DE2631015A1

DE2631015A1 - Automatische metallschmelzengiessanlage

Info

Publication number: DE2631015A1
Application number: DE19762631015
Authority: DE
Inventors: Masakatsu Fujie; Kazuo Honma; Atsushi Matsuzaki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-10-29
Filing date: 1976-07-09
Publication date: 1977-05-12
Also published as: US4134444A; JPS5181729A; DE2631015B2; DE2631015C3; JPS55145B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Metallschmelzengießanlage, deren Gießpfanne automatisch einen geeigneten Metallschmelzenströmungsdurchsatz in jede Form verschiedener Typen zu gießen vermag. Allgemeiner ist die Erfindung in Fällen anwendbar, wo es erforderlich ist, automatisch irgendeine Flüssigkeit in verschiedenen Mengen in Gefäße verschiedener Abmessungen zu gießen.

Die gegenwärtige Praxis in der Metallgießereiindustrie besteht nur darin, eine Gießpfanne mit einem Mechanismus zum Kippen der Gießpfanne über einen bestimmten Winkel zu allen Zeiten vorzusehen, so daß sich die Gießpfanne kippen läßt, um Metallschmelze in die Hohlräume von Formen einzuführen, die längs der Gießlinie zugefördert werden. So war es, wenn Formen verschiedener Hohlraumabmessungen, die an sich verschiedene Gießströmungsdurchsätze erfordern,

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längs der Gießlinie herangeführt werden, üblich, den Kippwinkel der Gießpfanne vorher derart zu wählen, daß der Mechanismus auf einen Gießpfannenkippwinkel eingestellt wird, der für den Formhohlraum der größten Abmessung geeignet ist. Als Ergebnis wurde ein großer Gießströmungsdurchsatz an Metallschmelze bisher auch einem Formhohlraum zugeführt, der einen geringen Gießströmungsdurchsatz an Metallschmelze erfordert. Weiter war es, da die Stellung der Ausgußöffnung einer Gießpfanne in Abhängigkeit von deren Kippwinkel schwanken kann, bisher erforderlich, die Größe eines Eingußtrichters am Kopf des Eingusses oder Speisers (einschließlich eines Gießbeckens, das die gegossene Metallschmelze zwecks Entfernung von Schlacke und anderen Fremdteilchen davon aufnimmt und zeitweilig sammelt) mehr als nötig zu vergrößern. Diese Faktoren waren verantwortlich für die niedrige Ausbeute der Gußstücke. Die Temperatur der in den Eingußtrichter gegossenen und darin gesammelten Metallschmelze wird mit der Zeit niedriger. So verursachte eine Steigerung der Abmessung des Eingußtrichters bisher eine Verschlechterung der Qualität der hergestellten Gußstücke.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Metallschmelzengießanlage zu entwickeln, die sich zum Gießen einer erforderlichen Metallschmelzenmenge in jede Form auch dann eignet, wenn Formen verschiedener Typen, die unterschiedliche Metallschmelzengießströmungsdurchsätze zu ihren Hohlräumen erfordern, längs der Gießstrecke zugeführt werden, womit die Ausbeute und die Qualität der erzeugten Gußstücke verbessert werden können.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine automatische Metallschmelzengießanlage mit

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einer kippbaren Gießpfanne, gekennzeichnet durch

1) Metallschmelzenspiegel-Erfassungsmittel zum Erfassen des in einem Eingußtrichter bleibenden Metallschmelzenspiegels,

2) Formstandort-Erfassungsmittel zum Erfassen des Erreichens eines bestimmten Standorts einer Form;

3) Gießpfannenkippwinkel-Erfassungsmittel zum Erfassen des Kippwinkels der Gießpfanne;

4) einen Gießpfannenkipp-Hilfsmechanismus zum Kippen der Gießpfanne; und

5) eine Steuereinrichtung, der Signale von den Metallschmelzenspiegel-Erfassungsmitteln und den Formstandort-Erfassungsmitteln zur Betätigung und Steuerung des Gießpfannenkipp-Hilfsmechanismus zuführbar sind.

