DE4425334C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formen oder Formteilen durch Verdichtung von partikelförmigem Material - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formen oder Formteilen durch Verdichtung von partikelförmigem MaterialInfo
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- DE4425334C2 DE4425334C2 DE4425334A DE4425334A DE4425334C2 DE 4425334 C2 DE4425334 C2 DE 4425334C2 DE 4425334 A DE4425334 A DE 4425334A DE 4425334 A DE4425334 A DE 4425334A DE 4425334 C2 DE4425334 C2 DE 4425334C2
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Casting Devices For Molds (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von For
men oder Formteilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
In der Europäischen Patentanmeldung 0 172 937, den Briti
schen Patentanmeldungen 2 031 767 und 2 245 204 und der
sowjetischen Erfindungsbeschreibung 1 090 489 sind Verfahren
offenbart, bei denen zunächst das erste Preßelement bewegt
wird und dann das zweite Preßelement ebenfalls bewegt wird,
wenn ein Parameter bezüglich der Formkammer einen vorgegebe
nen Wert erreicht hat.
Gemäß diesen Veröffentlichungen wird dieser Parameter von
der Länge des Bewegungsweges, der von dem ersten Preßelement
während des Verdichtungsvorgangs zurückgelegt wird, gebildet
oder hängt von diesem ab.
Somit erfolgt die Steuerung des Verdichtungsvorgangs nicht
auf der Grundlage von gemessenen Parametern, die den augen
blicklichen Zustand des partikelförmigen Materials, wie bei
spielsweise Formsand, das während des Verdichtungsvorgangs
verdichtet wird, um die gewünschte Form oder das gewünschte
Formteil zu bilden, darstellen, ab.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß
darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben,
mit dem der Verdichtungsvorgang in Abhängigkeit des augen
blicklichen Zustands des partikelförmigen Materials in der
Formkammer gesteuert werden kann, wobei das Ziel dieser
Steuerung darin besteht, Formen oder Formteile mit einer im
wesentlichen gleichförmigen Festigkeit in Serien- oder Mas
senproduktion herzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch
die Merkmale des Kennzeichnungsteils von Patentanspruch 1 ge
löst.
Indem der Druck in der Formkammer oder ein Parameter, der
von diesem Druck abhängt oder von diesem abgeleitet ist, zur
Steuerung verwendet wird, wird der Druck, mit dem die
einzelnen Partikel zusammengepreßt werden und der von grund
sätzlicher Wichtigkeit für die Festigkeit des fertigen Form
körpers ist, mehr oder weniger direkt als Steuerparameter in
den Verdichtungsprozeß eingeschlossen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur
Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung. Diese Vorrich
tung ist von der Art, wie sie in dem Oberbegriff von Patent
anspruch 4 angegeben ist. Die Vorrichtung ist gemäß der Er
findung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils von Pa
tentanspruch 4 gekennzeichnet.
Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildun
gen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung
wird auf die Unteransprüche verwiesen.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen einer Vor
richtung gemäß der Erfindung und verschiedene Ausführungsfor
men von Verfahren, die als Grundlage zur Programmierung des
Steuermittels für die Vorrichtung verwendet werden können,
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der
Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Er
findung im Längsschnitt, wobei die relevan
ten Sensor- und Steuermittel symbolisch dar
gestellt sind, und
Fig. 2-4 drei unterschiedliche beispielhafte Ausfüh
rungsformen von Prozeßdiagrammen, die als
Grundlage zur Programmierung des Steuermit
tels der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ver
wendet werden können.
Die beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß
der Erfindung, die, teilweise in symbolischer Form, in Fig. 1
gezeigt ist, umfaßt in einer an sich bekannten Weise die
folgenden mechanischen Hauptkomponenten:
- - eine Formkammer 1, die durch eine obere Wandung 2, eine Bodenwandung 3, zwei Seitenwandungen, die vor und hinter der Schnittebene der Zeichnung vorgesehen sind und damit in der Zeichnung nicht sichtbar sind, sowie ein erstes Modell 4 und ein zweites Modell 5 begrenzt ist,
- - einen Trichter 6, der nach unten durch einen Auslaß 7 in den oberen Teil der Formkammer 1 mündet,
- - eine erste Preßplatte 8, die mit dem Kolben eines ersten Hydraulikzylinders 10 durch eine erste Kolbenstange 9 ver bunden ist, und
- - eine zweite Formplatte 11, die mit dem Kolben in einem zweiten Hydraulikzylinder 13 durch eine zweite Kolbenstan ge 12 verbunden ist.
