DE102015109805A1 - Production of high-quality molds for metal casting (method and device) - Google Patents

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Abstract

Es sollen bessere Formen für den Metallguss hergestellt werden und die Komplexität der Herstellung nicht anwachsen. "Besser" kann so umschrieben werden, dass es dauerhaft, auch bei Änderung oder Wechsel der Qualität, zumindest einer von mehreren Eigenschaften des Formstoffs, eine an der Oberfläche gleich harte Form aus dem Formstoff ist. Vorgeschlagen wird dazu ein Herstellen einer Formstoffform für einen Guss mit einer Mindestfestigkeit für den Metallguss. Ein körniges Formmaterial wird als Formstoff (41) in einen Formkasten (40) eingefüllt. Das Formmaterial (41) wird in dem Formkasten (40) in einer Formanlage oberhalb eines Modells (44) verdichtet, das auf einer Modellplatte (46) steht. In einem ersten Schritt wird der Formkasten (40) von einer Pressvorrichtung (1) über eine erste Wegstrecke zum Anschlag an einen Rahmen (13) eines Presshaupts (10) bewegt. In einem zweiten Schritt wird die Modellplatte (46) von der Pressvorrichtung (1) über eine zweite Wegstrecke (s1, s2) in eine Endposition zur Verhärtung oder Verdichtung (Erstellung) der Formstoffform bewegt. Eine Länge der zweiten Wegstrecke (s1, s2) wird in Abhängigkeit von dem Formstoff bevorzugt automatisch verändert, oder die zweite Wegstrecke (s1, s2) wird in Abhängigkeit von einer ermittelten Kraft am Ende einer vorherigen Verhärtung oder Verdichtung des Formstoff der vorherigen Form, als Folge einer Veränderung zumindest einer Eigenschaft des un-verdichteten Formstoffs (41), verändert (100, 102; 102'). Die Formmaschine arbeitet nach Art einer Härteregelung (Festigkeitsregelung).Better molds for metal casting are to be produced and the complexity of production will not increase. "Better" can be rewritten so that it is permanently, even with change or change of quality, at least one of several properties of the molding material, an equally hard on the surface form of the molding material. It is proposed to produce a molding material for a casting with a minimum strength for metal casting. A granular molding material is filled as molding material (41) in a molding box (40). The molding material (41) is compacted in the molding box (40) in a molding line above a model (44) resting on a pattern plate (46). In a first step, the molding box (40) is moved by a pressing device (1) over a first path for abutment against a frame (13) of a pressing head (10). In a second step, the model plate (46) is moved by the pressing device (1) over a second path (s1, s2) to an end position for hardening or compaction (preparation) of the molding material. A length of the second path (s1, s2) is preferably automatically changed depending on the molding material, or the second path (s1, s2) is determined as a function of a determined force at the end of a previous hardening or compaction of the molding material of the previous form Consequence of a change of at least one property of the un-compacted molding material (41), changed (100, 102, 102 '). The molding machine operates in the manner of a hardness control (strength control).

Description

Diese Offenbarung (und Ansprüche) betreffen ein Verfahren zum Herstellen einer Formstoffform mit einer vorgebbaren Mindestfestigkeit für den Metallguss. Dabei wird ein Formmaterial in einem Formkasten eingegeben und das Formmaterial in dem Formkasten verdichtet. Die Verdichtung erfolgt erfindungsgemäß in zwei Schritten, einem ersten Schritt in dem der Formkasten über eine erste Wegstrecke zu einem Anschlag mit einem Presshaupt bewegt wird und einem zweiten Schritt, in dem das Formmaterial über eine zweite Wegstrecke in eine Endposition bewegt und dabei weiter verdichtet wird. Eine Länge der zweiten Wegstrecke ist abhängig von einer Beschaffenheit des Formmaterials. This disclosure (and claims) relate to a method for producing a molding material having a predetermined minimum strength for metal casting. In this case, a molding material is entered in a molding box and compacted the molding material in the mold box. The compaction is carried out according to the invention in two steps, a first step in which the molding box is moved over a first distance to a stop with a pressing head and a second step in which the molding material is moved over a second distance to an end position and is further compressed. A length of the second path is dependent on a nature of the molding material.

Es ist bekannt, dass Formstoffe oder Formmaterialien, die bei der Herstellung von Formstoffformen für den Metallguss Verwendung finden, nach der Verdichtung eine höhere Formfestigkeit auf der Seite der Krafteinleitung aufweisen, als auf der der Krafteinleitung abgewandten Seite. Dabei sind die Unterschiede in den Formfestigkeiten proportional zu den an den jeweiligen Bereichen wirkenden Kräften. Dieser Effekt ist dadurch begründet, dass die Kräfte aus der krafteinleitenden Seite unter dem Schüttwinkel des zu verdichtenden Formstoffes übertragen werden. Das heißt, die Kräfte stützen sich anteilig an seitlichen Begrenzungen, wie beispielsweise einer Formkastenwand und aufstehenden Modellkonturen, durch Reibung ab. It is known that molding materials or molding materials which are used in the production of molding compounds for metal casting, after compression have a higher dimensional stability on the side of the force introduction, as on the side facing away from the force application. The differences in the dimensional stability are proportional to the forces acting on the respective areas. This effect is due to the fact that the forces are transferred from the force-introducing side at the angle of repose of the molded material to be compacted. That is, the forces are proportionally based on lateral boundaries, such as a mold box wall and upstanding model contours, by friction.

Diese ungleiche Wirkung der Kräfte führt zu einer unterschiedlichen Verdichtung des Formstoffes in dem Formkasten. Dies wiederum resultiert in einer uneinheitlichen Festigkeit der Formstoffform. Um diese Unterschiede in der Formstoffverdichtung zu verringern oder auszugleichen wurden seit den 60er Jahren diverse Vorverdichtungsverfahren entwickelt. Dadurch wurden die Verdichtungsunterschiede zwischen der Formstoffformseite, in die die Kraft eingeleitet wird, und der gegenüberliegenden Seite verringert und als Ergebnis die durchschnittliche Formfestigkeit der Formstoffform verbessert. This unequal effect of the forces leads to a different compression of the molding material in the molding box. This in turn results in an inconsistent strength of the molding material. In order to reduce or even compensate for these differences in the molding compound, various precompression processes have been developed since the 1960s. Thereby, the compression differences between the molding material side into which the force is introduced and the opposite side were reduced, and as a result, the average molding strength of the molding material shape was improved.

Die durch die Nachverdichtung erreichte Qualitätsverbesserung der Formstoffformen, das heißt, die dadurch bewirkte bessere Verdichtung des Materials in Bereichen entfernt von der Krafteinleitung, haben aber nicht zu einer konstanten Formfestigkeit oder Qualität der Formstoffformen geführt, die wünschenswert ist, um auf Dauer Produkte hoher Qualität mit einem geringen Ausschuss zu produzieren. The quality improvement of the molding material forms achieved by the densification, that is, the resulting better compaction of the material in areas remote from the introduction of force, have not led to a constant dimensional stability or quality of the molding materials, which is desirable to permanently high quality products to produce a small scrap.

Es besteht daher Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung von Formstoffformen für den Metallguss, das gleichmäßiger verdichtet, wodurch die Formfestigkeit der Formstoffform verbessert werden soll. Dies erreicht effektiver als bisher eine gleichbleibend hohe Qualität der Metallgussprodukte und reduziert die Anzahl schadhafter Formstoffformen (und Gussteile). Bedarf besteht weiterhin an einer Anlage zu einer Herstellung von Formstoffformen mit – langfristig gesehen – gleich bleibender Qualität der Formen. Therefore, there is a need for a method for producing molded shapes for metal casting which compacts more uniformly, thereby improving the dimensional stability of the molding material. This achieves more consistently than before a consistently high quality of the cast metal products and reduces the number of defective molding materials (and castings). There remains a need for a plant for the production of molding materials with - in the long term - consistent quality of the molds.

Aufgabe der Erfindung(en) ist es, besseren Formen für den Metallguss herzustellen und die Komplexität der Herstellung nicht anwachsen zu lassen. "Besser" kann so umschrieben werden, dass es dauerhaft, auch bei Änderung oder Wechsel der Qualität, zumindest einer von mehreren Eigenschaften des Formstoffs, eine an der Oberfläche gleich harte Form aus dem Formstoff ist. The object of the invention (s) is to produce better molds for metal casting and not to increase the complexity of the production. "Better" can be rewritten so that it is permanently, even with change or change of quality, at least one of several properties of the molding material, an equally hard on the surface form of the molding material.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 18 oder der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Diese werden hier einbezogen. This object is achieved by the method having the features of claim 1 or 18 or the device having the features of claim 15. These are included here.

Ausgestaltungen der beanspruchten Grunderfindungen sind von den Unteransprüchen erfasst. Sie können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und erläutert die Erfindung zusätzlich. Embodiments of the claimed basic inventions are covered by the subclaims. They can be combined in a technologically meaningful way. The description, in particular in conjunction with the drawing, additionally characterizes and explains the invention.

Bei dem körnigen, fließfähigen Formstoff (auch Formsand, Formmaterial, später vereinfachend "Formstoff" genannt), aus dem die Formstoffformen für den Metallguss hergestellt werden, handelt es sich in der Regel um Betonit gebundene Formstoffe, kurz auch "Sand" genannt. Das Formmaterial wird in einem Kreislauf immer wieder verwendet, wobei das Ausgangsmaterial sich mit der Zeit mit zum Beispiel Kern- oder Grünsand (neuwertiger Sand), aus dem Einlagenkern(e) für die herzustellenden Gussteile gebildet sein können, und Feinstoffanteilen, wie zerriebenen Sandkörnern, in einer nicht deterministischen Weise vermischt. Dieses Gemisch von reinem Formmaterial, Grünsand oder gebrauchtem Kernsand und Feinstoffen verändert die Eigenschaft des Formstoffs. In the granular, flowable molding material (also molding sand, molding material, later simplifying "molding material"), from which the molding material forms are produced for metal casting, it is usually Betonit bonded molding materials, also called "sand". The molding material is used repeatedly in a cycle, whereby the starting material may be formed over time with, for example, core or green sand (new sand), from the insert core (s) for the castings to be produced, and fines such as crushed sand grains. mixed in a non-deterministic way. This mixture of pure molding material, green sand or used core sand and fines alters the property of the molding material.

Der Formstoff kann auch eine unterschiedliche Korngrößenverteilung aufweisen, die unmittelbaren Einfluss darauf hat, wie viel Kraft aufgebracht werden muss, um das Formmaterial auf einen Zielwert zu verdichten. In der Praxis werden die Formmaterial-Eigenschaften einer Materialcharge mit einem Standardtest ermittelt. Bei diesem Test wird ein Normbehälter mit Material gefüllt und mittels eines Stempels mit einer vorgegebenen Kraft verdichtet. Die Eindringtiefe des Stempels in den Normbehälter wird gemessen, wenn die vorgegebene Kraft erreicht ist. The molding material may also have a different particle size distribution which directly affects how much force has to be applied to compact the molding material to a target value. In practice, the molding material properties of a batch of material are determined by a standard test. In this test, a standard container is filled with material and compacted by means of a punch with a predetermined force. The penetration depth of the punch into the standard container is measured when the predetermined force is reached.

