автоматическая литейная установка

Формула изобретения

1. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЛИТЕЙНАЯ УСТАНОВКА, содержащая один или несколько конвейеров для транспортирования сырья, используемого в процессе литья, литейных форм и стержней, а также отливок, образованных в процессе литья, между и из ряда рабочих участков, содержащих по крайней мере участок подготовки и изготовления литейных форм, и участок заливки, в котором расплавленный металл заливается в литейные формы, прибывающие из участка подготовки и изготовления литейных форм, участок извлечения, в котором литейные формы и отливки отделяются одна от другой, причем участок извлечения соединен с блоком дозирования воды для поддержания требуемой степени влажности формовочного материала, полученного при отделении от отливки, при этом участок извлечения соединен с участком подготовки и изготовления, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности, она снабжена средством записи параметров и управляющим средством, причем средство записи параметров предназначено для записи параметров, которые относятся к каждой индивидуальной литейной форме и влияют на степень влажности формовочного материала, получаемого при разделении отливки и формы, и для передачи записанных параметров на управляющее средство, предназначенное для управления вододозирующим блоком, при перемещении литейной формы в участок извлечения в зависимости от параметров, влияющих на степень влажности.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена участком обработки, предназначенным для обработки формовочного материала литейных форм, поступающих с участка извлечения.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что на участке обработки установлены блок дозирования формовочного материала, блок дозирования связующего и/или блок дозирования добавок.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что управляющее средство соединено с блоком дозирования формовочного материала, блоком дозирования связующего и/или блоком дозирования добавок, причем управляющее средство предназначено для управления одним из блоков в зависимости от параметров, влияющих на степень влажности формовочного материала, получаемого при разделении отливки и формы, добавлением формовочного материала, связующего и/или добавок, причем управление осуществляется при поступления формовочного материала конкретной формы на участок обработки.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что средство записи параметров предназначено для записи параметров каждой конкретной литейной формы, получаемых в результате детектирования на участке заливки или за ним, веса и температуры литейной формы в зависимости от того, залит или нет металл в конкретную литейную форму.

6. Установка по п.2, отличающаяся тем, что записанные параметры включают данные с участка заливки: залит или нет расплавленный металл в конкретную литейную форму.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что средство записи параметров предназначено для записи параметров каждой конкретной литейной формы, полученных извне.

8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что средство записи параметров предназначено для преобразования записанных параметров в группы информационных сигналов, каждая из которых относится к конкретной литейной форме, и управляющее средство предназначено для использования параметрических сигналов, содержащихся в группах информационных сигналов, как управляющих сигналов или как основы для таких сигналов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литейному производству и касается автоматической литейной установки.

В таких установках очень важно, чтобы материал использованной литейной формы, освобожденный на участке извлечения отливки и возвращенный на участок подготовки форм и образования форм, имел правильную степень влажности и возможно правильное содержание связующего и других добавок, чтобы сделать формы из этого материала на участке приготовления и изготовления литейных форм, как можно лучше соответствующие для целей литья.

Это частично состоит в придании секции формы требуемой прочности для выдерживания заливки расплавленного металла, в котором (операции заливки) правильное содержание воды и содержание связующего является важным, и частично в содержании добавок в секции формы, которые придают определенные требуемые свойства поверхности готовых отливок, когда поверхности полости формы входят в контакт с расплавленным металлом, который в нее заливается и/или облегчают дальнейшее извлечение. Также очень важно, чтобы на участке извлечения было достаточно влаги для предотвращения образования пыли в течение процесса извлечения, который нормально включает в себя дробление секций формы. Цель вододозирующих устройств, связанных с участками извлечения, состоит в обеспечении содержания влаги, необходимого для этого. В то же время должно быть обеспечено, чтобы избыточная влага не попадала в участок извлечения, потому что материал литейной формы, возвращаемый на участок подготовки и формования форм для целей образования новых литейных форм, будет слишком влажным для создания достаточно прочной секции литейной формы.

По разным причинам во время функционирования такой системы иногда случается, что несколько линейных форм не залиты. Это может быть по причине, что либо дефективные литейные формы, либо заливка прошла мимо этих литейных форм, что в определенных случаях может быть в транзитной зоне между двумя последовательно смежными конвейерами на протяженности между участком заливки и участком извлечения. Последствие этого состоит в том, что содержание влаги в литейных формах, которые не были залиты, будет значительно выше, чем в остальных литейных формах, где тепло расплавленного металла вызывает испарение значительной части влаги.

