DE10217953C1 - Continuous weighing instrumentation determining molten metal delivery, supports casting channel permitting vertical motion and signaling a measurement unit - Google Patents
Continuous weighing instrumentation determining molten metal delivery, supports casting channel permitting vertical motion and signaling a measurement unitInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Menge geschmolzenen Me talls, das aus einem Vorratsbehälter mit einer Verschlusseinrichtung zum Stoppen des Metallflusses aus dem Vorratsbehälter über eine Gießrinne einer Gießvorrich tung, insbesondere Druckgießvorrichtung, zugeführt wird.The invention relates to a device for measuring the amount of melted Me talls that come from a storage container with a closure device for stopping the metal flow from the storage container via a pouring spout of a pouring device device, in particular die casting device, is supplied.
Viele Gießprozesse sind empfindlich gegenüber der verwendeten Menge geschmol zenen Metalls. Dies gilt insbesondere für Druckgießprozesse, bei denen ein ange schlossenes, definiertes Volumen vorhanden ist, in das das geschmolzene Material unter Druck eingepresst wird. Wird dabei eine zu geringe Menge geschmolzenen Metalls verwendet, wird der benötigte Druck für den Gießvorgang nicht aufgebaut, während eine zu große Menge geschmolzenen Metalls die Bewegung des Gießkol bens vorzeitig beendet und - je nach Auslegung der Maschine - zu verschiedenar tigen Fehlern und Störungen führen kann.Many casting processes are sensitive to the amount used zenen metal. This is especially true for die casting processes where a closed, defined volume is present in which the molten material is pressed in under pressure. If there is too little melted Used metal, the pressure required for the casting process is not built up, too much molten metal causes the movement of the pouring piston bens ended prematurely and - depending on the design of the machine - too different errors and malfunctions.
Durch EP 0 197 494 A1 ist es bekannt, das geschmolzene Metall vor dem Einleiten in die Gießform in eine Waagschale einzuleiten und zu wiegen. Das abgewogene Metall wird dann mittels eines bewegbaren Stopfens, der eine Auslauföffnung frei gibt, in die Gießform eingefüllt.It is known from EP 0 197 494 A1 that the molten metal is introduced before it is introduced to be introduced into the mold in a weighing pan and weighed. The weighed Metal is then removed using a movable plug that clears an outlet opening there, filled into the mold.
Hierdurch wird nicht nur der Füllvorgang erheblich verlängert und so die Produktivi tät Gießanlage deutlich verringert, sondern auch eine Abkühlung des geschmolze nen Metalls verursacht, die zu Störungen des Gießvorgangs führen kann. In einer durch DE 28 10 622 A1 bekannten ähnlichen Vorrichtung wird das flüssige Metall gewogen, bevor es in kippbar angeordnete Zuführrinnen für Stranggießketten gelei tet wird.This not only significantly lengthens the filling process and thus the productivity Casting plant significantly reduced, but also a cooling of the melted cause metal, which can lead to malfunctions in the casting process. In a the similar device known from DE 28 10 622 A1 is the liquid metal weighed before it was delivered in tilting feed troughs for continuous casting chains is tested.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde, eine exakt dosierte Zuführung des geschmolzenen Metalls zu der Gießvorrichtung zu ermögli chen, ohne dadurch den Zuführungsvorgang zu verlängern und eine größere Ab kühlung des geschmolzenen Metalls in Kauf zu nehmen.The present invention is therefore based on the problem, an exact one metered supply of the molten metal to the casting device chen without prolonging the feeding process and a larger Ab to accept cooling of the molten metal.
Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung der eingangs er wähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abschnitt der Gießrinne lotrecht bewegbar gelagert und in der Bewegungsrichtung mittels einer Wiegeein richtung gehalten ist und dass eine Auswertungseinrichtung aus den Messwerten der Wiegeeinrichtung für das wenigstens über den Abschnitt der Gießrinne fließen de Metall die zugeführte Menge bestimmt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird wenigstens ein Abschnitt der Gießrinne so ausgebildet, dass er einen Teil einer Wiegeeinrichtung bildet, sodass die Menge des über den Abschnitt der Gießrinne fließenden Metalls durch einen dynamische Wägung bestimmbar ist, indem die momentanen Messwerte - ggf. unter Berücksichtigung der Länge des Abschnitts der Gießrinne - aufintegriert zur Bestimmung der Gesamtmenge des geschmolzenen Metalls ausgewertet werden.To solve this problem, according to the invention, he is a device at the beginning mentioned type characterized in that at least a portion of the trough mounted vertically movable and in the direction of movement by means of a cradle direction is kept and that an evaluation device from the measured values the weighing device for the flow at least over the portion of the trough de metal determines the amount supplied. In the device according to the invention at least a portion of the trough is formed so that it is part of a Weighing device forms so that the amount of over the section of the trough flowing metal can be determined by a dynamic weighing by the Current measured values - taking into account the length of the section, if necessary the trough - integrated to determine the total amount of melted Metal are evaluated.