Der gemessene Wert, das heißt die Wegstrecke, die der Stempel in den Normbehälter eindringt, ist der Wert, der in Anlagen des Stands der Technik als konstanter Wert für die Nachverdichtung der Formstoffformen, die aus dem Material der einen Materialcharge hergestellt werden, eingestellt wird. The measured value, that is the distance that the plunger penetrates into the standard container, is the value that is set in prior art systems as a constant value for the recompression of the molding material molds made from the material of the one material batch.

Dabei wird nicht berücksichtigt, dass der Kraftverlauf über dem Weg nicht eine Konstante ist, sondern sich je nach spezifischen Eigenschaften des Formmaterials jeder einzelnen Formstoffform ändert. Die 1 zeigt das Ergebnis von mehreren Messungen von Formmaterial einer Materialcharge. Es ist gut zu erkennen, das bei einer vorgegebene Kraft von 3.000N, mit der der Stempel in den Normbehälter eingedrückt wird, die Eindringtiefe des Stempels in den Normbehälter zwischen ca. 12mm und über 50mm variiert. It is not considered that the force curve over the path is not a constant, but changes depending on the specific properties of the molding material of each mold shape. The 1 shows the result of several measurements of molding material of a material batch. It is easy to see that with a given force of 3,000N, with which the punch is pressed into the standard container, the penetration depth of the punch into the standard container varies between approx. 12 mm and more than 50 mm.

Eine Erfindung betrifft das Verfahren zum Herstellen einer Formstoffform für den Metallguss mit einer vorgebbaren Mindestfestigkeit der Form. An invention relates to the method for producing a molding material for metal casting with a predetermined minimum strength of the mold.

Bei dem Verfahren wird Formstoff (körniges Formmaterial) in einen Formkasten eingefüllt und das Material in dem Formkasten in einer Formanlage verdichtet. Die Verdichtung erfolgt in zwei Schritten. In the process, molding material (granular molding material) is filled in a molding box and the material in the molding box is compacted in a molding line. The compaction takes place in two steps.

In einem ersten Schritt wird der Formkasten mit dem eingefüllten Formstoff von einer Pressvorrichtung über eine erste Wegstrecke zum Anschlag an ein Presshaupt bewegt. Das Presshaupt ist im Regelfall oberhalb des Formkastens angeordnet, sodass der Formkasten von unten gegen das Presshaupt gedrückt wird. In a first step, the molding box with the filled molding material is moved by a pressing device over a first path for abutment against a pressing head. The pressing head is usually arranged above the molding box, so that the molding box is pressed from below against the pressing head.

Das Presshaupt kann einen Stempel oder Vielstempel, der von dem Presshaupt in Richtung des Formkastens abragt, aufweisen. Der Stempel oder Vielstempel wird während des ersten Schritts in einer vorgegebenen Position festhalten und dringt in dieser Position während des ersten Schritts in das in den Formkasten zuvor eingefüllte Formmaterial ein. Weniger bevorzugt kann der Stempel oder der Vielstempel während des ersten Schritts aktiv in Richtung des Formkastens gedrückt werden. The pressing head may have a punch or multi-punch, which protrudes from the pressing head in the direction of the molding box. The ram or ram will hold in a predetermined position during the first step and, in that position, will penetrate into the molding material previously filled in the molding box during the first step. Less preferably, the stamp or the multi-stamp can be actively pressed in the direction of the mold box during the first step.

In einem zweiten Schritt wird die Modellplatte mit dem Modell (bei stationärem Formkasten) durch die Pressvorrichtung über eine zweite Wegstrecke in eine Endposition zur Verhärtung oder Verdichtung (Erstellung) der Formstoffform bewegt. Dabei wird die zweite Wegstrecke in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Formmaterials variiert, insbesondere für jeden Formkasten bevorzugt in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Formmaterials automatisch eingestellt. Bevorzugt ergibt sich die neue Einstellung des aktuellen Vorgangs der Verdichtung aus der Messung der Kraft des vorherigen Verdichtungsvorgangs. In a second step, the model plate is moved with the model (stationary mold box) by the pressing device over a second distance in an end position for hardening or compaction (creation) of the molding material. In this case, the second path is varied depending on the nature of the molding material, in particular for each mold box preferably automatically adjusted depending on the composition of the molding material. Preferably, the new setting of the current process of compaction results from the measurement of the force of the previous compaction process.

Das heißt, dass für jede (kommende) Formstoffform eine individuelle, von der Zusammensetzung des Formmaterials abhängige zweite Wegstrecke ermittelt und diese zweite Wegstrecke an der Formanlage für jede nächste Formstoffform individuell eingestellt wird. Umfasst ist auch der Fall, dass zwischen zwei oder mehreren Formstoffformen die zweite Wegstrecke nicht verstellt werden muss, weil das Formmaterial für die zwei oder mehreren aufeinander folgenden Formen eine gleiche oder zumindest im Wesentlichen gleiche Zusammensetzung hat. Dabei hat das Verfahren aber auch die Fähigkeit, die Verstellung des Weges (des zu fahrenden Hubes des Stempels) zu veranlassen, wenn sich eine Abweichung in zumindest einer Eigenschaft des Formstoffs ergibt. Das ist Sinn einer Regelung, die nur eingreift, wenn eine Nachstellung erforderlich ist, also eine Regeldifferenz gemessen wurde. This means that for each (coming) mold material form determines an individual, dependent on the composition of the molding material second path and this second distance is set individually on the molding line for each next Formstoffform. Also included is the case that between two or more molding material forms, the second distance does not have to be adjusted because the molding material for the two or more consecutive shapes has an identical or at least substantially equal composition. However, the method also has the ability to cause the adjustment of the path (of the stroke of the punch to be driven) if there is a deviation in at least one property of the molding material. This is the meaning of a regulation that only intervenes when an adjustment is required, ie a control difference was measured.

Die Regelung erreicht damit beiden, die Einstellung der Kraft am Ende des Verdichtens, welche Kraft die Qualität der Form bestimmt (deren Härte an der Oberfläche). Und den Hub, der zum Erreichen der Unterkante des Formkastens notwendig ist, zumindest im Wesentlichen mit einer Toleranz von maximal ±5% der Höhe des Formkastens (als bestmögliches Vergleichsmaß). The regulation thus achieves both, the adjustment of the force at the end of the compaction, which force determines the quality of the form (its hardness at the surface). And the stroke that is necessary to reach the lower edge of the molding box, at least substantially with a maximum tolerance of ± 5% of the height of the mold box (as the best possible comparative measure).

Am Ende der Verhärtung oder Verdichtung muss keinen Zeitpunkt umschreiben. Es kann einen zeitlichen Bereich aufspannen, der vom Zeitpunkt des Endes der Verdichtung beim Erreichen der Unterkante des Formkastens bis höchstens der Dauer des Formtaktes oder Abtasttakts der Regelung (T) reicht (Anspruch 12). In diesem Bereich tritt keine oder keine spürbare Veränderung der Formhärte ein; eine Messung der Kraft der Verdichtung kann also unmittelbar dann erfolgen, wenn die Kraft noch anliegt (Ende der Verdichtung) oder ein wenig später liegen, mit einem anderen Messgerät ermittelt werden, welches die Formhärte an der Oberfläche ermittelt, dies aber bevor die nächste Pressung (Verdichtung) einsetzt. Lässt man der Regelung mehr Zeit, nimmt also mehr abgeformte Formkästen zwischen Messung der Formhärte und Nachstellung des Abstands s in Kauf, ist die Regelung noch immer funktionsfähig, hat nur eine interne eingefügte Laufzeit (eine Totzeit im Sinne der Regelung). Im Beispiel wird die Festigkeit an der ersten verdichteten Form gemessen, aber erst für die vierte zu verdichtende Form als Regelgröße verwendet. Dabei liegen zwei abgeformte Formkästen zwischen Messung und Änderung der Wegstrecke für die kommende Verdichtung (Kasten 4 wird gemessen, Kästen 3 und 2 dazwischen, Kasten 1 wird gerade verdichtet und dazu wird die Messung von Kasten 4 und seiner Formstoffform verwendet). Danach wird Kasten 3 gemessen und hat Einfluss auf Kasten 0, usw. At the end of the hardening or compaction need not rewrite any time. It can span a time range which extends from the time of the end of the compression on reaching the lower edge of the molding box to at most the duration of the molding cycle or sampling clock of the control (T) (claim 12). In this area, no or no noticeable change in the shape hardness occurs; A measurement of the force of compaction can therefore take place immediately when the force is still applied (end of compaction) or lie a little later, be determined with a different measuring device, which determines the hardness at the surface, but before the next pressing ( Compression). Leaving the control more time, so takes more molded molding boxes between measurement of the mold hardness and adjustment of the distance s purchase, the scheme is still functional, has only an internal inserted runtime (a dead time in the sense of regulation). In the example, the strength is measured on the first compacted mold, but only used as a controlled variable for the fourth mold to be compacted. There are two molded boxes between measuring and changing the distance for the upcoming compression (box 4 is measured, boxes 3 and 2 in between, box 1 is being compacted and this is the measurement of box 4 and its Formstoffform used). Then box 3 is measured and affects box 0, etc.

Im ESB dieser Regelung wirkt sich eine solche Totzeit in erster Näherung wie ein PT1-Glied aus, also eine Verzögerung, die zwar nicht so direkt zu regeln erlaubt, wie eine unmittelbar nach der Abformung verwendete Einwirkung des Messwerts (Kasten 1 auf Kasten 0) und des Regelfehlers auf den der Messung folgenden Verdichtungsvorgang, indes ist auch diese Art der Regelung noch immer funktionsfähig. In the ESB of this regulation, such a dead time affects in a first approximation as a PT1 element, ie a delay, which does not allow to regulate as directly as an action of the measured value used immediately after the impression (box 1 on box 0) and the control error on the compression of the following measurement process, however, this type of control is still functional.

Während des zweiten Schritts können der Stempel oder Vielstempel des Presshaupts wie zum ersten Schritt beschrieben gehalten oder bewegt werden. Nach Beendigung des zweiten Schritts, das heißt nach Beendigung eines Presshubs der Pressvorrichtung kann der Stempel oder den Vielstempel mit einem erhöhten Druck in das Formmaterial gedrückt werden. During the second step, the punch or punch of the punch may be held or moved as described in the first step. After completion of the second step, that is, after completion of a pressing stroke of the pressing device, the punch or the multi-punch can be pressed into the molding material at an increased pressure.

Dass hier von einer ersten Wegstrecke und einer zweiten Wegstrecke die Rede ist, bedeutet, dass der Formkasten zuerst über die erste Wegstrecke bewegt, am Ende der ersten Wegstrecke gestoppt und anschließend für die zweite Wegstrecke die Modellplatte bewegt wird. The fact that there is talk here of a first path and a second path means that the molding box first moves over the first path, stops at the end of the first path and then moves the model plate for the second path.

Bevorzugt kann es sein, dass der Formkasten in einer kontinuierlichen Bewegung die erste Wegstrecke und die zweite Wegstrecke durchläuft. Dabei kann die Einstellung der zweiten Wegstrecke erfolgen bevor die Bewegung der Modellplatte respektive die zweite Bewegung der Pressvorrichtung startet und/oder während sich der Formkasten entlang der ersten Wegstrecke bewegt. Preferably, it may be that the molding box in a continuous movement passes through the first path and the second path. In this case, the setting of the second path can be done before the movement of the model plate respectively the second movement of the pressing device starts and / or while the molding box moves along the first path.

