EP0180590B1

EP0180590B1 - Verfahren zur steuerung des wiederholten abgiessens von giessformen und giessanlage

Info

Publication number: EP0180590B1
Application number: EP19850901339
Authority: EP
Inventors: Fritz Mezger; Juan Busch
Original assignee: Maschinenfabrik and Eisengiesserei Ed Mezger AG
Current assignee: Maschinenfabrik and Eisengiesserei Ed Mezger AG
Priority date: 1984-04-10
Filing date: 1985-04-04
Publication date: 1988-08-17
Also published as: JPS61501832A; WO1985004607A1; DE3564390D1; EP0180590A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des wiederholten Abgiessens von Metall in Giessformen, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Gießanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18. Ein Verfahren und eine Gießanlage dieser Art ist bekannt aus der US-A-3 007 347, wobei der Giessvorgang über das sich ändernde Gewicht der Gießpfanne gesteuert wird.
Es ist in ähnlichem Zusammenhange auch bekannt, den Gewichtsverlauf der Giessform zu erfassen (DE-A-3 007 347).
Beide bekannten Giessverfahren weisen jedoch Nachteile auf :

- Je nach der sich laufend ändernden Giessgeschwindigkeit ändert sich auch die Kraft, welche durch die Vernichtung der kinetischen Fallenergie auf die Form wirkt, was somit das Gewicht des vergossenen Metalls in nicht berechenbarem Ausmass verfälscht.
- Vor jedem Giessbeginn muss die Form angehoben, tariert und nach Giessende wieder abgesetzt werden, was einige Sekunden dauert und zu Produktionsverlust an der Formanlage führen kann.
- Bei Störungen an der Formanlage muss zum Leergiessen der Pfanne die Giesseinrichtung oft um 10-15 Kasten verschoben werden, wodurch das erwähnte Verfahren unbrauchbar wird.
- Herausspritzendes Metall beim Angiessen wird nicht kompensiert, ebenso überlaufendes Metall.
- Das Formschluckvermögen kann sich in Abhängigkeit von Sandgasdurchlässigkeit, Gasentwicklung durch Kerne, Giesstemperatur, Art des Füllvorganges, etc. bei gleichem Modell zeitweise ändern.
- Es ist kein Feed-Back vorhanden, welches zeigt, ob der Ist-Gewichtsverlauf dem Soll-Gewichtsverlauf entspricht, wodurch der Eingusstrichter leer werden und Schlacke in die Form eindringen oder Eisen überlaufen kann, wodurch es auf der Form liegt und das Gewicht verfälscht. Ein vollautomatisches Giessen ohne menschliche Ueberwachung ist hierbei nicht möglich.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, höhere Sicherheit und damit eine weitergehende Automation durch die Kombination eines gewichtsgeregelten Giessvorgangs durch Wiegen des Giessbehälters und einer Niveaumessung im Eingusstrichter der Gießform durchzuführen. Hierbei entstehen jedoch zusätzlich Probleme, indem beim Wägen z. B. einer kippbaren Giesspfanne oder eines Giessofens in jedem Falle erhebliche Massenkräfte der bewegten Anlageteile und/oder des bewegten Metalls auftreten, welche die Gewichtsmessung sehr erschweren. Dabei treten diese Massenkräfte gerade dann auf, wenn eine optimale Steuerung ohnehin besonders schwierig ist, nämlich beim Angiessen, eventuell auch am Ende des Giessvorgangs. Der Unsicherheit der Steuerung in diesen Phasen kann Rechnung getragen werden durch einen gross bemessenen Giesstrichter, was jedoch auch unerwünscht ist. Die Erfindung zielt darauf hin, all diese Probleme zu bewältigen und eine optimale, automatische Regelung des Giessvorgangs ohne Wägen der Form, mit kleinem Eingusstrichter und unter Einhaltung der Restmenge von Metall im Eingusstrichter innerhalb enger Toleranzen zu erreichen. Die Regelung des Giessvorgangs soll so optimiert werden, dass der Giesstrichter immer gut gefüllt bleibt.
Der kennzeichnende Teil des Anspruchs 1 gibt die Lösung der gestellten Aufgabe an. Es wird damit erreicht, dass beim Angiessen, eventuell auch am Ende des Giessvorgangs, wo der ermittelte Gewichtsverlauf besonders stark durch Massenkräfte beeinflusst bzw. verfälscht ist, der Giessvorgang unabhängig vom Gewicht gesteuert wird. Während des zeitlich längsten Mittelteils des Giessvorgangs ermöglicht die gewichtsabhängige Steuerung eine Optimierung der Bedingungen.
Das Eingreifen in die Steuerung beim Ueber- bzw. Unterschreiten bestimmter Grenzniveaus im Giesstrichter unterstützt die gewichtsabhängige Steuerung ganz erheblich und erlaubt, mit einem besonders kleinen Giesstrichter auszukommen. Dieser Feed-Back erlaubt ein vollautomatisches Giessen ohne menschliche Ueberwachung.
Die Erfindung betrifft auch eine Giessanlage, welche ein besonders genaues Erfassen des Gewichts bzw. der Gewichtsänderungen einer kippbaren Giesspfanne erlaubt. Sie ist im Anspruch 18 beschrieben. In dieser Weise kann das tote mitzuwiegende Gewicht praktisch auf dasjenige der Giesspfanne selbst reduziert werden. Das Giessen kann auch sehr rationell erfolgen, denn es sind z. B. 10 Abgüsse aus einer Pfanne möglich, und diese Pfanne kann durch eine Schnellwechselvorrichtung in kurzer Zeit ausgewechselt werden.
Vorzugsweise ist die Giesspfanne bzw. Halter für dieselbe mittels der Kraftmessorgane am Träger aufgehängt, und alle Kraftmessorgane weisen gleiche Länge auf, derart, dass sie mit der Giesspfanne bzw. einem Halter für dieselbe und dem Träger ein Parallelogramm bilden. Die Bewegungen des Trägers übertragen sich hierbei getreu an die Giesspfanne, was eine zuverlässige Steuerung des Giessvorgangs erleichtert.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.

