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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PRODUCING CASTING MOLDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/036129
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing casting molds, especially comprised of cores or core packages, whereby molding materials, preferably molding sands, are blown or shot into a molding chamber via a gaseous flow medium, preferably via air, and under a pressure that can be predefined. The shot and resulting solidified mold is then evacuated of air, and the form is opened, upon which the shot mold is subsequently removed. The invention is characterized in that the shooting process and/or the air evacuation process is/are controlled using detected and optionally prepared process parameters according to any predefined specification.

Inventors:
SEIRAFFI MOHAMMED ALI (DE)
SCHREIBER HOLGER (DE)
RETTIG JUERGEN (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/003870
Publication Date:
May 25, 2001
Filing Date:
November 03, 2000
Export Citation:
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Assignee:
HOTTINGER MASCHB GMBH (DE)
SEIRAFFI MOHAMMED ALI (DE)
SCHREIBER HOLGER (DE)
RETTIG JUERGEN (DE)
International Classes:
B22C15/24; (IPC1-7): B22C15/24
Foreign References:
DE4334117A11995-04-13
DE4422353A11995-01-12
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 148 (M - 812) 11 April 1989 (1989-04-11)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 009, no. 191 (M - 402) 7 August 1985 (1985-08-07)
Attorney, Agent or Firm:
ULLRICH & NAUMANN (Luisenstrasse 14 Heidelberg, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Gussformen, insbesondere bestehend aus Ker nen oder Kernpaketen, wobei Formstoffe, vorzugsweise Formsande, über ein gas förmiges Strömungsmedium, vorzugsweise über Luft, unter vorgebbarem Druck in eine Formkammer eingeblasen bzw. eingeschossen werden, die geschossene und dabei verfestigte Form entlüftet, das Werkzeug geöffnet und nach Öffnen des Werk zeugs die geschossene Form entnommen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schiessvorgang und/oder der Vor gang des Ent ! üftens über delektierte und ggf. aufbereitete Prozessparameter nach einer beliebig vorgebbaren Vorschrift geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelung ein zelne Prozessparameter, vorgebbare Kombinationen der Prozessparameter oder Algorithmen auf Basis der Prozessparameter zugrundegelegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den jeweiligen Verfahrensabschnitt bzw. ProzessSchiessen und/oder Entlüfteneine maximale Prozessdauer als Prozessparameter vorgegeben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schiessens der sich im GesamtsystemSandbunker, Werkzeug, Lei tungen, etc.aufbauende bzw. dort herrschende Druck als Prozessparameter de tektiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schiessens der Volumenstrom bzw. die Luftströmung im Gesamtsy stem als Prozessparameteran beliebigen Stellendetektiert wird.
6. Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schiessens die in das Werkzeug eingeblasene Sandmenge als Prozessparameter detektiert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Entiüftungsvorgangs und ggf. der Zeitpunkt des Öffnens des Werk zeugs über detektierte und gegebenenfalls aufbereitete Prozessparameter geregelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während des Enttüftens des Werkzeugs der Druckverlauf innerhalb des Werkzeugs als Prozessparameter detektiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass während des Entiüftens des Werkzeugs die Luftströmung, insbesondere die aus dem Werkzeug strömende Luftmenge, als Prozessparameter detektiert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ent ! üften des Werkzeugs ein vorzugsweise elektromagnetisch arbeitendes Entiüftungsventil derart angesteuert wird, dass der im Werkzeug herrschende Druck unter Vermeidung von Drucksprüngen, vorzugsweise linear, abfällt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Prozesse und/oder die detektierten und/oder ermittelten Prozesspara meter vorzugsweise über eine auf einem Display darstellbare Graphik mit einer opti malen Kurve des Prozessverlaufs vergleichbar sind bzw. ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Prozess unter Zugrundelegung des Vergleichs bzw. etwaiger Abweichungen inter aktiv oder automatisch beeinflussbar ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass unter Zugrundelegung der detektierten und/oder ermittelten Prozessparameter die Prozessdauer ermittelt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass unter Zugrundelegung der detektierten und/oder ermittelten Prozessparameter der jeweilige Prozess hinsichtlich etwaiger Fehler oder Defekte überwacht wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass unter Zugrundelegung der detektierten und/oder ermittelten Prozessparameter der Zeitpunkt für einen automatischen Werkzeugwechsel definiert wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass unter Zugrundelegung der detektierten und/oder ermittelten Prozessparameter das Wartungsintervall berechnet wird.
Description:
"Verfahren zur Herstellung von Gussformen" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gussformen, insbesondere bestehend aus Kernen oder Kernpaketen, wobei Formstoffe, vorzugsweise Form- sande, über ein gasförmiges Strömungsmedium, vorzugsweise über Luft, unter vor- gebbarem Druck in eine Formkammer eingeblasen bzw. eingeschossen werden, die geschossene und dabei verfestigte Form entlüftet, das Werkzeug geöffnet und nach Öffnen des Werkzeugs die geschossene Form entnommen wird.