Die Verdichtung des Formstoffs durch die Pressvorrichtung und/oder das Presshaupt kann insbesondere mittels wenigstens eines Sensors respektive eines Drucksensors ermittelt oder gemessen werden. Der Sensor kann in oder nahe einem in Bezug auf die Formfestigkeit kritischen Bereich der Formstoffform angeordnet sein. Der Sensor kann zum Beispiel Teil des Formkastens sein, insbesondere in eine Innenwand des Formkastens integriert sein, sodass er unmittelbar den auf das Formmaterial übertragenen Druck an dieser Stelle oder in diesem Bereich erfasst. Bei größeren Gussteilen oder Gussteilen mit komplizierter Geometrie können mehrere Sensoren an entsprechenden kritischen Stellen vorhanden sein. The compression of the molding material by the pressing device and / or the pressing head can be determined or measured in particular by means of at least one sensor or a pressure sensor. The sensor may be located in or near a shape-critical region of the molding material mold. The sensor may, for example, be part of the molding box, in particular integrated into an inner wall of the molding box so that it immediately detects the pressure transferred to the molding material at this point or in this area. For larger castings or castings with complicated geometry, multiple sensors may be present at appropriate critical locations.

Bei dem oder einem Sensor kann es sich alternativ um einen optischen Sensor handeln, der in einem Bereich innerhalb des Formmaterials die Verdichtung des Formmaterials misst; zum Beispiel um einen Lasersensor, dessen Eindringtiefe in das Material einstellbar ist. The or a sensor may alternatively be an optical sensor which measures the densification of the molding material in a region within the molding material; For example, a laser sensor, whose penetration depth is adjustable in the material.

Schließlich kann es sich bei einem oder dem Sensor um einen Schall-Impuls Sensor, wie beispielsweise Sonar, handeln, der mittels Schallwellen einen Grad an Materialverdichtung in dem Formstoffformteil oder einem Bereich des Formstoffformteils erfasst. Finally, one or the sensor may be a sonic pulse sensor, such as sonar, which detects a degree of material compaction in the molded article or a portion of the molded article by means of sound waves.

Die von dem Drucksensor gemessene, in das Formstoffformteil eingeleitete Kraft wird in ein Signal umgewandelt, das über Kabel oder kabelfrei einer Steuerung zugeleitet wird. Bei der Steuerung kann es sich um eine zentrale Steuerung der Formanlage handeln, bevorzugt handelt es sich um eine lokale Steuerung mit der die empfangenen Signale schneller verarbeitet werden können, als in den Standardsteuerungen der zum Teil bereits 30 Jahre alten Formanlagen. Measured by the pressure sensor, introduced into the molding compound force is converted into a signal that is fed via cable or cable-free control. The control can be a central control of the molding plant, preferably a local control with which the received signals can be processed faster than in the standard controls of the molding plants, some of which are already 30 years old.

Die Steuerung kann über einen Speichermedium verfügen, in dem ein Sollwert oder Grenzwerte eines Sollbereichs für die gemessene eingeleitete Kraft hinterlegt sind. Ein in der Steuerung beispielsweise in einem Rechner abgespeichertes Programm kann einen Algorithmus aufweisen, mit dem der vom Sensor empfangene Wert mit dem Sollwert oder den Grenzwerten in dem Speichermedium verglichen und eine eventuelle Abweichung des gemessenen Ist-Wertes von dem vorgegebenen Sollwert oder Sollbereich festgestellt werden kann. The controller may have a storage medium in which a setpoint or limit values of a setpoint range for the measured introduced force are stored. A program stored in the controller, for example in a computer, can have an algorithm with which the value received by the sensor can be compared with the desired value or the limit values in the storage medium and a possible deviation of the measured actual value from the predetermined desired value or desired range determined ,

Das im vorgehenden Abschnitt Ausgeführte gilt – mutatis mutandis – auch für den Fall, dass es sich bei dem Sensor um den optischen oder den Schall-Impuls Sensor handelt. Auch in diesen Fällen können ein Sollwert oder ein Sollwertebereich mit klar definierten Grenzwerten in der Steuerung respektive dem Speichermedium als Vergleichswerte für die aktuelle Ist-Wertmessung hinterlegt sein. The preceding section also applies - mutatis mutandis - to the case where the sensor is the optical or sonic pulse sensor. Even in these cases, a desired value or a setpoint range with clearly defined limit values can be stored in the control or the storage medium as comparison values for the current actual value measurement.

Wird eine Abweichung zwischen aktuell gemessenem Ist-Wert und hinterlegten Soll- oder Grenzwert festgestellt, kann aus dieser Abweichung durch einen Algorithmus ein Korrekturwert errechnet werden. Dieser Korrekturwert kann dann in ein Signal umgewandelt werden und das Signal kann an ein Stellglied der Formanlage gesendet werden, das eine Länge der zweiten Wegstrecke verändert, das heißt, die zweite Wegstrecke verlängert oder verkürzt. If a deviation between the currently measured actual value and the stored setpoint or limit value is determined, an offset can be calculated from this deviation by an algorithm. This correction value can then be converted into a signal and the signal can be sent to an actuator of the molding plant, which changes a length of the second path, that is, lengthens or shortens the second path.

Dabei kann die zweite Wegstrecke unabhängig von der Größe der Abweichung um eine vorgegebene Wegstreckenlänge, beispielsweise 0,5mm, 1mm, 1,5mm oder jede beliebige andere Wegstreckenlänge verstellt werden. Das heißt, das Stellsignal gibt nur eine Richtung einer Verstellbewegung des Stellglieds und eventuell eine Anzahl von notwendigen Wegstreckenlängenänderungsschritten vor, jedoch nicht einen absoluten Wert der Wegstreckenlängenänderung. In this case, the second path can be adjusted independently of the size of the deviation by a predetermined path length, for example 0.5mm, 1mm, 1.5mm or any other distance. That is, the actuator signal provides only one direction of actuator displacement and possibly a number of necessary path length change steps, but not an absolute value of the path length change.

Alternativ kann die Steuerung die Wegstreckenlängenänderung in Abhängigkeit von dem berechneten Korrekturwert bestimmen, das heißt, dass Stellsignal gibt in diesem Fall eine Richtung der Verstellbewegung des Stellglieds und ein Maß der Verstellbewegung des Stellglieds vor. Alternatively, the controller may change the path length change depending on the In this case, the actuating signal indicates a direction of the adjusting movement of the actuator and a measure of the adjusting movement of the actuator.

Bei dem vorgegebenen Sollwert oder dem vorgegebenen Sollwertbereich kann es sich um einen von einem Bediener in die Steuerung eingegebenen Wert handeln, oder um einen korrigierten Wert, der von der Steuerung bei der Erstellung oder Produktion für die Formstoffform ermittel wurde, die unmittelbar vor der aktuellen Messung hergestellt wurde. The predetermined setpoint or setpoint range may be a value entered by an operator into the controller, or a corrected value determined by the controller during production or production for the forming mold immediately prior to the current measurement was produced.

Letzteres bedeutet, dass beim Start der Herstellung der Formstoffformen, das heißt, vor Beginn der Verdichtung der ersten Formstoffform einer Produktion, in die Steuerung ein Sollwert eingegeben wird. Dieser Sollwert wird dann in der Steuerung mit dem Ist-Messwert der ersten Formstoffform verglichen und eventuell korrigiert. Der gemessene Ist-Wert oder der von der Steuerung berechnete korrigierte Wert dienen dann dem Ist-Wert der zweiten Formstoffform der gleichen Produktion als vorgegebener Sollwert, usw. Bei der n-ten Formstoffform der laufenden Produktion dient dann der gemessene Ist-Wert oder der durch die Steuerung berechnete Korrekturwert für die n-1te Formstoffform als Sollwert mit dem die Ist-Wertmessung der n-ten Formstoffform verglichen wird. The latter means that at the start of the production of the molding material forms, that is, before the beginning of the compression of the first molding material of a production, a setpoint is entered into the controller. This setpoint is then compared in the control with the actual measured value of the first molding material form and possibly corrected. The measured actual value or the corrected value calculated by the controller then serve as the actual value of the second molding material of the same production as a predetermined target value, etc. The measured actual value or the value then serves for the nth molding material of the current production the control calculated correction value for the n-1te Formstoffform as a setpoint with which the actual value of the n-th molding material form is compared.

Schließlich kann der Korrekturwert auch aus Informationen über das Formmaterial für die gerade zu erstellende Formstoffform ermittelt werden. Zum Erhalt dieser Informationen kann beispielsweise das Formmaterial beim Einfüllen in den Formkasten gescannt werden, so dass eine minimale, mittlere und maximale Korngröße des Formmaterials sowie deren Volumenanteil in dem Formmaterial ermittelt werden kann. Aus diesen Informationen, ergänzt durch weitere Informationen wie Temperatur, Feuchte etc. des Formmaterials, kann dann eine kraft errechnet werden, die notwendig ist, um eine Formstoffform mit einer vorgegebenen Festigkeit Herzustellen. Finally, the correction value can also be determined from information about the molding material for the molding material currently to be produced. To obtain this information, for example, the molding material can be scanned during filling in the molding box, so that a minimum, average and maximum grain size of the molding material and their volume fraction can be determined in the molding material. From this information, supplemented by further information such as temperature, humidity, etc. of the molding material, then a force can be calculated, which is necessary in order to produce a molding material form with a predetermined strength.

Werte, wie die Temperatur und die Feuchte können auch mit in die Berechnung einfließen, wenn wie oben beschrieben, die eingetragene Kraft mittels eines Sensors ermittelt wird. Values such as the temperature and the humidity can also be included in the calculation if, as described above, the registered force is determined by means of a sensor.

Eine weitere Erfindung betrifft eine Formanlage für abgussfähigen Formen aus einem körnigen Formmaterial (Formstoff), zum Beispiel Betonit-gebundener Formsand, für den Metallguss. Another invention relates to a molding machine for castable molds from a granular molding material (molding material), for example, concrete-bonded molding sand, for metal casting.

Die Formanlage umfasst eine linear verfahrbare Pressvorrichtung zum Ausüben von Druck auf die entstehende Formstoffform oder Gussform, mit einem Formkasten zur Aufnahme der Form und einem Füllrahmen zur Aufnahme eines oberen Anteils von Formstoff für die Form. Die Formanlage umfasst weiterhin ein Presshaupt mit wenigstens einem Formstempel, der einen vom Antrieb der Pressvorrichtung entkoppelten Antrieb umfassen kann. Das Presshaupt ist in eine Schließrichtung der Pressvorrichtung vor (meist unter) dem Formkasten angeordnet und wird von der Pressvorrichtung nicht bewegt. Das heißt, dass die Pressvorrichtung beim Schließen (dem Beginn des Verdichtens) den (gefüllten) Formkasten, den Füllrahmen, den Modellplatten-Träger mit dem aufliegenden Modell zusammen auf das Presshaupt zu bewegt. Erreicht der Füllrahmen der Rahmen des Presshaupts bleibt der Formkasten stationär. Dann wird die Modellplatte mit dem Modell relativ zum Formkasten bewegt, bis die dessen Unterkante erreicht. Das ist eine notwenige Bedingung, zumindest muss dies im Wesentlichen erfüllt sein. Die Formstoffform sollte unten mit dem unteren Rand des Formkastens abschließen. The molding equipment comprises a linearly movable pressing device for applying pressure to the resulting molding material or mold, comprising a molding box for receiving the mold and a filling frame for receiving an upper portion of molding material for the mold. The molding installation furthermore comprises a pressing head with at least one molding die, which may comprise a drive decoupled from the drive of the pressing device. The pressing head is disposed in a closing direction of the pressing device before (usually below) the molding box and is not moved by the pressing device. That is, when closing (the beginning of compacting), the pressing device moves the (filled) molding box, the filling frame, the model plate carrier together with the overlying model toward the pressing head. When the filling frame reaches the frame of the press head, the molding box remains stationary. Then the model plate with the model is moved relative to the mold box until it reaches its bottom edge. That is a necessary condition, at least this must be essentially fulfilled. The molding material should be flush with the lower edge of the molding box.

