EP1007244B1 - Gleichlauf-trennen von modell und sandballen - Google Patents

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EP1007244B1
EP1007244B1 EP98948721A EP98948721A EP1007244B1 EP 1007244 B1 EP1007244 B1 EP 1007244B1 EP 98948721 A EP98948721 A EP 98948721A EP 98948721 A EP98948721 A EP 98948721A EP 1007244 B1 EP1007244 B1 EP 1007244B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stroke
axes
model
individually
carriage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98948721A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1007244A2 (de
Inventor
Frank Iburg
Günter Voss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuenkel Wagner Prozesstechnologie GmbH
Original Assignee
Kuenkel Wagner Prozesstechnologie GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuenkel Wagner Prozesstechnologie GmbH filed Critical Kuenkel Wagner Prozesstechnologie GmbH
Publication of EP1007244A2 publication Critical patent/EP1007244A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1007244B1 publication Critical patent/EP1007244B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C11/00—Moulding machines characterised by the relative arrangement of the parts of same
    • B22C11/02—Machines in which the moulds are moved during a cycle of successive operations
    • B22C11/08—Machines in which the moulds are moved during a cycle of successive operations by non-rotary conveying means, e.g. by travelling platforms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C17/00—Moulding machines characterised by the mechanism for separating the pattern from the mould or for turning over the flask or the pattern plate

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for separating a model and the bale of sand molded in a mold using the model, in the model and shape - with horizontal alignment of their horizontal dividing surfaces - in the direction a normal to these dividing surfaces can be moved relatively apart.
  • a mechanical synchronizing device is provided, which is arranged below the model carrier. This requires a spacious basement room under the machine.
  • the mechanically controlled synchronization takes place via a centrally guided common yoke, which lifts the four guide rods that serve to lift off evenly.
  • One problem is that the yoke has to be freed or uncoupled from these guide rods, for example during the pressing process. In practice, it can be seen that the resulting impurities can have a negative impact on synchronism.
  • the CH-A-622.724 also shows a lifting machine (see there the summary and page 2, left column, last third), which works with a common valve for two lifting cylinders (see there the pressure medium cylinders 62 and 148 and that common valve 152 in the figure 2) there.
  • a lifting machine see there the summary and page 2, left column, last third
  • US-A-4,100,961 which describes a plurality of mutually parallel lifting axes in FIGS. 2 and 3 there (reference numbers 19).
  • This machine produces cores (cf. column 1, lines 1 to 13) and therefore does not represent a molding machine with which a model and a mold material molded using the model and a molding box are separated.
  • DE-B-39 20 889 (Rienkel-Wagner) also shows a lift -off in FIG. 2 there and in column 2 from line 59 to column 3, line 7.
  • pistons which are acted upon separately and are arranged coaxially. which achieve the separation of molded box and model via a support system, but again with a cellar room and a mechanical synchronizing device through rigid mechanical connections.
  • the regulation (claim 10) is regulation of the lifting height (displacement regulation), preferably via a PID controller, which is used for ramp responses (steadily increasing Lifting heights) does not produce a dynamic control error (synchronism error).
  • a particular advantage is that for the individually driven and regulated Axes only require a floor-level foundation and a generously designed one Basement space under the machine is unnecessary. It has also been shown that Contamination and its negative influence on synchronism are reliable can be avoided.
  • the arrangement has high accuracy because of the lifting axes, which are made individually driven vertical drives, lifting cylinders, spindle drives, servo drives or other electric drives with spindle rod can be designed with their lower end area are fixed and only upwards in the vertical direction are extendable, which in the following with the lifting height y (t) as the instantaneous value of the Lifting height over time is called.
  • the invention goes the way of several individual linear actuators use and at the same time let them attack at the edges to either the Form box itself with the sand bales or the model opposite the form box relatively separate with the bale of sand.
  • the separating movement runs regularly in the axis that is vertical to the normal Box transport displacement direction and the individually driven lifting axes are aligned parallel to this vertical (normal).
  • the edge attack ensures an exact introduction of the force and avoids mechanical imbalances that in the central introduction of forces and the distribution of the force on the edges created by a mechanical, transverse yoke. So there are none mechanical drive means below the fixed cylinders or other Drives of the individually driven lifting axes required (claim 3), rather only move these lifting axes vertically in and out and are at the bottom Fixed end.
  • the fixed arrangement can be on a movable carriage be provided, which means not only moving the unit from the molding box, Filling frame and model as well as model carrier allowed, but also common Support device is that is precisely aligned with the vertical (Claim 4).
  • this carriage can with a horizontally oriented cylinder rod, which is below the Wagens attacks (claim 9). It will be this tie rod that pulls the cart out of the Takes out the main box conveying direction and moves to the parallel station, very much kept short. It attacks at the outer, lower end of the car without it from deeper mechanical devices is hindered, according to the invention are no longer required.
  • the regulation of the individual drives can have several configurations Experienced.
  • a particularly gentle separation of the molded material bale and the model is then possible possible if the separation speed is strong at the beginning of the separation process is reduced to allow ventilation (claim 19).
  • At the same time is one low speed at the starting point of the mechanical start of the separation also advantageous because minor vibrations are caused, which is what the advantageous results of the invention result with a low Speed, a so-called creep speed at the moment and shortly before Disconnect works while after that after the critical time of disconnection and ventilation is over, the speed of separation can be increased again.
  • the separation no longer has an immediate effect on the surface of the Bales of sand, but only serves the greater spacing of bales of sand and Model.
  • the manipulated variables are the signals that are the output variables of the controller and that the hydraulic or electrical actuators for controlling the axis are supplied. Too large strokes are a sign that high forces are acting on the individual Stroke axes try to adjust individually, but at the same time a signal for it may be that an error that leads to a strong asymmetry or that of a such strong asymmetry, can be recognized. To capture this strongly differing strokes, a second tolerance band can be used. Will be one Tolerance band exceeded, either the error can only be registered or but the lifting speed of all axes are immediately reduced to one To give intervention.
  • This averager not only monitors one axis, but all provided axes and forms a total mean of all actual height values, which are measured individually on each axis. From these total elevation values an average is formed, which is then used as an additional setpoint for each controller can be switched on, so that there is an additional equalization.
  • This additional connection works in such a way that those controllers that are stronger in one or are deflected in another direction, either accelerated or braked, so that the lifting process is evened out.
  • the additional control loop can be specifically provided with integral parts, since this integral part with a very sluggish controlled system little disturbing and yet for practically preserved least possible error.
  • the additional controllers then work like Additional connections in the sense of a feedforward control, because the others also Controllers of the lifting axes are also available, but then preferably with one P control behavior.
  • FIG. 2 shows a press station 1 with a customary multi-punch press head 1a and a customary press table 3, which can be raised in the direction of the press head 1a by means of a conventional device 4.
  • a sliding device 5 for mold boxes 7 with model carrier 8 and model 8a is arranged between the pressing station 1 and a station 2 which is also used for sand filling.
  • the normal corridor level is indicated by 12.
  • the model carrier is designated 8 with model 8a.
  • This lifting machine has a filling frame 6 below a sand bunker 10, and four guide rods 13, on which the for lifting the sand bale containing molded box 7 serving elements are arranged.
  • the Guide rods 13 are raised together by a yoke 9, which with the help a lifting device 11 arranged in a basement 14 raised and can be lowered.
  • the separating device 2 is in turn arranged next to a press station 1.
  • the same parts are labeled in the same way as in FIG . 2 .
  • the normal to the dividing surfaces of the mold and the ball of sand is designated by 20.
