DE3320435A1

DE3320435A1 - Automatischer giessofen

Info

Publication number: DE3320435A1
Application number: DE19833320435
Authority: DE
Inventors: Shizuo Suzuka Mie Hayashi
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1982-06-05
Filing date: 1983-06-06
Publication date: 1983-12-29
Also published as: US4730755A; JPS58212857A; KR840005032A; KR870001941B1; JPH0253148B2

Description

Fuji Electric Company, Ltd., 1-1 Tanabeshinden, Kawasaki-ku Kawasaki, Kanagawa 210, Japan

Automatischer Gießofen

Die Erfindung betrifft automatische Gießöfen. In öfen dieser Art wird Metall oder anderes Material induktiv erschmolzen und es wird Luft vorbestimmten Druckes in eine Vorratskammer für die Schmelze eingeführt, um diese über einen Kanal in eine Abgußkammer zu drücken, während noch eine ausreichende Schmelzenmenge in der Schmelzenvorratskammer verbleibt. Die durch die Druckbeaufschlagung in die Abgußkammer getriebene Schmelze gelangt über eine Schwelle in einen abwärts gerichteten Kanal, um von dort in die Form eingegossen zu werden.

Bisher wurde beim Abgießen bestimmter Schmelzenmengen folgendermaßen verfahren: Man beaufschlagte die Schmelzenvorratskammer zunächst mit einem gewissen Basisdruck, um die Schmelze in der Abgußkammer auf einen Pegel hochzudrücken, welcher etwas unterhalb der erwähnten Schwelle liegt. Um diesen Pegel der Schmelze innerhalb der Abgußkammer auf dem vorbestimmten Wert zu halten, wird der Basisdruck entsprechend dem Ausgangssignal einer Gewichtsmeßeinrichtung geregelt, welche die Menge der in dem Ofen befindlichen Schmelze anzeigt. Der Basisdruck muß allmählich zunehmen, wenn sich die Schmelzenmenge in dem Ofen vermindert. Zum portionsweisen Abguß wird ein Abgießdruck

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zusätzlich zu dem Basisdruck in die Schmelzenvorratskammer geleitet, so daß der Pegel der Schmelze in der Abgußkammer auf den Gießpegel ansteigt und die Schmelze über die Schwelle strömt und den nach abwärts gerichteten Kanal erreicht.

Ein automatischer Gießofen solcher Art bedient eine Mehrzahl von Gießformen, die jeweils unterhalb des nach abwärts gerichteten Kanales in Aufstellung gebracht werden, wobei der vorerwähnte Abgießdruck in die Schmelzenvorratskammer zu einer bestimmten Zeit eingeleitet wird, so daß eine Schmelzenmenge abgegossen wird, welche für die jeweilige Form gerade benötigt wird.

Praktisch aber erfordern die verschiedenen Formen jeweils unterschiedliche Gießgeschwindigkeiten und daher ist eine Regelung lediglich der jeweils abgegossenen Schmelzenmenge in den meisten Fällen nicht ausreichend. Ist bei Gießbeginn einmal der Einguß einer Form mit Schmelze gefüllt, so muß in den Einguß so rasch Schmelze nachgegossen werden, daß der Schmelzenpegel im Einguß im wesentlichen konstant bleibt. Aus diesem Grunde werden der Abgießdruck und die Zeitdauer, während welcher dieser Abgießdruck zur Einwirkung gebracht wird, als Gießprogramm je nach Form gewählt. Im allgemeinen herrscht also während einer bestimmten Anfangszeit der Abgießdruck und daran anschließend ein etwas niedrigerer Druck.

Bisher hat man beim automatischen Gießen das zuvor erwähnte Gießprogramm von Hand eingestellt. Waren verhältnismäßig wenig Formen zu gießen, wobei aber viele unterschiedliche Arten von Formen von einem einzigen Ofen aus zu bedienen waren, so mußte die Einstellung oft geändert werden, wodurch der Betrieb unwirtschaftlich wurde und die Automation behindert wurde.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen automatischen Schmelzofen in solcher Weise auszugestalten.

