DE10246154A1

DE10246154A1 - Verfahren zur Überprüfung der Position zweier Werkzeugteile zueinander und Werkzeug zur Anwendung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10246154A1
Application number: DE10246154A
Authority: DE
Inventors: Juergen Beyerer
Original assignee: Hottinger Maschinenbau GmbH
Current assignee: Hottinger Maschinenbau GmbH
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: DE10246154B4

Abstract

Ein Verfahren zur Überprüfung der Position zweier Werkzeugteile (1, 2) zueinander, insbesondere zur Schließkontrolle an geteilten Werkzeugen in der Kernfertigung, wobei das Werkzeug mindestens zwei sich ergänzende Werkzeugteile (1, 2) umfasst, ist zur Realisierung einer sicheren Überwachung des Schließzustands des Werkzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Werkzeugteile (2) in Richtung des jeweils anderen Werkzeugteils (1) mit Luft durchströmt wird und dass anhand eines sich aufbauenden Staudrucks die Position der Werkzeugteile (1, 2) zueinander, insbesondere der Schließ-/Öffnungszustand des Werkzeugs, ermittelt wird. Des Weiteren ist ein entsprechendes Werkzeug beansprucht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Position zweier Werkzeugteile zueinander, insbesondere zur Schließkontrolle an geteilten Werkzeugen in der Kernfertigung, wobei das Werkzeug mindestens zwei sich ergänzende Werkzeugteile umfasst. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Werkzeug, nämlich ein Werkzeug mit mindestens zwei sich ergänzenden Werkzeugteilen, die von einer geöffneten Werkzeugposition in eine geschlossene Werkzeugposition verbringbar sind, insbesondere zur Kernfertigung, vorzugsweise zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Grundsätzlich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Gebiet der Gießereitechnik. Zum Gießen von Formstücken jedweder Art werden Gießereikerne oder -formen meist in getrennten Teilen hergestellt, zusammengeführt und miteinander zu einer Gußform bzw. zu einem Kernpaket verbunden. Diese Kernpakete werden dann zur Herstellung eines beispielsweise metallischen Werkstücks mit geschmolzenem Metall gefüllt, wobei in der Serienfertigung die mit geschmolzenem Metall zu füllenden Kernpakete aufgereiht die Fertigungsstraße durchlaufen.
Verfahren und Werkzeuge der gattungsbildenden Art sind auf dem Gebiet der Kernschießmaschinen aus der Praxis bekannt. In Bezug auf Kernschießmaschinen wird hier lediglich beispielhaft auf die DE 43 18 259 C verwiesen.
Zur Schießkontrolle an geteilten Werkzeugen in der Kernfertigung, ist es bereits für sich gesehen bekannt, den Werkzeuginnenraum bzw. Druckraum mit Druckluft zu beaufschlagen, nämlich mit Druckluft abzudrücken. Ist das Werkzeug nicht hinreichend geschlossen, wird ein vorgegebener Druck-Grenzwert nicht erreicht, sodass das Werkzeug als "nicht geschlossen" qualifiziert wird.