  • four individually driven and controlled hydraulic lifting cylinders 15, 16 are provided for separation in the arrangement according to FIG . Together, these are supported a little above the foundation, which lies on the corridor level 12. A large basement room is therefore not required. A little above the foundation, the carriage 30 defining the support is laterally displaceable.
  • the carriage 30 can be shifted from left to right (and vice versa) in FIG. 1 , via the shifting device 5.
  • This direction ⁇ A is transverse to the transport direction K of the molded boxes, which is oriented perpendicular to the paper plane, cf. also Figure 4 .
  • hydraulic lifting cylinders 15, 16 electrically operated drives can also be provided. They are also displacement-controlled in their lifting height y, preferably via individual sensors on each “axis”, which provide the actual values y (t) for the displacement control of FIG. 5 . Cross coupling from one axis to the other is avoided; each axis regulates to its own setpoints - which are given in the same way - and regulates its own disturbance variables that occur individually, cf. see Figure 6.
  • the arrangement 5 previously described as being displaceable in the direction ⁇ A will be explained in more detail in FIG .
  • It consists of a horizontally lying cylinder, the cylinder area of which comes to lie below the compression station 1 and the pull / push rod 5z when the carriage 30 is moved over below the filling station 2.
  • This rod 5z is arranged with its front end at the outer end region on the underside of the carriage 30 and can, when the cylinder 5 is triggered, pull the carriage 30 together with the unit consisting of model carrier 8, molding box 7, filling frame 6 into the compression station 1 and after that Compress back into the main box conveying direction K, which can be seen in Figure 4 .
  • the cylinder 5 does not protrude much laterally next to the compression station 1, which is caused by the fact that below the support rail 31, on which the carriage 30 can be moved by means of rollers 32a, 32b, no further mechanical Elements are provided which have to perform strokes in the filling station in the vertical direction, rather the area between the lower edge of the running rail 31 and the foundation 12 is practically free here.
  • the direction in which the displacement device 5 performs the movement is designated ⁇ A, it is perpendicular to the box conveying direction K according to FIG. 4.
  • FIG. 3f shows the same device that was explained in FIG. 1, only additional support feet 33 are arranged on the foundation 12, which support the guide rail 31 below the filling station 2, on which the carriage 30 with its pairs of rollers 32a, 32b is laterally displaceable, in direction A.
  • the conveying direction K of the boxes is perpendicular to the plane of the paper.
  • the compressed molding box of FIG. 3a is pushed out (to the front), while an uncompressed, yet empty molding box in FIG. 3b moves into the filling station, held by roller conveyor sections 41, which are supported on downwardly projecting support arms 40 at the upper region 16a of the respective lifting axes 16 are arranged, cf. see FIG. 1 in detail.
  • FIG. 3b the compression station 1 with its multi-punch press head 1a is in the basic position.
  • the lifting cylinder 4 is also retracted.
  • the retracted (still empty) molding box 7 and then the filling frame 6 are placed on the model plate carrier 8 with the lifting axes 15, 16 in order to enclose the model 8a.
  • FIG. 3c is reached, in which molding material is additionally filled into the unit consisting of molding box, filling frame and model.
  • the pre-selected amount of sand can be specified using a trigger belt conveyor.
  • the amount of sand can be set depending on the model, e.g. B. by entering the number of revolutions of a pulley of the trigger belt conveyor, which are specified in the associated control.
  • the compression station is still in the basic position in FIG. 3c.
  • the unit filled with sand on vehicle 30 is moved over to the compression station, in direction A.
  • FIG. 3d the press cylinders 1a compress the molding sand above the model after the unit has been lifted off the carriage by means of the lifting cylinder 4 and pressed against the press head from below.
  • the lifting cylinder 4 lowers the unit again - now in the compressed state - onto the carriage 30, which travels in the direction -A into the filling station, which achieves the state of FIG. 3e .
  • the plungers 16 which have been retracted up to that point now begin to separate the compressed sand bale 7a from the model 8a.
  • the lifting axes 15, 16 are electronically controlled with the highest accuracy and first of all lift the filling frame, which can be seen from the transition from FIG. 3e to FIG. 3f .
  • the downward-reaching carrier 41 is so long that the filling frame 6 is first raised at the upper end 16a of the lifting axis, and no mechanical vibrations of the model are associated with it. Only after a short stroke, in which the molding box 7 has not yet been gripped, do the supports 40 with their lower end, a roller section, engage the corresponding counter sections of the molding box 7 and raise it mechanically. This lifting process will become clearer later, with a view to FIG. 6, in which the three time periods of the separating stroke of the filling frame, the creep speed and the remaining stroke can be explained in more detail.
  • the free lifting of the filling frame is the starting point and at the beginning of the lifting of the molding box, a low speed is set in order to take the molding box softly off the rollers and to give the mold time for the separation process for ventilation.
  • the lifting axes then continue to lift, this time faster, until the molding box has reached the height of the runways which are in the main box transport direction K of FIG. 4.
  • FIG. 4 illustrates the retracted retraction of a model or the change of a model for an alternate impression of the upper box and lower box.
  • the arrangement of the four individually regulated lifting axes 15, 16 in the corner regions of the molding box 7 can be seen in FIG. 4 when it is retracted in the filling station.
  • the compression station 1 is offset parallel to the main box transport direction K and the carriage 30 is moved into the filling station 2 in the position shown in FIG.
  • 30 arrangements are provided transversely to the direction of displacement A of the first carriage, which enable the retraction of a model for the upper box or a model for the lower box or other models.
  • roller conveyors (sections thereof) are each mounted on further carriages 35 above and below the filling station 2 shown in FIG. These carriages can be moved out (to the side) for changing the model or the model plate carrier, so that the model plate carriers are accessible as well as possible in the areas 36a, 36b. After the change, the car is transported back to the shuttle position.
  • An additional (second) thrust cylinder 5a controls the movement of the second carriage 35, which first drives the model onto the first carriage 30 via corresponding rollers and track sections, where it comes into connection with the molding box 7.
  • FIG. 6 This course of the measured values and setpoints is to be explained in connection with FIG. 5, which shows the control with which the four lifting axes of FIG. 1 are individually controlled.
  • the starting point for the control of FIG. 5 is the jointly predetermined setpoint y S (t), which is jointly predetermined for all four axes.
  • Each controller has a set-actual value comparison, which subtracts the actual lift value y (t) of the respective individual axis from the setpoint y s (t) and the difference as a control difference a respective individual controllers 81, 82, 83, 84 dictates.
  • This controller controls the drive for the respective axis, referred to in the figure 5 with axis 1, axis 2, axis 3 and axis 4, and results in the control equivalent circuit diagram an actual value of the lifting height y (t), each individually for each Depending on the disturbance variables, the stroke axis results in individual effects on each axis.
  • the additional controllers 81a, 82a, 83a, 84a which have already been drawn in in FIG. 5 and which are synchronous controllers for the respective axis and are fed by an averager 90 will be explained later.
  • the starting point was the specification of a common setpoint, which appears as the course of the lifting height over time in FIG. 6 .
  • the gradient of the filling frame 6 is separated from the molding box 7, initially rising slightly and then steeper up to the point in time T0.
  • the respective synchronization deviations for the four axes used are shown with y f (t) in FIG. They are not identical, but run into a jointly predetermined window between the limit values y o and y u , which is important for creep speed, in which the mold box 7 with the bale of sand 7a is lifted off the model 8a.
  • the start of the lift-off, the time T0, at which the lowest possible speed is specified by the setpoint y s (t) is relevant for this, that is, sufficient time for ventilation and little susceptibility to faults.
  • the tolerance band TB delimited by the limit values y o and y u is set to ⁇ 0.05 mm in the example shown, but in fact the synchronism fluctuations are even smaller, as can be seen from the measurement in the tolerance band TB.
