Vorrichtung und Verfahren zur Giesskerntemperierung

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Gießkerntemperierung.
Erfindungsgemäß wird ein Temperiermediumdruck in einer Einlassleitung und/oder in einer Auslassleitung eines Temperierkanals in einem zu temperierenden Gießkern und/oder ein Differenzdruck zwischen einem Temperiermediumdruck in der Einlassleitung und einem Temperiermediumdruck in der Auslassleitung ermittelt und abhängig davon eine Kernbruchinformation und/oder eine Feinleckageinformation und/oder eine Temperierkanalverengungsinformation erzeugt.
Verwendung z.B. zur Temperierung von Kernen von Druckgussformen in Druckgießmaschinen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Gießkerntemperierung, wie sie beispielsweise in Druckgießmaschinen zur Kühlung von Kernen entsprechender Druckgussformen verwendet werden.

[0002] Kerne von Druckgussformen werden während des Gießprozesses typischerweise mit Wasser als Temperiermedium gekühlt, um eine entsprechende Wärmeabfuhr von den Kernen zu gewährleisten und auf diese Weise längere Lebensdauern der Gießkerne in den Formen zu erzielen, beispielsweise für Gießformen, die beim Aluminiumdruckguss eingesetzt werden. Im Fall eines Kernbruches kann eine entsprechende Kernbruchleckage des zugehörigen Kühlwasser-Strömungskanalsystems entstehen, mit der Problematik, dass dies nicht zu Schadensfällen z.B. durch eine Wasserdampfexplosion während des Gießvorgangs führen sollte. Zu Problemen kann auch eine etwaige Verengung des Temperierkanals führen, in welchem das Temperiermedium durch den Gießkern hindurchgeleitet wird.

[0003] Als Abhilfe ist es dazu bekannt, die Kühlwasserzufuhr zum Kern für die Zeitdauer der Schmelzezufuhr in die Form, d.h. während des sogenannten Schussvorgangs, durch ein in einer zugehörigen Wassereinlassleitung angeordnetes Ventil zu unterbrechen. Die Problematik eines eventuellen Schadensfalles bei einem auftretenden Kernbruch bleibt dabei aber bestehen, wenn das Ventil während des Gießvorgangs nicht korrekt schließt.

[0004] Da die Kerntemperierung einen wesentlichen Anteil an der Lebensdauer der Kerne hat und sich bei verbesserter Wärmeabfuhr die Gießzykluszeiten verkürzen lassen, besteht das Bestreben, den Kern kontinuierlich zu temperieren, d.h. auch während des jeweiligen Schussvorgangs, und so für ein konstantes Temperaturniveau des Kerns zu sorgen. Wenn dazu ein entsprechendes Temperiergerät mit kontinuierlicher Temperiermediumzufuhr eingesetzt wird, ist es von großer Bedeutung, eine durch einen Kernbruch bedingte Leckage und bei Bedarf auch feinere Leckagen z.B. aufgrund von Rissbildung im Kern, die nur vergleichsweise geringe Austrittsraten an Temperiermedium zur Folge haben, schnellstmöglich zu erkennen, um eine entsprechende Warnmeldung bereitstellen und gegebenenfalls den weiteren Betrieb der Gießmaschine stoppen zu können, damit der Form keine flüssige Schmelze mehr zugeführt wird, bevor die Leckage behoben ist. Grundsätzlich ist es bei einer solchen kontinuierlichen Kerntemperierung denkbar, mittels einer Differenzdurchflussmessung eine von derartigen Leckagen verursachte Durchflussänderung des Kühlwassers zu erfassen und auf diese Weise einen Kernbruch zu erkennen. Ein derartiges Temperierungssystem ist jedoch relativ stark schmutzanfällig, und der Durchfluss und somit auch der Differenzdurchfluss ist eine relativ träge Messgröße,was eine zuverlässige, rasche Leckdetektion mit dieser Methode beträchtlich erschwert.

[0005] Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Gießkerntemperierung zugrunde, mit denen sich ein Gießkern mit hoher Funktionszuverlässigkeit temperieren lässt und mit denen insbesondere ein Kernbruch, eine sonstige Leckage und/oder eine Temperierkanalverengung des Kerns vergleichweise rasch und zuverlässig erkannt werden kann.

[0006] Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eines korrespondierenden Gießkerntemperierungsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0007] Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, dass im Fall einer Kernbruchleckage, verglichen mit einem fehlerfreien Verlauf eines jeweiligen Gießvorgangs, ein schlagartiger Anstieg des Differenzdrucks des Temperiermediums während des Gießvorgangs zwischen dem (Vorlauf-)Druck in der zum Gießkern führenden Einlassleitung und dem (Rücklauf-)Druck in der vom Gießkern abführenden Auslassleitung beobachtet wird. Weiter wird beobachtet, dass im Fall einer z.B. rissbedingten Feinleckage der Auslassleitungsdruck und der Einlassleitungsdruck während des jeweiligen Gießvorgangs in detektierbarem Maß absinken. Weiter nutzt die Erfindung aus, dass der Einlassleitungsdruck signifikant ansteigt, wenn sich der Temperierkanal des Kerns verengt.

