DE3323465C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Eingießen von ge­ schmolzenem Metall in die Gießkammer einer Vertikal-Druckgießma­ schine der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art.

Wenn beispielsweise die Metallschmelze einer Aluminiumlegierung in die Gießkammer einer Vertikal-Druckgießmaschine eingebracht werden soll, dann wurde dies nach einem bekannten Verfahren so durchgeführt, daß - wie in Fig. 1 der anliegenden Zeichnungen veranschaulicht - eine Gieß­ pfanne 1 einer Ausgestaltung, wie diese der Fig. 1 entnehmbar ist, ein­ gesetzt wird und diese dann in einer Lage oberhalb einer Gießkammer 2, die sich in einer Warteposition für die Aufnahme der Metallschmelze be­ findet, verkippt wird. Bei diesem Verfahren ist die Höhendifferenz zwi­ schen der Ausgußöffnung 1 a der Gießpfanne 1 und der oberen Oberfläche des Preßkolbens 3, auf die das geschmolzene Metall ausgegossen wird, relativ groß, so daß es dann, wenn die Metallschmelze in die Gießkammer 2 eingegossen wird, zu einer unerwünschten Verwirbelung in der eingegos­ senen Metallschmelze kommt. Als Folge hiervon tritt ein Rühreffekt in der Metallschmelze ein, und es kommt zu einem gesteigerten Kontakt mit Luft bzw. Sauerstoff, so daß die Menge von Aluminiumoxid anwächst. Überdies nimmt auch die Menge an in der Metallschmelze aufgenommener Luft zu und die Temperatur der Metallschmelze sinkt mehr oder weniger stark, was letztlich zur Herstellung nicht mehr zufriedenstellender Druck­ gießprodukte führt.

Aus der DE-OS 26 36 665 ist ein Verfahren zum Eingießen von geschmol­ zenem Metall in die horizontal ausgerichtete Füllkammer einer Druckgieß­ maschine bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird zur Vermeidung eines Kontaktes zwischen der Metallschmelze und der Außenluft der gesamte Eingießvorgang unter Vakuum durchgeführt. Hierdurch wird zwar effektiv die Metallschmelze sicher von einem Luftkontakt ferngehalten, die Durchführung des bekannten Verfahrens erfordert jedoch einen hohen apparativen Aufwand, da die Füllkammer und die Gießpfanne jedenfalls im Moment des Eingießens in dichten Überbehältern gehalten werden müssen. Auch die Evakuierung dieser Überbehälter muß unter vergleichsweise großem Aufwand mit Hilfe von Vakuumpumpen durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 ge­ nannten Art zu schaffen, bei dem die Metallschmelze beim Eintreten in die Gießkammer möglichst nicht durchwirbelt und durchrührt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspru­ ches 1 angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird sichergestellt, daß das Metall einerseits nicht aus einer großen Höhe in die Gießkammer fällt, sondern, daß es möglichst gleichmäßig in die Gießkammer eingeleitet wird. Hierdurch wird der Luftkontakt auch ohne Anwendung eines aufwendigen Vakuums beträchtlich verringert, was letztlich zu einer wesentlich verbesserten Gußqualität bei vergleichsweise geringem apparatemäßigem Aufwand führt.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsge­ mäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt zur Darstellung eines vorbekannten Verfahrens zum Eingießen einer Metallschmelze in die Gießkammer einer Vertikal-Druckgießmaschine;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Vertikal-Druck­ gießmaschine, bei der das erfindungsgemäße Ver­ fahren eingesetzt wird;

Fig. 3 einen Längsschnitt zur Illustration eines Bei­ spiels für eine Gießpfanne und eine Gießkammer, die bei einem erfindungsgemäßen Verfahren einge­ setzt werden können;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung längs Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine Seitendarstellung (teilweise im Schnitt) zur Darstellung eines weiteren Beispiels für eine Einrichtung zur Bewegung einer Gießpfanne;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Sensors, der bei einer Anordnung gemäß Fig. 5 Verwendung finden kann;

Fig. 7 ein Blockschaltbild zur Darstellung einer elek­ trischen Schaltung zur Steuerung der Bewe­ gungseinrichtung für die Gießpfanne;

Fig. 8a, 8b und 8c Teilschnitt-Darstellungen zur Illu­ stration einzelner Verfahrensschritte bei dem er­ findungsgemäßen Verfahren;

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer elektrischen Schal­ tung bei Einsatz nur eines Fühlers;

Fig. 10a, 10b und 10c Teilschnitt-Darstellungen zur Illu­ stration der Änderung im Pegelstand bzw. der Niveauun­ terschiede der Metallschmelze in Gießpfanne und Gießkammer;

Fig. 11 die Darstellung eines Kurvenverlaufs für die An­ hebegeschwindigkeit einer Gießpfanne, und

Fig. 12a, 12b und 12c Teilschnitt-Darstellungen zur Illu­ stration einer Gießpfanne, die mit Elektroden zur Feststellung des Niveaus der Metallschmelze in der Gießpfanne versehen ist.

Die grundsätzliche Darstellung einer Vertikal-Druckgieß­ maschine und deren Tätigkeit soll zuerst anhand von Fig. 2 dargestellt werden. Die dort prinzipiell dargestellte Druckgießmaschine weist eine stationäre, feste Aufspann­ platte 10, Führungsstangen 11, eine bewegliche Formhälfte 12, eine feste stationäre Formhälfte 13, eine Gießein­ richtung 14 mit einem Gießkanal 15, einen Druckkolben 16, einen Druckzylinder 17 sowie eine Gießpfanne 18 zum Aus­ gießen der Metallschmelze auf. Das obere Ende des Druck­ kolbens 16 bildet eine Druckkolben-Vorderseite 16 a aus und ist gleitend in der zylinderförmig ausgebildeten Gieß­ kammer 15 gelagert, während das untere Ende des Druck­ kolbens 16 mit der Kolbenstange 17 a des Druckzylinders 17 verbunden ist.

