[0001] Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Druckgießen keramischer Artikel. Als Beispiele
für solche Artikel seien im Bereich Sanitärkeramik Klosettbecken, Wasserkästen, Waschbecken
und Bidets genannt, und im Bereich Feinkeramik Geschirr, Vasen und dgl.
[0002] Zu Anlagen der genannten Gattung gehören üblicherweise mehrere Druckgußmaschinen,
die je eine oder mehrere gleichzeitig arbeitende Gießformen aufweisen. Jede dieser
Gießformen ist aus mindestens zwei Formteilen zusammengesetzt, die sich zum Öffnen
und Schließen in bezug zueinander bewegen lassen und üblicherweise aus Kunststoff
bestehen. Druckgußmaschinen dieser Art arbeiten bisher alle nach dem Schema:
Form(en) schließen - Form(en) mit Schlicker füllen und Druckgießen - Form(en) öffnen,
Artikel entnehmen und bei Bedarf Form(en) spülen.
[0003] Von der für einen solchen Arbeitszyklus erforderlichen Zeit entfallen üblicherweise
ungefähr 20 % auf das Schließen und Öffnen der Formen. In der restlichen Zeit erfolgt
das Füllen der Formen mit Schlicker und das Druckgießen. Während des Druckgießens
wird der Schlicker unter zeitabhängig programmierbaren Druck gesetzt, damit sich an
der Innenwand der Formen ein Scherben von gewünschter Dicker ausbildet. Nach dem Druckgießen
wird der Restschlicker entleert und durch Anlegen von Druckluft mit ebenfalls zeitabhängig
steuerbarem Druck eine Verfestigung des Scherbens erzielt. Anschließend werden die
Formen geöffnet und die Artikel entnommen. Die Artikel dürfen nicht lange in den geschlossenen
Formen verweilen, damit sie von in diesen noch enthaltenem Restwasser nicht aufgeweicht
werden.
[0004] Der zeitliche Ablauf eines solches Gießzyklus wird durch die Geometrie der Formen,
durch deren Material und durch die Beschaffenheit des Schlickers bestimmt.
[0005] Die Produktivität einer Anlage zum Druckgießen keramischer Artikel läßt sich grundsätzlich
dadurch erhöhen, daß man die Anzahl installierter Gießformen erhöht. Das bedeutet
aber, daß man die Fluidversorgung zum Öffnen und Schließen der Gießformen sowie die
Schlickerversorgung entsprechend größer dimensionieren muß. Eine höhere Flexibilität
erreicht man damit nicht, da man nach dem Stand der Technik mit einer Anlage, die
mehrere gleichzeitig arbeitende Gießmaschinen aufweist, nur gleiche oder sehr ähnliche
Artikel fertigen kann. Ein Wechsel auf andere Artikel erfordert bisher immer einen
sehr zeitaufwendigen Austausch aller Formen.
[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zum Druckgießen keramischer
Artikel derart zu gestalten, daß sie mit vergleichsweise geringem Investitionsaufwand
eine hohe Produktivität erreicht und im Stande ist, unterschiedliche Artikel gleichzeitig
zu gießen.
[0007] Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. In den Patentansprüchen sowie
im folgenden werden die einzelnen Druckgießmaschinen kurz als Moduln bezeichnet.
[0008] Erfindungsgemäß wird dem oben beschriebenen Ablauf eine Wartezeit (WZ) hinzugefügt,
um mehrere, gegebenenfalls mit sehr unterschiedlichen Gießformen ausgestattete, Moduln
in ihrem Arbeitsablauf aneinander anzupassen. Die Wartezeit (WZ) wird jeweils nach
dem Schließen der Formen eingefügt, damit sie ohne negative Auswirkung auf das Gießverfahren
bleibt. Damit ergibt sich folgender Ablauf:
Formen schließen - Wartezeit - Formen mit Schlicker füllen und Druckgießen - Formen
öffnen, Artikel entnehmen und bei Bedarf Formen spülen.