  • FIG. 6 shows a time span of approximately 2.4 seconds for a complete disconnection, the course of the setpoint value for the lifting height y s (t) illustrating a larger path difference than the greatly enlarged scale drawn in between -0.1 and +0. 5 mm to show the synchronism deviations y f (t).
  • controller 5 uses proportional controllers for the controllers 81, 82, 83, 84 in order to regulate the controlled systems of the axes, which can be represented with a PT2 component for the valve with hydraulic control and an IT2 component for the cylinder ,
  • the additionally shown synchronous controllers 81a can be P controllers, but they preferably have an integral component switched on in order to switch off control errors even if ramps are specified by the height setpoint y s (t).
  • the mean value generator 90 detects the sum of all stroke values y (t) of all axes and calculates an average M (t) for respective comparator points 81c, which individually subtract the individual actual value y (t) of each axis and the Specify additional controllers 81a, 82a, 83a, 84a.
  • This as a proportional or PI controller configured synchronous controller switches a pilot control to a summing point 81b to influence the controlled system 15, 16 of the respective axis.
  • All used lifting axes should preferably have the same behavior and therefore also have the same rule structure.
  • An adapted position measuring system can be used as a measuring device for the measuring height, adapted to the type of the respective axis, such as a dipstick for a lifting cylinder or a rotary encoder for driven spindle rods.
  • the setpoints, actual values and manipulated variables can be monitored at any time.
  • the manipulated variable of each controller of each axis can be monitored for a tolerance band with a maximum value, so that the manipulated variables are not too large during the separation process. If it is determined that one of the manipulated variables lies outside the previously defined limit value or leaves the specified tolerance band, an error can be concluded.
  • the associated cylinder is then loaded with either too large or too small a force.
  • An emerging malfunction can be compensated preventively by e.g. B. the slope of the setpoint curve y s (t) is reduced in order to reduce the path difference and to bring the torn manipulated variable back into the tolerance band.
  • FIG. 6 shows the high accuracy in the time range T0 to T1, which corresponds to creep speed.
  • the approach to time T0 can also be influenced by a controller that operates in such a way that the setpoint specification of the stroke is reduced until the shown synchronization deviations y f (t) lie within the tolerance band TB when time T0 is reached.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trennen eines Modells und des mittels des Modells in einer Form abgeformten Sandballens, bei der Modell und Form - bei horizontaler Ausrichtung ihrer horizontalen Teilungsflächen - in Richtung einer zu diesen Teilungsflächen Normalen relativ auseinander bewegbar sind.
An die Relativbewegung zwischen Modell und im Formkasten abgepreßter Sandform sind besondere Anforderungen gestellt, um beim Trennen die Sandform nicht zu beschädigen. Dazu ist es erforderlich, daß die (horizontalen) Teilungsflächen von Form und Modell während des Trennvorganges streng parallel bleiben. Auch darf keinerlei Bewegung parallel zu den Teilungsflächen auftreten. Erschwerend kommt hinzu, daß die Resultierende aus der Gewichtskraft des Sandballens häufig nicht im geometrischen Mittelpunkt der Form angreift. Schließlich treten während des Trennvorganges zu überwindende Reibungskräfte auf, die weder zeitlich noch räumlich als konstant anzusehen sind. Diese Probleme treten unabhängig davon auf, ob der Trennvorgang durch Absenken des Modells bei feststehendem Sandballen, durch Anheben des Sandballens bei feststehendem Modell oder durch eine Mischung der beiden genannten Relativbewegungen vorgenommen wird.
Es sind Trennvorrichtungen, sogenannte Abhebemaschinen unter APM-sm (von Künkel-Wagner) durch Benutzung bekannt, die den zuvor genannten strengen Anforderungen genügen, vgl. Künkel-Wagner Produktblatt zu Rüttelpress-Abhebe-Formmaschinen APM-sm. Eine mechanische Gleichlaufeinrichtung ist dabei vorgesehen, die unterhalb des Modellträgers angeordnet ist. Dazu ist ein großzügig gestalteter Kellerraum unter der Maschine erforderlich. Der mechanisch gesteuerte Gleichlauf erfolgt über ein zentral geführtes gemeinsames Joch, welches die zum Abheben dienenden vier Führungsstangen gleichmäßig anhebt. Ein Problem ist, daß das Joch, zum Beispiel während des Preßvorganges, von diesen Führungsstangen befreit oder abgekoppelt werden muß. In der Praxis zeigt sich, daß dadurch entstehende Verunreinigungen den Gleichlauf negativ beeinflussen können.
Schriftliche Dokumente des Standes der Technik befassen sich auch mit dem Abhebevorgang, so US 3,776,300 (Fismer), vgl. dort Spalte 3, Zeilen 17 bis 29, Spalte 4, Zeile 51 bis 63 und Spalte 1, Zeilen 10, 35 und 55 sowie das dortige "abstract". Der Formkasten wird vertikal von dem Modell abgehoben, wobei ein Gleichlauf sichergestellt wird. Vier Zylinder sind dort vorgesehen (vgl. die einzige Figur mit Kasten 2 und hydraulischen Zylindereinheiten 12, 14, 16 und 18). Ein Ausgleichsventil (dort 33) ist vorgesehen, das sämtliche Hydraulikleitungen aufnimmt und im Rahmen eines dort so beschriebenen "tightening steps" anfängliche Ungleichheiten der Zylinder ausgleicht, wenn alle Hydraulikleitungen miteinander durch das beschriebene Ausgangsventil verbunden sind (vgl. dort Spalte 3, Zeilen 36 bis 46). Nach dem Ausgleichsschritt wird das Ausgleichsventil geschlossen. Jede Leitung wird wieder individuell und ein gleichzeitiger Druck auf alle Leitungen sorgt für einen einigermaßen gleichmäßigen Beginn der Hubbewegung wobei aber während des weiteren Verlaufs der Hubbewegung keine weitere Einflußnahme möglich ist, die individuelle Hubzylinder betreffen würde.
Die CH-A-622,724 (Bührer) zeigt auch eine Abhebemaschine (vgl. dort die Zusammenfassung sowie Seite 2, linke Spalte, letztes Drittel), die mit einem gemeinsamen Ventil für zwei Hubzylinder arbeitet (vgl. dort die Druckmittelzylinder 62 und 148 sowie das gemeinsame Ventil 152 in der dortigen Figur 2). Auch hier ist nach dem Beginn des Abhebevorgangs keine weitere Einflußnahme auf die einzelnen Hubzylinder möglich. Ähnlich arbeitet auch US-A-4,100,961 (Goss), die mehrere parallel zueinander ausgerichtete Hubachsen in der dortigen Figur 2 und 3 beschreibt (Bezugsziffern 19). Diese Maschine stellt Kerne her (vgl. dort Spalte 1, Zeile 1 bis 13), stellt also keine Formmaschine dar, mit der ein Modell und eine mittels des Modells und eines Formkastens abgeformte Formstoff-Form getrennt werden. Statt dessen werden dort ein oberer und ein unterer Kernkasten beschrieben die oben bzw. unten geschlossen sind (vgl. die dortigen Bezugsziffern 13 und 14). Auch eine Abhebung zeigt die DE-B-39 20 889 (Künkel-Wagner) in der dortigen Figur 2 sowie in der dortigen Spalte 2 ab Zeile 59 bis Spalte 3, Zeile 7. Es sind dabei mehrere getrennt beaufschlagte und koaxial angeordnete Kolben vorgesehen, die über ein Tragsystem die Trennung von Formkasten und Modell erzielen, aber wiederum mit einem Kellerraum und einer mechanischen Gleichlaufeinrichtung durch starre mechanische Verbindungen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein "Abheben" (Trennen von Modell und Formstoffballen) vorzuschlagen, bei dem die eingangs genannten besonderen Gleichlauf-Anforderungen ohne die Nachteile mechanischer Gleichlaufeinrichtungen erfüllt werden.