Zwischen der festen Aufspannplatte 10 und der festen Form­ hälfte 13 ist eine bewegliche Halteplatte 20 angebracht, die in ihrer Mitte mit einer Öffnung 19 versehen ist, durch die hindurch der Gießzylinder 15 in vertikaler Richtung bewegbar ist. Eine horizontale Nut 21 erstreckt sich von besagtem Mittelabschnitt der festen Aufspann­ platte 10 nach einer Seite derselben hin, wie dies aus Fig. 2 gut ersichtlich ist, worauf verwiesen wird. Der Druckgießzylinder 15 ist in der Nut 21 so angeordnet, daß er seitlich in ihr bewegt werden kann. Die Nut 21 kann auch als eine seitlich verlängerte Nut ausgebildet sein, die sich nach einer Seitenfläche der festen Aufspann­ platte 10 hin öffnet, oder sie kann auch als Schlitz aus­ geführt sein, der nach dieser genannten Seitenfläche der festen Aufspannplatte 10 hin nicht geöffnet ist.

Die Gießkammer bzw. Einspritzkammer 15 unterhalb der festen Formhälfte 13 rückt in die Öffnung 19 der Halte­ platte 20 in vertikaler Richtung ein oder aus dieser aus, wobei die feste Formhälte 13 an der festen Aufspann­ platte 10 befestigt ist. Entsprechend kann die Gießkammer 15 dann, wenn sie von der unteren Oberfläche der festen Formhälfte 13 getrennt ist, seitlich wegbewegt werden zu einer Position, in der sie die Metallschmelze aufnehmen kann und die in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet ist, währenddessen der Druckkolben 16 sich in der Gießkammer 15 in zurückgezogener Position befindet.

Der mittlere Abschnitt der unteren Oberfläche der festen Formhälfte 13 und die oberen Flächen der Gießkammer 15 sind in genauer Ausrichtung zueinander geführt. Das unte­ re Ende des Gießzylinders 15 ist einstückig mit einem Block 24 ausgebildet, der einen Zylinder 23 derart aus­ formt, daß der Gießzylinder 15 in vertikaler Richtung durch Druckstößel 25 bewegt werden kann, die am oberen Ende des Druckzylinders 17 angeordnet sind. Der Zylinder 23 und die Druckstößel 25 sind parallel zu der Kolben­ stange 17 a des Druckzylinders 17 vorgesehen. Das untere En­ de des Blocks 24 nimmt gleitend die Kolbenstange 17 a auf. Der Druckzylinder 17 ist verschwenkbar auf einem Bolzen­ schaft 26 befestigt und kann mittels eines Zylinders 27 verschwenkt bzw. in eine Neigung gebracht werden. Ein Verschwingen des Zylinders 17 nach links in Fig. 2 wird durch ein Stopglied 28 begrenzt.

Während der Druckkolben 16 in der Gießkammer 15 zurückge­ zogen ist, wird diese in eine Lage geschwenkt, die durch strichpunktierte Linien in Fig. 2 angegeben ist. In die­ ser Lage wird das geschmolzene Metall in die Gießkammer 15 aus der Gießpfanne 18 eingegossen. Sodann wird der Kippzylinder 27 in Gang gesetzt, um die Gießeinrichtung 14 um den Bolzenschaft 26 in die mit durchgezogenen Linien in Fig. 2 dargestellte Lage zu verschwenken. An­ schließend wird der Zylinder 23 und die Kolbenstange 17 a gemeinsam in Gang gesetzt, um die Gießkammer 15 und den Druckkolben 16 in eine Position E anzuheben, wobei die Gießkammer 15 gegen die Unterfläche der festen Formhälfte 13 angedrückt wird.

Zuvor wird der Schließvorgang für die Formhälften beendet, und unmittelbar nach dem Andrücken der Gießkammer 15 an die Unterfläche der festen Formhälfte 13 wird Öl unter Druck in den Druckzylinder 17 zum Einspritzen des Metalls in die Form eingepreßt. Sobald das eingespritzte Produkt nach dem Beendigen des Einspritzvorganges abkühlt, wird die bewegliche Formhälfte 12 geöffnet und das gespritzte Produkt entfernt. Synchron mit diesem Öffnungsvorgang wird der Druckkolben 16 zurückgezogen und die Gießkammer 15 gleichzeitig unter Betätigung des Zylinders 23 abge­ senkt. Wenn der Druckkolben 16 und die Gießkammer 15 nach unten wandern, wird der Kippzylinder 27 in Gang gesetzt, um die Gießeinrichtung 14 in Position C (vgl. Fig. 2) zu bringen, wodurch dann ein voller Betätigungszyklus ver­ vollständigt ist.

Obwohl in dem Falle, der in Fig. 2 gezeigt ist, nach dem Absenken der Gießkammer 15 die Gießeinrichtung 14 um den Bolzenschaft 26 verschwenkt und dabei seitlich bewegt wird, könnte die Gießeinrichtung 14 gleichermaßen aber auch ohne Verschwenkung in horizontaler Richtung bewegt werden.

Die Darstellungen der Fig. 3 und 4 zeigen eine solche Ab­ wandlung, bei der der untere Abschnitt der Gießpfanne 18 einen sich verengenden Durchmesser aufweist, so daß er in den Gießkanal 15 hineingesenkt werden kann. Dieser untere Abschnitt weist eine Ausströmöffnung 31 für die Metallschmelze auf, wobei diese Ausströmöffnung 31 mittels eines Ventilschaftes 30 geöffnet und geschlossen werden kann. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausgestaltung ist ein Paar vertikal im Abstand voneinander entfernt angeordne­ ter Fühler A und B zur Feststellung der Oberfläche oder des Niveaus der Metallschmelze in der Gießkammer 15 vorge­ sehen, wobei beide Fühler auf der Außenfläche des unteren Abschnittes der Gießpfanne 16 in Positionen etwas oberhalb der Ausströmöffnung 31 angeordnet sind. Auf der oberen Fläche der Gießpfanne 18 ist eine Kolben-Zylinder- Anordnung 32 für eine vertikale Bewegung des Kolbenschaf­ tes 30 befestigt, und es ist weiterhin ein Lufteinlaß 33 durch den oberen Abschnitt der Gießpfanne 18 geführt.