Figur 1 zeigt schematisch eine erste Giessanlage,
Figur 2 zeigt Diagramme I bis IV zur Erläuterung des Giessvorgangs bei dieser Giessanlage, und
Figuren 3 und 4 zeigen entsprechende Darstellungen einer zweiten Giessanlage.
Figur 1 zeigt schematisch die Giessform 1 mit dem Eingusstrichter 2 der sich senkrecht unterhalb der Schnauze 3 der Giesspfanne 4 befindet. Die Giessschnauze 3 weist eine kreisförmig gebogene Ausgussrinne auf, deren Krümmungszentrum mit dem Kreuz 3' bezeichnet ist. Die Giesspfanne ist in einem rahmenförmigen Halter mit seitlichen Holmen 5 gehalten. Die beiden Holme 5, von welchen in Fig. 1 der eine sichtbar ist, sind . mit je zwei Kraftmessdosen 6 gelenkig verbunden. Die oberen Enden der Kraftmessdosen 6 sind gelenkig mit einem Träger 7 verbunden, der um eine Achse 8 schwenkbar ist. Er kann mittels eines Seilzugs 9 und einer Seilwinde 10 verschwenkt werden. Es könnten auch nur drei Kraftmessdosen vorhanden sein, z. B. zwei an der Ausgusseite und eine hinter der Pfanne.

