DE19745232C1 - Anlage zum Druckgießen keramischer Artikel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Druckgießen keramischer Artikel. Als Beispiele für solche Artikel seien im Bereich Sanitärkeramik Klosettbecken, Wasserkästen, Waschbecken und Bidets genannt, und im Bereich Feinkeramik Geschirr, Vasen und dgl.

Zu Anlagen der genannten Gattung (DE 195 39 270 A1) gehören üblicherweise mehrere Druckgußmaschinen, die je eine oder meh­ rere gleichzeitig arbeitende Gießformen aufweisen. Jede dieser Gießformen ist aus mindestens zwei Formteilen zusammengesetzt, die sich zum Öffnen und Schließen in bezug zueinander bewegen lassen und üblicherweise aus Kunststoff bestehen. Druckgußma­ schinen dieser Art arbeiten bisher alle nach dem Schema:
Form(en) schließen - Form(en) mit Schlicker füllen und Druckgießen - Form(en) öffnen, Artikel entnehmen und bei Bedarf Form(en) spülen.

Von der für einen solchen Arbeitszyklus erforderlichen Zeit entfallen üblicherweise ungefähr 20% auf das Schließen und Öffnen der Formen. In der restlichen Zeit erfolgt das Füllen der Formen mit Schlicker und das Druckgießen. Während des Druckgießens wird der Schlicker unter zeitabhängig program­ mierbaren Druck gesetzt, damit sich an der Innenwand der Formen ein Scherben von gewünschter Dicke ausbildet. Nach dem Druck­ gießen wird der Restschlicker entleert und durch Anlegen von Druckluft mit ebenfalls zeitabhängig steuerbarem Druck eine Verfestigung des Scherbens erzielt. Anschließend werden die Formen geöffnet und die Artikel entnommen. Die Artikel dürfen nicht lange in den geschlossenen Formen verweilen, damit sie von in diesen noch enthaltenem Restwasser nicht aufgeweicht werden.

Der zeitliche Ablauf eines solches Gießzyklus wird durch die Geometrie der Formen, durch deren Material und durch die Be­ schaffenheit des Schlickers bestimmt.

Die Produktivität einer Anlage zum Druckgießen keramischer Ar­ tikel läßt sich grundsätzlich dadurch erhöhen, daß man die Anzahl installierter Gießformen erhöht. Das bedeutet aber, daß man die Fluidversorgung zum Öffnen und Schließen der Gießformen sowie die Schlickerversorgung entsprechend größer dimensionieren muß. Eine höhere Flexibilität erreicht man damit nicht, da man nach dem Stand der Technik mit einer Anlage, die mehrere gleich­ zeitig arbeitende Gießmaschinen aufweist, nur gleiche oder sehr ähnliche Artikel fertigen kann. Ein Wechsel auf andere Artikel erfordert bisher immer einen sehr zeitaufwendigen Austausch aller Formen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zum Druckgießen keramischer Artikel derart zu gestalten, daß sie mit vergleichsweise geringem Investitionsaufwand eine hohe Produktivität erreicht und im Stande ist, unterschiedliche Artikel gleichzeitig zu gießen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. In den Patentansprüchen sowie im folgenden werden die einzelnen Druckgießmaschinen kurz als Moduln be­ zeichnet.

Erfindungsgemäß wird dem oben beschriebenen Ablauf eine Warte­ zeit (WZ) hinzugefügt, um mehrere, gegebenenfalls mit sehr unterschiedlichen Gießformen ausgestattete, Moduln in ihrem Arbeitsablauf aneinander anzupassen. Die Wartezeit (WZ) wird jeweils nach dem Schließen der Formen eingefügt, damit sie ohne negative Auswirkung auf das Gießverfahren bleibt. Damit ergibt sich folgender Ablauf:
Formen schließen - Wartezeit - Formen mit Schlicker füllen und Druckgießen - Formen öffnen, Artikel ent­ nehmen und bei Bedarf Formen spülen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich durch Ein­ fügen einer entsprechend den Anforderungen des Einzelfalles berechneten Wartezeit für jedes in eine gattungsgemäße Anlage einzugliedernde Modul eine Gleichlaufregelung und Optimierung erreichen läßt. Dementsprechend sind Bedingungen erarbeitet worden, welche die systematische Berechnung der Wartezeiten ermöglichen. Im folgenden werden die Bedingungen für drei zu regelnde Moduln aufgeführt:

