DE3887162T2

DE3887162T2 - Giess- und eichsystem.

Info

Publication number: DE3887162T2
Application number: DE88910307T
Authority: DE
Inventors: Jerry Fine; Russell Holcomb; Charles Ramsey; Leland Shirely
Original assignee: Matrix Technologies Inc
Current assignee: Matrix Technologies Inc
Priority date: 1987-10-14
Filing date: 1988-10-13
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2008-10-14
Also published as: HUT54315A; DK92790A; FI901878A0; US4824351A; FI901878A7; DK92790D0; EP0393097B1; CA1318765C; WO1989003292A1; DE3887162D1; HU886773D0; KR890701303A; BR8807751A; EP0393097A4; EP0393097A1; KR920004691B1; JPH03500621A

Description

Technisches Fachgebiet

Diese Erfindung betrifft ein Form- und Meß-System, das geeignet ist, Fehlausrichtung und Verwerfung von Formelementen, Verschließfehler von Formelementen und andere Unregelmäßigkeiten im Betrieb zu erfassen, und insbesondere ein Form- und Meß-System für Formguß- und Kunststoff-Formvorgänge, bei denen außerordentliche Kräfte auf Formen ausgeübt werden, um die Formen zu schließen und sie geschlossen zu halten, während sie mit geschmolzenem Aluminium, Zink oder anderen derartigen Metallen oder mit Kunststoffen unter extrem hohem Druck gefüllt werden.

Technischer Hintergrund

In den letzten Jahren wurde die Verwendung von Formguß und Kunststoffguß auf die Herstellung von immer größeren Gegenständen ausgeweitet und wurde auch auf die Herstellung von Gegenständen mit immer engeren Toleranzen erstreckt.
Große Kraftfahrzeugteile wie Brennkraftmotorblöcke und Gehäuse von Automatikgetrieben werden nun allgemein mit Formguß als erstem Schritt bei der Ausbildung des Teils hergestellt. Derartige Teile haben ausgedehnte und komplizierte Oberflächen mit engen Toleranzen; und Formguß erlaubt nun ihre Ausbildung unter Weglassen teurer Bearbeitungs-Vorgänge unter Einsparung von Metall. Der Formguß von derart großen Teilen wie Motorblöcken und Getriebegehäusen erfordert massive Formen. Extreme Drücke werden auf das flüssige Metall während des Formguß-Vorgangs ausgeübt und große Wärmemengen von den geschmolzenen Metallen abgezogen, wenn sie ihren Zustand ändern (erstarren). Die Einhaltung von Maßtoleranzen innerhalb enger Grenzen gestaltet derartige Vorgänge wirtschaftlich attraktiv. Die Festigkeit zum Überstehen der durch hohe Drücke und große Kräfte entstehenden Spannungen erfordert massive Formen. Die Formen für den Formguß solcher großer Kraftfahrzeugteile wie Automatikgetriebe-Gehäuse sind z.B. im geschlossenen Zustand 2,1 bis 2,5 in (7 bis 8 ft) hoch, 2,1 bis 2,5 m (7 bis 8 ft) breit und 1,8 bis 2,1 m (6 bis 7 ft) dick, und sie müssen aus hochgradigem und hochzugfestem Stahl gefertigt werden.
Derartige Formen enthalten häufig ein stationäres Element, ein durch eine Formgußmaschine zum Schließen der Form betätigtes bewegbares Element und verschiedene als "Schieber" bezeichnete Gleitelemente, die sich quer zur Bewegungsrichtung der Formgußmaschine bewegen, um den Formhohlraum mit komplizierten und hinterschnittenen Oberflächen-Gestaltungen zu versehen. Die Formschieber, die quer zur Bewegungsrichtung der Formgußmaschine gleiten, werden im allgemeinen durch Hydraulikzylinder in ihre jeweiligen Positionen bewegt. Wenn die Form durch die Formgußmaschine geschlossen ist, stehen die Oberflächen der Schieber mit den anderen Formelementen oder -Teilen in solcher Weise in Eingriff, daß bei geschlossener Form miteinander in Formschluß stehende Oberflächen, wie Schrägflächen an den Schiebern und an anderen Teilen miteinander verklemmt und dadurch durch die Formgußmaschine gehalten werden, um zu verhindern, daß der hohe Druck des eingespritzten geformten Metalls die Gleit-Formelemente oder -Teile (Schieber) bewegt.
Ein großes Formgußteil, wie ein Aluminium-Gehäuse für ein Automatik-Getriebe kann Durchmesser von 38-50 cm (15 bis 20 inch) und eine Länge von bis zu 0,6 m (2 ft) aufweisen und die dem auf flüssige Metallschmelze durch das Formgußsystem ausgeübten Druck ausgesetzte Formhohlraum-Oberfläche kann über 1000 cm² (mehr als einige hundert Quadrat-Inch) betragen.
Bei Formguß-Vorgängen ist ein hoher Druck der Metallschmelze nötig, um die komplizierten Hohlräume der Gußformen rasch zu füllen und eine Verfestigung der Metallschmelze bei der Abkühlung durch die Form zu vermeiden. Es ist auch ein hoher Druck erforderlich, um die Ausbildung von Leerstellen und Lunkern in dicken Wänden zu verhindern, die in dem Formteil entstehen. Wenn der Querschnitt eines Form-Hohlraums so ausgelegt ist, daß er einen relativ große Schnittdicke von beispielsweise etwa einem cm (3/8 Zoll) oder mehr ergibt, kühlt sich die Metallschmelze an der Form-Oberfläche beträchtlich vor dem Inneren ab, und wegen des Schrumpfens des Metalls beim Abkühlen können Lunker oder Leerstellen innerhalb eines Dickenquerschnitts zurückbleiben. So werden bei großen Teilen Druckwerte bis zu 137,9 MN/m² (20000 psi oder 1406 kp/cm²) auf die Metallschmelze ausgeübt, um die Form schnell zu füllen und die Ausbildung von Leerstellen oder Lunkern innerhalb der dicken Querschnitte zu verhindern, und der Druck auf die Metallschmelze kann eine Kraft in der Größenordnung von Millionen N (mehreren Millionen pd oder kp) auf die Oberflächen des Formhohlraums ausüben. Um zu verhindern, daß die Kräfte von mehreren Millionen N (Millionen pd oder kp), die durch die Metallschmelze gegen die Formflächen ausgeübt werden, die Formflächen nach außen von ihrer bestimmten Position weg bewegen, wird die Formgußmaschine so betrieben, daß sie die Form vor dem Einschießen der Metallschmelze vorbelastet, d.h. durch die Verwendung von miteinander in Eingriff tretenden Keilflächen an den bewegbaren Formteilen die Formgußmaschine die bewegbaren Teile der Gußform miteinander mit Aufbringen von Kräften von mehreren Millionen N (Millionen pd oder kp) auf die Keilflächen miteinander verrastet, um die bewegbaren Gießformelemente in ihrer geschlossenen Auslegungsposition festzuhalten. Die z.B. durch eine 3,49 MN- (350 t-) Formgußmaschine, die ja nicht die größte derartige Maschine ist, ausgeübten Kräfte können 3,11 MN (700.000 pd oder 317.000 kp) erreichen, und bei größeren Maschinen wie z.B. 34,9 MN- (3500-t) Maschinen können sie 31,1 MN (7.000.000 pd oder 3.171.000 kp) erreichen. Wenn derartig hohe Kräfte auf fehlausgerichtete oder teilweise verklemmte geschlossene Formen ausgeübt werden, kann es zur Verformung oder zum Bruch von Formflächen und von Formbetätigungsflächen der Formgußmaschine kommen.
Gußformen für derartig große Teile müssen deswegen so ausgelegt werden, daß sie solche extremen Kräfte aushalten und die durch die Formgußmaschine mitgeteilten extremen Kräfte ausnutzen, um eine Bewegung der Formschieber nach außen zu verhindern, wenn das geschmolzene Formgußmetall unter Drükken von mehreren hundert kp pro cm² (mehreren Tonnen pro inch²) in die Form eingespritzt wird.
Das Formgießen ist inzwischen als Herstellverfahren für Teile wie Kraftfahrzeug-Motorblöcke und -Getriebegehäuse hoch erwünscht geworden, da dadurch kompliziert geformte Teile mit engen Toleranzen hergestellt werden können. So kann der Formguß derartige Teile mit betriebsfesten und kompliziert geformten Oberflächen ohne außerordentliche und teure Bearbeitungsvorgänge erzeugen. Derartige Teile sind jedoch lang und haben WandStärken, die so ausgelegt sind, daß sie Vorteile aus der Ökonomie der Formguß-Vorgänge ziehen. Fehlausrichtungen der Formteile infolge z.B. einer Verwerfung der Form, Fehlausrichtungen der Form an der Formgußmaschine oder Unparallelität der Formmaschinen-Plattenoberflächen oder ihrer Bewegungsrichtung können die WandStärken reduzieren und Teiloberflächen-Abmessungen in unannehmbaren Grenzen verzerren und dann einen wesentlichen Ausschuß von Formgußteilen ergeben. Es ist eine erhebliche Zeit erforderlich, um derartige kompliziert geformte Teile vollständig zu inspizieren, und ein Versagen bei der Erkennung schlecht gegossener Teile vor der Bearbeitung kann weiteren Ausschuß ergeben. Zusätzlich kann ein Fehler beim vollständigen Schließen der Formen übermäßig dicke Wände ergeben, die wiederum übermäßigen Metallverbrauch erzeugen. Eine solche Verschwendung von Metall bei Teilen, die in großen Mengen erzeugt werden, kann sehr große und wenig nutzbringende Herstellkosten bedeuten.
Wenn weiter, wie vorstehend angezeigt, die bewegbaren Formteile einschließlich der sich in Querrichtung bewegenden Formschieber nicht richtig ausgerichtet sind, wenn die Formelemente zur Bildung des Form-Hohlraums geschlossen sind und die Formgußmaschine ihre Kräfte von Millionen von kp (Millionen von pd) auf die fehlausgerichteten Formteile überträgt, kann die durch die Formgußmaschine ausgeübte Kraft die Form zerbrechen oder Betätigungsteile der Formmaschine für die Form beschädigen. Derartige Fehlausrichtungen können sich ergeben bei nicht erfaßten eingefangenen Spritzern oder bei Formen, die durch Gebrauch oder durch Betrieb unter hoher Temperatur und Spannung verschlissen sind. Aluminium hat eine hohe latente Schmelzwärme, die mit 321,4 KJ/kg (76,8 cal/g) angegeben wird, und ein Aluminium-Gußteil von über 25 kg (56 pd), wie für Aluminium-Motorblöcke und Automatikgetriebe-Gehäuse typisch, erfordert das Abführen von über 8,124 KJ (7700 btu oder 2000 kcal) von der Form in jeweils 1 oder 2 min. Obwohl derartig große Gießformen allgemein durch Wasser gekühlt werden, das durch in den Formelementen eingebohrte Kühldurchlässe gedrückt wird, ergibt sich bei großen Gießformen häufig ein Temperaturanstieg auf 150 bis 315ºC (300 bis 600 ºF), und Betrieb bei derart hohen Temperaturen. Derartig hohe Temperaturen verhindern auf jeden Fall, daß die die Formen bedienenden Menschen zu nahe an den Formflächen arbeiten können, wegen der Gefahr von Verbrennungen und anderen Verletzungen.
Eine Fehlausrichtung von Formguß-Elementen, ein Versagen der Formgußmaschine bei der Schaffung paralleler Plattenflächen und einer Bewegung senkrecht zur Plattenfläche, ein Verschleiß der Formelemente und ein Versagen der Formelemente, genau zu schließen, ergeben zusammen gleichartige Probleme bei der Durchführung von Kunststoff- und Metallgieß-Vorgängen zur Herstellung kleinerer hochpräziser Teile, ohne Rücksicht auf die wesentlich verringerten Kräfte, die bei derartigen Betätigungen auftreten. Wenn Kunststoff-Formung und Formguß-Vorgänge benutzt werden, um kleine Präzisionsteile mit komplizierten Oberflächen und engen Tolernazen herzustellen, entstehen bei einer Fehlausrichtung der Formflächen und bei einem Versagen beim korrekten Schließen der Formflächen Teile, die aus den engen Dimensions-Auslegungstoleranzen herausfallen und zurückgewiesen werden müssen.
Luftmeß-Einrichtungen mit einer Düse, durch welche Luft gegen einen Körper oder ein Teil geblasen wird, um den Abstand von der Düse bis zu dem Körper oder Teil zu bestimmen, sind bekannt, beispielsweise aus den US-PSn 3 277 914, 3 467 122 und 3 543 779. Auch sind verschiedene Formmaschinen-Steuersysteme bekannt, mit denen mechanische Grenzschalter beseitigt werden, die zur Erfassung des Formschlusses dienen, und die elektrisch, pneumatisch oder sonst fernbedient von der Formmaschine existieren, um eine Steuerung der Maschinenbetätigungs-Geschwindigkeiten, Drücke und Metall- Einspritzraten zu schaffen und Parallelität der Formmaschinenplatten sicherzustellen. Als Beispiel sind anzuführen die US-PSn 3 632 251, 3 942 928, 4 131 596, 4 531 901, 4 580 965 und 4 696 623. Ein Aufsatz Detecting Presence of Obiects With Air-Pressure Sensors, in Journal of Electronic Engineering, Bd. 21, Nr. 210, Seiten 36-38, 46 (Juni 1984) beschreibt Luftdruck-Sensoren zum Erfassen der Anwesenheit eines Gegenstandes durch Richten eines kontinuierlichen Luftstromes von einer Düse und durch Erfassen der Anwesenheit eines Gegenstandes in dem Luftstrom durch Änderungen des Luftdruckes in einer Bypass- oder Ausgangs-Luftleitung. Die angeführten Zitate beschreiben die Erfindung nach dieser Anmeldung nicht oder legen sie auch nicht nahe, sprechen die durch die Erfindung gelösten Probleme nicht an und geben auch keinen Hinweis auf die Vorteile und Merkmale dieser Erfindung.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Form- und Meßsystem, das ausgelegt ist, Fehlausrichtungen und Verwerfungen von Formelementen, Versagen der Formelemente beim exakten Schließen, Bewegung der Elemente, die sich aus dem Anfüllen des Hohlraums ergibt, Verformungen wegen ungleichen Aufheizens der Formelemente, Versagen der Formelemente, in richtiger Weise zu öffnen und andere derartige Abweichungen von dem gewünschten Betrieb zu erfassen. Das erfindungsgemäße System kann im Falle derartiger Fehlfunktionen einen Alarm an die Bedienungsperson abgeben, automatisch den Betrieb unterbrechen, um Maschinenbruch und Herstellung von Ausschußteilen zu verhindern, und eine kontinuierliche Aufzeichnung von Formungs-Vorgängen schaffen, um die Bestätigung korrekt hergestellter Teile und die Identifizierung von inkorrekt hergestellten Teilen zu erlauben. Da das System Unregelmäßigkeiten im Betrieb erfassen kann, bevor Kräfte auf die Formen durch die Formmaschine ausgeübt werden und bevor Formmaterialien in den Form-Hohlraum eingespritzt werden, können Formen und Formmaschinenteile gegen zerstörend hohe Kräfte geschützt und kann die Herstellung von Ausschußteilen unterbunden werden.
Die Erfindung enthält ein Formsystem, das eine Form und eine Formmaschine enthält, die ausgelegt sind zum Überwachen und Anzeigen der Position von ersten und zweiten Formflächen, die sich zur Bildung eines Form-Hohlraums zueinander bewegen. Die Erfindung ist vorzugsweise in der Form aufgenommen, obwohl sie auch in der Formmaschine aufgenommen sein kann. Das System enthält eine Druckgas-, bevorzugt eine Druckluft- Quelle, Mittel an der ersten Formsystemfläche, um einen Druckgasstrom von der ersten Formsystemfläche zu richten und ein Überwachungsmittel, zur Überwachung des strömenden Gases entfernt von der ersten Formsystemfläche, um den Abstand zwischen der ersten Formsystemfläche und einer zweiten Formsystemfläche anzuzeigen, während sich die erste und die zweite Formsystemfläche mit Bezug aufeinander bewegen oder wenn keine Relativbewegung vorhanden ist. Das Überwachungsmittel kann den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Formsystemfläche direkt anzeigen und bei weiter ausgeklügelten Ausführungen ein Ausgangssignal oder mehrere Ausgangssignale schaffen, die nützlich sind, um automatisch zu signalisieren, wenn die erste und die zweite Formsystemfläche nicht den richtigen Abstand aufweisen, und um Vorgänge zu steuern, damit eine Beschädigung der Form oder die Herstellung von Ausschußteilen verhindert wird.
Eine Form zur Verwendung mit dieser Erfindung enthält mindestens erste und zweite Elemente, die ausgelegt sind, zur Bestimmung eines geschlosenen Form-Hohlraums aufeinander zu bewegt zu werden. Bei der Erfindung richtet ein an dem ersten Formelement-Flächenabschnitt, der dazu bestimmt ist, sich an das zweite Formelement anzulegen, angebrachtes Mittel einen Gasstrom auf den benachbarten Abschnitt des zweiten Formelements. Ein derartiges Mittel umfaßt vorzugsweise einen "Sensor", der eine Mündung bekannter Flächengröße und einen Durchlaß bildet, der von dieser Mündung wegführt und zum Anschluß an eine Druckgasquelle ausgelegt ist. Bei bevorzugten Systemen ist der Durchlaß vorzugsweise im ersten Formelement vorgesehen und der Durchlaß führt von einem separaten mündungsbildenden Element zu einer Formelementfläche, die zur bequemen Verbindung mit anderen Teilen des Systems angeordnet ist. Bei bevorzugten Systemen enthält das Überwachungsmittel eine zweite Mündung in dem zu der ersten Mündung führenden Durchlaß und ein auf Druck ansprechendes Ausgabegerät, das zur Erfassung des Druckes in dem Durchlaß zwischen der ersten und der zweiten Mündung angeschlossen ist. Ein derartiges, auf Druck ansprechendes Gerät ist vorzugsweise ein Wandler zum Wandeln von Druckwerten in dem Durchlaß zwischen der ersten und der zweiten Mündung in ein elektrisches Signal, wie es später beschrieben wird.
Bevorzugte Systeme der Erfindung enthalten weiter mit dem Wandler verbundene Mittel zum Deuten des elektrischen Signals und zum Erzeugen von Ausgangssignalen, die für den Abstand zwischen den Formsystemflächen bezeichnend sind. Ein derartiges Mittel umfaßt vorzugsweise einen an dem Wandler angeschlossenen Mikroprozessor mit einer zentralen Bearbeitungseinheit (CPU) und mit einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und mit Mitteln, um das Ausgangssignal des Wandlers auf den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Formsystemfläche zu beziehen und Anzeichen des Abstandes in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff des Mikroprozessors zu speichern. Der Mikroprozessor hat bei solchen Systemen ein Betriebsprogramm, um das Wandler-Ausgangssignal mit den in seinem Speicher mit wahlfreiem Zugriff gespeicherten Anzeichen zu vergleichen und den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Formsystemfläche zu errechnen, sowie ein für den Abstand bezeichnendes Ausgangssignal zu erzeugen. Ein Digitalcomputer kann benutzt werden, um das System zu eichen und das Ausgangssignal des Wandlers auf den Abstand der ersten von der zweiten Formsystemfläche zu beziehen. Ein solcher Digitalcomputer kann mit einem Eichprogramm versehen werden, um das Ausgangssignal des Wandlers mit einer vorgegebenen Häufigkeit in dem angegebenen Zeitraum abzufragen und ein Anzeichen des Abstandes der ersten von der zweiten Formsystemfläche aufgrund eines errechneten Mittelwertes des Wandler- Ausgangssignals zu erzeugen und das Anzeichen in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff des Mikroprozessors zur Verwendung in dem Betriebssystem zu speichern.
Bei weitergeführten Systemen der Erfindung kann ein Formgußsystem beispielsweise Formen enthalten, die einen stationären Teil oder Element und bewegbare Formteile oder -Elemente einschließlich einem oder mehreren bewegbaren Formelementen oder "Schiebern" enthalten, die ausgelegt sind, sich quer zur Bewegungsrichtung des bewegbaren Formteils durch die Formgußmaschine zu bewegen. Derartige Systeme können mit einer Vielzahl von Luftricht-Auslässen versehen werden. Die Luftricht-Auslässe können an der Oberfläche des stationären Formteils oder an benachbarten Flächen der bewegbaren Formelemente oder Schieber vorgesehen sein, und die Luftricht- Auslässe können die AbstandSwerte und Positionen der Oberflächen der Vielzahl von Elementen mit Bezug aufeinander bestimmen. Die Erfindung kann benutzt werden, um den Betrieb komplexer Formen zu überwachen, die eine Vielzahl von Formelementen oder Schiebern enthalten, die sich quer zur Bewegungsrichtung der Formmaschine bewegen, bei der Bestimmung eines Form-Hohlraums, in welchem ein Gußteil ausgebildet wird, und können Messungen des Versatzes einer Vielzahl von bewegbaren Formelementen von ihren Auslegungsstellungen während der Ausbildung von Teilen mit der Form schaffen.
Derartige erweiterte Systeme können eine Vielzahl von Luftricht-Auslässen enthalten, die so gerichtet sind, daß sie beispielsweise den Abstand zwischen einem Formelement und einer Vielzahl von Positionen an einem anderen bewegbaren Formelement anzeigen und einen Parallelitätsverlust zwischen den beiden benachbarten Formelementen erfassen. Bei solchen Systemen ist eine Druckgasquelle, bevorzugt eine "Betriebsluftquelle" nach Filterung und Trocknung an einen Verteiler angeschlossen, der Verteiler ist mit der Vielzahl von Luftricht-Auslässen verbunden und der Luftdruck vom Verteiler wird durch Luftdruck-Regelmittel gesteuert. In derartigen Systemen überwacht eine Vielzahl von Überwachungsmitteln, jeweils eines für jeden Luftricht-Auslaß, den Luftdruck bei jedem von dieser Vielzahl von Luftricht-Auslässen und schafft für die Abstände zwischen den Formelementen zur Verwendung in dem System bezeichnende Signale. Bei derartigen erweiterten Systemen kann jeder Wandler an den Mikroprozessor angeschlossen sein, welcher das Ausgangssignal von jedem Wandler mit der in seinem Speicher mit wahlfreiem Zugriff gespeicherten Information vergleicht, den Abstand zwischen der Oberfläche jedes Luftricht-Auslasses und der des benachbarten Formelements während des ganzen Betriebszyklus des Formsystems errechnet und die AbstandSwerte der Formelemente mit den richtigen AbstandSwerten und miteinander vergleicht, um Fehlausrichtung und Versagen der Formelemente beim richtigen Schließen und andere derartige Unregelmäßigkeiten und Abweichungen von dem vorgeschriebenen Betriebsablauf zu bestimmen, wodurch eine Beschädigung der Formelemente und der Formgußmaschine vermieden und die Herstellung von Teilen verhindert werden kann, die nicht die für das Formsystem ausgelegten Toleranzwerte erfüllen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung umfaßt das System eine Anordnung, welche eine zentrale Bearbeitungseinheit, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff, ein Ausgabegerät oder mehrere solcher Geräte wie beispielsweise einen BildSchirm oder Drucker, und ein oder mehrere Eingabegeräte wie ein Tastenfeld, und ein Magnetplatten-Betriebssystem enthält, und eine andere Anordnung einschließlich eines Verteilers, der zur Zufuhr von Luft mit einem bekannten Druckwert zu einer Vielzahl von Ausgängen ausgelegt ist, welche zur Verbindung mit einer oder mit mehreren Formen bestimmt sind, die mit mündungsbildenden "Sensoren" versehen sind, Wandlermitteln an dem Verteiler, die mit der zentralen Bearbeitungseinheit verbunden sind, um das System mit den Druckluft-Zufuhrdaten in Digitalform zu versehen und mit einer Vielzahl von Überwachungsmitteln, wobei jedes derartige Überwachungsmittel mit einem der Vielzahl von Ausgängen des Verteilers in Verbindung steht und eine Luftverengung und ein mit der zentralen Bearbeitungseinheit verbundenes Wandlermittel enthält, um das System mit Luftdruckdaten in Digitalform zu versorgen, die für den an einem angeschlossenen mündungsbildenden Sensor an einer der Formen vorhandenen Druck bezeichnend sind.
Bei dem Betrieb der besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die zentrale Bearbeitungseinheit programmiert, den Versorgungs-Luftdruck und die an den angeschlossenen mündungsbildenden Sensoren vorhandenen Druckwerte während einer ausreichenden Anzahl von Intervallen "abzulesen", um zuverlässige Durchschnittswerte zu schaffen, dimensionslose Druckverhältnisse daraus zu errechnen und den Versatz der Sensoren gegenüber ihren Sollpositionen zu bestimmen. Die zentrale Bearbeitungseinheit kann programmiert werden, derartige empirische Strömungs-Koefffizientenvariable des Systems wie Luftdichte, kinematische Viskosität und ReynoldS-Zahl, Durchlaßrauhigkeit und Behinderungs-Parameter zu einem dimensionslosen Parameter zu kombinieren, und kann weiter programmiert sein, um aus den Daten über den bekannten Luftdruck im Verteiler und dem an jedem der mündungsbildenden Sensoren vorhandenen Luftdruckwert und den bekannten Abmessungen des Systems den Versatz des Sensors von seiner Sollstellung an einer Form zu errechnen unter Benutzung der anwendbaren gespeicherten Eichdaten für die enpirischen Strömungs-Koeffizient-Variablen.
Der Betrieb des besonders bevorzugten Systems der Erfindung ergibt so ein bequem benutzbares, benutzerfreundliches System, das den Betrieb von einer oder von mehreren komplizierten Form(en) überwachen kann, von denen jede eines oder mehrere Formelemente und Schieber besitzen kann, die sich in Querrichtung zur Bewegung der Formmaschine bewegen, und in Realzeit und mit vernünftiger Genauigkeit in Anwesenheit von Temperaturen über 1000ºF (538ºC), von Luftdruckwerten, die tausende von bar (tausende von Pfund pro inch²) übersteigen, die Abmessungen von Formgußteilen schaffen kann, während sich das Metall in dem Form-Hohlraum verfestigt.
Andere Merkmale und Vorteile werden aus den Zeichnungen und den detaillierten nachfolgenden Beschreibungen offenbar.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine typische horizontale Formgußmaschine;
Fig. 2A ist eine Seitenansicht einer typischen Form für das Gehäuse eines automatischen Getriebes eines Kraftfahrzeugs in geöffneter Stellung;
Fig. 2B ist eine Querschnittsansicht nach Linie 2B-2B der Form in Fig. 2A, welche den beweglichen Formträger und die Vielzahl von sich in Querrichtung bewegenden Formschiebern zur Ausbildung des Inneren des Getriebegehäuses zeigt, seine oberste Fläche (durch den Träger) und seine äußeren und Endabschnitte;
Fig. 3 zeigt schematisch die Form aus Fig. 2B mit strichpunktierter Darstellung der Schieber bei offener Form und durchgezogen ausgeführter Darstellung der Schieber bei geschlossener Form und mit Pfeilen, die die Bewegung der Schieber beim Schließen der Form bezeichnen;
Fig. 4A ist eine Seitenansicht der Form aus Fig. 2A und 2B in geschlossener Stellung;
Fig. 4B ist eine Querschnittsansicht des Formsyystems aus Fig. 4A nach Linie 4B-4B, die die Position der Schieber in geschlossener Form zeigt und einen Querschnitt des durch die Form gebildeten Hohlraums bezeichnet;
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die den auf die Beladung angewendeten Relativdruck, die Belade-Geschwindigkeit und die Position des Ladekolbens während der ersten 1½ s eines typischen Formfüllabschnitts eines Formguß-Zyklus zeigt;
Fig. 6 ist ein vereinfachtes Schaubild, das Elemente eines bevorzugten erfindungsgemäßen Systems darstellt;
Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, die beispielhaft eine Darstellung des System-Luftdrucks über dem Spaltabstand bei verschiedenen Verhältnissen der Mündungs-Durchmesser eines Systems zeigt;
Fig. 8 ist ein Blockschaltbild eines ausgedehnteren Systems dieser Erfindung, ausgelegt zum Anzeigen der Abstände an einer Vielzahl von Orten in dem Formsystem;
Fig. 9 ist eine schematische Ansicht eines Luftspalt-Meßsystems dieser Erfindung zum Zwecke der Darstellung der Physik des Systems;
Fig. 10 ist eine typische Eichkurve für das Luftspalt-Meßsystem der Fig. 9;
Fig. 11 ist eine Seitenansicht des oberen Schiebers des Formsystems aus Fig. 13, bei dem durch Pfeilköpfe der Ort von Luftströmen angezeigt ist, die von dem bewegbaren Träger aus gerichtet werden, um unrichtige Ausrichtung und Bewegung des Vertikalschiebers zu erfassen, und der Ort der Luftricht-Auslässe zum Erfassen des unrichtigen Schließens des Schiebers;
Fig. 12 ist eine Endansicht des Vertikalschiebers der Fig. 11, wobei weiter durch Pfeilköpfe der Ort der gerichteten Luftströme in dem erfindungsgemäßen System gezeigt ist, um die unrichtige Bewegung und Ausrichtung des Vertikalschiebers zu bestimmen und der Ort von Luftricht-Auslässen zum Erfassen unrichtigen Schließens des Schiebers;
Fig. 13 ist eine Schnittansicht des Formsystems nach Fig. 2A und 2B (entsprechend Fig. 3), wobei durch Sterne die Abschnitte des bewegbaren Trägers des Formsystems dargestellt sind, deren Abstände durch gerichtete Luftströme von einer Vielzahl von Stellen an dem stationären Formelement erfaßt werden können, um das Versagen des Systems beim vollständigen Schließen oder beim Schließen in solcher Weise zu erfassen, daß die Form einen teilweise offenen Abschnitt besitzt;
Fig. 14A ist eine schematische Zeichnung einer bevorzugten Vorrichtung dieser Erfindung, ausgelegt zum Anzeigen der Abstände an einer Vielzahl von Stellen in dem Formsystem;
Fig. 14B ist ein Flußdiagramm für das Betriebsprogramm eines bevorzugten erfindungsgemäßen Systems; und
Fig. 15 ist eine Zeichnung einer BildSchirmausgabe eines bevorzugten erfindungsgemäßen Systems.

