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Publication number: DEC0009262MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 24. April 1954 Bekanntgemadtot am 18. Oktober 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTANMELDUNG

KLASSE 31c GRUPPE 18oi INTERNAT. KLASSE B22d —

C 9262 VI/31c

Robert Doat, Lüttich (Belgien)

ist als Erfinder genannt worden

Compagnie Generale des Conduites d'Eau Societe Anonyme,

Lüttich (Belgien)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Cohausz, Patentanwalt, Düsseldorf

Schleudergießmaschine

Zusatz zum Patent 831 137 Die Priorität der Anmeldung in den Niederlanden vom 25. April 1953 ist in Anspruch genommen

Die Erfindung stellt einen Zusatz zum Patent 831 137 dar. Das Hauptpatent schildert eine Maschine zum Schleudergießen von Rotationskörpern, die so- beschaffen ist, daß alle Teile der Maschine, die für sich bestimmte Arbeitsvorgänge auszuführen haben, von einem einzigen bewegHchen Element automatisch gesteuert werden. Das bewegte Element besteht aus einer mit konstanter Geschwindigkeit umlaufenden . Welle. Die Welle ist mit einer Reihe von Nocken versehen, von denen jeder einen Arbeitsvorgang der Maschine steuert. .

Die Erfindung betrifft eine: Maschine gemäß dem Hauptpatent 831 137, die es gestattet, aus einem mehr oder weniger flüssigen Material Stücke oder Gegenstände im Schleudergußverfahren herzustellen, und zwar in einer Folge von Arbeitsgängen, die endlos kontinuierlich und. völlig automatisch ablaufen, wobei der möglichen. Veränderung des Zustandes des Materials beim ■; Beginn oder während

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der Herstellung sowie gleichzeitig den Veränderungen der anderen Elemente, die auf das Funktionieren der Maschine Einfluß haben. Rechnung getragen wird. <

Es ist bekannt, Maschinen aller Art zu automatisieren und ihre Bewegungen z.B. mit Hilfe von Nocken und Rollen zu synchronisieren.

Bei den Maschinen, die durch mehr oder weniger flüssiges Material gespeist werden, hängt die

ίο Qualität und Gleichmäßigkeit der Fabrikation im wesentlichen von physikalisch-chemischen und thermischen Faktoren ab, denen die bekannten automatischen Maschinen keinerlei Rechnung tragen.
Die Erfindung bezweckt, diesen Mangel zu beseitigen.

Im besonderen wird eine Schleudergießmaschine gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen von Regelorganen vorhanden sind, von denen eine dazu dient, nach Inbetriebnahme

.20 der Maschine die Ausführung einer Folge mechanischer und zyklischer Operationen sicherzustellen und mit der zweiten Gruppe der Regelorgane zusammenzuarbeiten, die auf die physikalischen Eigenschaften des zu behandelnden Materials und des Produktes während seiner Herstellung reagieren, und zwar dergestalt, daß nach Inbetriebnahme der Maschine die Funktion der ersten Gruppe der Regelorganie durch die zweite Gruppe derselben beeinflußt und korrigiert wird.

Es ist sogar möglich, von einem zum anderen Behandlungszyklus oder sogar während des gleichen Zyklus die Dauer der verschiedenen Operationen den veränderlichen Umständen des Gusses anzupassen.

Einer der wichtigsten veränderlichen Faktoren ist der Zustand des Materials beim Beginn eines jeden Zyklus oder, genauer gesagt, die Fließfähigkeit oder Viskosität des Materials, da der Schleuderguß beim Beginn ein mehr oder weniger flüssiges Material erfordert.

Im allgemeinen hängt die Fließfähigkeit eines Materials 'hauptsächlich von seiner Temperatur und seiner Zusammensetzung ab. Diese beiden Faktoren können sich sogar in gewissen Fällen gegenseitig beeinflussen.

Bei der Schleudergußmaschine gemäß der Erfindung sind die Anfangseinstellungen der ersten Gruppe von Regelorganen von den Faktoren abhängig, die die Fließfähigkeit oder den mittleren Normalzustand des Materials definieren, und weiterhin von den kennzeichnenden Eigenschaften in bezug auf Form und Abmessung der hierzustellenden Werkstücke.

Bei Beginn eines neuen Operationszyklus empfängt die Maschine ein Material, das eine bestimmte Zusammensetzung und Temperatur besitzt, die bisweilen von den mittleren Werten dieser beiden Faktoren abweichen und auf die man schwer einwirken kann.

Es ist andererseits nötig, der Tatsache Rechnung zu tragen, daß die beiden Elemente sich oft von einem Zyklus zum anderen ändern.