Das aus der Praxis bekannte Verfahren sowie das entsprechende Werkzeug zur Anwendung des bekannten Verfahrens ist jedoch insoweit problematisch, als dabei stets von einer festen Sensoreinstellung zur Ermittlung eines nicht hinreichend geschlossenen Werkzeugs ausgegangen wird. Unterschiedliche Schließ-/Öffnungszustände lassen sich nach den bekannten Verfahren nicht ermitteln. Außerdem berücksichtigen diese Verfahren eine sich stets ändernde Werkzeugsituation aufgrund ständiger Werkzeugwechsel nicht. Folglich werden dort Leckagen und/oder nicht vollständig geschlossene Werkzeuge nicht oder nicht zuverlässig detektiert oder Fehlalarme führen zu einem unnötigen Werkzeugwechsel.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsbildendes Verfahren sowie ein entsprechendes Werkzeug zur Anwendung des Verfahrens derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine sichere Überwachung des Schließzustands der Werkzeuge möglich ist, ohne dass man das System auf das jeweilige Werkzeug manuell einstellt bzw. justiert.
Erfindungsgemäß wird - im Hinblick auf das erfindungsgemäße Verfahren - eines der Werkzeugteile in Richtung des anderen Werkzeugteils mit Luft durchströmt. Anhand eines sich aufbauenden Staudrucks - innerhalb des Werkzeugs - wird die Position der Werkzeugteile zueinander, insbesondere der Schließ-/Öffnungszustand des Werkzeugs, ermittelt.
Aufgrund der in erfindungsgemäßer Weise vorgeschlagenen Vorgehensweise arbeitet das das Verfahren nutzende System adaptiv und stellt sich auf jedes Werkzeug - beispielsweise nach einem Werkzeugwechsel - individuell ein. Im Konkreten wird der Staudruck bei geöffnetem Werkzeug und bei geschlossenem Werkzeug ermittelt. Nach einer vorgebbaren Vorschrift wird dann derjenige Grenzwert bzw. Staudruck definiert, bei dessen Erreichen, Überschreiten oder Unterschreiten das Werkzeug als ordnungsgemäß geschlossen oder nicht ordnungsgemäß geschlossen qualifiziert wird. Beliebige mathematische Vorschriften bzw. Algorithmen lassen sich der Ermittlung des Grenzwerts bzw. der Grenzwerte zugrunde legen.
In ganz besonders vorteilhafter Weise erfolgt die Ermittlung des Staudrucks bei geöffnetem Werkzeug und bei geschlossenem Werkzeug und somit die Ermittlung des Grenzwerts nach einer Werkzeugreinigung und/oder nach einem Werkzeugwechsel vorzugsweise automatisch, sodass eine adaptive Einstellung auf jedes Werkzeug bzw. jede Werkzeugsituation möglich ist. Bei nachfolgenden Ermittlungen des Staudrucks, nämlich während des Einsatzes des Werkzeugs, lassen sich Veränderungen des Staudrucks feststellen, die auf eine Verschmutzung oder ein Verschleiß des Werkzeugs schließen lassen. Grenzwerte geben dabei vor, wann das Werkzeug auszutauschen bzw. zu reinigen ist.
In weiter vorteilhafter Weise erfolgt die Überwachung des Erreichens, des Überschreitens oder des Unterschreitens des Grenzwerts während des Gebrauchs des Werkzeugs laufend. Ebenso ist es denkbar, dass die Überwachung in vorgebbaren Zeitabständen oder nach vorgebbaren Intervallen erfolgt. Wesentlich ist jedenfalls, dass sich durch eine ständige Überwachung eine Veränderung des Schließzustands über die sich dabei einstellende Änderung des Staudrucks feststellen lässt.
Die zum Durchströmen des Werkzeugteils dienende Luft lässt sich beispielsweise über eine Druckluftleitung zur Verfügung stellten, die sich entweder durch das Werkzeugteil hindurch erstreckt oder in einem Durchgang des Werkzeugteils mündet. Der Staudruck wird mittels einer vorzugsweise der Druckluftleitung zugeordneten Druckmesseinrichtung gemessen. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine Druckmessdose. An dieser Stelle sei angemerkt, dass sich der Staudruck an beliebigen Stellen ermitteln lässt. So könnte dieser innerhalb der Druckluftleitung, innerhalb des Durchgangs oder gar innerhalb des Werkzeugs ermittelt werden. Aus Praktikabilitätsgründen ist jedoch die Druckmessdose der Druckluftleitung außerhalb des Werkzeugs zugeordnet.
