EP0581786B1 - Verfahren zur regelung von giessparametern in einer druckgiessmaschine - Google Patents

Verfahren zur regelung von giessparametern in einer druckgiessmaschine Download PDF

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EP0581786B1
EP0581786B1 EP92907302A EP92907302A EP0581786B1 EP 0581786 B1 EP0581786 B1 EP 0581786B1 EP 92907302 A EP92907302 A EP 92907302A EP 92907302 A EP92907302 A EP 92907302A EP 0581786 B1 EP0581786 B1 EP 0581786B1
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EP
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casting
filling
chamber
casting chamber
molten metal
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EP92907302A
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EP0581786A1 (de
Inventor
Friedrich Stummer
Wolfgang Lutz
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Maschinenfabrik Mueller Weingarten AG
Mueller Weingarten AG
Original Assignee
Maschinenfabrik Mueller Weingarten AG
Mueller Weingarten AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/32—Controlling equipment

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling casting parameters in a die casting machine according to the preamble of claim 1.
  • the metal melt is metered as follows: In cold chamber die casting machines, the casting metal is removed from a holding furnace and filled into the casting chamber of the casting set. In manual operation, this is done by scooping the liquid metal with a spoon from the holding furnace and emptying it into the filling opening of the casting chamber. Dosing and loading devices have also become known, by means of which the filling process of the casting chamber with liquid metal can be automated. In Brunhuber (loc. Cit.) Pp. 105 to 110, a device is described that works with a measuring spoon that dips into the holding melt, absorbs a correspondingly measured amount of metal and empties it into the filling opening after transport to the casting chamber. The spoon is adjustable so that it allows an exact dosage of the desired amount of metal. Excess metal flows back into the holding oven when the bucket is raised. The dosing accuracy is specified for a specific device with +/- 0.8% in the dosing range from 0.1 to 15 kg aluminum alloy.
  • the quality of the cast parts is determined by a large number of process parameters.
  • the metering accuracy of the molten metal influences the casting quality to a great extent, whereby negative influences can influence the entire casting process in the sense of an unwanted and unfavorable shift in the starting points of the casting phases, the change in the piston speed and the casting pressure.
  • thermocouples It is also known to use sensors which are designed as thermocouples and register the melt temperature at a certain fill level.
  • This arrangement relates to automatic metering of molten metal in the manufacture of mass castings. It does not concern any regulation of the casting parameters depending on the molten metal in a casting chamber of a cold chamber die casting machine.
  • the method according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage over the known methods or devices that a regulation of the casting parameters depending on the level in the casting chamber is created, with an accurate dosing and charging device for the molten metal in the casting chamber Die casting machine is provided.
  • the level of the casting chamber and thus the amount of melt can be determined precisely.
  • the exact level enables exact determination of the so-called machine data.
  • These are, in particular, the response and calculation times of the control or regulation as well as the other working hours of the hydraulic components. This enables the points of application of the changes in the speed of the casting piston in the individual phases of the casting piston and the associated casting pressure to be determined and regulated extremely precisely.
  • the exact lead phase or the exact lead stroke of the casting piston within the casting chamber up to the state of complete filling of the "remaining casting chamber” and thus the beginning of the mold filling phase can thus be determined exactly. This is only possible in that the filling quantity in the chamber volume of the casting chamber can be determined precisely. In this way, the pre-run phase, the mold filling phase and the post-pressure phase of the casting process can be precisely determined and regulated by their timing, which leads to an improvement in the quality of the castings.
  • the most precise determination of the fill level of the molten metal in the casting chamber also enables a most precise dosing and loading process, since this can be regulated on the basis of the fill level measurement.
  • the casting parameters can be calculated and controlled very precisely. These casting parameters are, for example, the triggering of quantity-dependent positions of the casting piston in the lead-up phase and in particular the regulation of the speed of the casting piston. Furthermore, a quantity-dependent triggering of the position of the casting piston in the mold filling phase or the triggering of the mold filling phase can take place. B. again speeds of the casting piston and damping processes can be detected. In the end an exact dosage and thus an exact knowledge of the amount of the melt can cause a precise triggering of the holding phase.
  • the figure shows a schematic representation of a casting chamber in a fixed platen of a die casting machine with a measuring and control device according to the invention for carrying out the method according to the invention.
  • a cold chamber die casting machine not shown, there is a casting chamber 2 with a horizontal longitudinal axis 3 in the fixed platen 1.