Das Presshaupt umfasst wenigstens einen, bevorzugt mehrere auf der inneren Fläche des Formkastens verteilte Formstempel, wobei der zumindest eine Formstempel in einer Position relativ zu dem Formkasten festgestellt wird oder der Formstempel durch einen Antrieb aktiv in den Formstoff für die zu verdichtende Form gedrückt wird, während der Formkasten gegen das Presshaupt bewegt wird und/oder nachdem der Formkasten in Anschlag mit dem Presshaupt gekommen ist. Bevorzugt umfasst das Presshaupt mehr als einen Formstempel, wobei die mehreren Formstempel einen Vielstempel bilden können. The pressing head comprises at least one, preferably a plurality of forming dies distributed on the inner surface of the molding box, the at least one forming punch being fixed in position relative to the molding box, or the forming punch being actively pressed by a drive into the molding material for the mold to be compacted the molding box is moved against the pressing head and / or after the molding box comes into abutment with the pressing head. Preferably, the pressing head comprises more than one forming die, wherein the plurality of forming dies can form a multi-stamp.

Die Formanlage umfasst weiterhin ein mit der Pressvorrichtung oder dem Formkasten gekoppeltes Stellglied mit einem Linearantrieb der von einem Antrieb der Pressvorrichtung entkoppelt ist. Die möglichen Wirkrichtungen des Linearantriebs des Stellglieds und des Antriebs der Pressvorrichtung können gleichgerichtet sein. Dass der Linearantrieb des Stellglieds vom Antrieb der Pressvorrichtung entkoppelt ist, bedeutet insbesondere, dass das Stellglied relativ zu der Pressvorrichtung linear in und gegen die mögliche Bewegungsrichtung der Pressvorrichtung verfahren werden kann. The molding installation further comprises an actuator coupled to the pressing device or the molding box with a linear drive which is decoupled from a drive of the pressing device. The possible effective directions of the linear drive of the actuator and the drive of the pressing device can be rectified. That the linear drive of the actuator is decoupled from the drive of the pressing device, means in particular that the actuator can be moved relative to the pressing device linearly in and against the possible direction of movement of the pressing device.

Eine Steuerung stellt über das Stellglied einen Abstand (s1) zwischen der Pressvorrichtung (2) und dem Formkasten ein, wenn der Formkasten an dem Presshaupt oder einem Rahmen des Presshaupts anliegt. Diese "wenn" ist nicht im Sinne einer zeitlichen Zuordnung bei der beanspruchten Formanlage zu lesen (Anspruch 15). Es ist die Möglichkeit zu der diese Einstellung vorliegen soll, wenn die Verdichtung anschließend erfolgt. Die Veränderung kann auch von dem Anliegen an dem Presshaupt oder einem Rahmen des Presshaupts erfolgen, sie kann auch beim ersten Hub schon eingestellt werden, hat also einen ganzen zeitlichen Bereich, nur auch ein strukturelles Ende, zu dem sie spätest-möglich eingestellt sein sollte, um noch Wirkung zu haben. A controller sets a distance (s 1 ) between the pressing device (2) and the molding box via the actuator when the molding box is in abutment against the pressing head or a frame of the pressing head. This "if" is not in the sense of a temporal assignment in the claimed molding machine to read (claim 15). It is the possibility to have this setting when the compaction is done afterwards. The change can also be made by the concern with the press head or a frame of the press head, it can be adjusted even at the first stroke, so has a whole temporal range, only a structural end, to which it should be adjusted as late as possible, to have more effect.

Ein Verstellweg des Stellglieds kann zwischen 20mm und 100mm liegen, bevorzugt liegt der Verstellweg zwischen 30mm und 90mm, besonders bevorzugt zwischen 40mm und 80mm. Der Verstellweg richtet sich nach der Höhe des Formkastens respektive der Größe der Füllstoffform oder des mit der Form zu erzeugenden Gussteils. Der Verstellweg kann auch größer oder kleiner als der bevorzugte Verstellweg sein. An adjustment of the actuator can be between 20mm and 100mm, preferably the adjustment is between 30mm and 90mm, more preferably between 40mm and 80mm. The adjustment depends on the height of the molding box or the size of the filler or of the mold to be produced with the casting. The adjustment can also be larger or smaller than the preferred adjustment.

Durch die Verstellung des Stellglieds wird eine Gesamtwegstrecke verändert, die die Pressvorrichtung beim Herstellen der Gussform aus einer Ausgangsposition, in der der Formkasten nicht in Anschlag mit dem Presshaupt ist, in eine Endposition, wo der Pressvorgang für die Herstellung der Gussform beendet ist, zurücklegt. Durch das Stellglied kann die Gesamtwegstrecke der Pressvorrichtung oder der Gesamthub eines Druckzylinders der Pressvorrichtung verlängert oder verkürzt werden. By the adjustment of the actuator, a total travel distance is changed, which travels the pressing device in producing the mold from a starting position in which the molding box is not in abutment with the pressing head, in an end position where the pressing process for the production of the mold is completed. By the actuator, the total travel distance of the pressing device or the total stroke of a printing cylinder of the pressing device can be extended or shortened.

Weiterhin umfasst die Anlage wenigstens einen Kraftsensor, der eine von der Pressvorrichtung und/oder dem Presshaupt in den Formstoff eingetragene oder auf den Formstoff ausgeübte Kraft misst. Statt des Kraftsensors oder zusätzlich dazu kann auch ein optischer Sensor oder ein Schall-Impuls Sensor verwendet werden, um die Verdichtung des Formmaterials in einem Bereich unterhalb der Oberfläche zu messen. Hierzu wird auf die Ausführungen zum Verfahren verwiesen. Furthermore, the system comprises at least one force sensor, which measures a force introduced by the pressing device and / or the pressing head into the molding material or exerted on the molding material. Instead of or in addition to the force sensor, an optical sensor or a sonic pulse sensor can also be used to measure the densification of the molding material in an area below the surface. Reference is made to the comments on the procedure.

Schließlich umfasst die Anlage eine Steuerung, wobei die Steuerung signaltechnisch zumindest mit dem Sensor und dem Stellglied verbunden ist. Die Steuerung stellt auf Grundlage des Signals von dem Sensor automatisch einen Abstand zwischen der Pressvorrichtung und Formkasten respektive einer Unterseite des Formkastens ein. Diese Einstellung kann vor dem Beginn der Bewegung der Pressvorrichtung begonnen werden und muss spätestens abgeschlossen sein, kurz bevor der Formkasten in einen Anschlag mit dem Presshaupt kommt. Finally, the system comprises a controller, wherein the control is signal-technically connected at least to the sensor and the actuator. The controller automatically adjusts a distance between the pressing device and the molding box, respectively a bottom surface of the molding box, based on the signal from the sensor. This setting can be started before the start of the movement of the pressing device and must be completed at the latest, just before the molding box comes into contact with the pressing head.

Bei der Steuerung kann es sich um eine zentrale Steuerung der Formanlage handeln, bevorzugt handelt es sich aber um eine separate Steuerung mit extrem kurzen Steuerzeiten. The control can be a central control of the molding plant, but it is preferably a separate control with extremely short control times.

Die Formanlage kann weitere Merkmale aufweisen, die – mutatis mutandis – der Beschreibung des Verfahrens entnommen werden können. Es gilt grundsätzlich, dass alle Merkmale des Verfahrens auch auf die Anlage gelesen werden können, und umgekehrt alle Merkmale der Anlage auf das Verfahren. The molding installation may have further features which - mutatis mutandis - can be found in the description of the method. It applies in principle that all features of the process can also be read on the system, and vice versa, all the features of the system to the process.

Ausführungsformen der Erfindung sind anhand von Beispielen dargestellt und nicht auf eine Weise, in der Beschränkungen aus den Figuren in die Patentansprüche übertragen oder hineingelesen werden. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren geben ähnliche Elemente an. Embodiments of the invention are illustrated by way of example and not in a manner in which limitations of the drawings are or are read into the claims. Like reference numerals in the figures indicate similar elements.

1 zeigt in einer graphischen Darstellung Ergebnisse von mehreren Proben einer Materialcharge die mit einer vorgegebenen Kraft verdichtet wurden. 1 shows in a graph results of several samples of a batch of material which have been compacted with a predetermined force.

2 zeigt in einer graphischen Darstellung die erreichte Verdichtung in Abhängigkeit von einem fest eingestellten Hub. 2 shows in a graph the compression achieved in function of a fixed stroke.

3 zeigt in einer graphischen Darstellung einen Zusammenhang zwischen Formfestigkeit und der aufgebrachten Presskraft. 3 shows a graph of a relationship between dimensional stability and the applied pressing force.

4 zeigt in einer Vergrößerung einen Ausschnitt einer graphischen Darstellung eines Zielbereichs für die Formfestigkeit. 4 shows in enlargement a section of a graphical representation of a target area for the dimensional stability.

5 zeigt einen Ausschnitt einer Formanlage 1 mit Kraftsensoren 30, 30'. 5 shows a section of a molding plant 1 with force sensors 30 . 30 ' ,

6 zeigt einen Ausschnitt einer anderen Formanlage 1', bei der die Kraft am Ende des vorher gehenden (z.B. des unmittelbar vorhergehenden) Verdichtungsvorgangs anders gemessen wird. 6 shows a section of another molding plant 1' in which the force is measured differently at the end of the previous (for example the immediately preceding) compression process.

7 veranschaulicht einen Regler 102 oder 102' mit dem Abtasttakt T. Am Ende des vorigen Verdichtungsvorgangs wird eine Kraft (der Verdichtung) ermittelt. Der Regler 102 verändert dann für den folgenden Verdichtungsvorgang die Wegstrecke s0 auf s1 (oder von s1 auf s2), die Wegstrecke bis die Modellplatte 46 die Unterkante des Formkastens 40 erreicht. Damit wird auch (mittelbar) der Hub des zweiten Abschnitts des Pressvorgangs verändert. Dies aufgrund der (ermittelten, also gemessenen oder aus anderen Werten, z.B. Druck errechneten) Differenzfestigkeit zwischen Soll- und Istwert, welche den Regler 102 oder 102' speist. Das ist die Regeldifferenz des Differenzbildners 99. 7 illustrates a controller 102 or 102 ' with the sampling clock T. At the end of the previous compaction process, a force (compaction) is detected. The regulator 102 then changes for the following compression process the distance s 0 to s 1 (or from s 1 to s 2 ), the distance to the model plate 46 the lower edge of the molding box 40 reached. This also (indirectly) the stroke of the second section of the pressing process is changed. This is due to the (determined, ie measured or from other values, eg pressure calculated) differential resistance between the setpoint and actual value, which is the controller 102 or 102 ' fed. This is the control difference of the subtractor 99 ,

8 zeigt einen Regelvorgang, bei dem der Regler 102 in der Steuerung 100 den Weg s für die nächste Abformung reduziert, in diesem Fall, weil die Kraft F (aufgebracht von dem Hubzylinder als Presse) am Ende der vorherigen Abformung zu hoch war. 8th shows a control process in which the controller 102 in the controller 100 reduced the path s for the next impression, in this case because the force F (applied by the lift cylinder as a press) was too high at the end of the previous impression.