Die Seilwinde 10 kann mittels eines Motors 11 angetrieben werden, der durch einen Mikroprozessor 12 steuerbar ist. Die Steuerung des Giessvorgangs kann mittels eines Steuerhebels 13 erfolgen, der z. B. ein Potentiometer betätigt, das über einen AD-Wandler des Mikroprozessors zugleich den Motor 11 zu steuern und das Programm einzuspeichern erlaubt, wie noch zu erläutern ist. Ein zweiter Eingang des Mikroprozessors ist mit den Messdosen 6 verbunden. Diese schematische Darstellung soll zeigen, dass in an sich üblicher Weise die Signale der vier Messdosen 6 elektronisch addiert werden zu einem Gewichtssignal, welches das Gewicht des Halters 5, der Giesspfanne 4 und der darin befindlichen Schmelze mit hoher Genauigkeit angibt. Beim Motor kann es sich um einen Gleichstrommotor handeln, der durch entsprechende Ausgangsinformationen des Mikroprozessors vorwärts und rückwärts steuerbar ist. Es kann auch ein Schrittmotor vorgesehen sein, der direkt durch digitale Ausgangssignale des Mikroprozessors steuerbar ist. Eine schematisch angedeutete Sonde 14 gestattet, das Niveau des Metalls im Eingusstrichter 2 zu erfassen. Mit der Seilwinde 10 sind ein Tachogenerator 15 und ein Stellungsgeber 16 gekuppelt, die ebenfalls mit Eingängen des Mikroprozessors verbunden sind. Es ist ferner ein Bildschirm 17 vorhanden, auf welchem z. B. bestimmte Kurvenverläufe sichtbar gemacht werden können, wie noch eingehender erläutert wird. Die Elemente 15 und 16 können auch mit dem Motor 11 gekuppelt sein, und anstelle einer Seilwinde 10 kann ein Kettenrad vorgesehen sein, über welches eine Kette gelegt ist.
Fig. 2 dient der Erläuterung der Vorgänge beim manuellen Giessen zur Vorgabe des Giessprogramms und beim anschliessenden automatischen, durch den Mikroprozessor gesteuerten Giessen. Dabei wird der Einfachheit halber vorderhand angenommen, es werde vorerst ein einziger manueller Giessvorgang durchgesteuert und gespeichert. In Fig. 2 zeigen das Diagramm I den zeitlichen Verlauf der Ausflussmenge von Metall in kg/s, Diagramm II die Sollwertkurve des zeitlichen Anstiegs des vergossenen Metallgewichts in kg, Diagramm 111 die Kippgeschwindigkeit Ap der Pfanne und Diagramm IV das durch die Messdosen erfasste Pfannengewicht in kg, wobei alle Diagramme für einen Abguss gelten. Der erste Giessvorgang oder Pilot-Giessvorgang wird mittels des Steuerhebels 13 manuell gesteuert. Dabei wird die Pfanne anfänglich rasch vorwärtsgekippt um den Giessvorgang einzuleiten. Im Zeitpunkt A beginnt Metall auszufliessen, und die Menge nimmt anfänglich rasch zu bis zu einem Maximum, fällt dann langsam ab bis gegen Ende des Giessvorgangs und fällt dann rasch auf Null wenn die Giesspfanne zur Beendigung des Giessvorgangs rasch zurückgeschwenkt wird. Die Bewegungen des Trägers 7 werden hierbei getreu auf die Giesspfanne übertragen. Die Kraftmessdosen, die mit den Träger 7 und dem Halter 5 ein Parallelogramm bilden, stehen immer senkrecht, so dass auch das Krümmungszentrum 3' der Rinne der Pfannenschnauze immer senkrecht unter der Schwenkachse 8 des Trägers verbleibt. Die Kraftmessdosen 6 vermitteln nicht direkt den Verlauf der pro Zeiteinheit vergossenen Menge, sondern das Gewicht der Pfanne. Anfänglich, wenn die Pfanne 4 gekippt wird, ohne dass Schmelze ausfliesst, nimmt das scheinbare Gewicht vorübergehend infolge der Massenkräfte beim Beschleunigen der Pfanne nach oben zu. Diagramm IV in Fig. 2 zeigt die Differenz zwischen dem zu Null angenommenen statischen Gewicht der Giesspfanne vor dem Giessen und dem gemessenen Gewicht. Diese Darstellung der Differenz, die einer Gewichtszunahme statt -abnahme der Pfanne entspricht, ist gewählt, um für die Diagramme II und IV einen entsprechenden Verlauf zu erzielen.
Der Gewichtsverlauf gemäss Diagramm IV wird nun während des manuellen Giessvorgangs durch den Mikroprozessor in dessen Speichern gespeichert, indem das gemessene Gewicht z. B. in Intervallen von 1/10 s gespeichert wird. Gemäss dieser aufgenommenen, gespeicherten Gewichts-Zeit-Funktion werden dann nachfolgende Giessvorgänge automatisch gesteuert, indem eine Nachlaufsteuerung so erfolgt, dass die zeitliche Gewichtsabnahme der manuell vorgegebenen entspricht, d. h. wenn in einem bestimmten Zeitpunkt das gemessene Gewicht über dem für den betreffenden Zeitpunkt des Giessprogramms gespeicherten Gewicht liegt, wird durch rascheres Kippen der Pfanne die pro Zeiteinheit vergossene Materialmenge erhöht. Im umgekehrten Falle wird die Kippbewegung der Pfanne verlangsamt oder unterbrochen oder aber die Pfanne wird zurückgekippt, wie in Diagramm 111 der Fig. 2 angedeutet ist. Zu Beginn des Vorgangs muss die Pfanne gekippt werden, ohne dass Material ausfliesst, derart, dass der Vorgang nicht gemäss der Gewichts-Zeitkurve, sondern durch ein vorgegebenes willkürlich gewähltes Programm gesteuert wird. Desgleichen ist das Ende des Giessvorganges nicht gewichtsabhängig, sondern durch Kombination mit einem Programmteil zu steuern.