1. Alle Bewegungsabläufe (Schließen und Öffnen der Formen) werden in die Füll- und Gießzeiten gelegt. D. h. nur ein Modul darf schließen und öffnen, während die anderen Moduln die Form füllen oder druckgießen. Bei einer Anlage, zu der beispiels­ weise drei Moduln gehören, gelten folgende Bedingungen:

Modul 1: FZ1 + GZ1 + WZB1 = SZ2 + OZ2 + SZ3 + OZ3
Modul 2: FZ2 + GZ2 + WZB2 = SZ1 + OZ1 + SZ3 + OZ3
Modul 3: FZ3 + GZ3 + WZB3 = SZ1 + OZ1 + SZ2 + OZ2

Dabei bedeuten:
FZ Füllzeit, SZ Schließzeit, WZB Wartezeit, bewegungsbedingt
GZ Gießzeit, OZ Öffnungszeit

Aus diesem Gleichungssystem lassen sich die durch die Warte­ zeiten WZB bedingten Bewegungsabläufe wie folgt ermitteln:

Modul 1: WZB1 = (SZ2 + OZ2 + SZ3 + OZ3) - (FZ1 + GZ1)
Modul 2: WZB2 = (SZ1 + OZ1 + SZ3 + OZ3) - (FZ2 + GZ2)
Modul 3: WZB3 = (SZ1 + OZ1 + SZ2 + OZ2) - (FZ3 + GZ3)

Für den Gleichlauf aller Moduln ist es erforderlich, daß alle Zykluszeiten ZZ gleich sind. Sie werden wie folgt berechnet:

Modul 1: ZZ1 = SZ1 + WZB1 + GZ1 + OZ1 + FZ1
Modul 2: ZZ2 = SZ2 + WZB2 + GZ2 + OZ2 + FZ2
Modul 3: ZZ3 = SZ3 + WZB3 + GZ3 + OZ3 + FZ3

Es wird die maximale Zykluszeit ermittelt und die Differenz zu den anderen Zykluszeiten der Wartezeit (WZB1 ... 3) hinzuaddiert. Mit so korrigierten bewegungsbedingten Wartezeiten WZB1', WZB2' und WZB3' erhält man einen Gleichlauf der Moduln, in dem sich die Bewegungsabläufe nicht überschneiden. Die Startverzögerung, d. h. der zeitliche Versatz des Moduls 2 ergibt sich aus dessen Öffnungszeit. Gleiches gilt für Modul 3.

2. Formen, die nicht zu einem und demselben Modul gehören, sollen nicht gleichzeitig gefüllt werden, d. h. nur ein Modul darf seine Formen füllen, während die anderen Moduln Bewegungs­ abläufe durchführen oder druckgießen. Hierfür gelten folgende Bedingungen:

Modul 1: FZ3 + WZB3' = OZ1 + SZ1 + WZB1' + WZF1
Modul 2: FZ1 + WZB1' = OZ2 + SZ2 + WZB2' + WZF2
Modul 3: FZ2 + WZB2' = OZ3 + SZ3 + WZB3' + WZF3

Aus diesem Gleichungssystem läßt sich der Anteil der durch das Füllen der Formen bedingten Wartezeit WZF wie folgt ermitteln:

Modul 1: WZF1 = (FZ3 + WZB3') - (OZ1 + SZ1 + WZB1')
Modul 2: WZF2 = (FZ1 + WZB1') - (OZ2 + SZ2 + WZB2')
Modul 3: WZF3 = (FZ2 + WZB2') - (OZ3 + SZ3 + WZB3')

Die hieraus ermittelten Wartezeiten bewirken eine zeitliche Verschiebung des Ablaufs. Deshalb wird die Startverzögerung, d. h. der zeitliche Versatz zwischen den Moduln, wie folgt er­ mittelt:

Modul 2: VZ2 = OZ2 + WZF2
Modul 3: VZ3 = OZ3 + WZF3

3. Zum Schluß wird ein Korrekturwert WZK ermittelt, mit dem sichergestellt wird, daß durch den zeitlichen Versatz noch alle Bewegungsabläufe ohne Überschneidung in den Füll- und Gießzeiten liegen.

Modul 1:

FZ1 + GZ1 + WZB1' + WZK1 = OZ2 + SZ2 + WZF2 + OZ3 + SZ3 + WZF3

Modul 2:

FZ2 + GZ2 + WZB2' + WZK2 = OZ1 + SZ1 + WZF1 + OZ3 + SZ3 + WZF3

Modul 3:

FZ3 + GZ3 + WZB3' + WZK3 = OZ1 + SZ1 + WZF1 + OZ2 + SZ2 + WZF2

Aus diesen Gleichungssystemen läßt sich der Korrekturwert WZK für die Wartezeiten wie folgt ermitteln:

Modul 1:

WZK1 = (OZ2 + SZ2 + WZF2 + OZ3 + SZ3 + WZF3) - (FZ1 + GZ1 + WZB1')

Modul 2:

WZK2 = (OZ1 + SZ1 + WZF1 + OZ3 + SZ3 + WZF3) - (FZ2 + GZ2 + WZB2')

Modul 3:

WZK3 = (OZ1 + SZ1 + WZF1 + OZ2 + SZ2 + WZF2) - (FZ3 + GZ3 + WZB3')

Aus den errechneten Korrekturwerten WZK1 usw. wird der größte dieser Werte ermittelt und zu den bewegungsbedingten Warte­ zeiten WZB der Moduln 1 ... 3 addiert.

Diese Bedingungen können für mehr als drei Moduln erweitert werden. In vielen Fällen sind die Gießzeiten im Vergleich zu den übrigen genannten Zeiten so lang, daß sich in eine und die­ selbe Anlage zum Druckgießen vier oder mehr Moduln eingliedern lassen, ohne daß unvernünftig lange Wartezeiten entstehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltschema einer Anlage zum Druckgießen keramischer Artikel mit drei Moduln,

Fig. 2 ein Arbeitsablaufschema der drei Moduln und

Fig. 3 ein Flußdiagramm für die Steuerung der Anlage mit ihren drei Moduln.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage zum Druckgießen keramischer Artikel weist drei Moduln 1, 2 und 3 auf; diese sind beispiels­ weise handelsübliche Druckgußmaschinen für sanitärkeramische Artikel und weisen je ein Maschinengestell 4, zwei darin ange­ ordnete Gießformen 5 und einen zwischen diesen angeordneten hydraulischen oder pneumatischen Fluidzylinder 6 auf. Die Gieß­ formen 5 haben im dargestellten Beispiel je zwei Formseiten­ teile sowie je ein Formoberteil und je ein Formunterteil. Von den beiden Formseitenteilen jeder Gießform 5 ist eines am zuge­ hörigen Maschinengestell 4 befestigt und das andere verschieb­ bar geführt; der zugehörige Fluidzylinder 6 ist zwischen den verschiebbaren Formseitenteilen angeordnet. Die Bewegungen der Formseitenteile innerhalb des zugehörigen Maschinengestells 4 wird von einem Meldesystem 7 überwacht; den Formober- und Form­ unterteilen ist je ein Endlagenschalter 8 bzw. 9 zugeordnet.