8a zeigt ein Ende der Abformung mit dem zurück gelegten Weg s bei einer Kraft Fs0. Links die Ausgangslage, rechts die Endlage beim Erreichen der unteren Kante 40a des Formkasten 40. Die (geänderte) Kraft-Weg-Charakteristik eines veränderten Formstoffs resultiert bei gleichem Weg s in einer anderen Kraft F. 8a shows an end of the impression with the distance traveled s at a force F s0 . On the left the initial position, on the right the final position when reaching the lower edge 40a the mold box 40 , The (changed) force-displacement characteristic of an altered molding material results in the same path s in another force F.

8b zeigt den Beginn der Abformung mit dem noch nicht zurück gelegten Weg s ohne Kraft. Links die Ausgangslage, rechts die gleiche Lage (vergrößert). Die (genaue) Kraft-Weg-Charakteristik des zu verdichtenden Formstoffs 41 ist noch unbekannt. 8b shows the beginning of the impression with the not yet laid back path s without force. On the left the initial position, on the right the same position (enlarged). The (exact) force-displacement characteristic of the molding material to be compacted 41 Is still unknown.

9 zeigt isolierte Kraft-Weg-Charakteristiken von zwei Formstoffen A und B, oder einem Formstoff 41, der sich im Laufe der Verwendung mit einer ihm immanenten Eigenschaft verändert hat. Neben einer Verdichtbarkeit nehmen der Feinstoffanteil und die Korngrößenverteilung erheblichen Einfluss auf die Kraft-Weg-Charakteristik eines oder zweier zu vergleichender Formstoffe. Dargestellt ist ein gleicher Weg s für beide Sande A, B. Indes ist ein Unterschied von fast dem Faktor 2 an erhaltener Kraft (oder Festigkeit) auf der Ordinate zu erkennen – was für ein Unterschied. Wird erreicht, den Weg für den Sand B zu vergrößern, kann sich daraus eine ebenso große Formhärte ergeben, wie sie für Sand A erreicht worden ist. 9 shows isolated force-displacement characteristics of two molding materials A and B, or a molding material 41 which has changed in the course of use with an inherent property. In addition to compressibility, the proportion of fines and the particle size distribution have a considerable influence on the force-displacement characteristic of one or two molded materials to be compared. A similar path s is shown for both sands A, B. However, there is a difference of nearly 2 times the force (or strength) obtained on the ordinate - what a difference. If it is possible to increase the path for the sand B, this can result in the same hardness of form as has been achieved for sand A.

1 zeigt den bereits genannten Normbehälter, der mit einer Probe eines Formmaterials gefüllt werden kann. Das Formmaterial ist vorgesehen in einer Formanlage zu einer Formstoffform für einen Metallguss verdichtet zu werden. Nach dem Einfüllen in den Normbehälter kann das Formmaterial mittels eines Stempels verdichtet werden. Der Stempel ist mit einem zum Beispiel hydraulischen Zylinder verbunden, der den Stempel mit einer einstellbaren Kraft in den Normbehälter drückt. Wenn der Stempel mit der vorgegebenen Kraft maximal in den Normbehälter gedrückt wurde, kann die Eindringtiefe des Stempels in den Normbehälter gemessen werden. 1 shows the already mentioned standard container, which can be filled with a sample of a molding material. The molding material is intended to be compacted in a molding line into a molding material mold for a metal casting. After filling into the standard container, the molding material can be compacted by means of a punch. The punch is connected to a hydraulic cylinder, for example, which presses the punch with an adjustable force in the standard container. When the punch has been pushed into the standard container with the specified force, the penetration depth of the punch into the standard container can be measured.

Dieser messbare Wert ist repräsentativ für das Verdichtungsverhalten des Materials in dem Normbehälter, wird im Stand der Technik als repräsentativ für das Verdichtungsverhalten einer gesamten Charge angesehen. Der Wert der Messung wird benutzt, um an einer Pressvorrichtung zur Herstellung einer Formstoffform eine Wegstrecke respektive einen Hub für die Nachverdichtung einzustellen. Mit dieser Einstellung der Nachverdichtung wird im Stand der Technik dann eine gesamte Charge des Formmaterials in einer Formanlage verarbeitet. This measurable value is representative of the compaction behavior of the material in the standard container, is considered in the prior art as representative of the compaction behavior of an entire batch. The value of the measurement is used to set a distance or a stroke for the recompression on a pressing device for producing a molding material. With this adjustment of the re-compaction, an entire batch of the molding material is then processed in a molding installation in the prior art.

Die graphische Darstellung neben dem Normbehälter zeigt exemplarisch das Ergebnis der Verpressung von mehreren Materialproben einer einzigen Charge von entsprechendem Formmaterial mit einer gleichen Kraft. In der Tabelle ist die Kraft die auf dem Stempel einwirkt über der Eindringtiefe des Stempels in den Normbehälter aufgetragen. The graphical representation next to the standard container shows by way of example the result of the compression of several material samples of a single batch of corresponding molding material with an equal force. In the table, the force acting on the punch is applied to the depth of penetration of the punch in the standard container.

Die Messergebnisse zeigen, dass das Formmaterial einer Charge nicht annähernd homogen ist, sondern dass bei einer Verdichtung der Proben mit identischer Kraft die Eindringtiefe des Stempels S in den Normbehälter B zwischen ca. 12mm und ca. 50mm liegt. The measurement results show that the molding material of a batch is not nearly homogeneous, but that with a compression of the samples with identical force, the penetration depth of the punch S in the standard container B is between about 12mm and about 50mm.

2 zeigt ebenfalls eine graphische Darstellung, wie sie mit der 1 bereits vermittelt wurde. Durch Pfeile wird plastisch dargestellt, dass bei einem fest eingestellten Hub (Wegstrecke) je nach der Zusammensetzung oder Eigenschaft des Formmaterials das körnige Formmaterial mit einer Kraft von minimal ca. 1700N und maximal ca. 2400N verdichtet wird. Das heißt, dass die mit diesen Materialien unter identischen Druck hergestellten Formstoffformen sehr unterschiedliche Festigkeiten aufweisen, was für eine reibungslose Produktion nachteilig ist, zum Beispiel zu einem erhöhten Ausschuss führen kann. 2 also shows a graphical representation, as with the 1 already been mediated. Arrows represent plastically that at a fixed stroke (distance), depending on the composition or property of the molding material, the granular molding material is compacted with a force of a minimum of about 1700N and a maximum of about 2400N. That is, the molding materials made with these materials under identical pressure have very different strengths, which is detrimental to smooth production, for example, can lead to increased rejects.

3 zeigt in einer weiteren graphischen Darstellung, dass bei den Formstoffformen die erreichbare Festigkeit der Form direkt (im Wesentlichen linear) von dem Krafteintrag in die Formstoffform am Ende des Verdichtungsvorgangs, respektive von der Kraft mit der das Formmaterial am Ende des Verdichtungsvorgangs verdichtet wird, abhängt. 3 shows in a further graphical representation that in the molding material forms the achievable strength of the mold directly (substantially linear) depends on the force input into the molding material at the end of the compression process, or by the force with which the molding material is compressed at the end of the compression process.

Um die in der Graphik dargestellten Zusammenhang zwischen Formfestigkeit und der in das Formmaterial am Ende des Hub oder der Wegstrecke eingebrachte Kraft aufzuzeigen, wurden zahlreiche Proben eines Formmaterials mit jeweils drei unterschiedlichen Endkräften verdichtet. Dadurch konnte nachgewiesen werden, dass ein Zusammenhang zwischen der Formfestigkeit und der in das Formmaterial eingebrachten Kraft durch eine lineare Funktion in ausreichender Präzision wiedergegeben werden kann. In order to demonstrate the relationship shown in the graph between dimensional stability and the force applied to the mold material at the end of the stroke or travel, numerous samples of a molding material were compacted with three different final forces, respectively. As a result, it could be proved that a correlation between the dimensional stability and the force introduced into the molding material can be reproduced by a linear function with sufficient precision.

4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer graphischen Darstellung mit einem Zielbereich für eine angestrebte Formfestigkeit einer Formstoffform. Der Zielbereich ist durch einen unteren Grenzwert Fmin und einen oberen Grenzwert Fmax begrenzt. Das heißt eine Kraft am Ende des Hubs muss so erreicht worden sein, dass eine Kurve in einem Diagramm, dass die Festigkeit über einer Wegstrecke zeigt (aus der 2), die am Ende des Hubs innerhalb des Zielbereichs liegt. Dieser Bereich kann eine Hysterese sein, oder nur einen Wert als "Schaltwert" haben, der erreicht oder zumindest ein klein wenig überschritten werden sollte. 4 shows an enlarged section of a graph with a target area for a desired dimensional stability of a molding material form. The target area is limited by a lower limit F min and an upper limit F max . That is, a force at the end of the stroke must have been achieved in such a way that a curve in a diagram showing the strength over a distance (from the 2 ), which is within the target area at the end of the hub. This range can be a hysteresis, or have only a value as a "switching value", which should be achieved or at least a little bit exceeded.

Im Diagrammausschnitt der 4 ist eine Kurve I zu sehen, die bis zu einem Maximalwert Imax ansteigt und anschließend wieder fällt. Im Punkt Imax ist die größte Festigkeit bei einem vorgegebenen Krafteintrag erreicht. Der Maximalwert Imax liegt klar nicht im Zielbereich. Um das gleiche Material soweit zu verdichten, dass die Kraft den Zielbereich erreicht, kann nur an der Stellgröße "Kraft" verändert werden. In the diagram section of the 4 is a curve I to see, which rises up to a maximum value I max and then falls again. In point I max the greatest strength is achieved at a given force entry. The maximum value I max is clearly not within the target range. To compress the same material so far that the force reaches the target range, it is only possible to change the manipulated variable "force".

Das verlangt, dass der Krafteintrag erhöht werden muss. Resultat der Krafterhöhung ist die Kurve II deren Maximalwert IImax jetzt im Zielbereich liegt. This requires that the entry of force must be increased. The result of the force increase is curve II whose maximum value II max is now within the target range.

Der 4 kann zusätzlich entnommen werden, dass eine Erhöhung der Kraft oder des Krafteintrags über eine Veränderung des Hubs oder der Wegstrecke erreichen lässt, die durch das nicht gezeigte Stellglied der Formanlage vorgegeben wird. Gegenüber dem zuvor eingestellten Hub wurde die Wegstrecke reduziert (die der Hub zurücklegt). Of the 4 In addition, it can be seen that an increase in the force or the force can be achieved via a change in the stroke or the distance that is specified by the actuator of the molding plant, not shown. Compared to the previously set stroke, the distance (which the stroke covers) has been reduced.

Der Stempel (die Presseinrichtung) legt also einen anderen Weg zurück, gleichwohl ist das Ende dieses geänderten Weges noch immer die Unterkante des Formkastens. Aber die Kraft am Ende des geänderten Wegs ist eine andere, und zwar so, dass die dem Zielwert entspricht, der repräsentativ für die Formhärte an der Oberfläche ist (meist an der Oberfläche des Modells). The stamp (the pressing device) thus sets a different path, nevertheless the end of this changed path is still the lower edge of the molding box. But the force at the end of the modified path is different, in a way that corresponds to the target value that is representative of the surface hardness (usually on the surface of the model).