Anhand der Fig. 2 soll nun nochmals die Programmsteuerung des Giessvorgangs erläutert werden. Im Zeitpunkt Null jedes Giessvorgangs ist die Pfanne in genügend zurückgekippter Lage in Ruhe. Das dabei erfasste Gewicht wird im Mikroprozessor genullt, d. h. als Null angenommen, wie das Diagramm IV zeigt. Nach kurzer Zeit wird nun gemäss einem fest vorgegebenen Programm die Pfanne innerhalb etwa 1 bis 2 s vorwärts gekippt (Diagramm III), bis im Zeitpunkt A das Angiessen mit rasch zunehmender Ausflussmenge oder -Geschwindigkeit beginnt. Immer noch gemäss fest vorgegebenem Programm wird dann die Kippbewegung der Pfanne angehalten und die Pfanne verbleibt für kurze Zeit in der erreichten Stellung (Diagramm III), bis zum Beginn B des Regelbereichs, d. h. des nach der Gewichts-Zeit-Kurve gesteuerten Vorgangs. Grund für die Steuerung nach fest vorgegebenem Programm bis zu diesem Zeitpunkt sind die in Diagramm IV angedeuteten Störungen der Gewichtsmessung der Pfanne infolge der im Diagramm III veranschaulichten, raschen Beschleunigung und Verzögerung der Kippbewegung der Giesspfanne.
Um einen möglichst genauen Gewichtsverlauf zu erreichen, ist eine exakte Zuordnung des Zeitmassstabes unerlässlich. Der Nullpunkt darf nicht mit der Auslösung des Angiessens zusammenfallen, sondern erst mit dem Ausfliessen des Eisens aus der Pfanne. Dieser Nullpunkt wird fixiert, sobald eine optische Sonde den austretenden Strahl aus dem Giessgefäss erfasst. Erst ab Zeitpunkt B kann mit einer von Massenkräften genügend unabhängigen Gewichtsmessung gerechnet werden, die auch eine genaue gewichtsabhängige Steuerung nach der Kurve in Diagramm II erlaubt. Diese Steuerung oder Regelung des Kippwinkels der Giesspfanne erfolgt nun, wie in Diagramm 111 angedeutet, für den grössten Teil des Giessvorgangs. Es ist dabei zu beachten, dass der Zeⁱtmassstab in Fig. 2 verzerrt ist, d. h. das gesteuerte Giessen dauert verhältnismässig länger als die vor und nach demselben stattfindenden Vorgänge. Ist ein bestimmtes, dem Füllgewicht der Form angepasstes Gewicht erreicht, was im Zeitpunkt C der Fall sei, verbleibt vorerst die Giesspfanne in der erreichten Kippstellung, wie Diagramm 111 zeigt. Beim Erreichen einer weiteren vorgegebenen Gewichtsgrenze wird im Zeitpunkt D die eigentliche Beendigung des Giessvorgangs durch rasches Zurückkippen der Giesspfanne eingeleitet. Die Gewichte bei welchen die Pfanne angehalten und rückgekippt wird, werden nach Durchführung des manuellen Giessvorgangs anhand von Erfahrungswerten eingegeben oder mittels Mikroprozessor bestimmt, so dass am Ende des Giessvorgangs im Zeitpunkt E möglichst genau die zum Füllen der Form erforderliche Metallmenge ausgeflossen ist. Zum Programmieren des Mikroprozessors kann hierbei der Bildschirm 17 dienen, auf welchem gewisse oder alle interessierenden Kurven abgebildet werden können. So kann insbesondere aus den Kurven 1, II und IV der Verlauf des manuellen Giessens überprüft werden, und die die Zeitpunkte C und D bestimmende Gewichte, gegebenenfalls auch entsprechende Werte der Gewichtsabnahme nach Kurve I können bestimmt und eingegeben werden. Es sind weitere Eingriffe in die gespeicherten Daten erforderlich oder möglich. Es hat sich als erforderlich erwiesen, die gespeicherte Gewichts-Zeit-Kurve, die Schwankungen aufweist wie Diagramm IV zeigt, zu glätten, und zu einer Kurve gemäss Diagramm 11 zu gelangen, womit Schwingungen bei der automatischen Steuerung vermieden werden. Man kann aber weitere Korrekturen vornehmen, die sich aus der Erfahrung aufdrängen. So hat z. B. erfahrungsgemäss der erste manuelle Abguss ein zu hohes Gewicht, indem das Endniveau im Trichter zu hoch ist. Für die folgenden automatischen Giessvorgänge kann eine entsprechende Korrektur vorgenommen werden. Da bei der oben beschriebenen, nach vorgegebenem Programm erfolgenden Steuerung des Angiessen bis zum Zeitpunkt oder Zustand B und des Beendens des Giessvorgangs nach Zeitpunkt bzw. Zustand D die Gewichtsmessung gestört ist und ohnehin nicht zur Steuerung herangezogen wird, können während diesen Zeitabschnitten die Messdosen 6 blockiert werden, um Schwingungen zu vermeiden. Es kann zusätzlich der zeitliche Verlauf des Niveaus im Giesstrichter gespeichert und gegebenenfalls am Bildschirm wiedergegeben werden, und es können Korrekturen eingegeben werden, um den Verlauf des Niveaus einem optimalen Sollverlauf anzupassen. Zweck und Ziel der beschriebenen automatischen Steuerung ist es unter anderem auch, mit einem möglichst genau bemessenen Giessvorgang ein minimales Füllgewicht der Form möglichst genau zu erreichen und dementsprechend mit einem möglichst kleinen Giesstrichter auszukommen. Es ist aber auch möglich, während der automatischen Steuerung des Giessvorgangs jederzeit in die Steuerung einzugreifen, wenn das Niveau im Giesstrichter ein minimales Niveau unterschreitet oder ein maximales Niveau überschreitet, um die Ausflussmenge zu erhöhen bzw. herabzusetzen. Das Niveau wird optisch gemessen, z. B. durch lichtempfindliche Sonden oder durch eine Video-Kamera. Die verschiedenen erwähnten Korrekturen zur Optimierung des Giessvorgangs können auch mittels Mikroprozessor berechnet und durch entsprechende Eingriffe korrigiert werden.
Es sind verschiedenste weitere Massnahmen und Varianten möglich. Während im einfachsten Falle ein Giessvorgang manuell gesteuert wird und dabei die erforderlichen Daten gespeichert werden, können mehrere Giessvorgänge manuell gesteuert und deren Daten gespeichert werden, und diese Daten können dann gemittelt werden. Es ist dabei auch möglich, die Daten jeweils pro Giessvorgang nur provisorisch zu speichern und nur dann als massgebende Daten zu überspeichern, wenn der Giessvorgang zufriedenstellend gelungen ist.
Zur Steuerung können aber auch Daten betreffend Kippstellung und -Geschwindigkeit der Pfanne mittels des Positionsgebers 16 und des Tachometers 15 aufgenommen werden, anhand welcher z. B. das Angiessen und das Beenden des Giessvorgangs ausschliesslich oder zusätzlich gesteuert wird.