Vorgesehen sind weiterhin ein Hebel 35, der vertikal um eine Drehachse 36 verschwenkbar ist, ein Kettenrad 37, das drehbar auf einer Welle 38 am vorderen Ende des He­ bels 35 gelagert ist, ein weiteres Kettenrad 41, das an einer Halteplatte 40 (vgl. Fig. 4) befestigt ist, eine endlose Kette 39, die über die Kettenräder 37 und 41 läuft, und ein Verbindungsarm 42, der einstückig das Ket­ tenrad 37 mit der Kolben-Zylinder-Anordnung 32 verbindet. Diese Elemente stellen eine Gießpfannen-Bewegungseinrich­ tung 45 dar. Die Welle 36 wird von einem Elektromotor 37 über ein Reduktionsgetriebe 46 angetrieben.

Ein Beispiel für eine solche andere Ausgestaltung ist in Fig. 5 gezeigt: die hier gezeigte, gegenüber den Darstel­ lungen der Fig. 3 und 4 modifizierte Gießpfannen-Bewe­ gungseinrichtung 45 weist einen Schlitten 51 auf, der längs horizontaler Schienen 50 verschoben werden kann, weiterhin eine lange Zahnstange 52, die sich längs der Schienen 50 erstreckt, zudem einen Antriebsmotor 53, der auf dem Schlitten 51 zum Antrieb eines Zahnradritzels 54 vorgesehen ist, das seinerseits mit der Zahnstange 52 kämmt und an der Motorwelle 53 a des Motors 3 befestigt ist. Ferner ist ein vertikal sich erstreckender längli­ cher Arm 56 vorgesehen, an dem eine Zahnstange 55 ausge­ bildet ist und der mit dem Schlitten 51 und dem Zylinder 32 verbunden ist; weiterhin ist ein Motor 57 zum Anheben der Gießpfanne 18 auf dem Schlitten 51 befestigt, wobei die Welle 37 a des Motors 57 ein Ritzel 58 antreibt, das mit der Zahnstange 55 kämmt. Es ist überdies auch noch ein Fühler 59 vorgesehen, mittels dessen die jeweilige Lage des Schlittens feststellbar ist, und weiterhin ist auch noch ein Fühler 60 zur Erfassung der vertikalen Lage der Gießpfanne 18 vorgesehen, der beispielsweise in Form eines Drehkodierers ausgebildet sein kann.

Das aus den Fühlern A und B aufgebaute Fühlerpaar ist über elektrische Isolatoren an der Gießpfanne 18 befe­ stigt, wobei jeder Fühler gemäß Fig. 6 mit einem Paar von beispielsweise aus Kohlenstoff aufgebauten Elektro­ denstiften 65 a und 65 b bestückt ist. Gelangt nun elek­ trisch leitendes geschmolzenes Metall in Kontakt mit den Elektrodenstiften 65 a und 65 b, dann werden die Elektroden­ stifte 65 a und 65 b kurzgeschlossen und stellen hierdurch das Vorhandensein des geschmolzenen Metalls fest. Statt der dargestellten Fühler können auch Thermoelemente ver­ wendet werden. Die von den Fühlern A und B festgestellten Signale werden derart für den Antrieb der Gießpfannen- Bewegungseinrichtung 45 verarbeitet, daß letztere die Gießpfanne 18 intermittierend nach oben zieht. Hierauf wird im ein­ zelnen noch weiter unten eingegangen.

Anstatt den Fühler A bzw. B mit einem Elektrodenstiftpaar zu versehen, kann dieser auch mit nur einem einzigen Elek­ trodenstift bestückt werden. Dieser Elektrodenstift dient dann dazu, eine elektrische Verbindung zwischen ihm und der Gießpfanne 18 oder der Gießkammer 15 herzustellen oder zu unterbrechen.

Die Gießpfannen-Bewegungseinrichtung 45 wird von der in Fig. 7 dargestellten Schaltung gesteuert. Der Fühler A ist an der äußeren Oberfläche des unteren Endes der Gieß­ pfanne 18 angeordnet und zwar an einer Stelle, die tiefer als der Anbringungsort des Fühlers B liegt. Der Fühler A gibt ein Signal dann ab, wenn er vom geschmolzenen Metall nicht kontaktiert wird, der Fühler B hingegen dann, wenn er in Kontakt mit der Metallschmelze gelangt. Eine erste bistabile Kippstufe, im folgenden erstes Flip-Flop 70 genannt, gibt dann an seinem Ausgang Q ein Ausgangssignal ab, wenn es an seinem Setzeingang S in einem Setzsignal beaufschlagt wird. Liegt hingegen an seinem Rücksetzein­ gang R ein Rücksetzsignal an, dann gibt das erste Flip- Flop 70 kein Ausgangssignal ab. Ein am Ausgang Q des er­ sten Flip-Flop 70 anstehendes Ausgangssignal wird auch dann laufend erzeugt, wenn das Eingangs-Setzsignal ver­ schwindet. In entsprechender Weise bleibt ein signalfrei­ er Zustand an der Ausgangsklemme Q des ersten Flip-Flops auch dann bestehen, wenn das Rücksetz-Eingangssignal ver­ schwindet. Das am Ausgang Q des ersten Flip-Flops 70 an­ stehende Ausgangssignal wird jeweils einem der Eingänge von UND-Gliedern 71 und 72 zugeführt. Den anderen Ein­ gängen der UND-Glieder 71 und 72 wird jeweils das Aus­ gangssignal eines der Fühler A bzw. B zugeführt. Die Arbeitszeit eines Zeitgebers 73 ist so vorgegeben, daß sie länger als das durch die beiden folgenden Zeitpunkte festgelegte Zeitintervall ist: der Zeitpunkt, an welchem die Oberfläche des in die Gießkammer 15 gegossenen ge­ schmolzenen Metalls in Kontakt mit dem Fühler A kommt und der Zeitpunkt, an dem die Oberfläche des geschmolze­ nen Metalls in Kontakt mit dem Fühler B kommt. Dieses Zeitintervall beträgt gewöhnlich 1 bis 2 Sekunden. Mit dem Ausgangssignal des UND-Gliedes 71 wird der Rücksetz­ eingang R einer zweiten bistabilen Kippstufe, im folgen­ den zweites Flip-Flop 74 genannt, beaufschlagt; mit dem Ausgangssignal des Zeitgebers 73 des Setzeingangs S des zweiten Flip-Flops 74 und mit dem am Ausgang Q des zwei­ ten Flip-Flops 74 anstehenden Ausgangssignal wird weiter­ hin ein Motor 47 beaufschlagt.