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf das Gebiet der Giessereitechnik. Zum Giessen von Formstücken jedweder Art werden Giessereikerne oder-formen meist in getrennten Teilen hergestellt, zusammengeführt und miteinander zu einer Guss- form bzw. zu einem Kernpaket verbunden. Diese Kernpakete werden dann zur Her- stellung eines beispielsweise metallischen Werkstücks mit geschmolzenem Metall gefüllt, wobei in der Serienfertigung die mit geschmolzenem Metall zu füllenden Kernpakete hintereinander aufgereiht die Fertigungsstrasse durchlaufen.

Kern-und Maskenschiessmaschinen der zuvor genannten Art sind seit Jahrzehnten aus der Praxis bekannt. Lediglich beispielhaft wird hier auf die DE 31 48 461 C1 ver- wiesen, die eine Kern-und Maskenschiessmaschine offenbart.

Bislang erfolgte die Fertigung giessfertiger Masken oder Kernpakete von einer Steu- ereinrichtung bzw. einem Steuerpult aus, wobei der Fertigung eine feste Steuerung vorgegeben ist. Bei einer Änderung des Fertigungsablaufs bzw. bei einer Änderung einzelner Fertigungsschritte oder Fertigungsstationen ist eine Änderung bzw. Anpas- sung der Steuerung erforderlich gewesen. Eine automatische Überwachung oder gar Regelung des Fertigungsprozesses, insbesondere des eigentlichen Schiessvorgangs über die Entiüftung bis hin zur Entnahme des geschossenen Kerns, ist nicht erfolgt.

Nun können beim Schiessen von Gussformen einerseits beim eigentlichen Schiess- vorgang und andererseits beim Entlüften und anschliessenden Öffnen der Form ganz erhebliche Probleme auftreten, die einer Optimierung des Fertigungsprozesses ent- gegen wirken. So können sich beispielsweise einzelne Schussdüsen und/oder Ent- lüftungsdüsen mit Kernsand zusetzen, so dass sich zwangsweise eine längere Pro- zessdauer oder ein nicht hinreichendes Ergebnis der Fertigungsprozesses ergibt.

Werkzeugverschleiss oder Beschädigungen am Werkzeug wirken einem optimalen Fertigungsergebnis ebenfalls entgegen. Ein zu schnelles Entlüften der Schusshaube nach dem Schiessvorgang würde ein Aufwirbeln bzw. Rückströmen von Sand verur- sachen, wodurch einerseits das Fertigungsergebnis und andererseits die Fertigungs- qualität, insbesondere aber auch die Taktzeit, negativ beeinflusst werden.

Aus der DE 44 22 353 C2 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Gussformen oder Teilen solcher Formen bekannt, wobei dort der Einblasvorgang bzw. Schiess- vorgang zu einem Zeitpunkt beendet wird, der eine Funktion des Drucks in der Formkammer ist. Im Konkreten wird dort der Einblasvorgang beendet, wenn der Druck in der Formkammer ein Maximum durchlaufen hat. Das Maximum des Drucks ist demnach Indikator für die Beendigung des Einblasvorgangs. Weitere Parameter werden hier nicht hinzugezogen.

Das aus der DE 44 22 353 C2 bekannte Verfahren ist jedoch in der Praxis problema- tisch, da lediglich ein Druckmaximum detektiert wird. Entsteht beispielsweise ein Druckmaximum bei sich zunehmend verstopfenden Düsen, so wird der Einblasvor- gang beendet, ohne dass eine hinreichende Formgebung hat stattfinden können.

Letztendlich handelt es sich bei dem bekannten Verfahren um eine Steuerung, wobei der zur Steuerung dienende Parameter das Druckmaximum innerhalb der Form- kammer ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gat- tungsbildenden Art derart weiterzubilden, dass eine Prozessüberwachung zur Quali- tätssicherung mit einfachen Mittein stattfindet.