Es ist erkennbar, dass durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der die Gieß rinne selbst zur Bestimmung der zugeführten Menge verwendet wird, weder die Verweilzeit des geschmolzenen Metalls in der Zuführung zur Gießvorrichtung ver längern noch eine zusätzliche Abkühlung bewirken muss, da die Zuführung aus schließlich durch das Fließen des Metalls durch die Gießrinne erfolgt und kein Um füllen in andere Behälter erforderlich ist.It can be seen that the device according to the invention, in which the casting gutter itself is used to determine the quantity supplied, neither the Ver dwell time of the molten metal in the feed to the casting device longer must cause additional cooling, because the supply is off finally done by flowing the metal through the trough and not a turn filling in other containers is required.
Aus der so ermittelten Menge des zugeführten geschmolzenen Metalls können im Bedarfsfall korrigierende Eingriffe in die Gießvorrichtung veranlasst werden. From the amount of molten metal supplied in this way, Corrective interventions in the casting device can be initiated if necessary.
Es ist aber auch möglich, durch die Auswertungseinrichtung die Verschlusseinrich tung zu steuern.However, it is also possible to use the closure device by means of the evaluation device control.
Die Steuerung der Verschlusseinrichtung durch die Auswertungseinrichtung kann unmittelbar dadurch erfolgen, dass die Verschlusseinrichtung betätigt wird, wenn die durch Messung bestimmte Menge einer vorbestimmten Menge entspricht, so dass der weitere Fluss des Metalls aus dem Vorratsbehälter in die Gießrinne ge stoppt wird. Es ist aber auch möglich, über die gemessenen Werte eines Gießvor ganges die Dosierung eines erst folgenden Gießvorganges zu beeinflussen. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass für die Dosierung der Vorratsbehälter für eine vorbestimmte Zeit geöffnet wird. Stellt sich durch die Wägung an der Gießrinne heraus, dass beispielsweise die zugeführte Menge geschmolzenen Metalls tendenzi ell geringer wird, kann die Auswertungs- und Steuerungseinrichtung die Öffnungs zeit der Verschlusseinrichtung des Vorratsbehälters in geeigneter Weise verlängern. In diesem Fall findet ein Regelvorgang statt, der allerdings so ausgelegt sein sollte, dass die Regelabweichungen innerhalb vorgegebener Toleranzen liegen.The evaluation device can control the closure device take place directly in that the closure device is actuated when the quantity determined by measurement corresponds to a predetermined quantity, so that the further flow of the metal from the storage container into the trough ge stops. However, it is also possible to use the measured values of a casting process ganges to influence the dosage of a subsequent casting process. This is possible, for example, that for the dosage of the storage container for a predetermined time is opened. This is due to the weighing on the trough found that, for example, the amount of molten metal supplied tends to becomes smaller, the evaluation and control device can open extend the time of the closure device of the storage container in a suitable manner. In this case, a control process takes place, which should however be designed that the control deviations are within specified tolerances.
Für eine einfache und mit hoher Genauigkeit durchzuführende Auswertung kann in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Gießrinne in einem Gehäuse als Spiralbahn ausgebildet und derart dimensioniert ist, dass das bei einem Gießvorgang benötigte Metall vollständig von der Gießrinne aufnehmbar ist. In die sem Fall kann die Wiegeeinrichtung mit der gesamten Gießrinne und dem sie umge benden Gehäuse verbunden sein. Das Gehäuse kann dabei als Wärmeisolator aus genutzt werden, sodass eine Abkühlung des geschmolzenen Metalls in der Gießrin ne gering gehalten werden kann. Zur Aufnahme unterschiedlicher Sollmengen des geschmolzenen Metalls kann die Gießrinne auswechselbar in dem Gehäuse ange ordnet sein, sodass eine an die betreffende Sollmenge angepasste Gießrinne in das Gehäuse eingesetzt werden kann.For a simple and high-precision evaluation, in An embodiment of the invention can be provided that the launder in one Housing designed as a spiral track and is dimensioned such that the one Casting process required metal is completely receivable from the launder. In the Sem case, the weighing device with the entire trough and the other way around be connected housing. The housing can be a heat insulator be used, so that a cooling of the molten metal in the casting ring ne can be kept low. To accommodate different target quantities of molten metal, the trough can be replaced interchangeably in the housing be arranged so that a pouring channel adapted to the target quantity in question into the Housing can be used.