Es ist auch ein Lernvorgang in ganz anderem Sinne möglich, indem die effektiven Vorgänge während eines automatischen Giessvorgangs erfasst und gespeichert werden. Gelingt ein automatischer Giessvorgang besonders gut, können die erfassten Daten endgültig gespeichert und zur Steuerung der weiteren Giessvorgänge benutzt werden.
Es ist auch möglich, einen ersten Pilot-Giessvorgang nach einer empirisch vorgegebenen Kurve zu steuern und nötigenfalls Korrekturen einzugeben, um unbefriedigend verlaufene Phasen des Pilot-Giessvorgangs zu verbessern.
Diese Korrekturen können dank der Minimal-und Maximalniveauüberwachung auch automatisch durch ein entsprechendes Mikroprozessorprogramm vorgegeben werden, wodurch auch bei häufigem Modellwechsel ein vollautomatisches Giessen ermöglicht wird.
Die Gewichtsänderungen oder die Abflussmengen aus der Giesspfanne (Giessgeschwindigkeit nach Diagramm I) bei welchen in den Zeitpunkten C und D die Pfanne stillzusetzen bzw. zurückzukippen ist, könnten auch anhand der Vorgabe des Endgewichts oder Füllgewicht der Form durch den Mikroprozessor bestimmt werden.
Findet beim automatischen Giessvorgang ein Spritzen oder ein Ueberlaufen der Form statt, was durch Sonden erfasst werden kann, werden die den Abschluss des Giessvorgangs in den Zeitpunkten C und D bestimmenden Gewichte entsprechend erhöht aus der Ueberlegung, dass es erheblich günstiger ist, mit etwas zu viel Metall die Form korrekt zu füllen statt Ausschuss zu erzeugen. In diesem Zusammenhang kann die Ueberwachung des Niveaus im Giesstrichter bei Giessende in der Weise erfolgen, dass bei zu tiefem Niveau ein Alarm betätigt wird, um vorgesehene Korrekturmassnahmen auszulösen. Bei zu hohem Endniveau oder gar Ueberlaufen der Form kann automatisch über den Mikroprozessor oder willkürlich das Programm geändert werden, um bei weiteren Giessvorgängen nicht Überschüssiges Material zu vergiessen.
Eine entsprechende gewichtsabhängige Steuerung ist auch bei anderen Giessanlagen ähnlicher Grössenordnung möglich, wobei z. B. im Falle einer Giesspfanne mit Auslassstopfen die Stellung dieses Stopfens gesteuert würde. Es kann hierbei dank der Gewichtssteuerung weitgehend unabhängig vom Niveau der Schmelze in der Pfanne und anderen oben erwähnten Einflüssen korrekt gegossen werden. Denkbar ist auch eine entsprechende gewichtsgesteuerte druckbeaufschlagte Vergiesseinrichtung, da moderne Wägeanlagen auch in diesem Falle eine genügend genaue Gewichtserfassung gestatten.
Die in Fig. 1 dargestellte Messvorrichtung zur Ermittlung des Gewichts der Giesspfanne und der darin befindlichen Schmelze hat über das oben beschriebene Verfahren hinaus grundlegende, selbständige Bedeutung. Es ist nicht nur ein genaues Wägen des Pfanneninhalts möglich, sondern die besondere Aufhängung der Giesspfanne in einem Parallelogramm hat den Vorteil, dass im Bereiche der Pfannenschnauze keine materielle Lagerung erforderlich ist und doch die Lage und Bewegung der Schnauze optimal bestimmt sind. Die Messdosen 6 hängen immer genau senkrecht und vermitteln damit genaue Gewichtsmessungen unabhängig von der Schwenkstellung des Trägers 7 bzw. des Halters 5. Ist keine Gewichtserfassung erforderlich, können die Messdosen 6 durch starre Zugelemente ersetzt sein.
Das Angiessen kann auch solange nach willkürlich vorgegebenem Programm gesteuert werden bis im Eingiesstrichter ein Sollniveau erreicht ist, worauf die gewichtsabhängige Steuerung einsetzt. Diese gewichtsabhängige Steuerung kann auf irgendeine der oben erwähnten Arten erfolgen. Zur Steuerung am Ende des Giessvorgangs sind auch verschiedene Varianten möglich. Je nach der zu erwartenden Dauer des Nachlaufs kann der Abstellvorgang früher oder später eingeleitet werden. Man kann auch versuchen, auf ein mutmassliches Giessende hin von einem entsprechenden Zeitpunkt hinweg auf gleichbleibende Abnahme der Giessgeschwindigkeit bzw. Gewichtsänderung (dG/dt) zu regeln, in welchem Falle der Nachlauf immer gleich ausfallen sollte. Auch dieser Abschnitt des Giessvorgangs kann empirisch erprobt und entsprechend programmiert werden.
Mit Hilfe der Niveauüberprüfung kann auch eine vollautomatische Programmierung des Giessvorgangs erfolgen, indem ein Pilot-Giessvorgang rein niveaugesteuert durchgeführt und der Gewichtsverlauf gespeichert wird. Dabei wird die Giesspfanne jeweils nach vorne gekippt, wenn das Niveau im Eingiesstrichter zu niedrig ist, und sie wird angehalten oder zurückgekippt, wenn das Niveau zu hoch steigt. Das auf diese Weise gespeicherte Programm wird noch unbefriedigend sein. Anhand dieses Programms wird daher ein zweiter Pilot-Giessvorgang gesteuert, während weichem Korrekturen beim Ueber- oder Unterschreiten von Grenzniveaus eingespeichert werden. Man gelangt damit zu einem verfeinerten Programm, und der Vorgang kann wiederholt werden, um ein noch optimaleres Programm zu erzielen.
Es ist ferner angezeigt, nach jedem Giessvorgang das Endniveau im Eingiesstrichter zu erfassen und bei zu hohem oder niedrigen Niveau das Programm zu korrigieren.