Die Fluidzylinder 6 sämtlicher zur Anlage gehörigen Moduln 1, 2 und 3 sind an eine gemeinsame Fluidversorgung 10 angeschlossen, die ein handelsübliches Hydraulik- oder Pneumatikaggregat sein kann und nicht größer bemessen zu sein braucht als zur Versor­ gung eines der drei Moduln erforderlich ist. Dabei ist zu be­ rücksichtigen, daß jedes der drei Moduln 1, 2, 3 zusätzlich zu dem dargestellten Fluidzylinder 6 weitere, nicht dargestellte Fluidzylinder aufweisen kann, entsprechend der Anzahl zu be­ wegender Formober- und Formunterteile. Die Fluidversorgung 10 ist mit jedem der Moduln 1, 2, 3 durch ein Paar Fluidleitungen 11 und 12 verbunden, die durch ein Fluidventil 13 zum Schließen, Geschlossenhalten und Öffnen der Gießformen 5 gesteuert werden.

Die Gießformen 5 sämtlicher Moduln 1, 2 und 3 sind an eine ge­ meinsame Schlickerversorgung 14 angeschlossen, die ebenfalls von handelsüblicher Bauart sein kann und nur so groß bemessen zu sein braucht, wie zur Versorgung der Gießformen eines ein­ zigen der Moduln erforderlich ist. Die Schlickerversorgung 14 ist in Form eines Vorratsbehälters mit Schlickerpumpe darge­ stellt und ist über eine Schlickerhauptleitung 15 und je ein Schlickerventil 16 an die einzelnen Moduln 1, 2 und 3 ange­ schlossen. Vom Schlickerventil 16 jedes der drei Moduln 1, 2 und 3 führt eine untere Steigleitung 17 zu den Gießformen 5 des betref­ fenden Moduls, und von den Gießformen geht eine obere Steiglei­ tung 18 aus. Jedes der drei dargestellten Schlickerventile 16 ist außerdem an einen Ablauf 19 für Restschlicker angeschlossen. Die oberen Steigleitungen 18 münden in je einen Druckbehälter 20, der an ein Druckluftventil 21, einen Drucksensor 22 und einen Druckregler 23 angeschlossen ist.

Das Meldesystem 7, die Endlagenschalter 8 und 9, die Fluidven­ tile 13, die Schlickerventile 16, die Drucksensoren 22 und die Druckregler 23 sind über ein Steuerleitungssystem 24 an eine gemeinsame Steuerung 25 angeschlossen.

In Fig. 2 sind die Arbeitszyklen der drei Moduln 1, 2 und 3 über der Zeit t aufgetragen. Mit den Strecken R' und R" ist ange­ deutet, daß noch eine Zeitereserve R = R' + R" besteht, sodaß ein viertes Modul in die Anlage eingegliedert werden könnte.