[0009] Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich durch Einfügen einer entsprechend
den Anforderungen des Einzelfalles berechneten Wartezeit für jedes in eine gattungsgemäße
Anlage einzugliedernde Modul eine Gleichlaufregelung und Optimierung erreichen läßt.
Dementsprechend sind Bedingungen erarbeitet worden, welche die systematische Berechnung
der Wartezeiten ermöglichen. Im folgenden werden die Bedingungen für drei zu regelnde
Moduln aufgeführt:
1. Alle Bewegungsabläufe (Schließen und Öffnen der Formen) werden in die Füll- und
Gießzeiten gelegt. D.h. nur ein Modul darf schließen und öffnen, während die anderen
Moduln die Form füllen oder druckgießen. Bei einer Anlage, zu der beispielsweise drei
Moduln gehören, gelten folgende Bedingungen:
- Modul 1:
- FZ1 + GZ1 ≧ SZ2 + OZ2 + SZ3 + OZ3
- Modul 2:
- FZ2 + GZ2 ≧ SZ1 + OZ1 + SZ3 + OZ3
- Modul 3:
- FZ3 + GZ3 ≧ SZ1 + OZ1 + SZ2 + OZ2
Dabei bedeuten:
FZ Füllzeit SZ Schließzeit
GZ Gießzeit OZ Öffnungszeit
Werden diese Bedingungen nicht erfüllt, lassen sich aus diesem Gleichungssystem durch
Bewegungsabläufe bedingte Wartezeiten WZB wie folgt ermitteln:
- Modul 1:
- WZB1 = (SZ2 + OZ2 + SZ3 + OZ3) - (FZ1 + GZ1)
- Modul 2:
- WZB2 = (SZ1 + OZ1 + SZ3 + OZ3) - (FZ2 + GZ2)
- Modul 3:
- WZB3 = (SZ1 + OZ1 + SZ2 + OZ2) - (FZ3 + GZ3)
Für den Gleichlauf aller Moduln ist es erforderlich, daß alle Zykluszeiten ZZ gleich
sind. Sie werden wie folgt berechnet:
- Modul 1:
- ZZ1 = SZ1 + WZB1 + GZ1 + OZ1 + FZ1
- Modul 2:
- ZZ2 = SZ2 + WZB2 + GZ2 + OZ2 + FZ2
- Modul 3:
- ZZ3 = SZ3 + WZB3 + GZ3 + OZ3 + FZ3
Es wird die maximale Zykluszeit ermittelt und die Differenz zu den anderen Zykluszeiten
der Wartezeit (WZB1...3) hinzuaddiert. Mit so korrigierten bewegungsbedingten Wartezeiten
WZB1', WZB2' und WZB3'erhält man einen Gleichlauf der Moduln, in dem sich die Bewegungsabläufe
nicht überschneiden. Die Startverzögerung, d.h. der zeitliche Versatz des Moduls 2
ergibt sich aus dessen Öffnungszeit. Gleiches gilt für Modul 3.
2. Formen, die nicht zu einem und demselben Modul gehören, sollen nicht gleichzeitig
gefüllt werden, d.h. nur ein Modul darf seine Formen füllen, während die anderen Moduln
Bewegungsabläufe durchführen oder druckgießen. Hierfür gelten folgende Bedingungen:
- Modul 1:
- FZ3 + WZB3' ≦ OZ1 + SZ1 + WZB1'
- Modul 2:
- FZ1 + WZB1' ≦ OZ2 + SZ2 + WZB2'
- Modul 3:
- FZ2 + WZB2' ≦ OZ3 + SZ3 + WZB3'
Werden diese Bedingungen nicht erfüllt, lassen sich aus diesem Gleichungssystem durch
das Füllen der Formen bedingte Wartezeiten WZF wie folgt ermitteln:
- Modul 1:
- WZF1 = (FZ3 + WZB3') - (OZ1 + SZ1 + WZB1')
- Modul 2:
- WZF2 = (FZ1 + WZB1') - (OZ2 + SZ2 + WZB2')
- Modul 3:
- WZF3 = (FZ2 + WZB2') - (OZ3 + SZ3 + WZB3')
Die hieraus ermittelten Wartezeiten bewirken eine zeitliche Verschiebung des Ablaufs.