Bestes Verfahren zum Ausführen der Erfindung

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer typischen Horizontal-Formgußmaschine 10. Die Formgußmaschine ist dazu ausgelegt, eine Gießform 11, häufig einfach als Form bezeichnet, zu öffnen und zu schließen, welche ein bewegbares Element 11a und ein stationäres Element 11b enthält. Die Formgußmaschine enthält ein Grundteil 12, das zum Abstützen einer stationären Platte 13 und einer bewegbaren Platte 14 ausgelegt ist. Die stationäre Platte 13 und die bewegbare Platte 14 werden durch das Grundteil in solcher Weise abgestützt, daß ihre jeweiligen Vertikalflächen 13a bzw. 14a parallel zueinander sind. Die Parallelität der Vertikalflächen 13a und 14a der Platten der Formgußmaschine ist wichtig, um sicherzustellen, daß an dem bewegbaren Abschnitt 11a und dem stationären Abschnitt 11b der Form 11 vorgesehene Parallelflächen beim Installieren der Form in der Maschine parallel bleiben und richtig geschlossen werden, wenn die sich bewegende Platte 14 durch die Formgußmaschine zu der stationären Platte 13 hinbewegt wird. Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält die Formgußmaschine auch ein durch das Grundteil 12 gehaltenes Gestängegehäuse 15 und einen Hydraulikzylinder 16, der durch das Gestängegehäuse 15 gehalten ist und dessen Kolben sich horizontal bewegt. Ein Kolben 16a des Hydraulikzylinders 16 ist mit einer Kniehebel-Gestängeanordnung 17 verbunden. Die Gestängeanordnung 17 ergibt einen großen mechanischen Vorteil, da sie die durch den Kolben 16a des Hydraulikzylinders 16 ausgeübte Kraft mehrmals vervielfacht, um die bewegbare Platte 14 zu der stationären Platte 13 hin zu verschieben und nach Anlegen der einander zugewendeten Flächen des bewegbaren Formelements 11a und des stationären Formelements 11b den Trennkräften zu widerstehen, die auf die Elemente 11a und 11b durch die Metallschmelze-Beladung ausgeübt werden, die in einen in der Form 11 ausgebildeten Hohlraum 11c eingedrückt wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird die Metallschmelze in den Hohlraum 11c durch einen bewegbaren Stößel oder Kolben 20 eingedrückt. Der Kolben wird durch einen Eintragzylinder 21 vorwärts bewegt und nach Vollendung des Vorwärtshubs des Kolbens 20 wird der Stößel einem extremen hohen Intensivierungsdruck, häufig in dem Bereich von 37,9 bis 137,9 MN/m² (5500 bis 20.000 psi = 350 bis 1400 kp/cm²) ausgesetzt. Der Intensivierer enthält eine hydraulische Abtrenn-Kolbenanordnung 22 und einen Hochdruck-Gasbehälter 23, der mit dem Abtrennkolben 22 so verbunden ist, daß, wenn der Kolben 20 den Hohlraum 11c mit Metallschmelze gefüllt hat, der Hochdruck des Hochdruckbehälters 23 an die Abtrenn-Kolbenanordnung 22 angelegt und durch das Hydraulikfluid an den Kolben 20 übertragen wird, um Kräfte in Höhe von 37,9 bis 137,9 MN/m² (5500 bis 20.000 psi = 350 bis 1400 kp/cm²) auf die Metallschmelze in dem Hohlraum 11c zu übertragen. Um zu verhüten, daß die außerordentlich hohen Druckwerte der Metallschmelze die Elemente 11a und 11b auseinanderdrücken, kann die Formgußmaschine 10 über das Kniehebelgestänge 17 Kräfte von einigen Millionen MN (Millionen pd) und bis zu 31,1 MN (7.000.000 pd = 3.171.000 kp) auf die sich bewegende Platte 14 übertragen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die sich bewegende Platte 14 und das bewegbare Formteil 11a durch Schienen 18 an dem Grundteil abgestützt und sowohl die bewegbare Platte 14 wie das bewegbare Formteil 11a sind durch Zugstangen 19 gehalten und geführt, die sich zwischen der stationären Platte 13 und dem durch das Grundteil 12 abgestützten Gestängegehäuse 15 erstrecken. Die Zugstangen 10 müssen die durch den Kolben 16a und das Kniehebelgestänge 17 aufgebrachte Kraft aufnehmen, die auch durch die sich bewegende Platte 14 und die Form 11 auf die stationäre Platte 13 übertragen wird. Die stationäre Platte 13 und das Gestängegehäuse 17 werden durch die Zugstange 19 zusammengehalten, damit die extremen Kräfte durch das Kniehebelgestänge 17 der Formgußmaschine auf die Elemente 11a und 11b übertragen werden können. Die Zugstangen 19 sind in Fig. 1 abgebrochen, so daß sie nicht den Blick auf die Kniehebelverbindung 17 und die Elemente 11a und 11b (die im Querschnitt gezeigt sind) behindern.
Wie weiter in Fig. 1 gezeigt, kann, wenn die einander zugewendeten Flächen der Formelemente 11a und 11b durch inkompressibles Material wie Metallspritzer an der Anpassung gehindert und auf Abstand gehalten werden, die Nenn-Vorlastkraft, die durch die Formgußmaschine über das Kniehebelgestänge 17 angewendet wird, vielfach größer als vorgesehen werden und kann Pegel erreichen, die ausreichen, die Kniehebelgestänge-Verbindung oder die Zugstangen der Formgußmaschine zu brechen. Wie vorher bemerkt, bewegen sich die durch die Formgußmaschine auferlegten Kräfte häufig im Bereich von 3,11 bis 31,1 MN (700 000 bis 7 000 000 pd oder 317 100 bis 3 171 000 kp).
Fig. 2-4 stellen eine Form dar, um beispielsweise aus Aluminium das Gehäuse für ein Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe auszubilden.
Fig. 2A ist eine schematische Seitenansicht eines Formsystems 30 mit geöffneter Form. Wie in Fig. 2A zu sehen, enthält die Form ein bewegbares Formelement oder einen Träger 31, der an der Frontfläche einer bewegbaren Platte 32 einer Formgußmaschine angebracht ist und eine Vielzahl von quer gleitenden Formelementen trägt, nämlich einen oberen Schieber 33, der einen Oberflächenabschnitt 33a enthält, der zur Ausbildung der Innenfläche des Automatik-Getriebegehäuses ausgebildet ist, einen Seitenschieber 34 mit einer Innenfläche, die zur Bildung eines Abschnitts der Außenfläche des Automatikgetriebe-Gehäuses ausgebildet ist (nicht dargestellt), und einen unteren Schieber 35, der so geformt ist, daß er ein Ende des Automatik-Getriebegehäuses ausbildet. Ein anderer Seitenschieber 41 wird, wie in Fig. 22B gezeigt, durch das Formelement 31 getragen. Das Formsystem enthält auch ein stationäres Formelement 36 einschließlich innerer Abschnitte (nicht gezeigt), welche mit den hohlraumbildenden Flächen des bewegbaren Formelements 31 und den Schieber-Formelementen 33, 34, 35 und (dem in Fig. 2B gezeigten Element) 41 zusammenwirkend die Ausbildung eines Innenhohlraums fertigstellen, wenn das bewegbare Element 31 durch die bewegbare Platte 32 der Formgußmaschine geschlossen wird, um die formschlüssig gepaßten Oberflächen 31a und 36a der Formelemente 31 und 36 in Eingriff zu bringen. Bevor das bewegbare Formelement 31 in Eingriff mit dem stationären Formelement 36 bewegt wird, werden die Schieber-Formelemente 33, 34, 35 und 41 (in Fig. 2B, 3 und 4B gezeigt) in Querrichtung und vorzugsweise senkrecht zu der durch das bewegbare Formelement 31 durch die bewegbare Platte 32 der Formgußmaschine mitgeteilten Bewegungsrichtung bewegt. Die Schieber 33, 34, 35 und 41 (Fig. 2B) werden durch separate hydraulisch betätigte Kolben bewegt, die an dem Formelement 31 angebracht und jeweils an einem der Schieber 33, 34, 35 bzw. 41 (Fig. 2B) befestigt sind, um die Schieber wie in Fig. 3 gezeigt zu bewegen. Die Anbringung und der Betrieb derartiger hydraulischer Kolbenzylinder zum Antrieb der Schieber einer Gießform sind dem Fachmann wohl bekannt, und die hydraulischen Kolbenzylinderantriebe sind im Interesse der Klarheit aus den Fig. 2-4 weggelassen.
Wie in Fig. 2A gezeigt, enthält der obere Schieber 33 eine keilartige Fläche 33b und der untere Schieber enthält eine keilartige Oberfläche 35b. In der Betätigungsabfolge des Formsystems 30 treiben die hydraulischen Antriebe für die Schieber 33, 34, 35 und 41 die Schieber nach innen in ihre hohlraumbildende Position. Wenn die Formgußmaschine durch die bewegbare Platte 32 das bewegbare Formelement 31 gemäß Fig. 2A nach rechts bewegt, kommen die keilartigen Flächen (nicht dargestellt), die an den Innenflächen des stationären Formelements 36 ausgebildet sind, mit den keilartigen Flächen 33b bzw. 35b und ebenfalls mit keilartigen Flächen an den anderen Schiebern 34 und 41 der Form (in Fig. 2A nicht dargestellt) zusammenwirkend in Eingriff. Die Anwendung extremer Kraft durch die Formgußmaschine überträgt diese extremen Kräfte auf die keilartigen Flächen 33b und 35b, um den oberen Schieber 33 und den unteren Schieber 35 in ihrer jeweiligen korrekten hohlraumbildenden Position zu halten. Die Elemente 31 und 36 werden auf Schienen 38 abgestützt und werden durch Zugstangen 39 und 40 der Formgußmaschine geführt.
Fig. 2B ist eine Ansicht des Trägers und der Schieber des Formsystems 30, nach dem Schnitt 2B-2B der Fig. 2A genommen. Fig. 2B zeigt die Anordnung von Schiebern 33, 34 und 35 und den anderen Seitenschieber 41, der dem Schieber 34 gegenüberliegt und in Fig. 2A nicht zu sehen ist. Wie in Fig. 2B gezeigt, enthält das Formelement 31, das als Träger für die Schieber dient, einen inneren Abschnitt 31a, welcher Flächen aufweist, die mit den hohlraumbildenden Flächen der Formelemente 33, 34, 35, 36 und 41 zusammenwirken, um das Automatik-Getriebegehäuse zu bilden. Die inneren Flächen 34a des Schieberelements 34, 35a des Schieberelemnets 35 und 41a des Schieberelements 41, wie auch eine vollständige Ansicht des Äußeren der hohlraumbildenden Fläche 33a des oberen Schieberelements 33 sind in Fig. 2B gezeigt. Ebenfalls sind in Fig. 2B sichtbar keilartige Flächen 33b des Schieberelements 33, 34b des Schieberelements 34, 35b des Schieberelements 35 und 41b des Schieberelements 41. Die keilartigen Flächen der Schieber sind in den Fig. 3 und 4 weggelassen.
Jeder Schieber 33, 34, 35 und 41 enthält auch einen "Anschlag", d.h. eine Fläche, die sich an einen entsprechenden "Anschlag" am Trägerelement 31 anlegt, um den Schieber quer zur Bewegungsachse des Trägers 31 zu positionieren. Wie in Fig. 2B gezeigt, enthält das Schieberelement 33 die Anschläge 33c, welche sich an zusammenwirkende Anschläge 31b des Trägers 31 anlegen, wenn die Form geschlossen ist; Schieber 34 enthält Anschläge 34c, welche sich bei geschlossener Form an zusammenwirkende Anschläge 31c des Trägers 31 anlegen; Schieber 35 enthält Anschläge 35c, welche sich bei geschlossener Form an zusammenwirkende Anschläge 31d des Trägers 31 anlegen; und Schieber 41 enthält Anschläge 41c, welche sich bei geschlossener Form an zusammenwirkende Anschläge 31e des Trägers 31 anlegen. Wie dem Fachmann bekannt, werden die keilartigen Flächen und die Anschläge der Form vorzugsweise als separate gehärtete Stahlelemente ausgebildet, die an die Formelemente angeschraubt werden. Nachdem die Form geschlossen ist und die Schieberanschläge sich an die Trägeranschläge angelegt haben, bildet die Anwendung weiterer Kraft durch die Formgußmaschine an den Träger eine "Vorbelastung" der Schieber (d.h. es wird Kraft auf die Schieber angelegt, um ihre Anschläge gegen die damit zusammenwirkenden Anschläge des Trägers anzudrücken), um eine Bewegung der Schieber zu verhindern, wenn der Form-Hohlraum mit unter hohem Druck stehender Metallschmelze gefüllt wird. Die Orte der Anschläge an den Formelementen bilden einen wichtigen Teil des Einrichtens der Form, da die Anschläge die Position der Schieber bei geschlossener Form bestimmen. Beim Einrichten einer Form werden die separaten Anschlagelemente häufig mit dünnen Metallstücken "unterlegt", um den Ort der Schieber bei geschlossener Form genau einzustellen.
Fig. 3 entspricht Fig. 2B und zeigt das Formsystem bei geschlossenen Schiebern mit durchgezogenen Linien und zeigt das Formsystem bei geöffneten Schiebern strichpunktiert an. Fig. 3 enthält Pfeile, welche Querbewegung der Schieber 33, 34, 35 und 41 darstellen, wenn sie mit Bezug auf das Formelement oder den Träger 31 durch ihre jeweiligen unabhängigen hydraulischen Antriebssysteme bewegt werden.
Fig. 4A und 4B entsprechen jeweils den Fig. 2A bzw. 2B und zeigen das Formsystem 30 in geschlossener Stellung. Fig. 4B ist ein Querschnitt durch die Fig. 4A nach den Linien 4B-4B der Fig. 4A. Der Schnitt 4B-4B wird längs der Teillinie genommen, d.h. der Zwischenfläche zwischen den Formelementen 31 und 36, jedoch versetzt durch die Mittellinie des Form- Hohlraums, um klarer die Art und Weise zu zeigen, in der die Formelemente das Gehäuse des Automatikgetriebes definieren. In der in Fig. 4A gezeigten Position legt die Formgußmaschine durch die bewegbare Platte 32 Kräfte an das Formsystem 30 an, die Millionen von Pfund erreichen, um das Formsystem 30 in der geschlossenen Stellung zu verklemmen und zu verkeilen und zu verhindern, daß Formelemente 31 und 36 auseinandergedrückt werden, d.h. dafür zu sorgen, daß kein Abstand zwischen den Elementen 31 und 36 entsteht, wenn diese dem auf die Metallschmelze ausgeübten Druck ausgesetzt werden, wenn diese in den Form-Hohlraum eingedrückt wird. Durch die hohen Kräfte, die auf das bewegbare Formelement 31 über die bewegbare Platte 32 der Formgußmaschine aufgelegt werden, und deren Übertragung über die keilartige Fläche 33b des oberen Schiebers 33, 34b des Seitenschiebers 34 und 41b des Seitenschiebers 41 sowie 35b des unteren Schiebers 35 (Fig. 2B) sind die Schieber 33, 34, 41 bzw. 35 dazu bestimmt, in der richtigen geschlossenen Position gehalten zu werden, die durch aneinander anliegende Schieber- und Trägeranschläge bestimmt sind, wie in Fig. 4B gezeigt. Bei einem großen Teil wie einem Gehäuse für ein Automatikgetriebe, das ein Schieberelement wie ein oberes Schieberelement 33 nach Fig. 2-4 zeigt, um seinen langen Innenhohlraum auszubilden, kann auch eine nur kleine Winkelversetzung gegenüber der vorgegebenen Zentralachse seine fernliegenden Endflächen (33c in Fig. 2B und 4B) um mehrere TausendStel Zoll (oder cm) versetzen und die Herstellung eines Gehäuses mit einer WandStärke zur Folge haben, die zu dünn ist, um einen zuverlässigen Betrieb und Dienst zu gewährleisten.
Wie in Fig. 4B gezeigt, entwickelt das Auflegen von Druck auf die in den Hohlraum eingespritzte Metallschmelze Kräfte auf die Schieber 33, 34, 41 und 35, welche die Schieber nach außen von dem Hohlraum weg drücken, wenn sie nicht fest in ihrer jeweiligen geschlossenen Sollposition gehalten werden.