In Fig. 3 haben die Positionen folgende Bedeutung:
26 Die Steuerung berechnet anhand von eingegebenen Parametern die Wartezeiten WZ der einzelnen Moduln sowie die Start­ verzögerung VZ der Moduln 2 und 3. Durch die Berechnung der Wartezeiten WZ erhält man für alle Moduln die gleiche Zykluszeit und durch die Startverzögerung VZ den gewünsch­ ten Gleichlauf.
27 Anlagenstart.
28 Formen schließen und Start zur Messung der Schließzeit SZ. Die Schließzeit wird durch Parametereingabe beeinflußt, wie Geschwindigkeit und Schließposition für Schließzylin­ der seitlicher Formteile, Zeiteingaben für Restwasser ausblasen und Vakuum ziehen sowie mechanische Verstellun­ gen an Drosselventilen im Hydrauliksystem und mechanische Verstellung von Endlagenschaltern. Im Automatikbetrieb beeinflussen die Viskosität und die Temperatur des Öls die Geschwindigkeit des Schließvorganges.
29 Abfrage, ob die Formen geschlossen sind. Wird eine Zyklus­ zeit überschritten, geht die Anlage in Stop.
30 Nach der Rückmeldung Formen geschlossen, wird die Zeit­ messung ausgeschaltet und die Wartezeit für alle Moduln neu berechnet, um Änderungen im zeitlichen Ablauf aus­ zugleichen. Die Wartezeit wird gestartet.
31 Abfrage, ob die Wartezeit zu Ende ist.
32 Formen mit Schlicker füllen und die Zeitmessung starten (Füllzeit FZ). Die Füllzeit wird durch Parametereingabe für den Fülldruck beeinflußt. Im Automatikbetrieb können Schwan­ kungen der Füllzeit infolge Beschaffenheit und Temperatur des Schlickers auftreten.
33 Abfrage, ob der Fülldruck erreicht ist. Über den Drucksen­ sor erkennt die Steuerung, ob der programmierte Fülldruck erreicht ist. Wird ein Zeitlimit überschritten, geht die Anlage in Stop.
34 Der Fülldruck ist erreicht und die Zeitmessung abge­ schaltet. Veränderungen werden in einer Korrektur der Wartezeiten für alle Moduln berücksichtigt. Die Anlage schaltet auf Druckregelung und der programmierte Gieß­ prozeß beginnt. Die Zeitmessung der Gießzeit (GZ) wird gestartet. Die Gießzeit wird durch Parameter für die Drucksteuerung beeinflußt. Im Automatikbetrieb beein­ flussen die Beschaffenheit des Schlickers sowie mecha­ nische Einstellungen von Drosselventilen (z. B. für Druck­ abbau in den Formen) den zeitlichen Ablauf.
35 Abfrage, ob der Gießvorgang zu Ende ist und keine anderen Bewegungsabläufe stattfinden. Die Steuerung er­ kennt durch Abfrage des Drucksensors, ob der Druck in den Formen abgebaut ist. Reicht der Regelbereich für die Zykluszeit nicht aus, wird hier der Ablauf kurz angehalten und durch diesen zeitlichen Versatz zu den anderen Maschi­ nen der Gleichlauf korrigiert. Wird ein Zeitlimit über­ schritten, geht die Anlage in Stop.
36 Der Gießvorgang ist beendet und die Zeitmessung abge­ schaltet. Veränderungen in der Gießzeit (GZ) werden durch die Berechnung neuer Wartezeiten ausgeglichen. Die Formen werden geöffnet und die Zeitmessung gestartet. Durch Para­ metereingabe für die Ablösezeiten der einzelnen Formteile sowie für Geschwindigkeit und Position des Schließzylin­ ders der seitlichen Formenteile wird die Öffnungszeit (OZ) der Formen beeinflußt. Im Automatikbetrieb beeinflussen mechanische Einstellungen der Drosselventile in der Hy­ draulik und die Beschaffenheit des Öls die Öffnungszeit.
37 Abfrage, ob die Formen geöffnet sind. Wird ein Zeitlimit überschritten, geht die Anlage in Stop.
38 Abfrage, ob die Anlage durch eine Bedienperson gestoppt wurde.
39 Stop der Anlage.
40 Modul 2 wartet, bis Modul 1 das Schließen der Formen meldet.
41 Berechnete Startverzögerung für das Modul 2 starten.
42 Abfrage, ob die Startverzögerung zu Ende ist und Weiter­ schaltung zu Formen schließen von Modul 2. Weiterer Ablauf analog zu Modul 1.