Diese Aufgabe wird mit Anspruch 1, 10 oder 19 gelöst.
Durch Ausführen der Trennung mit Hilfe von vorzugsweise vier einzeln angetriebenen und in der Hubhöhe geregelten Achsen (Vertikalantriebe, Hubzylinder oder Elektroantriebe) läßt sich auf sehr genaue Weise erreichen, daß die horizontalen Teilungsflächen der Form und des Modells während des Trennvorganges parallel bleiben und keine Bewegungen senkrecht zur Normalen stattfinden (Anspruch 1). Durch die Einzelachsen und die gesonderte Regelung jeder "Achse" kann dieser Gleichlauf auch dann gewährleistet werden, wenn die Resultierende aus der Gewichtskraft in erheblichem Abstand vom geometrischen Mittelpunkt der abzuhebenden Einheit angreift. Im gleichen Maße lassen sich auch unterschiedliche Reibkräfte, die während des Trennvorganges auftreten, sicher und störungsfrei ausgleichen, selbst wenn diese zeitlich und räumlich variieren.
Die Regelung (Anspruch 10) ist eine Regelung auf die Hubhöhe (Weg-Regelung), bevorzugt über einen PID-Regler, der bei Rampenantworten (stetig steigenden Hubhöhen) keinen dynamischen Regelfehler (Gleichlauffehler) erzeugt.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß für die einzeln angetriebenen und geregelten Achsen lediglich ein flurebenes Fundament benötigt wird und ein großzügig gestalteter Kellerraum unter der Maschine entbehrlich ist. Auch hat sich gezeigt, daß Verunreinigungen und deren negativer Einfluß auf den Gleichlauf zuverlässig vermieden werden können.
Die Anordnung hat eine hohe Genauigkeit, weil die Hubachsen, die aus einzeln angetriebenen Vertikalantrieben, Hubzylindern, Spindelantrieben, Servoantrieben oder sonstigen Elektroantrieben mit Spindelstange ausgestaltet sein können, mit ihrem unteren Endbereich fest angeordnet sind und nur nach oben in vertikaler Richtung ausfahrbar sind, was im folgenden mit der Hubhöhe y(t) als Momentanwert der Hubhöhe über der Zeit bezeichnet wird. Statt einem mechanisch zentral aufgehängten Hubantrieb zu verwenden, geht die Erfindung den Weg, mehrere einzelne Hubantriebe einzusetzen und diese gleichzeitig randseitig angreifen zu lassen, um entweder den Formkasten selbst mit den Sandballen oder das Modell gegenüber dem Formkasten mit dem Sandballen relativ zu trennen.
Die Trennbewegung verläuft regelmäßig in der Achse, die vertikal zu der normalen Kastentransport-Verschieberichtung verläuft und die einzeln angetriebenen Hubachsen sind parallel zu dieser Vertikalen (Normalen) ausgerichtet. Das randseitige Angreifen sorgt für eine genaue Einleitung der Kraft und vermeidet mechanische Schieflagen, die beim zentralen Einleiten von Kräften und der Verteilung der Kraft auf die Randseiten über ein mechanisches, quer verlaufendes Joch entstehen. Also sind keine mechanischen Antriebsmittel unterhalb der fest angeordneten Zylinder oder sonstigen Antriebe der einzeln angetriebenen Hubachsen erforderlich (Anspruch 3), vielmehr fahren diese Hubachsen nur vertikal heraus und herein und sind an ihrem unteren Ende fest angeordnet. Die feste Anordnung kann an einem verfahrbaren Wagen vorgesehen sein, der das Verschieben nicht nur der Einheit aus Formkasten, Füllrahmen und Modell sowie Modellträger erlaubt, sondern auch gemeinsame Abstützvorrichtung ist, die gegenüber der Vertikalen genau ausgerichtet ist (Anspruch 4).
Mit der Möglichkeit, die Hubachsen an dem verfahrbaren Wagen anzuordnen, kann die gesamte Einrichtung aus Formkästen und Hubachsen gemeinsam verfahren werden und damit auf Dauer ihre relative Lage zueinander eingehalten werden (Anspruch 8).
Aufgrund der zuvor erwähnten Anbringung aller Hubachsen ohne eine untere mechanische Krafteinleitung unterhalb des verfahrbaren Wagens, kann dieser Wagen mit einer horizontal orientierten Zylinderstange verfahren werden, die unterhalb des Wagens angreift (Anspruch 9). Es wird damit diese Zugstange, die den Wagen aus der Haupt-Kastenförderrichtung herausnimmt und zu der parallelen Station verfährt, sehr kurz gehalten. Sie greift am äußeren, unteren Ende des Wagens an, ohne daß sie von tiefer liegenden mechanischen Einrichtungen behindert wird, die gemäß der Erfindung nicht mehr erforderlich sind.
Die Regelung der einzelnen Antriebe (Anspruch 10) kann mehrere Ausgestaltungen erfahren. Ein besonders sanftes Trennen von Formstoffballen und Modell ist dann möglich, wenn die Trenngeschwindigkeit am Anfang des Trennvorganges stark herabgesetzt ist, um das Belüften zu ermöglichen (Anspruch 19). Gleichzeitig ist eine geringe Geschwindigkeit im Ansatzpunkt des mechanischen Beginns des Trennens auch von Vorteil, weil geringe Erschütterungen hervorgerufen werden, woraus sich die vorteilhaften Ergebnisse der Erfindung ergeben, die mit einer geringen Geschwindigkeit, einer sogenannten Schleichfahrt im Augenblick und kurz vor dem Trennen arbeitet, während danach, nachdem der kritische Zeitpunkt der Trennung und der Belüftung vorbei ist, die Geschwindigkeit des Trennens wieder erhöht werden kann. Hier hat des Trennen keine unmittelbaren Auswirkungen mehr auf die Oberfläche des Sandballens, sondern dient nur der größeren Beabstandung von Sandballen und Modell.
Weiter begünstigt werden kann die geringe Erschütterung und der Gleichlauffehler im Zeitpunkt des Beginns des Abhebens auch dann, wenn für diesen Zeitpunkt ein Toleranzband mit sehr kleinen (engen) Toleranzen vorgegeben wird, die am tatsächlichen System an den Achsen durch Meßeinrichtungen ermittelt werden. Nachdem die Höhe zum physischen Ergreifen des Formkastens meist sehr genau festliegt, kann durch Messen der tatsächlichen Hubhöhe der einzelnen Hubachsen bestimmt werden, wann dieser Zeitpunkt erreicht wird und bis zum Erreichen dieses Zeitpunkts kann die Geschwindigkeit des Anheben der einzelnen Hubachsen so stark herabgesetzt werden, daß ein praktisch idealer Gleichlauf erreicht wird, der jedenfalls innerhalb des ersten Toleranzbandes liegt. So wird bereits das Ergreifen des Formkastens höchst genau und höchst gleichmäßig veranlaßt, so daß auch das nach dem genauen Ergreifen folgende Trennen von einem horizontal sehr gleichmäßigen Zustand ausgeht (Anspruch 15). Dies entspricht einer Zielregelung (Anspruch 16) des Gleichlauffehlers auf ein vorgegebenes erstes Toleranzband und der Herabsetzung der Sollwerte vor Erreichen des Angriffspunktes, der bei einem zentral geführten mechanischen Abheben nicht bestimmbar ist, da die einzelnen Angriffspunkte selbst freiliegen und keine Meßmöglichkeit dort besteht, während gemäß der Erfindung die Messung genau an den Stellen erfolgt, die vertikal ausgerichtet am Formkasten angreifen (Anspruch 14).