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daß er zum Gießen von Formen rasch wechselnder Art geeignet ist und einen raschen automatischen Betrieb ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im anliegenden Anspruch I angegebenen Merkmale gelöst. Ein automatischer Schmelzofen der hier angegebenen Art enthält eine Steuereinrichtung, bei der Gießprogramme aus einem Speicher herausgelesen und selbsttätig eingestellt werden, um auch kleinere Zahlen von Formen unterschiedlicher Art rasch ausgießen zu können»

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen stellen dar;

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen automatischen Gießofen,

Fig_o 2a Querschnittsdarstellungen des Gießofens nach und 2b Figur 1 zur Erläuterung eines Gießvorganges,

Fig. 3 ein Diagramm, in welchem die Veränderung des Basisdruckep innerhalb des Gießofens nach Figur 1 in Abhängigkeit von der Schmelzenmenge dargestellt ist,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch eine Gießform,

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Verdeutlichung eines Gießprogramms,

Fig. 6 eine Figur 5 ähnliche Darstellung eines weiteren Beispiels für ein Gießprogramm,

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung

für einen automatischen Gießofen der hier angegebenen Art,

Fig. 8 ein Flußdiagramm eines Beispiels der Art

und Weise der Einspeicherung von Gießprogrammen in einen Speicher der Steuereinrichtung nach Figur 7,

Fig« 9 eine graphische Darstellung eines weiteren Beispiels eines Gießprogramms und

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Fig. 10 eine weitere Darstellung eines Gießprogramms ähnlich Figur 9.

Figur 1 zeigt einen automatischen Gießofen an sich bekannter Art, in welchem induktiv Metall oder ein anderer Werkstoff erschmolzen wird. In eine Schmelzenkammer 1 für die Metallschmelze A wird ein vorbestimmter Luftdruck eingeführt, um die Schmelze A über einen Kanal 2 in eine Gießkammer 3 zu drücken, wobei ein bestimmtes Schmelzenvolumen in der Schmelzenvorratskammer 1 verbleibt. Wird die Schmelze in der Gießkammer 3 bis auf ein Niveau gehoben, so daß die Schmelze über eine Schwelle 4 tritt, so kann die Schmelze durch einen abwärts gerichteten Kanal 5 abgegossen werden.

Aus Figur 2a ist ersichtlich, daß der Basisdruck P in die Schmelzenvorratskammer 1 eingeleitet wird, um den Schmelzenpegel in der Gießkammer 3 auf den Wert I^ anzuheben, der etwas unter dem Niveau der Schwelle 4 liegt. Wie eingangs kurz dargestellt, wird der vorbestiinmte Peqel der Schmelze in der Gießkammer 3 dadurch eingehalten, daß das Gewicht der in dem Ofen befindlichen Schmelze mittels einer Gewichtsmeßeinrichtung 7 ermittelt wird. Wenn die Schmelzenmenge im Ofen abnimmt, so muß der Basisdruck allmählich erhöht werden, wie aus Figur 3 ersichtlich ist. Sobald ein Abguß durchgeführt werden soll, wird gemäß Figur 2b ein Abgießdruck AP in die Schr.elzenvorratskammer eingeführt, um den Pegel der Schmelze in der Gießkammer 3 auf das Abgießniveau I2 zu heben, so daß die Schmelze über die Schwelle 4 tritt und durch den abwärts gerichteten Kanal 5 abgegossen werden kann. In Figur 1 ist schließlich noch ein Steuersystem 10 eingezeichnet.

Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, wird zum Abguß während einer Anfangsphase T-^ zunächst ein erhöhter Abgießdruck /1 P^ und anschließend ein niedrigerer Abgießdruck /S. P_? während einer Zeitdauer T2 zur Einwirkung gebracht.