Das erfindungsgemässe Verfahren löst die voranstehende Aufgabe durch die Merk- male des Patentanspruchs 1. Danach ist das gattungsbildende Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass der Schiessvorgang und/oder der Vorgang des Enttüftens über detektierte und gegebenenfalls aufbereitete Prozessparameter nach einer beliebig vorgebbaren Vorschrift geregelt wird. Im Gegensatz zum gattungsbildenden Stand der Technik findet hier keine Steuerung bei Detektion eines maximalen Drucks statt, wird vielmehr eine Regelung vorgenommen, der Prozessparameter nach einer belie- big vorgebbaren Vorschrift zugrunde liegen. Betroffen sind jedenfalls die Prozesse des eigentlichen Schiessens und des Entiüftens vor Entnahme der geschossenen und verfestigten Form. Ziel einer solchen Regelung ist die Reduzierung der Taktzeit, die Automatisierung des Fertigungsprozesses sowie die Erkennung von Defekten bzw. Fehlern über Rückschlüsse aus den Prozessparametern und den sich daraus ergebenden Taktzeiten.

Im Konkreten könnten der Regelung einzelne Prozessparameter, vorgebbare Kom- binationen der Prozessparameter oder Algorithmen auf Basis der Prozessparameter zugrundegelegt werden. Des weiteren könnte für den jeweiligen Verfahrensabschnitt bzw. Prozess, d. h. für das eigentliche Schiessen und/oder für das Entlüften, eine maximale Prozessdauer als besondere Prozessparameter vorgegeben werden.

Würde sich aufgrund der sonstigen Prozessparameter eine längere Prozessdauer ergeben bzw. berechnen, so könnte man daraus Rückschlüsse auf einen Defekt ab- leiten, beispielsweise auf verstopfte Düsen, Fehler am Werkzeug oder dergleichen.

Letztendlich kommt es dabei auf die detektierten Parameter an, die unterschiedliche Rückschlüsse auf die Qualität der Fertigung und/oder den Zustand des Werkzeugs zulassen.

An dieser Stelle sei ganz besonders hervorgehoben, dass als Prozessparameter der sich im Gesamtsystem während des Schiessens aufbauende bzw. dort herrschende Druck detektiert werden kann. Dabei kann es sich im Konkreten um den Druck im Schussluftreservoir, im Sandbunker, im Werkzeug, in den Leitungen oder sonstwo im System handeln. Im Gegensatz zu einer Steuerung bei Erreichen eines vorgegebe- nen oder vorgebbaren Maximaldrucks könnte hier ein Druckverlauf bei ordnungsge- mässem Schiessvorgang zugrundegelegt werden, mit dem der tatsächliche Druck- verlauf über den Schiessvorgang hinweg verglichen wird. Weicht der tatsächliche Druckverlauf von dem vorgegebenen Druckverlauf ab, so könnte über eine entspre- chende Regelung die Dauer des Schiessvorgangs verlängert oder verkürzt werden, und zwar je nach der Art und dem Betrag der Abweichung.

Alternativ oder zusätzlich zu der Detektion des Drucks bzw. des Druckverlaufs könnte als weiterer Prozessparameter während des Schiessens der Volumenstrom bzw. die Luftströmung in dem Gesamtsystem, so bspw. im Werkzeug, detektiert wer- den. Auch hier könnte ein sich über den Schiessvorgang erstreckender Verlauf des Volumenstroms bzw. der Luftströmung als Soll-Vorgabe zugrundegelegt werden, so dass im Falle eines Abweichens von den Soll-Werten regelnd eingegriffen wird, was sich letztendlich auf den Zeitverlauf und/oder auf den erforderlichen Druck auswirkt.

Einer zunehmenden Verstopfung der Schussdüsen könnte durch Druckerhöhung zumindest in einem gewissen Rahmen entgegengewirkt werden.

Ebenso ist es denkbar, die in das Werkzeug eingeblasene Sandmenge als Prozess- parameter zu detektieren, wobei dies beispielsweise über den Gewichtsverlust im Vorratsbehälter oder über die Gewichtszunahme im Werkzeug bzw. in der Form- kammer erfolgen kann. Der Schiessvorgang könnte unter Zugrundelegung mehrerer Prozessparameter beendet werden, und zwar unter Berücksichtigung des konkreten Verlaufs der Prozessparameter über den Fertigungsprozess hinweg.