Deshalb wird die Startverzögerung, d.h. der zeitliche Versatz zwischen den Moduln,
wie folgt ermittelt:
- Modul 2:
- VZ2 = OZ2 + WZF2
- Modul 3:
- VZ3 = OZ3 + WZF3
3. Zum Schluß wird ein Korrekturwert WZK ermittelt, mit dem sichergestellt wird, daß
durch den zeitlichen Versatz noch alle Bewegungsabläufe ohne Überschneidung in den
Füll- und Gießzeiten liegen.
- Modul 1:
- FZ1 + GZ1 + WZB1' ≧ OZ2 + SZ2 + WZF2 + OZ3 + SZ3 + WZF3
- Modul 2:
- FZ2 + GZ2 + WZB2' ≧ OZ1 + SZ1 + WZF1 + OZ3 + SZ3 + WZF3
- Modul 3:
- FZ3 + GZ3 + WZB3' ≧ OZ1 + SZ1 + WZF1 + OZ2 + SZ2 + WZF2
Werden diese Bedingungen nicht erfüllt, lassen sich aus diesem Gleichungssystem Korrekturwerte
WZK für die Wartezeiten wie folgt ermitteln:
- Modul 1:
- WZK1 = (OZ2 + SZ2 + WZF2 + OZ3 + SZ3 + WZF3) - (FZ1 + GZ1 + WZB1')
- Modul 2:
- WZK2 = (OZ1 + Sz1 + WZF1 + OZ3 + SZ3 + WZF3) - (FZ2 + GZ2 + WZB2')
- Modul 3:
- WZK3 = (OZ1 + SZ1 + WZF1 + OZ2 + SZ2 + WZF2) - (FZ3 + GZ3 + WZB3')
Aus den errechneten Korrekturwerten WZK1 usw. wird der größte dieser Werte ermittelt
und zu den bewegungsbedingten Wartezeiten WZB der Moduln 1...3 addiert.
[0010] Diese Bedingungen können für mehr als drei Moduln erweitert werden. In vielen Fällen
sind die Gießzeiten im Vergleich zu den übrigen genannten Zeiten so lang, daß sich
in eine und dieselbe Anlage zum Druckgießen vier oder mehr Moduln eingliedern lassen,
ohne daß unvernünftig lange Wartezeiten entstehen.
[0011] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen
mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Schaltschema einer Anlage zum Druckgießen keramischer Artikel mit drei Moduln,
- Fig. 2
- ein Arbeitsablaufschema der drei Moduln und
- Fig. 3
- ein Flußdiagramm für die Steuerung der Anlage mit ihren drei Moduln.
[0012] Die in Fig. 1 dargestellte Anlage zum Druckgießen keramischer Artikel weist drei
Moduln 1,2 und 3 auf; diese sind beispielsweise handelsübliche Druckgußmaschinen für
sanitärkeramische Artikel und weisen je ein Maschinengestell 4, zwei darin angeordnete
Gießformen 5 und einen zwischen diesen angeordneten hydraulischen oder pneumatischen
Fluidzylinder 6 auf. Die Gießformen 5 haben im dargestellten Beispiel je zwei Formseitenteile
sowie je ein Formoberteil und je ein Formunterteil. Von den beiden Formseitenteilen
jeder Gießform 5 ist eines am zugehörigen Maschinengestell 4 befestigt und das andere
verschiebbar geführt; der zugehörige Fluidzylinder 6 ist zwischen den verschiebbaren
Formseitenteilen angeordnet. Die Bewegungen der Formseitenteile innerhalb des zugehörigen
Maschinengestells 4 wird von einem Meldesystem 7 überwacht; den Formober- und Formunterteilen
ist je ein Endlagenschalter 8 bzw. 9 zugeordnet.
