DE4344411C2 - Druckgießmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckgiessmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Für die Steuerung der Bewegung eines Giesskolbens einer Druckgiessmaschine ist es u. a. wichtig zu wissen, zu welchem Zeitpunkt und mit welchem Volumen die Form gefüllt ist. Zwar ist das Volumen des Formhohlraumes an sich konstant, nicht jedoch die der Giessbüchse zugeführte Menge an Metall, die sich im Verlaufe einer längeren Zeit, z. B. durch Schlacken­ reste od. dgl. an der Giesspfanne, verändern kann. Nach der CH-PS 668 385 wird vorgeschlagen, einen Beschleunigungsmesser für den Giesskolben zu verwenden. Damit lassen sch zwar rela­ tiv frühzeitig Aussagen über die Abbremsung des Giesskolbens am Ende seines Weges treffen, eine Vorhersage am Anfange der Kolbenbewegung ist jedoch nicht möglich.

Während für die Niveaubestimmung einer Metallschmelze bei grösseren Öfen bereits die verschiedensten Vorschläge gemacht wurden, ist die Situation bei Druckgiessmaschinen, und insbe­ sondere bei Kaltkammer-Druckgiessmaschinen, deswegen be­ sonders heikel, weil der Platz für grössere Einbauten nicht zur Verfügung steht. Deshalb wurde in der DE 41 12 753 A1 der Vorschlag gemacht, den Sensor für die Bestimmung des Füll­ volumens an einer von der Giessbüchse an sich entfernten Stelle anzuordnen und das Volumen aus der Ferne mittels elek­ tromagnetischer Strahlung und Laufzeitmessung zu erfassen. Allerdings sind die Möglichkeiten der Anordnung des Sensors so weit ausserhalb des Bereiches von Hantierungseinrichtungen für die Beschickung der Maschine nur beschränkt, so dass der Sensor stets der Gefahr von Beschädigungen ausgesetzt ist. Was aber noch schwerer wiegt, ist, dass die Laufzeitmessung mittels elektromagnetischer Strahlung - nicht zuletzt auf­ grund der dabei zu erfassenden kurzen Zeiten - relativ unge­ nau ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mess­ anordnung zur Messung des in eine Giessbüchse einer Druck­ giessmaschine eingefüllten Metallvolumens derart auszubilden, dass der Bereich oberhalb der Einfüllöffnung der Giessbüchse von Sensorikteilen freibleibt. Dies sollte erreicht werden, um einen ungestörten Betrieb bzw. Befüllung der Maschine zu erreichen und die Sensorik nicht einer Gefährdung auszu­ setzen, was letztlich zu verfälschten Messergebnissen und damit Ausschussware führen würde. Aufgrund der ungünstigen Umgebungsverhältnisse im Bereich der Maschine sollte Abstand von der Verwendung elektrooptischer Sensoren, Messeinrich­ tungen etc. genommen werden.

Die Lösung der mit der Erfindung gestellten Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Durch diese Konstruktion wird in vorteilhaft einfacher Weise eine Volumensbestimmung bzw. Volumenskontrolle möglich, ohne dass Beschränkungen im Hantierungsbereich der Maschine ent­ stehen bzw. dass die Messeinrichtung der Gefahr von Beschädi­ gungen ausgesetzt ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Merkmale des Anspruches 2 vorgeschlagen. Auf Grundlage dieser Messtechnologie kann die Messeinrichtung an einer optimal geschützten Stelle der Maschine - z. B. an der Un­ terseite der Giessbüchse - angeordnet werden.

Besonders einfach und störungssicher kann diese Messeinrich­ tung nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung gemäss Anspruch 3 ausgebildet werden.

Es sind nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen. Auch nach dieser Messtechnologie kann zuverlässig und mit geringem baulichen Aufwand die erforderliche Volumensmessung vorge­ nommen werden. Insbesondere trifft dies auch für eine erfin­ dungsgemässe Ausgestaltung nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entsprechend dem Anspruche 5 zu.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden nach einer be­ vorzugten Ausführungsform zur Erfassung des Volumens an Me­ tallschmelze bereits beim Einfüllen in die Giessbüchse unter Berücksichtigung des bereits in der Giessbüchse eingebrachten Metalls die Merkmale des Anspruches 6 vorgeschlagen.

Um das Messergebnis der Volumensbestimmung zu optimieren bzw. gegebenenfalls auch zu präzisieren, werden nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Merkmale des Anspruches 7 vorgeschlagen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand von unter Bezugnahme der einzigen Figur der Zeichnung bespro­ chenen Ausführungsbeispielen.

In der Zeichnung ist eine Giessbüchse 1 dargestellt, die zwi­ schen einer Aufspannplatte 2 und einer stationären Formplatte 3 eingespannt ist. An die stationäre Form 3 ist die zugehö­ rige bewegliche Form 4 angelegt. Diese bildet mit der statio­ nären Form 3 einen verengten Anschnitt 5.

