DE4225879A1 - Messeinrichtung zur erfassung von druck und temperatur in einer druckgiessmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Der Druckgießprozeß wird zur Zeit ausschließlich über Maschinen­ parameter gesteuert. Die Qualität von Gußerzeugnissen, z. B. ei­ nes Getriebegehäuses, wird maßgeblich durch das Zusammenwirken einer Fülle von Verfahrensparametern bestimmt. Die Wechselwirkung zwischen Verfahrensparametern und Merkmalen des erzeugten Arti­ kels kann dabei nicht sofort erkannt und an die Maschine weiter­ gegeben werden.

Ein Grund für dieses Problem ist das Fehlen geeigneter Meßmetho­ den und Sensoren, die an die spezifischen Bedingungen des Gieß­ prozesses angepaßt sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrich­ tung für den Forminnendruck und die Form- und Gießtemperatur bei Druckgießmaschinen für Leichtmetallguß zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der eine Meßeinrichtung im Schnitt dargestellt ist, die in einer dafür vorgesehenen Öffnung in der Wand einer Gießform angebracht wird. Selbstverständlich ist dabei auf eine gute Abdichtung zwischen dem Gehäuse der Meßeinrichtung und der Gießformwand zu achten.

Die Meßeinrichtung umfaßt in Kombination einen Temperaturfühler und ein Kraftmeßgerät, dessen Meßwerte jedoch wegen der gegebenen Proportionalität in Druckeinheiten angezeigt werden.

Den Temperaturfühler bilden ein Thermoelement 1, und zwar ein solches vom Typ K, d. h. mit der Werkstoffpaarung Ni Cr - Ni, das für den in Frage kommenden Temperaturbereich vorteilhaft ist. Die Schenkel des Thermoelementes 1 sind zum Zwecke der Verkürzung der Ansprechdauer in an sich bekannter Weise folienartig ausgewalzt (solche Thermoelemente werden auch als superflink bezeichnet) und in einer temperaturbeständigen keramischen Masse 2 eingebettet. Lediglich die Lötstelle 3 der beiden Schenkel sowie die Anschluß­ stellen für ein Kabel 4 zur Weiterleitung der Temperaturmeßgröße nach außen liegen frei. Die keramische Masse 2 ist schließlich in einem Edelstahlgehäuse 5 untergebracht. Das Thermoelement 1, die keramische Masse 2 und das Edelstahlgehäuse 5 bilden zusammen den Meßkopf 6.

Dieser stützt sich gegen eines der Enden einer Hülse 7 ab, die aus einem kohlenstoffaserverstärkten Kunststoff gefertigt ist und die Vorzüge eines geringen Gewichts und einer hohen Festigkeit mit dem eines vernachlässigbar kleinen Wärmeausdehnungskoeffi­ zienten verbindet. Mit dem anderen Ende der Hülse 7 ist ein Form­ stück 8 aus gehärtetem Stahl verbunden, das rohrförmig ausgebil­ det ist und an seinem unteren Ende eine Kugelkalotte 9 aufweist. Dem Formstück 8 ist ein weiteres Formstück 10 zugeordnet, das mit einem in die Kugelkalotte 9 hineinragenden Kugelprofil 11 sowie mit einer zentralen Bohrung 12 versehen ist. Das weitere Form­ stück 10 ist mit einem ringförmigen piezoelektrischen Kraftsen­ sor 13 verbunden, der einen seitlichen Anschluß 14 für eine zeichnerisch nicht dargestellte elektrische Leitung zur Übertra­ gung der von ihm ausgehenden Meßwerte hat.

Die bisher beschriebene Meßeinrichtung ist auf ihrer ganzen Länge von einem Gehäuse 15 aus nichtrostendem Stahl umschlossen. Es ist an seinem unteren Ende mit einer Abdeckung 16 verschraubt. Um das freie Ende des mit dem Meßkopf 6 verbundenen Kabels 4, das durch den im Innern der Meßeinrichtung verlaufenden Kanal 17 entlangge­ führt und zeichnerisch nur andeutungsweise dargestellt ist, im Bereich des Anschlusses 14 nach außen leiten zu können, ist die Abdeckung 16 mit einer Aussparung 18 zum Durchführen des Kabels 4 sowie zur Aufnahme einer Druckplatte 19 versehen, gegen die sich der Kraftsensor 13 abstützt.