5 zeigt einen exemplarischen Aufbau einer Pressvorrichtung 1 einer Formanlage, in der ein Formmaterial 41 zu einer Formstoffform verdichtet werden kann. 5 shows an exemplary structure of a pressing device 1 a molding plant in which a molding material 41 can be compressed to form a molding material.

Dargestellt ist in einem senkrechten Längsschnitt eine Pressvorrichtung 1 einer Formanlage zur Herstellung von Formstoffformen oder Gussformen für den Metallguss. Die Pressvorrichtung umfasst einen Hubzylinder 2, der mit einem einstellbaren Druck in Pfeilrichtung bewegt werden kann. Zum Absenken des Hubzylinders 2 kann dieser einfach kraftlos geschaltet werden, wodurch er bevorzugt alleine durch sein Eigengewicht in eine Ausgangsstellung zurück fährt. Bei dem Hubzylinder 2 kann es sich um einen mit Öl oder Luft beaufschlagbaren Zylinder handeln. Statt des Hubzylinders 2 kann auch ein Linearantrieb verwendet werden, beispielsweise eine Zahnstange, die durch einen Zahnradantrieb linear bewegt werden kann. Shown is a pressing device in a vertical longitudinal section 1 a molding plant for the production of molding materials or molds for metal casting. The pressing device comprises a lifting cylinder 2 , which can be moved with an adjustable pressure in the direction of the arrow. To lower the lifting cylinder 2 this can simply be switched powerless, which he preferably alone by its own weight moves back to a starting position. At the lift cylinder 2 it can be an oil or air cylinder. Instead of the lifting cylinder 2 It is also possible to use a linear drive, for example a toothed rack, which can be moved linearly by a toothed wheel drive.

Der Hubzylinder 2 ist über eine Verbindungseinrichtung 3 mit der Unterseite eines Formkastens 40 verbunden. Der Formkasten 40 umfasst einen Füllrahmen 42. Im Folgenden wird der Formkasten 40 und der Füllrahmen 42 unter dem Begriff "erhöhter Formkasten" 40 subsummiert. Der Formkasten 40 ist mit einem Formmaterial 41 gefüllt. Oberhalb des Formkastens ist ein Presshaupt 10 mit einem Vielstempel 11 angeordnet. Vom Presshaupt 10 ragt in Richtung des Formkastens 40 ein Anschlag 13 ab, der eine Bewegung des Formkastens 40 in Pfeilrichtung begrenzt. The lifting cylinder 2 is via a connection device 3 with the bottom of a molding box 40 connected. The shape box 40 includes a filling frame 42 , The following is the molding box 40 and the filling frame 42 under the term "raised box" 40 subsumed. The shape box 40 is with a molding material 41 filled. Above the mold box is a press head 10 with a multi-stamp 11 arranged. From the press head 10 protrudes in the direction of the form box 40 an attack 13 starting a movement of the molding box 40 limited in the direction of the arrow.

Die Verbindungseinrichtung 3 umfasst ein Stellglied 20 mit einem Antrieb 21 und einem Stützzylinder 22, in den das Stellglied 20 zumindest teilweise einfahren kann, wenn der Hubzylinder 2 in seine Endposition fährt. Der Antrieb 21 ist vom Antrieb des Hubzylinders 2 entkoppelt. Mit dem Stellglied 20 kann ein Abstand zwischen der Oberseite des Hubzylinders 2 (oder dem Modellträger 46) und der Unterseite oder unterkante 40a des Formkastens 40 (der Modellplatte mit dem auf ihr stehenden Modell zur Vorgabe des Hohlraums der Formstoffform) vergrößert oder verkleinert werden. The connection device 3 includes an actuator 20 with a drive 21 and a support cylinder 22 in which the actuator 20 at least partially retract when the lift cylinder 2 moves to its final position. The drive 21 is from the drive of the lifting cylinder 2 decoupled. With the actuator 20 can be a distance between the top of the lift cylinder 2 (or the model carrier 46 ) and the bottom or bottom edge 40a of the molding box 40 (The model plate with standing on her model for specifying the cavity of the molding material form) are increased or decreased.

Im Ausführungsbeispiel ist der eingestellte Abstand s1. Der Abstand kann minimal null sein. Ein Maximalwert wird durch die bauliche Ausführung des Stellglieds 20 festgelegt. In the exemplary embodiment, the set distance s 1 . The distance can be minimum zero. A maximum value is determined by the structural design of the actuator 20 established.

In dem Formkasten 40 sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei Sensoren 30 angeordnet, die eine von dem Hubzylinder 2 und/oder dem Presshaupt 10 auf das Formmaterial 41 einwirkende Kraft messen. Die von den Sensoren 30 gemessene Kraft wird an eine Steuerung 100 geleitet. Die Steuerung 100 umfasst ein Speichermedium 101, in welchem ein vorgegebener Festigkeitswert für die herzustellende Formstoffform abgespeichert ist, respektive Grenzwerte gespeichert sind, innerhalb der ein gewünschter Festigkeitswert liegt (Regelgröße oder Zielgröße). In the mold box 40 are two sensors in this embodiment 30 arranged, one of the lifting cylinder 2 and / or the press head 10 on the molding material 41 measure acting force. The ones from the sensors 30 measured force is sent to a controller 100 directed. The control 100 includes a storage medium 101 in which a predetermined strength value is stored for the molding material shape to be produced, or limit values are stored within which a desired strength value lies (controlled variable or target variable).

Ein Mikroprozessor 102 als Steuerungseinrichtung (auch Regler 102 genannt) funktioniert als "Steuerung oder Regelung" (ein funktionell angepasstes technisches Programm oder mehrere solche Module als Regler), mit dem ein vom Sensor 30 gemessener Festigkeitswert mit dem im Speicher 101 gehaltenen oder separat vorgegebenem Festigkeitswert verglichen werden kann. A microprocessor 102 as a control device (also regulator 102 called) functions as "control or regulation" (a functionally adapted technical program or several such modules as a controller), with which one from the sensor 30 measured strength value with that in the memory 101 held or separately given strength value can be compared.

Wird hierbei eine Abweichung (als Regeldifferenz) festgestellt, kann ein Korrekturwert errechnet werden, der als Signal an das Stellglied 20 ausgegeben wird. Das Signal veranlasst eine Aktivierung des Antriebs 21, der das Stellglied 20 aus seiner Position in eine weitere Position bewegen kann. Die Lage s1 wird regelungstechnisch betrachtet verändert in eine zweite Lage (oder einen zweiten Abstand) s2. If a deviation (as a control difference) is detected, a correction value can be calculated which serves as a signal to the actuator 20 is issued. The signal causes activation of the drive 21 who is the actuator 20 move from its position to another position. The position s 1 is considered from a control point of view changed into a second position (or a second distance) s 2 .

Ein Arbeitszyklus der Pressvorrichtung 1 der Formanlage kann beispielsweise wie folgt ablaufen...

  • • Der mit Formmaterial 41 gefüllte Formkasten 40 wird in die Pressvorrichtung 1 eingegeben.
  • • Die Stützzylinder 22 des Stellglieds 20 werden in die berechnete Stellposition ausgefahren und in der ausgefahrenen Position arretiert.
  • • Der Hubzylinder 2 fährt mit dem Formkasten 40 in Richtung des Presshaupts 10, bis der Formkasten 40 an dem Anschlag 13 anliegt. Dabei wird der Vielstempel 11 in das Formmaterial 41 eingedrückt.
  • • Der Hubzylinder 2 fährt weiter hoch und überwindet den vom Stellglied 20 eingestellten Abstand s1.
  • • Der Vielstempel 11 wird dabei weiter in das Formmaterial 41 eingedrückt.
  • • Der Vielstempel 11 drückt mit definiertem Pressdruck nach.
  • • Der Hubzylinder 12 und der Vielstempel 11 kehren in ihre jeweilige Ausgansposition zurück.
  • • Der Formkasten 40 wird entnommen.
One working cycle of the pressing device 1 The molding plant can, for example, proceed as follows ...
  • • The one with molding material 41 filled shape box 40 gets into the pressing device 1 entered.
  • • The support cylinders 22 of the actuator 20 are extended to the calculated setting position and locked in the extended position.
  • • The lifting cylinder 2 drives with the molding box 40 in the direction of the press head 10 until the molding box 40 at the stop 13 is applied. This is the multi-stamp 11 into the molding material 41 pressed.
  • • The lifting cylinder 2 continues to drive up and overcomes the actuator 20 set distance s 1 .
  • • The multi-stamp 11 will continue in the molding material 41 pressed.
  • • The multi-stamp 11 presses with defined pressing pressure.
  • • The lifting cylinder 12 and the multi-stamp 11 return to their respective starting position.
  • • The molding box 40 is taken.

6 zeigt einen exemplarischen Aufbau einer Pressvorrichtung 1' einer vergleichbaren Formanlage, in der ein Formmaterial 41 zu einer Formstoffform verdichtet wird, aber die Steuerung und ihre Messwerte anders arbeiten. 6 shows an exemplary structure of a pressing device 1' a comparable molding plant in which a molding material 41 is compressed to a molding material form, but the controller and its readings work differently.

Die Kraft wird hier nicht am Modell gemessen, sondern über den Druck P des unteren Pressstempels aus dessen Steuerung 90 errechnet (ermittelt). Die Ermittlung erfolgt über einen Proportionalfaktor (Kraft pro Fläche ist Druck). Die Einstellung des veränderten Abstands s2 nach der Messung der Kraft F2 (beim vorher gehenden Verdichtungsvorgang) erfolgt als Abstand der Modellplatte zur Unterkante 40a des Formkastens 40. Es kann ein ∆s zu der vorherigen Einstellung sein. Also s2 = s1 + ∆s, wobei ∆s auch negativ sein kann. The force is measured here not on the model, but on the pressure P of the lower ram from the control 90 calculated (determined). The determination is made via a proportional factor (force per area is pressure). The setting of the changed distance s 2 after the measurement of the force F 2 (in the previous compression process) takes place as a distance of the model plate to the lower edge 40a of the molding box 40 , There may be a Δs to the previous setting. So s 2 = s 1 + Δs, where Δs can also be negative.

Auch am Ende der Verdichtung dieses Vorgangs ist die Modellplatte auf der Höhe des unteren Randes des Formkastens. Aber die Kraft zu diesem Zeitpunkt hat einen anderen Wert, aufgrund der Nachstellung des Abstandes auf s2, bei der der Stempel einen veränderten Hub zurücklegte. Even at the end of the compression of this process, the model plate is at the level of the lower edge of the molding box. But the force at this time has a different value, due to the adjustment of the distance to s 2 , where the punch traveled a different stroke.

Die ermittelte Kraft F2 wird an eine Steuerung 100' geleitet. Diese Steuerung 100' umfasst einen Speicher 101', in welchem ein vorgegebener Festigkeitswert für die herzustellende Formstoffform abgespeichert ist, respektive Grenzwerte gespeichert sind, innerhalb der ein gewünschter Festigkeitswert liegt (Regelgröße oder Zielgröße). Ein Mikroprozessor oder ein ASIC 102' als Steuerungseinrichtung (auch Regler 102' genannt) funktioniert als "Steuerung oder Regelung" (auch hier ein funktionell angepasstes technisches Programm oder mehrere solche Module als Regler), mit der ermittelte Festigkeitswert mit dem im Speicher 101' gehaltenen oder separat vorgegebenem Festigkeitswert verglichen werden kann, damit sich eine Regeldifferenz ergibt. Daraus errechnet der Regler eine Stellwertänderung ∆s. The determined force F 2 is sent to a controller 100 ' directed. This control 100 ' includes a memory 101 ' in which a predetermined strength value is stored for the molding material shape to be produced, or limit values are stored within which a desired strength value lies (controlled variable or target variable). A microprocessor or an ASIC 102 ' as a control device (also regulator 102 ' called) functions as "control or regulation" (here also a functionally adapted technical program or several such modules as a controller), with the ascertained strength value with that in the memory 101 ' held or separately given strength value can be compared, thus resulting in a control difference. From this, the controller calculates a manipulated variable change Δs.