Hierbei sind die ersten und zweiten Modelle 4 und 5 an der
Seite der ersten Preßplatte 8 und der zweiten Preßplatte 11
befestigt und weisen in Richtung der Formkammer 1.
Eine Gußform oder ein Teil für eine solche Gußform, die aus
Formsand besteht, kann in einer an sich bekannten Weise her
gestellt werden, indem eine geeignete Menge an Formsand in
den Trichter 6 eingefüllt wird. Der Sand wird dann schnell
nach unten in die Formkammer 1 mittels eines nicht darge
stellten Einlaßmittels eingeblasen, woraufhin die Hydraulik
zylinder 10 und 13 betätigt werden, um die Preßplatten 8 und
11 und mit diesen die Modelle 4 und 5 aufeinanderzu zu bewe
gen, so daß der eingefüllte Formsand verdichtet wird, um das
gewünschte Gußformteil zu bilden.
Zusätzlich zu den zuvor erwähnten mechanischen Bauteilen ge
hören zu der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung eine Anzahl von
Sensoren, nämlich
- - ein Kammer-Druckaufnehmer 14 zur Erfassung des Druckes in der Formkammer 1,
- - ein erster Bewegungssensor 15 zur Erfassung der Länge des Bewegungsweges der ersten Preßplatte 8,
- - ein zweiter Bewegungssensor 16 zur Erfassung der Länge des Bewegungsweges der zweiten Preßplatte 11,
- - ein erster Zylinder-Druckaufnehmer 17 zur Erfassung des Druckes in dem ersten Hydraulikzylinder 10 sowie
- - ein zweiter Zylinder-Druckaufnehmer 18 zur Erfassung des Druckes in dem zweiten Hydraulikzylinder 13.
Schließlich gehören zu der in Fig. 1 dargestellten Vorrich
tung Steuermittel in der Form von
- - einem ersten Hydraulikventil 19, über das der erste Hydraulikzylinder 10 mit einer Quelle für unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit verbindbar ist, und
- - einem zweiten hydraulischen Ventil 20, über das der zweite Hydraulikzylinder 13 mit der genannten Quelle in Verbindung bringbar ist.
Weiterhin kann die Vorrichtung mit einer Anzahl von nicht
dargestellten Sensor- und Steuermitteln ausgerüstet sein,
mit denen andere Parameter als diejenigen, mit denen sich
die vorliegende Erfindung befaßt, erfaßt und gesteuert wer
den können.
Hinsichtlich der Verarbeitung der Signale von den verschiede
nen Sensoren und der darauf basierenden Betätigung der Steu
ermittel gehören zu der Vorrichtung weiterhin eine Steuerein
heit in der Form eines Computers 21 mit einem zugehörigen
Bildschirm 22 und einer Tastatur 23, wie er allgemein zur
Steuerung von industriellen Vorgängen bekannt ist.
An dieser Stelle soll der guten Ordnung halber angemerkt wer
den, daß angenommen wird, daß der Computer 21 von der Art
ist, die eine eingebaute Uhr hat, welche durch ein Uhrziffer
blatt 24 angedeutet ist.
Die Verbindungslinien zwischen den verschiedenen Teilen der
Vorrichtung, die in der vorliegenden Beschreibung nicht im
Detail beschrieben sind, tragen vierstellige Bezugsziffern.
Die ersten zwei Stellen der Bezugsziffern entsprechen der
Einheit, von der Signale abgegeben werden, während die
letzten beiden Stellen der Bezugsziffern die Einheit
bezeichnen, die die Signale erhält.