Das Verfahren zum Eingießen der Metallschmelze mit der oben beschriebenen Gießvorrichtung soll nachfolgend be­ schrieben werden:

Zunächst wird der untere Abschnitt der Gießpfanne 18 in ein Bad von geschmolzenem Metall eingetaucht, um die Aus­ laßöffnung 31 der Gießpfanne 18 unter den Oberflächen- Oxidfilm auf der Metallschmelze zu bringen. Sodann wird die Kolben-Zylinder-Anordnung 32 betätigt, um den Ventil­ schaft 30 anzuheben und dadurch eine gewünschte Menge von geschmolzenem Metall in die Gießpfanne 18 einlaufen zu lassen. Die Menge des geschmolzenen Metalles, die ein­ fließt, wird bestimmt durch die vertikale Lage der Gieß­ pfanne 18 relativ zur Oberfläche des geschmolzenen Me­ talls in dem Metallschmelzbad. Die Menge des geschmolze­ nen Gießmetalls wird bestimmt durch Abstoppen der Gieß­ pfanne 18 bei einer vorgegebenen Position, wobei diese Position durch einen bekannten Elektrodenstift (nicht ge­ zeigt) bestimmt werden kann, der an der Gießpfanne 18 be­ festigt ist.

Wenn die gewünschte Menge von geschmolzenem Metall in die Gießpfanne 18 eingeflossen ist, wird die Kolben-Zylinder- Anordnung 32 betätigt, um den Ventilschaft 30 zum Schlie­ ßen der Ausströmöffnung 31 zu senken. Sodann wird die Gießpfannen-Bewegungseinrichtung 45 in Gang gesetzt, um die Gießpfanne 18 in eine Lage über der Gießkammer 15 in Warteposition zu bringen. Sodann wird, wie in Fig. 3 ge­ zeigt, der untere Abschnitt der Gießpfanne 18 in die Gießkammer 15 hineingesenkt, um die Ausströmöffnung 31 in eine Lage nahe der Oberfläche der Vorderseite 16 a des Preßkolbens 16 zu bringen. Der Abstand zwischen der Aus­ strömöffnung 31 am unteren Ende der Gießpfanne 18 und der Vorderseite 16 a des Druckkolbens 16 kann unterschied­ lich sein in Abhängigkeit von der Tiefe der Metall­ schmelze in der Gießpfanne 18 und der Auslaßfläche der Ausströmöffnung 31, jedoch wird dieser Abstand so ausge­ wählt, daß er klein ist, und beispielsweise, in einem Bereich von 5 bis 10 mm liegt, eine Größe die nötig ist, um zu verhindern, daß Gas in die Metallschmelze eintritt, wenn das geschmolzene Metall ausfließt.

Sodann wird die Kolben-Zylinder-Anordnung 32 betätigt, um den Kolbenschaft 30 zum Öffnen der Ausströmöffnung 31 anzuheben, wodurch die Metallschmelze aus der Gießpfanne 18 in die Gießkammer 15 einfließen kann. Dieser Zustand ist in Fig. 8a dargestellt. Wenn die Gießpfanne 18 in diesem Zustand gehalten wird, fließt das geschmolzene Metall nacheinander durch die Ausströmöffnung 31 ab. Als Folge hiervon steigt das Niveau der Metallschmelze in der Gießkammer 15 schrittweise an, ohne daß eine Auf­ rührbewegung stattfindet. Schließlich wächst das Niveau der Metallschmelze in der Gießkammer 15 über die Höhe der Ausströmöffnung 31 an. Steigt der Pegel des geschmol­ zenen Metalls beispielsweise um 5 bis 10 mm über die Ausströmöffnung 31 an, dann kommt das geschmolzene Me­ tall in Kontakt mit dem Fühler A. Von diesem Zeitpunkt an gibt der Fühler voraussetzungsgemäß kein Steuersignal mehr an das UND-Glied 71 ab (vgl. Fig. 7).