[0013] Die Fluidzylinder 6 sämtlicher zur Anlage gehörigen Moduln 1,2 und 3 sind an eine
gemeinsame Fluidversorgung 10 angeschlossen, die ein handelsübliches Hydraulik- oder
Pneumatikaggregat sein kann und nicht größer bemessen zu sein braucht als zur Versorgung
eines der drei Moduln erforderlich ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß jedes der
drei Moduln 1,2,3 zusätzlich zu dem dargestellten Fluidzylinder 6 weitere, nicht dargestellte
Fluidzylinder aufweisen kann, entsprechend der Anzahl zu bewegender Formober- und
Formunterteile. Die Fluidversorgung 10 ist mit jedem der Moduln 1,2,3 durch ein Paar
Fluidleitungen 11 und 12 verbunden, die durch ein Fluidventil 13 zum Schließen, Geschlossenhalten
und Öffnen der Gießformen 5 gesteuert werden.
[0014] Die Gießformen 5 sämtlicher Moduln 1,2 und 3 sind an eine gemeinsame Schlickerversorgung
14 angeschlossen, die ebenfalls von handelsüblicher Bauart sein kann und nur so groß
bemessen zu sein braucht, wie zur Versorgung der Gießformen eines einzigen der Moduln
erforderlich ist. Die Schlickerversorgung 14 ist in Form eines Vorratsbehälters mit
Schlickerpumpe dargestellt und ist über eine Schlickerhauptleitung 15 und je ein Schlickerventil
16 an die einzelnen Moduln 1,2 und 3 angeschlossen. Vom Schlickerventil 16 jedes der
drei Moduln 1,2 und 3 führt eine untere Steigleitung 17 zu den Gießformen 5 des betreffenden
Moduls, und von den Gießformen geht eine obere Steigleitung 18 aus. Jedes der drei
dargestellten Schlickerventile 18 ist außerdem an einen Ablauf 19 für Restschlicker
angeschlossen. Die oberen Steigleitungen 18 münden in je einen Druckbehälter 20, der
an ein Druckluftventil 21, einen Drucksensor 22 und einen Druckregler 23 angeschlossen
ist.
[0015] Das Meldesystem 7, die Endlagenschalter 8 und 9, die Fluidventile 13, die Schlickerventile
16, die Drucksensoren 22 und die Druckregler 23 sind über ein Steuerleitungssystem
24 an eine gemeinsame Steuerung 25 angeschlossen.
[0016] In Fig. 2 sind die Arbeitszyklen der drei Moduln 1,2 und 3 über der Zeit t aufgetragen.
Mit den Strecken R' und R'' ist angedeutet, daß noch eine Zeitereserve

besteht, sodaß ein viertes Modul in die Anlage eingegliedert werden könnte.
[0017] In Fig. 3 haben die Positionen folgende Bedeutung:
- 26
- Die Steuerung berechnet anhand von eingegebenen Parametern die Wartezeiten WZ der
einzelnen Moduln sowie die Startverzögerung VZ der Moduln 2 und 3. Durch die Berechnung
der Wartezeiten WZ erhält man für alle Moduln die gleiche Zykluszeit und durch die
Startverzögerung VZ den gewünschten Gleichlauf.
- 27
- Anlagenstart
- 28
- Formen schließen und Start zur Messung der Schließzeit SZ. Die Schließzeit wird durch
Parametereingabe beeinflußt, wie Geschwindigkeit und Schließposition für Schließzylinder
seitlicher Formteile, Zeiteingaben für Restwasser ausblasen und Vakuum ziehen sowie
mechanische Verstellungen an Drosselventilen im Hydrauliksystem und mechanische Verstellung
von Endlagenschaltern. Im Automatikbetrieb beeinflussen die Viskosität und die Temperatur
des Öls die Geschwindigkeit des Schließvorganges.