  • a casting piston moves from right to left in the figure and presses the molten metal 5 filled into the casting chamber with the melt surface or the melt stand 6 in the direction of the casting mold (not shown) (path "s").
  • the molten metal 5 is through the upper filling opening 7 in the casting chamber z. B. entered by means of a dosing spoon described above.
  • the dosing accuracy with which the molten metal can be fed to the casting chamber is of the order of +/- 1%. This dosing accuracy can only be achieved with great effort with appropriate dosing spoons. Usually only +/- 2% dosing accuracy is achieved with reasonable effort.
  • the filling level of the casting chamber can vary considerably depending on the application. As shown in the figure, it is often more than 50% of the chamber volume, i. H. the melt level 6 lies somewhat above the longitudinal axis 3 of the casting chamber.
  • the chamber volume is reduced by the slow forward stroke of the casting piston until the liquid level 6 of the molten metal reaches the uppermost edge of the casting chamber, i. H. the "remaining volume" of the casting chamber is completely filled with molten metal. Only then does the actual mold filling phase for filling the casting mold begin. When this point in time is reached is determined exclusively by the amount of molten metal poured into the casting chamber. Is z. B. the casting chamber is only 50% full, the casting piston must cover about 50% of its advance stroke to completely fill the casting chamber. If the casting chamber is filled by more than 50%, the advance stroke is already reached after less than 50% of the total stroke.
  • the amount of molten metal poured into the casting chamber also determines the casting piston speed to be set in order to achieve a uniform rise in the molten metal without air pockets.
  • the exact fill level and the determination of the exact amount accordingly determine the exact times of the end of the prefilling phase and the beginning of the mold filling phase.
  • a stationary measuring device 8 is provided according to the invention, which is firmly connected to the platen 1 via a web 9.
  • the fill level 6 of the melt in the casting chamber can be determined spatially above the casting chamber 2 by means of ultrasound or laser.
  • the measuring device 8 with the measuring eye 10 is installed at a distance a from the filling opening 7 of the casting chamber 2, with which it is protected against heat or other damage. Furthermore, this enables unhindered access to the filling opening 7, for example by means of a spoon (not shown). Finally, it is possible to suppress disturbance variables such as shields, etc. in the area of the casting chamber.
  • the measurement of the level or the degree of filling 6 of the melt 5 in the casting chamber 2 by the measuring device 8 with a built-in sensor is carried out continuously or discontinuously by an ultrasound or laser beam 11 as a measuring beam 11, which reflects on the melt surface 6 and is received again as a reflection beam .
  • the transit time of the measuring beam is a measure of the level h in the casting chamber 2.
  • the transit time of the measuring beam or reflection beam is transformed into a path signal which indicates the level.
  • the computer 12 controls the movement of the casting piston via line 13.
  • the level h or melt level 6 in the casting chamber 2 determined in this way, a number of regulations can be carried out during the casting process.
  • the filling process of the molten metal can be monitored directly by continuous measurement, the desired filling quantity can be limited after reaching the desired level.
  • the wave movement within the casting chamber when the melt is poured in can be compensated for by averaging the wave crest and wave trough.
  • strongly fluctuating melting levels 6 can also be averaged mathematically and the actual filling level can thus be determined. Only a completely exact determination of the filling quantity guarantees the correctness of the casting parameters to be set subsequently.
  • the level of the melt in the casting chamber can also be measured after the casting chamber has been filled.
  • the amount in the casting chamber is predetermined by the level 6 reached, so that the casting parameters must be based on this.
  • these are the movement sequence of the casting piston 4 and the advance stroke of the casting piston 4 into the casting chamber to the point until the melt completely fills the entire casting chamber, ie extends to the upper edge of the casting chamber.
  • the subsequent mold filling phase only begins at this precise point in time. The triggering of the mold filling phase is therefore dependent on the quantity of the melt and thus also on the exact position of the casting piston 4 in the casting chamber.
  • the run-up phase ie the phase in which the casting piston 4 compresses the poured metal melt in the casting chamber until the casting chamber 2 is completely filled, is significantly influenced in its course and its speed by the fill level.
  • the triggering of the third phase ie the holding pressure phase, is decisively influenced by the amount of melt present, so that the exact point in time also depends on the filling amount.
  • a device for continuous non-contact level measurement in containers with liquids is known in principle.
  • a sensor emits ultrasonic pulses at a frequency of approximately 46 kHz.