Die erfindungsgemäße Anlage ermöglicht ein automatisches Gießen von Metallschmelze mit optimalem Durchsatz in den Hohlraum jeder Form.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeipsiele näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der automatischen

Metallschmelzengießanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

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Fig. 2 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der Metallschmelzenspiegel-Erfassungsmittel j

Fig. 3 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung einer anderen Ausführungsform der Metallschmelzenspiegel-Erfassungsmittel;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Zusatzeinrichtung zum Bewegen der Gießpfanne in horizontaler Richtung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Einrichtung zum Bewegen der Gießpfanne in horizontaler Richtung;

Fig. 6 eine Aufsicht und eine Schnittdarstellung einer abgewandelten Ausführungsart des Eingußtrichters;

Fig. 7 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsart des Eingußtrichters;

Fig. 8 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Höhe des Metallschmelzenspiegels und dem Durchmesser der Oberfläche der Metallschmelze des Zusatzeingußtrichters nach Fig. 7;

Fig. 9 eine Darstellung zur Erklärung des Lichtaufnahmebereichs der Metallschmelzenspiegel-Erfassungsmittel;

Fig. 10 eine Aufsicht und eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Betriebs zum Erfassen des

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Metallschmelzenspiegels unter Verwendung des in Fig. 7 dargestellten Zusatzeingußtrichters;

Pig. 11 eine andere Aufsicht zur Erklärung des Lichtaufnahmebereichts der Metallschmelzenspiegel-Erfassungsmittel;

Fig. 1-2 eine schematische Darstellung der automatischen Metallschmelzengießanlage nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 13 ein Diagramm zur Darstellung des Gießströmungsdurchsatzes der in eine Form gegossenen Metallschmelze in Abhängigkeit von der Zeit.

Fig. 1 zeigt schematisch die automatische Metallschmelzengießanlage nach einem Ausführungsbeipiel der Erfindung. Gemäß der Darstellung ist eine Gießpfanne 1, die von einer rotierbaren Welle ~5 gehalten wird, zum Kippen durch die Teleskopbewegung eines Kolbens 2 eingerichtet. Wenn sich die Gießpfanne 1 in der Kippbewegung bewegt, wird ihre Ausgußöffnung an einem festen Drehpunkt K abgestützt. Eine Form 5* die einen Eingußtrichter 6 und einen Eingußkanal oder Speiser 7 aufweist, ist in der Richtung des Pfeiles beförderbar. Ein Markierungsdetektor 8 dient zur Identifizierung bzw. Erfassung einer oben auf der Form angebrachten Markierung 9* wenn diese Markierung 9 einen geeigneten Standort erreicht hat. Ein Metallschmelzenspiegel-Detektor 10 ist zum Erfassen des Metallschmelzenspiegels im Eingußtrichter 6 vorgesehen. Eine Steuereinrichtung 11, in der ein Datenspeicher montiert ist, steht mit einem Hilfsventil 12 derart in Verbindung,

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daß sie das öffnen und Schließen des letzteren steuert. Der Kolben 2 und das Hilfsventil 12 stellen einen Gießpfannenkipp-Hilfsmechanismus 13 dar. Ein Gießpfannenkippwinkel-Detektor 14, der an der drehbaren Welle 3 oder einem (nicht dargestellten) Träger montiert ist, dient zum Erfassen des Kippwinkels der Gießpfanne 1. Signale vom Markierungsdetektor 8, vom Metallschmelzenspiegel-Detektor 10 und vom Gießpfannenkippwinkel-Detektor 14 werden in die Steuereinrichtung 11 eingegeben, während das Hilfsventil 12 Drucköl von einer Druckölquelle 15 zum Kolben 2 durchläßt.

Der Betrieb gemäß vorstehender Beschreibung aufgebauten Anlage soll nun erläutert werden. Zunächst werden die Pormstandort-Srfassungsmittel (die auch als Eingußtrichterlage-Erfassungsmittel bezeichnet werden können) betriebsbereit gemacht. Im einzelnen stellt, wenn die Form 5 einen geeigneten Standort erreicht hat, der Markierungsdetektor die Markierung 9 fest und erfaßt somit, daß sieh die Form 5 am geeigneten Standort befindet. Der Markierungsdetektor 8 erzeugt so ein Signal, das der Steuereinrichtung 11 als Eingang zugeführt wird. Auf das Erhalten dieses Signals hin liefert die Steuereinrichtung 11 ein Signal an das Hilfsventil 12, zwecks Kippens der Gießpfanne 1, so daß das Hilfsventil 12 Drucköl zum Kolben 2 durchläßt, dieser eine Teleskopbewegung ausführt, und so die Gießpfanne 1 gekippt wird. Daher wird Metallschmelze in den ^ingußtrichter 6 gegossen. Der Metallschmelzenspiegel im Eingußtrichter 6 wird vom Metallschmelzenspiegel-Detektor 10 erfaßt. Wenn der Metallschmelzenspiegel höher als ein bestimmtes Niveau wird, erreicht ein Signal die Steuereinrichtung 11 und das Hilfsventil 12, so daß das Hilfsventil 12 derart betätigt

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wird, daß sich die Menge des dem Kolben 2 zugeführten Drucköls vermindert. Umgekehrt wird, wenn der Metallschmelzenspiegel niedriger als das bestimmte Niveau ist, das Hilfsventil 12 In der Weise betätigt, daß der Kippwinkel der Gießpfanne 1 durch Zuführen einer erhöhten Menge an Drucköl zum Kolben 2 gesteigert wird. So läßt sich der Metallschmelzenspiegel im Eingußtrichter 6 zu allen Zeiten auf einem optimalen Niveau halten.