- 29
- Abfrage, ob die Formen geschlossen sind. Wird eine Zykluszeit überschritten, geht
die Anlage in Stop.
- 30
- Nach der Rückmeldung Formen geschlossen, wird die Zeitmessung ausgeschaltet und die
Wartezeit für alle Moduln neu berechnet, um Änderungen im zeitlichen Ablauf auszugleichen.
Die Wartezeit wird gestartet.
- 31
- Abfrage, ob die Wartezeit zu Ende ist.
- 32
- Formen mit Schlicker füllen und die Zeitmessung starten (Füllzeit FZ). Die Füllzeit
wird durch Parametereingabe für den Fülldruck beeinflußt. Im Automatikbetrieb können
Schwankungen der Füllzeit infolge Beschaffenheit und Temperatur des Schlickers auftreten.
- 33
- Abfrage, ob der Fülldruck erreicht ist. Über den Drucksensor erkennt die Steuerung,
ob der programmierte Fülldruck erreicht ist. Wird ein Zeitlimit überschritten, geht
die Anlage in Stop.
- 34
- Der Fülldruck ist erreicht und die Zeitmessung abgeschaltet. Veränderungen werden
in einer Korrektur der Wartezeiten für alle Moduln berücksichtigt. Die Anlage schaltet
auf Druckregelung und der programmierte Gießprozeß beginnt. Die Zeitmessung der Gießzeit
(GZ) wird gestartet. Die Gießzeit wird durch Parameter für die Drucksteuerung beeinflußt.
Im Automatikbetrieb beeinflussen die Beschaffenheit des Schlickers sowie mechanische
Einstellungen von Drosselventilen (z.B. für Druckabbau in den Formen) den zeitlichen
Ablauf.
- 35
- Abfrage, ob der Gießvorgang zu Ende ist und keine anderen Bewegungsabläufe stattfinden.
Die Steuerung erkennt durch Abfrage des Drucksensors, ob der Druck in den Formen abgebaut
ist. Reicht der Regelbereich für die Zykluszeit nicht aus, wird hier der Ablauf kurz
angehalten und durch diesen zeitlichen Versatz zu den anderen Maschinen der Gleichlauf
korrigiert. Wird ein Zeitlimit überschritten, geht die Anlage in Stop.
- 36
- Der Gießvorgang ist beendet und die Zeitmessung abgeschaltet. Veränderungen in der
Gießzeit (GZ) werden durch die Berechnung neuer Wartezeiten ausgeglichen. Die Formen
werden geöffnet und die Zeitmessung gestartet. Durch Parametereingabe für die Ablösezeiten
der einzelnen Formteile sowie für Geschwindigkeit und Position des Schließzylinders
der seitlichen Formenteile wird die Öffnungszeit (OZ) der Formen beeinflußt. Im Automatikbetrieb
beeinflussen mechanische Einstellungen der Drosselventile in der Hydraulik und die
Beschaffenheit des Öls die Öffnungszeit.
- 37
- Abfrage, ob die Formen geöffnet sind. Wird ein Zeitlimit überschritten, geht die Anlage
in Stop.
- 38
- Abfrage, ob die Anlage durch eine Bedienperson gestoppt wurde.
- 39
- Stop der Anlage.
- 40
- Modul 2 wartet, bis Modul 1 das Schließen der Formen meldet.
- 41
- Berechnete Startverzögerung für das Modul 2 starten.
- 42
- Abfrage, ob die Startverzögerung zu Ende ist und Weiterschaltung zu Formen schließen
von Modul 2. Weiterer Ablauf analog zu Modul 1.