Der Fühler A gibt also ein Steuersignal solange ab, bis er in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall in der Gieß­ kammer 15 kommt. Da das erste Flip-Flop 70 durch das seinem Rücksetzeingang R zugeführte Rücksetzsignal rück­ gesetzt worden ist, gibt es kein Ausgangssignal an das UND-Glied 71 weiter, mit der Folge, daß letzteres eben­ falls kein Ausgangssignal abgibt. Demgemäß arbeitet der Zeitgeber zu Beginn des Ausfließvorganges des geschmol­ zenen Metalles noch nicht. Er wird erst dann in Betrieb gesetzt, wenn zuerst der Fühler B das Vorhandensein von geschmolzenem Metall in der Gießkammer 15 feststellt und danach der Fühler A. Erreicht das geschmol­ zene Metall im Gießzylinder 15 nach dem Fühler A auch noch den Fühler B, dann gibt der Fühler B ein Steuer­ signal an das erste Flip-Flop 70 ab. Dieses gibt darauf­ hin an seiner Ausgangsklemme Q ebenfalls ein Ausgangssig­ nal ab, welches die UND-Glieder 71 und 72 ansteuert bzw. durchschaltet. Als Folge hiervon steuert das UND-Glied 72 den Setzeingang S des zweiten Flip-Flop 74 an, das nun seinerseits über sein an seinem Ausgang Q anstehen­ des Ausgangssignal den Motor 47 so ansteuert, daß dieser die Gießpfannen-Bewegungseinrichtung 45 rasch anhebt. Nach Fig. 8b wird mit der Gießpfannen-Bewegungseinrich­ tung 45 auch die Gießpfanne 18 angehoben, mit der Folge, daß der Pegel des in die Gießkammer 15 gegossenen ge­ schmolzenen Metalles unter die Position des Fühlers A absinkt. Da das geschmolzene Metall nun den Fühler A nicht mehr kontaktiert, gibt dieser wieder ein Steuersig­ nal an den einen Eingang des UND-Gliedes 71 ab. Vorher war das UND-Glied 71 nicht durchlässig, da es lediglich mit dem Ausgangssignal des ersten Flip-Flop 70 beauf­ schlagt wurde. Das UND-Glied 71 schaltet nun durch und steuert mit seinem Ausgangssignal den Zeitgeber 73 sowie den Rücksetzeingang R des zweiten Flip-Flops 74 an. Dies hat zur Folge, daß das zweite Flip-Flop 74 kein Aus­ gangssignal mehr abgibt und den Motor 47 anhält. Die Gießpfannen-Bewegungseinrichtung 45 wird nun ebenfalls angehalten und hält die Gießpfanne 18 in der erreichten Halteposition. Die Gießpfanne 18 gibt jedoch auch in ihrer Halteposition geschmolzenes Metall in die Gieß­ kammer 15 ab. Der Pegel des geschmolzenen Metalles steigt demnach in der Gießkammer 15 und erreicht schließ­ lich nacheinander die Fühler A und B. Hierdurch wieder­ holt sich der beschriebene Vorgang von neuem, d. h. die Gießpfannen-Bewegungseinrichtung 45 wird erneut so ange­ steuert, daß sie die Gießpfanne 18 anhebt und dann wie­ der anhält. Die Gießpfanne 18 wird in der beschriebenen Weise intermittierend angehoben, derart, daß der Pegel des in die Gießkammer 15 geflossenen geschmolzenen Metalls dauernd zwischen den Fühlern A und B liegt und hierdurch das geschmolzene Metall ständig aus der Gießpfanne 18 in die Gießkammer 15 abgegossen wird.

Bei Ansteuerung durch das UND-Glied 71 startet der Zeit­ geber 73 mit der Zeitvorgabe. Das geschmolzene Metall erreicht die Fühler A und B äußerst schnell, jedenfalls innerhalb eines Intervalls, das kürzer als das vom Zeit­ geber 73 vorgegebene Zeitintervall ist. Dies hat zur Folge, daß die Arbeitszeit des Zeitgebers 73 nicht schon vorher ab­ gelaufen ist und er demgemäß auch kein Signal an den Setzeingang S des zweiten Flip-Flops 74 abgibt. Mit fortschreitender Abgabe von geschmolzenem Metall aus der Gießpfanne 18 sinkt auch laufend die Differenz der Pegel des geschmolzenen Metalls in der Gießpfanne 18 und der Gießkammer 15, mit der Folge, daß auch die Auslaßgeschwindigkeit des geschmol­ zenen Metalls durch die Ausströmöffnung 31 allmählich ab­ nimmt. Demgemäß wird auch das Intervall kürzer, innerhalb dessen das geschmolzene Metall in der Gießkammer 15 zu­ nächst den Fühler A und sodann den Fühler B erreicht. Dies hat zur Folge, daß auch die Hubhöhe der Gießpfanne 18 laufend geringer wird.

Während der letzten Hälfte des Anhebens der Gießpfanne 18 sinkt der Pegel des geschmolzenen Metalls in dieser im wesentlichen auf Null ab. Die Ausströmgeschwindig­ keit des geschmolzenen Metalls aus der Ausströmöffnung 31 sinkt stark ab, so daß das Intervall, innerhalb des­ sen das geschmolzene Metall in der Gießkammer 15 den Fühler A und dann den Fühler B erreicht, größer wird. Wird dieses Intervall länger als die vom Zeitgeber 73 vorgegebene Zeit, dann stellt der Zeitgeber ein Ende des Ausgießens des geschmolzenen Metalls aus der Gießpfanne 18 fest. Er gibt daraufhin ein Signal an den Setzeingang S des zweiten Flip-Flops 74, das an seinem Q-Ausgang ein Ausgangssignal abgibt, welches mittels des Motors 47 die Gießpfannen-Bewegungseinrichtung 45 zum Anheben der Gießpfanne 18 über die Gießkammer 15 ansteuert. Eine kleine Restmenge geschmolzenen Metalls in der Gieß­ pfanne 18 wird rasch durch die Ausströmöffnung 31 ent­ leert. Der Vorgang des Ausgießens von geschmolzenem Metall in die Gießkammer 15 ist beendet. Diesen Zustand zeigt Fig. 8c.

Die Anhebegeschwindigkeit der Gießpfanne 18 ändert sich zwischen dem Beginn des Ausgießens des geschmolzenen Metalls und der letzten Hälfte des Anhebens in geeigne­ ter Weise nach der Fläche der Ausströmöffnung 31, der Menge des geschmolzenen Metalls und dem Zwischenraum zwischen den Fühlern A und B. Wenn die Anhebegeschwin­ digkeit für die Gießpfanne 18 erhöht wird, sobald die Pegeldifferenz zwischen den Schmelzen in Gießkammer 15 und Gießpfanne 18 klein ist, dann ist es so möglich, schnell eine geringe Menge des verbliebenen geschmolzenen Me­ talles aus der Gießpfanne 18 abzuziehen und dadurch eine propotionale Verkleinerung der Abgabezeit für das geschmolzene Metall zu erreichen. Dabei wird, wenn die Pegeldifferenz zwischen Gießkammer und Gießpfanne nur gering ist, im wesentlichen keine Luft in dem geschmol­ zene Metall aufgenommen bzw. eingeschlossen. Wenn die Abgabe des geschmolzenen Metalles in die Gießkammer 18 abgeschlossen ist, dann wird, wie weiter oben schon beschrieben, die Gießeinrichtung 14 in ihre Gießausgangslage bewegt, wie dies in Fig. 2 in durchgezogenen Linien dar­ gestellt ist, um aus dieser Lage heraus dann den Druck­ gießvorgang auszuführen.