Bei Vollendung des Gießens der Metallschmelze wird die Gießpfanne 1 in ihre ursprüngliche Kippstellung zurückgebracht, und die Form 5 wird (vorwärts) in der Richtung des Pfeiles weiterbefördert. Der Winkel, um den die Gießpfanne 1 gekippt war, als das Vergießen der Metallschmelze beendet wurde, wird im Datenspeicher der Steuereinrichtung 11 gespeichert. So wird, wenn die Metallschmelze in die nächstfolgende Form gegossen wird, die Gießpfanne schnell bis zu dem Kippwinkel gekippt, bei dem der vorhergehende Gießvorgang abgeschlossen wurde, und anschließend wird ein weiteres Kippen der Gießpfanne 1 in der Weise gesteuert, daß die Kippbewegung mit geeigneter Geschwindigkeit erfolgt.

Die Metallschmelzenspiegel-Erfassungsmittel sollen nun im einzelnen anhand der Fig. 2 erläutert werden. Gemäß der Darstellung 1st der Metallschmelzenspiegel-Detektor 10 direkt über dem Eingußtrichter 6 angeordnet, dessen Form konisch ist. Es sind zwei Metallschmelzenspiegelniveaus festgesetzt: Das eine ist ein unteres Niveau LS das andere ein höheres Niveau HS. Der Metallschmelzenspiegel-Detektor 10 hat eine LIchtaufnahmeoberflache mit einer erheblichen Abmessung, die einen photoelektrischen Strom eines Wertes erzeugt, der der Lichteinfallsfläche auf der Lichtaufnahmeoberfläche proportional ist. So durchläuft die Lichtelnfalls-

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fläche auf der Lichtaufnahmeoberfläche des Metallschmelzen-Detektors 10 Änderungen entsprechend den Änderungen des Lichtvolumens, das von der Metallschmelze im Eingußtrichter ausgeht, wenn sich der Metallschmelzenspiegel vom unteren Niveau LS zum höheren Niveau HS ändert. Dies verursacht entsprechende Änderungen im Wert des von der Lichtaufnahmeoberfläche des Detektors 10 erzeugten photoelektrischen Stroms. Es ist so möglich, den Metallschmelzenspiegel auf Basis des Wertes des von der Lichtaufnahmeoberfläche des Detektors 10 erzeugten photoelektrischen Stroms zu erfassen.

Pig. 3 zeigt eine andere Ausführungsart der Metallschmelzenspiegel-Erfassungsmittel, bei der der Metallschmelzenspiegel-Detektor 10 schräg über dem Eingußtrichter 16 angeordnet ist. Der Eingußtrichter ist hier in Vertikalquerschnittsform quadratisch, wobei seine Wände vertikal angeordnet sind. Im Eingußtrichter ΐβ gibt es nach der Darstellung zwei bestimmte Metallschmelzenspiegelniveaus, d.h. ein unteres Niveau LS und ein höheres Niveau HS. Der Metallschmelzenspiegel im Eingußtrichter 16 läßt sich auch hier auf der Basis des Wertes des photoelektrischen Stroms bestimmen, der in Abhängigkeit von der Lichtquerschnittsfläche schwanken kann, die von der Metallschmelze ausgeht, die sich zwischen dem unteren Niveau LS oder dem oberen Niveau HS und einem Bezugsniveau SS befindet.

Bei den Formstandort-Erfassungsmitteln kann die oben auf der Form 5 angebrachte Markierung 9 festgestellt werden, wenn die Markierung ein Gegenstand ist, der viel heller als die Oberfläche der Form 5 ist. Beispielsweise kann die Markierung 9 ein Reflektor sein, der auf der Form 5 in der Weise montiert ist, daß das vom Reflektor reflektierte Licht

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auf den Markierungsdetektor 8 einfällt, während die Form· 5 längs der Gießlinie befördert wird. Wenn ein Mittel vorgesehen ist, wodurch der auf der Form montierte Reflektor nach Eingießen der Metallschmelze in eine nicht betriebsfähige Lage gebracht werden kann, ist es möglich, ohne weiteres solche Formen, die bereits mit Metallschmelze gefüllt sind, von solchen Formen zu unterscheiden, in die noch keine Metallschmelze gegossen wurde. Daneben ist es möglich, einen Siebeinsatz zu verwenden, der in jeden Eingußtrichter eingesetzt wird. Der Siebeinsatz besteht aus einem Werkstoff, der viel heller als die Oberfläche der Form ist, so daß praktisch nur das vom Siebeinsatz reflektierte Licht auf den Markierungsdetektor 8 einfällt. Durch Anwendung irgendeines dieser Mittel ist es möglich, die Ankunft der Form 5 an einem passenden Standort zu erfassen und dann das Anhalten der Form an diesem Standort zu bewirken .

