EP1080809B1 - Method for controlling the distribution of quantity of liquid metal - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for controlling the Metal dosing of die casting machines in which the Dosing by negative pressure takes place.
- EP 0 051 310 B1 discloses a die-casting machine which operates according to the so-called vacuum die-casting method.
- the molten metal is sucked from a holding furnace via a suction pipe into the casting chamber by means of negative pressure, wherein the negative pressure is applied via a suction channel in the mold parting surface of the casting mold.
- the negative pressure applied to the mold should essentially fulfill 2 functions: On the one hand carry out the degassing of the casting chamber and the mold and on the other suck the required amount of metal for the production of parts from the holding furnace in the casting chamber.
- An essential factor for the quality of the cast workpieces is the metering accuracy. A high dosing accuracy also requires the appropriate adjustment of the machine parameters to achieve the desired process safety.
- a proven method for a good dosing accuracy is disclosed in DE 41 12 753 A1.
- a Measuring device is controlled by a level sensor in the Casting chamber measured.
- this procedure is only suitable for cold chamber die casting machines, where the Dosage e.g. through a dosing spoon into an opening of the Casting chamber takes place.
- the function and the measuring accuracy a sensor for level measurement is described in EP 0 014 301 described in detail.
- One after the vacuum process operated die casting machine works in a kind closed system, i. Find an external dosage not happening.
- a usually upwards Dosing in the casting chamber, as in the DE 41 12 753 described, does not exist and that Method of level measurement in the casting chamber thus not easily applicable.
- the invention with the characterizing features of the claim 1 the task is to propose a method which for vacuum die casting machines a high Dosing accuracy of the molten metal ensured.
- the furnace charge can be determined by the weight of the furnace be determined or the temperature-dependent viscosity of the Molten metal through the corresponding evaluation of a Temperature measurement. Also a monitoring of the intake time provided on a vacuum valve. A setpoint exceeded is an indication of a malfunction or on a faulty parts production if required Dosage amount in this period not by a level sensor was confirmed. All these measures serve the purpose of Quality increase and thus the minimization of Rejects. Because the entire casting process characterized is due to a large number of influences, it is important the Certain parameters to master. So depends on the Dosing accuracy not only the geometry and structure quality of the casting, but also to achieve a number Setting parameters of the die casting machine.
- the suction time on the Vacuum valve 5 is controlled. Influence on the dosage have different parameters such as the size of the Underpressure, the dosing as a function of the regulation of Vacuum valve 5, the level of the melt 6 in the holding furnace 7, the suction height of the melt 6 based on the installation height of Casting chamber 9, the temperature of the melt 6 also as Conclusion on the viscosity.
- the invention is not limited to that described Embodiment of the method limited. it includes also rather all expert training and Embodiments within the inventive concept.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Metalldosierung von Druckgiessmaschinen bei denen die Dosierung durch Unterdruck erfolgt.The invention relates to a method for controlling the Metal dosing of die casting machines in which the Dosing by negative pressure takes place.
Aus der EP 0 051 310 B1 ist eine Druckgiessmaschine bekannt
geworden, die nach dem sogenannten Vakuum-Druckgiessverfahren
arbeitet. Bei diesem Verfahren wird die Metallschmelze aus
einem Warmhalteofen über ein Ansaugrohr in die Giesskammer
mittels Unterdruck angesaugt, wobei der Unterdruck über einen
Absaugkanal in der Formteilungsfläche der Gießform
aufgebracht wird. Der an der Giessform angelegte Unterdruck
soll im wesentlichen 2 Funktionen erfüllen:
Zum einen die Entgasung der Giesskammer und der Form
durchführen und zum anderen die zur Teileherstellung
erforderliche Metallmenge aus dem Warmhalteofen in die
Giesskammer ansaugen. Ein wesentlicher Faktor für die
Qualität der Gusswerkstücke ist dabei die Dosiergenauigkeit.