In Abhängigkeit von dem sich innerhalb der Druckluftleitung einstellenden Staudrucks liefert die Druckmessdose ein elektrisches Signal, welches unmittelbar oder mittelbar einer SPS, einem PC oder einem Prozessleitrechner zugeführt wird. Anhand der Signale bei geöffnetem Werkzeug und bei geschlossenem Werkzeug wird dann über eine vorgebbare mathematische Vorschrift ein werkzeugspezifischer Grenzwert zwischen den Extremwerten für das geöffnete und geschlossene Werkzeug berechnet. Entsprechend wird das Werkzeug auf Unterschreiten und/oder Überschreiten des Grenzwerts überwacht. In besonders vorteilhafter Weise, insbesondere zur Vermeidung von Fehlalarmen, wird der ermittelte Grenzwert und/oder das Unterschreiten bzw. Überschreiten des Grenzwerts mittels Plausibilitätstest überprüft, sodass hier eine weitere Sicherheit gegeben ist.
Das erfindungsgemäße Werkzeug zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eines der Werkzeugteile einen von der Werkzeugaußenseite mit Druckluft beaufschlagbaren Durchgang zur Werkzeuginnenseite aufweist und dass der Durchgang in der geschlossenen Werkzeugposition auf der Werkzeuginnenseite unmittelbar oder mittelbar von dem anderen Werkzeugteil zumindest weitgehend verschlossen, abgedeckt oder unter Bildung eines Raumes überdeckt ist.
Zur Beaufschlagung des innerhalb des Werkzeugteils ausgebildeten Durchgangs ist an diesen in vorteilhafter Weise eine Druckluftleitung angeschlossen. Anhand des sich in der Druckluftleitung aufbauenden Staudrucks lässt sich die Position der Werkzeugteile zueinander, insbesondere der Schließ-/Öffnungszustands des Werkzeugs, gemäß dem voranstehend erörterten Verfahren ermitteln. So ist insbesondere nach einem Werkzeugwechsel der Staudruck bei geöffnetem Werkzeug und bei geschlossenem Werkzeug ermittelbar. Nach einer vorgebbaren Vorschrift ist derjenige Staudruck definierbar, bei dessen Erreichen oder Überschreiten das Werkzeug als geschlossen qualifizierbar ist. Insbesondere nach einem Werkzeugwechsel, um nämlich eine Adaption des Systems an das neue Werkzeug herbeizuführen, wird der Staudruck sowohl bei geöffnetem Werkzeug als auch bei geschlossenem Werkzeug ermittelt. Nach vorgebbarer Vorschrift wird dann derjenige Staudruck definiert, bei dessen Erreichen oder Unterscheiten das Werkzeug als geöffnet bzw. nicht hinreichend geschlossen qualifiziert wird. Das erfindungsgemäße Werkzeug bzw. das zur Überprüfung dienende System kann dabei derart ausgelegt sein, dass die Staudrücke bei geöffnetem Werkzeug und bei geschlossenem Werkzeug nach jedem Werkzeugwechsel automatisch ermittelt werden.
In konstruktiver Hinsicht ist es von Vorteil, wenn der Staudruck mittels einer der Druckluftleitung zugeordneten Druckmesseinrichtung gemessen wird, wobei sich dazu ganz besonders eine Druckmessdose eignet. Die Druckmessdose liefert ein elektrisches Signal, welches einer SPS, einem PC oder einem Prozessleitrechner zugeführt wird. Anhand der Signale bei geöffnetem Werkzeug und bei geschlossenem Werkzeug ist über die mathematische Vorschrift ein werkzeugspezifischer Grenzwert zwischen den Extremwerten für das geöffnete und geschlossene Werkzeug berechenbar.