Wenn die Metallschmelze aus der Gießpfanne 1 in die Form 5 gegossen wird, führt eine Steigerung des Kippwinkels der Gießpfanne 1 dazu, daß sich die Lage des Strahls der gegossenen Metallschmelze vorwärts (oder weiter von der Gießpfanne 1 weg) verschiebt.

Um dieser Situation Rechnung zu tragen, wird vorgeschlagen, eine in Fig. 4 dargestellte Einrichtung zur Rückwärtsbewegung der Gießpfanne 1 zu verwenden, wenn ihr Kippwinkel steigt. Mit Hilfe der Verwendung dieser Gießpfannenbewegungseinrichtung ist es möglich, die Metallschmelze stets gezielt in den Eingußtrichter 6 zu gießen und damit die Abmessung des Eingußtrichters 6 verringern zu können. Im einzelnen umfaßt die in Fig. 4 dargestellte Gießpfannenbewegungseinrichtung einen Wagen 19, auf den die Gießpfanne gesetzt ist.

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Der Gießpfannenkippwinkel-Detektor l4 ist an der drehbaren Welle 3 der Gießpfanne 1 montiert und erzeugt Signale, die, wie erwähnt, den Kippwinkeln der Gießpfanne 1 entsprechen. Die Gießpfannenbewegungseinrichtung weist weiter einen Kompensationskolben 20 auf, der durch seine Teleskopbewegung zum Bewegen der Gießpfanne 1 in Horizontalrichtung dient. Sin Hilfsventil 21 ist in einer Leitung montiert, die den Kompensationskolben 20 mit einer Druckölquelle 22 verbindet. Ein Horizontalbewegungssteuergerat 23 ist zwischen dem Gießpfannenkippwinkel-Detektor 14 und dem Hilfsventil 21 eingeschaltet und steuert das öffnen oder Schließen des Hilfsventils 21 bei Empfang von Signalen vom Gießpfannenkippwinkel-Detektor 14.

Die vorstehend beschriebene, in Fig. 4 dargestellte Gießpfannenbewegungseinrichtung arbeitet folgendermaßen. Man läßt die Gießpfanne 1 während eines Metallschmelzengießvorgangs kippen, und ihr Kippwinkel wird vom Gießpfannenkippwinkel-Detektor 14 erfaßt. Das Ergebnis wird dem Horzontalbewegungssteuergerät 23 zugeführt, das das Hilfsventil entweder öffnet oder schließt. Das Drucköl wird von der Druckölquelle 22 durch das Hilfsventil 21 in seiner offenen Stellung dem Kompensationskolben 20 zugeführt. Dies bewirkt eine Bewegung des die Gießpfanne 1 tragenden Wagens 19 in der Weise, daß die Gießpfanne 1 horizontal zu einer bestimmten Stelle verschoben wird, so daß der erfaßte Kippwinkel der Gießpfanne 1 horizontal kompensiert wird.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsart der Einrichtung zur Horizontalbewegung der Gießpfanne 1. Die in Fig. 4 dargestellte Gießpfanne 1 läßt man durch die Teleskopbewegung des Kolbens 2 kippen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig.

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wird eine kübelartige Gießpfanne 24 verwendet, und der auf das Innere der Gießpfanne 24 von einer pneumatischen Druckquelle 25 einwirkende Druck wird mittels eines pneumatischen Druekhilfsventils 26 justiert. Die örtliche Lage des Strahls der gegossenen Metallschmelze, die in Abhängigkeit von dem auf das Innere der Gießpfanne 24 einwirkenden Druck variieren kann, wird erfaßt, und ein hydraulisches Druckhilfsventil 28 wird durch ein Horizontalbewegungssteuergerät 27 in der Weise betätigt, daß ein Kompensationskolben 30 durch Zuführen von Drucköl von einer Druckölquelle 29 in Bewegung gesetzt wird, wodurch die Gießpfanne 24 horizontal zur korrigierten Stellung bewegt werden kann. Das pneumatische Druckhilfsventil 26 wird durch ein Gießströmungsdurchsatz-Steuergerät 31 geöffnet oder geschlossen, nachdem der Metallschmelzenspiegel im Eingußtrichter, durch den Metallschmelzenspiegel-Detektor 10 erfaßt ist.

