvorrichtung gespeicherte Muffelsollwert-Idealtemperatur überschreitet.
Vakuumgießgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerungsvorrichtung weiterhin programmiert ist, um – Den Gießvorgang auszulösen, indem ein mit der Steuerungsvorrichtung signaltechnisch gekoppelter Aktuator solcherart angesteuert wird, dass die in dem Tiegel befindliche Schmelze der Muffel zugeführt wird, und – Den Gießvorgang auszulösen, sobald eine von der Steuerungsvorrichtung abgespeicherte Sollwert-Schmelze-temperatur erreicht ist, oder – Den Gießvorgang auszulösen, nachdem die Heizvorrichtung abgeschaltet und eine von der Steuerungsvorrichtung vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist, wenn die von dem Muffel-Temperatursensor ermittelte Muffeltemperatur eine Muffeltemperatur anzeigt, welche eine in der Steuerungsvorrichtung gespeicherte Muffelsollwert-Idealtemperatur überschreitet.
Vakuumgießgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Muffel-Temperatursensor und ggfs. der Schmelze-Temperatursensor jeweils ein Pyrometer ist, welches vorzugsweise außerhalb einer die Muffelkammer bzw. die Tiegelkammer umgebende Kammerwand angeordnet ist und durch ein Schauglas in der Kammerwand auf die Muffel bzw. die Schmelze ausgerichtet ist.
Vakuumgießgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um – zwei zeitlich aufeinander folgende Temperatursignale des Muffel-Temperatursensors auszuwerten, – anhand eines durch Differenzbetrachtung der beiden Temperatursignale ermittelten Temperaturabfalls pro Zeitspanne einen Kennwert für die Wärmekapazität der Muffel zu berechnen, und – anhand des Kennwertes einen Parameter des Gießvorgangs zu steuern, insbesondere die Heizleistung oder Heizdauer der Heizvorrichtung anzusteuern.
Verfahren zum Steuern eines Vakuumgießvorgangs, mit den Schritten – Erwärmen von Schmelzgut in einem Tiegel mittels einer Heizvorrichtung, – Vorwärmen einer Muffel – Einfüllen des geschmolzenen Schmelzgutes in die Muffel, gekennzeichnet durch die Schritte: – Erfassen der Muffeltemperatur, und – Ansteuern eines Parameters des Vakuumgießvorgangs in Abhängigkeit der erfassten Muffeltemperatur.
Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den Schritt: – Einstellen der Schmelzetemperatur des Schmelzgutes in Abhängigkeit der erfassten Muffeltemperatur.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch die Schritte: – Erfassen der Schmelzetemperatur, – Einregeln der Schmelzetemperatur auf eine Schmelze-Sollwerttemperatur, – Ändern der Schmelze-Solltemperatur auf eine modifizierte Schmelze-Sollwerttemperatur in Abhängigkeit der erfassten Muffeltemperatur, insbesondere indem – die modifizierte Schmelze-Sollwerttemperatur höher gesetzt wird als die Schmelze-Sollwerttemperatur, wenn die erfasste Muffeltemperatur unterhalb einer vorbestimmten Muffel-Solllwerttemperatur liegt, und gegebenenfalls. – die modifizierte Schmelze-Sollwerttemperatur niedriger gesetzt wird als die Schmelze-Sollwerttemperatur, wenn die erfasste Muffeltemperatur oberhalb der vorbestimmten Muffel-Solllwerttemperatur liegt, und gegebenenfalls.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch die Schritte: – Erfassen einer ersten Muffeltemperatur, – Erfassen einer zweiten Muffeltemperatur nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Erfassen der ersten Muffeltemperatur, – Berechnen einer Abkühlrate der Muffel aus der ersten und zweiten Muffeltemperatur und der Zeitspanne, – Ansteuern eines Parameters des Vakuumgießvorgangs in Abhängigkeit der berechneten Abkühlrate.
Verfahren zur Kalibrierung einer Muffeltemperaturerfassungseinheit an einem Vakuumgießgerät mit den Schritten: – Ermitteln des Gewichts einer Muffel, – Eingabe des ermittelten Muffelgewichts und/oder einer die Muffel charakterisierende Kenngröße über eine Benutzerschnittstelle in eine Steuerungseinheit des Vakuumgießgeräts, – Aufheizen der Muffeln einem Vorwärmofen auf eine erste Kalibrierungstemperatur, – Entnehmen der Muffel aus dem Vorwärmofen und Einsetzen der Muffel in eine Muffelkammer des Vakuumgießgeräts, – Erfassen eines die Oberflächentemperatur der Muffel in der Muffelkammer charakterisierenden ersten Messwerts mittels eines in das Vakuumgießgerät eingebauten Muffeltemperatursensors, – Zuordnen des ersten Messwerts zu dem eingegebenen Muffelgewicht und/oder der eingegebenen charakterisierenden Kenngröße und der Kalibrierungstemperatur in der Steuerungseinheit und Abspeichern der so einander zugeordneten Werte in einer elektronischen Speichereinheit der Steuerungseinheit, – ggfs. ein- oder mehrfaches Wiederholen dieser Schritte mit einer zweiten und ggfs. weiteren Kalibrierungstemperatur(en) und einem entsprechend zweiten und ggfs. weiteren Messwert(en).
Verfahren nach Anspruch 12, mit den Schritten: – Ermitteln der Temperatur im Innenraum der Muffel nachdem oder während die Oberflächentemperatur der Muffel in der Muffelkammer erfasst worden ist bzw. wird, – Zuordnen der Innenraumtemperatur zu dem zuvor oder währenddessen erfassten Messwerts des Muffeltemperatursensors.