Jedenfalls ist von ganz besonderem Vorteil, dass in vorteilhafter Weise die Position der Werkzeugteile auf Erreichen, Unterschreiten und/oder Überschreiten der durch Staudrücke vorgegebenen Grenzwerte überwachbar ist, wobei eine automatische Anpassung an jedes Werkzeug und jede Werkzeugsituation stattfindet.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 11 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige
Figur in einer schematischen Ansicht und im Sinne eines Blockdiagramms ein Ausführungsbeispiel eines zweiteiligen Werkzeugs zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Werkzeug umfasst zwei Werkzeugteile 1, 2, die gemeinsam einen Raum 3 bilden bzw. einschließen oder gegenseitig zur Anlage kommen. Bei dem Raum 3 kann es sich um einen Druckraum handeln, in den über in der Figur nicht gezeigte Schussdüsen Kernsand eingeschossen wird. Durch Verschleiß, aber vor allem durch den Kernsand verursacht, besteht stets die Gefahr, dass das Werkzeug im eigentlich geschlossenen Zustand nicht richtig schließt, wodurch der Vorgang des Kernschießens und die im Raum 3 stattfindende Verdichtung der Kernsande nicht mehr ordnungsgemäß erfolgen kann.
Die einzige Figur zeigt deutlich, dass das Werkzeugteil 2 einen Durchgang 4 aufweist, der über eine Druckluftleitung 5 mit Druckluft versorgt wird. Über die Druckluftleitung 5 und durch den Durchgang 4 hindurch gelangt die Druckluft in das Werkzeuginnere bzw. in den Raum 3. Im Konkreten tritt die Druckluft aus dem Durchgang 4 aus und strömt gemäß Pfeil 6 in Richtung der gegenüberliegenden Innenwandung 7 des Werkzeugteils 1. Entsprechend baut sich innerhalb des Durchgangs 4 bzw. innerhalb der Druckluftleitung 5 ein Staudruck auf, der über eine Druckmessdose 8 detektiert wird.
Die Figur zeigt des Weiteren, dass die Druckluft über die Druckluftleitung 5 und eine Drossel 9 unmittelbar zu dem Durchgang 4 im Werkzeugteil 2 gelangt. Der Staudruck wird in der Druckluftleitung 5 gemessen, nämlich über die dort vorgesehene Druckmessdose 8. Über eine elektrische Leitung 10 gelangt das dem Druck entsprechende elektrische Signal zu einem Rechner 11, wobei es sich dabei um eine SPS, einen PC oder einen Prozessleitrechner handeln kann.
Noch einmal sei angemerkt, dass das aus dem jeweiligen Staudruck resultierende Signal von der Druckmessdose 8 zu dem Rechner 11 gelangt, wo es zunächst zur Ermittlung eines Grenzwerts nach vorgegebener mathematischer Vorschrift verarbeitet wird. Aktuelle Staudrücke werden mit diesem Grenzwert verglichen. Wird ein Staudruck ermittelt, der das Werkzeug als nicht hinreichend geschlossen oder geöffnet qualifiziert, wird über den Rechner 11 ein entsprechendes Signal ausgesendet. Ein Prozessleitrechner könnte unmittelbar auf den Fertigungsprozess Einfluss nehmen und beispielsweise einen Werkzeugwechsel oder eine Werkzeugreinigung - automatisch - einleiten.
Abschließend sei erwähnt, dass das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt. Bezugszeichenliste 1 Werkzeugteil
2 Werkzeugteil (mit Durchgang)
3 Raum (zwischen den Werkzeugteilen)
4 Durchgang (im Werkzeugteil 2)
5 Druckluftleitung
6 Pfeil (symbolisiert die Druckluft)
7 Innenwandung (des Werkzeugteils 1)
8 Druckmessdose
9 Drossel (in der Druckluftleitung)
10 elektrische Leitung
11 Rechner