Der Regler reduziert in diesem Fall den Weg für die nächste Abformung um ∆s, weil die Kraft zu hoch gewesen ist. Im anderen Fall, wenn die ermittelte Kraft zu gering war (und damit auch die erstrebte Festigkeit zu gering war) wird der Weg um ∆s vergrößert. In this case, the regulator reduces the path for the next impression by Δs because the force has been too high. In the other case, if the determined force was too small (and thus the desired strength was too low), the distance is increased by Δs.

Am Ende des vorigen oder vor-vorigen Verdichtungsvorgangs wird die Kraft ermittelt, die am Ende des Hubs si das Modell in den Formsand drückt. Der Takt der Verdichtung ist T. Zu jedem T gibt es einen Festigkeitswert in Form der (gemessenen oder ermittelten) Kraft am Ende eines Formvorgangs (als Verdichtungsvorgang). Dieser wird vom Sollwert w abgezogen, damit sich eine Regeldifferenz am Differenzbildner 99 ergibt, vgl. 7. Mit der Regeldifferenz ∆w wird über den Regler 102 oder 102', der ein Proportionalregler sein kann, das neue s2 oder (allgemein) si – mit i = 1 bis n, eingestellt. At the end of the previous or previous compaction process, the force is determined which presses the model into the molding sand at the end of the stroke s i . The cycle of compression is T. For each T there is a strength value in the form of the (measured or determined) force at the end of a molding process (as a compression process). This is subtracted from the setpoint w, so that a control difference at the subtractor 99 results, cf. 7 , With the control deviation Δw is via the controller 102 or 102 ' , which may be a proportional controller, set the new s 2 or (general) s i - with i = 1 to n.

Der Regler verändert die Wegstrecke s0, s1, s2, bis die Modellplatte 46 die Unterkante 40a des Formkastens 40 erreicht. Damit wird auch (mittelbar) der Hub des zweiten Abschnitts einer Twinpress-Verdichtung verändert. Dies aufgrund der Differenzfestigkeit zwischen Soll- und Istwert, welche den Regler 102 speist. The controller changes the distance s 0 , s 1 , s 2 , until the model plate 46 the lower edge 40a of the molding box 40 reached. This also (indirectly) changes the stroke of the second section of a Twinpress compaction. This is due to the difference between the setpoint and actual value, which is the regulator 102 fed.

8a und 8b sind für sich im Ablauf selbst erklärend. Sie zeigen den Beginn der zweiten Verdichtung, also des Annäherns des Modellträgers 46 an die Unterkante des Formkastens 40, und das Ende in 8a, bei dem diese Unterkante erreicht ist und die sich ergebende Kraft bei Fso im Diagramm ersichtlich ist. Ein anderer Formstoff hätte hier nur die Kraft (und Festigkeit) erreicht, welche die darunter liegende Kurve als erreicht zeigt. 8a and 8b are self-explanatory in the process. They show the beginning of the second compression, ie the approach of the model carrier 46 to the lower edge of the molding box 40 , and the end in 8a in which this lower edge is reached and the resulting force at F is shown in the diagram. Another molding material would have reached only the force (and strength), which shows the underlying curve as reached.

9 veranschaulicht die Kraft-Weg-Charakteristik zweier "Sande" (Formstoffe). Zwei Kurven mit nicht gleicher Kraft-Weg-Charakteristik verdeutlichen die sehr unterschiedliche erhaltene Kraft (Formfestigkeit) bei gleicher Wegstrecke s. Der gleiche Weg ist durch gleich lange Pfeile gekennzeichnet, die deutlich unterschiedliche Kraft ergeben (links auf der Ordinate gezeigt), ca. 1,5 kN und ca. 2,8kN (Sand A). 9 illustrates the force-displacement characteristic of two "sands" (molding materials). Two curves with not the same force-displacement characteristic illustrate the very different force obtained (dimensional stability) for the same distance s. The same path is marked by arrows of the same length, which give distinctly different forces (shown on the ordinate on the left), about 1.5 kN and about 2.8 kN (sand A).

Soll die Kraft trotz einer, auch schleichenden Änderung der Kraft-Weg-Charakteristik gleich bleiben, und zwar am Ende eines jeweiligen Verdichtungsvorgangs, kann der Weg angepasst werden. Genau diesen Weg geht die Lösung mit der Kraftregelung und der Wegänderung im zweiten Verdichtungsvorgang (dem zweiten Hub), und da das Ende des zweiten Hubs zwingend vorgegeben ist, namentlich die Unterkante 40a des Formkastens 40, muss der zurückzulegende Hub um das zuvor beschriebene ∆s verändert werden. If the force is to remain the same despite an even creeping change in the force-displacement characteristic at the end of a respective compression process, the path can be adapted. Exactly this way is the solution with the force control and the path change in the second compression process (the second stroke), and because the end of the second stroke is mandatory, namely the lower edge 40a of the molding box 40 , the stroke to be covered must be changed by the previously described Δs.

So lässt sich das Ergebnis wissenschaftlich erklären, eine Zwischenschaltung einer geregelt veränderten Wegstrecke erreicht beides, die gleich bleibender Kraft, welche die Formfestigkeit als gleich bleibend umschreibt, und den Zielpunkt der Aufwärtsbewegung, der prozesstechnisch für die Weiterverwendung der Formhälfte 41 (dann verdichtet) festliegt. Thus, the result can be explained scientifically, an interposition of a regulated change in distance reaches both the constant force, which describes the form strength as consistent, and the target point of the upward movement, the process technology for the further use of the mold half 41 (then compressed) is fixed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Pressvorrichtung pressing device
2 2
Hubzylinder lifting cylinder
3 3
Verbindungsvorrichtung connecting device
10 10
Presshaupt Press Home
11 11
Vielstempel much temple
13 13
Anschlag attack
20 20
Stellglied actuator
21 21
Antrieb drive
22 22
Stützzylinder supporting cylinders
30 30
Sensor sensor
40 40
Formkasten molding box
41 41
Formmaterial mold material
42 42
Füllrahmen filling frame
44 44
Modell model
46 46
Modellplatte oder Modellträger Model plate or model carrier
100 100
Steuerung control
101 101
Speichermedium storage medium
102 102
Rechner als Regler programmiert Computer programmed as a controller
s1 s 1
Abstand (Weg oder Strecke) Distance (way or distance)
s2 s 2
Abstand (Weg oder Strecke) Distance (way or distance)
s3 s 3
Abstand (Weg oder Strecke) Distance (way or distance)
I I
Messkurve measured curve
Imax I max
Kurvenmaximum maximum curve
II II
Messkurve measured curve
IImax II max
Kurvenmaximum maximum curve

Claims (22)