Eine konstruktiv weniger aufwändige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass ein Abschnitt der Gießrinne an seinem oberen Ende um eine horizontale Dreh achse kippbar gelagert und an seinem unteren Ende von der Wiegeeinrichtung ge halten ist. In diesem Fall wird das Gewicht inkrementaler Abschnitte des fließenden Metalls bestimmt und - in Abhängigkeit von der Länge des Abschnitts - zu dem Gesamtgewicht, das der Gesamtmenge entspricht, aufintegriert.A less complex embodiment of the invention consists in that a section of the launder at its top end by a horizontal rotation axis tilted and ge at its lower end by the weighing device hold is. In this case, the weight of incremental sections of the flowing Metal determined and - depending on the length of the section - to the Total weight, which corresponds to the total amount, integrated.
Der für die Wägung benutzte Abschnitt der Gießrinne kann der Endabschnitt der Gießrinne sein, also an seinem unteren Ende mit einer Auslauföffnung versehen sein, durch die das geschmolzene Metall hindurch in die Gießvorrichtung gelangt.The portion of the trough used for weighing can be the end portion of the Be pouring trough, that is, provided at its lower end with an outlet opening through which the molten metal passes into the casting device.
Der Abschnitt der Gießrinne kann aber auch zwischen ortsfesten Teilen der Gieß rinne angeordnet sein.The section of the pouring gutter can also be between fixed parts of the pourer gutter be arranged.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders und vorzugsweise geeignet für eine Druckgießvorrichtung, insbesondere für das Gießen von Nichteisen-Metallen, vorzugsweise Aluminium.The device according to the invention is particularly and preferably suitable for a die casting device, in particular for the casting of non-ferrous metals, preferably aluminum.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is intended in the following with reference to the embodiment shown in the drawing tion examples are explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer mit einer spiralförmigen Gießrinne ausgebildeten Zuführungsvorrichtung für geschmolzenes Metall zu ei ner Gießvorrichtung, in einer Anfangsphase der Zuführung Fig. 1 is a schematic representation of a supply device for molten metal formed with a spiral trough to egg ner casting device, in an initial phase of the supply
Fig. 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1 in einer mittleren Phase der Zuführung, in der das geschmolzene Metall vollständig in der Gießrinne enthalten ist Fig. 2 is a representation of FIG. 1 in a middle phase of the feed, in which the molten metal is completely contained in the trough
Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 1 für ein Endstadium der Zuführung Fig. 3 is an illustration of FIG. 1 for a final stage of the feed
Fig. 4 anderes Ausführungsbeispiel einer Zuführungsvorrichtung, bei der ein Endstück der Gießrinne als Teil einer Wiegeeinrichtung fungiert Fig. 4 shows another embodiment of a feed device in which an end piece of the trough functions as part of a weighing device
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zuführungs vorrichtung, bei der ein Zwischenabschnitt der Gießrinne als Teil der Wiegeeinrichtung ausgebildet ist. Fig. 5 shows a further embodiment of a feed device according to the invention, in which an intermediate section of the trough is formed as part of the weighing device.