Eine hohe Dosiergenauigkeit erfordert auch die entsprechende
Einregelung der Maschinen-parameter zur Erzielung der
gewünschten Prozess-Sicherheit. EP 0 051 310 B1 discloses a die-casting machine which operates according to the so-called vacuum die-casting method. In this method, the molten metal is sucked from a holding furnace via a suction pipe into the casting chamber by means of negative pressure, wherein the negative pressure is applied via a suction channel in the mold parting surface of the casting mold. The negative pressure applied to the mold should essentially fulfill 2 functions:
On the one hand carry out the degassing of the casting chamber and the mold and on the other suck the required amount of metal for the production of parts from the holding furnace in the casting chamber. An essential factor for the quality of the cast workpieces is the metering accuracy. A high dosing accuracy also requires the appropriate adjustment of the machine parameters to achieve the desired process safety.
Ein bewährtes Verfahren für eine gute Dosiergenauigkeit ist in der DE 41 12 753 A1 offenbart. Mittels einer Messeinrichtung wird durch einen Sensor der Füllstand in der Giesskammer gemessen. Dieses Verfahren ist jedoch nur geeignet für Kaltkammer-Druckgiessmaschinen, bei denen die Dosierung z.B. durch einen Dosierlöffel in eine Öffnung der Giesskammer erfolgt. Die Funktion und die Messgenauigkeit eines Sensors zur Niveaumessung ist in der EP 0 014 301 ausführlich beschrieben. Eine nach dem Vakuumverfahren betriebene Druckgiessmaschine arbeitet in einer Art geschlossenem System, d.h. eine externe Dosierung findet nicht statt. Eine in der Regel nach oben gerichtete Dosieröffnung in der Giesskammer, wie in der DE 41 12 753 beschrieben, ist nicht vorhanden und das Verfahren der Füllstandsmessung in der Giesskammer somit nicht problemlos anwendbar.A proven method for a good dosing accuracy is disclosed in DE 41 12 753 A1. By means of a Measuring device is controlled by a level sensor in the Casting chamber measured. However, this procedure is only suitable for cold chamber die casting machines, where the Dosage e.g. through a dosing spoon into an opening of the Casting chamber takes place. The function and the measuring accuracy a sensor for level measurement is described in EP 0 014 301 described in detail. One after the vacuum process operated die casting machine works in a kind closed system, i. Find an external dosage not happening. A usually upwards Dosing in the casting chamber, as in the DE 41 12 753 described, does not exist and that Method of level measurement in the casting chamber thus not easily applicable.
Die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 stellt sich die Aufgabe ein Verfahren vorzuschlagen, welches für Vakuum-Druckgiessmaschinen eine hohe Dosiergenauigkeit der Metallschmelze gewährleistet.The invention with the characterizing features of the claim 1 the task is to propose a method which for vacuum die casting machines a high Dosing accuracy of the molten metal ensured.