1. Anlage zum Druckgießen keramischer Artikel mit
- mehreren zyklisch nacheinander arbeitenden Moduln (1,2,3,), die je mindestens eine
Gießform (5) und je mindestens einen Fluidzylinder (6) aufweisen, mit dem sich die
zugehörige Gießform (5) ) in einer Schließzeit (SZ) schließen und in einer Öffnungszeit
(OZ) öffnen läßt,
- einer gemeinsamen Fluidversorgung (10), an welche die Fluidzylinder (6) über Fluidventile
(13) angeschlossen sind,
- einer gemeinsamen Schlickerversorgung (14), an welche die Gießformen (5) über Schlickerventile
(16) angeschlossen sind, die jeweils während einer Füllzeit (FZ) zur Schlickerversorgung
(14) hin geöffnet, während einer sich daran anschließenden Gießzeit (GZ) geschlossen
und danach zum Ablaufenlassen von Restschlicker zu einem Ablauf (19) hin geöffnet
sind,
- Druckreglern (23), die je einem Modul (1,2,3) zugeordnet sind, um in den Gießformen
(5) jeweils während der Gießzeit (GZ) einen geregelten Schlickerdruck aufrechtzuerhalten,
und
- einer allen Moduln (1,2,3) zugeordneten gemeinsamen Steuerung (25), die das Öffnen,
Schließen und Füllen der Gießformen (5) sowie den Druckverlauf beim Gießen überwacht
und so programmiert ist, daß
- die Öffnungs- und Schließzeiten (OZ,SZ) keines Moduls (1,2,3) sich mit der Öffnungs-
oder Schließzeit eines der anderen Moduln überlappen, und
- zwischen der Schließzeit (SZ) und der Füllzeit (FZ) jedes Moduls (1,2,3), bei dem
die Summe der Öffnungs-, Schließ-, Füll- und Gießzeiten (

) kleiner als die entsprechende Summe bei einem der anderen Moduln ist, eine Wartezeit
(WZ) eingefügt wird.
2. Anlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (25) ferner so programmiert ist, daß die
Füllzeit (FZ) keines Moduls (1,2,3) sich mit der Füllzeit eines der anderen Moduln
überlappt.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit (WZ) eine bewegungsbedingte Wartezeit (WZB)
enthält, die für jedes Modul (z.B.1) bemessen wird als Summe der Schließzeiten (SZ2,
SZ3) und Öffnungszeiten (OZ2, OZ3) sämtlicher übrigen Moduln (2,3), vermindert um
die Summe der Füllzeit (FZ1) und der Gießzeit (GZ1) des betreffenden Moduls (1) selbst.
4. Anlage nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß als Summe sämtlicher genannten Zeiten für jedes einzelne
Modul (1,2,3) eine Zykluszeit (ZZ) ermittelt wird und die Wartezeiten erforderlichenfalls
durch Addieren eines Zuschlags so korrigiert werden, daß sich für alle Moduln (1,2,3)
die gleiche Zykluszeit ergibt.
5. Anlage nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit (WZ) ferner eine füllungsbedingte Wartezeit
(WZF) enthält, die für jedes Modul (z.B.1) bemessen wird als Summe der Füllzeit (FZ3)
und der korrigierten bewegungsbedingten Wartezeit (WZB3') des dem betreffenden Modul
(1) im Arbeitszyklus vorangehenden Moduls (3), vermindert um die Summe der Öffnungszeit
(OZ1), Schließzeit (SZ1) und korrigierten bewegungsbedingten Wartezeit (WZB1') des
betreffenden Moduls (1) selbst.
6. Anlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit (WZ) ferner eine Wartezeitkorrektur (WZK)
enthält, die für jedes Modul (z.B.1) bemessen wird als Summe der Öffnungszeiten (OZ2,
OZ3), Schließzeiten (SZ2, SZ3) und füllungsbedingten Wartezeiten (WZF2, WZF3) sämtlicher
übrigen Moduln (2,3), vermindert um die Summe der Füllzeit (FZ1), Gießzeit (GZ1) und
korrigierten bewegungsbedingten Wartezeit (WZB1') des betreffenden Moduls (1) selbst.