DE4225879A1 - Messeinrichtung zur erfassung von druck und temperatur in einer druckgiessmaschine - Google Patents
Messeinrichtung zur erfassung von druck und temperatur in einer druckgiessmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Der Druckgießprozeß wird zur Zeit ausschließlich über Maschinen
parameter gesteuert. Die Qualität von Gußerzeugnissen, z. B. ei
nes Getriebegehäuses, wird maßgeblich durch das Zusammenwirken
einer Fülle von Verfahrensparametern bestimmt. Die Wechselwirkung
zwischen Verfahrensparametern und Merkmalen des erzeugten Arti
kels kann dabei nicht sofort erkannt und an die Maschine weiter
gegeben werden.
Ein Grund für dieses Problem ist das Fehlen geeigneter Meßmetho
den und Sensoren, die an die spezifischen Bedingungen des Gieß
prozesses angepaßt sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrich
tung für den Forminnendruck und die Form- und Gießtemperatur bei
Druckgießmaschinen für Leichtmetallguß zu entwickeln.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merk
malen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnung näher erläutert, in der eine Meßeinrichtung im Schnitt
dargestellt ist, die in einer dafür vorgesehenen Öffnung in der
Wand einer Gießform angebracht wird. Selbstverständlich ist dabei
auf eine gute Abdichtung zwischen dem Gehäuse der Meßeinrichtung
und der Gießformwand zu achten.
Die Meßeinrichtung umfaßt in Kombination einen Temperaturfühler
und ein Kraftmeßgerät, dessen Meßwerte jedoch wegen der gegebenen
Proportionalität in Druckeinheiten angezeigt werden.
Den Temperaturfühler bilden ein Thermoelement 1, und zwar ein
solches vom Typ K, d. h. mit der Werkstoffpaarung Ni Cr - Ni, das
für den in Frage kommenden Temperaturbereich vorteilhaft ist. Die
Schenkel des Thermoelementes 1 sind zum Zwecke der Verkürzung der
Ansprechdauer in an sich bekannter Weise folienartig ausgewalzt
(solche Thermoelemente werden auch als superflink bezeichnet) und
in einer temperaturbeständigen keramischen Masse 2 eingebettet.
Lediglich die Lötstelle 3 der beiden Schenkel sowie die Anschluß
stellen für ein Kabel 4 zur Weiterleitung der Temperaturmeßgröße
nach außen liegen frei. Die keramische Masse 2 ist schließlich in
einem Edelstahlgehäuse 5 untergebracht. Das Thermoelement 1, die
keramische Masse 2 und das Edelstahlgehäuse 5 bilden zusammen den
Meßkopf 6.
Dieser stützt sich gegen eines der Enden einer Hülse 7 ab, die
aus einem kohlenstoffaserverstärkten Kunststoff gefertigt ist und
die Vorzüge eines geringen Gewichts und einer hohen Festigkeit
mit dem eines vernachlässigbar kleinen Wärmeausdehnungskoeffi
zienten verbindet. Mit dem anderen Ende der Hülse 7 ist ein Form
stück 8 aus gehärtetem Stahl verbunden, das rohrförmig ausgebil
det ist und an seinem unteren Ende eine Kugelkalotte 9 aufweist.
Dem Formstück 8 ist ein weiteres Formstück 10 zugeordnet, das mit
einem in die Kugelkalotte 9 hineinragenden Kugelprofil 11 sowie
mit einer zentralen Bohrung 12 versehen ist. Das weitere Form
stück 10 ist mit einem ringförmigen piezoelektrischen Kraftsen
sor 13 verbunden, der einen seitlichen Anschluß 14 für eine
zeichnerisch nicht dargestellte elektrische Leitung zur Übertra
gung der von ihm ausgehenden Meßwerte hat.
Die bisher beschriebene Meßeinrichtung ist auf ihrer ganzen Länge
von einem Gehäuse 15 aus nichtrostendem Stahl umschlossen. Es ist
an seinem unteren Ende mit einer Abdeckung 16 verschraubt. Um das
freie Ende des mit dem Meßkopf 6 verbundenen Kabels 4, das durch
den im Innern der Meßeinrichtung verlaufenden Kanal 17 entlangge
führt und zeichnerisch nur andeutungsweise dargestellt ist, im
Bereich des Anschlusses 14 nach außen leiten zu können, ist die
Abdeckung 16 mit einer Aussparung 18 zum Durchführen des Kabels 4
sowie zur Aufnahme einer Druckplatte 19 versehen, gegen die sich
der Kraftsensor 13 abstützt.