Fig. 6 (a) und Fig. 6 (b) zeigen eine Eingußtrichteranordnung, die im wesentlichen aus einem Haupteingußtrichter und einem Zusatzeingußtrichter zur Erleichterung der Erfassung des Metallschmelzenspiegels bestehen. Fig. 6 (a) ist eine Aufsicht der Eingußtrichteranordnung, während Fig. 6 (b) einen Vertikalschnitt dieser Anordnung zeigt. Wie man erkennt, umfaßt die Eingußtrichteranordnung 32 den Haupteingußtrichter 33 und den Zusatzeingußtrichter 34, der nahe bei dem Haupteingußtrichter 33 angeordnet ist. wobei sowohl der Haupteingußtrichter als auch der Zusatzeingußtrichter von konischer Form sind. Der Haupteingußtrichter 33 und der Zusatzeingußtricher 34 sind untereinander wenigstens an ihren Bodenteilen durch einen Verbindungskanal 35 einer Breite verbunden, die geringer als der größte Durchmesserteil entweder des Haupteingußtrichters 33 oder des Zusatzeingußtrichters 34 ist.

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Wenn Metallschmelze in den Haupteingußtrichter 33 gegossen wird, läuft Metallschmelze durch den Speiser 7 in den Hohlraum der Form 5 und fließt gleichzeitig durch den Verbindungskanal- 35 in den Zusatζeingußtrichter 34. Da ständig Metallschmelze gegossen wird, ist die Oberfläche der Metallschmelze im Haupteingußtrichter 33 dauernd aufgeführt und gestört, doch ist die Oberfläche der Metallschmelze im Zusatzeingußtrichter 34 nicht bewegt und bleibt praktisch ungestört. Fluktuationen des Metallschmelzenspiegels im Haupteingußtrichter 33 bewirken, daß der Metallschmelzenspiegel im Zusatzeingußtrichter 3^ in gleicher Weise fluktuiert. So ist es durch Überwachen des Metallschmelzenspiegels im Zusatzeingußtrichter 34 möglich, dem Hohlraum jeder Form einen geeigneten Gießströmungsdurehsatz von Metallschmelze zuzuführen.

Im einzelnen zeigt sich eine Fluktuation des Metallschmelzenspiegels als Vergrößerung oder Verkleinerung der Abmessung der Oberfläche der Metallschmelze. Wenn sich eine geringe Menge von Metallschmelze im Haupteingußtrichter 33 befindet, ist ihr Spiegel am unteren Niveau 33L; wenn sich eine große Menge von Metallschmelze darin befindet, ist ihr Spiegel am oberen Niveau 33H. Das untere Niveau 33L und das höhere Niveau 33H entsprechen einem unteren Niveau 34L bzw. einem höheren Niveau 3^H im Zusatzeingußtrichter 34. Falls die Form 5 z.B. eine Sandform ist, erscheint die Metallschmelze im Zusatzeingußtrichter 34 sehr hell im Gegensatz zur Formoberfläche, wenn man sie von oben betrachtet. So zeigt sich ein Anstieg oder ein Absinken des Metallschmelzenspiegels als Vergrößerung oder Verkleinerung der Flächenabmessung der Oberfläche der Metallschmelze im Zusatzeingußtrichter 34.

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Durch wirksames Ausnutzen der Wand des konischen Zusatzeingußtrichters ist es möglich, den Metallschmelzenspiegel mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu erfassen. Insbesondere wird der Zusatzeingußtrichter 36 so aufgebaut, daß die schräge Wand des im wesentlichen konischen Zusatzeingußtrichters in mehrere Wandteile mit verschiedenen Neigungsgraden, nämlich einen unteren, einen mittleren und einen oberen Wandteil unterteilt ist, wie Fig. 7 zeigt. Der untere Wandteil ist mit A, der mittlere Wandteil mit B und der obere Wandteil mit C bezeichnet, und diese drei Teile weisen untereinander verschiedene Neigungsgrade auf. Die Niveaus größten Durchmessers der Wandteile A, B und C verschiedener Neigungsgrade sind mit a, b und c bezeichnet. Der mittlere Wandteil B ist weniger steil als der untere Wandteil A und der obere Wandteil C geneigt. Da der mittlere Wandteil B schwächer als die übrigen Wandteile geneigt ist, bewirkt eine geringe Änderung des Metallschmelzenspiegels hier eine relativ große Änderung des Durchmessers der Oberfläche der Metallschmelze im mittleren Wandteil B.