Fig. 5 zeigt eine Auftragung der Strömungsrate und des Strömungsdrucks der Metallschmelze während des Hohlraum-Füllabschnitts eines Formgußzyklus infolge der Bewegung des Formgußmaschinen-Ladekolbens und des Druckverstärkers (Intensivierers). Wie in Fig. 5 gezeigt, ist während der anfänglichen 1½ s der Beladung, wenn der Kolben seine Bewegung beginnt, die Lade-Geschwindigkeit und der Ladedruck niedrig. Von etwa 0,4 s bis etwa 0,7 s nach dem Ladebeginn bewegt sich der Kolben schneller und die Lade-Geschwindigkeit wächst beim Füllen des Hohlraums wesentlich an. Wie in Fig. 5 gezeigt, bleibt der Ladedruck niedrig, bis der Hohlraum gefüllt ist. Wenn der Hohlraum jedoch einmal gefüllt ist, steigert die fortgesetzte Bewegung des Kolbens den Druck auf die Metallschmelze innerhalb des Hohlraums bis zum an dem Kolben anliegenden Hydraulik-Leitungsdruck, der in dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel etwa 13,8 MN/m² (2.000 psi = 140 kp/cm²) beträgt. An dieser Stelle des Zyklus, etwa 0,7 s nach Beginn des Ladevorgangs, wird der sehr hohe Druck des Druckverstärkers an den Kolben angelegt und der Druck in der Metallschmelze steigt während der nächsten Sekunde auf Druckwerte im Bereich von 37,9 bis 137,9 MN/m² (5.500 psi bis 20.000 psi = 380 bis 1.400 kp/(cm²) an.
Bei großen Gußteilen wie dem Aluminium-Gußteil für ein Automatik-Getriebegehäuse erfordert ein vollständiger Zyklus einschließlich Schließen der Form, Beladen der Form, Abkühlung der Ladung und Öffnen und Freisetzen der Form von etwa 2 min bis 2½ min.
Ein typisches Gehäuse für ein Automatikgetriebe kann einen Durchmesser von 45 bis 50 cm (18 bis 20 inch) und eine Länge von 50 bis 60 cm (20 bis 24 inch) haben. Zieht man Fig. 4B in Betracht, so werden die Kräfte, die dazu neigen, die Form-Schieberelemente 33, 34, 41 und 35 von dem Hohlraum weg nach außen zu drücken, dann, wenn die in Fig. 4B schwarz gezeichnete Metallschmelze einen Druck von 37,9 bis 137,9 MN/m² (5.500 bis 20.000 psi = 380 bis 1.400 kp/cm²) auf die umgebenden Flächen des Formsystems 30 ausübt, einige Millionen N (einige Millionen Pfund oder kp) erreichen, die auf jedes Schieberelement 33, 34, 35, 41 einwirken.
Bezieht man sich nun auf Fig. 4A, so bringt die Aufbringung eines Drucks in der Größenordnung von 37,9 bis 137,9 MN/m² (5.500 bis 20.000 psi = 380 bis 1.400 kp/cm²) auf die Metallschmelze innerhalb des Hohlraums auch eine Kraftbeaufschlagung in der Größenordnung von Millionen N (Millionen von Pfund oder kg) mit sich, die dazu wirkt, die Formelemente 31 und 36 auseinander zu drücken. Die Formgußmaschine muß durch das Auferlegen der Kräfte von 3,49 bis 34,9 MN (350 bis 3.500 tons = 317.000 bis 3.171.000 kp) oder mehr die Formelemente 31 und 36 geschlossen halten und die Schieberelemente 33, 34, 35 und 41 in ihrer geschlossenen Sollposition halten, trotz der hohen Druckwerte, die auf die Metallschmelzen-Beladung ausgeübt werden.
Formsysteme wie das in Fig. 2-4 gezeigte Formsystem 30 müssen bei Anwesenheit der Temperatur von geschmolzenem Aluminium und Zink, d.h. z.B. Temperaturen von über 650ºC (1.200ºF) arbeiten und ihre aneinander anliegenden Flächen und sich bewegenden Teile müssen Kräfte von Millionen von N (Millionen von Pfund oder kp) aushalten ohne unter Spannung, Zerbrechen oder sonstigem Versagen nachzugeben. Weiter weisen die Formflächen während des Betriebs Temperaturen auf, die bis zu 315ºC (600ºF) reichen und bei noch größeren Teilen öffnen sich die Formen nur auf bis 46 bis 50 cm (18 bis 20 inch), so daß eine visuelle Inspizierung sehr schwierig ist, wegen der Hitze und wegen des Wasserdampfs und anderer Dämpfe, die bei geöffneter Form vorhanden sind. Selbstverständlich ist jeder Versuch, während des Betriebs die Formflächen von Hand zu bearbeiten, da die Form heiß ist, schlechthin unmöglich, schon wegen der Verbrennungsgefahr für den Ausübenden. Formguß-Vorgänge ergeben notwendigerweise eine für menschliche Wesen feindliche Umgebung.
Die Erfindung schafft jedoch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum sicheren, zuverlässigen und wirtschaftlichen Nachprüfen der richtigen Bewegung und Ausrichtung der bewegbaren Formteile vor dem Aufbringen der extrem hohen Kräfte auf die Formgußmaschine, der richtigen Positionierung der bewegbaren Formteile nach dem Schließen des Formsystems und vor dem Einführen der Metallschmelze, des Ausmaßes und des Ortes irgendwelcher fehlausgerichteter Flächen eines Formelements (d.h. Unparallelität oder unannehmbares Abweichen von der richtigen Achse eines Formteils und seiner jeweiligen hohlraumbildenden Fläche oder der räumlichen Versetzung eines Formteils von seinem vorgeschriebenen Ort in der hohlraumbildenden Formfläche), der unbeabsichtigten Bewegung von Formteilen während der Hohlraumbeladung und andere derartige Abweichungen von dem Normalbetrieb, die zu einer Beschädigung des Formsyystems oder der Formgußmaschine oder zur Herstellung von Formgußteilen führen könnten, die unannehmbar von ihren Dimensionstoleranzgrenzen abweichen.
Fig. 6 zeigt die relativ einfache Weise, mit der die Erfindung in die Elemente eines Formsystems aufgenommen werden kann. Wie in Fig. 6 gezeigt, enthält ein erfindungsgemäßes Formsystem 50 mindestens ein Paar Formelemente 51 und 52, die sich zur Bildung eines Form-Hohlraums 53 zusammenbewegen. Das erste Formelement 51 besitzt eine erste Fläche mit einem hohlraumbildenden Abschnitt 51a und einem Abschnitt 51b, der sich bei geschlossener Form an ein zweites Formelement 52 anlegt. Das zweite Formelement 52 besitzt eine zweite Fläche mit einem hohlraumbildenden Abschnitt 52a und einen Abschnitt 52b, der sich bei geschlossenem Hohlraum an das erste Formelement anlegt. Das erste und das zweite Formelement 51 und 52 sind ausgelegt, aufeinander zu bewegt zu werden, um einen geschlossenen Form-Hohlraum 53 zu definieren. Bei der Erfindung ist ein an dem Elementanlage-Abschnitt 51b des ersten Formelements 51 angeordnetes Mittel 54 ausgelegt, einen Gasstrom auf den benachbarten Anlageabschnitt 52b des zweiten Formelements 52 zu richten. Wie in Fig. 6 gezeigt, enthält das Richtmittel 54 eine Mündung 54a, die vorzugsweise als getrenntes mündungsbildendes Teil 54b ausgebildet ist, das in den Element-Abstützabschnitt 51b des ersten Formelements eingesetzt ist, und einen Durchlaß 54c durch das erste Formelement 51, dazu ausgelegt, an eine Gasquelle, vorzugsweise Druckluftquelle, angeschlossen zu werden. Vorzugsweise ist der Durchlaß 54c durch eine flexible temperaturbeständige Verrohrung wie ein Teflonrohr 54d gebildet, das in einen in das erste Formelement eingebohrten Durchlaß eingesetzt ist. Eine derartige Teflonverrohrung kann einen kontinuierlichen Durchlaß 54c und thermische Isolierung des Gases gegen die heiße Fläche des Formelements schaffen. Das getrennte mündungsbildende Mittel oder der "Sensor" 54b bildet eine Mündung 54a mit einer Querschnittsfläche, die kleiner als die des Durchlasses 54c ist. Das Luftrichtmittel 54 ist so ausgelegt, daß die Mündung 54a sich dicht benachbart und vorzugsweise direkt an der Elementlagefläche 51b des ersten Formelements 51 befindet. Wenn es die Struktur und der Betrieb des Formsystems 50 zulassen, kann das Luftrichtelement 54 ein separates Element sein, das an dem ersten Formelement 51 angeschraubt oder auf andere Weise so befestigt ist, daß das Luftrichtmittel 54 sich dicht benachbart oder direkt an der weiteren Fläche befindet, die sich an das zweite Formelement anlegt oder dort abstützt, wenn die Form geschlossen wird.
Fig. 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Formsystem 60, welches zusätzlich zur Form 50 und dem Luftrichtmittel 54 Mittel 61 zum Überwachen der Luftströmung entfernt von der ersten Formfläche 51b enthält. Das Überwachungsmittel 61 enthält eine zweite Mündung 62 in dem zur ersten Mündung 54a des Luftrichtmittels 54 führenden Durchlaß 54c. Ein Wandler 64 ist an dem ersten Durchlaß 54c über einen zweiten Durchlaß 62 angeschlossen, um die von dem Luftrichtmittel 54 abströmende Luft zu überwachen. Vorzugsweise ist der Wandler 64 ein Gerät mit einem auf Druck ansprechenden Ausgangssignal, das so angeschlossen ist, daß es den Druck in dem Durchlaß 54c zwischen der ersten Mündung 54a und der zweiten Mündung 62 des Systems erfaßt. Bei einem einfachen erfindungsgemäßen System kann das Gerät mit dem druckabhängigen Ausgangssignal oder der Wandler 64 ein Direktablese-Druckmeßinstrument sein, das so geeicht ist, daß es den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Formsystemfläche anzeigt. Bei komplexeren Systemen kann das Gerät 64 mit druckabhängigem Ausgangssignal ein Druckwandler des Typs sein, wie er von Omega Engineering, Inc., Stanford, Connecticut, mit der Bezeichnung PX 236 verkauft wird. Derartige Druckwandler können den Druck in dem Durchlaß 54c zwischen der ersten und zweiten Mündung in eine druckproportionale elektrische Spannung wandeln.
Wie in Fig. 6 gezeigt, kann das System weiter mit dem Wandler 64 verbundenes Mittel 65 enthalten, um das elektrische Signal zu deuten und ein Ausgangssignal zu erzeugen, das für den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Formsystemfläche 51b bzw. 52b bezeichnend ist. Das Mittel 65 kann einen mit dem Wandler 64 durch einen Analog/Digital-Wandler verbundenen Mikroprozessor 66 enthalten. Eine zufriedenstellende Mikroprozessorsteuerung wird durch die Firma Cincinnati Milacron als programmierbare Steuerung APC-500 in den Handel gebracht. Wie bekannt, enthalten derartige Mikroprozessoren eine zentrale Bearbeitungseinheit und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff. Das Mittel 65 kann auch eine Eicheinrichtung 67 enthalten, die an dem Wandler 64 angeschlossen ist, um das Ausgangssignal des Wandlers 64 auf den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Formsystemfläche 51b bzw. 52b zu beziehen und ein Anzeichen für den Abstand in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff des Mikroprozessors 66 speichern. Ebenfalls ist in dem Mikroprozessor 66 ein Betriebsprogramm gespeichert, um das Wandler-Ausgangssignal 64a mit den Abstandanzeichen zu vergleichen, die in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff des Mikroprozessors 66 gespeichert sind, und den Abstand der ersten von der zweiten Formsystemfläche 51b bzw. 52b zu errechnen und ein für den Abstand bezeichnendes Ausgangssignal 68 zu erzeugen. Das Ausgangssignal 68 des Mikroprozessors 66 kann dazu benutzt werden, automatisch den Betrieb anzuhalten und einen Alarm auszulösen, eine Information geht/geht nicht für die Bedienungsperson zu schaffen und/oder einen Drucker anzusteuern, der den Abstand zwischen den Flächen 51b und 52b als Funktion der Zeit oder festlegter Zeitpunkte während des Betriebszyklus des Formsystems aufzeichnet.
Das Systemeichmittel 67 kann ein Digitalcomputer sein mit einer Kapazität, die nicht größer als beispielsweise die eines IBM PC-Computer ist, und der eine zentrale Bearbeitungseinheit, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff und Eingabe/Ausgabe-Geräte enthält. Ein derartiger Digitalcomputer kann mit einem Eichprogramm für das System versehen werden.
Ein solches Eichprogramm kann ein Ausgangssignal 64a des Wandlers mit angegebener Häufigkeit in der vorgegebenen Zeitspanne abtasten und Anzeichen des Abstandes zwischen der ersten und der zweiten Formsystemfläche 51b und 52b erzeugen aufgrund eines errechneten Mittelwerts des Wandler-Ausgangssignals 64a, und derartige Anzeichen in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff des Mikroprozessors zur Verwendung in dem Betriebsprogramm des Mikroprozessors speichern.
Wie in Fig. 6 gezeigt, kann eine Druckluftquelle 70 zum Zuführen von Druckgas zu einem System 60 eine Betriebsdruckluftquelle 71 sein, die mit Mitteln 72 zum Filtern und Trocknen der Luft und Mittel 73 zum Regeln des Druckes der dem System zugeführten Druckluft verbunden ist.
Bei einer einfachen Ausführung der Erfindung ist z.B. das Mittel 54 ein separater harter Formeinsatz 54b mit einem Durchmesser von etwa 1,27 cm (0,5 inch), der eine Mündung 54a durch eine kegelstumpfförmige Wand 54e mit einem Winkel von 45º bezüglich der Zentralachse des Einsatzes bildet. Die Mündung 54a ist an einer ausgewählten Fläche eines Formelements angebracht und hat einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 3,73 mm (0,147 inch) an der EndStelle eines Durchlasses 54c mit einem Durchmesser von 9,5 mm (0,375 inch). Der Formeinsatz 54b kann aus jedem dauerhaften Metall bestehen. Der Rest des einfachen Systems kann in einem Metallkasten enthalten sein, der 45 cm hoch, 45 cm breit und 30 cm tief ist (18 x 18 x 12 inch). Die zweite Düse oder Mündung 62 ist gebildet durch ein separates dauerhaftes Element mit einem kreisförmigen Querschnitt und einem Durchmesser von 2,1 mm (0,082 inch) in einem Durchlaß mit einem Durchmesser von 9,5 mm (0,375 inch). Das an dem Durchlaß 54c angeschlossene Überwachungsmittel kann ein statisches Druckmeßinstrument mit Direktablesung und einem Bourdon-Rohr sein, das durch die Firma Excel hergestellt wird, enthält jedoch vorzugsweise einen Druckwandler PX 236, der durch Omega Engineering, Inc., Stanford, Connecticut, hergestellt wird. Flexible hochtemperaturbeständige Teflonrohre 54d verbinden die beiden Düsen 54a und 62 und bilden ein einen Durchlaß formendes Mittel. Wenn das Formelement 51 heiß ist, isolieren die Rohre 54d die Luft im Durchlaß 54c gegen das Formelement 51. Das System kann einen Druckluftregler Modell R216-02F der Firma Watts Fluid Air, Inc., Kitlarg, Maine, enthalten, womit Betriebsluft bis zu 552 kN/m² (80 psi = 5,6 kp/cm²) so geregelt werden kann, daß sich ein bekannter Druck im Bereich von 0 bis 103 kN/m² (0 bis 15 psi = 0 bis 1 kp/cm²) zur Anwendung bei der zweiten Düse 62 ergibt. Das System enthält auch einen Druckluftfilter/Trockner, der jedes Gerät eines zuverlässigen Herstellers sein kann. Die Skala des statischen Druckmessers kann zur Anzeige des Abstandes in TausendStel mm (oder TausendStel inch) geeicht sein.
Obwohl Fig. 6 das System der Erfindung bei der Überwachung der Position von ersten und zweiten Formflächen 51b bzw. 52b an einer einzigen Stelle benachbart dem Luftrichtmittel 54 mit einem System-Eichmittel 67 zeigt, kann das System der Erfindung ausgelegt werden zur Überwachung des Abstandes des ersten und des zweiten Formelements an einer Vielzahl von Stellen oder kann so abgewandelt werden, daß eine Vielzahl von Formelementen jeweils an einer Vielzahl von Stellen überwacht wird.