[0008] Basierend auf dieser Erkenntnis beinhaltet die Erfindung die Maßnahme, den Temperiermediumdruck in der Einlassleitung, d.h. den Vorlaufdruck, den Temperaturmediumdruck in der Auslassleitung, d.h. den Rücklaufdruck, und den Differenzdruck zwischen Einlassleitung und Auslassleitung mittels einer entsprechend ausgelegten Druckermittlungseinrichtung zu erfassen bzw. zu bestimmen und die ermittelten Druckgrößen mittels einer dafür ausgelegten Temperiersteuereinrichtung zu bewerten und abhängig davon eine Kernbruchinformation und/oder eine Feinleckageinformation und/oder eine Information über eine Temperierkanalverengung des Kerns zu erzeugen. Mit anderen Worten ermöglicht die Erfindung je nach Systemauslegung die Erzeugung von einer, zwei oder allen diesen drei Störungsinformationen anhand einer entsprechenden Auswertung von Druckverläufen eines auch während der Gießvorgänge den Gießkern durchströmenden Temperaturmediums. Da derartige Druckänderungen deutlich schneller reagieren als eine Durchflussmessung, kann ein Kernbruch, eine Feinleckage bzw. eine Kanalverengung durch die Erfindung entsprechend schneller erkannt werden als auf Basis von Durchflussmessungen. Insbesondere wird im Fall eines Kernbruchs ein schlagartiger, deutlicher Anstieg des Differenzdrucks verglichen mit dem störungsfreien Normalbetrieb beobachtet, was die sichere Erkennung eines Kernbruchs erleichtert.

[0009] In Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Druckbewertung ein Vergleichen des ermittelten Vorlaufdrucks während eines jeweiligen Gießvorgangs mit einem zugehörigen, vorgebbaren Maximumgrenzwert und/oder mit einem ermittelten Vorlaufdruck zwischen je zwei Gießvorgängen, ein Vergleichen des ermittelten Rücklaufdrucks während eines jeweiligen Gießvorgangs mit einem zugehörigen, vorgebbaren Minimumgrenzwert und/oder mit einem ermittelten Rücklaufdruck zwischen je zwei Gießvorgängen und/oder ein Vergleichen des ermittelten Differenzdrucks während eines jeweiligen Gießvorgangs mit einem zugehörigen, vorgebbaren Maximumgrenzwert und/oder mit einem ermittelten Differenzdruck zwischen je zwei Gießvorgängen. Diese Bewertung bezüglich Vorlaufdruck, Rücklaufdruck bzw. Differenzdruck ermöglicht eine sehr zuverlässige und rasche Kernbruch- und/oder Feinleckageerkennung basierend auf den oben erwähnten Druckcharakteristika des Temperiermediums während eines jeweiligen Gießvorgangs einerseits und zwischen je zwei Gießvorgängen andererseits bei Vorliegen einer Kernbruch- bzw. Feinleckage verglichen mit dem störungsfreien Normalbetrieb. Außerdem kann damit bei Bedarf auch eine Temperierkanalverengung rasch und zuverlässig erkannt werden.

[0010] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann für die Differenzdruckbewertung die Vorgabe zweier unterschiedlicher Maximumgrenzwerte vorgesehen sein, von denen ein erster, niedrigerer Grenzwert als Warngrenzwert zur Erzeugung einer Warnmeldung und ein zweiter, größerer Grenzwert als Störgrenzwert zum Melden einer kernbruchbedingten Störung fungieren. Dadurch können abgestufte Maßnahmen bei Entstehen und Erkennen einer Kernbruchleckage vorgenommen werden.

[0011] In einer Weiterbildung der Erfindung ist eine kontinuierliche Durchströmung des jeweiligen Gießkern-Temperierkanals mit einem Temperiermedium, z.B. Kühlwasser, sowohl während als auch zwischen aufeinanderfolgenden Gießvorgängen vorgesehen, in denen der Gießkern verwendet wird. Dies hat den Vorteil, dass der Gießkern auf einem vergleichbar konstanten Temperaturniveau gehalten werden kann. Eine Unterbrechung der Temperiermediumzufuhr in den Temperierkanal des Kerns während des jeweiligen Gießvorgangs als reine Vorsichtsmaßname ist nicht erforderlich, da erfindungsgemäß eine etwaige Kernbruchleckage sicher und rasch erkannt wird.

[0012] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird durch die Druckbewertung auf eine Verengung des Temperierkanals des Kerns geschlossen, wenn der ermittelte Vorlaufdruck den zugehörigen Maximumgrenzwert überschreitet.

[0013] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird es als eine Feinleckageinformation gewertet, wenn der ermittelte Rücklaufdruck während des Gießvorgangs um mehr als ein vorgebbares Maß absinkt und der ermittelte Differenzdruck unter seinem Maximumgrenzwert bleibt und/oder nicht um mehr als ein vorgebbares Maß vom ermittelten Differenzdruck zwischen je zwei Gießvorgängen abweicht.