  • the sound waves are reflected by the surface of the liquid and picked up again by the sensor.
  • the transit time of the sound which elapses between the transmission and reception of the sound pulse, is evaluated electronically and passed on to the connected devices as a signal proportional to the fill level.
  • the distance a between the measuring probe 10 and the maximum fill level is given in the order of magnitude a ⁇ 45 to 70 cm. However, other distances can also be set.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Gießparametern in der Vorfüll- und/oder Formfüll- und/oder der Nachdruckphase beim Gießvorgang in einer Kaltkammer-Druckgießmaschine, wobei die Gießphasen abhängig vom Weg eines in einer Gießkammer längs verfahrbaren Gießkammerkolbens in Verbindung mit der Füllmenge der Metallschmelze regelbar sind. Um eine genaue Regelung der verschiedensten Gießparameter während der Vorfüllphase, der Formfüllphase oder auch der Nachdruckphase des Gießvorgangs zu erhalten, wird die genaue Füllmenge der Metallschmelze (5) in der Gießkammer (2) mittels einer optischen Meßeinrichtung (8) berührungslos erfaßt und über eine Regeleinrichtung (12) ausgewertet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Gießparametern in einer Druckgießmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    • Stand der Technik:
  • Aus der Literaturstelle Ernst Brunhuber: "Praxis der Druckgußfertigung" 3. Aufl., 1980, S. 82 ff. ist die Maschinensteuerung von Druckgießmaschinen bekannt. Gemäß S. 84, 85 dieser Literaturstelle unterscheidet man zwischen Vorlauf-, Formfüll- und Nachdruckphase, wobei der Kolbenhub des Gießkolbens und damit die Metallschmelze in der Gießkammer in jeder Phase geregelt werden. Dabei spielt die Füllmenge in der Gießkammer eine entscheidende Rolle, da z. B. der Beginn der Formfüllphase abhängig ist von der Füllmenge und der Stellung des Gießkolbens.
  • Die Dosierung der Metallschmelze geschieht wie folgt:
    Bei Kaltkammer-Druckgießmaschinen wird das Gießmetall einem Warmhalteofen entnommen und in die Gießkammer der Gießgarnitur gefüllt. Dies geschieht bei manueller Betriebsweise durch Schöpfen des flüssigen Metalls mit einem Löffel aus dem Warmhalteofen und Entleerung in die Füllöffnung der Gießkammer. Es sind auch Dosier- und Beschickungseinrichtungen bekannt geworden, mittels welchen der Füllvorgang der Gießkammer mit flüssigem Metall automatisiert werden kann. Bei Brunhuber (a.a.O.) S. 105 bis 110 ist eine Vorrichtung beschrieben, die mit einem Dosierlöffel arbeitet, der in die Warmhalteschmelze eintaucht, eine entsprechend bemessene Metallmenge aufnimmt und diese nach Transport zur Gießkammer in die Füllöffnung entleert. Der Löffel ist so verstellbar, daß er eine genaue Dosierung der gewünschten Metallmenge ermöglicht. Überschüssiges Metall fließt dabei beim Hochfahren des Löffels in den Warmhalteofen zurück. Die Dosiergenauigkeit wird für ein bestimmtes Gerät mit +/- 0,8 % im Dosierbereich von 0,1 bis 15 kg Aluminiumlegierung angegeben.
  • Bei Kaltkammer-Druckgießverfahren wird die Qualität der Gußteile von einer Vielzahl von Verfahrensparametern bestimmt. Dabei beeinflußt die Dosiergenauigkeit der Metallschmelze die Gußqualität in hohem Maße, wobei negative Einflüsse den gesamten Gießvorgang im Sinne einer ungewollten und ungünstigen Verschiebung der Einsatzpunkte der Gießphasen, der Veränderung von Gießkolbengeschwindigkeit und des Gießdrucks beeinflussen können.
  • Um eine hohe Dosiergenauigkeit bei Druckgießmaschinen zu erreichen, ist es aus der DE 84 22 336 U1 bekannt geworden, den Füllstand in der Druckgießform mittels eines Kontaktstiftes zu erfassen, bei welchem die in der Gießform ansteigende Metallschmelze zwei Kontakte kurzschließt und damit ein Signal erzeugt. Dieses Meßsignal kann dann einer Steuerungs- bzw. Regelungseinheit zugeführt und zur Maschinensteuerung herangezogen werden.