Das Wesen der Erfindung besteht nun darin, das Verfahren aus der DE 41 12 753 A1 des Erfinders so weiter zu entwickeln, dass eine Verwendung bei Vakuum-Druckgiessmaschinen möglich ist. Da eine Niveaumessung in der Giesskammer nicht auf einfache Weise durchführbar ist, wird die entsprechende Messung in dem Warmhalteofen durchgeführt. Zu diesem Zweck wird eine Sonde in den Warmhalteofen eingebaut, die die Füllhöhe der Schmelze und deren Veränderung während der Dosierphase erfasst. Da die Erfindung nicht auf die Messung einer Niveauveränderung beschränkt ist, sondern einen kompletten Regelkreis vorschlägt, wird aus dem Signal der Sonde ein Istwert gebildet und dieser mit einem Sollwert verglichen. Der Sollwert wird ermittelt aus den für eine optimale Teileproduktion erforderlichen Parametern und mit zulässigen Toleranzen versehen. Das Ergebnis des Vergleichs von Soll- und Istwert wird in einem Rechner derart verarbeitet, dass Dosierparameter wie z.B. Unterdruck und Dosierzeit für eine optimale Giessteilproduktion eingeregelt werden. Zu diesem Regelprozess sind im Rechner mathematische und physikalische Formeln und Regeln enthalten die durch giesstechnisches Fachwissen ergänzt werden. Der Rechner wird dadurch in die Lage versetzt, die jeweils optimalen Verfahrensparameter zu ermitteln und die Werte an die Maschinensteuerung zur Durchführung von Regelvorgängen weiterzuleiten. Die Niveaumessung kann dabei durch weitere Messparameter ergänzt werden.The essence of the invention is now in the process of DE 41 12 753 A1 of the inventor so further, that use in vacuum die casting machines possible is. As a level measurement in the casting chamber not on simple way is feasible, the corresponding Measurement performed in the holding furnace. To this end a probe is installed in the holding furnace, which is the Level of the melt and its change during the Dosing recorded. Since the invention is not based on the measurement a level change is limited, but one complete control loop is proposed, the signal from the Probe an actual value formed and this with a setpoint compared. The setpoint is determined from the for a optimal parts production required parameters and with permissible tolerances. The result of the comparison of setpoint and actual value is in a computer such processes dosing parameters such as Negative pressure and Dosing time adjusted for optimum casting production become. To this rule process are mathematical in the computer and physical formulas and rules include those technical expertise. The calculator will thus enabled, each optimal Determine process parameters and the values to the Machine control for carrying out control processes forward. The level measurement can be done by more Measurement parameters are added.
Beispielhaft kann die Ofenfüllung durch das Ofengewicht ermittelt werden oder die temperaturabhängige Viskosität der Metallschmelze durch die entsprechende Auswertung einer Temperaturmessung. Auch eine Überwachung der Ansaugzeit ist an einem Vakuumventil vorgesehen. Eine Sollwertüberschreitung ist dabei ein Hinweis auf eine Funktionsstörung bzw. auf eine fehlerhafte Teileproduktion, wenn die erforderliche Dosiermenge in diesem Zeitraum nicht durch einen Niveausensor bestätigt wurde. Alle diese Massnahmen dienen dem Ziel der Qualitätserhöhung und somit der Minimierung von Ausschussteilen. Da der gesamte Giessprozess gekennzeichnet ist durch eine grosse Zahl von Einflüssen, ist es wichtig die einzelnen Parameter sicher zu beherrschen. So hängt von der Dosiergenauigkeit nicht nur die Geometrie und Gefügequalität des Giessteiles ab, sondern auch zu deren Erzielung etliche Einstellparameter der Druckgiessmaschine. Beispielhaft gilt dieses für die Umschaltpunkte der druck- oder wegabhängigen Zuschaltung der einzelnen Giessphasen, ebenso ist die Kenntnis von Temperatur und Viskosität der Metallschmelze erforderlich für die Regelung der Giessgeschwindigkeit und den spezifischen Giessdrücken. Die Einbringung