Eine zusätzliche Sicherheit besteht dann, wenn Stellgrößen der jeweiligen individuellen Regler der einzelnen Hubachsen überwacht werden (Anspruch 17). Die Stellgrößen sind diejenigen Signale, die Ausgangsgrößen der Regler sind und die den hydraulischen oder elektrischen Aktuatoren zur Steuerung der Achse zugeführt werden. Zu große Stellhübe sind ein Zeichen dafür, daß hohe Kräfte wirken, die die einzelnen Hubachsen versuchen individuell auszuregeln, die aber gleichzeitig ein Signal dafür sein können, daß ein Fehler, der zu einer starken Unsymmetrie führt oder der von einer solchen starken Unsymmetrie ausgeht, erkannt werden kann. Zur Erfassung dieser stark abweichenden Stellhübe kann ein zweites Toleranzband dienen. Wird ein solches Toleranzband überschritten, so kann entweder der Fehler nur registriert werden oder aber die Hubgeschwindigkeit aller Achsen sofort gesenkt werden, um eine Eingriffsmöglichkeit zu geben.
Eine höhere Genauigkeit wird mit einem zusätzlichen Mittelwertbildner erreicht (Anspruch 18). Dieser Mittelwertbildner überwacht nicht nur eine Achse, sondern alle vorgesehenen Achsen und bildet einen gesamten Mittelwert aus allen Höhen-Istwerten, die an jeder Achse individuell gemessen werden. Aus diesen gesamten Höhenwerten wird ein Mittelwert gebildet, der dann jedem Regler als zusätzlicher Sollwert aufgeschaltet werden kann, so daß sich eine zusätzliche Vergleichmäßigung ergibt. Diese Zusatzaufschaltung arbeitet so, daß diejenigen Regler, die stärker in die eine oder andere Richtung ausgelenkt sind, entweder beschleunigt oder gebremst werden, so daß eine Vergleichmäßigung des Anhebevorgangs erfolgt.
Der Zusatzregelkreis kann spezifisch mit Integralanteilen versehen sein, da dieser integrale Anteil bei einer sehr trägen Regelstrecke wenig stört und dennoch für praktisch erhaltene geringstmögliche Fehler sorgt. Die Zusatz-Regler arbeiten dann wie Zusatz-Aufschaltungen im Sinne einer Vorsteuerung, weil zusätzlich die anderen Regler der Hubachsen auch noch vorhanden sind, die dann aber bevorzugt mit einem P-Regelverhalten ausgestattet sind.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Figur 1
zeigt eine Vorrichtung zum einzel-achsengeregelten Trennen von Modell und Sandballen als erstes Beispiel.
Figur 2
zeigt in ähnlicher Darstellung eine Abhebevorrichtung neben einer üblichen Preßstation und unter einer üblichen Füllstation sowie einen zugehörigen üblichen Kellerraum 14.
Figur 3a bis 3f
zeigen eine weitere Vorrichtung zum einzel-achsengeregelten Trennen von Modell und Sandballen als zweites Beispiel.
Figur 4
ist eine Aufsicht auf die in den vorhergehenden Figuren gezeigten Vorrichtungen, bei der die Haupt-Kastenförderlinie K erkennbar ist und die Querrichtung A, in die eine Verschiebung mittels des Wagens 30 erfolgt.
Figur 5
ist ein Regelkreis, mit dem die einzelnen Achsen 15, 16, die auch an Figur 4 ersichtlich sind, geregelt werden.
Figur 6
ist ein Diagramm, das in einer praktischen Erprobung bei einer Vorrichtung gemäß Figur 1 und einer Regelung gemäß Figur 5 erhalten worden ist.
In Figur 2 ist eine Preßstation 1 mit einem üblichen Mehrstempel-Preßhaupt 1a und einem üblichen Pressentisch 3 gezeigt, der über eine übliche Einrichtung 4 in Richtung auf das Preßhaupt 1a anhebbar ist. Eine Verschiebeeinrichtung 5 für Formkästen 7 mit Modellträger 8 und Modell 8a ist zwischen der Preßstation 1 und einer zugleich zum Sandeinfüllen dienenden Station 2 angeordnet. Mit 12 ist die normale Flurebene angedeutet. Mit 8 ist der Modellträger mit Modell 8a bezeichnet.
Diese Abhebemaschine weist unterhalb eines Sandbunkers 10 einen Füllrahmen 6 auf, sowie vier Führungsstangen 13, an denen die zum Abheben des den Sandballen enthaltenden Formkastens 7 dienenden Elemente angeordnet sind. Die Führungsstangen 13 werden gemeinsam von einem Joch 9 angehoben, das mit Hilfe einer in einem Kellerraum 14 angeordneten Hubeinrichtung 11 angehoben und abgesenkt werden kann.
Aus Figur 2 wird deutlich, daß unterhalb der Flurebene 12 erhebliche kellerartige Räume 14 für die Unterbringung der Elemente der zentral geführten Abhebeeinrichtung benötigt werden.
Bei der Ausführung gemäß Figur 1 ist die Trennvorrichtung 2 wiederum neben einer Preßstation 1 angeordnet. Gleiche Teile sind in der gleichen Weise bezeichnet, wie in Figur 2. Mit 20 ist die zu den Trennflächen von Form und Sandballen senkrechte Normale bezeichnet. Im Unterschied zu der Abhebemaschine nach Figur 2, sind zum Trennen bei der Anordnung nach Figur 1 vier einzeln angetriebene und geregelte hydraulische Hubzylinder 15, 16 vorgesehen. Diese sind gemeinsam wenig oberhalb des Fundaments abgestützt, das auf der Flurebene 12 liegt. Ein großer Kellerraum wird also nicht benötigt. Wenig oberhalb des Fundaments ist der die Abstützung vorgebende Wagen 30 seitlich verfahrbar angeordnet.
Der Wagen 30 ist in Figur 1 von links nach rechts (und vice versa) verschiebbar, über die Verschiebeeinrichtung 5. Diese Richtung ±A liegt quer zur - senkrecht zur Papierebene orientierten - Transportrichtung K der Formkästen, vgl. auch Figur 4.
Statt der hydraulischen Hubzylinder 15, 16 können auch elektrisch betätigte Antriebe vorgesehen werden. Auch sie werden weg-geregelt in ihrer Hubhöhe y, bevorzugt über einzelne Meßfühler an jeder "Achse", die Istwerte y(t) für die Weg-Regelung der Figur 5 bereitstellen. Eine Kreuzkopplung von einer zur anderen Achse wird vermieden; jede Achse regelt auf ihre eigenen Sollwerte - die gleich vorgegeben werden - und regelt ihre eigenen Störgrößen aus, die individuell anfallen, vgl. dazu die Figur 6.