На этом фоне цель настоящего изобретения состоит в создании установки, в которой содержание влаги и возможно также добавок разного типа может автоматически поддерживаться в пределах, допускающих изготовление литейных форм с оптимальной прочностью и оптимальными качествами в противоположность упомянутому выше, и эта цель достигается с помощью установки, которая согласно изобретению адаптирована и сконструирована, как изложено в отличительной части пункта 1 формулы изобретения. Эта установка дает возможность системе собирать информацию для сигнализации (обозначения), в какой из литейных форм, проходящих в установке, имеется потребление воды или возможно добавок, и установка, используя эту информацию, управляет дозированием воды и возможно других добавок. Соответствующие варианты реализации установки изложены в пунктах 2-8 формулы.

С помощью варианта реализации, изложенного в пункте 8 формулы, можно использовать современную технику обработки информации, что частично дает возможность легко хранить информацию в отношении индивидуальной формы до момента ее использования, для генеpирования управляющего сигнала в отношении рассматриваемого дозирования и частично дает возможность выбора и регулировки разных функций путем простой замены программы вместо того, как это имеет место в случае традиционных проводов, реле и т.д. чтобы регулировать большое число компонентов схемы, управляющих блоков и т.п.

На чертеже показан вариант реализации автоматической литейной установки.

Такая установка может быть выполнена для целей литья из железа или сплавов железа в литейных формах из формовочной смеси, образованных перед циклами индивидуальной отливки, а затем разработанных с целью повторного использования в качестве формовочной смеси.

Часть установки, в которой происходят фактическое литье и сопутствующие процессы, показана в нижней части чертежа и включает в себя: формовочный участок 1, в котором соответствующий формовочный материал формуется в секциях форм, поставляемых из формовочного участка 1, на своем конце, находящемся справа на чертеже; устройство 2 установки стержней, с помощью которого любые стержни устанавливаются в формах, изготовленных на формовочном участке 1, прежде чем формы будут поданы на конвейер 3 для литейных форм, который перемещает формы из формовочного участка 1 через участок 4 заливки, в котором расплавленный металл заливается в литейные формы, которые затем с содержащимся в них залитым металлом перемещаются конвейером 3 литейных форм на группу включаемых/выключаемых конвейеров 5, 6 (включаемые/выключаемые далее будут именоваться как коммутируемые конвейеры), которые помимо транспортировки литейных форм вперед в том же направлении способны коммутироваться сбоку таким образом, что либо конвейер 5, либо конвейер 6 устанавливается в продолжение конвейера 3 для литейных форм с тем, чтобы продлить время стоянки форм и результирующее охлаждение в течение периода от прибытия форм с конвейера 3 для форм до их места подачи на участок 7 извлечения, в котором отливки отделяются от своих форм и стержней, например, путем вибрирования (обработки во вращающемся барабане), предпочтительно с дозированием воды для связывания пыли и дальнейшего охлаждения, получения соответствующего содержания воды в формовочной смеси,

образуемой при извлечении, которая (смесь) из, участка 7 извлечения направляется на участок 8 обработки формовочной смеси, где формовочная смесь обрабатывается для цели повторного использования на формовочном участке 1, например, путем добавления новой формовочной смеси, бентонита, угольного порошка и/или других связующих и/или добавок.

Как показано на чертеже, охлажденные и извлеченные отливки забираются из участка 7 извлечения на его конце, показанном самым низким на чертеже. На чертеже поток металла через участок 4 заливки, конвейер 3 для форм, коммутируемый конвейер 5 и участок 7 извлечения, показан пунктирной линией с одной точкой между смежными пунктирами, тогда как поток формовочной смеси через формовочный участок 1, конвейер 3 для форм, коммутируемый конвейер 5, участок 7 извлечения и участок 8 обработки формовочной смеси, показан пунктирной линией с двумя точками между смежными пунктирами.

Помимо упомянутых элементов установка может содержать сортировочный участок 9, который изображен как отверстие в полу на подающем конце коммутируемого конвейера 5, когда он находится в положении 10, показанном пунктирными линиями. Сортировочный участок 8 может использоваться для сортировки литейных форм с (или без) отливки в них, которые по некоторым причинам не требуется поставлять на участок 7 извлечения.