Eine erste Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfin
dung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
Nachdem das Verfahren bei Schritt 202 begonnen worden ist,
wird der Anfangsdruck P₂ für die zweite Preßplatte 11 in
einem Schritt 204 festgelegt. Dieser Druck P₂ ist der Druck
in der Formkammer 1, bei dem die zweite Preßplatte 11 in Be
wegung gesetzt wird, wenn dieser durch den Kammer-Druckauf
nehmer 14 gemessen wird.
In dem Schritt 206 wird die erste Preßplatte 8 in Bewegung
gesetzt, während das Ventil 20 natürlich im geschlossenen Zu
stand gehalten wird, um eine Bewegung der zweiten Preßplatte
11 zu verhindern. Der Druck PMC in der Formkammer wird bei
spielsweise mittels des Kammer-Drucksensors 14 gemessen.
In einem Schritt 210 wird nun die Frage gestellt, ob nun der
Formkammerdruck PMC gleich groß wie oder größer als der in
Schritt 204 festgelegte Anfangsdruck P₂ ist. Wenn die Ant
wort "nein" ist, wird die Messung des Formkammerdrucks PMC
wie zuvor weiter durchgeführt, und wenn die Antwort zu ir
gendeinem Zeitpunkt "ja" wird, wird die Preßplatte 11 in
einem Schritt 212 betätigt, so daß der Verdichtungsvorgang
jetzt sowohl mit der ersten Preßplatte 8 als auch mit der
zweiten Preßplatte 11 ausgeführt wird.
Dann wird in einem Schritt 214 die Frage gestellt, ob der
Preßvorgang beendet ist. Diese Frage kann auf der Grundlage
verschiedener Kriterien, beispielsweise dem Druck in der
Formkammer, beantwortet werden. Gemäß der Erfindung ist es
aber bevorzugt, einen geeigneten hohen Wert der Ableitung
des Formkammerdruckes über die Bewegungen der Preßplatten zu
verwenden, die dem Widerstand des verdichteten Sandes gegen
eine weitere Verdichtung entspricht. Es hat sich gezeigt,
daß die Verwendung dieses Kriteriums bewirkt, daß die
gebildeten und in bestimmter Weise geformten Körper die ge
wünschte Festigkeit haben.
Wenn die Antwort zu der Frage im Schritt 214 andeutet, daß
der Preßvorgang in der Tat beendet ist, wird der Preßvorgang
in einem Schritt 216 unterbrochen und ein neuer Vorgang kann
begonnen werden.
Nach dem Lesen der Beschreibung der Fig. 2 sollte es möglich
sein, die Fig. 3 und 4 sofort zu verstehen. Dabei sollte es
aus den Schritten 304, 308 und 404, 408 jeweils ersichtlich
sein, daß der Parameter, der die Betätigung der zweiten
Preßplatte triggert, wenn ein bestimmter vorgegebener Wert
erreicht wird, durch die Ableitung des Druckes in der
Formkammer über den Bewegungsweg der ersten Preßplatte bzw.
über die Zeit gebildet ist.
In den Schritten 314 und 414 kann dasselbe Kriterium zur
Feststellung, daß der Preßvorgang beendet ist, wie in
Schritt 214 in Fig. 2 verwendet werden, und unter besonderer
Bezugnahme auf Fig. 3 sollte bemerkt werden, daß die Berech
nung des in diesem Kriterium zu verwendenden Parameters
schon im Schritt 308 erfolgt ist.
Gemäß den Fig. 2-4 stellt der Formkammerdruck PMC den
Parameter oder einen Teil des Parameters dar, der als Start
kriterium für die zweite Preßplatte verwendet wird, und es
ist unter Bezugnahme auf Fig. 2 erwähnt, daß dieser Druck
mittels des Kammer-Druckaufnehmers 14 gemessen werden kann.