  • Bekannt ist auch die Verwendung von Sensoren, die als Thermoelement ausgebildet sind und die Schmelzentemperatur bei einem bestimmten Füllstand registrieren.
  • Die Anbringung derartiger Sensoren in der Gießkammer selbst führt häufig zu unzuverlässigen Ergebnissen, da diese aufgrund der hohen Temperaturen und der rauhen Handhabung in der Gießkammer erheblich strapaziert werden, so daß genaue und reproduzierbare Werte kaum einstellbar sind.
  • Darüber hinaus tritt in der Gießkammer häufig eine wellenförmige oder schwappende Bewegung der Schmelze auf, die aufgrund unterschiedlicher Schmelzenhöhen falsche Füllwerte anzeigen kann. Das abgegebene Signal entspricht demnach nicht dem tatsächlich vorhandenen Füllstandspegel. Hierdurch kann eine entsprechende Fehlsteuerung die Folge sein.
  • Aus der DE 33 44 537 C1 ist weiterhin ein Verfahren zum taktweisen Dosieren einer flüssigen Metallmenge beim Druckgießen bekannt geworden. Bei diesen Verfahren wird eine definierte bemessene Metallmenge über ein Steigrohr aus einem Ofen über einen definierten Druckluftstoß aus einer Konstantdruckwelle der Gießkammer zugeführt. Dieses Verfahren erfordert einen hohen apparativen Aufwand und ein ständiges Kompensieren der Dosierzeit in Abhängigkeit der Ofenfüllung und der Butzenlänge am Werkstück. Eine Regelung der Gießkolbenbewegung ist hiermit nicht vorgesehen.
  • Aus der DE 23 07 846 A1 ist weiterhin ein Verfahren zum selbständigen Entnehmen von schmelzflüssigem Metall bekannt geworden, bei welchem die Dosierung der Schmelzemenge über eine Gewichtsmessung erfolgt. Über eine kombinierte Druckbeaufschlagung des Warmhalteofens und einer Gewichtsmessung sowohl der vom Warmhalteofen abgegebenen als auch von der Gießform aufgenommenen Gießmenge wird der genaue Füllstand erfaßt. Dabei ist ein zusätzliches Abtasten des Gußsteigers oder direkt der Gießform während des Gießvorgangs über eine auf die Gießform gerichtete Fotozelle vorgesehen, die mit einer Steueranlage verbunden ist. Der Gießvorgang soll dann über die Fotozelle (Infrarotauge) überwacht werden. Nach Erreichen eines Sollwerts, z. B. in der Gießform, soll ein Ventil, z. B. in der Druckleitung, geöffnet werden. Hierdurch erfolgt ein starkes Absenken des Drucks, so daß ein Überschwappen des schmelzflüssigen Metalls vermieden wird.
  • Diese Anordnung betrifft eine automatische Dosierung von schmelzflüssigem Metall bei der Herstellung von Massengußstücken. Sie betrifft keine Regelung der Gießparamater in Abhängigkeit der Metallschmelze in einer Gießkammer einer Kaltkammer-Druckgießmaschine.
    • Vorteile der Erfindung:
  • Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat gegenüber den bekannten Verfahren bzw. Einrichtungen den Vorteil, daß eine Regelung der Gießparameter in Abhängigkeit der Füllstandsmenge in der Gießkammer geschaffen wird, wobei eine genaue Dosier- und Beschickungseinrichtung für die Metallschmelze in die Gießkammer einer Druckgießmaschine vorgesehen ist. Hierdurch kann der Füllstand der Gießkammer und damit die Schmelzenmenge genauestens bestimmt werden. Der genaue Füllstand ermöglicht eine exakte Bestimmung der sogenannten Maschinendaten. Dies sind insbesondere die Reaktions- und Berechnungszeiten der Steuerung bzw. Regelung sowie die sonstigen Arbeitszeiten der Hydraulikbauelemente. Damit können die Einsatzpunkte der Veränderungen von Gießkolbengeschwindigkeit in den einzelnen Phasen des Gießkolbens sowie der zugehörige Gießdruck äußerst präzise bestimmt und geregelt werden. Die exakte Vorlaufphase bzw. der exakte Vorlaufhub des Gießkolbens innerhalb der Gießkammer bis zu dem Zustand der vollständigen Füllung der "Restgießkammer" und damit der Beginn der Formfüllphase kann damit exakt bestimmt werden. Dies ist nur dadurch möglich, daß die Füllmenge im Kammervolumen der Gießkammer genauestens bestimmbar ist. Hierdurch können Vorlaufphase, Formfüllphase und Nachdruckphase des Gießprozesses von ihrem Zeitablauf exakt bestimmt und geregelt werden, was zu einer Qualitätsverbesserung der Gußteile führt.