Ein derartiges modifiziertes System 100 ist in Fig. 8 gezeigt. In einem solchen System wird Betriebsluft von einer Quelle 101 durch einen Filter/Trockner 102 gefiltert und getrocknet und einem Verteiler 103 zugeliefert, der eine Vielzahl von Ausgängen 103a, 103b, 103c, ..., 103n besitzt. Jeder dieser Ausgänge 103a-103n des Verteilers 103 liefert einen Luftstrom zu einem Luftrichtmittel 54&sub1;-54n (in Fig. 8 nicht gezeigt) an verschiedene Stellen der Form wie in Fig. 8 angezeigt. Das Formsystem, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, enthält eine Vielzahl von Druckreglern (104a-104n), wobei jeweils ein Druckregler zwischen einem der Verteilerauslässe 103a-103n und einem der Luftrichtmittel 54a-54n an einer Formstelle angeschlossen ist. So reguliert beispielsweise der Druckregler 104a den Druck vom Verteiler 103 und Verteilerauslaß 103a zum Luftrichtmittel 54&sub1; an der Formstelle 1. Bei manchen Systemen kann es vorteilhaft sein, statt der Vielzahl von Druckreglern einen einzigen Druckregler zu benutzen, der in dem System zwischen dem Filter/Trockner 102 und dem Verteiler 103 angeschlossen ist.
Das System enthält weiter eine Vielzahl von Überwachungsmitteln 105a-105n. Wie bei dem in Fig. 6 gezeigten System enthält jedes der Überwachungsmittel 105a-105n eine Düsen/Durchlaß-Anordnung 106a-106n und einen Wandler 107a-107n. Die Vielzahl der Düsen/Durchlaß-Teile 106a-106n ist mit der Vielzahl von Luftrichtmitteln an der Vielzahl von überwachten Formstellen 1-n verbunden. Jeder der Vielzahl von Wandlern 107a-107n überwacht die Luftströmung an seinem zugeordneten Mündungs/Durchlaß-Teil von der Vielzahl von Teilen 106a-106n und schafft ein Ausgangssignal, das den Abstand zwischen der jeweiligen Formstelle 1 bis n und der jeweiligen Oberfläche des anderen Elements des Formsystems anzeigt, das an jeder der Formstellen 1-n anschließt. Bei diesem System ist jeder Wandler 107a-107n ausgelegt, ein elektrisches Signal 108a-108n zu schaffen und jedes der elektrischen Signale 108a-108n von der Vielzahl von Wandlern ist an einem Mikroprozessor 109 angeschlossen.
Bei der Erfindung kann der Mikroprozessor mit einem EPROM versehen werden, der ein Betriebsprogramm und Eichdaten enthält, so daß es dem Mikroprozessor 109 ermöglicht ist, den Abstand zwischen jeder Formstelle 1-n und der benachbarten Oberfläche des Formsystems zu errechnen. Der Mikroprozessor 109 kann die AbstandSdaten von den Formstellen 1-n vergleichen, um zu bestimmen, ob das Gießformsystem richtig arbeitet. Der Mikroprozessor kann eine Vielzahl von Ausgangssignalen schaffen, um für nützliche Signale oder für Information für die Bedienungsperson zu sorgen. Beispielsweise kann, wie in Fig. 8 gezeigt, ein Ausgangssignal 110 benutzt werden, um eine permanente Aufzeichnung des Betriebs des Formsystems und der Abstände der Formelemente des Formsystems zu festgelegten Zeitpunkten während jedes Betriebszyklus zu schaffen. Derartige permanente Aufzeichnungen können benutzt werden, um eine permanente Aufzeichnung der Qualität der in dem Formgußbetrieb hergestellten Teile zu schaffen und kann benutzt werden, Ausschußteile zu identifizieren und zur Verbesserung des Betriebs nützliche Information zu erzeugen. Der Mikroprozessor 109 kann auch ein Ausgangssignal 113 schaffen, um einen Alarm 114 für die Bedienungsperson zu betätigen, falls eine Fehlausrichtung der Formelemente oder eine durch den Mikroprozessor erkannte Fehlfunktion die Aufmerksamkeit der Bedienungsperson erfordern. Weiter kann der Mikroprozessor ein Ausgangssignal 115 schaffen zum Betreiben einer Steuerung 116 für eine Formgußmaschine und das System zu einem Halt bringen, falls eine Gefahr für das Formsystem oder die Wahrscheinlichkeit der Herstellung von Ausschußteilen besteht. Zusätzlich kann die Steuerung die Art und den Ort der Gefahr in dem Betriebssystem anzeigen.
Wie vorher angemerkt, können die Formstellen 1-n des Systems nach Fig. 8 an einem einzigen Formelement angeordnet sein, um seine axiale und räumliche Ausrichtung während des Betriebs mit der bezeichneten und korrekten axialen und räumlichen Ausrichtung anzuzeigen, und Formstellen 1-n können in dem Formsystem so angeordnet werden, daß der Abstand und die Ausrichtung einer Anzahl von bewegbaren Formelementen überwacht wird.
Fig. 9 zeigt ein Spaltmeßsystem 200 in seinen breiteren ASpekten und die in dem System dieser Erfindung zur Berechnung des Abstandes zwischen zwei Flächen benutzten Fluidzustände, allgemein Luftdruck- und Strömungswerte. Wie in Fig. 9 gezeigt, umfaßt die Erfindung in ihrem breiteren ASpekt ein Fluidmeßsensor-System zur Überwachung des Abstandes X zwischen einer ersten Oberfläche 201 und einer zweiten Oberfläche 202. Wie vorstehend angezeigt, können die Oberflächen 201 und 202 Teile eines Formgußsystems sein, können jedoch in breiterer Hinsicht auch die Oberflächen einer Formguß- oder einer Kunststoff-Gießmaschine sein, oder es können Oberflächen irgendeiner anderen Maschine sein, bei denen es wichtig ist, den Abstand zwischen zwei sich zueinander bewegenden Flächen zu überwachen, um den zuverlässigen Betrieb der Maschine zu bestimmen oder bevorstehende oder eingetretene Maschinen-Fehlfunktionen anzuzeigen. Bei derartigen Anwendungen können die Flächen 201 und 202 relativ zueinander hin oder voneinander weg bewegbar sein, oder sie können sich bewegen oder gleiten an den Ebenen, in denen sie sich erstrekken, oder sie können infolge Verschleiß oder Verformung im Betrieb Abstand erhalten.
Wie in Fig. 9 angezeigt, enthält das System eine Druckfluidquelle 203, die Fluid mit einem bekannten Druck PS zu einem Fluidauslaß 204 an einer ersten Fläche 201 schafft. Dieses System enthält auch eine Fluidleitung 205, die einen Durchlaß 205a bildet und die Druckfluidquelle 203 mit dem Fluidauslaß 204 koppelt, um das Fluid durch den Auslaß 201 von der ersten Fläche 201 weg zu richten. Das System enthält weiter Mittel 208 zum Überwachen des FluidS in der Fluidleitung 205 auf eine Änderung der Fluidzustände, wodurch der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Fläche 201 bzw. 202 angezeigt wird. Überwachungsmittel 208 enthält ein zweites Mündungsmittel 206, das eine Düse 106a bildet und ein auf Druck ansprechendes Ausgabegerät 207, das mit der Fluidleitung 205 in Verbindung steht, um den Druck PC in einer Fluidleitung 205 zu überprüfen.
Das erfindungsgemäße System beruht, wie durch Fig. 9 angezeigt, auf dem Phänomen, das dann, wenn ein Luftstrahl von einer Mündung 204 auf eine Fläche 202 in der Nähe des Mündungsaustritts 204c auftrifft, der Druck PC an der Zustromseite der Mündung 204 von dem Abstand x zwischen dem Mündungsaustritt und der benachbarten Fläche 202 abhängt. Das Verhältnis des Durchmessers DN der Mündung 204c zum Durchmesser dS der zweiten Mündung oder Düse 206a ist wichtig, da größere Verhältniswerte dN/dS eine größere Veränderungsbreite des Drucks PC im Durchlaß 205a über dem Spaltabstand x herbeiführen, wie in Fig. 7 gezeigt. Der Druck PC wird durch ein Druckausgabegerät oder einen Wandler 207 erfaßt und dazu benutzt, ein nutzbares Ausgangssignal für ein Spaltmeßsystem 200 zu schaffen. Es ist jedoch wichtig, die Größen der Mündungen 204c und 206a gering zu halten, um das beim Betrieb des Systems benutzte Fluid nicht zu verschwenden.
Dieses System hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen bei der Bestimmung von Freiräumen zwischen Oberflächen, die so gestaltet sind oder sich in einer solchen Umgebung befinden, daß direkte Messungen mit standardmäßigen Mitteln entweder unbequem, unmöglich oder gefährlich sind. Bei derartigen Anwendungen kann eine Mündung in einer der Flächen installiert und mit Fluid von einer externen Quelle versorgt werden, ohne die Relativbewegung der Flächen zu stören. Der Druck kann dann an einer bequem fernliegenden Stelle in der Fluidleitung zustromseitig zur Mündung gemessen werden. Wie später dargelegt werden wird, kann dieser gemessene Druck in ein Meßergebnis für den Spalt x gewandelt werden.
Bei praktischen Anwendungen der Erfindungen wird Luft mit einem bekannten geregelten Versorgungsdruck PS durch die Mündung 206a mit einem Durchmesser dS mit einer Strömungsrate QS zugeliefert. Die Luft tritt durch eine Fluidleitung 205 hindurch, die in der Praxis ein Rohr vom Durchmesser D ist, zu einer Mündung oder Düse 204, deren Austrittsebene mit einer der Fläche 201 der zu messenden Flächen bündig liegt. Die Düsenaustrittsmündung 204 besitzt einen Durchmesser dN. Die aus der Düse 204 austretende Luftmenge QN bildet einen Strahl, der auf die zweite Oberfläche 202 auftrifft und dann in dem Spalt x zwischen den FLächen auf Atmosphärendruck PA expandiert. Der Abstand zwischen den Flächen wird der Luftspalt genannt und mit x bezeichnet. Der Druck in einer Kammer oder einem Durchlaß 205a, der durch die Fluidleitung 205 zwischen der Mündung 206a und der Mündung 204c gebildet wird, wird als gleichmäßig angenommen und besitzt den Wert PC. Ein auf Druck ansprechendes Ausgabegerät oder ein Wandler 207 ist eingesetzt, um den Druck in einer Leitung 205 zwischen der Mündung 206 und der Düse 204 zu erfassen und zeigt einen Druckwert P an. Bei Übergangsbedingungen kann eine Strömung QC zwischen der Kammer 205a und dem Wandler 207 bestehen, jedoch können derartige Übergangs- oder Ausgleichsströmungen bei vielen Betriebsweisen des Systems vernachlässigt werden.
Bei Gleichgewichtsströmung ist die Strömungsrate QC zum Wandler 207 Null und der Druck am Wandler 207 ist der gleiche wie der in der Kammer 205a zwischen der Mündung 206a und der Düse 204; die Strömungsrate durch die Mündung 206 ist die gleiche wie die Strömungsrate durch die Düse 104.
PC = P und QS = QN (1)
Übliche Mündungsgleichungen können benutzt werden, um die Beziehung zwischen der Strömungsrate durch eine Verengung und dem Druckabfall über der Verengung sowohl für Mündung 206a wie für Düsenmündung 204c auszudrücken.
QS = AS Cs [2 (PS - P)/YS]1/2
QN = AN CN [2 P - PA)/YN]1/2 (2)
Bei diesen Gleichungen stellen YS und YN die Luftdichte an der Mündung 206a bzw. an der Düsenmündung 204c dar. Die Luftdichte an der Mündung 206a kann sich von der Dichte an der Düsenmündung 204c infolge der Temperaturdifferenz zwischen diesen Stellen unterscheiden. Bei der Erfindung kann die Leitung 205 erwünschtermaßen die Luft in dem Durchlaß 205a gegen die auf hoher Temperatur befindlichen Flächen der Element bildenden Oberfläche 201 isolieren. AS und AN sind charakteristische Flächen an der Mündung 206a bzw. an der Düsenmündung 204c und werden angenommen als:
AS = π dS²/4 und AN = π dN x (3)
Die Parameter Cs und CN, Strömungskoeffizienten genannt, berücksichtigen allgemein die Verengungs-Geometrie, die Rauhigkeit des Strömungsdurchlasses in der Verengung und die Fließrate und Fluideigenschaften. Die Geometrie ist oft in den Strömungskoeffizienten integriert durch den nichtdimensionalen Behinderungsparameter
β = d/D (4.1)
Die Rauhigkeit &epsi; ist auch normalerweise in nichtdimensionaler Form durch den Parameter
&epsi;/d (4.2)
enthalten.
Die Auswirkung der Strömungsrate und der Fluideigenschaften können beschrieben werden durch den nichtdimensionalen Parameter
Re = (4 Q)/(π d ), (4.3)
wobei die kinematische Viskosität ist. Re wird die ReynoldS-Zahl genannt. Zwar sind alle diese drei nichtdimensionalen Parameter durch Änderungen infolge thermischer Expansion temperaturabhängig, doch ist die ReynoldS-Zahl viel empfindlicher gegen Temperaturänderungen wegen der Temperaturabhängigkeit der Viskosität.
Setzt man Gleichung (2) in den zweiten Teil von der Gleichung (1) ein und teilt durch 21/2, so ergibt sich:
AS Cs [(PS - P)/YS]1/2 = AN CN [(P - PA)/YN]1/2 (5)
Die Gleichung kann gewandelt werden, um Drücke zu messen, indem man werden läßt:
P - PA T P und PS - PA T PS.
Als nächstes werden beide Seiten der Gleichung (5) durch PS dividiert, so daß man erhält:
AS Cs [(1 - P/PS]/YS]1/2 = AN CN [(P/PS)/YN]1/2 (6)
Zur Bequemlichkeit können zwei nichtdimensionale Parameter definiert werden:
L = (CN/Cs) (YS/YN)1/2 und y = P/PS (7).
Damit kann Gleichung (6) geschrieben werden als:
L AN/AS = [(1-y)/y]1/2 (8)
Jedoch folgt aus Gleichung (3):
AN/AS = (π dN x)/(π dS²/4) = 4 dN x/dS² = α z, wobei
α = 4 dN²/dS² und z = x/dN (9)
Man bemerke, daß z ein nichtdimensionaler Luftspalt ist. Nun nimmt Gleichung (8) die Form an:
α L z = [(1-y)/y]1/2 (10)
Die Gleichungen (10), (7) und (9) drücken die grundSätzliche Physik des Systems dieser Erfindung in nichtdimensionaler Form aus. Der Vorteil dieses Vorgehens ist der, daß die Phänomene, die schließlich empirisch bestimmt werden, in dem Faktor L isoliert sind. Darüberhinaus sind die Quantitäten, durch welche diese Phänomene ausgedrückt werden, in einer kleinen Anzahl von nichtdimensionalen Parametern, YS/YN, β, &epsi;/d und Re gruppiert.
Bei dem Eichvorgang nach dieser Erfindung sind die charakteristischen geometrischen Parameter dS und dN bekannt und festgelegt. Der Parameter α kann dann aus Gleichung (9) berechnet werden. In gleicher Weise ist der Versorgungsdruck PS bekannt und wird geregelt. Die Eichung ergibt dann eine empirische Beziehung zwischen dem Parameter L und dem nichtdimensionalen Kammerdruck y. Dann kann für einen bestimmten (gemessenen) Wert des Kammerdrucks P der Luftspalt x wie folgt errechnet werden:
1. Errechne y = P/PS.
2. Werte L für diesen Wert y aus der empirischen Beziehung aus.
3. Errechne z aus Gleichung (10), d.h. z = [(1-y)/y]1/2/(α L).
4. Errechne schließlich den Luftspalt aus Gleichung (9), d.h. x = z dN.
Um die empirische Beziehung zwischen L und y zu bestimmen, werden der Luftspalt x und der Kammerdruck P für eine Anzahl von Zuständen, die den normalen Betriebsbereich des Systems umschließen, genau gemessen. Im praktischen Betrieb werden nur 6 oder 7 Eichpunkte im Bereich von vollständig geschlossen (x = 0) bis zu irgendeinem großen Wert des Luftspalts (x = Xmax) nötig sein. Der bei der Eichung tatsächlich benutzte Wert von Xmax hängt von den Werten dS, dN und PS ab.
Beim Eichen des erfindungsgemäßen Systems werden der Druckwandlerausgang P und der Luftspalt x an einer Vielzahl von Systemabständen (z.B. 6 bis 7 Abständen) gemessen und die Ergebnisse werden in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff eines Systemeichmittels wie einem Digitalcomputer wie nachfolgend dargestellt gespeichert: Eichpunkt Kammerdruck Luftspalt
Der Digitalcomputer ist mit einem Systemeichprogramm versehen, um aus den Werten von P und x in dieser Tabelle und dem bekannten geometrischen Parametern und dem Versorgungsdruck die nichtdimensionalen Paramter y, α, z und L aus den Gleichungen (7), (9) und (10) zu errechnen, d.h. Y = P/PS; z = x/dN und L = {[1-y)/y]1/2}/(α z).