Verfahren zum Herstellen einer Formstoffform für einen Guss mit einer Mindestfestigkeit für den Metallguss, wobei – ein körniges Formmaterial als Formstoff (41) in einen Formkasten (40) eingefüllt wird, – das Formmaterial (41) in dem Formkasten (40) in einer Formanlage oberhalb eines Modells (44) verdichtet wird, das auf einer Modellplatte (46) steht, wobei – in einem ersten Schritt der Formkasten (40) von einer Pressvorrichtung (1) über eine erste Wegstrecke zum Anschlag an einen Rahmen (13) eines Presshaupts (10) bewegt wird; – in einem zweiten Schritt die Modellplatte (46) von der Pressvorrichtung (1) über eine zweite Wegstrecke (s1, s2) in eine Endposition zur Verhärtung oder Verdichtung (Erstellung) der Formstoffform bewegt wird; wobei eine Länge der zweiten Wegstrecke (s1, s2) in Abhängigkeit von dem Formstoff bevorzugt automatisch verändert wird; oder die zweite Wegstrecke (s1, s2) in Abhängigkeit von einer ermittelten Kraft am Ende einer vorherigen Verhärtung oder Verdichtung des Formstoff der vorherigen Form, als Folge einer Veränderung zumindest einer Eigenschaft des un-verdichteten Formstoffs (41), verändert wird (100, 102; 102'). Process for producing a molding material for a casting with a minimum strength for metal casting, wherein - a granular molding material as molding material ( 41 ) into a molding box ( 40 ), - the molding material ( 41 ) in the molding box ( 40 ) in a molding line above a model ( 44 ), which is placed on a model plate ( 46 ), wherein - in a first step, the molding box ( 40 ) from a pressing device ( 1 ) over a first path to abut a frame ( 13 ) of a Press Chief ( 10 ) is moved; - in a second step, the model plate ( 46 ) from the pressing device ( 1 ) is moved over a second distance (s 1 , s 2 ) into an end position for hardening or compaction (preparation) of the molding material; wherein a length of the second path (s 1 , s 2 ) is preferably automatically changed depending on the molding material; or the second distance (s 1 , s 2 ) depending on a determined force at the end of a previous hardening or compression of the molding material of the previous shape, as a result of a change in at least one property of the un-compacted molding material ( 41 ), is changed ( 100 . 102 ; 102 ' ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei der Verdichtung des Formmaterials (41) eine durch die Pressvorrichtung (1) und/oder das Presshaupt (10) in das Formmaterial (41) eingeleitete Kraft von einem Sensor (30) ermittelt, insbesondere gemessen wird, insbesondere am Ende des Verdichtungsvorgangs. Method according to claim 1, wherein in the compression of the molding material ( 41 ) one through the pressing device ( 1 ) and / or the press head ( 10 ) in the molding material ( 41 ) introduced force from a sensor ( 30 ), in particular is measured, in particular at the end of the compression process. Verfahren nach dem vorgehenden Anspruch, wobei die eingeleitete Kraft ermittelt oder von dem Sensor (30) gemessen und an eine Steuerungseinrichtung (100) geleitet wird, wobei in einem Speicher (101) der Steuerung (100) ein Sollwert oder Grenzwerte eines Sollbereichs für die eingeleitete Kraft vorgegeben sind, und der gemessene Wert mit dem Sollwert oder den Grenzwerten verglichen wird. Method according to the preceding claim, wherein the introduced force is determined or determined by the sensor ( 30 ) and to a control device ( 100 ), whereby in a memory ( 101 ) of the controller ( 100 ) a desired value or limit values of a desired range for the introduced force are predetermined, and the measured value is compared with the desired value or the limit values. Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine Abweichung von einem in der Steuerung (100) vorgesehenen Vergleicher erfasst wird, und als Folge die zweite Wegstrecke (s1, s2) verändert wird (∆s). Method according to claim 3, wherein a deviation from one in the controller ( 100 ) is detected, and as a result, the second distance (s 1 , s 2 ) is changed (Δs). Verfahren nach dem vorgehenden Anspruch 3 oder 4, wobei ein Programm aus der festgestellten Abweichung einen Korrekturwert errechnet, der Korrekturwert von der Steuerung (100) in ein Signal umgesetzt wird und das Signal an ein Stellglied (20) ausgegeben wird, das eine Länge der zweiten Wegstrecke verändert. Method according to the preceding claim 3 or 4, wherein a program calculates a correction value from the detected deviation, the correction value from the controller ( 100 ) is converted into a signal and the signal to an actuator ( 20 ) is output, which changes a length of the second path. Verfahren nach einem der zwei vorgehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem gespeicherten Wert um einen vorgegebenen oder vorgebbaren Wert handelt.  Method according to one of the two preceding claims, wherein the stored value is a predetermined or predefinable value. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei der ermittelte Kraftwert von dem Sensor (30) bei der Verdichtung einer vorhergehenden Formstoffform erfasst wurde, insbesondere der Formstoffform, die unmittelbar vor der aktuellen Verdichtung mit anschließender Messung erstellt wurde. Method according to one of the preceding claims, wherein the determined force value from the sensor ( 30 ) has been detected in the compression of a previous molding material mold, in particular the molding material mold, which was created immediately before the current densification with subsequent measurement. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei der Vergleichswert bei der Erstellung der vorherigen Formstoffform ermittelt wurde (90), insbesondere unmittelbar vor der aktuellen Verdichtung. Method according to one of the preceding claims, wherein the comparison value was determined during the preparation of the previous molding material form ( 90 ), especially immediately before the current compression. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Veränderung der Länge der Wegstrecke in Abhängigkeit von dem berechneten Korrekturwert bestimmt wird, insbesondere der Weg verkleinert wird, wenn die erfasste Kraft zu groß war.  Method according to one of the preceding claims, wherein the change in the length of the path in dependence on the calculated correction value is determined, in particular the path is reduced, if the detected force was too large. Verfahren nach dem vorgehenden Anspruch 3 oder 4, wobei aus der erfassten Abweichung ein Korrekturwert ermittelt wird, der insbesondere proportional zu Abweichung ist, und der Korrekturwert von der Steuerung (100) in ein Signal umgesetzt wird, welches Signal an ein Stellglied (20) ausgegeben wird, das eine Länge der zweiten Wegstrecke verändert; wobei die Abweichung – ein Nichterreichen des Sollbereichs ist, also außerhalb des Sollbereichs liegt; – ein Unterschreiten eines Zielwerts der Kraft als Sollwert ist; oder – ein Überschreiten eines Zielwerts der Kraft als Sollwert ist. Method according to the preceding claim 3 or 4, wherein from the detected deviation, a correction value is determined, which is in particular proportional to deviation, and the correction value from the controller ( 100 ) is converted into a signal which signal to an actuator ( 20 ) is output, which changes a length of the second path; wherein the deviation is - a non-achievement of the target range, that is outside the target range; - is below a target value of the force as the setpoint; or - exceeding a target value of the force as the setpoint. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei eine erfasste Abweichung von gemessener (30) oder ermittelter Kraft am Ende des aktuellen Verdichtungsvorgangs zu gewünschter Kraft als Repräsentant der Festigkeit einen Regelsinn wie folgt veranlasst; – ist die gemessene Kraft zu groß, wird die zweite Wegstrecke (s1, s2) verkleinert; oder – ist die gemessene Kraft zu klein, wird die zweite Wegstrecke (s1, s2) vergrößert; insbesondere jeweils proportional zur zuvor erfassten Abweichung. Method according to one of the preceding claims, wherein a detected deviation from measured ( 30 ) or determined force at the end of the current compression operation to desired force as a representative of the strength causes a control sense as follows; - If the measured force is too large, the second distance (s 1 , s 2 ) is reduced; or - if the measured force is too small, the second distance (s 1 , s 2 ) is increased; in particular in each case proportional to the previously detected deviation. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei am Ende der Verhärtung oder Verdichtung einen zeitlichen Bereich aufspannt, der vom Zeitpunkt des Endes der Verdichtung beim Erreichen der Unterkante (40a) des Formkastens (40) bis höchstens der Dauer des Formtaktes oder Abtasttakts der Regelung (T) reicht, da in diesem Bereich keine oder keine spürbare Veränderung der Formhärte eintritt. Method according to one of the preceding claims, in which, at the end of the hardening or compaction, a time range spans from the time of the end of the compaction on reaching the lower edge ( 40a ) of the molding box ( 40 ) reaches at most the duration of the shaping cycle or sampling cycle of the regulation (T), since no or no appreciable change in the shape hardness occurs in this region. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei mit der Veränderung des Abstands der Modellplatte (46) von einem unteren Rand des Formkastens (40) eine veränderte Kraft-Weg-Charakteristik des aktuell verdichteten Formstoffs (41) kompensiert oder ausgeglichen wird, dies im Vergleich zur Kraft-Weg-Charakteristik des mehr als ein Verdichtungsvorgang früher verdichteten Formstoffs (41), obwohl es der gleich Formstoff sein sollte. Method according to one of the preceding claims, wherein with the change of the distance of the model plate ( 46 ) from a lower edge of the molding box ( 40 ) an altered force-displacement characteristic of the currently compressed molding material ( 41 ) is compensated or compensated, compared to the force-displacement characteristic of the molding material previously compressed more than one compression cycle ( 41 ), although it should be the same molding material. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei mit der Veränderung des Abstands der Modellplatte (46) von einem unteren Rand des Formkastens (40) für die Kraft-Weg-Charakteristik des aktuell verdichteten Formstoffs (41) die Kraft-Weg-Charakteristik des zuvor, also direkt vorhergehenden Verdichtungsvorgangs verwendet wird. Method according to one of the preceding claims, wherein with the change of the distance of the model plate ( 46 ) from a lower edge of the molding box ( 40 ) for the force-displacement characteristic of the currently compressed molding material ( 41 ) the force-displacement characteristic of the previously, ie directly preceding compression process is used. Formanlage für Gussformen für den Metallguss, die Anlage umfassend ... eine linear verfahrbare Pressvorrichtung (2) zum Ausüben von Druck auf die entstehende Form, mit einem Modell (44) und einer dieses Modell tragenden Modellplatte (46), einem Formkasten (40) für die Gussform und einem Füllrahmen (42) zur Aufnahme eines oberen Anteils von Formstoff (41) für die Form, ein Presshaupt (10) mit wenigstens einem Formstempel (11), ein mit der Pressvorrichtung (2) oder dem Formkasten (40) gekoppeltes Stellglied (20) mit einem Linearantrieb, der von einem Antrieb der Pressvorrichtung (2) entkoppelt ist, einem Kraftsensor (30, 90), zum Messen einer von der Pressvorrichtung (2) oder dem Presshaupt (10) in den Formstoff (41) eingetragenen oder auf diesen ausgeübten Kraft; einer Steuerung (100, 102), wobei mit der Steuerung (100) über das Stellglied (20) ein Abstand (s1) zwischen der Pressvorrichtung (2) und dem Formkasten (40) einstellbar ist, wenn der Formkasten (40) an dem Presshaupt (10) oder einem Rahmen (3) des Presshaupts anliegt. Molding system for casting molds for metal casting, the system comprising ... a linearly movable pressing device ( 2 ) for applying pressure to the resulting shape, with a model ( 44 ) and a model plate carrying this model ( 46 ), a molding box ( 40 ) for the mold and a filling frame ( 42 ) for receiving an upper portion of molding material ( 41 ) for the mold, a press head ( 10 ) with at least one forming punch ( 11 ), one with the pressing device ( 2 ) or the molding box ( 40 ) coupled actuator ( 20 ) with a linear drive, which is driven by a drive of the pressing device ( 2 ) is decoupled, a force sensor ( 30 . 90 ), for measuring one of the pressing device ( 2 ) or the press head ( 10 ) in the molding material ( 41 ) entered or exerted on this force; a controller ( 100 . 102 ), with the controller ( 100 ) via the actuator ( 20 ) a distance (s 1 ) between the pressing device ( 2 ) and the molding box ( 40 ) is adjustable when the molding box ( 40 ) on the press head ( 10 ) or a frame ( 3 ) of the press head is applied. Formanlage nach vorigem Anspruch mit einem der Elemente der Ansprüche 2 bis 14 ohne deren Rückbezug auf Anspruch 1.  Molding plant according to the preceding claim with one of the elements of claims 2 to 14 without their reference back to claim 1. Formanlage nach vorigem Anspruch 15, wobei das Presshaupt (10) eine Vielzahl von Formstempeln (11) aufweist. Molding plant according to claim 15, wherein the pressing head ( 10 ) a plurality of form stamps ( 11 ) having. Verfahren zum Herstellen einer kraftgesteuerten Formstoffform, geeignet für einen Metallguss, die Formstoffform mit einer vorgebbaren oder vorgegebenen Mindestfestigkeit an zumindest deren Oberfläche, welche den Metallguss aufnimmt, wobei – ein verdichtbarer Formstoff (41) in einen Kastenstapel mit einem Formkasten (40) eingefüllt wird; – das Formmaterial (41) in dem Kastenstapel oberhalb eines Modells (44) verdichtet wird, das auf einer Modellplatte (46) steht, die anfangs einen Abstand (s1) von einem unteren Rand des Formkastens (40) aufweist, wobei – der Kastenstapel mit der Modellplatte von einer Pressvorrichtung (1) über eine erste Wegstrecke zur anfänglichen Verdichtung des Formstoffs (41) bewegt wird; – eine zweite Wegstrecke (s2) in Abhängigkeit von einer erfassten oder ermittelten Kraft (F2) am Ende eines Verdichtungsvorgangs einer der vorher gehenden Verdichtungen verändert wird; – die Modellplatte (46) von der Pressvorrichtung (1) relativ zum Formkasten (40) über die veränderte zweite Wegstrecke (s2) in eine Endposition zur zweiten Verdichtung und Erstellung der Formstoffform bewegt wird. Method for producing a force-controlled molding material suitable for metal casting, the molding material having a predetermined or predetermined minimum strength at least on its surface which receives the metal casting, wherein - a compressible molding material ( 41 ) in a box stack with a molding box ( 40 ) is filled; - the molding material ( 41 ) in the box stack above a model ( 44 ), which is placed on a model plate ( 46 ), which initially has a distance (s 1 ) from a lower edge of the molding box ( 40 ), wherein - the box stack with the model plate of a pressing device ( 1 ) over a first distance to the initial compression of the molding material ( 41 ) is moved; - a second distance (s 2 ) is changed as a function of a detected or determined force (F 2 ) at the end of a compression process of one of the preceding densifications; - the model plate ( 46 ) from the pressing device ( 1 ) relative to the molding box ( 40 ) is moved over the changed second path (s 2 ) into an end position for the second compaction and creation of the molding material. Verfahren nach vorigem Anspruch mit einem der Elemente der Ansprüche 2 bis 14 ohne deren Rückbezug auf Anspruch 1.  Method according to the preceding claim with one of the elements of claims 2 to 14 without their reference back to claim 1. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Presshaupt (10) eine Vielzahl von Formstempeln (11) aufweist. The method of claim 18, wherein the pressing head ( 10 ) a plurality of form stamps ( 11 ) having. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Formstoffform eine Formhälfte ist. The method of claim 18, wherein the molding material is a mold half. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die zweite Wegstrecke (s2) für den folgenden Verdichtungsvorgang in Abhängigkeit von der erfassten oder ermittelten Kraft (F2) am Ende des zeitlich vorhergehenden Verdichtungsvorgangs verändert wird. The method of claim 18, wherein the second distance (s 2 ) for the following compression operation in dependence on the detected or determined force (F 2 ) is changed at the end of the temporally preceding compression operation.
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