In der Praxis ist es jedoch häufig problematisch, den Form
kammerdruck unter Verwendung eines Druckaufnehmers, der in
einer der Wandungen der Kammer angeordnet ist, zu messen,
aber glücklicherweise ist es auch möglich, den Formkammer
druck indirekt mittels der beiden Zylinder-Druckaufnehmer 17
und 18 zu messen. Das führt nicht notwendigerweise zu densel
ben Werten während des gesamten Preßvorgangs wie wenn ein
Kammer-Druckaufnehmer verwendet wird, aber irgendwelche not
wendigen Korrekturen können einfach durch Experimente ausge
führt werden.
Hinsichtlich derjenigen Messungen des Bewegungsweges der
Preßplatten, die in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform
notwendig sind, können diese Messungen mittels der beiden Be
wegungssensoren 15 und 16 ausgeführt werden. Diese Messungen
erfolgen in an sich bekannter Weise durch Ermittlung der Be
wegungen der beiden Preßplatten 8 und 11. Diese Preßbewegun
gen werden begonnen, indem die hydraulischen Ventile 19 bzw.
20 geöffnet werden, so daß die zugehörigen Hydraulikzylinder
10 und 13 zu arbeiten beginnen.
Aus den Fig. 2-4 ist ersichtlich, daß die dargestellten
Verfahren nur einfache Verfahren sind, d. h. sie allein die
Herstellung eines einzigen geformten Körpers in der Formkam
mer 1 betreffen. Fachleute in dieser Technik werden jedoch
wissen, wie diese Prozeßdiagramme mit den erforderlichen
Schleifen versehen werden müssen und wie die Formkammer mit
einer automatisch arbeitenden Sandeinschießeinrichtung und
Ausrüstung zur Beseitigung der Formen oder Formteile, die
hergestellt worden sind, zu kombinieren sind, um es möglich
zu machen, die Erfindung in der Massenproduktion von Formen
oder Formteilen zu verwenden, wie sie beispielsweise in den
gut bekannten DISAMATIC R-Maschinen verwendet werden.
Schließlich sollte der guten Ordnung halber bemerkt werden,
daß die in den Fig. 2-4 gezeigten Verfahrensdiagramme na
türlich für die Programme verwendet werden sollen, die in
den Computer 21 beispielsweise durch Einlesen über die Tasta
tur 23 und Prüfung auf dem Bildschirm 22 eingegeben werden.
Bezugszeichenliste
1 Form
2 Obere Wandung
3 Bodenwandung
4 Erste Form
5 Zweite Form
6 Trichter
7 Auslaß
8 Erste Preßplatte
9 Erste Kolbenstange
10 Erster Hydraulikzylinder
11 Zweite Preßplatte
12 Zweite Kolbenstange
13 Zweiter Hydraulikzylinder
14 Kammer-Druckaufnehmer
15 Erster Bewegungssensor
16 Zweiter Bewegungssensor
17 Erster Zylinder-Druckaufnehmer
18 Zweiter Zylinder-Druckaufnehmer
19 Erstes Hydraulikventil
20 Zweites Hydraulikventil
21 Computer
22 Bildschirm
23 Tastatur
24 Uhrzifferblatt
XXYY Verbindungslinien von XX nach YY
2 Obere Wandung
3 Bodenwandung
4 Erste Form
5 Zweite Form
6 Trichter
7 Auslaß
8 Erste Preßplatte
9 Erste Kolbenstange
10 Erster Hydraulikzylinder
11 Zweite Preßplatte
12 Zweite Kolbenstange
13 Zweiter Hydraulikzylinder
14 Kammer-Druckaufnehmer
15 Erster Bewegungssensor
16 Zweiter Bewegungssensor
17 Erster Zylinder-Druckaufnehmer
18 Zweiter Zylinder-Druckaufnehmer
19 Erstes Hydraulikventil
20 Zweites Hydraulikventil
21 Computer
22 Bildschirm
23 Tastatur
24 Uhrzifferblatt
XXYY Verbindungslinien von XX nach YY
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung von Gußformen oder Teilen von
solchen Formen durch Verdichtung von partikelförmigem Ma
terial wie Formsand in einer Formkammer, deren Umfangs
wandungen erste und zweite Preßelemente aufweisen, die
aufeinander zu bewegbar sind, wobei von den Preßelementen
zumindest eines ein Modell trägt, das entsprechend der ge
wünschten Form der entsprechenden Teile des zu gießenden
Bauteils bei Verwendung der Formen oder Teile der Formen
geformt ist, wobei die Bewegungen der Preßelemente in
einer solchen Weise steuerbar sind, daß die
Preßbewegungen des ersten Preßelements zunächst begonnen