Durch den sich während des Gießprozesses aufbauenden Druck im In­ nern der Gießform wird der Meßkopf 6 mit einem Druck beauf­ schlagt, der über die Hülse 7 auf den Kraftsensor 13 übertragen und als elektrisches Signal weitergeleitet wird. Da die aufge­ brachte Kraft dem Forminnendruck proportional ist, kann das elek­ trische Signal auf einem Anzeigegerät statt in Krafteinheiten un­ mittelbar in Druckeinheiten abgelesen werden.

Das Besondere an der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung sind ihre kompakte Bauform und die Übertragung des Forminnendruckes über den mit der maßbeständigen Hülse gekoppelten Temperaturfühler. Hierdurch kann eine Meßwertverfälschung des Forminnendruckes aus­ geschlossen werden, da es bei der Kraftübertragung nicht zu einem signifikanten "Wachsen" des Übertragungsteiles kommt. Durch den Einsatz des speziellen Temperaturfühlers in der Formtrennung bei­ kommt man eine Auskunft über die Temperatur sowohl der Formgra­ vurfläche als auch der Leichtmetallschmelze.

Durch die Anwendung der neuen Meßeinrichtung ergeben sich im Ver­ fahrensablauf des Druckgießprozesses Vorteile durch

• - direkte Steuerung der dritten Phase der Druckgießmaschine;
• - Ansteuern von Peripheriegeräten wie Vakuumpumpen zur Form­ evakuierung oder Temperiergeräten zur Formtemperierung;
• - schnelles Reproduzieren von Gußqualitäten durch Einstellen der qualitätsrelevanten Werkzeugparameter wie Werkzeugaufheiztem­ peratur der Formgravurflächen, Schmelzedruck und Schmelzetem­ peratur.

Claims (9)

1. Meßeinrichtung zur Erfassung von Druck und Temperatur im In­ nenraum einer Druckgießform für Leichtmetallguß, gekennzeichnet durch einen durch eine Wandöffnung in die Druckgießform dicht einzuführenden länglichen Hohlkörper (15), in dessen dem Innenraum zugekehrten einem Endbereich ein mit einem Thermoelement (1) ausgestatteter Meßkopf (6) sich axial verschiebbar gegen eine in dem Hohlkörper (15) in Längsrichtung verschiebbare Hülse (7) aus bezüglich Tempera­ turänderungen maßhaltigem Werkstoff abstützt und in dessen anderem Endbereich ein piezoelektrischer Kraftsensor (13) an­ geordnet ist, auf den die Hülse (7) bei Druckbeaufschlagung auf den Meßkopf (6) einwirkt.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (6) als Edelstahlgehäuse mit einer darin befind­ lichen temperaturbeständigen keramischen Masse (2) ausgebil­ det ist, in die das Thermoelement (1) eingebettet ist.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel des eingebetteten Thermoelements (1) folienartig ausgewalzt sind.

4. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Thermoelement (1) von der Paarung Ni Cr - Ni ist.

5. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hülse (7) aus einem kohlenstoffaserver­ stärkten Kunststoff besteht.

6. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen Hülse (7) und Kraftsensor (13) ein zweiteiliges Kraftübertragungsglied (8, 10) vorgesehen ist, das aus einem fest mit der Hülse (7) verbundenen Formstück (8) mit einem kalottenartigen Profil (9) und einem sich gegen den Kraftsensor (13) abstützenden weiteren Formstück (10) besteht, welches ein dem Profil (9) zugeordnetes Gegenprofil (11) aufweist.

7. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der andere Endbereich des Hohlkörpers (15) mit einer den Kraftsensor (13) schützenden Abdeckung (16) versehen ist, die eine Aussparung (18) zur Aufnahme einer am Kraftsensor (13) anliegenden Drehscheibe (19) und zum Heraus­ führen der Anschlußleitung (4) zum Thermoelement (1) aus dem Inneren des Hohlkörpers (15) aufweist.

8. Meßeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (16) mittels Schrauben lösbar mit dem Hohlkör­ per (15) verbunden ist.

9. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hohlkörper (15) aus nichtrostendem Stahl gefertigt ist.