Von Inbetriebnahme der Maschine an kann die Steuerung durch die erste Gruppe der Regelorgane automatisch mit Hilfe einer zweiten Gruppe von Regelorganen beeinflußt und korrigiert werden, wobei die zweite Gruppe 'mit der ersten Gruppe ■ zusammenarbeitet und so dem Einfluß der Veränderung der Faktoren ausgesetzt ist, die den Normalzustand der Materie und/oder des¹ Produktes bestimmen.

Die Variation der Temperatur stellt eine meßbare Veränderung des Zustandes der Materie dar, der durch Anpassung der Dauer oder der Regeln, nach denen die Operationen, die im Laufe des Zyklus durchgeführt werden müssen, verändert werden, Rechnung getragen werden kann.

Im Zusammenhang ,mit dieser Maßnahme oder an Stelle derselben bestehen offensichtlich noch andere Möglichkeiten oder Mittel, um die Veränderung des Zustandes des Materials bei Eintritt in die Maschine zu messen.

Man weiß, daß das Material zunächst nach der Schleudergießform befördert wird und daß es, um dorthin zu gelangen, einen gewissen Weg zurücklegen muß.

Je nach seiner Viskosität und allen ähnlichen Charakteristiken braucht das Material überdies eine mehr oder weniger lange Zeit, um' diesen Weg zu durchlaufen, d. h. daß eine Veränderung der Viskosität mit einer Veränderung der mittleren Fließgeschwindigkeit des Materials korrespondieren wird.

Das Messen dieser Geschwindigkeit kann demnach zum Anzeigen der Veränderung des Initialzustandes des Materials benutzt werden.

Während des Verlaufs eines Operationszyklus senkt sich kontinuierlich die Temperatur des Materials, was eine neue Veränderung der Viskosität nach sich zieht, wobei diese Veränderung direkt vom Initialzustand des Materials abhängig ist.

Die Veränderung der Viskosität während des Ablaufs der mechanischen Operation hat desto wichtigere Folgen, je niedriger die Initialtemperatur des Materials war.

Der Einfluß der Viskosität kann auch durch die FHeßgeschwindigkeit des Materials gemessen werden oder durch die Variationen seiner Temperatur oder mit Hilfe beider Faktoren gemeinsam.

Nachdem gemäß den vorstehenden Vorschlägen die Veränderung des Zustandes des Materials beim Ursprung und während der Fabrikation mit Hilfe beliebiger geeigneter Vorrichtungen gemessen worden ist, kann man die entsprechenden Abweichungen der Anzeigeorgane der Meßvorrichtungen dazu benutzen, um. Impulse hervorzurufen, die es erlauben, die vorstehend beschriebene automatische Maschine zu steuern oder sie während des Betriebes zu korrigieren.

Die Intensität dieser Impulse, die Zeitintervalle, die zwei aufeinanderfolgende Impulse trennen, und alle anderen 'angezeigten Resultate, eventuell gemeinsam mit denen, die aus den Messungen der Veränderung der Temperatur des Materials stammen, gestatten es, die Dauer der Operationen oder die Regeln, nach denen diese durchgeführt werden sollen, als Funktion des Zustandes des Materials festzuliegen.

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Es ist ein besonderer Vorteil, die Schleudergußmaschine gemäß der Erfindung so herzustellen, daß die erste Gruppe der Regelorgane ein System von Nocken umfaßt, die ein in axialer Richtung veränderlichies Profil besitzen und mit Rollen zusammenarbeiten, wohingegen die zweite Gruppe der Regelorgame so beschaffen ist, daß sie unter dem Einfluß des physikalischen Zustandes des zu bearbeitenden Materials oder des herzustellenden Produktes die Nocken der ersten Gruppe der Regelorgane axial in bezug auf die Rollen verschiebt.

Auf diese Art und Weise wird der Arbeitsgang der Maschine kontinuierlich und völlig automatisch, wobei ein Operationszyklus sich endlos wiederholen kann und sich in jedem Augenblick den gegebenen Umständen anpaßt.. '

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen stellen dar in Fig. ι und 2 zusammen eine schematische Ansicht einer automatischen Maschine gemäß der Erfindung,

Fig. 3 die Gruppen, der Regelorgane der Maschine schematisiert,

Fig. 4 in vergrößertem Maßstab ein Ausführungsbeispiel für einen der verwendeten Nocken (29).

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird als Beispiel eine automatische Schleudergußmaschine zur Herstellung von Rohren beschrieben.