wird, woraufhin die Preßbewegung des zweiten Preßelements
begonnen wird, wenn die Preßbewegung des ersten
Preßelements eine vorgegebene Veränderung in mindestens
einem Parameter zumindest in der Formkammer bewirkt hat,
dadurch gekennzeichnet,
- a) daß der Parameter als der Druck in der Formkammer oder als ein Parameter, der von dem Druck abhängt oder von diesem abgeleitet ist, gewählt ist, und
- b) daß die erwähnte Veränderung als eine solche gewählt wird, die einem Druckanstieg in der Formkammer ent spricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Parameter als die Ableitung über die Preßbewegung des
ersten Preßelements des Drucks in der Formkammer oder der
Kraft, mit der das erste Preßelement bewegt wird oder der
Kraft, die auf das zweite Preßelement während der
Preßbewegungen des ersten Preßelements wirkt oder eines
Parameters, der sich übereinstimmend mit diesen ändert,
gewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Parameter als Ableitung über die Zeit des Drucks in
der Formkammer oder der Kraft, mit der das erste Preßele
ment bewegt wird oder der Kraft, die auf das weite Preße
lement während der Preßbewegung des ersten Preßelements
wirkt, oder eines Parameters, der sich übereinstimmend
mit diesen verändert, gewählt wird.
4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, mit
- a) einer Formkammer (1),
- b) Füllmitteln (6, 7) zum Einfüllen von partikelförmigem Material in die Formkammer (1),
- c) einem ersten Preßelement (8) und einem zweiten Preßele ment (11), wobei eines der Preßelemente (8, 11) geeig net ist, eine Form zu tragen, wobei die Preßelemente (8, 11) zusammen mit irgendwelchen Modelle (4, 5) sich gegenüberliegend zugewandte Begrenzungen in der Formkammer darstellen und Preßbewegungen aufeinander zu ausführen können unter der Steuerung,
- d) von Steuermitteln (21) zur Steuerung der Preßelemente (8, 11) in der Weise, daß zuerst die Preßbewegung des ersten Preßelements (8) begonnen wird, woraufhin die Preßbewegung des zweiten Preßelements (11) begonnen wird, wenn die Preßbewegung des ersten Preßelements (8) eine vorgegebene Veränderung mindestens eines Parameters zumindest in der Formkammer (1) bewirkt hat,
dadurch gekennzeichnet, daß
- e) daß die Steuermittel (21) geeignet sind, auf einen Druckanstieg in der Formkammer (1) oder eine entspre chende Änderung in einem Parameter, der von dem Druck abhängt oder von diesem abgeleitet ist, reagiert.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuermittel (21) geeignet sind, auf die Ableitung
über die Preßbewegung des ersten Preßelements (8) des
Druckes in der Formkammer (1) oder der Kraft, mit der das
erste Preßelement (8) bewegt wird oder der Kraft, die auf
das zweite Preßelement (11) während der Preßbewegung des
ersten Preßelements (8) wirkt oder eines Parameters, der
sich übereinstimmend mit diesen ändert, zu reagieren.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuermittel (21) geeignet sind, auf die Ableitung
über die Zeit des Druckes in der Formkammer (1) oder der
Kraft, mit der das erste Preßelement (8) bewegt wird oder
der Kraft, die auf das zweite Preßelement (11) während
der Preßbewegung des ersten Preßelements (8) wirkt oder
eines Parameters, der sich übereinstimmend mit diesen än
dert, zu reagieren.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DK085893A DK169236B1 (da) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | Fremgangsmåde ved fremstilling af støbeforme eller dele af sådanne ved sammenpresning af partikelmateriale samt apparat til udøvelse af fremgangsmåden |
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Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DISA INDUSTRIES A/S, HERLEV, DK |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130201 |