Das Fühlerpaar A und B kann auch durch einen einzigen Fühler ersetzt werden. Diese Ausführungsform der Erfin­ dung wird in Verbindung mit Fig. 9 erläutert. Hierbei erzeugt ein einziger Fühler B ein Steuersignal, wenn er mit dem geschmolzenen Metall in Kontakt kommt.

Bei Verwendung nur eines einzigen Fühlers ist ein weite­ rer Zeitgeber 80 erforderlich, der eine kürzere Zeitvor­ gabe bzw. Arbeitszeit als der Zeitgeber 73 hat. Hierbei wird die Gießpfannen-Bewegungseinrichtung 45 für eine vom Zeitgeber 80 vorgegebene Zeit jedesmal dann in Be­ trieb gesetzt, wenn der Fühler B in Kontakt mit dem ge­ schmolzenen Metall kommt. Die Gießpfanne 18 wird hier­ durch jeweils um eine fest vorgegebene Strecke inter­ mittierend angehoben, und zwar unabhängig von der Hebe­ geschwindigkeit der Gießpfanne 18. Wenn die Füllhöhe des geschmolzenen Metalls in der Gießpfanne 18 klein und die Zeitspanne, bis der Fühler B geschmolzenes Metall fühlt, länger als die Zeitvorgabe des Zeitgebers 73 wird, dann läuft der Zeitgeber 73 ab und gibt ein Signal an den Setzeingang S des Flip-Flops 70. Hierdurch wird der Motor 47 derart angesteuert, daß er die Gießpfanne 18 aus der Gießkammer 15 herauszieht. Der Motor 47 zum An­ heben der Gießpfannen-Bewegungseinrichtung 45 kann auch durch einen geeigneten Drucköl-Zylinder ersetzt werden.

Da ein Fühler zur Feststellung des Pegels des geschmol­ zenen Metalles, das in die Gießkammer eingegossen wird, am unteren Ende der Gießpfanne 18 vorgesehen ist und das geschmolzene Metall aus der Gießpfanne 18 abgezogen wird, während diese intermittierend durch ein Steuersig­ nal, das von dem Fühler erzeugt wird, angehoben wird, deshalb besteht bei diesem Ausführungsbeispiel, wie schon weiter oben beschrieben, keine Gefahr eines un­ erwünschten Verwirbelns der Metallschmelze in der Gieß­ kammer zum Zeitpunkt des Eingießens des geschmolzenen Metalles. Da weiterhin das geschmolzene Metall keiner großen Menge Luft ausgesetzt wird und da Luft nicht in das geschmolzene Metall mitgerissen wird, wird darü­ ber hinaus auch kaum eine nennenswerte Menge an Alumini­ umoxid gebildet und eine unerwünschte Temperaturernie­ drigung des geschmolzenen Metalles kann ebenfalls unter­ drückt werden. Aus diesem Grund lassen sich Gußprodukte hoher Qualität und frei von Groblunkern erzielen.

Wenn die Menge der Metallschmelze, die in der Gießpfan­ ne 18 enthalten ist, klein wird, wird die Gießpfanne 18 durch das Zeitglied aus der Gießkammer 15 herausgefah­ ren, ungeachtet davon, ob der Pegel der Metallschmelze von dem Fühler bereits festgestellt wurde, so daß in jedem Fall das geschmolzene Metall noch schnell aus der Gießpfanne 18 abfließen kann. Andernfalls würde es eine lange Zeit dauern, um das geschmolzene Metall nahe dem Ende des Gießvorgangs noch aus der Gießpfanne 18 abzuziehen. Auf die beschriebene Weise läßt sich die Gießzeit absenken.

Wenn das geschmolzene Metall von dem Metallschmelze- Bad in die Gießpfanne 18 eingebracht werden soll, läßt sich das Eindringen der Oxidschicht auf der Oberfläche der Metallschmelze in die Gießpfanne 18 gut verhindern, weil es möglich ist, die Ausströmöffnung am Boden der Gießpfanne 18 unter die Oxidschicht auf der Oberfläche der Metallschmelze in dem Bad einzutauchen und dann erst die Ausströmöffnung aufzumachen, um das geschmolzene Metall einlaufen zu lassen.

Obwohl in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbei­ spiel ein oder zwei Fühler am unteren Abschnitt der Gießpfanne 18 vorgesehen wurden, kann das geschmolzene Metall in die Gießkammer 15 auch ohne Benützung eines Fühlers in derselben Art und Weise eingegossen werden.

In diesem Fall wird der untere Abschnitt der Gießpfanne 18 in das geschmolzene Metall in dem Metallschmelzofen bis zu einer Tiefe unterhalb des Oxidfilms auf der Ober­ fläche des geschmolzenen Metalls eingetaucht. Dann wird die Kolben-Zylinder-Anordnung 32 betätigt, um den Ven­ tilschaft 30 anzuheben und den Einlaß einer gewünschten Menge von geschmolzenem Metall in die Gießpfanne 18 durch die Ausströmöffnung 31 an deren unterem Ende zu ermöglichen. Die Menge des geschmolzenen Metalles in der Gießpfanne 18 läßt sich bestimmen durch die Position der Gießpfanne 18 relativ zur Oberfläche des geschmol­ zenen Metalles in dem Metallschmelzofen oder in dem Metallschmelze-Bad. Die Gießpfanne kann dabei in einer gewünschten Lage durch den Elektrodenstift, wie oben schon beschrieben, gehalten werden.