Claims

1. Verfahren zur Überprüfung der Position zweier Werkzeugteile (1, 2) zueinander, insbesondere zur Schließkontrolle an geteilten Werkzeugen in der Kernfertigung, wobei das Werkzeug mindestens zwei sich ergänzende Werkzeugteile (1, 2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Werkzeugteile (2) in Richtung des jeweils anderen Werkzeugteils (1) mit Luft durchströmt wird und dass anhand eines sich aufbauenden Staudrucks die Position der Werkzeugteile (1, 2) zueinander, insbesondere der Schließ-/Öffnungszustand des Werkzeugs, ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Staudruck bei geöffnetem Werkzeug und bei geschlossenem Werkzeug ermittelt wird und dass nach einer vorgebbaren Vorschrift derjenige Grenzwert definiert wird, bei dessen Erreichen, Überschreiten oder Unterschreiten das Werkzeug als ordnungsgemäß geschlossen oder nicht ordnungsgemäß geschlossen qualifiziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Staudrucks bei geöffnetem Werkzeug und geschlossenem Werkzeug und somit die Ermittlung des Grenzwerts nach einer Werkzeugreinigung und/oder nach einem Werkzeugwechsel vorzugsweise automatisch erfolgt, so dass eine adaptive Einstellung auf jedes Werkzeug bzw. jede Werkzeugsituation möglich ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung des Erreichens, Überschreitens oder Unterschreitens des Grenzwerts während des Gebrauchs des Werkzeugs laufend oder in vorgebbaren Anständen erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Durchströmen des Werkzeugteils (1, 2) dienende Luft über eine Druckluftleitung (5) in einen Durchgang (4) des Werkzeugteils (2) gelangt und dass der Staudruck mittels einer vorzugsweise der Druckluftleitung (5) zugeordneten Druckmesseinrichtung gemessen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckmesseinrichtung eine Druckmessdose (8) verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmessdose (8) ein elektrisches Signal liefert und dass das elektrische Signal einer SPS, einem PC oder einem Prozessleitrechner (11) zugeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Signale bei geöffnetem Werkzeug und bei geschlossenem Werkzeug über eine mathematische Vorschrift ein werkzeugspezifischer Grenzwert zwischen den Extremwerten für das geöffnete und geschlossene Werkzeuge berechnet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug auf Unterschreiten und/oder Überschreiten des Grenzwertes überwacht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Grenzwert und/oder das Unterschreiten bzw. Überschreiten des Grenzwerts mittels Plausibilitätstest überprüft wird.

11. Werkzeug mit mindestens zwei sich ergänzenden Werkzeugteilen (1, 2), die von einer geöffneten Werkzeugposition in eine geschlossene Werkzeugposition verbringbar sind, insbesondere zur Kernfertigung, vorzugsweise zur Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Werkzeugteile (2) einen von der Werkzeugaußenseite mit Druckluft beaufschlagbaren Durchgang (4) zur Werkzeuginnenseite aufweist und dass der Durchgang (4) in der geschlossenen Werkzeugposition auf der Werkzeuginnenseite unmittelbar oder mittelbar von dem anderen Werkzeugteil (1) zumindest weitgehend verschlossen, abgedeckt oder unter Bildung eines Raumes (3) überdeckt ist.

12. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an den Durchgang (4) eine Druckluftleitung (5) angeschlossen ist und dass anhand eines sich in der Druckluftleitung (5) aufbauenden Staudrucks die Position der Werkzeugteile (1, 2) zueinander, insbesondere der Schließ-/Öffnungszustand des Werkzeugs, ermittelbar ist.

13. Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere nach einem Werkzeugwechsel der Staudruck bei geöffnetem Werkzeug und bei geschlossenem Werkzeug ermittelbar und nach einer vorgebbaren Vorschrift derjenige Staudruck definierbar ist, bei dessen Erreichen oder Überschreiten das Werkzeug als geschlossen qualifizierbar ist.

14. Werkzeug nach Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere nach einem Werkzeugwechsel der Staudruck bei geöffnetem Werkzeug und bei geschlossenem Werkzeug ermittelbar und nach einer vorgebbaren Vorschrift derjenige Staudruck definierbar ist, bei dessen Erreichen oder Unterschreiten das Werkzeug als geöffnet qualifizierbar ist.

15. Werkzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Staudrücke bei geöffnetem Werkzeug und bei geschlossenem Werkzeug nach jedem Werkzeugwechsel automatisch ermittelbar sind.

16. Werkzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Staudruck mittels einer der Druckluftleitung (5) zugeordneten Druckmesseinrichtung gemessen wird.

17. Werkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckmesseinrichtung eine Druckmessdose (8) vorgesehen ist.

18. Werkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmessdose (8) ein elektrisches Signal liefert und dass das elektrische Signal einer SPS, einem PC oder einem Prozessleitrechner (11) zuführbar ist.

19. Werkzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Signale bei geöffnetem Werkzeug und bei geschlossenem Werkzeug über eine mathematische Vorschrift ein werkzeugspezifischer Grenzwert zwischen den Extremwerten für das geöffnete und geschlossene Werkzeug berechenbar ist.

20. Werkzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Werkzeugteile auf Erreichen, Unterschreiten und/oder Überschreiten des Grenzwertes überwachbar ist.