Die Giessbüchse 1 besitzt in üblicher Weise eine Einfüll­ öffnung 6 und bildet eine Führung für einen Giesskolben 7, der in üblicher Weise von einem Antriebskolben 8 angetrieben ist. Der Antriebskolben 8 ist über Leitungen 9, 10 mit einer Steuereinrichtung 11 verbunden.

Während all diese Teile herkömmlicher Natur sind, sind an der Giessbüchse 1, und zwar an deren Mantelfläche, gemäss der Zeichnung drei verschiedene Messeinrichtungen 12, 13, 14 angeordnet, die alle zusammen oder jeweils für sich (oder nur zwei davon) verwirklicht sein können. Jede dieser Messein­ richtungen 12 bis 14 ist mit der Steuereinrichtung 11 ver­ bunden, um dieser das Volumen der in die Giessform 1 einge­ füllten Metallschmelze 15 mitzuteilen. Da das Volumen des an den Anschnitt 5 anschliessenden Formhohlraumes 16 bekannt bzw. konstant ist, hängt die Endposition des gegen den Form­ hohlraum 16 vorzuschiebenden Kolbens 7 von der Einfüllmenge an flüssigem Metall 15 in die Giessbüchse 1 ab. Kurz vor die­ ser Endposition ist der Kolben 7 durch die Steuereinrichtung 11 abzubremsen.

Im Falle der Messeinrichtung 12 handelt es sich um einen Ul­ traschallgeber 17 in einem Gehäuse 18, der die Lage der Grenzfläche zwischen dem flüssigen Metall 15 und der darüber­ liegenden Luft mittels Laufzeitmessung misst, indem er sowohl als Sender für Ultraschallimpulse als auch als Empfänger be­ trieben wird. Zu diesem Zwecke ist eine an sich bekannte Laufzeitmesseinrichtung 19 vorgesehen, die selbst eine Recheneinrichtung für die Berechnung des Volumens an flüs­ sigem Metall 15 enthalten kann, obwohl es bevorzugt ist, wenn diese Recheneinrichtung in der Steuereinrichtung 11 vorgese­ hen ist. Dabei kann die Recheneinrichtung in vereinfachter Form als blosse Tabelle vorgesehen sein, in die das gemessene Niveau (Grenzfläche) der Metallfläche eingegeben und das zu­ gehörige Volumen ausgelesen wird. Es ist ersichtlich, dass die Messeinrichtung 12 an einer besonders geschützten Stelle unterbringbar ist, nämlich an der Unterseite der Giessbüchse 1 bzw. dass der Raum oberhalb der Einfüllöffnung 6 bei Anord­ nung einer Messeinrichtung 12 frei von allenfalls behindern­ den und/oder beschädigbaren Teilen ist.

Die Messung kann aber auch mit Hilfe einer Mikrowellensonde 13 erfolgen, die dann zweckmässig in eine Bohrung 20 der Giessbüchse 1 eingesetzt wird, und zwar mit ihrem abgewin­ kelten Kopfteil, an den ein lediglich strichliert angedeu­ teter Antennenteil 21 angeschlossen ist. Gegenüber dem Innen­ raum der Giessbüchse 1 ist die Bohrung 20 zweckmässig durch einen Stopfen 22, insbesondere aus Keramikmaterial, abge­ schlossen.

Die Messeinrichtung 13 besteht also aus einem Hohlleiter mit einer am Teil 21 angebrachten Antenne, wobei die Auswertung im wesentlichen ebenfalls über die Laufzeit erfolgt. Hier wird zweckmässig das Dopplerprinzip angewandt. Es versteht sich aber, dass die relativ längere Laufzeit eines Ultra­ schallmessers 12 potentiell eine höhere Genauigkeit erzielbar ist. Das Mikrowellen-Messgerät 13 besitzt an der Achse der Antenne Kreuzkopplungseinrichtungen, die einen Teiles des vorlaufenden bzw. des reflektierten Signales auskoppelt, so­ wie eine mit diesen Kreuzkopplungseinrichtungen verbundene Ueberlagerungs-Kopplungseinrichtung, wenn nach dem Doppler­ prinzip gearbeitet werden soll.

Entweder an der Stelle der Messeinrichtung 12, der Mess­ einrichtung 13, im kolbenseitigen Giessbüchsenendbereich oder (bevorzugt) im Bereiche der Einfüllöffnung 6 und rund um diese angebracht, kann eine Wirbelstrom-Messeinrichtung 14 vorgesehen sein. Gegebenenfalls besteht zumindest ein Teil der Giessbüchsenwandung, an die die Wirbelstrom-Messeinrich­ tung 14 anschliesst, aus nicht magnetischem Material, wie etwa Keramik. Denn je nach dem Füllungsgrade der Giessbüchse 1 wird sich aufgrund der Leitfähigkeit der Metallschmelze 15 ein unterschiedlicher Wechselstromwiderstand an der, hier rund um die Einfüllöffnung 6 herum angeordneten, Wechsel­ stromspule ergeben. Diese Inpedanzänderung ist dem Abstande des Messobjektes, d. h. der Oberfläche der Schmelze 15 propor­ tionales und vorteilhafterweise auch lineares, Signal. Dieses Signal wird einer Auswertestufe 23 zugeführt, die vorteilhaft über ein (nicht dargestelltes) temperaturempfindliches Glied eine Temperaturkompensation durchführt, wie dies an sich be­ kannt ist. Falls jedoch stets mit demselben Metall und im wesentlichen gleichbleibenden Temperaturen gearbeitet wird, kann eine Temperaturkompensation entfallen.