Die Rohdaten in der vorhergehenden Tabelle werden so durch das Systemeichmittel konvertiert zu: Eichpunkt Nichtdimension. Kammerdruck Luftspalt Stömungsparam.
Fig. 10 zeigt eine typische Eichkurve 300 für ein erfindungsgemäßes System. Die dicken Punkte 301-307 stellen gemessene Eichpunkte entsprechend L&sub1;-Ln und y&sub1;-yn der vorstehenden Tabelle dar. Der kleine Kreis 310 stellt eine Auswertung des nichtdimensionalen Strömungsparameters L für einen bestimmten gemessenen Wert des nichtdimensionalen Kammerdrucks Y für einen Abstand x (Fig. 9) zwischen zwei Flächen 201 und 202 (Fig. 9) dar.
Das Eichprogramm erzeugt zum Einspeichern in einen Mikroprozessor (wie 66 in Fig. 6) durch einen Interpolationsvorgang, wie dem Einsetzverfahren dritter Ordnung, eine große Tabelle von Druckwandler-Ausgangssignalen P1-M einschließlich interpolierten Werten zwischen den gemessenen Werten für Luftspalte x durch den ganzen Bereich von xmax bis Null. Das Betriebsprogramm eines Mikroprozessors benutzt diese Eichtabelle, welche die Beziehung zwischen dem (dimensionalen) Druckwandler-Ausgangssignal P und dem (dimensionalen) Luftspalt x für die bekannten geometrischen Parameter und den Versorgungsdruck ergibt. Falls die Anzahl M der Unterteilungen von P groß genug ist (z.B. M = 100), ist die lineare Interpolation in der gespeicherten Tabelle zufriedenstellend. Wenn jedoch die Anzahl M von Unterteilungen von P nur in der Größenordnung von zehn oder weniger liegt, erfolgt eine Interpolation, ein Rechenvorgang und ein Speichern der nichtdimensionalen Parameter y, z und L, wie vorher erklärt, und die Interpolation in den gespeicherten nichtdimensionalen Parameterdaten unter Verwendung eines Interpolationsvorgangs wie dem angeführten Einsetzvorgang dritter Ordnung. Die Entscheidung, ein Eichprogramm zur Schaffung einer großen Tabelle von P versus X-Daten in den System-Mikroprozessor zu schaffen oder den System-Mikroprozessor mit einem Interpolations-Programm zu versehen, hängt von der Speicherkapazität des Mikroprozessors und von seiner Betriebsgeschwindigkeit ab.
In dem dynamischen Betrieb eines Formgießsystems mit einer Vielzahl von Fluidauslässen 204c können Veränderungen der Länge der Durchlässe 205a Verzögerungen der Druckveränderungen in den Durchlässen 205a verursachen und in den Ausgangssignalen der jeweiligen auf Druck ansprechenden Ausgabegeräte 207. Derartige Veränderungen können Fehler in einem unmittelbaren Vergleich der Ausgangssignale an der Vielzahl von Fluidauslässen ergeben, wenn die überwachten Flächen sich rasch bewegen. Einen Ausgleich für derartige Längenveränderungen kann nötigenfalls durch Messen und Eichen hergestellt werden.
Fig. 11-13 zeigen, wie das erfindungsgemäße System in ein Formsystem aufgenommen werden kann, welches ein bewegbares Formteil enthält mit einer Vielzahl von bewegbaren Oberflächen-Abschnitten und einem stationären Formteil mit einer Vielzahl von stationären Oberflächen-Abschnitten, die mit der Vielzahl von bewegbaren Oberflächen-Abschnitten des bewegbaren Formteils ausgerichtet sind. Zur Bequemlichkeit stellen Fig. 11-13 das vorher besprochene und vorstehend in Fig. 2 bis 4 dargestellte Formsystem dar. Die in Fig. 13 enthaltenen Formelementzahlen entsprechen den Formteilelementen der Fig. 2-4, insbesondere wie in Fig. 3 dargestellt. Fig. 13 zeigt jedoch durch eine Vielzahl von Sternen 351, 352, 353 und 354 Stellen für das Anbringen des erfindungsgemäßen Fluidmeßsystems. Wenn das Fluidmeßsystem Luftströme von einem an dem Formelement 36 (Fig. 2A) angeordneten Luftrichtmittel richtet und die Bedingungen der Luftströme überwacht, um den Abstand der Stellen 351, 352, 353 und 354 an dem Formelement 31 von entsprechenden Stellen an der Formschlußfläche des Formelements 36 zu bestimmen, kann Information über die Abstände der Oberfläche des Formelements 31 von der entsprechenden Formschließfläche des Formelements 36 an jeder Stelle 351, 352, 353 und 354 erhalten werden. Diese AbstandSdaten können bestätigen, daß die Oberflächen der Formelemente 31 und 36 vor ihrem Schließen parallel zu einander sind und sie können das Aufbringen der hohen Kräfte durch die Formgußmaschine bestätigen. Die kontinuierliche Überwachung durch das Fluidmeßsystem an den Stellen 351, 352, 353 und 354 kann auch erfassen, ob das Aufbringen eines hohen Metallschmelzendrucks in dem Hohlraum eine Bewegung der Formschließflächen der Elemente 31 und 36 voneinander weg ergibt. Eine kontinuierliche Aufzeichnung der AbstandSdaten an den Stellen 351-354 kann auch eine Bestätigung der Qualität der durch das Formgießsystem 30 hergestellten Teile ergeben, wobei gleichzeitig eine Aufzeichnung dafür geschaffen wird, daß das Formsystem 30 während des ganzen Betriebs richtig geschlossen war.
Fig. 11 und 12 sind jeweils Seiten- bzw. Endansichten eines oberen Schiebers 33 des Formsystems aus Fig. 2-4 und 13. Fig. 11 und 12 zeigen durch Pfeile 361-364 Stellen oder Orte, an denen Luft von dem Luftrichtmittel, das in dem Träger-Formelement 31 angebracht ist, auf Gleitflächen des vertikalen Schiebers 33 auftrifft, um die Vertikalität der Bewegung und die Position des vertikalen Schiebers 33 während des ganzen Formgußzyklus zu überwachen. Der vertikale Schieber 33 kann auch in Anschlägen 33c an jeder Seite des vertikalen Schiebers mit Luftrichtmitteln 366 und 367 versehen sein. Wie vorher angeführt und in Fig. 4B gezeigt, werden die Anschläge 33c des vertikalen Schiebers 33 gegen Anschläge 33b des Trägers 31 gedrückt, wenn die Form 30 geschlossen wird. Luftrichtmittel 366 und 367 können so sicherstellen, daß der Schieber 33 richtig durch das Formsystem geschlossen ist und während des ganzen Formgußzyklus in richtiger Position gehalten wird. Wie sich aus einer Überprüfung der Fig. 2A, 2B, 11 und 12 ergibt, werden dann, wenn der vertikale Schieber 33 fehlausgerichtet wird oder sich in unbeabsichtigter Weise bewegt, derartige Fehlausrichtungen bestimmt aus einer Veränderung der Abstände, die durch das die Stellen 361-364 überwachende Fluidmeßmittel bestimmt werden und durch Fluidmeßmittel, zu denen die Luftrichtmittel 366 und 367 gehören.
Jedes Formsystem mit seinen bewegbaren Teilen und Schiebern gibt unterschiedliche Gelegenheiten zur Fehlfunktion und Fehlausrichtung der Formelemente während der Installation und des Betriebs und auch wegen des Verschleißes im Zeitverlauf. Erfahrene Ausleger von Gießformen können mit Hilfe ihrer Erfahrung bestimmen, wo die Fluidmeßsysteme dieser Erfindung in dem Formsystem anzubringen sind, um am besten den richtigen Betrieb des Formsystems zu überwachen und seine Beschädigung im Gebrauch zu vermeiden. Das Luftrichtmittel oder die Sensoren des Systems werden selbstverständlich allgemein an einander benachbarten Zwischenflächen der Hohlraumbildenden Formelemente angebracht, welche die Position der Formelemente einrichten. Derartige benachbarte Zwischenflächen befinden sich häufig an den einen Anschlag bildenden Flächen der Formelemente einschließlich der Schieber. Die einen Anschlag bildenden Flächen können getrennte Formeinsätze aus gehärtetem Stahl sein, wie vorstehend beschrieben, welche die Luftrichtmittel halten. Die Luftrichtmittel können auch an Flächen der Formelemente angeordnet werden, welche die hohlraumbildenden Flächen der Formelemente umgeben. Zusätzlich können die Luftrichtmittel in einander benachbarten Gleitflächen der Form angeordnet sein, wo Verschleiß befürchtet wird, um beim Einsatz der Form den Verschleiß zu überwachen. Obwohl es für den Betrieb des Systems nicht notwendig ist, wird bevorzugt die Länge und der Durchmesser der Durchlässe bei den Luftrichtmitteln einer Form und den Überwachungsmitteln oder Druckausgabegeräten im wesentlichen gleichgehalten, um im wesentlichen gleichartiges Übergangsverhalten zu schaffen bei jeweiligen AbstandS- oder Spaltveränderungen, die durch diese Luftrichtmittel erfaßt werden, und um einen sonst nötigen Ausgleich für etwa unterschiedliches Übergangs-Ansprechverhalten zu vermeiden.
Damit wird beim Betrieb eines Systems dieser Erfindung Gas, bevorzugt Luft, mit bekanntem und geregeltem Druck von einem Fluidauslaß an einer ersten Fläche allgemein zu einer benachbarten damit in Anlage tretenden zweiten Fläche gerichtet, welche bezüglich der ersten Fläche bewegbar ist. Die Bedingungen und Zustände des strömenden Gases zustromseitig zum Fluidauslaß werden überwacht, um den Abstand zwischen den ersten und zweiten Flächen zu überwachen, und Änderungen dieser Zustände des strömenden Gases werden benutzt, um Ausgangssignale zu erzeugen, wenn die Fluidzustände eine unerwünschte AbstandSbildung oder eine Veränderung des AbstandS der ersten von der zweiten Fläche anzeigen, oder um ein Ausgangssignal oder eine Aufzeichnung des AbstandS der ersten von den zweiten Flächen zu schaffen. Bei Formgußvorgängen, bei denen die Formelemente zur Bildung eines Formhohlraums bewegt werden, schafft die Erfindung eine Verbesserung beim Richten eines Luftstroms von einer Oberfläche eines der Formelemente zu einer benachbarten Anlagefläche eines zweiten benachbarten Formelements und eine Überwachung des Luftdrucks in einem Durchlaß, der zu dem Luftrichtmittel des ersten Formelements führt, durch einen druckempfindlichen Wandler, um ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, das den Abstand zwischen den einander benachbarten in Anlage gehenden Flächen der Formelemente anzeigt. Der überwachte Druck und der Versorgungsdruck werden benutzt, um von einem Speicher im Mikroprozessor Daten abzurufen, aus denen die Abstände zwischen benachbarten in Anlage tretenden Flächen der Formelemente errechnet werden können.
Ein bevorzugtes System der Erfindung enthält einen Computer mit der Kapazität eines IBM-PC Personalcomputers oder irgendeines gleichartigen oder überlegenen Computers. Der Computer ist vorzugsweise mit einer BildSchirmröhre und einem Ausgabedrucker, einem oder mehreren Disketten-Betriebssystemen und einer Eingabe-Tastatur versehen. Der Computer sollte mindestens 256 kB RAN besitzen und das Disketten-Betriebssystem sollte eine Fähigkeit mindestens entsprechend der MS-DOS-Version 2.1 besitzen. Bei einem derartigen Computer kann die CPU mit irgendeinem üblichen Betriebssystem wie MS-DOS versehen werden, und die Eich- und Betriebsprogramme des Systems dieser Erfindung können auf einer Diskette vorgesehen werden, die mit dem Betriebssystem des Computers und dem Disketten-Betriebssystem kompatibel ist. Noch mehr bevorzugt enthält das System der Erfindung ein Datenbearbeitungssystem, das auf diese Erfindung abgestellt ist, einschließlich von 16 Bit- CPU-Einheiten oder Mikroprozessoren mit hoher Betriebsgeschwindigkeit und der Fähigkeit raschen Datenabrufs und rascher -Berechnung, einem RAM-Mittel, das fähig ist, Daten zu speichern, die aus einer Vielzahl von in kurzen Zeitabständen von einer Vielzahl von Druckwandlern abgenommenen Druckablesungen erzeugt werden. In komplexeren Systemen dieser Erfindung kann die Anzahl von Druckwandlern bis zu 64 betragen, und das System kann bis zu 10 Druckablesungen von jedem Wandler pro Sekunde abnehmen und speichern, um kleine Druckveränderungen infolge von Störungen, mechanischen Vibrationen und "Pfeifen" auszumitteln. Bei derartigen Systemen sollte der verfügbare RAM größer als 512 kB ausmachen. Der bevorzugte Datenbearbeitungs-Abschnitt dieser Erfindung kann deswegen in Modulform an einer gedruckten Schaltplatine aufgesetzt und in einer integrierten Struktur und einem Gehäuse enthalten sein, das auch eine BildSchirmröhre mit Farbfähigkeit, einen oder mehrere Diskettenantriebe, eine Tastatur und einen Drucker enthält.
Fig. 14A ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Vorrichtung 400 nach dieser Erfindung. Alle in Fig. 14A gezeigten Elemente, bis auf den Alarm 114 für die Bedienungsperson und die Maschinensteuerung 116 können in eine oder mehrere integrierte Einheiten eingefügt werden, die zur Verbindung mit einer Stromquelle und mit Druckluftleitungen in der Fertigungsstätte ausgelegt sind. Falls nötig, können die Einheiten durch einen entsprechenden geschirmten und gefilterten Konstantspannungs-Transformator oder ein entsprechendes System von dem elektrischen Stromsystem des Fertigungsbetriebs isoliert sein.
Bei der bevorzugten Ausführung einer solchen Vorrichtung ist das Datenbearbeitungs-System, welches den Computer 421, die Diskettenantriebe 422, 423, die Computer-Tastatur 424, den Drucker 425 und die BildSchirm-Anzeigeröhre 426 umfaßt, in einem (nicht dargestellten) Stahlgehäuse mit einer oder mehreren verschließbaren Zugriffstüren aufgenommen, damit das Datenbearbeitungssystem direkt neben einer Formmaschine angeordnet und gegen die Umgebungseinflüsse des Betriebs geschützt werden kann. Eine getrennte Anordnung 409 (nicht dargestellt) kann vorzugsweise ein Verteiler 401, einen Luft-Trockner/Filter 402, einen einstellbaren Druckregler 403, einen Druckwandler 404 und eine Vielzahl von Überwachungsmitteln 410-417 enthalten. Der Verteiler 401 sollte so klein wie möglich sein, und gemäß den ASME-Druckgefäßregeln hergestellt sein mit ausreichend Volumen, um es zu ermöglichen, 64 oder mehr bevorzugt 32 Druckfühlersysteme der Erfindung zu versorgen und von dem Betriebsluftdrucksystem abzutrennen, an dem der Verteiler 401 angeschlossen ist. Ein kastenartiger Verteiler mit Abmessungen von etwa 6,5 cm, etwa 20, 5 cm und etwa 35,5 cm (2,5 inch, 20,5 inch und 35,5 inch) hat sich als zufriedenstellend zur Versorgung von 32 Druckerfassungs-Systemen erwiesen. Der Verteiler 401 ist, wie in Fig. 14A gezeigt, zur Verbindung mit der Betriebsluft über einen Luftfilter/Trockner 402 und einen einstellbaren Druckregler 403 ausgelegt, der fähig ist, einen im wesentlichen konstanten Druck im Hinblick auf die Veränderungen des Betriebsluftdrucks aufrecht zu erhalten und in Hinblick auf die Veränderungen des Luftvolumens, das bei dem Betrieb des Systems mit einer Vielzahl von Luftmündungen auftritt.