Wenn eine gewünschte Menge geschmolzenen Metalls in die Gießpfanne 18 eingeflossen ist, wird die Kolben- Zylinder-Anordnung 32 betätigt, um die Auslaßöffnung 31 mittels des Ventilschaftes 30 zu schließen. Sodann wird die Gießpfanne 18 durch die Bewegungseinrichtung 45 bewegt, und ihr unteres Ende wird in die Gießkammer 15, die sich in Warteposition befindet, eingeführt. Sodann wird die Kolben-Zylinder-Anordnung 32 wieder in Gang ge­ setzt, um den Ventilschaft 30 anzuheben und dadurch die Ausströmöffnung 31 zu öffnen, wodurch das geschmolzene Metall aus der Gießpfanne 18 in die Gießkammer 15 auszulaufen beginnt, wie dies in Fig. 8a gezeigt ist. Solange die Gießpfanne 18 in dieser Lage gehalten wird, steigt der Pegel des geschmolzenen Metalls in der Gieß­ kammer 15 laufend durch Zufluß von geschmolzenem Metall aus der Ausströmöffnung 31 an, wobei die Ober­ fläche des geschmolzenen Metalles jedoch nicht verwir­ belt bzw. verrührt wird. Dabei steigen die Pegel des geschmolzenen Metalles in der Gießpfanne 18 und in der Gießkammer 15 im wesentlichen etwa auf glei­ ches Niveau an. Hiernach wird die Gießpfanne 18 durch die Bewegungseinrichtung 45 in Richtung aus der Gießkam­ mer 15 heraus angehoben, wie dies in Fig. 8c gezeigt ist, wodurch das geschmolzene Metall, das noch in der Gieß­ pfanne 18 vorliegt, vollständig ausfließt. Das geschmol­ zene Metall in der Gießkammer 15 wird hiernach in die Form in derselben Weise, wie weiter oben schon beschrie­ ben, eingedrückt.

Anstelle eines Ausgießens des geschmolzenen Metalles von der Gießpfanne 18 in die Gießkammer 15 in der Art und Weise, wie dies weiter oben beschrieben ist, kann auch das Anheben der Gießpfanne 18 wie folgt modifiziert werden: hierbei wird die Gießpfanne 18 so angehoben, daß ihre Ausströmöffnung 31 stets in der Nähe des Pegels des geschmolzenen Metalls in der Gießkammer 18 gehalten wird. Wird nämlich während des Anhebens der Gießpfanne 18 deren Ausströmöffnung 31 nur wenig über oder unter dem Pegel des geschmolzenen Metalles in der Gießkammer 15 gehalten, dann läßt sich so ein unerwünschtes Verwirbeln sowie ein nicht erwünschter Kontakt des geschmolzenen Metalles mit Luft ebenfalls gut verhindern.

Die Fig. 10a, 10b und 10c zeigen Teilschnittdarstellun­ gen ähnlich denen aus den Fig. 8a, 8b und 8c, wobei aller­ dings die Pegeldifferenzen der Metallschmelzen bei hintereinander folgenden Schritten des Anhebens der Gieß­ pfanne 18 eingezeichnet sind. Auch bei dieser Ausfüh­ rungsform wird die Gießpfanne 18 schrittweise so ange­ hoben, daß der Pegel des geschmolzenen Metalles in der Gießkammer 15 stets etwas höher als die Ausströmöffnung 31 liegt. Zusätzlich wird die Anhebegeschwindigkeit V der Gießpfanne 18 entsprechend einem vorgegebenen Ver­ lauf so gesteuert, daß sie gemäß der in Fig. 11 gezeig­ ten graphischen Darstellung abnimmt, wenn die Höhe oder Differenz H zwischen den Pegeln des geschmolzenen Me­ talls in der Gießpfanne 18 einerseits und der Gießkammer 15 andererseits gering wird.

Während des letzten Abschnitts beim Anheben der Gieß­ pfanne 18 wird die Pegeldifferenz H klein, was bedeutet, daß der Füllstand des geschmolzenen Metalls in der Gieß­ pfanne 18 so abnimmt, daß es eine relativ lange Zeit dauern würde, um das in der Gießpfanne 18 verbliebene geschmolzene Metall vollständig noch ausfließen zu las­ sen. Aus diesem Grund ist es von Vorteil, die Gießpfanne 18 während dieses letzten Abschnitts mit höherer Geschwin­ digkeit als der aus dem vorgegebenen Verlauf anzuheben, um dadurch ein schnelles Ausfließen des in der Gieß­ pfanne 18 verbliebenen restlichen Teils des geschmolze­ nen Metalls zu erreichen.

Die Anhebegeschwindigkeit für die Gießpfanne 18 kann automatisch über eine geeignete Schaltung gesteuert werden und die Messung des Niveaus des geschmolzenen Metalls in der Gießkammer 15 kann mittels eines Fühlers erfolgen, wie dies oben beschrieben wurde, oder durch eine Elektrode oder durch Einsatz eines geeigneten Zeit­ gliedes.

Wie in Fig. 11 gezeigt, wird während eines Zeitinter­ valls zwischen dem Beginn des Ausfließens des geschmol­ zenen Metalls aus der Gießpfanne 18 in die Gießkammer 15 (wobei zu diesem Zeitpuntk die Pegeldifferenz H ₁ beträgt) und einem Zeitpunkt, bei dem der Pegel des geschmolzenen Metalls in der Gießkammer 15 eine Höhe etwas höher als die der Ausströmöffnung 31 erreicht (zu diesem Zeitpunkt beträgt die Pegeldifferenz H ₂), die Gießpfanne 18 mit einer sehr geringen Geschwindigkeit angehoben oder sie wird gar in Stillstand gehalten. Hiernach wird die Gieß­ pfanne 18 entsprechend der Kurve A in Fig. 11 angehoben, nach der die Gießpfanne 18 auf eine relativ große An­ hebegeschwindigkeit V ₁ gebracht wird und dann die An­ hebegeschwindigkeit V mit zunehmendem Anheben der Gieß­ pfanne 18 immer weiter abgesenkt wird. Nachdem die Niveaudifferenz H auf einen geringen Wert H ₃ abgefallen ist, z. B. auf einen Wert von 10 bis 20 mm, wird die Gießpfanne 18 nur mit sehr geringer Anhebegeschwindig­ keit V ₂ gemäß Kurve B in Fig. 11 weiter angehoben.

Nachdem die Niveaudifferenz zu dem geringen Wert H ₃ ab­ gesunken ist, wie dies in Fig. 10c dargestellt ist, kann die Anhebegeschwindigkeit für die Gießpfanne 18 auf dem konstanten Wert V ₂ (Kurve B in Fig. 11) gehalten oder aber auch leicht angehoben oder leicht abgesenkt werden, während die Niveaudifferenz H beim An­ heben der Gießpfanne 18 abnimmt.