Ebenso ist es denkbar, den Verlauf den Enttüftungsvorgangs und gegebenenfalls den Zeitpunkt des Öffnens des Werkzeugs über detektierte und gegebenenfalls auf- bereitete Prozessparameter zu regein, und zwar ähnlich wie im Falle des eigentli- chen Schiessvorgangs. Während des Entiüftens des Werkzeugs könnte der Druck- verlauf innerhalb des Werkzeugs als Prozessparameter detektiert werden und könnte ein Vergleich mit einem vorgegebenen Druckverlauf bei ideal erfolgter Entiüftung stattfinden.

Des weiteren ist es möglich, während des Enttüftens des Werkzeugs die Luftströ- mung, insbesondere die aus dem Werkzeug strömende Luftmenge, als Prozesspa- rameter zu detektieren. Sobald eine vorgebbare Menge an Luft entströmt ist, könnte das Werkzeug geöffnet werden, wobei dies von dem inneren Volumen des Werk- zeugs abhängig ist.

Im Rahmen einer ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsge- mässen Verfahrens wird beim Entlüften des Werkzeugs ein vorzugsweise elektro- magnetisch arbeitendes Entlüftungsventil derart angesteuert, dass der im Werkzeug herrschende Druck unter Vermeidung von Drucksprüngen-allmählich-abfällt. Ein linearer Druckabfall hat sich ganz besonders vorteilhaft erwiesen, um nämlich wirk- sam zu vermeiden, dass Sandpartikel zum Ent ! üftungsventi ! hin oder rückwärts in die Schussdüsen hinein mitgerissen werden. Verstopfungen durch mitgerissene Sand- partiel sollen hier wirksam vermieden werden.

Des weiteren könnten die einzelnen Fertigungsschritte bzw. Prozesse und/oder die detektierten und/oder ermittelten Prozessparameter vorzugsweise über eine auf ei- nem Display darstellbare Grafik mit einer optimalen Kurve des Prozessverlaufs ver- glichen werden. Im Rahmen einer solchen Ausgestaltung lässt sich ein optischer Vergleich anhand zweier Kurven vornehmen, wobei die Bedienungsperson beim Ab- weichen der Kurven, nämlich unter Zugrundelegung des Vergleichs bzw. etwaiger Abweichungen interaktiv-regelnd-eingreifen kann. Eine automatische Anpassung bei entsprechenden Abweichungen ist ebenfalls denkbar, wobei sich eine solche An- passung regelmässig auf den Zeitverlauf des Prozesses auswirkt.

Wie bereits zuvor erwähnt, könnte unter Zugrundelegung der detektierten und/oder ermittelten Prozessparameter die-ideale-Prozessdauer ermittelt werden, wobei eine Minimierung der Taktzeit angestrebt wird. So könnte man beispielsweise vorge- ben, dass bei Überschreiten einer vorgebbaren Taktzeit eine Wartung durchgeführt wird oder einen Austausch des Werkzeugs stattfindet.

Jedenfalls ist es grundsätzlich denkbar, dass unter Zugrundelegung der detektierten und/oder ermittelten Prozessparameter der jeweilige Prozess hinsichtlich etwaiger Fehler oder Defekte am Werkzeug oder an der Maschine selbst überwacht wird.

Letztendlich besteht die Möglichkeit, über die ermittelten und gegebenenfalls aufbe- reiteten Prozessparameter Rückschlüsse auf die Qualität der Fertigung und/oder den Zustand des Werkzeugs bzw. der Maschine zu ziehen. Unter Zugrundelegung der detektierten und/oder ermittelten Parameter lässt sich beispielsweise auch der ideale Zeitpunkt für einen automatischen Werkzeugwechsel definieren, so dass bei stets ordnungsgemässem Werkzeug eine geringst mögliche Taktzeit realisierbar ist.

Ebenso lässt sich unter Zugrundelegung der detektierten und/oder ermittelten Pro- zessparameter das-optimale-Wartungsintervall berechnen, so dass auch insoweit eine Minimierung der Taktzeit, vor allem aber auch eine Minimierung unnötiger Re- paraturarbeiten aufgrund ordnungsgemässer und hinreichender Wartung, realisierbar ist.

Abschliessend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voranstehende Er- örterung der beanspruchten Lehre diese nicht über die Patentansprüche hinaus ein- schränkt.