Bei der bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung mißt ein Druckwandler 404 den Versorgungsdruck innerhalb des Verteilers und ergibt ein Maß für den Versorgungsdruck für das Datenbearbeitungs-System, wie in Fig. 14A gezeigt. Der Verteiler 401 kann auch mit einer Vielzahl von Gewindeausgängen 401a-401n versehen sein, welche zur Versorgung einer Vielzahl von Überwachungsmitteln 410-417 benutzt werden. Jedes Überwachungsmittel 410-417 enthält eine gleichartige Verengung oder Mündung und einen Druckwandler für jeden der Vielzahl von Sensoren oder Luftmündungen (in gleicher Weise wie das Überwachungsmittel 61 der Fig. 6). Die bevorzugte Vorrichtung nach der Erfindung kann so zur Verwendung mit Formsystemen von unterschiedlicher Kompliziertheit ausgelegt werden durch Einschrauben der benötigten Anzahl von Überwachungsmittelmodulen 410-417 in die Ausgangsleitungen 401a-401n, die vorzugsweise die gleiche bekannte Verengung, z.B. eine Mündung mit einem Durchmesser von 2,1 mm (0,082 inch) enthalten, und einen Druckwandler, wie z.B. den PX236-Druckwandler-Einschraubteil der Omega Engineering, Inc. Unbenutzte Gewindeanschlüsse des Verteilers können mit Rohrstöpseln zum Verschließen der Auslässe versehen werden.
Eine separate Anordnung 409 wird vorzugsweise an der beweglichen Platte der Formmaschine angebracht und durch sie gehalten. Durch Anbringen einer separaten Anordnung 409 an der bewegbaren Platte der Formmaschine kann das durchlaßbildende Mittel zwischen dem Überwachungsmittel 410-417 verkürzt, einfacher mit gleichmäßiger Länge versehen und gegen Verbiegungen beim Betrieb geschützt werden, wodurch die Ansprechzeit des Systems und seine Zuverlässigkeit verbessert werden. Weiter versorgt die getrennte Anordnung 409 die Vorrichtung der Erfindung mit Modulen, die verbesserte Zuverlässigkeit, Wartung und Bedienbarkeit des Systems ergeben.
Wie in Fig. 14A gezeigt, kann jeder Druckwandler der Vielzahl von Überwachungsmitteln 410-417 z.B. bei 420a-420n mit einem Kabel 420 verbunden werden, das von der separaten Anordnung 409 zum Datenbearbeitungs-System 421 läuft. Das Datenbearbeitungs-System 421 kann einen oder mehrere Diskettenantrieb(e) 422 und 423 enthalten und mit einer Eingabetastatur 424 und einem Drucker 425 und einer Schirmbildröhren-Ausgabe 426 verbunden sein. Das Datenbearbeitungs-System kann auch, falls gewünscht, mit einem oder mehreren Eingängen 427 von der Formmaschine ausgerüstet sein. Verbindungen zwischen dem durchlaßbildenden Mittel oder der Verrohrung zwischen den Überwachungsmittel-Modulen 410-417 und den die Mündungen bildenden Sensoren an den Formstellen 1-n können selbstverständlich an der Außenseite des Gehäuses vorgesehen sein, um ein attraktives und bequem zu benutzendes System zu schaffen.
Das Programm zum Betrieb des Datenbearbeitungs-Systems ist vorzugsweise in einer Sprache hoher Ordnung wie Turbo Pascal 4.0 geschrieben, das eine rasche Datenbearbeitung und eine Anzeige hoher Qualität an der Schirmbildausgabe ergibt. Bei einem bevorzugten erfindungsgemäßen System kann das Betriebsprogramm für die zentrale Bearbeitungseinheit des Computers 421 in einem internen ROM oder EPROM gespeichert werden und bei Einschalten des Systems ein Anfangsmenue erzeugen.
Bei dem Betrieb des bevorzugten Systems der Erfindung wird die zentrale Bearbeitungseinheit programmiert, die Versorgungsdruck- und die an den angeschlossenen Mündungen bildenden Sensoren vorhandenen Luftdruckwerte mit einer ausreichenden Anzahl von Intervallen "abzulesen", um zuverlässige Durchschnittswerte zu schaffen. Die zentrale Bearbeitungseinheit wird so programmiert, daß sie dimensionslose Parameter benutzt, um die Fehler infolge von Luftdruckschwankungen gering zu halten und kann derartige empirische Strömungskoeffizienten-Variable des Systems wie Luftdichte, kinematische Viskosität und ReynoldS-Zahl sowie Durchlaß-Rauhigkeits- und Behinderungs-Parameter in einem dimensionslosen Parameter kombinieren, der durch Eichung zuverlässig bestimmt wird. Die zentrale Bearbeitungseinheit ist ferner dazu programmiert, aus den Daten im System den bekannten Luftdruck des Verteilers und den gemessenen Luftdruckwerten an den jeweiligen mündungsbildenden Sensoren den Versatz des Sensors von seiner beabsichtigen Position in einer Form zu errechnen und kann, falls nötig, gespeicherte Eichdaten des empirischen Strömungs-Koeffizienten verwenden.
Bei einer bevorzugten Ausführung weist das Eingangsmenue die Bedienungsperson an, EINGABE" zu drücken, um mit dem Normalbetrieb zu beginnen. Dieses Menue enthält auch eine Auswahl für ein Eichprogramm, weist jedoch die Bedienungsperson der Ausrüstung an, eine kodierte Steuersequenz einzugeben, bevor das Programm zu einem Disketten-Betriebssystem weitergeht, um die Eichung des Systems zuzulassen. Ein Flußdiagramm eines Datenbearbeitungs-Computerprogramms 500 für ein erfindungsgemäßes System ist in Fig. 14B gezeigt.
Wie in dem Flußdiagramm der Fig. 14B gezeigt, geht die zentrale Bearbeitungseinheit des Computers 421, wenn ein Eichprogramm 501 ausgewählt ist, zu dem DOS-System, vorzugsweise zu MS-DOS und weist die Bedienungsperson an, die Eichdiskette und Eichdaten in das Datenbearbeitungs-System einzusetzen. Wie vorher angezeigt, ist das Datenbearbeitungs-System vorzugsweise mit einem Disketten-Betriebssystem oder -Systemen 422, 433 für "Floppy Disc"-Medien ausgerüstet.
Nach dem Einsetzen einer Diskette, die das Eichprogramm und Daten enthält, und Eingeben eines "LAUF"-Signals für ein Eichprogramm (502) erzeugt das Eichprogramm vorzugsweise ein Menue, welches die Bedienungsperson fragt, ob sie Eichplatten (Talons) oder eine Bibliotheksdatei verwenden möchte (503). Falls die Bedienungsperson Daten von der Bibliotheksdatei auswählt, lädt das Eichsystem den entsprechenden Speicher des Datenbearbeitungs-Systems mit einer Datei "MICLIB.DAT", d.h. mit bei einem früheren Eichvorgang entstandenen Daten, die auf den Betrieb des verwendeten Systems anwendbar sind (504).
Falls die Bedienungsperson das Eichen mit Talons wählt, erzeugt das Eichprogramm eine Vielzahl von Menues an dem Bildschirm 426, die die Bedienungsperson der Einrichtung anweisen, eine Spalt-Eicheinrichtung an eine ausgewählte der Verbindungen zu den Speichermitteln 410-417 der Vorrichtung 400 anzubringen. Das Eichgerät enthält ein Stück Schlauch oder ein dazu analoges Teil und ein schraubstockartiges Gerät, das in einer stationären Fläche des Schraubstocks einen eine Mündung bildenden Sensor mit einer geeichten Luftmündung entsprechend den bei der Form verwendeten und in der andren bewegbaren Oberfläche des Schraubstocks eine feste gegenüberliegende Fläche besitzt. Das schraubstockartige Eichgerät erlaubt es, eine Vielzahl von Platten mit unterschiedlichen genau vermessenen Dicken zwischen die Fläche mit dem eine Mündung bildenden Sensor und der gegenüberliegenden massiven Fläche einzusetzen, um eine Vielzahl bekannter Abstände und Luftspalte dazwischen zu schaffen. Für jeden derartigen bekannten Luftspalt und Abstand mißt der Computer 421 das Ausgangssignal des angebrachten Überwachungsmittels (eines der Mittel 410-417) und das Ausgangssignal des Versorgungsdruckwandlers 404, berechnet die dimensionslose Größe PS/Pi und speichert den dimensionslosen Parameter PS/Pi und den entsprechenden Luftspalt x im RAM-Speicher des Computers 421. Nach Vollenden der Einspeicherung derartiger Daten für einen Abstand weist das Eichprogramm die Bedienungsperson der Einrichtung an, die Luftspaltplatte zu wechseln, um weitere Eichdaten zu erhalten, und wiederholt die vorstehend beschriebenen Schritte für den nächsten Eichpunkt. Dieser Eichvorgang hält über eine Vielzahl von Eichpunkten an (505). Beim bevorzugten System hat es sich herausgestellt, daß 11 Eichabstände angemessene Daten für genaue Messungen mit dem System über eine Spaltbreite von 0 bis 1,78 mm (von 0 bis 0,070 inch) ergeben; jedoch können selbstverständlich auch mehr oder weniger Eichabstände benutzt werden.
Die gesammelten Daten werden in einer Datei gesammelt, die beispielsweise als "MICRO.DAT" identifiziert wird. Nach Fertigstellung der Datei "MICRO.DAT" lädt das Eichprogramm die Datei "MICRO.DAT" in ein Programm zur Kurvenanpassung zur Interpolation und errechnet eine Gleichung, die den Daten entspricht unter Benutzung einer Annäherung mit kleinsten Quadraten und vorzugsweise ein Polynom siebter Ordnung der Form
x = C&sub7;p&sup7;+C&sub6;p&sup6;+C&sub5;p&sup5;+C&sub4;p&sup4;+C&sub3;p³+C&sub2;p²+C&sub1;p+Co, (11)
wobei p = PS/Pi und x = Spaltabstand. Elf Datenpunkte ergeben angemessene Daten, um die Interpolationsfehler auf einen annehmbaren Pegel zu reduzieren, wenn ein derartiger Vorgang mit den kleinsten Quadraten benutzt wird, um eine Interpolations-Gleichung zwischen den Eichdatenpunkten zu schaffen. Das Programm speichert auch den Minimalwert von PS/Pi (allgemein etwa 1) und den Maximalwert von PS/Pi (allgemein um 4) für die Eichung (506).
Nach Vollendung des Kurvenanpaßprogramms unterteilt das Eichprogramm den Intervall zwischen dem Minimalwert von PS/Pi und dem Maximalwert von PS/Pi in 2500 gleiche Intervalle und errechnet für den Wert PS/Pi aus der sich aus der Kurvenanpassung ergebenden Gleichung die entsprechenden Werte von x (Spaltabstände). Die Minimal- und Maximalwerte von PS/Pi, der Wert des Intervalls und der Wert von x für jeden Intervall werden dann in einer Datei gespeichert, die beispielsweise mit "DATA.DAT" bezeichnet ist. Das GAP-Programm und die zugehörigen DATA.DAT-Datei vollenden das Eichprogramm und das GAP-Programm und die DATA.DAT-Programmdatei werden in einem aufrechterhaltenen Datenbearbeitungssystem-Speicher zur Verwendung in einem Betriebsprogramm gespeichert (507). Nach Fertigstellung des Eichprogramms verständigt das Menue die Bedienungsperson, daß die Eichung abgeschlossen ist, und weist die Bedienungsperson an "EINGABE" zu drücken, falls sie mit einem Betriebsprogramm beginnen will (508).
Wie in Fig. 14B gezeigt, lädt das zentrale Datenbearbeitungs- System 421 das GAP-Programm, wenn die Bedienungsperson "EINGA- BE" drückt, um ein Betriebsprogramm zu beginnen, und liest die Datei DATA.DAT eines Systems (510). Das Programm GAP ruft einen ASsembler-Sprachvorgang auf, um Daten von den angeschlossenen Wandlern zu sammeln, eine bezeichnete Anzahl von Ablesungen von jedem Wandler zu mitteln und die dimensionslosen Parameter PS/Pi aus den gemittelten Daten zu errechnen. Das GAP-Programm liest dann aus der Datei DATA.DAT den darin gespeicherten Minimalwert von PS/Pi, errechnet aus den aktuellen Meßwerten von PS/Pi den Intervall N, bei dem der entsprechende Wert eines SpaltabstandS gespeichert ist und liest den beim Intervall N gespeicherten entsprechenden SpaltabstandSwert aus. (512).
Das GAP-Programm enthält Instruktionen zum Erzeugen und Aktualisieren einer Anzeige, die für die Bedienungsperson beim Analysieren des Betriebs der durch das erfindungsgemäße System überwachten Form nützlich ist (513). Ein Beispiel einer derartigen Anzeige ist in Fig. 15 gezeigt. Wie Fig. 15 zeigt, kann die Anzeige auch eine Reihe von Strichdarstellungen der Ausgangssignale von der Vielzahl von mündungsbildenden Sensoren enthalten, die beispielsweise vier bewegbare Formelemente beim Formgußbetrieb überwachen. Wie in Fig. 15 gezeigt, können die durch ein System überwachten Formelemente einen Deckel (COV), einen oberen Schieber (TOP), einen Betätiger (OP) und einen Helfer (HP) enthalten, und wie in Fig. 15 gezeigt, wird jedes dieser Formelemente durch eine Vielzahl von mündungsbildenden Sensoren überwacht. Jede der vertikalen Darstellungen des Ausgangssignals der mündungsbildenden Sensoren kann eine Strichdiagramm-Darstellung des Versatzes der Sensoren von der Zielstellung enthalten. Wie beispielsweise in Fig. 15 gezeigt, kann eine Strichauftragsdarstellung 600 Linien 601-604 enthalten, welche Abschnitte 601a-604a enthalten, deren Längen die AbstandSmeßergebnisse von vier Sensoren enthalten, die im Formdeckel angebracht sind und ihre Abstände von ihren Sollpositionen zeigen, und können über den Meßabschnitten 601a-604a Abschnitte schaffen, die eine Anzeige 602b in einer Farbe wie grün ergeben, falls der Versatz innerhalb annehmbarer Grenzen liegt, eine Anzeige 604b in einer anderen Farbe wie rot, falls der Versatz des Sensors sich außerhalb der annehmbaren Grenzen befindet und, ggf. Anzeigen 601b-603b in einer dritten Farbe wie blau, falls sich der Versatz innerhalb einer "Grauzone" befindet. Die Anzeige für die Bedienungsperson kann auch beispielsweise bei 610 den Namen des herzustellenden Teils bezeichnen, Teilnummer, Datum, Zeit, Gußzahl, Formtemperatur, Metalltemperatur, Einspritzdruck und weitere derartige Informationen. Weiter kann die Anzeige dieses Systems, wie in Fig. 15 gezeigt, eine oder mehrere ausgewählte Graphiken 620, wie die in Fig. 5 gezeigte darstellen, beispielsweise die auf die Beladung angelegten relativen Druckwerte, die Geschwindigkeit der Beladung, die Position des Ladekolbens während des Formfüllabschnitts des Formgußzyklus usw. Wenn eine solche Anzeige erwünscht ist, muß digital kodierte Information von den Wandlern, die der Formmaschine hinzugefügt oder an dieser befindlich sind, durch Verbindungen wie 427 zu dem Computer 421 geschaffen werden. Mit einem solchen System kann die Bedienungsperson der Ausrüstung einen durch das Programm gestellten "Cursor" 621 auf die Graphik setzen und entsprechende Daten 622 in numerischer Form auslesen.
Wie in Fig. 14A und 14B gezeigt, bestimmt das GAP-Programm von der Formgußmaschinen-Steuerung 116, beispielsweise bei 428, wenn der Formgußvorgang beginnt. Das GAP-Programm betätigt den Computer 421, vorbestimmte Datenpunkte vor und nach dem Schließen der Form zu erhalten und zu speichern. Es hat sich z.B. als zufriedenstellend erwiesen, Datenpunkte bei jeder Zehntelsekunde, beginnend mit dem Schließen der Form und bis zum Abschluß des Formgußbetriebs zu sammeln. Die gesammelten Daten werden gespeichert und können für jeden mündungsbildenden Sensor für die gesamte Zeit des "Schusses" (Formfüllvorgang) am Drucker 425 "ausgedruckt" werden.
Die schrittweise Programmierung des Eichprogramms und des Betriebsprogramms unter Benutzung von Information und Beschreibung der Erfindung, die vorstehend in dieser Beschreibung gegeben wurden, werden als innerhalb der Kenntnisse eines normalen Computer-Programmierers liegend angesehen und werden deswegen in dessen Sprache als Teil dieser Beschreibung nicht dargelegt.
Zwar wurden vorstehend bevorzugte Ausführungen beschrieben, doch ist zu erkennen, daß die Erfindung auch andere spezifische Formen annehmen kann. Da die Erfindung andere Formen annehmenn kann, soll die Erfindung nur insoweit begrenzt werden, wie es durch den Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche erforderlich ist.