Diese Tatsache soll anhand von Pig. 8 erläutert werden, in der die Metallschmelzenspiegel längs der Horizontalachse gegen die Durchmesser der Metallschmelzenoberfläche im Zusatzeingußtrichter aufgetragen sind. Im Fall des in Fig. dargestellten Zusatzeingußtrichters ~}k ändert sich, wenn sich der Metallschmelzenspiegel von Ha¹ bis Hb' ändert, der Durchmesser der Metallschmelzenoberfläche nur von a' bis b¹ (gestrichelt dargestellt). Im Fall des Zusatzeingußtrichters 36 nach Fig. 7 ändert sich dagegen der Durchmesser der Metallschmelzenoberfläche hierfür von a bis b (mit ausgezogenen Linien dargestellt). Die Neigungen oder Abhänge

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lassen sich wie folgt ausdrücken:

b' - a' b - a
Hb¹ - Ha¹ Hb-Ha

Man sieht, daß bei gleichen Niveauänderungen des Metallsehmelzenspiegels der Zusatzeingußtrichter nach Fig. ? eine große Änderung im Durchmesser der Metallsehraelzenoberfläche als der Zusatzeingußtrichter nach Fig. 6 ergibt.

Wenn ein Gießvorgang unter solchen Umständen durchgeführt wird, daß von Zeit zu Zeit Änderungen der Gießbedingungen infolge von Rauch oder Staub auftreten, läßt sieh der Metallsehmelzenspiegel mit erhöhter Genauigkeit messen, indem man die Lichtaufnahmeoberfläche des Metallschmelzenspiegel-Detektors entsprechend Fig. 9 aufbaut. Wie in Fig. 9 dargestellt ist, weit ein Lichtaufnahmebereich 37 eine Yielzahl von in einer primären Ebene angeordneten Liehtaufnahmeelementen 40 auf. Der Metallschmelzenspiegel wird durch die Flächenabmessung der Metallschmelzenoberfläche angezeigt. So hat, wenn der Metallschmelzenspiegel hoch ist, der Liehtaufnahmebereich eine große wirksame Fläche A; wenn der Metallschmelzenspiegel niedrig ist, hat der Lichtaufnanmebereich eine kleine wirksame Fläche B. Die Abmessung der wirksamen Fläche bestimmt den Wert des elektrischen Stroms, in den die Abmessung der wirksamen Fläche des Lichtaufnahmeoberflächenbereichs umgewandelt wird. Und zwar fließt, wenn die wirksame Fläche von großer Abmessung ist, ein Strom von hoher Stärke. Die Lichtaufnahmeelemente 40 sind in einem schachbrettförmigen Muster in η Reihen und m Säulen angeordnet, so daß ihre Zahl (η χ m) ist. Jedes von (η χ m) Elementen spricht auf die Nichthelligkeit an, wenn das darauf einfallende

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Lichtvolumen ein bestimmtes Niveau überschreitet.

Der Durchmesser der Metallschmelzenoberfläche kann mit erhöhter Genauigkeit gemessen werden, obwohl eine Fehlausrielifciing des Detektors 10 zum Eingußtrichter toleriert wird, wenn folgende Schritte beachtet werden. Die Zahl der Llentaufnahmeelemente, auf welche Licht eines ein bestimmtes Miveau überschreitenden Volumens einfällt, von allen den zwischen der ersten Säule und der ersten Reihe und der ersten Säule und der nten Reihe des Lichtaufnahmebereichts 37 angeordneten Lichtaufnahmeelementen wird von einem CompMter berechnet. Das Abtasten der Lichtaufnahmeelemente wird wiederholt von der ersten Säule zur mten Säule durchgeführt, und die Zahl der Lichtaufnahmeelemente Jeder Säule, auf welche Licht des das bestimmte Niveau überschreitenden Volumens einfällt, wird berechnet. Die Zahl der Lichtaufnahmeelemente der Säule, die die größte Zahl von Lichtaufnaiuneelementen aufweist, auf die Licht des bestimmten LichtvOlumens einfällt, wird verwendet, um den Durchmesser der Metallschmelzenoberfläche zu bestimmen. Da der Durchmesser der Metallschmelzenoberfläche proportional zum Metallschmelzenspiegel ist, kann man ohne weiteres den Metallschmelzenspiegel durch Messen des Durchmessers der Metallschmelzenofoerfläehe bestimmen.

Wenn ein Zusatzeingußtrichter der in Fig. 10 dargestellten Form verwendet wird, ist es möglich, die Metallschmelzenspiegel-Erfassungsmittel zu vereinfachen und weite Toleranzen hinsleiifclich der Ausrichtung des Detektors zum Zusatzeingußtrichter zuzulassen. Wie dargestellt ist, weist der Zusatzeingußtrichter jß eine solche Gestalt auf, daß er im querliegenden Schnitt rechteckig und im senkrecht geführten Schnitt dreieckig 1st. Das eine Paar von gegenüberliegenden Seiten-

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wänden 38a und 38b ist schwach zum Boden geneigt, während das andere Paar von gegenüberliegenden Seitenwänden 38c und 38d steil geneigt (im wesentlichen im gleichen Grad wie ein Abzug) oder im wesentlichen vertikal angeordnet ist.