Fig. 1 lässt ein als Rinne ausgebildetes Auslaufstück 1 eines (nicht dargestellten) Warmhalteofens für geschmolzenes Metall erkennen, das einen nach unten gerich tete Auslauföffnung 2 aufweist. Aus dem Warmhalteofen auslaufendes geschmol zenes Metall 3 fließt somit in eine unter der Auslauföffnung 2 angeordneten, spiral förmig ausgebildeten Gießrinne 4, die sich innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 5 befindet. Das zylindrische Gehäuse 5 besteht aus einem Außenzylinder 6 und einem Innenzylinder 7, die einen ringförmigen Raum 8 bilden, in dem die Gießrinne 4 spi ralförmig nach unten verläuft. Die Gießrinne 4 kann zusammen mit dem Innenzylin der 7 eine auswechselbare Einheit bilden, um Gießrinnen 4 mit verschiedenen Auf nahmekapazitäten einsetzen zu können. Eine Auslauföffnung 9 des Gehäuses 5 liegt oberhalb einer Einlauföffnung 10 einer Gießvorrichtung 11. Die Einlauföffnung 10 ist durch einen horizontal verschiebbaren Gießkolben 12 verschließbar. Der Gießkolben 12 wird in Richtung einer in der Zeichnung nur schematisch dargestell ten Gießform 13 verschoben. Fig. 1 shows a formed as a trough outlet 1 of a (not shown) holding furnace for molten metal, which has a downward-directed outlet opening 2 . Molten metal 3 flowing out of the holding furnace thus flows into a spiral-shaped pouring trough 4 arranged under the outlet opening 2 , which is located within a cylindrical housing 5 . The cylindrical housing 5 consists of an outer cylinder 6 and an inner cylinder 7 , which form an annular space 8 , in which the trough 4 runs spirally downward. The trough 4 can form together with the inner cylinder of FIG. 7 an interchangeable unit in order to use troughs 4 with different capacities. An outlet opening 9 of the housing 5 lies above an inlet opening 10 of a casting device 11 . The inlet opening 10 can be closed by a horizontally displaceable casting piston 12 . The casting plunger 12 is moved in the direction of a mold 13 shown only schematically in the drawing.
Das Gehäuse 5 ist an einer Wiegeeinrichtung 14 aufgehängt, welche als elektroni sche Hängewaage ausgebildet ist und darüber hinaus eine Auswertungs- und Steuerungseinrichtung 15 aufweist. In Fig. 1 ist ferner eine glockenförmige Messwertkurve dargestellt, die den Verlauf der durch die Wägung bestimmten Mas se über die Messzeit charakterisiert.The housing 5 is suspended from a weighing device 14 , which is designed as an electronic suspension scale and moreover has an evaluation and control device 15 . In Fig. 1 is a bell-shaped curve of measured values is further shown that the course of the se determined by the weighing Mas characterized over the measurement period.
Da in dem in Fig. 1 dargestellten Zustand erst wenig geschmolzenes Metall in die mit der Wiegeeinrichtung 14 verbundene Gießrinne 4 geflossen ist, werden Mess werte aus dem in Fig. 1 gekennzeichneten Anfangsbereich der Messkurve erfasst.Since, in the state shown in FIG. 1, only a little molten metal has flowed into the casting trough 4 connected to the weighing device 14 , measured values are recorded from the initial region of the measuring curve identified in FIG. 1.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Zustand ist das flüssige Metall 3 vollständig in die Gießrinne 4 eingefüllt, sodass die von der Wiegeeinrichtung 14 ermittelten Mess werte nunmehr im Maximalbereich der Messkurve liegen, wie dies in Fig. 2 ange deutet ist.In the state shown in FIG. 2, the liquid metal 3 is completely filled into the casting trough 4 , so that the measured values determined by the weighing device 14 are now in the maximum range of the measurement curve, as indicated in FIG. 2.
Nachdem das flüssige Metall 3 die Auslauföffnung 9 des Gehäuses 4 erreicht hat, nehmen die Messwerte wieder ab. Für das in Fig. 3 dargestellte Endstadium der Befüllung befinden sich die Messwerte somit in dem in Fig. 3 eingezeichneten Be reich der Messkurve.After the liquid metal 3 has reached the outlet opening 9 of the housing 4 , the measured values decrease again. For the final stage of filling shown in FIG. 3, the measured values are thus in the area of the measurement curve shown in FIG. 3.
Die zur Wiegeeinrichtung 14 gehörende Auswertungs- und Steuerungseinrichtung 15 ermittelt aus den gemessenen Werten die zugeführte Menge des geschmolzenen Metalls 3 und vergleicht diese Menge mit einer für den Gießprozess vorgegebenen Sollmenge. Die Auswertungs- und Steuerungseinrichtung 15 kann eine (nicht dar gestellte) Verschlusseinrichtung des als Vorratsbehälter ausgebildeten Wärmeofens unmittelbar verschließen, wenn die zugeführte Menge die Sollmenge erreicht hat oder aber - wie oben erläutert - aus dem Vergleich von Sollmenge und Istmenge einen Regelwert für eine folgende Dosierung ermitteln. The evaluation and control device 15 belonging to the weighing device 14 determines the amount of molten metal 3 supplied from the measured values and compares this amount with a target amount specified for the casting process. The evaluation and control device 15 can immediately close a (not shown) closure device of the heating furnace designed as a storage container when the quantity supplied has reached the target quantity or - as explained above - from the comparison of target quantity and actual quantity a control value for a subsequent metering determine.