[0014] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird es als eine Kernbruchinformation gewertet, wenn der ermittelte Differenzdruck während des Gießvorgangs den zugehörigen Maximumgrenzwert überschreitet. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird es als eine Kernbruchinformation gewertet, wenn der ermittelte Differenzdruck während der Gießvorgänge um ein vorgebbares Maß über dem ermittelten Differenzdruck zwischen je zwei Gießvorgängen liegt.

[0015] In Weiterbildung der Erfindung wird ein Stoppsignal zum Unterbinden eines nächsten Gießvorgangs erzeugt, wenn durch die Druckbewertung auf eine Kernbruchleckage und/oder eine Feinleckage und/oder eine Temperierkanalverengung geschlossen worden ist. Dadurch werden weitere Gießvorgänge mit einem gebrochenen Gießkern verhindert, und es kann der defekte Gießkern ausgetauscht bzw. repariert werden.

[0016] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1

eine schematische Blockdiagrammdarstellung einer Vorrich- tung zur Gießkerntemperierung,

Fig. 2

ein Flussdiagramm eines z.B. mit der Vorrichtung von Figur 1 ausführbaren Gießkerntemperierungsverfahrens,

Fig. 3

ein Temperiermedium-Druckverlaufdiagramm für die Vor- richtung von Figur 1 während eines typischen Gießprozes- ses,

Figur 4

ein Diagramm entsprechend Fig. 3 im Fall einer Feinleckage und

Figur 5

ein Diagramm entsprechend Fig. 3 im Fall eines Kern- bruchs.

[0017] Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Gießkerntemperierungsvorrichtung beinhaltet ein Temperiermedium-Strömungskanalsystem oder kurz Temperierkanalsystem, an das eine wählbare Anzahl von Gießkernen anschließbar ist, wobei in diesem Beispiel exemplarisch ein Anschluss von 20 Kernen K₁, ... K₂₀ gezeigt ist. Die Kerne K₁ bis K₂₀ gehören zu einer Gießzelle einer nicht weiter dargestellten, herkömmlichen Druckgießmaschine. Bei der Gießmaschine kann es sich z.B. um eine Metalldruckgießmaschine handeln, wie eine Druckgießmaschine für Aluminiumdruckguss.

[0018] Das Temperierkanalsystem beinhaltet für jeden Gießkern K₁ bis K₂₀ je eine Einlass- bzw. Vorlaufleitung V₁ bis V₂₀ und eine Auslass- bzw. Rücklaufleitung R₁ bis R₂₀. Jeder Kern K₁ bis K₂₀ beinhaltet einen nur symbolisch angedeuteten Temperierkanal T₁ bis T₂₀, der von einem Temperiermedium durchströmbar ist, das dem Kern K₁ bis K₂₀ über die Vorlaufleitung V₁ bis V₂₀ zugeführt und von ihm über die Rücklaufleitung R₁ bis R₂₀ wieder abgeführt wird. Bevorzugt ist dabei meist eine Temperierkanalführung, die eine Durchströmung des jeweiligen Kerns K₁ bis K₂₀ mit dem Temperiermedium von innen nach außen bewirkt, d.h. das Temperiermedium wird durch den Temperierkanal in das Kerninnere geleitetet und von dort sukzessiv zum Kernrandbereich geführt. Als Temperiermedium kann Wasser oder jedes andere dem Fachmann für diesen Anwendungszweck geeignet erscheinende Temperiermedium benutzt werden. Die Vorlauf- und die Rücklaufleitungen V₁ bis V₂₀, R₁ bis R₂₀ können Teil eines Temperiermediumkreislaufs herkömmlicher und daher hier nicht näher zu erläuternder Art sein. Alternativ zu einer Kreislaufführung des Temperiermediums können im Fall des Einsatzes von Wasser als Temperiermedium die Vorlaufleitungen V₁ bis V₂₀ an eine Leitungswasserversorgung angeschlossen werden, und das über die Rücklaufleitungen R₁ bis R₂₀ abfließende Wasser kann einfach abgeleitet oder einer anderen Nutzung zugeführt werden. In the meisten Fällen ist es zweckmäßig, in den Rücklaufleitungen Rückschlagventile anzuordnen.

[0019] Die gezeigte Vorrichtung beinhaltet des Weiteren eine Druckerfassungseinrichtung mit je einem Drucksensor SV₁ bis SV₂₀ in jeder Vorlaufleitung V₁ bis V₂₀ und je einem Drucksensor SR₁ bis SR₂₀ in jeder Rücklaufleitung R₁ bis R₂₀ jeweils nahe deren Einmündung/Ausmündung in den bzw. aus dem Temperierkanal T₁ bis T₂₀ des jeweiligen Kerns K₁ bis K₂₀. Bei den Drucksensoren SV₁ bis SV₂₀, SR₁ bis SR₂₀ handelt es sich z.B. um digitale Drucksensoren. Ihre Anordnung in Kernnähe gewährleistet eine sichere Ermittlung des Temperiermediumdrucks vor bzw. nach dem Kern K₁ bis K₂₀ unbeeinflusst von Störbeiträgen aufgrund etwaiger Undichtigkeiten in weiter entfernten Abschnitten der Vorlauf- und Rücklaufleitungen V₁ bis V₂₀, R₁ bis R₂₀.