  • Die genaueste Ermittlung des Füllstandes der Metallschmelze in der Gießkammer ermöglicht umgekehrt auch einen genauesten Dosier- und Beschickungsvorgang, da dieser aufgrund der Füllstandsmessung geregelt werden kann. Liegen die genauesten Füllstandswerte der Schmelze in der Gießkammer vor, so können die Gießparameter genauestens errechnet und geregelt werden. Diese Gießparameter sind beispielsweise die Auslösung von mengenabhängigen Positionen des Gießkolbens in der Vorlaufphase und insbesondere die Regelung der Geschwindigkeit des Gießkolbens. Weiterhin kann hierdurch eine mengenabhängige Auslösung der Position des Gießkolbens in der Formfüllphase bzw. die Auslösung der Formfüllphase erfolgen, wobei z. B. wiederum Geschwindigkeiten des Gießkolbens und Dämpfungsvorgänge erfaßbar sind. Schließlich kann eine genaueste Dosierung und damit eine genaue Kenntnis der Menge der Schmelze eine genaueste Auslösung der Nachdruckphase bewirken.
  • In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben. In der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße Verfahren sind weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung näher erläutert.
  • Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Gießkammer in einer festen Aufspannplatte einer Druckgießmaschine mit einer erfindungsgemäßen Meß- und Regeleinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • Beschreibung der Erfindung:
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Figurendarstellung wie folgt näher erläutert:
    In einer nicht näher dargestellten Kaltkammer-Druckgießmaschine befindet sich in der festen Aufspannplatte 1 eine Gießkammer 2 mit horizontaler Gießkammerlängsachse 3. In der Gießkammer 2 bewegt sich ein Gießkolben in der Figur von rechts nach links und drückt die in die Gießkammer eingefüllte Metallschmelze 5 mit der Schmelzenoberfläche bzw. den Schmelzestand 6 in Richtung zur nicht näher dargestellten Gießform (Weg "s"). Die Metallschmelze 5 wird durch die obere Füllöffnung 7 in die Gießkammer z. B. mittels eines eingangs beschriebenen Dosierlöffels eingegeben.
  • Wie eingangs beschrieben, besteht die Dosiergenauigkeit, mit welcher die Metallschmelze der Gießkammer zuführbar ist, in der Größenordnung von +/- 1 %. Diese Dosiergenauigkeit kann nur mit hohem Aufwand bei entsprechenden Dosierlöffeln erzielt werden. Üblicherweise werden nur +/- 2 % Dosiergenauigkeit mit vertretbarem Aufwand erzielt.
  • Der Füllgrad der Gießkammer kann je nach Anwendungsfall beträchtlich schwanken. Wie in der Figur dargestellt, beträgt er oftmals mehr als 50 % des Kammervolumens, d. h. der Schmelzestand 6 liegt etwas oberhalb der Gießkammer-Längsachse 3. Während der sogenannten Vorlaufphase wird das Kammervolumen durch den langsamen Vorlaufhub des Gießkolbens soweit verkleinert, bis der Flüssigkeitsspiegel 6 der Metallschmelze den obersten Rand der Gießkammer erreicht, d. h. das "Restvolumen" der Gießkammer vollständig mit Metallschmelze gefüllt ist. Erst ab diesem Zeitpunkt beginnt die eigentliche Formfüllphase zur Befüllung der Gießform. Wann dieser Zeitpunkt erreicht ist, ergibt sich ausschließlich aus der in die Gießkammer eingefüllten Metallschmelzenmenge. Ist z. B. die Gießkammer nur zu 50 % gefüllt, so muß der Gießkolben etwa 50 % seines Vorlaufhubes zurücklegen, um die Gießkammer vollständig zu füllen. Ist die Gießkammer um mehr als 50 % gefüllt, so ist der Vorlaufhub bereits nach weniger als 50 % des Gesamthubs erreicht.
  • Die Menge der in die Gießkammer eingefüllten Metallschmelze bestimmt auch die einzustellende Gießkolbengeschwindigkeit, um ein gleichförmiges Ansteigen der Metallschmelze möglichst ohne Lufteinschlüsse zu erzielen. Der genaue Füllstand und die Bestimmung der genauen Menge bestimmen demnach die genauen Zeitpunkte der Beendigung der Vorfüllphase und den Beginn der Formfüllphase.