Durch den sich während des Gießprozesses aufbauenden Druck im In
nern der Gießform wird der Meßkopf 6 mit einem Druck beauf
schlagt, der über die Hülse 7 auf den Kraftsensor 13 übertragen
und als elektrisches Signal weitergeleitet wird. Da die aufge
brachte Kraft dem Forminnendruck proportional ist, kann das elek
trische Signal auf einem Anzeigegerät statt in Krafteinheiten un
mittelbar in Druckeinheiten abgelesen werden.
Das Besondere an der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung sind ihre
kompakte Bauform und die Übertragung des Forminnendruckes über
den mit der maßbeständigen Hülse gekoppelten Temperaturfühler.
Hierdurch kann eine Meßwertverfälschung des Forminnendruckes aus
geschlossen werden, da es bei der Kraftübertragung nicht zu einem
signifikanten "Wachsen" des Übertragungsteiles kommt. Durch den
Einsatz des speziellen Temperaturfühlers in der Formtrennung bei
kommt man eine Auskunft über die Temperatur sowohl der Formgra
vurfläche als auch der Leichtmetallschmelze.
Durch die Anwendung der neuen Meßeinrichtung ergeben sich im Ver
fahrensablauf des Druckgießprozesses Vorteile durch
- - direkte Steuerung der dritten Phase der Druckgießmaschine;
- - Ansteuern von Peripheriegeräten wie Vakuumpumpen zur Form evakuierung oder Temperiergeräten zur Formtemperierung;
- - schnelles Reproduzieren von Gußqualitäten durch Einstellen der qualitätsrelevanten Werkzeugparameter wie Werkzeugaufheiztem peratur der Formgravurflächen, Schmelzedruck und Schmelzetem peratur.
Claims (9)
1. Meßeinrichtung zur Erfassung von Druck und Temperatur im In
nenraum einer Druckgießform für Leichtmetallguß,
gekennzeichnet durch einen durch eine Wandöffnung in die
Druckgießform dicht einzuführenden länglichen Hohlkörper
(15), in dessen dem Innenraum zugekehrten einem Endbereich
ein mit einem Thermoelement (1) ausgestatteter Meßkopf (6)
sich axial verschiebbar gegen eine in dem Hohlkörper (15) in
Längsrichtung verschiebbare Hülse (7) aus bezüglich Tempera
turänderungen maßhaltigem Werkstoff abstützt und in dessen
anderem Endbereich ein piezoelektrischer Kraftsensor (13) an
geordnet ist, auf den die Hülse (7) bei Druckbeaufschlagung
auf den Meßkopf (6) einwirkt.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Meßkopf (6) als Edelstahlgehäuse mit einer darin befind
lichen temperaturbeständigen keramischen Masse (2) ausgebil
det ist, in die das Thermoelement (1) eingebettet ist.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schenkel des eingebetteten Thermoelements (1) folienartig
ausgewalzt sind.
4. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Thermoelement (1) von der Paarung
Ni Cr - Ni ist.
5. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Hülse (7) aus einem kohlenstoffaserver
stärkten Kunststoff besteht.
6. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß zwischen Hülse (7) und Kraftsensor (13) ein
zweiteiliges Kraftübertragungsglied (8, 10) vorgesehen ist,
das aus einem fest mit der Hülse (7) verbundenen Formstück
(8) mit einem kalottenartigen Profil (9) und einem sich gegen
den Kraftsensor (13) abstützenden weiteren Formstück (10)
besteht, welches ein dem Profil (9) zugeordnetes Gegenprofil
(11) aufweist.
7. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der andere Endbereich des Hohlkörpers (15)
mit einer den Kraftsensor (13) schützenden Abdeckung (16)
versehen ist, die eine Aussparung (18) zur Aufnahme einer am
Kraftsensor (13) anliegenden Drehscheibe (19) und zum Heraus
führen der Anschlußleitung (4) zum Thermoelement (1) aus dem
Inneren des Hohlkörpers (15) aufweist.
8. Meßeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abdeckung (16) mittels Schrauben lösbar mit dem Hohlkör
per (15) verbunden ist.
9. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Hohlkörper (15) aus nichtrostendem
Stahl gefertigt ist.
Priority Applications (1)
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