Die zuvor als verschiebbar in Richtung ±A bezeichnete Anordnung 5 soll in Figur 1 näher erläutert werden. Sie besteht dort aus einem horizontal liegenden Zylinder, dessen Zylinderbereich unterhalb der Verdichtungsstation 1 und dessen Zug/Schub-Stange 5z im herübergefahrenen Zustand des Wagens 30 unterhalb der Füllstation 2 zu liegen kommt. Diese Stange 5z ist mit ihrem vorderen Ende an dem äußeren Endbereich an der Unterseite des Wagens 30 angeordnet und kann bei Auslösen des Zylinders 5 den Wagen 30 mitsamt der Einheit aus Modellträger 8, Formkasten 7, Füllrahmen 6 herüberziehen in die Verdichtungsstation 1 und nach dem dortigen Verdichten wieder zurückfahren in die Haupt-Kastenförderrichtung K, die aus Figur 4 ersichtlich ist. Aufgrund der Anordnung des vorderen Endes 5b der Stange 5z ragt der Zylinder 5 nicht stark seitlich neben der Verdichtungsstation 1 hervor, was dadurch veranlaßt ist, daß unterhalb der Tragschiene 31, auf der der Wagen 30 mittels Rollen 32a, 32b verfahrbar ist, keine weiteren mechanischen Elemente vorgesehen sind, die in vertikaler Richtung Hübe in der Füllstation ausführen müssen, vielmehr ist hier der Bereich zwischen Unterkante der Fahrschiene 31 und Fundament 12 praktisch frei. Die Richtung, in der die Verschiebeinrichtung 5 die Bewegung durchführt, ist mit ±A bezeichnet, sie steht senkrecht auf der Kastenförderrichtung K gemäß Figur 4.
Der Betriebsablauf des Befüllens, Verdichtens, Trennens und Herausfahrens eines Formkastens mit verdichtetem Sandballen 7a soll anhand der Figuren 3 erläutert werden, wobei die Figur 3a gleichzeitig auch die Figur 3f ist, also Anfangs- und Endpunkt zugleich. In der Figur 3f (=3a) ist dieselbe Vorrichtung gezeigt, die in der Figur 1 erläutert war, nur sind zusätzlich Stützfüße 33 auf dem Fundament 12 angeordnet, die die Führungsschiene 31 unterhalb der Füllstation 2 tragen, auf der der Wagen 30 mit seinen Rollenpaaren 32a, 32b seitlich verschiebbar ist, in Richtung A. Die Förderrichtung K der Kästen, sowohl der zugeförderten leeren Kästen, wie auch der abgeförderte, mit verdichtetem Sandballen versehen Kästen ist senkrecht zur Papierebene. In dieser Richtung wird der verdichtete Formkasten der Figur 3a (nach vorne) herausgeschoben, während ein nicht verdichteter, noch leerer Formkasten in der Figur 3b in die Füllstation einfährt, gehalten von Rollenbahnabschnitten 41, die an abwärtsragenden Tragarmen 40 am Oberbereich 16a der jeweiligen Hubachsen 16 angeordnet sind, vgl. hierzu im Detail die Figur 1.
Mit dem Einschieben des leeren Formkastens 7 wird der abgeformte Formkasten aus der Füllstation 2 heraustransportiert und gleichzeitig - je nach Reihenfolge - ein Oberkasten-Modell oder ein Unterkasten-Modell mit einem Träger über Rollenbahnen mittels hier nicht näher dargestellten Zylindern in die Abhebe-Füllstation eingefahren. Zu diesem Einfahren von Modellen wird später zur Figur 4 noch Näheres ausgeführt.
In Figur 3b ist die Verdichtungsstation 1 mit ihrem Vielstempel-Preßhaupt 1a in Grundstellung. Auch der Hubzylinder 4 ist eingefahren. Von Figur 3b zu Figur 3c wird mit den Hubachsen 15, 16 nacheinander der eingefahrene (noch leere) Formkasten 7 und dann der Füllrahmen 6 auf den Modellplattenträger 8 aufgesetzt, um das Modell 8a zu umschließen. Ist diese Bewegung y(t) abgeschlossen, wird die Figur 3c erreicht, in der zusätzlich Formstoff in die Einheit aus Formkasten, Füllrahmen und Modell eingefüllt ist. Die vorgewählte Sandmenge kann mittels eines Abzugsgurt-Förderer vorgegeben werden. Die Sandmenge kann dabei modellabhängig eingestellt sein, z. B. über die Eingabe der Anzahl der Umdrehungen einer Umlenktrommel des Abzugsgurt-Förderers, die in der zugehörigen Steuerung vorgegeben werden.
Die Verdichtungsstation befindet sich in der Figur 3c noch immer in Grundstellung. Ausgehend von der Figur 3c wird die mit Sand gefüllte Einheit auf dem Wagen 30 in die Verdichtungsstation herübergefahren, in Richtung A. Damit wird die Figur 3d erreicht. Die Preßzylinder 1a führen in der Figur 3d die Verdichtung des Formsandes oberhalb des Modells durch, nachdem mittels Hubzylinder 4 die Einheit von dem Wagen abgehoben und gegen das Preßhaupt von unten gedrückt worden ist. Nach Abformen senkt der Hubzylinder 4 die Einheit - jetzt im verdichtetem Zustand - wieder auf den Wagen 30, der in Richtung -A herüberfährt in die Füllstation, womit der Zustand der Figur 3e erreicht wird. Die bis dahin eingefahrene Stößel 16 beginnen jetzt die Trennung des verdichteten Sandballens 7a von dem Modell 8a vorzunehmen. Die Hubachsen 15, 16 werden dabei mit höchsten Genauigkeit elektronisch geregelt und heben zunächst den Füllrahmen ab, was aus dem Übergang von der Figur 3e zur Figur 3f ersichtlich ist. Hier ist der nach unten greifende Träger 41 so lang, daß zunächst der Füllrahmen 6 am oberen Ende 16a der Hubachse angehoben wird, mit ihm sind keine mechanischen Erschütterungen des Modells verbunden. Erst nach einem kurzen Hubweg, in dem der Formkasten 7 noch nicht ergriffen worden ist, beginnen die Träger 40 mit ihrem unteren Ende, einem Rollenabschnitt, an den entsprechenden Gegenabschnitten des Formkastens 7 anzugreifen und ihn mechanisch in die Höhe zu heben. Dieser Hubvorgang wird später deutlicher, mit Blick auf die Figur 6, in der die drei Zeitabschnitte des Trennhubes des Füllrahmens, der Schleichfahrt und des Resthubes genauer erläutert werden können. Grob gesprochen ist das Freiheben des Füllrahmens Ausgangspunkt und bei Beginn des Anhebens des Formkasten ist eine geringe Geschwindigkeit eingestellt, um den Formkasten weich von den Rollen zu übernehmen und der Form Zeit für den Trennvorgang zum Belüften zu geben. Die Hubachsen heben dann weiter, diesmal schneller, bis der Formkasten die Höhe der Rollbahnen erreicht hat, die in der Haupt-Kastentransportrichtung K der Figur 4 liegen.
Damit ist der Beginnzustand der Figur 3f praktisch erreicht, wenn ein leerer Formkasten den in der Figur 3f (=3a) dargestellten verdichteten Formkasten 7 aus der Füllstation senkrecht zur Papierebene herausgeschoben hat. Es beginnt dann ein neuer Zyklus, der hier nicht weiter erläutert werden soll.