[0020] Weiter umfasst die gezeigte Vorrichtung eine Temperiersteuereinrichtung mit einer Steuereinheit 1 mit angekoppelter Bildschirmanzeige 2. Die Steuereinheit 1 kann z.B. als speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) realisiert sein. Dabei kann sie in eine Steuerungsanlage der zugehörigen Gießmaschine integriert oder separat von dieser vorgesehen sein. Die Temperiersteuereinrichtung kann zudem Mittel zum Eingeben von Eingangsinformationen, z.B. von benutzerseitig vorgebbaren Parametern, und/oder Mittel zur Steuerung der Temperiermediumströmung durch das Temperierkanalsystem hindurch umfassen.

[0021] In die Steuereinheit 1 sind geeignete Steuerungsmaßnahmen zur Überwachung der Kerne K₁ bis K₂₀ hinsichtlich einer auftretenden Verengung im jeweiligen Temperierkanal T₁ bis T₂₀ sowie zur Feinleckage- und Kernbruchüberwachung implementiert. Speziell bewertet die Steuereinheit 1 hierzu empfangene Sensorsignale S, die von den Drucksensoren SV₁ bis SV₂₀, SR₁ bis SR₂₀ abgegeben werden, und schließt abhängig davon auf das Vorliegen eines Kernbruchs, einer Feinleckage oder einer Temperierkanalverengung. In einer vorteilhaften, beispielhaften Systemimplementierung sind dazu in der Steuereinheit 1 folgende Funktionalitäten implementiert.

[0022] Über die jeweiligen Drucksensoren SV₁ bis SV₂₀, SR₁ bis SR₂₀ erfasst die Steuereinheit 1 für jeden Kern K₁ bis K₂₀ kernnah den Einlassleitungs- bzw. Vorlaufdruck, d.h. den Temperiermediumdruck in der jeweiligen Vorlaufleitung V₁ bis V₂₀, den Auslassleitungs- bzw. Rücklaufdruck, d.h. den Temperiermediumdruck in der jeweiligen Rücklaufleitung R₁ bis R₂₀, und daraus folgend den Differenzdruck zwischen dem Einlassleitungs- bzw. Vorlaufdruck und dem Auslassleitungs- bzw. Rücklaufdruck.

[0023] Zur Überwachung auf eine Temperierkanalverengung wird für den Vorlaufdruck ein zugehöriger Maximumdruck geeignet vorgegeben. Wenn der tatsächlich gemessene Vorlaufdruck für einen der Kerne K₁ bis K₂₀ diesen Maximumgrenzwert überschreitet, schließt die Steuereinheit 1 auf eine Verengung des zugehörigen Temperierkanals T₁ bis T₂₀, z.B. aufgrund von Verkalkung, und generiert eine entsprechende Temperierkanalverengungsinformation. Aufgrund dieser gibt die Steuereinheit 1 ein zugehöriges Meldesignal an die Druckgießmaschine bzw. deren Steuerung über eine Verbindungsleitung 3 ab, das bewirkt, dass der nächste Gießvorgang bzw. der nächste Schuss und selbstverständlich jeder weitere Gießvorgang bis zur Behebung der Störung unterbunden wird. Dadurch kann sehr frühzeitig ein ansonsten zu eventuellen Störungen führendes Verschließen des jeweiligen Temperierkanals T₁ bis T₂₀ erkannt und beseitigt werden. Außerdem trägt diese Überwachungsmaßnahme dazu bei, die Qualität der Kerntemperierung zu überprüfen.

[0024] Zur Kernbruchüberwachung wertet die Steuereinheit 1 insbesondere den Rücklaufdruck und den Differenzdruck aus. Dem liegt die Beobachtung zugrunde, dass während eines jeweiligen Gießvorgangs im Fall eines Kernbruchs der Rücklaufdruck schlagartig absinkt, insbesondere deutlich rascher und stärker als der Vorlaufdruck. Dies bedeutet, dass der Differenzdruck schlagartig ansteigt.

[0025] Basierend auf dieser Beobachtung wird für den Rücklaufdruck ein Minimumgrenzwert geeignet vorgegeben, z.B. auf einen Wert zwischen dem Wert, den der Rücklaufdruck im Fall ohne Kernbruch zwischen aufeinanderfolgenden Gießvorgängen annimmt, und dem Wert, den der Rücklaufdruck ohne Kernbruch während eines jeweiligen Gießvorgangs annimmt. Die Steuereinheit 1 vergleicht den jeweils aktuell im Zeitraum während eines Gießvorgangs gemessenen Rücklaufdruck und wertet es als eine indizielle Information über einen vorliegenden Kernbruch, wenn der aktuell gemessene Rücklaufdruck diesen Minimumdruck unterschreitet.