Es ist erkennbar, dass in dem Fall einer direkten Steuerung die in dem Auslaufstück 1 des Warmhalteofens enthaltene Menge geschmolzenen Metalls 3 additiv berück sichtigt werden muss, da diese Menge noch nicht dem Wiegevorgang zugeführt ist. Diese Berücksichtigung entfällt, wenn lediglich ein Regelwert für die nächste Dosie rung ermittelt wird.It can be seen that in the case of direct control, the amount of molten metal 3 contained in the outlet piece 1 of the holding furnace must be taken into account additively, since this amount has not yet been fed into the weighing process. This consideration does not apply if only one control value for the next dosage is determined.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zufüh rungsvorrichtung schließt sich an das Auslaufstück 1 ein Abschnitt 41 einer Gieß rinne 4 an, die zum Transport des geschmolzenen Metalls 3 schräg nach unten ge richtet ist und am oberen Ende an einem ortsfesten Maschinenteil 16 an einer hori zontalen Drehachse 17 in lotrechter Richtung kippbar gelagert ist. Das untere Ende des Abschnitts 41 ist mit der hier als Hängewaage ausgebildeten Wiegeeinrichtung 14 verbunden.In the embodiment of a feed device according to the invention shown in FIG. 4, a portion 41 of a casting trough 4 joins the outlet piece 1 , which is directed obliquely downwards for transporting the molten metal 3 and is connected to a stationary machine part 16 at the upper end a horizontal axis of rotation 17 is tiltably supported in the vertical direction. The lower end of section 41 is connected to the weighing device 14 , which is designed here as a hanging scale.
Der Abschnitt 41 weist eine nach unten gerichtete Auslauföffnung 9 auf, die mit der Einlauföffnung 10 der Gießvorrichtung 11 fluchtet.The section 41 has a downwardly directed outlet opening 9 which is aligned with the inlet opening 10 of the casting device 11 .
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Auslaufstück 1 wie derum ortsfest angebracht. An das Auslaufstück 1 schließt sich ein Abschnitt 42 und ein ortsfestes Endstück 43 der Gießrinne 4 an. Das Endstück 43 weist die Auslauföffnung 9 auf.In the embodiment shown in Fig. 5, the outlet piece 1 is again fixed in place. A section 42 and a fixed end piece 43 of the runner 4 adjoins the outlet piece 1 . The end piece 43 has the outlet opening 9 .
Der Abschnitt 42 wird von einer elektronischen Wiegeeinrichtung 14 gelagert. Sei ne Verschiebung in lotrechter Richtung durch durchfließendes geschmolzenes Me tall 3 bildet den Messwert für die Wiegeeinrichtung 14, die in diesem Fall auf Druck belastet wird.The section 42 is stored by an electronic weighing device 14 . Be ne displacement in the vertical direction by flowing molten metal tall 3 forms the measured value for the weighing device 14 , which in this case is subjected to pressure.
Fig. 5 lässt schematisch noch Verbindungsstücke 18 zwischen den ortsfesten Teilen Auslaufrinne 1 und Endstück 43 der Gießrinne 4 erkennen. FIG. 5 shows schematically connecting pieces 18 between the fixed parts of the outlet channel 1 and the end piece 43 of the pouring channel 4 .
Bei den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen werden Mess wertinkremente bestimmt, die zu einem die Gesamtmenge repräsentierenden Messwert aufintegriert werden können, um eine die durchgeflossene Gesamtmenge repräsentierenden Messwert mit einer Soll-Gesamtmenge zu vergleichen. Für be sondere Fälle ist es auch denkbar, einen unmittelbaren Vergleich der gemessenen Inkremente mit vorher bestimmten Soll-Inkrementen durchzuführen.In the exemplary embodiments shown in FIGS . 4 and 5, measured value increments are determined which can be integrated into a measured value representing the total quantity in order to compare a measured value representing the total quantity flowed through with a target total quantity. For special cases, it is also conceivable to carry out a direct comparison of the measured increments with predetermined target increments.
Aus den dargestellten Ausführungsbeispielen ist erkennbar, dass die Mengenbe stimmung für die Dosierung unmittelbar beim Durchfluss des geschmolzenen Me talls 3 erfolgt, sodass keine Umfüllvorgänge in eine Wägevorrichtung o. ä. erforder lich sind.It can be seen from the illustrated exemplary embodiments that the quantity determination for the metering takes place directly when the molten metal 3 flows through, so that no transfer operations into a weighing device or the like are necessary.
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