Die Figur 4 veranschaulicht das zunächst zurückgestellte Einfahren eines Modells bzw. das Wechseln eines Modells für eine abwechselnde Abformung von Oberkasten und Unterkasten. Ersichtlich ist an der Figur 4 die Anordnung der vier einzeln geregelten Hubachsen 15, 16 in den Eckbereichen des Formkastens 7, wenn er in der Füllstation eingefahren ist. Die Verdichtungsstation 1 ist parallel versetzt gegenüber der Haupt-Kastentransportrichtung K und der Wagen 30 ist in der in Figur 4 dargestellten Position in die Füllstation 2 verschoben. Zum abwechselnden Abformen von Oberkasten und Unterkasten sind quer zur Verschieberichtung A des ersten Wagens 30 Anordnungen vorgesehen, die das Einfahren eines Modells für den Oberkasten oder eines Modells für den Unterkasten oder weiterer Modelle ermöglichen. Dazu sind Rollenbahnen (Abschnitte davon) oberhalb und unterhalb der in Figur 4 dargestellten Füllstation 2 jeweils auf weiteren Wagen 35 montiert. Diese Wagen können zum Wechseln der Modell bzw. der Modellplattenträger unter der Form-Kastenbahn (seitlich) hervorgefahren werden, so daß die Modellplattenträger in den Bereichen 36a, 36b so gut wie möglich zugänglich sind. Nach erfolgtem Wechsel wird der Wagen wieder in die Shuttle-Position zurücktransportiert. Ein zusätzlicher (zweiter) Schubzylinder 5a steuert die Bewegung des zweiten Wagens 35, der das Modell über entsprechende Rollen und Bahnabschnitte zunächst auf den ersten Wagen 30 auffährt, wo es mit dem Formkasten 7 in Verbindung kommt. Die anschließende Verfahrbewegung des Wagens 30 in Richtung A zum Pressen verläuft senkrecht zu vorbeschriebenen Bewegung des Formkastens in Richtung B, während die zusätzlich erwähnte Verschieberichtung C in Richtung der Modellwechselplätze 36a, 36b wieder parallel zur Bewegung A des ersten Wagens 30 verläuft.
Die zwischen den Figuren 3e und 3f erfolgende Trennung von Sandballen 7a und Modell 8a wird anhand eines Diagramms deutlich. Das Diagramm ist in Figur 6 dargestellt. Dieser Verlauf der Meßwerte und Sollwerte soll in Verbindung mit der Figur 5 erläutert werden, die die Regelung zeigt, mit der die im Beispiel vier Hubachsen der Figur 1 einzeln geregelt werden.
Ausgangspunkt für die Regelung der Figur 5 ist der gemeinsam vorgegebene Sollwert yS(t), der allen vier Achsen gemeinsam vorgegeben wird. Jeder Regler besitzt einen Soll-Istwert-Vergleich, der den tatsächlichen Hubwert y(t) der jeweiligen individuellen Achse von dem Sollwert ys(t) abzieht und die Differenz als Regeldifferenz einem jeweiligen individuellen Regler 81, 82, 83, 84 vorgibt. Dieser Regler steuert den Antrieb für die jeweilige Achse, in der Figur 5 mit Achse 1, Achse 2, Achse 3 und Achse 4 bezeichnet, und ergibt im regelungstechnischen Ersatzschaltbild einen Ist-Wert der Hubhöhe y(t), die jeweils individuell sich für jede Hubachse ergibt, abhängig von Störgrößen, die auf jede Achse individuell wirken. Die zusätzlich in der Figur 5 schon eingezeichneten Zusatzregler 81a, 82a, 83a,84a, die Gleichlaufregler für die jeweilige Achse sind und von einem Mittelwertbildner 90 gespeist werden, sollen später erläutert werden.
Ausgangspunkt war das Vorgeben eines gemeinsamen Sollwertes, der als Verlauf der Hubhöhe über der Zeit in der Figur 6 erscheint. Zunächst schwach ansteigend und dann steiler verlaufend bis hin zum Zeitpunkt T0 ergibt sich das Trennen des Füllrahmens 6 von dem Formkasten 7. Die jeweiligen Gleichlaufabweichungen für die vier verwendeten Achsen sind mit yf(t) in der Figur 6 dargestellt. Sie sind nicht identisch, laufen aber in ein gemeinsam vorgegebenes Fenster zwischen den Grenzwerten yo und yu, das für die Schleichfahrt Bedeutung hat, in der der Formkasten 7 mit dem Sandballen 7a von dem Modell 8a abgehoben wird. Dafür relevant ist der Beginn des Abhebens, der Zeitpunkt T0, zu dem eine möglichst geringe Geschwindigkeit von dem Sollwert ys(t) vorgegeben wird, also genügend Zeit zum Belüften und wenig Anfälligkeit für Störungen. Das von den Grenzwerten yo und yu eingegrenztes Toleranzband TB ist im dargestellten Beispiel auf ±0,05 mm eingestellt, tatsächlich aber sind die Gleichlaufschwankungen noch geringer, wie an der Messung im Toleranzband TB erkannt werden kann. Nach einer vorgegebenen Zeitspanne der Schleichfahrt stand genügend Belüftungszeit zur Verfügung und der Resthub der Trennbewegung kann gemäß einem steiler verlaufenden Sollwert jetzt schneller vorgenommen werden, was auch eine größere Gleichlaufabweichung zur Folge hat, die hier aber nicht mehr von so großer Bedeutung ist, weil das eigentliche Lösen des Sandballens von dem Modell bereits erfolgte.
Die Figur 6 zeigt eine Zeitspanne von etwa 2,4 Sekunden für einen vollständiges Trennen, wobei der Verlauf des Sollwertes der Hubhöhe ys(t) eine größere Wegdifferenz veranschaulicht, als der eingezeichnete, stark vergrößerte Maßstab zwischen -0,1 und +0,5 mm zur Darstellung der Gleichlaufabweichungen yf(t).
Die Regelung der Figur 5 verwendet Proportionalregler für die Regler 81, 82, 83, 84, um die Regelstrecken der Achsen, die mit einem PT2-Anteil für das Ventil bei hydraulischer Steuerung und einem IT2-Anteil für den Zylinder dargestellt werden können, zu regeln. Die zusätzlich eingezeichneten Gleichlaufregler 81a können P-Regler sein, bevorzugt aber haben sie einen zugeschalteten Integral-Anteil, um Regelfehler auch dann auszuschalten, wenn Rampen von dem Höhensollwert ys(t) vorgegeben werden.
Der Mittelwertbildner 90 erfaßt die Summe aller Hubwerte y(t) aller Achsen und errechnet daraus einen gebildeten Mittelwert M(t) für jeweilige Vergleicherstellen 81c, die jeweils individuell den individuellen Istwert y(t) jeder Achse subtrahieren und den Zusatzreglern 81a, 82a, 83a, 84a vorgeben. Dieser als Proportional- oder PI-Regler ausgestaltete Gleichlaufregler schaltet eine Vorsteuerung auf eine Summierstelle 81b auf, um die Regelstrecke 15, 16 der jeweiligen Achse zu beeinflussen.
So kann ein Höchstmaß vom Gleichlauf erreicht werden, bei gleichzeitig schnell ansprechender Regelung im Führungsverhalten.
Alle eingesetzten Hubachsen sollten bevorzugt gleiches Verhalten und damit auch gleiche Regelstruktur besitzen.
Als Meßgeber für die Meßhöhe kann ein angepaßtes Wegmeß-System Einsatz finden, angepaßt an die Art der jeweiligen Achse, so ein Meßstab für einen Hubzylinder oder ein Drehgeber für angetriebene Spindelstangen.
Zu jedem Zeitpunkt besteht die Möglichkeit, die Sollwerte, Istwerte und Stellgrößen zu überwachen. So kann beispielsweise die Stellgröße jedes Reglers jeder Achse auf ein Toleranzband mit einem Maximalwert hin überwacht werden, so daß keine zu großen Stellgrößen bei dem Trennvorgang auftreten. Wird festgestellt, daß eine der Stellgrößen außerhalb des vorher definierten Grenzwertes liegt oder das vorgegebene Toleranzband verläßt, kann auf einen Fehler geschlossen werden. Der dazugehörige Zylinder ist dann entweder mit einer zu großen oder zu kleinen Kraft belastet. Es kann präventiv eine sich abzeichnende Funktionsstörung ausgeglichen werden, indem z. B. die Steigung des Sollwertverlaufs ys(t) herabgesetzt wird, um den Gangunterschied herabzusetzen und die ausgerissene Stellgröße wieder in das Toleranzband zurückzuholen.