Es wird auf jeden Fall darauf hingewiesen, daß die Erfindung genausogut auf jeden anderen Typ von Schleudergießmaschinen angewendet werden kann und daß sowohl das verwendete Material als auch die Form oder Abmessungen der hergestellten Werkstücke von untergeordneter Bedeutung sind.

Die Rohrgießmaschine, wie in Fig. 1 -und 2 dargestellt, besteht aus einer rotierenden Gießform 15, die von einem Gehäuse 16" umgeben ist, das ein Drehen der Form um sich selbst unter gleichzeitigem Kühlen der Außenseite derselben gestattet. Das Gehäuse 16" ruht auf einem Schlitten, damit die Gießform sich in Längsrichtung sowohl in einem als auch im entgegengesetzten Sinne bewegen kann.

Das Drehen der Form wird durch einen Motor 16' bewirkt, während ein anderer Motor am Chassis, das die Form trägt, angebracht ist und die seitliche Verschiebung der Form bewirkt.

Das zu bearbeitende Material ist in flüssigem Zustande in einer Gießpfanne 1' enthalten, deren Kippbewegung durch eine Winde veranlaßt wird. Aus der Gießpfanne fließt das Material in einen Überlauf 10 und sodann in eine Rinne 8, die möglichst genau in Verlängerung der Achse der Schleudergießform. 1 5 angebracht ist.

Um die Arbeitsgänge zu vereinfachen und zu beschleunigen, kann 'man die Maschine mit Austauschüberläufen und -rinnen versehen, die dazu dienen, nacheinander die vorher verwendeten zu ersetzen.

Man kann die Überläufe und Rinnen in der Wartezeit kühlen und reinigen und sie eventuell mit geeigneter Substanz überziehen, um ein gutes Fließen des Materials zu erreichen.

Im vorliegenden Beispiel soll die Gießpfanne mit Material gefüllt sein; dann umfaßt ein Arbeitszyklus die folgenden Arbeitsgänge, von denen mehrere gleichzeitig durchgeführt werden können :

a) Die Gießform wird seitlich so verschoben, daß ein Gießkanal in dieselbe unter eventuell gleichzeitigem Überziehen der Innenwand der Gießform eingeführt wird;

b) die Gießform wird in Rotation versetzt;

c) die Gießpfanne wird gekippt;

d) das Material fließt den Überfall entlang und gelangt durch die Rinne in die rotierende Form;

e) die Form wird in axialer Richtung in umgekehrten Sinne wie das erste Mal verschoben, um die Rinne progressiv aus der Form zu ziehen;

f) die Gießpfanne wird in ihre Ursprungsstellung ■ zurückgebracht;

g) die Rotation der Gießform wird abgebremst und die Form zum Stillstand gebracht;

h) die Überläufe und die Rinnen werden durch ^; andere verwendungsbereite Teile ersetzt, während die ersteren gereinigt, gekühlt und erneut überzogen werden;

i) das Werkstück wird aus der Form herausgezogen;

j) die Gießpfanne wird wieder gefüllt.

Der gleiche Zyklus kann so oft wie gewünscht wiederholt werden.

Es ist leicht einzusehen, daß man die Ordnung und Dauer der Operationen-' als Funktion der Besonderheiten in Form und Abmessung der herzustellenden Werkstücke und des Ausgangszustandes des Materials, der durch eine bestimmte Temperatur und Zusammensetzung festgelegt ist, mit Vorteil regulieren kann.

Diese Regulierung kann z. B. durch eine erste Gruppe von Regelorganen erzielt werden, die aus einem System von Nocken und Rollen bestehen, wie in Fig. 3 dargestellt.

Dieses System setzt voraus, daß jedes Organ durch einen bestimmten Gerätmotor bedient wird.

Es gibt daher ebenso viel Nocken und Rollen wie zu bedienende Organe.

Alle Nocken sitzen auf einer gemeinsamen Welle 7, die dauernd durch einen Motor 7' in Rotation gehalten wird, wobei die Geschwindigkeit nach Wunsch durch einen Widerstand geregelt wird.

Der Nocken 51 steuert das Kippen der Gießpfanne 1'.

Der Nocken 52 regelt die Geschwindigkeit der Rotation der Gießform 15.

Die Nocken 53 und 54 bewirken das Ersetzen der Rinne und des Überlaufes durch andere betriebsbereite Teile.

Der Nocken 55 bewirkt das Überziehen des Innern der Gießform ι 5.

Der Nocken 56 bewirkt die axiale Verschiebung der Gießform.