[0026] Zudem werden in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung für den Differenzdruck ein erster und ein demgegenüber höherer zweiter Maximumgrenzwert vorgegeben, mit denen die Steuereinheit 1 den jeweils aktuell ermittelten Differenzdruck vergleicht, wie er sich im Zeitraum während eines jeweiligen Gießvorgangs ergibt. Wenn die Steuereinheit 1 daraus erkennt, dass der aktuelle Differenzdruck während des Gießvorgangs den ersten Maximumgrenzwert überschreitet, wertet sie dies als potentiellen Kernbruch und gibt eine entsprechende Warnanmeldung als eine Vorankündigungsmeldung eines wahrscheinlichen Kernbruchs ab, z.B. über die optische Anzeige 2.

[0027] Wenn der aktuell erfasste Differenzdruck während des Gießvorgangs den höheren zweiten Maximumgrenzwert überschreitet, wertet dies die Steuereinheit 1 als Information über einen Kernbruch im betreffenden Kern K₁ bis K₂₀ und schließt daraus auf einen vorliegenden Kernbruch, insbesondere wenn dies von der indiziellen Kernbruchinformation anhand der Überwachung des Rücklaufdrucks gestützt wird.

[0028] Aufgrund der Kernbruchinformation gibt die Steuereinheit 1 ein zugehöriges Melde- bzw. Stoppsignal an die Druckgießmaschine über die Verbindungsleitung 3 ab, das wiederum bewirkt, dass der nächste Gießvorgang und jeder weitere Gießvorgang bis zur Behebung des Kernbruchs unterbunden wird. Es versteht sich, dass die beiden zugehörigen Maximumgrenzwerte für den Differenzdruck zur Erfüllung dieser Warn- und Steuerungsfunktionen geeignet gewählt werden. So wird der erste Maximumgrenzwert vorzugsweise auf einen Wert etwas über dem Druckwert festgelegt, der sich für den Differenzdruck im Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Gießvorgängen unter Berücksichtigung typischer betriebsbedingter Schwankungen ergibt, mindestens jedoch etwas oberhalb des Wertes, der sich für den Differenzdruck typischerweise während eines jeweiligen Gießvorgangs im störungsfreien Fall ergibt. Der zweite Maximumgrenzwert wird dann mit geeignet festlegbarem Abstand über dem ersten Maxiumgrenzwert derart festgelegt, dass er vom Differenzdruck noch sicher überschritten wird, wenn ein Kernbruch auftritt. Alternativ kann auch nur ein einziger Differenzdruck-Maximumgrenzwert vorgegeben werden.

[0029] Zur Erkennung einer Feinleckage überwacht die Steuereinheit 1 die Temperiermedium-Druckverläufe während eines jeweiligen Gießvorgangs darauf, ob der Rücklaufdruck um ein vorgebbares Maß absinkt und hierbei der Differenzdruck unter seinem Maximumgrenzwert bleibt, weil auch der Vorlaufdruck um ein vorgebbares Maß absinkt. Wenn dies der Fall ist, schließt die Steuereinheit 1 auf das Vorliegen einer Feinleckage, die z.B. durch einen Riss im betreffenden Gießkern K₁ bis K₂₀ verursacht sein kann. Die Feinleckageinformation kann beispielweise dadurch initiiert werden, dass der Rücklaufdruck einen vorgebbaren Minimumgrenzwert unterschreitet und gleichzeitig beobachtet wird, dass auch der Vorlaufdruck unter den für ihn im fehlerfreien Fall typischen Wertebereich absinkt, so dass der Differenzdruck unter dem vorgegebenen Maximumgrenzwert bleibt. Bei diesem Minimumgrenzwert für den Rücklaufdruck kann es sich um den gleichen Wert handeln, wie er für die Überwachung auf einen Kernbruch vorgegeben wird, alternativ kann er aber auch einen von diesem verschiedenen Wert haben.

[0030] In allen drei beschriebenen Überwachungsfällen auf Temperaturkanalverengung, Feinleckage bzw. Kernbruch ist es alternativ zur erwähnten Vorgabe des jeweiligen festen Grenzwertes möglich, den während des jeweiligen Gießvorgangs ermittelten Vorlaufdruck, Rücklaufdruck bzw. Differenzdruck mit den Druckwerten als Referenz zu vergleichen, die für den Vorlaufdruck, Rücklaufdruck bzw. Differenzdruck in Zeiträumen zwischen je zwei Gießvorgängen ermittelt werden. Dies realisiert eine quasi adaptive Schwellwertvorgabe für den betreffenden Temperiermediumdruck anstelle einer festen Schwellwertvorgabe.