Установка содержит дозирующие блоки воды, новой формовочной смеси, связующего и т.д. блок 11 дозирования воды, который приспособлен подавать воду по трубопроводу 12 дозирования воды на участок 7 извлечения; блок 13 дозирования новой формовочной смеси, который приспособлен подавать свежую формовочную смесь по трубопроводу 14 новой формовочной смеси на участок 8 обработки формовочной смеси; блок 15 дозирования связующего, который приспособлен подавать связующее по трубопроводу 16 связующего на участок 1 обработки формовочной смеси, и блок 17 дозирования добавок, который приспособлен подавать дальнейшие добавки по линии 18 добавок на участок 8 обработки формовочной смеси.

Все дозирующие блоки 11, 13, 15, 17 управляются управляющим блоком 19, который приспособлен управлять функционированием индивидуальных дозирующих блоков через соответствующие управляющие линии 20, 21, 22, 23.

Оборудование, с помощью которого функции автоматического управления, определяемого настоящим изобретением, выполняются, включает в себя помимо датчиков, управляющих преобразователей и т.п. не показанных на или в разных участках или блоках, блок 24 записи/регистрации параметров, вычислительный блок, вышеупомянутый управляющий блок 19, блок 26 входных данных, блок 27 дисплея.

Блок 24 записи параметров может принимать входные данные в форме сигналов от формовочного участка 1 по линии 28 параметров, устройства 2 установки стержней по линии 29 параметров, участка 4 заливки по линии 30 параметров и от блока 26 входных данных по линии 31 входных данных.

Дополнительно блок 24 записи параметров приспособлен передавать сигналы в форме выходных данных на вычислительный блок 25.

Вычислительный блок 25 приспособлен, как указано выше, принимать входные данные в виде сигналов от блока 24 записи параметров, чтобы посылать выходные данные в форме множественных управляющих сигналов на управляющий блок 19 и чтобы передавать соответствующие данные для оператора по линии 32 данных на блок 27 дисплея.

Управляющий блок 19 приспособлен, чтобы как сказано выше, принимать множественные управляющие сигналы от вычислительного блока 25 и чтобы посылать управляющие сигналы следующим образом: по управляющей линии 33 на участок 4 заливки, по одной или нескольким управляющим линиям 34 на коммутируемые конвейеры 5, 6, по управляющей линии 35 на сортирующий участок 9, по управляющей линии 20 на вододозирующий блок 11, по управляющей линии 21 на блок 13 дозирования новой формовочной смеси, по управляющей линии 22 на блок 15 дозирования связующего, и по управляющей линии 23 на блок 17 дозирования добавок.

Управление участком заливки осуществляется следующим образом.

Для достижения оптимального литья на участке 4 заливки необходимо, чтобы сигналы, используемые для управления этим участком, содержали как минимум данные с информацией о типе литейной формы в момент прибытия из формовочного участка 1, о том, имеет ли устройство 2 установки стержней размещенные требуемые стержни в рассматриваемой литейной форме, имеет ли литейная форма требуемую прочность, чтобы выдержать заливку, и будет ли литейная форма не соответствовать для заливки по другим причинам, кроме недостатка прочности.

Посредством датчиков (не показаны) на формовочном участке 1 и устройстве 2 установки стержней генерируются сигналы, соответствующие упомянутым данным, и эти сигналы передаются по параметрическим линиям 28, 29 и соответственно на блок 24 записи параметров. Данные в отношении индивидуальной литейной формы накапливаются в блоке 24. Посредством соответствующих электросхем и/или программ в блоках 24, 25 и возможно в блоке 19 производят слежение за индивидуальными литейными формами по пути их следования через установку от формовочного участка 1 до участка 7 извлечения.

Вышеуказанные данные, которые приняты блоком 24 записи параметров, передаются на вычислительный блок 25, в котором они преобразуются в множественные управляющие сигналы, упомянутые выше, которые передаются на управляющий блок 19, который на основе этих имеющих отношение к управлению участком 4 заливки сигналов управляет функцией этого участка по управляющей линии 33.

Это управление может в себя включать, например, что выпуск расплавленного металла на участке 4 заливки перемещен в положение, соответствующее вычисленному положению впускного отверстия (литника) литейной формы в момент размещения под выпускным отверстием, что, если рассматриваемые данные содержат информацию, что требуемый стержень не установлен, что форма не показывает достаточной прочности и/или что форма в некотором роде неполная (незавершенная), выпускное отверстие расплавленного металла на участке 4 заливки блокировано, так что не будет происходить заливки в рассматриваемую форму.

Оператор может также, если одна или больше литейных форм имеют видимые признаки как несоответствующие для заливки, блокировать выпускное отверстие металла на участке 4 заливки путем соответствующего вмешательства в блок 26 входных данных.