Es ist auch möglich, jeden Giessvorgang gestüzt auf eine verfeinerte Niveausteuerung, z. B. gemäss DE-PS 26 39 793, durchzuführen, jedoch den Abstellvorgang in der oben beschriebenen Weise nach vorgegebenem Programm zu steuern.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform der Giessanlage bzw. eines konkreten Giessvorgangs. In Fig. 3 sind entsprechende Teile gleich bezeichnet wie in Fig. 1 und sie werden auch nicht näher erläutert. Es ist zusätzlich eine Sonde in Form eines lichtempfindlichen Empfängers 21 vorgesehen, welche zu ermitteln gestattet, ob Metall aus der Pfanne 4 ausfliesst. Das entsprechende Signal, das die Anwesenheit bzw. Abwesenheit des Giessstrahls anzeigt, wird über die Leitung 22 dem Mikroprozessor 12 zugeführt.
Im Zeitraum von 0 bis A in Fig. 4 erfolgt das Kippen der Giesspfanne 4 nach vorgegebenem, nicht gewichtsgesteuerten Programm, und es fliesst kein Metall aus. Der Beginn des Ausfliessens von Metall im Zeitpunkt A wird nun als eigentlicher Giessbeginn definiert. Dieser Zeitpunkt ist optisch genau und eindeutig erfasst. Nach dieser Bewegung tritt eine Beruhigungsphase ein, indem die Kippbewegung der Pfanne gestoppt wird, und in welcher nun eine genaue, von Massenkräften freie Gewichtsmessung erfolgen kann. Dann erfolgt der Start zum gewichtsgesteuerten Giessen. Vom Erscheinen des Strahls bis zu diesem Start ist eine feste Verzögerung als Angiessperiode eingestellt, und während dieser Phase erfolgt auch der erste Sollwert-Istwertvergleich, während zugleich der gewichtsgesteuerte Teil des Giessvorgangs beginnt. Bei einer gewissen Anzahl von Formen einer gleichen Serie wird auf Grund der Unregelmässigkeiten die Giesskurve anders verlaufen als die Sollkurve es vorsieht. Hier muss nun die Erfassung von Maximal- und Minimalniveaus mittels der Niveausonde 14 in Funktion treten, damit der Trichter nicht leerläuft (Ausschuss) oder überläuft. Treten Signale auf, die ein Ueberschreiten des Maximalniveaus oder Unterschreiten des Minimalniveaus anzeigen, kann aus der Trichterform geschlossen werden, in welchem Masse zu korrigieren ist. Im Falle einer derartigen Korrektur ist für den betreffenden Abguss die Zeit in der Sollwertkurve zu raffen oder zu dehnen. Das ist in Fig.4 dargestellt, in welcher die ausgezogene Linie den Sollwert des Gewichtsverlaufs (eigentlich der Gewichtsabnahme) darstellt. Durch gestrichelte Linien sind kritische Abweichungen vom Sollverlauf angedeutet. Wird hierbei das Minimalniveau im Trichter unterschritten, wie in Fig.4 links angedeutet, erfolgt anschliessend eine Zeitraffung im Bereiche ZR, was ein rascheres Kippen der Pfanne 4 und dementsprechend ein Nachfüllen des Trichters zur Folge hat. Bei umgekehrtem Verlauf, wie er in Fig.4 rechts angedeutet ist, erfolgt eine Zeitdehnung im Bereiche ZD mit Wiedereinstieg in die Sollwertkurve bei W.
Wird das Gewicht G, erreicht, wobei dieses Gewicht eine Funktion ist vom End-Sollgewicht G_a, der mittleren Giessgeschwindigkeit, der momentanen Pfannenbewegung und der momentanen Giessgeschwindigkeit, wird die Kippbewegung angehalten. Das Metall fliesst jedoch weiter aus und zwar bei erhöhter Wiegegenauigkeit, da keine Massenkräfte und Schwingungen mehr wirken.
Wird das Gewicht G₂ erreicht, das eine Funktion vom End-Sollgewicht G₃ und der momentanen Giessgeschwindigkeit dG/dt ist, erfolgt das Rückkippen um einen bestimmten Winkel mit bestimmter Geschwindigkeit, also nicht mehr gewichtsgesteuert. Der sogenannte Nachlauf ist abhängig von dG/dt, der Giesshöhe, Pfannenparametern und der Rückkippgeschwindigkeit.
Es erfolgt dann die Vorbereitung für den neuen Abguss. Nach dem vollständigen Rückkippen und einer Beruhigungsphase wird tariert, um den Nullpunkt für den nächsten Abguss zu bestimmen. Ueber eine weitere Niveausonde erfolgt eine Niveaukontrolle im Giesstrichter und es wird entschieden, ob das Endniveau im Trichter korrekt sei. Falls nötig, kann für weitere Abgüsse der Nachlauf korrigiert werden oder es kann das Sollgewicht G₃ entsprechend neu festgelegt werden.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung des wiederholten Abgiessens von Metall in Giessformen (1), wobei mindestens ein Pilot-Giessvorgang durchgeführt wird und Gewichtsänderungen während dieses Giessvorganges durch Wägen einer Giesspfanne (4) oder eines Giessofens erfasst und gespeichert und der Steuerung weiterer Giessvorgänge zugrundegelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass beim Angiessen und/oder am Ende des Giessvorgangs nach willkürlich gewähltem Programm, ohne Einfluss des Gewichtsverlaufs gesteuert wird, und dass man das Niveau des Metalls im Eingusstrichter (2) der Gießform erfasst und eine entsprechende zusätzliche Steuerung vornimmt, falls ein minimales Niveau unterschritten oder ein maximales Niveau überschritten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Pilot-Giessvorgang manuell oder nach einer empirisch vorgegebenen Kurve gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausfliessen eines bestimmten, dem Füllgewicht der Form (1) angepassten Gewichtes der Giessvorgang beendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne gespeicherte Daten geändert oder ihnen Korrekturdaten zugeordnet werden, um Trägheiten der Steuerung zu kompensieren.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Pilot-Giessvorgänge empirisch gesteuert werden und dass Daten derselben gemittelt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nur Daten von Pilot-Giessvorgängen zwecks späterer automatischer Steuerung von Giessvorgängen gespeichert werden. die befriedigend verlaufen sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherten Daten derart geändert werden, dass sich ein kontinuierlicher, geglätteter Verlauf des Gewichts-Zeit-Funktion ergibt.

8. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Aenderungen des Niveaus im Giesstrichter (2) erfasst werden, und dass Korrekturen zur Annäherung des Verlaufs des Niveaus an einen Sollverlauf vorgenommen werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vollautomatisch unter Erfassung des Niveaus im Giesstrichter (2) ein Pilot-Giessvorgang durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Pilot-Giessvorgang mit gewichtsabhängiger Steuerung gemäss Speicherung während des ersten Pilot-Giessvorgangs und Steuerung gemäss Niveau im Giesstrichter (2) zur Verfeinerung des zuerst gespeicherten Programms durchgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass so lange nach dem willkürlich gewählten Programm gesteuert wird, bis Metall in die Form (1) zu fliessen beginnt oder bis im Eingusstrichter (2) ein vorbestimmtes Niveau erreicht ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man mittels Sonde (21) den exakten Giessbeginn, das heisst das Austreten des Eisens aus der Schnauze (3) des Giessgefässes (4) feststellt und dadurch den Nullpunkt der Zeitachse festlegt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man auf ein mutmassliches Giessende hin von einem bestimmten Zeitpunkt hinweg auf gleichbleibende Gewichtsabnahme regelt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach jedem Giessvorgang des End-Niveau im Eingusstrichter (2) ermittelt und das Steuerprogramm korrigiert wird, wenn das Niveau zu hoch oder zu niedrig ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erreichen eines ersten Sollgewichts die Beendigung des Giessvorgangs eingeleitet wird, wobei z. B. beim Erreichen des ersten Sollgewichts der Kippvorgang der Giesspfanne (4) gestoppt und beim Erreichen eines zweiten Sollgewichts die Giesspfanne (4) zurückgekippt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Sollgewicht erhöht wird, wenn während des Giessvorgangs ein Herausspritzen oder Ueberlaufen von Metall aus der Form (1) festgestellt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Gewichts während eines besonders günstig verlaufenen automatisch gesteuerten Giessvorgangs erfasst und gespeichert und anschliessend zur automatischen Steuerung weiterer Giessvorgänge herangezogen wird.