Durch diese Anordnung ist es möglich, den Metallschmelzenspiegel als Breite der Metallschmelzenoberfläehe mittels eines Lichtaufnahmebereichs 39 nach Fig. 11 anzuzeigen. Auch wenn die relativen Lagen des Lichtaufnahmebereichs 39 und des Zusatzeingußtrichters 38 derart sind, daß der erstere gegenüber seiner normalen Lage in der X-Richtung in eine in der Figur gestrichelt angedeutete Lage versetzt ist, kann man die Breite der Metallschmelzenoberfläehe mit hohem Genauigkeitsgrad messen. Eine Verschiebung des Lichtaufnahmebereichs 39 in der Y-Richtung läßt sich durch Steigern der Zahl der Lichtaufnahmeelemente des Lichtaufnahmebereichs 39 kompensieren.

FigJ.2 zeigb eine automatische Metallschmelzengießanlage nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, womit eine möglichst geringe Schwankung des gewünschten Gießströ-mungsdurchsatzes der in die Form gegossenen Metallschmelze ermöglicht wird und die Zeit des Abschlusses des Gusses genau vorherbestimmbar ist, wodurch die Beendigung des Gusses der Metallschmelze zur geeigneten Zeit ermöglicht wird. Gemäß der Darstellung ist eine Integriersteuereinrichtung 42 zwischen der Steuereinrichtung 11 und dem Hilfsventil 12 eingeschaltet. Der Markierungsdetektor 8 erfaßt an Formen verschiedener Arten angebrachte Markierungen und liefert durch einen Verstärker 43 der Integriersteuereinrichtung 42 ein Signal, das der erfaßten Markierung entspricht. Ein Metallschmelzengießmengen-Detektor 44, der in Betrieb

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setzbar ist, wenn die herangeführte Form 5 an einem bestimmten Standort anhält, berechnet einen integrierten Wert des Gießströmungsdurchsatzes von Metallschmelze und liefert ein entsprechendes Signal an die Integriersteuereinrichtung 42.

Im Betrieb erfaßt, wenn die Form 5 am geeigneten Standort anhält, der Markierungsdetektor 8 die an der Form 5 angebrachte Markierung und liefert der Integriersteuereinrichtung 42 ein Signal. Auf den Empfang dieses Signals hin steuert die Einrichtung 42 den Kippgrad der Gießpfanne 1 so, daß Metallschmelze in der folgenden Weise in die Form 5 gegossen werden kann. Zuerst wird die Metallschmelze für einen Zeitabschnitt t-, mit einem Gießströmungsdurchsatz gegossen, der ein idealer Strömungsdurchsatz der in diese bestimmte Form 5 zu vergießenden Metallschmelze ist, wie durch den ersten Teil einer ausgezogenen Kurve A in Fig. 13 angedeutet ist. Man ermittelt einen idealen Gießströmungsdurehsatzverläuf A für jeden Formtyp. Nach Verstreichen des Zeitabschnitts t-, wird das Gießen der Metallschmelze für einen Zeitabschnitt t durchgeführt, während dessen der Metallschmelzenspiegel durch den Metallschmelzenspiegel-Detektor 10 so erfaßt wird, daß das Gießen der Metallschmelze fortgesetzt wird, ohne daß der Gießströmungsdurchsatz der Metallschmelze merklich von dem idealen Gießströmungsdurchsatzverlauf A der Metallschmelze abweicht, wie durch die gestrichelte Kurve B angedeutet ist. Wenn der Metallschmelzengießmengen-Detektor 44 erfaßt, daß der integrierte Wert des Metallschmelzengießströmungsdurchsatzes eine bestimmte Höhe erreicht hat, wird das Gießen nach Ablauf der Zeitabschnitte t-, + t noch für eine Zeitdauer t₂ entsprechend dem vorbestimmten Muster fortgesetzt, das durch den restlichen Teil der ausgezogenen Linie A angedeutet ist. Es werden

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besondere Metallschmelzengießrauster für verschiedene Arten von Formen ermittelt und in der Integriersteuereinrichtung 42 gespeichert.