Die Messeinrichtung 14 umfasst gegebenenfalls ein Eich-Sen­ sorteil, das ein, beispielsweise von der Giessbüchsenwand herrührendes, Referenzsignal liefert und ein Mess-Sensorteil, das ein vom Niveau der Metallschmelze abhängiges Signal lie­ fert. Sowohl eine in der Einfüllöffnung 6 angeordnete, als auch eine die Giessbüchse 1 umschliessende Messeinrichtung 14, kann als ein- bzw. aufsetzbares Ringelement ausgebildet sein.

Wenn auch anhand der Zeichnung drei verschiedene, am Mantel der Giessbüchse anbringbare Messeinrichtungen 12 bis 14 ge­ schildert wurden, so versteht es sich, dass eine einzige sol­ che Messeinrichtung genügen mag. Anderseits kann die An­ ordnung auch so getroffen sein, dass eine der Messeinrich­ tungen, insbesondere die Wirbelstrom-Messeinrichtung 14, angewendet wird und gegebenenfalls eine zweite zur Bildung eines Mischsignales bzw. allenfalls für eine Korrektur ver­ wendet wird.

Claims (7)

1. Druckgiessmaschine, insbesondere Kaltkammer-Druckgiessmaschine, mit einem in einer Giessbüchse gelagerten Giesskolben zum Eindrücken von Metallschmel­ ze in einen Formhohlraum, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des in die Giessbüchse (1) eingebrachten Volumens von Metallschmelze (15) mindes­ tens eine, unmittelbar am Mantel der Giessbüchse (1) angebrachte Volumen- Messeinrichtung (12, 13, 14) vorgesehen ist, deren Ausgangssignal einem Steu­ ereingang einer Steuereinrichtung (11) zugeführt ist, welche insbesondere zur Ab­ bremsung des Giesskolbens (7) vor dem Erreichen seiner dem Formhohlraum (16) zugewandten Endposition in der Giessbüchse (1) über Steuerleitungen (9, 10) mit einem Antriebskolbenaggregat (8) für den Giesskolben (7) verbunden ist.

2. Druckgiessmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenmess-Einrichtung (12, 13), ein Ultraschall- oder Mikrowellen- Impulslaufzeitmess-System, am Mantel der Giessbüchse (1) angeordnet ist und zur Ermittlung der Füllhöhe der Metallschmelze (15) in der Giessbüchse (1) oder im Formhohlraum vorgesehen ist.

3. Druckgiessmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein strahlungselektrischer Sende- und Empfangswandler (13), wie eine Antenne für Mikrowellenstrahlung, einen abgewinkelten, Antennenteil (21) aufweist und mit Kreuzkopplungseinrichtungen ausgerüstet ist, die einen Teil des vorlaufenden oder reflektierten Signals auskoppeln.

4. Druckgiessmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass als Volumenmess-Einrichtung eine (13) an der Giessbüchse (1) oder eine durch eine Bohrung (20) in der Wandung der Giessbüchse (1) auf die Metallschmelze (15) gerichtete Mikrowellensonde vorgesehen ist, welche Sonde die Sende- und Empfangsantenne eines den Dopplerfrequenzverschiebungs- Effekt erfassenden Bewegungssensors ist.

5. Druckgiessmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anten­ ne einen abgewinkelten Antennenteil (21) aufweist und mit Kreuzkopplungseinrichtungen sowie mit einer mit diesen Kreuzkopplungseinrichtungen verbundene Überlagerungskopplungseinrichtung ausgerüstet ist.

6. Druckgiessmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass als Volumen-Messeinrichtung (14) eine, im Bereiche einer Ein­ füllöffnung (6) für Metallschmelze (15), am Mantel der Giessbüchse (1) angeord­ nete Wirbelstrom-Messeinrichtung, in Form einer um diese Einfüllöffnung (6) her­ um angeordneten Wechselstromspule, vorgesehen ist, deren Impedanz durch das durch die Einfüllöffnung (6) erbrachte und bereits in der Giessbüchse oder im Formhohlraum befindliche Volumen der Metallschmelze (15) bestimmt wird und in funktionellem Zusammenhang zum Füllvolumen steht.

7. Druckgiessmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass eine der Volumenmesseinrichtungen (12, 13, 14), die Wirbel­ strom-Messeinrichtung (14) als Hauptmesseinrichtung vorgesehen ist, und die Messwerte mindestens einer der weiteren Volumen-Messeinrichtungen (12, 13) zur Bildung von Korrekturwerten bzw. zur Bildung von Mischsignalen für die Volu­ menbestimmung vorgesehen sind.