[0031] Da sich das oben erläuterte Verhalten des Vorlaufdrucks, des Rücklaufdrucks und des Differenzdrucks in den angesprochenen Fehlerfällen signifikant von typischen Druckschwankungen des Temperiermediums im normalen fehlerfreien Gießprozess unterscheidet, können die erwähnten Grenzwerte funktionszuverlässig und ausreichend scharf eingestellt werden, so dass sie ein rasches und sicheres Erkennen eines Kernbruchs, einer Feinleckage und einer Temperierkanalverengung gewährleisten. Die diversen Grenzwerte und etwaige weitere Eingabeparameter können der Steuereinheit 1 über eine übliche Eingabevorrichtung zugeführt werden, die gegebenenfalls auch in die optische Anzeige 2 integriert sein kann. An der optischen Anzeige 2 können die erfassten und ausgewerteten Druckwerte je nach Wunsch zur Anzeige gebracht werden, ebenso entsprechende Warn- und Störmeldungen in Bezug auf den jeweiligen Gießkern K₁ bis K₂₀. Die Visualisierung an der optischen Anzeige 2 kann gleichzeitig als Überwachungseinheit für die Steuereinheit 1 fungieren. Sollte dabei eine Störung der Steuereinheit 1 festgestellt werden, wird dies an der optischen Anzeige 2 angezeigt. Zusätzlich oder alternativ kann ein entsprechendes Meldesignal an die Druckgießmaschine ausgegeben werden.

[0032] Ein typischer Gießverfahrensablauf mit Überwachung der Gießkerntemperierung auf das Vorliegen eines Kernbruchs oder einer Temperierkanalverengung ist in Figur 2 veranschaulicht. Nach Auslösen eines Gießvorgangs (Schritt 10) werden die benötigten aktuellen Druckwerte zum Zeitpunkt des Gießvorgangs erfasst (Schritt 11). Anschließend werden die erfassten Druckwerte durch die Steuereinheit 1 in der oben erläuterten Weise ausgewertet (Schritt 12). Abhängig vom Auswerteergebnis stellt die Steuereinheit 1 fest, ob eine Temperierkanalverengung und/oder ein Kernbruch und/oder eine Feinleckage vorliegt (Schritte 13, 14 und 15). Wenn keiner der überwachten Fehlerfälle vorliegt, wird ein nächster Gießvorgang freigegeben. Wenn hingegen von der Steuereinheit 1 eine Temperierkanalverengung oder ein Kernbruch oder eine Feinleckage festgestellt wurde, stoppt sie den automatisierten Gießablauf der Druckgießmaschine mit den aufeinanderfolgenden Gießvorgängen, bis die Störung behoben ist.

[0033] Die Fig. 3 bis 5 zeigen Diagramme, wie sie beispielsweise auf der optischen Anzeige 2 dargestellt werden können. Das jeweilige Diagramm zeigt den zeitlichen Verlauf des aktuell erfassten Vorlaufdrucks als Kennlinie VD, den aktuell erfassten Rücklaufdruck als Kennlinie RD und den sich daraus ergebenden Differenzdruck als Kennlinie DD. Im gezeigten Zeitfenster von Fig. 3 liegen drei aufeinanderfolgende Gießvorgänge von jeweils ca. 133s Dauer, die störungsfrei ablaufen.

[0034] Wie aus dem Diagramm von Figur 3 ersichtlich, treten im fehlerfreien Fall während des Gießprozesses gewissen geringfügige Schwankungen des Vorlaufdrucks VD, des Rücklaufdrucks RD und des Differenzdrucks DD auf, insbesondere im Zeitraum des eigentlichen sogenannten Schusses und der Abkühlzeit. Diese Druckschwankungen können geeignet aus dem Überwachungsprozess ausgefiltert werden, beispielsweise durch entsprechende Reduzierung des Überwachungszeitfensters um den Zeitraum des Schusses und der Abkühlzeit. Hingegen bleibt die Überwachung in allen anderen Zeiträumen des Gießprozesses aktiv, z.B. während eines Sprühvorgangs, eines Formschließvorgangs, eines Dosiervorgangs, eines Formöffnungsvorgangs, eines Teileentnahmevorgangs und eines Sprühvorgangs eines typischen Gießzyklus.

[0035] Figur 4 veranschaulicht die Druckverläufe im Fall einer Feinleckage. Wie daraus ersichtlich, hat das Auftreten der Feinleckage zur Folge, dass der Vorlaufdruck VD und der Rücklaufdruck RD weitgehend synchron graduell um einen bestimmten, von der Größe der Leckage abhängigen Reduktionsdruckwert abnehmen, der im gezeigten Beispiel etwa 4 bar beträgt. Der Differenzdruck DD bleibt dabei annährend konstant. Die synchrone Abnahme von Vorlaufdruck und Rücklaufdruck bei weitgehend konstant bleibendem Differenzdruck wird als Feinleckage gewertet und gemeldet. Die Meldung kann beispielsweise dadurch ausgelöst werden, dass die Steuereinheit das Unterschreiten eines Minimumgrenzwertes von z.B. 2 bar durch den Rücklaufdruck RD erkennt und gleichzeitig feststellt, dass der Differenzdruck konstant bleibt bzw. jedenfalls seinen vorgegebenen Maximumgrenzwert nicht überschreitet.