Ansprüche

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Claims

-Wf- Ansprüche (1. Automatische Metallschmelzengießanlage mit einer kippbaren Gießpfanne, gekennzeichnet durch

1) Metallschmelzenspiegel-Erfassungsmittel (z.B. 6, 10) zum Erfassen des in einem Eingußtrichter (z.B. 6) bleibenden Metallschmelzenspiegels;

2) Formstandort-Erfassungsmittel (8,9) zum Erfassen des Erreichens eines bestimmten Standorts einer Form (5);

3) Gießpfannenkippwinkel-Erfassungsmittel (14) zum Erfassen des Kippwinkels der Gießpfanne (1);

4) einen Gießpfannenkipp-Hilfsmechanismus (13) zum Kippen der Gießpfanne (l)j und

5) eine Steuereinrichtung (11), der Signale von den Metallschmelzenspiegel-Erfassungsmitteln (ζ.B, 6, 10) und den Formstandort-Erfassungsraitteln (8, 9) zur Betätigung und Steuerung des Gießpfannenkipp-Hilfsraechanismus (13) zuführbar sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschraelzenspiegel-Erfassungsmittel einen konisch geformten Eingußtrichter (6) oder einen Zusatzeingußtrichter (34; 36; 38) und einen darüber angeordneten Metallschraelzendetektor (10; 37; 39) zum Erfassen des Metallschmelzenspiegels auf der Basis der Größe der Oberfläche der Metallschmelze

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aufweisen, daß die Formstandort-Erfassungsmittel einen an der Form (5) vorgesehenen Reflektor (9) und einen Markierungsdetektor (8) zum Erfassen der Standorterreichung durch die Form (5) auf der Basis des vom Reflektor (9) reflektierten Lichtvolumens aufweisen, daß die Gießpfannenkippwinkel-Erfassungsmittel einen an der Gießpfanne (1) oder einem Träger montierten Gießpfannenkippwinkel-Detektor (14) zum Erfassen des Kippwinkels der Gießpfanne aufweisen, daß der Gießpfannenkipp-Hilfsmechanismus (13) einen Kolben (2) zum Kippen der Gießpfanne (1) und ein zum Zuführen von Drucköl zum Kolben oder Unterbrechen dieser Zufuhr geeignetes Hilfsventil (12) aufweist und daß die Steuereinrichtung (11) zum Empfang von Signalen vom Metallschmelzenspiegel-Detektor (10; 37; 39) und vom Markierungsdetektor (8) zwecks Betätigung und Steuerung des Gießpfannenkipp-Hilfsmechanismus (13) auf Basis dieser Signale ausgebildet ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal einer dem Kippwinkel der Gießpfanne (l) proportionalen Größe vom Gießpfannenkippwinkel-Detektor (14) der Steuereinrichtung (11) zuführbar ist und die Anlage zusätzlich einen Kompensationskolben (20) aufweist, der mit einem zweiten Hilfsventil (21) verbunden ist und der Bewegung der Gießpfanne (l) in horizontaler Richtung dient, welches zweite Hilfsventil (21) zum Empfang eines Ausgangssignals eines anderen Steuergeräts (23) und Bewegen der Gießpfanne (1) über eine die Kippbewegung der Gießpfanne kompensierende Strecke in horizontaler Richtung dient.

4. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzeingußtrichter (34) in enger Nachbarschaft zu

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einem Haupteingußtrichter (33) angeordnet ist, welche beiden Eingußtrichter eine konische Form aufweisen und wenigstens an ihren Bodenteilen durch einen Verbindungskanal (35) verbunden sind, der eine geringere Breite als den Größtdurchmesserteil jedes der beiden Eingußtrichter aufweist.

5. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschmelzenspiegel-Detektor (37) einen Llchtaufnahmebereich mit einer Vielzahl von Lichtaufnahmeelementen (40) aufweist, die in einer Ebene angeordnet sind.

6. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich einen Metallschmelzengießmengen-Detektor (44) zum Erfassen des integrierten Wertes des Gießdurchsatzes der gegossenen Metallschmelze und eine Integriersteuereinrichtung (42) zum Empfang von Signalen vom Metallschmelzenspiegel-Detektor (10), vom Markierungsdetektor (8), vom Metallschmelzengießmengen-Detektor (44) und vom Gießpfannenkippwinkel-Detektor (14) aufweist, welche Integriersteuereinrichtung (42) zur Abgabe von Signalen zur Betätigung und Steuerung des Gießpfannenkipp-Servomechanismus (13) dient.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

sie außerdem einen Verstärker (43) aufweist und die Integriersteuereinr3chtmg(42) einer derartigen Steuerung dient, daß das Hilfsventil (12) entsprechend einem vorbestimmten Gießströmungsdurchöatzmuster (A) durch Signale von der Steuereinrichtung (42), dem Verstärker (43) und dem Metallschmelzengießmengen-Detektor (44) nur für Zeitabschnitte (t , t ) in der Anfangs- und der Endstufe eines Metallschmelzengieß-

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Vorganges geöffnet und geschlossen wird und daß das Hilfsventil (12) während eines von den genannten Zeitabschnitten (t,, t ) verschiedenen Zeitabschnittes (t) durch Signale vom Metallschmelzenspiegel-Detektor (10) geöffnet und geschlossen, wird.

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