von speziellen druckgiesstechnischem Fachwissen in Verbindung mit einem Rechnereinsatz ermöglicht auch eine wesentlich komplexere Analyse der Istdaten und deren Verwendbarkeit. So kann z.B. eine vermeintlich zu geringe Schmelzetemperatur durch eine Erhöhung des Unterdruckes und damit Reduzierung der Dosierzeit doch zu Gutteilen führen. Druckgiesstechnisches Fachwissen beinhaltet auch die Kenntnis des Strömungsverhaltens der Metallschmelze. So wird in der Ansaug- und Dosierphase ein hoher Unterdruck von z.B. 50 mbar angestrebt, wodurch im Bereich einer Drossel, die im Einströmbereich des Ansaugrohres angebracht ist, günstige Einströmgeschwindigkeiten von ca. 4 ÷ 10 m/s auftreten.By way of example, the furnace charge can be determined by the weight of the furnace be determined or the temperature-dependent viscosity of the Molten metal through the corresponding evaluation of a Temperature measurement. Also a monitoring of the intake time provided on a vacuum valve. A setpoint exceeded is an indication of a malfunction or on a faulty parts production if required Dosage amount in this period not by a level sensor was confirmed. All these measures serve the purpose of Quality increase and thus the minimization of Rejects. Because the entire casting process characterized is due to a large number of influences, it is important the Certain parameters to master. So depends on the Dosing accuracy not only the geometry and structure quality of the casting, but also to achieve a number Setting parameters of the die casting machine. By way of example applies this for the switching points of the pressure or path-dependent Connection of the individual casting phases, as is the Knowledge of temperature and viscosity of molten metal required for the regulation of the casting speed and the specific casting pressures. The introduction of special Druckgiesstechnischem expertise in conjunction with a Computer use also allows a much more complex Analysis of the actual data and their usability. Thus, e.g. a supposedly too low melt temperature by a Increase of the negative pressure and thus reduction of the Dosage time but lead to good parts. Druckgiesstechnisches Expertise also includes knowledge of Flow behavior of the molten metal. So will in the Suction and metering phase, a high negative pressure of e.g. 50 mbar aimed at, in the area of a throttle, in the Inflow of the intake pipe is mounted, cheap Inlet velocities of about 4 ÷ 10 m / s occur.
Mit dem vorgeschlagenen Dosierverfahren ist durch geringen Aufwand eine hohe Prozess-Sicherheit erreichbar. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemässen Verfahrens angegeben.With the proposed dosing is low Expense a high process security achievable. In the Subclaims are advantageous developments and Improvements of the inventive method specified.
In der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sind weitere Einzelheiten und Vorteile näher erläutert.In the following description of an embodiment Further details and advantages are explained in more detail.
Die Figur zeigt die teilweise Darstellung einer Vakuum-Druckgiessmaschine.
Auf der angedeutete festen Aufspannplatte
1 ist die feste Formhälfte 2 aufgespannt. Die bewegliche
Formhälfte 3 ist auf der beweglichen Ausspannplatte 4
befestigt. Die Formhälften 2, 3 sind im geschlossenem Zustand
dargestellt. Das die Entgasung und Dosierung regelndes
Vakuumventil 5 ist auf der beweglichen Formhälfte 3
befestigt. Das Vakuumventil 5 steht in Wirkverbindung mit
einer nicht näher dargestellten Evakuiereinrichtung 15. Die
flüssige Schmelze 6 befindet sich im Warmhalteofen 7. Die
Ansaugung der Schmelze 6, durch das regelbare Vakuum, findet
über das Saugrohr 8 in die Giesskammer 9 statt. Das Saugrohr
8 ist so gestaltet, dass auf der Einströmseite eine
Drosselstelle bzw. Querschnittsverengung angebracht ist. Das
Mass für die Querschnittsverengung richtet sich nach dem
gewünschten Ansaugvolumen und damit nach dem Teilegewicht.