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In Figur 7 ist eine Steuereinrichtung 20 für einen automatisehen Gießofen als Blockschaltbild dargestellt. Die Steuereinrichtung 20 enthält beispielsweise einen Mikrocomputer zur Bereitstellung von Steuersignalen für das Drucksteuerventil im Preßluftsystem des automatischen Gießofens. Aus dem Schaltbild ist eine zentrale Signalverarbeitungseinheit 21 (CPU) erkennbar. Ferner enthält die Einrichtung einen Festwertspeicher 22 (ROM) zur Speicherung von Steuerprograinmen, weiter einen Speicher 23 mit wahlfreiem Zugriff (RM) zur Speicherung von Daten für die Steuerung sowie der für die Ausbildung der Gießprogramme notwendigen Daten, worauf weiter unten noch eingegangen werden wird,, eine Anzeigeeinrichtung 24, Eingangs-/ Ausgangsanschlüsse 25 und 26 sowie einen Analog-/Digitalumsetzer 29 zur Umwandlung der Ausgangsanalogsignale der Gewichtsmeßeinrichtung 7 in ein Digitalsignal, wobei die Gevjichtsmeßeinrichtung 7, wie bereits gesagt, die Schmelzenmenge innerhalb der Schmelzenvorratskammer 1 feststellte Wenn sich ein Schalter 30 zur Auswahl eines Gießprogramms in der Stellung "1" befindet, so ist das Gießprogramm 1 ausgewählt, wenn sich der genannte Schalter in der Stellung "2" befindet, so ist das Gießprogramm 2 ausgewählt und wenn sich der Schalter in der Stellung "EXT" befindet, so wird entweder das Gießprogramm 1 oder das Gießprogramm 2 automatisch ausgewählt, und zwar in Abhängigkeit vom Signal auf einer von außen zugeführten Leitung» Ein Umschalter 31 zur Umschaltung vom Einstellbetrieb auf Automatikbetrieb wird betätigt, wenn das Gießprogramm eingestellt ist- Die Signale gelangen zu dem Eingangs-/Äusgangsanschluß 26»

Mittels eines Betriebsweisen-Wahlschalters 32 wird entweder die Betriebsweise "1" oder "2" eingestellt» In der Betriebsweise "1" werden die Zeiten T-^ und T2, während welchen die Abgießdrücke /O. Pt und ^d P2 zur Einwirkung gebracht werden, in der in Figur 5 gezeigten Weise mittels eines Zeitgebers oder dergleichen jeweils eingestellt= In der Betriebsweise "2" andererseits wird die Zeitdauer, während welcher der re-

duzierte Abgießdruck ^ P2 zur Einwirkung gebracht wird, nicht vorgegeben, sondern es wird das Ende TE (Figur 6) der Einwirkung des reduzierten Abgießdruckes Λ P₂ durch ein äußeres Signal bestimmt, beispielsweise von einer Eintrichtung, welche die Menge des abgegossenen Metalles mißt.

Ein Signal SO, das anzeigt, welches Gießprogramm augewählt werden soll, gelangt zu dem Eingangs-/Ausgangsanschluß 25 bei einem Gießarbeitsschritt. Von der zentralen Signalverarbeitungseinheit 21 erzeugte Signale zeigen den Basisdruck P, den Abgießdruck ,Δ P und einen zusätzlichen Abgießdruck ^P¹ (weiter unten näher beschrieben) an, wobei diese Signale über einen Begrenzer 35 zu einem Treiber 36 gelangen. Der Ausgang des Treibers 36 wird zu einem nicht dargestellten Drucksteuerventil weitergegeben, welches die Druckluftzufuhr zu der Schmelzenvorratskammer 1 steuert.

Der Speicher 23 besitzt einen Speicherblock zur Speicherung eines Abgießdruckwertes Δ ^pn / einer zugehörigen Zeitdauer T-i-i , eines reduzierten Abgießdruckwertes ^ P-J₂ und einer zugehörigen Zeitdauer T-I₂ für ein Gießprogramm Nr. 1 und einen weiteren Speicherblock zur Speicherung des Abgießdruckwertes A Poif der Zeitdauer T₂^, des reduzierten Abgießdruckwertes Δ. P₂₂ und der zugehörigen Zeitdauer T₂₂ für das Gießprogramm Nr. 2.

Zur Beschreibung des Betriebes der Anlage sei davon ausgegangen, daß der Schalter 31 in die Einstellposition gestellt ist und daß der Schalter 30 die Schaltstellung "1" einnimmt. Wenn dann ein Abgießdruck, beispielsweise der Druck A. P-q des Gießprogramms 1 gemäß Figur 9 mittels des Digitalschalters 27 eingegeben ist, so wird dieser Druckwert an der Anzeigeeinrichtung 2\ angezeigt. Zwischenzeitlich wird, sobald ein Schreibschalter 33 eingeschaltet ist, ein Zähler 38 auf "1" gestellt. Demzufolge wird in dem Flußdiagramm nach Figur 8 der Schritt Nr. 4 gewählt und dann wird der Druckwert

in den dem Gießprogramm Nr. 1 entsprechender Speicherblock des Speichers 23 eingeschrieben.