Man kann auch in gewisser Ordnung die verschiedenen Operationen wiederholen. Die Nocken 51, 52 und 56 besitzen veränderliche Profile, und ihre Stellung in bezug auf die Rollen kann aixal verändert werden. Auf Grund dieses Kunstgriffes

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kann ein Wechsel in der Stellung der Rollen zu den Kämmen im gegebenen Augenblick bewirkt werden, wenn es sich als notwendig erweist, die Regeln der Veränderung der Geschwindigkeit einer 5 oder mehrerer Bewegungen der Organe zu verändern.

Zu diesem Zweck arbeitet im ,gewählten Beispiel die erste Gruppe der Regelorgane mit einer zweiten Gruppe zusammen, die automatisch die relative

ίο Stellung der Nocken zu den Rollen als Funktion der Fließfähigkeit des "Materials von Inbetriebnahme der Maschine an ändert.

Auf diese Art und Weise wird die Gesehwindigkeitsregel eines jeden Organs automatisch und mit Präzision im günstigen Moment je nach Zustand des Materials geändert, solange die Temperatur des Materials genügend hoch ist. Da das Material Licht aueströmt, kann das Passieren des Materials an fotoelektrischen Zellen 101 und 102 (s. Fig. 1 und 2) vorbei, die in zweckmäßiger Form an ausgewählten Punkten des Metalldurchlaufes befestigt sind, elektrische Impulse verursachen, die durch die Fotozellen abgegeben werden und mit der Zeit seltener werden.

Ein ähnlicher Effekt kann erhalten werden, auch wenn das Material selbst kein Licht ,mehr ausstrahlt. Es genügt sodann, daß sein Durchlauf einen Lichtstrahl durchbricht, der auf die fotoelektrische Zelle fällt. Diese Impulse können mit Hilfe von Elektromotoren den gewünschten Wechsel in der Relativstellung der Nocken und Rollen bewirken, nachdem sie verstärkt und auf ein Relaissystem übertragen wurden.

Die Differenzen in den Durchlaufzeiten des Materials eventuell kombiniert mit der Intensität des Stromes, der durch die fotoelektrischen Zellen geliefert wird, gestatten es, die Nocken und Rollen so auszuwählen, daß es möglich ist, ihre Relativstellung zu regeln.

Die Wahl kann durch die angezeigten Resultate eines pyroinetrischen Meßstabes 120 vorbereitet werden, der an der Gießpfanne befestigt ist und der nach dem gleichen Verfahren wie die fotoelektrischen Zellen arbeitet.

In der Praxis werden diese Resultate auf Grund elektronischer Geräte erhalten, die schematisch unter 103 in Fig. 2 und A, B, C und 21 in Fig. 3 dargestellt sind. Es sind dieses Geräte, die nach dem neuesten Stand der Technik geeignet sind, die ob ens tehenden Aufgaben durchzuführen.

Die Rollen, die mit den Nocken zusammenarbeiten, können z. B. Potentiometer bedienen. Sie können jedoch genausogut die Geschwindigkeit und den Drehsinn der Mot ore regulieren ,oder elektrische Kontakte öffnen und schließen. Hierbei hat die Erfahrung gezeigt, daß man vorzügliche Resultate erhält, wenn man die Potentiometer, wie in Fig. 3 dargestellt, mit elektronischen Apparaten verbindet.

Die letzteren bestehen z. B. aus Verstärkerröhren. Die an das Gitter dieser Röhren angelegte Spannung wird selbst durch die Potentiometer gesteuert, die ihrerseits von den Nocken bedient werden, so daß, der Anodenstrom der Verstärkerröhren sich im Verhältnis zum Potential des Gitters ändert, infolgedessen also auch' im Verhältnis zur Stellung der Rollen.

Mit Hilfe elektromagnetischer Relais regeln die so· erhaltenen veränderlichen Anodenströme den Wert und die Richtung der Geräteströme, die die verschiedenen Organe der Maschine steuern.

Um die mittlere Geschwindigkeit des Durchlaufes des Materials, seine Temperatur oder seine Fließfähigkeit zu messen, kann man auch andere Mittel verwenden als die im obenstehenden beschrieb enen.

Es seien unter anderem genannt: bewegliche Taster, deren Verschiebung durch das in Bewegung befindliche Material hervorgerufen wird und elektrische Kontakte schließt. Fernerhin das Eintauchen von Flügeln, die auf Gleitbahnen befestigt sind, in das Material, deren Verschiebung eine Veränderung des elektrischen Widerstandes oder das Schließen aufeinanderfolgender Kontakte hervorruft, und schließlich das Messen der Strecke, die ein Objekt durchläuft, deren Schmelzzeit voirbekannt ist. Genausogut können auch andere Mittel verwendet werden, um die Erfindung zu verwirklichen.