[0036] Figur 5 veranschaulicht den Fall eines Kernbruchs während eines Gießzyklus. Der eintretende Kernbruch hat zur Folge, dass der Rücklaufdruck RD schlagartig signifikant abfällt, während der Vorlaufdruck VD zunächst fast konstant bleibt bzw. nur allmählich und viel langsamer als der Rücklaufdruck RD etwas abfällt. Dies bedeutet gleichzeitig einen schlagartigen Anstieg des Differenzdrucks DD um den Reduktionswert des Rücklaufdrucks RD, im gezeigten Beispiel um fast 4 bar von ca. 9,4 bar auf ca. 13,6 bar. Durch geeignete Vorgabe des zugehörigen Maximumgrenzwerts, z.B. auf ca. 12 bar, kann die Steuereinheit diesen schlagartigen Differenzdruckanstieg sicher erkennen und als Kernbruch melden. Dabei erkennt die Steuereinheit zusätzlich das schlagartige Absinken des Rücklaufdrucks RD unter einen ebenfalls geeignet vorgegebenen Minimumgrenzwert von z.B. 1 bar oder 2 bar.

[0037] Wie aus den obigen Erläuterungen ersichtlich, ermöglicht die Erfindung eine sichere Erkennung eines Kernbruchs, einer Feinleckage und einer Temperierkanalverengung für eine Gießkerntemperierungsvorrichtung bei gleichzeitig möglicher kontinuierlicher Gießkerntemperierung auch während des eigentlichen Gießvorgangs. Je nach Systemauslegung ist es selbstverständlich möglich, die Überwachung auf einen oder zwei dieser drei möglichen Fehlerursachen zu beschränken und hierzu jeweils wie oben zum betreffenden Fehlerfall geschildert vorzugehen.

[0038] Alternativ oder zusätzlich zu den oben erläuterten Grenzwertvorgaben ist es erfindungsgemäß auch möglich, auf die relative Änderung des Vorlaufdrucks, des Rücklaufdrucks und/oder des Differenzdrucks während des jeweiligen Gießvorgangs im Vergleich zum Zeitraum zwischen aufeinanderfolgenden Gießvorgängen abzustellen. So beinhaltet in entsprechenden Ausführungsformen der Erfindung die Kernbruchüberwachung die Maßnahme, eine Kernbruchinformation zu erzeugen, wenn der Rücklaufdruck während des Gießvorgangs um einen vorgebbaren Mindestwert unter den Rücklaufdruck zwischen aufeinanderfolgenden Gießvorgängen abfällt und der Differenzdruck während des Gießvorgangs um einen vorgebbaren Mindestwert gegenüber dem Differenzdruck zwischen aufeinanderfolgenden Gießvorgängen ansteigt. Wenngleich das gezeigte Ausführungsbeispiel in Anwendung bei einer Druckgießmaschine für Aluminiumguss erläutert wurde, versteht es sich, dass die Erfindung bei der Gießkerntemperierung beliebiger anderer herkömmlicher Gießmaschinen einsetzbar ist. Vorteilhaft ist in jedem Fall die Möglichkeit einer kontinuierlichen Kerntemperierung mit druckbasierter Überwachung auf Kernbrüche und/oder Feinleckagen und/oder Temperierkanalverengungen.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Gießkerntemperierung mit

- einem Temperiermedium-Strömungskanalsystem, das einen Temperierkanal (T1 bis T₂₀) in einem jeweils zu temperierenden Gießkern (K₁ bis K₂₀) mit einer zugehörigen Einlassleitung (V₁ bis V₂₀) und einer zugehörigen Auslassleitung (R₁ bis R₂₀) umfasst,

- einer Druckermittlungseinrichtung (SV₁ bis SV₂₀, SR₁ bis SR₂₀) zur Ermittlung eines Temperiermedium-Vorlaufdrucks in der Einlassleitung, eines Temperiermedium-Rücklaufdrucks in der Auslassleitung und/oder eines Differenzdrucks zwischen dem Vorlaufdruck und dem Rücklaufdruck und