Danach wird im Flußdiagramm der Schritt 12 verwirklicht, bei welchem der Zählerstand N des Zählers geprüft und festgestellt wird, ob dieser Zählerstand kleiner als 4 ist oder nicht. Ist der Zählerstand kleiner als 4, so ist in dem Flußdiagramm eine Rückkehr auf Verfahrensschritt 2 vorgesehen. Danach wird dann die Zeitdauer T-q mittels des Digitalschalters 27 eingegegeben und der Schreibschalter 33 wird in Einschaltstellung gestellt, woraufhin der Zähler 38 den Zählerstand "2" erreicht. Dann werden die Schritte 5 und 9 (siehe Figur 8) durchgeführt und die Zeitdauer T-q wird als Datenwert in den Speicherblock des Speichers 23 eingeschrieben. In entsprechender Weise werden der Druckwert Δ P^ und die Zeitdauer T-^ des Gießprogramms Nr. 1 in den Speicherblock des Speichers 23 eingeschrieben. Wenn der Zähler 38 den Zählerstand 4 erreicht hat, dann geht das Flußdiagramm zum Schritt 13 über und es wird hier festgestellt, ob der Einstellbetrieb oder der Durchführungsbetrieb gültig ist. Handelt es sich um den Einstellbetrieb, so kehrt man im Flußdiagramm zum Schritt 2 zurück.

Dann wird der Wählschalter 30 in die Stellung "2" gestellt und es werden die Daten des Gießprogramms 2, nämlich der Abgießdruck Δ P2I' ^^e Zeitdauer T,p der reduzierte Abgießdruck -Δ P22 und die zugehörige Zeitdauer T22 gemäß Figur 10 in den Speicherblock in derselben Weise eingeschrieben, wie dies oben erläutert wurde.

Zum regulären Betrieb des Gießofens wird dann der Wählerschalter 30 in die Stellung "EXT" gestellt. Wenn ein Signal SO, das anzeigt, daß eine als nächste angelieferte Form A ein Gießen nach Gießprogramm Nr. 1 erforderlich macht, von einer Formzuführungseinrichtung zu dem Eingangs-/Ausgangsanschluß 25 gelangt, so wird in der zentralen Signalverarbeitungseinheit 21 das Gießprogramm Nr. 1 ausgewählt, so daß die Abgieß-

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druckwerte Δ P^ und Δ. P^ sowie die jeweils zugehörige Zeitdauer T-Q bzw. T-^2 herausgelesen werden und den Treiber 36 zur entsprechenden Betätigung des Ventils des Druckluftsteuersysteins veranlassen. Die Druckluft wird also in die Schmelzenvorratskammer entsprechend dem Programm nach Figur 9 eingelassen, und zwar mit den Druckwerten Δ P₁^ ^un<3 ^ ^12 ^sow^^e den zugehörigen Zeiten T-q und T-^ · °i^e Schmelze wird dann in solcher Weise abgegossen, wie dies für die Form A notwendig ist.

Wenn jetzt das Signal SO¹, welches anzeigt, daß die nachfolgende Form B nach Programm Nr. 2 abgegossen werden muß, zu dem Eingangs-/Ausgangsanschluß 25 gelangt, so wählt die zentrale SignalVerarbeitungseinheit 21 das Programm Nr. 2 aus, wonach der Abgießdruckwert Δ P₂I' *^^{e zu}9^en°rige Zeitdauer T21 der Abgießdruckwert ^ P22 ^und <3ie zugehörige Zeitdauer T₂2 ^aes Gießprogramms Nr. 2 aus dem Speicherblock das Speichers 23 herausgelesen werden und das Druckluftsteuerventil in der Weise betätigt wird, wie dies oben bereits beschrieben wurde. Während der Zeitdauer T2^ wird also, wie aus Figur 10 ersichtlich, der Abgießdruck A P21 i-ⁿ die Schmelzenvorratskammer 1 eingelassen und dann wird während der Zeitdauer T22 der Abgießdruck jb± P22 ^zur Einwirkung gebracht, so daß eine vorberstimmte Menge von Schmelze abgegossen werden kann.