Die elektrischen Impulse, die durch das eine oder andere dieser Mittel übertragen werden, werden gleichgerichtet,, verstärkt und z. B. durch ein elektronisches Gerät 103 ausgewertet, das einen oder mehrere der drei Motore 105, 107 und 109 steuert.

Diese Motore regeln mit Hilfe eines Systems von Zahnstangen 104, 106 und 108 oder auf eine beliebige andere Art und Weise die Relativstellungen der Nocken und Rollen 51, 52 und 56, und zwar auf eine Art und Weise, die dem Zustand des Materials im Verhältnis zu einem mittleren bestimmten Wert dieses Zustandes entspricht.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die spezielle Maschine beschränkt ist, die hierin beschrieben wird, sondern für jede Schleudergießmäschme, und jedes dabei verwendete Material angewendet werden kann.

Die Vorteile, die sich aus der Anwendung der Erfindung ergeben, sind evident.

Es ist tatsächlich möglich, nicht nur die Produktion mit Hilfe weniger spezialisierten Personals durchzuführen, sondern auch die physikalischen Eigenschaften der hergestellten Werkstücke auf Grund einer besseren Verwendung des Materials zu steigern. Im Gegensatz zu dem bisher Möglichen kann man nun eine gleichmäßige oder nach genauen Gesetzen veränderliche Dicke der Werkstücke verwirklichen, und zwar innerhalb wesentlich engerer Toleranzen als bisher.

Die Erfindung bringt eine wesentliche Verringerung an Ausschuß mit sich.

Claims

Patentanspruch ει. Schleudergießmaschine, bei der alle Teile der Maschine, die für sich bestimmte Arbeitsvorgänge auszuführen haben, von einem einzigen beweglichen Element automatisch gesteuert

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werden, nach Patent 831 137, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen von Regelorganen vorhanden sind, wobei eine Gruppe dazu dient, nach Inbetriebnahme der Maschine die Funktion derselben als Aufeinanderfolge von mechanischzyklischen Operationen sicherzustellen, und mit der anderen Gruppe der Regelorgane zusammenarbeitet, die auf die physikalischen Eigenschaften des zu behandelnden Materials und des herzu-'Stellenden Produktes während dessen Herstellung !so reagiert, daß nach Inbetriebnahme der MaiSichine die Funktion der . ersten Gruppe der Regelorgane durch die zweite Gruppe der Regelorgane beeinflußt und korrigiert wird.
2. Schleudergießmaschine nach Anspruch 1, -gekennzeichnet durch eine erste Gruppe von Regelorganen, bestehend aus einem System von Nocken, die ein in axialer Richtung veränderliches Profil haben und mit Rollen zusammen· arbeiten, und eine zweite Gruppe von Regelorganen, die die Nocken der 'ersten Gruppe der Regelorgane axial im Verhältnis zu den Rollen verschiebt.
3. Vorrichtung zur Betätigung der zweiten Gruppe der Regelorgane nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel, die auf die Viskosität oder die mittlere Fließgeschwindigkeit des Gießimaterials ansprechen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichmet durch Mittel, die auf die Temperatur des Gießmaterials ansprechen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung f otoelektrischer Zellen, die entweder durch die Ausstrahlung des Materials selbst erregt werden oder durch die Unterbrechung eines geeigneten Lichtstrahles, auf den die Zellen durch den Materialfluß. ansprechen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen pyrometrischen Meßstab.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch bewegliche Taster, deren durch den Durchfluß des Materials verursachte Verschiebung ein Schließen elektrischer Kontakte bewirkt.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch Flügel, die auf Gleitschienen befestigt sind und deren Verschiebung durch das durchfließende Material veranlaßt wird, wodurch elektrische Kontakte geschlossen oder elektrische Widerstände verändert werden.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch Messung der Strecke, die ein schmelzbares Objekt durchläuft, dessen Schmelzzeit bekannt ist.
ι o. Schleudergießmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen elektrischen Apparat, der die elektrischen Impulse, die durch die Meßvorrichtung für Viskosität oder mittlere Fließgeschwindigkeit des Gießmaterials oder seiner Temperatur abgegeben werden, gleichrichtet, verstärkt oder auswertet und als Funktion der empfangenen Impulse die Organe auswählt und steuert, die die relative Verschiebung der Nocken und der entsprechenden Rollen bewirken.
11. Schleudergießmaschine nach Anspruch 10, .gekannzeichnet durch die Anordnung von leinzeln angetriebenen Zahnstangen für jede Gruppe von Nocken und Rollen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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