Die Figur 6 zeigt die hohe Genauigkeit im Zeitbereich T0 bis T1, der der Schleichfahrt entspricht. Vor Erreichen des Zeitpunktes T0, also dem physischen Berühren des Formkastens 7 bei der einzuleitenden Trennung, nimmt die Geschwindigkeit, die der Ableitung des Sollwertes des Hubes ys(t) entspricht, ab und nach Beenden der Schleichfahrt im Rahmen des Resthubes nimmt sie wieder zu, um den notwendigen Hub schnellstmöglich zu erreichen.
Das Anfahren des Zeitpunktes T0 kann auch von einer Steuerung beeinflußt sein, die so arbeitet, daß die Sollwertvorgabe des Hubes so lange reduziert wird, bis die eingezeichneten Gleichlaufabweichungen yf(t) innerhalb des Toleranzbandes TB liegen, wenn der Zeitpunkt T0 erreicht wird.

Claims (22)

  1. Vorrichtung zum Trennen eines Modells (8, 8a) und einer mittels des Modells und einem Formkasten (7a) abgeformten Formstoff-Form (7a), bei der das Modell und die Form (8,7a) - bei horizontaler Ausrichtung ihrer horizontalen Teilungsflächen - in Richtung einer zu diesen Teilungsflächen Senkrechten (20) relativ auseinander bewegbar sind, wobei zum Ausführen der Relativbewegung mehrere parallel zu der Senkrechten (20) ausgerichtete Hubachsen (15,16) vorgesehen sind, die in einer Axialrichtung zur Veränderung der Hubhöhe betreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubachsen (15, 16) einzeln betreibbar sind und die Hubhöhen (y(t)) der mehreren Hubachsen (15,16) einzeln regelbar sind bzw. im Betrieb der Vorrichtung geregelt werden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche einzeln aufwärts und abwärts antreibbare und einzeln regelbare Vertikalantriebe, Hubzylinder, Spindelantriebe, Servoantriebe oder Elektroantriebe als Hubachsen (15, 16) aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hubachsen (15,16) oberhalb eines flurebenen Fundaments (12) gemeinsam angeordnet und abgestützt sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die Hubachsen (15,16) auf einem verfahrbaren Wagen (30) abgestützt sind, der im wesentlichen senkrecht zu einer Haupt-Formkasten-Förderrichtung (K) bewegbar ist (A).
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Bewegung des Wagens (30) zwischen einer Füllstation und einer benachbarten Preßstation (1,2) auf einer Querschiene (31) erfolgt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der einzeln antreibbare und einzeln regelbare Hubachsen (15,16) in den vier Eckbereichen des die Formstoff-Form (7a) aufnehmenden Formkastens (7) angeordnet sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 4, bei der alle Hubachsen (15,16) einen ausfahrenden Stößel (16) und einen fest angeordneten Zylinder oder anderen Antrieb (15) besitzen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der alle Hubachsen (15,16) mit dem Wagen (30) in eine Preßstation (1) und zurück mitverfahrbar sind, bzw. die Hubachsen (15,16) so angeordnet sind, um mit dem Wagen (30) verfahrbar zu sein.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Verschiebeeinrichtung (5,5z) vorgesehen ist, um einen Wagen (30) zwischen einer ersten Station (1) zum Verdichten von Formstoff und einer zweiten Station (2) zum Einfüllen von Formstoff in den Formkasten (7) zu verfahren (A), wozu die Verschiebeeinrichtung unterhalb einer Führungsschiene (31) für den Wagen (30) angeordnet ist.
  10. Verfahren zum Trennen eines Modells von einer mittels des Modells abgeformten Formstoff-Form (7a) in einer Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei welchem Verfahren Modell und Form (7a, 7, 8) senkrecht relativ zueinander auseinanderbewegt werden, wobei die Bewegung von einzeln angetriebenen Hubachsen (15, 16) ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Bewegung der Hubachsen im Sinne deren jeweiliger Hubhöhe (y(t)) jeweils einzeln geregelt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei jede Hubachse (15, 16) einzeln gleichlaufend hubhöhen-geregelt wird (y(t),81,82,83,84).
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei vier einzeln antreibbare und einzeln regelbare Elektroantriebe oder Hydraulikantriebe (15,16) die Relativbewegung erzeugen.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Hubachsen (15,16) oberhalb eines flurebenen Fundaments (12) gemeinsam abgestützt werden (30,31,33).
  14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei jede Hubachse (15,16) in ihrer Hubhöhe (y(t)) bevorzugt über einen an der jeweiligen Hubachse angeordneten Meßfühler, der einen Istwert y(t) für die jeweilige Hubhöhen-Regelung (81,82,83,84) bereitstellt, auf ihren eigenen Sollwert (ys(t)) geregelt wird - der für alle Hubachsen gleich vorgegeben wird - und ihre eigenen Störgrößen ausregelt, die achsen-individuell anfallen.
  15. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem eine Hubgeschwindigkeit oder die Änderung eines Sollwertes der Hubhöhe (ys(t)) über der Zeit (t) kurz vor dem Abheben des Sandballens (7a) von dem Modell (8,8a) so stark gesenkt wird, daß ein gemessener Gleichlauffehler (yf(t)) aller Hubachsen (15,16) innerhalb eines vorgegebenen ersten Toleranzbandes (TB;yo,yu) liegt.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Änderung so lange herabgesetzt wird, bis das erste Toleranzband (TB) vor einem physischen Ergreifen des Sandballens (7a) oder Formkastens (7) eingehalten ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem eine Stellgröße jeder Hubachse gesondert überwacht wird und Stellgrößen, die außerhalb eines zweiten Toleranzbandes (TS) liegen, zur Fehlererkennung oder Senkung einer Hubgeschwindigkeit der Hubachsen verwendet werden.
  18. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem ein Mittelwertbildner (90) gemessene Höhen-Istwerte (y(t)) der Hubachsen (15,16) mittelt und einem jeweiligen Regler (81,82,83,84) jeder Hubachse (15,16) einen Zusatzsollwert (M(t)) aufschaltet.
  19. Verfahren zum sanften Trennen eines Modells (8) und eines Formstoffballens in einer Kastenform (7a,7), bei dem einzeln gleichlaufend angetriebene Hubachsen (15,16) von einer sollwertgeführten Regelung (81,82,83,84) und einem über die Zeit (t) vorgegebenen Hubwert (ys(t)) betrieben werden, und eine Steigung des Sollwertverlaufs (ys(t)) abnimmt, bevor die Hubachsen (15,16) den Formkasten (7) ergreifen, und die Steigung danach zunimmt.
  20. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Hubachsen (15,16) vor bzw. nach dem Trennen von Modell oder kastengebundenen Formstoff-Form (7,7a, 8) seitlich verschoben (30,A,-A) werden.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Verschiebeeinrichtung so angeordnet ist daß ihr Anbringungsort (5b) am Wagen (30) der untere, äußere Endbereich ist, so daß ein Bewegen des Wagens (30) aus einer Haupt-Formkasten-Förderrichtung (K) in der zweiten Station (2) mit einer kurzen Zugstange (5z) möglich ist, die nicht wesentlich aus der ersten Station (1) im hierher bewegten Zustand des Wagens (30) herausragt.
  22. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Aufschaltung im Wege eines weiteren jeweiligen Reglers (81a,82a,83a,84a), aus einer Regeldifferenz aus einem Zusatzsollwert (M(t)) und dem jeweiligen gemessenen Höhen-Istwert (y(t)) des jeweiligen Regelkreises als Vorsteuerung insbesondere integrierend erfolgt.
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