Claims

1. Formsystem (50), das mindestens erste und zweite Formsystemelemente (51, 52) enthält, die ausgelegt sind, sich relativ zu einander zur Bildung eines geschlossenen Form-Hohlraums (53) zu bewegen, einschließlich einem ersten Formsystemelement (51) mit einer ersten Fläche (51b); einem zweiten Formsystemelement (52) mit einer zweiten Fläche (52b); und Mitteln, um das erste und das zweite Formsystemelement zur Bildung eines geschlossenen Form-Hohlraums relativ zueinander zu bewegen, wobei die erste und die zweite Fläche eingerichtet sind, sich einander anzulegen, wenn sich das erste und das zweite Formsystemelement in Betriebsstellung befindet;

gekennzeichnet durch

Mittel (60) zum Erzeugen von Messungen der Abstände zwischen der ersten und der zweiten Fläche während des Betriebs des Formsystems, wobei die Mittel zum Messen der Abstände zwischen der ersten und der zweiten Fläche enthalten:

Mittel (54) zum Definieren einer ersten Mündung (54a) an der ersten Fläche des ersten Formsystemelements; eine Quelle (70) für Druckfluid;

eine die Druckfluidquelle mit der ersten Mündung koppelnde Fluidleitung (54d) zum Richten von Fluid durch die erste Mündung von der ersten Fläche weg, wobei die Fluidleitung Mittel (54c) zum Bestimmen eines Durchlasses enthält, der sich durch die erste Mündung erstreckt; Mittel zum Definieren einer zweiten Mündung (62) in der Fluidleitung zwischen der Druckfluidquelle und der ersten Mündung;

ein auf Druck ansprechendes Gerät (64), das an der Fluidleitung zwischen der ersten Mündung und der zweiten Mündung angeschlossen ist, um den Fluiddruck in der Fluidleitung zwischen der ersten und der zweiten Mündung zu erfassen, welcher Fluiddruck für den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Fläche bezeichnend ist; und

dem auf Druck ansprechenden Gerät zugeordnetes Mittel (65) zum Erzeugen von Ausgangsmeßsignalen der Abstände zwischen der ersten und der zweiten Fläche.

2. Formsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fläche und die zweite Fläche erste bzw. zweite Anschläge definierende Flächen (31b, 33c) an dem ersten bzw. dem zweiten Formsystemelement umfassen, die sich aneinander abstützen, wenn sich das erste und das zweite Formsystemelement in der Schließstellung befindet.

3. Formsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite anschlag-definierende Fläche an separaten anschlag-bildenden Elementen vorgesehen sind, welche an dem ersten bzw. zweiten Formsystemelement angebracht sind und daß der Durchlaß sich durch das separate anschlag-bildende Element erstreckt, der an dem ersten Formsystemelement befestigt ist.

4. Formsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fläche und die zweite Fläche in Querrichtung relativ zueinander gleitend bewegbar sind, wenn das erste und das zweite Formsystem relativ zueinander zu der Betriebsstellung hin bewegt werden.

5. Formsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf Druck ansprechende Gerät umfaßt einen Wandler (64) zum Wandeln des Fluiddrucks in der Fluidleitung zwischen der ersten und der zweiten Mündung in ein dem Fluiddruck proportionales elektrisches Signal, und daß das Ausgabemittel umfaßt einen Mikroprozessor (66), der mit dem Wandler verbunden ist, welcher Mikroprozessor enthält eine zentrale Bearbeitungseinheit und einen wahlfrei zugreifbaren Speicher,

der Mikroprozessor weiter ein Betreibsprogramm besitzt zum Vergleichen der Wandler-Ausgangssignale mit in seinem Speicher mit wahlfreiem Zugriff gespeicherten AbstandSanzeichen zur Errechnung des Abstandes zwischen der ersten und der zweiten Fläche und zum Erzeugen eines für den Abstand bezeichnenden Ausgangssignals.

6. Formsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfluidquelle Mittel (73) zum Anlegen eines bekannten Fluiddrucks an das System umfaßt.

7. Formsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Fläche des ersten bzw. zweiten Formsystems jeweils einen Hohlraum bildenden Abschnitt (51a, 52a) und einen Anlageabschnitt (51b, 52b) zum Anlegen aneinander enthalten, wenn das erste und das zweite Formsystemelement sich in ihrer Betriebsstellung befinden und einen Form-Hohlraum (53) bilden, und daß die erste Mündung (54a) sich an dem Anlageabschnitt der ersten Fläche befindet, um Druckfluid durch die erste Mündung zu dem Anlageabschnitt der zweiten Fläche zu richten, so daß das Ausgabemittel ein für den Abstand zwischen den Anlageabschnitten der ersten und der zweiten Fläche bezeichnendes Ausgangssignal erzeugt.

8. Formsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Definieren einer ersten Mündung umfaßt Mittel (100) zum Definieren einer Vielzahl von ersten Mündungen (54) bekannter Fläche an einer Vielzahl von Positionen, die an unterschiedlichen Abschnitten der ersten Fläche des ersten Formsystemelements gelegen sind; daß das Mittel zum Definieren eines Durchlasses Mittel (103) zum Definieren einer Vielzahl von sich von der Druckfluidquelle zu der Vielzahl von ersten Mündungen entsprechenden Durchlässen umfaßt; daß jeder Durchlass aus der Vielzahl von Durchlässen Mittel (106) zum Definieren einer zweiten Mündung mit bekannter Fläche darin enthält; daß das Formsystem weiter eine Vielzahl von auf Druck ansprechenden Geräten (104) umfaßt, die mit der Vielzahl von Durchlässen zwischen der ersten Mündung und der zweiten Mündung derselben angeschlossen sind, wobei jedes auf Druck ansprechende Gerät den Fluiddruck in jedem Durchlaß zwischen seiner ersten und seiner zweiten Mündung erfaßt; und daß das Ausgabemittel an jedes aus der Vielzahl von auf Druck ansprechenden Geräten verbunden ist zur Erzeugung von Ausgangssignalen (108), die für den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Fläche des ersten und des zweiten Formsystemelements an jeder der Vielzahl von Positionen bezeichnend ist.

9. Formsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes auf Druck ansprechende Gerät ein entfernt von der ersten Fläche angeordneter Wandler (107) zum Wandeln des Druckes in den jeweiligen Durchlaß zwischen der ersten und zweiten Mündung desselben in ein elektrisches Signal ist und daß das Ausgabemittel mit jedem der Wandler verbunden ist zum Deuten des elektrischen Signals und Erzeugen von Ausgangssignalen, die für die Abstände der ersten und zweiten Fläche an jeder aus der Vielzahl von Positionen bezeichnend ist.

10. Formsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgabemittel umfaßt einen Mikroprozessor (109), der mit jedem aus der Vielzahl von Wandlern verbunden ist, wobei der Mikroprozessor enthält eine zentrale Bearbeitungseinheit und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff mit gespeicherten Anzeichen für die Abstände der ersten und zweiten Fläche,

und der Mikroprozessor ein Betriebsprogramm zum Vergleichen der Wandler-Ausgangssignale mit den in seinem Speicher mit wahlfreiem Zugriff gespeicherten AbstandS-Anzeichen besitzt zum Errechnen der Abstände zwischen der ersten und der zweiten Fläche an der Vielzahl von Positionen und zum Erzeugen von Ausgangssignalen, die für jeden der Abstände bezeichnend sind.

11. Formsystem nach Anspruch 5 oder 10, weiter gekennzeichnet durch Mittel zum Beziehen der Ausgangssignale (108) von jedem der Wandler auf die Abstände zwischen der ersten und der zweiten Fläche an jeder der Vielzahl von Positionen und zum Speichern eines Anzeichens der Abstände in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff des Mikroprozessors.

12. Formsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel, um die Ausgangssignale der Vielzahl von Wandlern auf den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Fläche an jeder der Vielzahl von Positionen zu beziehen und zum Speichern die Anzeichen derselben in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff des Mikroprozessors enthält einen Digitalrechner (421), der enthält eine zentrale Bearbeitungseinheit, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff und Eingabe/Ausgabe-Geräte,

welcher Digitalcomputer ein Eichprogramm besitzt, um die Ausgangssignale von jedem der Wandler in einem angegebenen Zeitintervall mit einer festgelegten Anzahl von Ereignissen abzufragen und zum Erzeugen eines Anzeichens für die Abstände zwischen den ersten und der zweiten Flächen an jeder aus der Vielzahl von Positionen aufgrund eines errechneten Mittelwertes des Ausgangssignals von jedem Wandler und zum Speichern der Anzeichen in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff des Mikroprozessors zur Verwendung in dem Betriebsprogramm.

13. Formsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidleitung (54d) ein kontinuierliches Rohr ist, das zu der ersten Mündung verläuft, für hohe Temperaturen widerstandSfähig ist und eine geringe thermische Leitfähigkeit besitzt.

14. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfluidquelle umfaßt einen bei einem bekannten Fluiddruck gehaltenen Verteiler (103), und jeder aus der Vielzahl von Durchlässen sich erstreckt von dem Verteiler zu dem die erste und die zweite Mündung definierenden Mittel.

15. Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Form mit einer Vielzahl von Formsystemelementen (31, 33, 34, 35, 41), die sich im Betrieb der Form bewegen,

gekennzeichnet durch:

Messen der Abstände zwischen der Vielzahl von Formelementen, wobei die Schritte enthalten sind:

Identifizieren eines zu überwachenden Formelementes oder mehrerer zu überwachender Formelemente;

Festlegen eines oder mehrere mündungsbildender Mittel (204) an einer oder an mehreren ausgewählten Fläche(n) des einen oder der mehreren zu überwachenden identifizierten Formelemente(s) angeordnet, um einen Luftstrom oder mehrere Luftströme von den gewählten Flächen des einen oder der mehreren identifizierten zu überwachenden Formelemente(s) in solcher Weise zu richten, daß jeder einzelne Luftstrom von jedem mündungsformenden Mittel durch die Bewegung des einen oder der mehreren identifizierten Formelemente(s) bezüglich einem oder mehreren benachbarten Formelement(en) während des Betriebs der Form beeinflußt wird/werden;

Verbinden jedes einzelnen mündungsformenden Mittels von jedem einzelnen identifizierten Formelement über einen Durchlaß (205a) und einer bekannten Verengung (206) mit einer Fluidzufuhr (203) unter bekanntem Druck;

Überwachen des Fluiddruckwertes jedes einzelnen Durchlasses zwischen dem einen oder den mehreren bildungsformenden Mittel(n) und jeder bekannten Verengung; und

Bestimmen von Meßergebnissen für die Abstände des einen oder der mehreren identifizierten Formelemente(s) von dem einen oder den mehreren benachbarten Formelementen während des Betriebs der Form aus dem einen oder den mehreren überwachten Fluiddruckwert(en).

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das eine oder die mehreren bildungsformende(n) Mittel in der einen oder in den mehreren ausgewählten Fläche(n) des einen oder der mehreren Formelemente(s) angeordnet wird, die sich im Betrieb der Form von einer geöffneten Position zu einer beabsichtigten Schließstellung bewegen, wobei jedes einzelne mündungsbildende Mittel so angeordnet wird, daß ein Luftstrom von der Mündung durch die Bewegung der ausgewählten Fläche, in welchem das mündungsbildende Mittel angeordnet ist, von seiner offenen zur beabsichtigten Schließstellung während des Betriebs der Form reduziert wird;

der Druck PS der Versorgungsluft und der Druck Pi in dem einen oder den mehreren Durchlaß/lässen überwacht wird, wobei die überwachungten Druckwerte PS und Pi in Digitalwerte gewandelt und dimensionslose Druckverhältniswerte aus den überwachten Druckwerten PS und Pi errechnet werden;

eine Tabelle vorbereitet wird, welche den dimensionslosen Druckverhältnissen entsprechende Daten enthalten, die aus PS und aus den Druckwerten Pi in dem einen Durchlaß oder den mehreren Durchlässen errechnet werden, wenn die Formelemente sich von der Schließ- zur Offenposition bewegen, und den Spaltabständen für die dimensionslosen Druckverhältnisse von den Schließ- zu den Offenpositionen der Formelemente entsprechende Daten enthalten;

Bestimmen von PS, Pi und den errechneten dimensionslosen Druckverhältniswerten für die eine oder mehreren zustromseitigen Verengungen, die Durchlässe und die mündungsbildenden Mittel während des Formbetriebs ; und

Bestimmen des AbstandS jeder einzelnen Fläche von ihrer beabsichtigten Position aus der Tabelle während des Betriebs der Form.

17. Vorrichtung zum Überwachen eines Formgußbetriebs mit Benutzung einer Form, die eine Vielzahl von bewegbaren Formelementen (31, 33, 34, 35, 41) besitzt, die sich von einer offenen in eine Schließstellung bewegen, wobei mindestens eines oder mehrere der bewegbaren Formelemente sich quer zu der mindestens einem Formelement durch eine Formmaschine (10) mitgeteilten Bewegung bewegt/ bewegen, ein oder mehrere mündungsbildende(r) Sensor(en) (204) in der Form eingesetzt ist/sind, der eine oder die mehreren mündungsbildende(n) Sensor(en) (204) in der Form angeordnet ist/sind, daß der eine oder die mehreren mündungsbildende(n) Sensor(en) (204) mit einem oder mehreren durchlaßbildenden Mittel (205) verbunden ist/sind, daß eine oder die mehreren durchlaßbildenden Mittel mit einer Druckgasquelle (203) verbunden ist/sind, um eine Gasströmung durch jeden Durchlaß und jeden mündungsbildenden Sensor zu schaffen, wobei der eine oder die mehreren mündungsbildenden Sensoren zum Richten eines Gasstroms oder mehrerer Gasströme von einer Fläche oder von mehreren Flächen der Form und zwischen einem oder mehreren aus der Vielzahl von bewegbaren Formelementen so zu richten, daß die Bewegung des einen oder der mehreren aus der Vielzahl von bewegbaren Formelementen den einen Gasstrom oder die mehreren Gasströme von den jeweiligen mündungsbildenden Sensor(en) reduziert, während das eine oder die mehreren Formelement(e) sich von einer Offen- zu einer Schließposition bewegt/bewegen, gekennzeichnet durch Anzeigemittel (207), das mit dem einen oder den mehreren durchlaßbildenden Mittel(n) verbunden ist zum Überwachen des Druckes in jedem durchlaßbildenden Mittel und zum Anzeigen von Meßergebnissen des Abstandes von jedem einzelnen bewegbaren Formelement von der jeweiligen Schließposition.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigemittel enthält eine oder mehrere Wandler, von denen jeder den Druck in dem einen oder den mehreren durchlaßbildenden Element(en) überwacht, wobei der eine oder die mehreren Wandler elektrische Ausgangssignale von den Druckwerten in dem einen oder den mehreren Durchlaß bildenden Mittel schafft/schaffen, und daß das Anzeigemittel weiter umfaßt mit dem einen oder den mehreren Wandlern verbundenes und zum Errechnen der AbstandSwerte von jedem einzelnen aus der Vielzahl von bewegbaren Formelemente von deren jeweiligen Schließpositionen während des Betriebs der Form programmiertes Mittel (109).

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das programmierte Datenbearbeitungsmittel umfaßt Mittel, um für eine Vielzahl von Abständen des einen oder der mehreren aus der Vielzahl von bewegbaren Formelementen eine zugeordnete Vielzahl von dimensionslosen Verhältniswerten des durch den Druckwert der Druckgasquelle geteilten Drucks in dem einen oder den mehreren durchlaßbildenden Mittel zu errechnen und eine zugeordnete Vielzahl von dimensionslosen Strömungs-Koeffizienten, welche die empirischen Strömungs-Parameter des einen oder der mehreren durchlaßbildenden Mittel(s) und mündungsbildenden Mittel(s) umfassen, und daß das programmierte Datenbearbeitungsmittel weiter umfaßt Mittel zum Speichern der Vielzahl von zugeordneten dimensionslosen Strömungs-Koeffizienten für jeden aus der Vielzahl von Abständen und daß das programmierte Datenbearbeitungsmittel weiter umfaßt Mittel zum Errechnen der AbstandSwerte jedes einzelnen aus der Vielzahl von bewegbaren Formelementen von ihren Schließpositionen während des ganzen Betriebs der Form unter Benutzung der überwachten Druckwerte des einen oder der mehreren durchlaßbildenden Mittel(s) und des Druckes der Druckgasquelle.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgasquelle umfaßt einen Luftverteiler (103) an dem jedes einzelne durchlaßbildende Mittel angeschlossen ist und einen Wandler, der mit dem Luftverteiler verbunden ist und ein Ausgangssignal des Verteilerdrucks an das programmierte Datenbearbeitungsmittel ausgibt.