Insbesondere wird ein Querschnitt gewählt, der jeweils
optimale Strömungsverhältnisse bzw. Einströmgeschwindigkeiten
von ca. 4 ÷ 10 m/s gewährleistet. Die eigentliche Einbringung
der dann in der Giesskammer 9 befindlichen Schmelze in den
Formhohlraum der Form 2, 3 geschieht durch das Vorverfahren
von Giesskolben 10. Die Giesskolbengeschwindigkeit ist
regelbar und abhängig von den Verfahrensschritten:
Massgeblich für die Dosierung der Schmelze 6 in der
Giesskammer 9 ist das Vakuum, wobei die Ansaugzeit über das
Vakuumventil 5 geregelt wird. Einfluss auf die Dosiermenge
haben verschiedene Parameter wie z.B. die Größe des
Unterdruckes, die Dosierzeit als Funktion der Regelung des
Vakuumventil 5, das Niveau der Schmelze 6 im Warmhalteofen 7,
die Ansaughöhe der Schmelze 6 bezogen auf die Einbauhöhe der
Giesskammer 9, die Temperatur der Schmelze 6 auch als
Rückschluss auf die Viskosität.Significant for the dosage of the
Zur Erfassung von Einflussgrössen sind im Warmhalteofen 7
beispielhaft Istwertaufnehmer 11, 12, 13 angedeutet. So kann
Sonde 11 das jeweilige Niveau und dessen Veränderung während
der Dosierung erfassen. Eine Temperaturmessung der Schmelze
kann durch Messaufnehmer 12 erfolgen und die Gewichtsmessung
des Schmelzebades erfolgt durch Wiegeeinrichtung 13. Diese
Messwertaufnehmer sind zur Analyse und Verarbeitung der
Istwerte mit einem Rechner 14 verbunden. Neben dem Soll-Istwertvergleich
werden dann im Rechner 14 mit Hilfe der
mathematischen, physikalischen, giesstechnischen und
maschinenspezifischen Gegebenheiten die optimalen
Regelparameter ermittelt. Diese Parameter dienen zur Regelung
der Vakuumeinrichtung und damit zur Erzielung einer hohen
Dosiergenauigkeit. Als Ausgabewert von Rechner 14 kann somit
z.B. die Ansteuerzeit des Vakuumventil 5 oder die Grösse des
Unterdruckes geregelt werden.For the detection of influencing variables are in the holding
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel des Verfahrens beschränkt. Sie umfasst auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen und Ausgestaltungen im Rahmen des erfinderischen Gedankens.The invention is not limited to that described Embodiment of the method limited. it includes also rather all expert training and Embodiments within the inventive concept.
Claims (10)
- A process for controlling the metering of metal in vacuum die-casting machines having a casting chamber (9) and a casting plunger (10) displaceable in the casting chamber (8), whereby the molten metal (6) is sucked out of a holding furnace (7) and the metering of the molten metal (6) is performed by vacuum and by controlling a vacuum valve (5),
characterised in that for the precise determination of the metered amount of the molten metal (6) inside the casting chamber (9) the amount of the molten metal (6) situated inside the holding furnace (7) is detected by means of at least one sensor (11, 13) by determining the actual value and the measured values are compared with desired values in a computer (14)
and in that the evacuation device (15) and/or the vacuum valve (5) is controlled on the basis of the actual value/desired value comparison. - A process according to Claim 1,
characterised in that the flow period and/or the flow rate can be controlled at the vacuum valve (5). - A process according to Claim 1,
characterised in that in the event of a deviation lying outside the tolerance value, the computer (14) determines a control value, which acts as a controlled variable on a evacuation device (15) and/or a vacuum valve (5). - A process according to Claim 1,
characterised in that a measurement of the level of the molten metal (6) in the holding furnace (7) during the suction of the molten metal takes place by a level sensor (11) and the level sensor (11) is connected to a computer (14). - A process according to Claim 1,
characterised in that a measurement of the temperature of the molten metal (6) takes place in the holding furnace (7) by a temperature sensor (12) and the temperature sensor (12) is connected to a computer (14). - A process according to Claim 1,
characterised in that a weight measurement of the molten metal (6) is performed by a weighing device (13) and said weighing device is connected to a computer (14). - A process according to one or more of the preceding Claims,
characterised in that the measured values of the sensors (11, 12, 13) can be evaluated in the computer (14) and a controlled variable can be produced, where appropriate, via an algorithm. - A process according to one or more of the preceding Claims,
characterised in that the controlled variable controls the vacuum and/or the switching function of the vacuum valve (5) and/or the movement of the casting plunger 10. - A process according to Claim 1,
characterised in that a surpassing of the actual value, in particular a deviation of the metering time at the vacuum valve (5) related to the suction volume of the molten metal (6) into the casting chamber (9), is considered as a malfunction and/or for material or reject analysis. - A process according to one or more of the preceding Claims,
characterised in that the vacuum of the evacuation device (15) is controlled so that the intake speed of the molten metal (6) into the suction pipe (8) is 4 to 10 m/s.
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