Wenn der Wählschalter 30 in der Schaltstellung "1" steht, werden die Daten des Gießprogramms Nr. 1 aus dem Speicher gelesen und bewirken einen Gießvorgang gemäß diesem Programm Nr. 1 unabhängig von dem Wert des Signales SO. Wenn der Wählschalter 30 in der Stellung "2" ist, so werden die Daten des Gießprogramms Nr. 2 herausgelesen und bewirken die Ausführung dieses Gießprogramms.

Wenn die Betriebsweise "2" durch den Schalter 32 eingestellt ist und beispielsweise das Gießprogramm Nr. 1 gewählt ist, so wird Druckluft mit dem Abgießdruck ^Q Ρ^χ in die Schmelzenvorratskammer 1 während der Zeitdauer T-^j eingeleitet, wo-

nach der reduzierte Abgießdruck Δ P^₂ in der Gießkammer zur Einwirkung gebracht wird, bis ein Signal anzeigt, daß eine bestimmte Metallschmelzenmenge zum Ausgießen der augenblicklich bearbeiteten Form aufgewendet worden ist.

Wenn die Temperatur des Gießofens selbst verhältnismäßig niedrig ist, beispielsweise zu Beginn des Betriebes des Ofens, so kann mittels einer Abgießdruck-Kompensationsschaltung 39 ein Instruktionssignal erzeugt werden, das bewirkt, daß ein Druck ^P₁ ¹¹ zusätzlich zu dem Äbgießdruck ^ P^ zur Einwirkung gebracht wird«

Bei dem automatischen Gießofen der hier angegebenen Art wird also Druckluft mit dem Abgießdruckwert in die Sehmelzenvorratskammer eingeführt, um schrittweise Metallschmelze zum Ausgießen von Formen abgießen zu können, wobei eine größere Zahl von Gießprogrammen in einem Speicher gespeichert ist und das jeweils geeignete Gießprogramm automatisch je nach der zu bedienenden Form herausgelesen wird, so daß eine mechanische Auswahl der Gießprogramme je nach Gießform durchgeführt wird.

Claims

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Patentansprüche

Ι» Automatischer Gießofen mit einer Schmelzenvorratskammer (1), einer mit dieser über einen Kanal (2) verbundenen Gießkammer (3) und einem von der Gießkammer durch eine Schwelle (4) in vorbestimmter Höhe abgeteilten, von der Cießkammer nach unten ausmündenden Abguß (5), wobei Druckluft vorbestimmten Basisdruckes in die Schmelzenvorratskammer (1) zum j Hochdrücken der Schmelze auf einen bestimmten Pegel inner-• halb der Gießkammer (3) sowie ein zusätzlicher Abgießdruck zum Abgießen einer bestimmten Schmelzenmenge über den nach unten gerichteten Abguß einführbar ist, dadurch gekennzeichnet,, daß ein Speicher (23) zur Speicherung einer Mehrzahl von Gießprogrammen vorgesehen ist, von denen jedes einen Abgießdruckwert und eine Zeitdauer der Einwirkung dieses Abgießdruckwertes verwirklicht und wobei jedes Gießprogramm einer bestimmten Form von durch den Gießofen zu bedienenden Gießformen angepaßt ist ο
2. Gießofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftzufuhr zur Schmelzenvorratskammer (1) mittels Steuerventilen steuerbar ist, welche von einer Steuerschaltung (Figur 7) gesteuert werden, die wahlweise von einem Gießprogrammeingabebetrieb in einen Gießprogrammausführungsbetrieb umschaltbar ist.
3= Gießofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzenvorratskammer (1) während des Gießvorganges zusätzlich zur Beaufschlagung mit dem Basisdruck zunächst mit einem erhöhten Abgießdruck und dann mit einem reduzierten Abgießdruck beaufschlagbar ist-
4. Gießofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftbeaufschlagung der Schmelzen-

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Vorratskammer (1) abhängig von der Ofentemperatur einer Kompensation unterziehbar ist.