Claims (6)

1. Anlage zum Druckgießen keramischer Artikel mit

• 1. mehreren zyklisch nacheinander arbeitenden Moduln (1, 2, 3,), die je mindestens eine Gießform (5) und je mindestens einen Fluidzylinder (6) aufweisen, mit dem sich die zugehörige Gieß­ form (5)) in einer Schließzeit (SZ) schließen und in einer Öffnungszeit (OZ) öffnen läßt,
• 2. einer gemeinsamen Fluidversorgung (10), an welche die Fluid­ zylinder (6) über Fluidventile (13) angeschlossen sind,
• 3. einer gemeinsamen Schlickerversorgung (14), an welche die Gießformen (5) über Schlickerventile (16) angeschlossen sind, die jeweils während einer Füllzeit (FZ) zur Schlickerversorgung (14) hin geöffnet, während einer sich daran anschließenden Gieß­ zeit (GZ) geschlossen und danach zum Ablaufenlassen von Rest­ schlicker zu einem Ablauf (19) hin geöffnet sind,
• 4. Druckreglern (23), die je einem Modul (1, 2, 3) zugeordnet sind, um in den Gießformen (5) jeweils während der Gießzeit (GZ) einen geregelten Schlickerdruck aufrechtzuerhalten, und
• 5. einer allen Moduln (1, 2, 3) zugeordneten gemeinsamen Steuerung (25), die das Öffnen, Schließen und Füllen der Gießformen (5) sowie den Druckverlauf beim Gießen überwacht und so programmiert ist, daß
• 6. die Öffnungs- und Schließzeiten (OZ, SZ) keines Moduls (1, 2, 3) sich mit der Öffnungs- oder Schließzeit eines der anderen Moduln überlappen, und
• 7. zwischen der Schließzeit (SZ) und der Füllzeit (FZ) jedes Moduls (1, 2, 3), bei dem die Summe der Öffnungs-, Schließ-, Füll- und Gießzeiten (OZ + SZ + FZ + GZ) kleiner als die entsprechende Summe bei einem der anderen Moduln ist, eine Wartezeit (WZ) eingefügt wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (25) ferner so pro­ grammiert ist, daß die Füllzeit (FZ) keines Moduls (1, 2, 3) sich mit der Füllzeit eines der anderen Moduln überlappt.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit (WZ) eine bewegungs­ bedingte Wartezeit (WZB) enthält, die für jedes Modul (z. B. 1) bemessen wird als Summe der Schließzeiten (SZ2, SZ3) und Öff­ nungszeiten (OZ2, OZ3) sämtlicher übrigen Moduln (2, 3), ver­ mindert um die Summe der Füllzeit (FZ1) und der Gießzeit (GZ1) des betreffenden Moduls (1) selbst.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Summe sämtlicher genannten Zeiten für jedes einzelne Modul (1, 2, 3) eine Zykluszeit (ZZ) ermittelt wird und die Wartezeiten erforderlichenfalls durch Addieren eines Zuschlags so korrigiert werden, daß sich für alle Moduln (1, 2, 3) die gleiche Zykluszeit ergibt.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit (WZ) ferner eine fül­ lungsbedingte Wartezeit (WZF) enthält, die für jedes Modul (z. B. 1) bemessen wird als Summe der Füllzeit (FZ3) und der korrigierten bewegungsbedingten Wartezeit (WZB3') des dem betreffenden Modul (1) im Arbeitszyklus vorangehenden Moduls (3), vermindert um die Summe der Öffnungszeit (OZ1), Schließzeit (SZ1) und korri­ gierten bewegungsbedingten Wartezeit (WZB1') des betreffenden Moduls (1) selbst.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit (WZ) ferner eine War­ tezeitkorrektur (WZK) enthält, die für jedes Modul (z. B. 1) be­ messen wird als Summe der Öffnungszeiten (OZ2, OZ3), Schließ­ zeiten (SZ2, SZ3) und füllungsbedingten Wartezeiten (WZF2, WZF3) sämtlicher übrigen Moduln (2, 3), vermindert um die Summe der Füllzeit (FZ1), Gießzeit (GZ1) und korrigierten bewegungsbe­ dingten Wartezeit (WZB1') des betreffenden Moduls (1) selbst.