- einer Temperiersteuereinrichtung (1), die dafür ausgelegt ist, den ermittelten Vorlaufdruck, den ermittelten Rücklaufdruck und/oder den ermittelten Differenzdruck zu bewerten und abhängig davon eine Kernbruchinformation und/oder eine Feinleckageinformation und/oder eine Temperierkanalverengungsinformation zu erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiersteuereinrichtung zur Druckbewertung dahingehend ausgelegt ist, dass sie den ermittelten Vorlaufdruck mit einem vorgebbaren Vorlaufdruck-Maximumgrenzwert vergleicht und/oder den ermittelten Vorlaufdruck während eines Gießvorgangs mit dem ermittelten Vorlaufdruck zwischen je zwei Gießvorgängen vergleicht und/oder den ermittelten Rücklaufdruck während eines Gießvorgangs mit einem vorgebbaren Rücklaufdruck-Minimumgrenzwert und/oder mit dem ermittelten Rücklaufdruck zwischen je zwei Gießvorgängen vergleicht und/oder den ermittelten Differenzdruck während eines Gießvorgangs mit einem vorgebbaren Differenzdruck-Maximumgrenzwert und/oder mit dem ermittelten Differenzdruck zwischen je zwei Gießvorgängen vergleicht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiersteuereinrichtung dafür ausgelegt ist, den ermittelten Differenzdruck während eines jeweiligen Gießvorgangs mit einem ersten Differenzdruck-Maximumgrenzwert als einem Warngrenzwert und mit einem demgegenüber größeren zweiten Differenzdruck-Maximumgrenzwert als Störungsgrenzwert zu vergleichen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiersteuereinrichtung dafür ausgelegt ist, die Temperierkanalverengungsinformation zu erzeugen, wenn der ermittelte Vorlaufdruck den zugehörigen Maximumgrenzwert überschreitet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, dass es die Temperiersteuereinrichtung als eine Feinleckageinformation wertet, wenn der ermittelte Rücklaufdruck während eines Gießvorgangs um mehr als ein jeweils vorgebbares Maß absinkt und der ermittelte Differenzdruck unter seinem Maximumgrenzwert bleibt und/oder nicht um mehr als ein vorgebbares Maß vom ermittelten Differenzdruck zwischen je zwei Gießvorgängen abweicht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, weiter dadurch gekennzeichnet, dass es die Temperiersteuereinrichtung als eine Kernbruchinformation wertet, wenn der erfasste Differenzdruck während eines Gießvorgangs den zugehörigen Maximumgrenzwert überschreitet und/oder um ein vorgebbares Maß über dem ermittelten Differenzdruck zwischen je zwei Gießvorgängen liegt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiersteuereinrichtung zur Steuerung einer kontinuierlichen Durchströmung des jeweiligen Temperierkanals des Gießkerns mit einem Temperiermedium während und zwischen aufeinanderfolgenden Gießvorgängen ausgelegt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiersteuereinrichtung ein Stoppsignal zum Unterbinden eines nächsten Gießvorgangs erzeugt, wenn sie durch die Druckbewertung auf eine Kernbruchleckage und/oder eine Feinleckage und/oder eine Temperierkanalverengung geschlossen hat.

9. Verfahren zur Gießkerntemperierung mit folgenden Schritten:

- Ermitteln eines Temperiermedium-Vorlaufdrucks in einer Einlassleitung eines Temperierkanals eines zu temperierenden Gießkerns und/oder eines Temperiermedium-Rücklaufdrucks in einer Auslassleitung desselben und/oder eines Differenzdrucks zwischen dem Vorlaufdruck und dem Rücklaufdruck und

- Bewerten des ermittelten Vorlaufdrucks, des ermittelten Rücklaufdrucks und/oder des ermittelten Differenzdrucks und davon abhängiges Erzeugen einer Kernbruchinformation und/oder einer Feinleckageinformation und/oder einer Temperierkanalverengungsinformation.

10. Verfahren nach Anspruch 9, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbewertungsschritt umfasst, den ermittelten Vorlaufdruck während eines Gießvorgangs mit einem vorgebbaren Vorlaufdruck-Maximumgrenzwert und/oder mit dem ermittelten Vorlaufdruck zwischen je zwei Gießvorgängen zu vergleichen und/oder den ermittelten Rücklaufdruck während eines Gießvorgangs mit einem vorgebbaren Rücklaufdruck-Minimumgrenzwert und/oder mit dem ermittelten Rücklaufdruck zwischen je zwei Gießvorgängen zu vergleichen und/oder den ermittelten Differenzdruck während eines Gießvorgangs mit einem vorgebbaren Differenzdruck-Maximumgrenzwert und/oder mit dem ermittelten Differenzdruck zwischen je zwei Gießvorgängen zu vergleichen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, weiter dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperierkanalverengungsinformation erzeugt wird, wenn der erfasste Vorlaufdruck den zugehörigen Maximumgrenzwert überschreitet.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, weiter dadurch gekennzeichnet, dass eine Kernbruchinformation erzeugt wird, wenn

- der ermittelte Differenzdruck während eines Gießvorgangs den zugehörigen Maximumgrenzwert überschreitet und/oder

- der ermittelte Differenzdruck während eines Gießvorgangs um ein vorgebbares Maß über dem ermittelten Differenzdruck zwischen je zwei Gießvorgängen liegt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, weiter dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Feinleckage geschlossen wird, wenn der ermittelte Vorlaufdruck und der ermittelte Rücklaufdruck während eines Gießvorgangs um mehr als ein jeweils vorgebbares Maß absinken und der ermittelte Differenzdruck unter seinem Maximumgrenzwert bleibt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Temperierkanal des Gießkerns kontinuierlich während und zwischen aufeinanderfolgenden Gießvorgängen mit Temperiermedium durchströmt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, weiter dadurch gekennzeichnet, dass ein nächster Gießvorgang unterbunden wird, wenn durch die Druckbewertung auf eine Kernbruchleckage und/oder eine Feinleckage und/oder eine Temperierkanalverengung geschlossen wurde.

Zeichnung