  • Um die genaue Dosiermenge und damit den genauen Füllstand der Schmelzmenge in der Gießkammer zu erfassen, ist gemäß der Erfindung eine ortsfeste Meßeinrichtung 8 vorgesehen, die über einen Steg 9 fest mit der Aufspannplatte 1 verbunden ist. Mittels dieser Meßeinrichtung kann durch Ultraschall oder Laser räumlich über der Gießkammer 2 der Füllstand 6 der Schmelze in der Gießkammer ermittelt werden. Die Meßeinrichtung 8 mit dem Meßauge 10 ist dabei in einer Entfernung a von der Füllöffnung 7 der Gießkammer 2 entfernt installiert, womit sie gegen Wärme oder sonstige Beschädigung geschützt ist. Weiterhin ist hierdurch ein ungehinderter Zugang zur Füllöffnung 7 beispielsweise durch einen nicht näher dargestellten Gießlöffel möglich. Schließlich ist eine Ausblendung von Störgrößen wie Abschirmungen usw. im Bereich der Gießkammer möglich.
  • Die Messung des Füllstandes oder auch des Füllgrades 6 der Schmelze 5 in der Gießkammer 2 durch die Meßeinrichtung 8 mit eingebautem Sensor erfolgt kontinuierlich oder diskontinuierlich durch einen Ultraschall- oder Laserstrahl 11 als Meßstrahl 11, der an der Schmelzenoberfläche 6 reflektiert und als Reflektionsstrahl wieder empfangen wird. Dabei ist die Laufzeit des Meßstrahls ein Maß für die Füllstandshöhe h in der Gießkammer 2. In einem schematisch dargestellten Rechner 12 wird die Laufzeit des Meßstrahls bzw. Reflektionsstrahls in ein Wegsignal transformiert, welches die Füllstandshöhe angibt. Der Rechner 12 regelt über die Leitung 13 die Gießkolbenbewegung.
  • Mittels der so ermittelten Füllstandshöhe h bzw. des Schmelzestands 6 in der Gießkammer 2 können eine Reihe von Regelungen beim Gießvorgang vorgenommen werden. Zum einen kann der Einfüllvorgang der Metallschmelze unmittelbar durch ein kontinuierliches Messen überwacht werden, wobei die gewünschte Einfüllmenge nach Erreichen des gewünschten Füllstandes begrenzt werden kann. Die beim Einfüllen der Schmelze sich bildende Wellenbewegung innerhalb der Gießkammer kann durch eine Mittlung von Wellenberg und Wellental kompensiert werden. Hierdurch können auch stark schwankende Schmelzstände 6 rechnerisch gemittelt und damit der tatsächliche Füllstand ermittelt werden. Nur eine völlig exakte Bestimmung der Füllmenge gewährleistet die Richtigkeit der nachfolgend einzustellenden Gießparameter.
  • Die Messung des Füllstandes der Schmelze in der Gießkammer kann auch nach erfolgter Befüllung der Gießkammer erfolgen. In diesem Fall ist die Menge in der Gießkammer durch den erreichten Füllstand 6 vorgegeben, so daß sich die Gießparameter hiernach richten müssen. Insbesondere sind dies der Bewegungsablauf des Gießkolbens 4 und der Vorlaufhub des Gießkolbens 4 in die Gießkammer bis zu dem Punkt, bis die Schmelze die gesamte Gießkammer vollständig ausfüllt, d. h. bis zum oberen Rand der Gießkammer reicht. Erst ab diesem genauen Zeitpunkt beginnt die nachfolgende Formfüllphase. Die Auslösung der Formfüllphase ist deshalb mengenabhängig von der Schmelze und damit auch abhängig von der genauen Position des Gießkolbens 4 in der Gießkammer. Auch die Vorlaufphase, d. h. die Phase, in welcher der Gießkolben 4 die eingefüllte Metallschmelze in der Gießkammer bis zur vollständigen Füllung der Gießkammer 2 zusammendrückt, wird in ihrem Verlauf und ihrer Geschwindigkeit maßgeblich von dem Füllstand beeinflußt. Schließlich wird auch die Auslösung der dritten Phase, d. h. die Nachdruckphase entscheidend von der vorhandenen Menge an Schmelze geprägt, so daß der genaue Zeitpunkt auch abhängig von der Füllmenge ist.