18. Giessanlage zum wiederholten Abgießen von Metall in Gießformen (1) mit einer kippbaren Giesspfanne (4) und Kraftmessorgane (6) zum Erfassen des Pfannengewichts, und mit einer Steuervorrichtung (12) zur automatischen Steuerung des Giessvorgangs unter der Berücksichtigung des Verlaufs des Pfannengewichts, dadurch gekennzeichnet, dass die Giesspfanne (4) bzw. ein Halter (5) für dieselbe mittels Kraftmessorgane (6) mit einem kippbaren Träger (7) verbunden ist, wobei die Kraftmessorgane (6) jeweils an beiden Enden gelenkig mit der Gießpfanne (4) bzw. ihrem Halter (5) und dem Träger (7) verbunden sind und stets senkrecht stehen, und dass eine sonde (14) zum Erfassen des Niveaus im Giesstrichter (2) der Gießform (1) vorgesehen ist, welche mit der Steuervorrichtung (12) verbunden ist.

19. Giessanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Giesspfanne (4) bzw. der Halter (5) für dieselbe mittels der Kraftmessorgane (6) am Träger (7) aufgehängt ist.

20. Giessanlage nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kraftmessorgane (6) gleiche Länge aufweisen, derart, dass sie mit der Giesspfanne (4) bzw. einem Halter (5) für dieselbe und dem Träger (7) ein Parallelogramm bilden.

21. Giessanlage nach den Ansprüchen 19 und 20 dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (8) des Trägers (7) senkrecht über dem Krümmungszentrum (3') der kreisförmig gebogenen Ausgussrinne der Giesspfanne liegt.

22. Giessanlage nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass Sonden zum Erfassen des Herausspritzens oder Herauslaufens von Metall aus der Form (1) vorgesehen sind.

23. Giessanlage nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bildschirm (17) zur Wiedergabe von gespeicherten Funktionen vorgesehen ist.

24. Giessanlage nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tachometer (15) zum Erfassen der Kippgeschwindigkeit der Giesspfanne (4) und/oder ein Positionsgeber (16) zum Erfassen der Kippstellung der Giesspfanne (4) vorgesehen ist.

25. Giessanlage nach einem der Ansprüche 18 bis 24, gekennzeichnet durch eine Sonde (20, 21) zur Anwesenheitsprüfung des Giessstrahls.