Nahe dem Endpunkt des Ausgießens nimmt die Menge oder auch die Pegeldifferenz des geschmolzenen Metalles, das noch in der Gießpfanne 18 vorliegt, so ab, daß die Ausfluß­ geschwindigkeit des geschmolzenen Metalles ebenfalls ab­ nimmt. Dann wird die Gießpfanne 18 rasch angehoben, um ein schnelles Ausfließen des in ihr verbliebenen ge­ schmolzenen Metalles zu erzielen. Da zu diesem Zeitpunkt der Pegelstand in der Gießpfanne 18 nur gering ist, besteht keine Gefahr, daß eine nennenswerte Menge von Luft von dem ausfließenden geschmolzenen Metall mit­ gerissen werden könnte.

Die Fig. 12a, 12b und 12c zeigen ebenfalls Teilschnitte einer Gießpfanne 18, die mit einem Paar von Elektroden 54 und 55 versehen ist, die den Pegelstand bzw. die Höhe des geschmolzenen Metalles in der Gießpfanne 18 fest­ stellen. Diese Elektroden 54 und 55 sind elektrisch gegen­ über der Gießpfanne 18 isoliert und mit einer (nicht dar­ gestellten) Steuerschaltung verbunden, die das Anheben der Gießpfanne 18 steuert. Das untere Ende der Elektrode 54 ist so angeordnet, daß es den Pegel des geschmolze­ nen Metalles in der Gießpfanne dann feststellt, wenn der Pegel des geschmolzenen Metalles, das in die Gieß­ kammer 15 ausgetreten ist, zu einer Höhe angestiegen ist, die etwas oberhalb der Lage der Ausströmöffnung 31 liegt, während das untere Ende der Elektrode 55 nahe der Ausströmöffnung 31 so angeordnet ist, daß der Pegel einer nur geringen Menge von geschmolzenem Metall, das in der Gießpfanne 18 verblieben ist, feststellbar ist, d. h. in anderen Worten, daß dann das Anheben der Gieß­ pfanne 18 mit einer größeren Geschwindigkeit erfolgen muß. Wenn das untere Ende der Elektrode 55 sehr nahe an der Ausströmöffnung 31 angebracht ist, besteht sogar die Möglichkeit festzustellen, wann das geschmolzene Metall in der Gießpfanne 18 im wesentlichen vollständig ausge­ flossen ist.

Die Elektroden 54 und 55 können auch durch andere Fühler, die zur Feststellung des Pegels des geschmolzenen Me­ talls in der Gießpfanne 18 geeignet sind, ersetzt wer­ den.

Die modifizierte Gießpfanne, wie sie in den Fig. 12a, 12b und 12c dargestellt ist, wird auf dieselbe Art und Weise bedient und arbeitet gleich wie dies in Verbindung mit den Fig. 8a, 8b und 8c oder mit den Fig. 10a, 10b und 10c bereits gezeigt bzw. beschrieben wurde.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß die Anzahl der Elek­ troden zur Feststellung des Pegelstandes, die in der Gießpfanne 18 angeordnet sind, auf drei oder mehr ange­ hoben werden kann, um noch genauer die Anhebegeschwindig­ keit der Gießpfanne 18 zu steuern.

Claims (9)

1. Verfahren zum Eingießen von geschmolzenem Metall in die Gießkam­ mer einer Vertikal-Druckgießmaschine, mittels einer Gießpfanne, die an ihrem Boden eine Auslaßöffnung für die Metallschmelze aufweist, wobei geschmolzenes Metall in die Gießpfanne bei geschlossener Auslaßöffnung eingegossen, der Bodenabschnitt der Gießpfanne in die Gießkammer einge­ führt und die Auslaßöffnung geöffnet wird, um die Metallschmelze aus der Gießpfanne in die Gießkammer ausfließen zu lassen, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenabschnitt der Gießpfanne in den unteren Abschnitt der Gießkammer eingeführt und während des kontinuierlichen Ausfließens der Metallschmelze in der Weise angehoben wird, daß die durchschnittliche Anhebegeschwindigkeit mit abnehmendem Pegelstand der Metallschmelze in der Gießpfanne abnimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gieß­ pfanne rasch aus der Gießkammer gehoben wird, sobald der Pegel der Me­ tallschmelze in der Gießpfanne unter einem bestimmten Schwellenwert abfällt, der einer Restmenge an geschmolzenem Metall entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gieß­ pfanne so angehoben wird, daß ihre Auslaßöffnung stets nahe dem Niveau der Oberfläche der Metallschmelze in der Gießkammer gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Metallschmelze-Fühler (A; B) im äußeren unteren Bereich der Gieß­ pfanne vorgesehen ist, um ein elektrisches Signal für die Anhebebewe­ gung der Gießpfanne zu erzeugen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gieß­ pfanne entsprechend dem elektrischen Signal so angehoben wird, daß das Niveau der Metallschmelze in der Gießkammer stets auf Höhe des Fühlers (A; B) gehalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vertikal im Abstand zueinander zwei Fühler (A; B) am unteren äußeren Abschnitt der Gießpfanne vorgesehen sind und die Anhebung der Gießpfanne durch von diesen beiden Fühlern erzeugte elektrische Signale so gesteuert wird, daß der Pegel der Metallschmelze in der Gießkammer auf einer Höhe zwischen den beiden Fühlern gehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeit­ glied während der zweiten Hälfte des Anhebeweges der Gießpfanne das rasche Anheben der Gießpfanne aus der Gießkammer auslöst, wenn der Metallschmelze-Fühler nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne kein elektrisches Signal ausgelöst hat.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Metallschmelze-Detektoren (54, 55) in der Gießpfanne angeordnet sind, wobei einer (54) nahe einem oberen Abschnitt der Gießpfanne und ein anderer (55) nahe der Auslaßöffnung angeordnet sind um elektrische Signale zum Anheben der Gießpfanne zu erzeugen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Detek­ toren eine Mehrzahl von Elektroden (54, 55) aufweisen, die gegenüber der Gießpfanne isoliert sind und deren untere Enden in unterschiedlichen Höhen in der Gießpfanne enden.