  • Eine Einrichtung zur kontinuierlichen berührungslosen Füllstandmessung in Behältern mit Flüssigkeiten ist grundsätzlich bekannt. Bei einer solchen Meßeinrichtung strahlt ein Sensor Ultraschall-Impulse mit einer Frequenz von ca. 46 kHz ab. Die Schallwellen werden von der Flüssigkeitsoberfläche reflektiert und vom Sensor wieder aufgenommen. Die Laufzeit des Schalls, die zwischen Aussenden und Empfangen des Schallimpulses verstreicht, wird elektronisch ausgewertet und als füllhöhenproportionales Signal an die angeschlossenen Geräte weitergegeben. Der Abstand a der Meßsonde 10 bis zum maximalen Füllstand wird in der Größenordnung a ≈ 45 bis 70 cm angegeben. Es sind jedoch auch andere Abstände einstellbar.
  • Die Erfindung ist nicht auf das zuletzt beschriebene Ausführungsbeispiel des Verfahrens beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen und Ausgestaltungen im Rahmen der Ansprüche

Claims (9)

  1. Verfahren zur Regelung von Gießparametern in der Vorlauf- und/oder Formfüll- und/oder der Nachdruckphase beim Gießvorgang in einer Kaltkammer-Druckgießmaschine, wobei die Gießphasen abhängig vom Weg (s) eines in einer Gießkammer längs verfahrbaren Gießkammerkolbens regelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine genaue Dosierung und/oder Bestimmung der Füllmenge der Metallschmelze (5) innerhalb der Gießkammer (2) mittels einer ortsfesten optischen oder akustischen Meßeinrichtung (8) erfaßt wird, wobei der Meßstrahl durch eine Einfüllöffnung (7) der Gießkammer (2) eindringt und an der Schmelzenoberfläche (6) reflektiert wird und die Laufzeit des Meßstrahls (11) sowie des Reflektionsstrahls als Maß für die Füllstandshöhe (h) und damit der Füllmenge der Schmelze (5) dient und daß eine Regeleinrichtung (12) vorgesehen ist, die die Gießkolbenbewegung und damit den Beginn einzelner Phasen in Abhängigkeit des Füllstandes (6) bzw. der zugehörigen Füllmenge der Metallschmelze (5) regelt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Füllstandes (6) während oder in Verbindung mit der Schmelzenzuführung erfolgt, wobei ggf. eine Nachdosierung der Schmelze (5) während oder im Zusammenhang mit der Füllstandsmessung erfolgt und wobei die Füllstandsmeßwerte unmittelbar auf das Maß der Nachdosierung einwirken.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießkolbenposition (4) innerhalb der Gießkammer (2) zu Beginn der Formfüllphase derart positioniert ist, daß das Restvolumen der Gießkammer in vorbestimmtem Maße mit Metallschmelze (5) gefüllt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wellenbewegung der Schmelzenoberfläche (6) beim Füllvorgang der Metallschmelze (5) durch Mittelung der gemessenen Füllstandswerte erkennbar und Abweichungen kompensierbar sind.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Füllstandes (6) der Gießkammer (2) durch eine Vorabmessung des Füllstandes eines Dosierlöffels ergänzt und kontrolliert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierlöffel-Ausschüttbewegung in Abhängigkeit des gemessenen Dosierlöffel-Füllstandes erfolgt.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene Füllmenge der Metallschmelze (5) in der Gießkammer (2) zur Regelung der Gießparameter in der Vorlaufphase und insbesondere zur Auslösung von mengenabhängigen Positionen des Gießkolbens (4) in der Gießkammer (2) während der Vorlaufphase dient.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene Füllmenge an Metallschmelze (5) in der Gießkammer (2) zur Regelung der Gießparameter in der Formfüllphase und insbesondere zur Auslösung von mengenabhängigen Positionen des Gießkolbens (4) in der Formfüllphase dient.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gemessene Füllstand der Metallschmelze (5) in der Gießkammer (2) zur Regelung der Gießparameter in der Nachdruckphase und insbesondere zur Auslösung der Nachdruckphase während des Gießvorgangs dient.
EP92907302A 1991-04-19 1992-04-01 Verfahren zur regelung von giessparametern in einer druckgiessmaschine Expired - Lifetime EP0581786B1 (de)

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DE4112753 1991-04-19
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