В блоке 29 записи параметров данные могут считываться, например, через блок 26 входных данных и сравниваться с информацией, например, о порции сплава металла, используемой в данный момент на участке 4 заливки. В таком случае установка может содержать средство (не показано) для обеспечения литейной формы знаком (меткой), соответствующим этой информации, так что дальнейшее прохождение формы в установке по ходу процесса может подтверждаться информацией, из какой порции металла рассматриваемая отливка произведена. Знак (или метка) может быть сделан на самой форме как видимый или считываемый машиной знак (например, штриховой код), но вместо этого или дополнительно к этому такой знак может вмещаться в запись данных в отношении рассматриваемой литейной формы с целью использовать дальше по ходу процесса в установке, например, для использования сортировочного участка 9 для выбраковки литейных форм с отлитым металлом, которые сделаны из порции металла, которая по данным лабораторного анализа пробы не соответствует поставленной цели.

Управление коммутируемыми конвейерами производится следующим образом.

Для возможности достаточного охлаждения литейных форм, в которые залит металл на участке 4 заливки, перед тем, как они передвинутся в участок 7 извлечения, должно пройти некоторое время. Однако скорости, с какими литейные формы транспортируются на, через или из участка заливки такие же высокие, как если бы эти литейные формы транспортировались по прямой траектории от участка 7 извлечения, когда они потребовали бы конвейер такой длины, какой было бы трудно или невозможно смонтировать в существующих литейных цехах. Для снижения общей длины установки расстояние конвейера от участка 4 заливки до участка 7 извлечения частично разделено на несколько, в показанном случае на два, боковых коммутируемых конвейера 5, 6, которые расположены таким образом, что если конвейер находится по прямой с конвейером 3 для литейных форм и заполнен он заменяется другим конвейером и одновременно останавливается, а другой конвейер стартует в это же самое время. В результате этого литейные формы, стоящие на "шунтированном" коммутируемом конвейере, будут иметь время для охлаждения, они расположены в линию с конвейером 3 для форм. Когда другой конвейер заполнен (или возможно быстрее), конвейеры переключаются наоборот, так что охлажденные формы на первом упомянутом конвейере переводятся на участок извлечения, а новые горячие формы с конвейера для форм поступают после них.

Ранее это переключение между разными коммутируемыми конвейерами управлялось вручную или полуавтоматически, приводя практически к тому, что заливка должна пропускаться в ряде литейных форм, которые на момент коммутации размещены вблизи перехода между конвейером 3 для форм и соответствующим коммутируемым конвейером 5 или 6, и по технологии невыгодна. Эта проблема решается вычислительным блоком 25 на основе данных в отношении итогового размера форм в направлении перемещения, решая соответственно время в отношении коммутируемых конвейеров 5, 6 для перемещения вбок без присутствия форм в самом месте перехода. Требуемое для этого управление происходит через управляющий блок 19 и управляющие линии 34 в отношении коммутируемых конвейеров 5, 6.

По ряду причин может быть необходимым до перемещения коммутируемых конвейеров в сторону для образования определенного промежуточного пространства между формой, стоящей на выходном конце конвейера 3 для форм, и формой, стоящей на входном конце коммутируемого конвейера 5 или 6, в зависимости от случая. Особенно в случаях, когда индивидуальные литейные формы, образованные в формовочном участке 1, не являются независимыми формами, но имеющими каждая обращенную назад половину формы, сопрягающуюся с обращенной вперед половиной формы на следующем блоке формы для образования полости формы, во многих случаях необходимо создать промежуточное пространство, как сказано выше. В таких случаях имеет место соответствующая управляющая функция, чтобы побудить устройство 2 установки стержней пропускать установочные стержни и участок заливки пропускать заливку таким образом.

Управление дозирующими блоками происходит следующим образом.

Как сказано выше, дозирующий воду блок 11, приспособлен для управления управляющим блоком 19 дозировать объем воды, соответствующий в любой момент для участка 7 извлечения для обеспечения, чтобы формовочная смесь, оставляющая этот участок при переходе на участок 8 обработки формовочной смеси и оттуда обратно на формовочный участок 1 имела правильное содержание воды. Дополнительно, как сказано выше, дозирующие блоки 13, 15, 17 приспособлены управляться управляющим блоком 19, чтобы подавать свежую формовочную смесь, связующее и добавки соответственно на участок 8 обработки формовочной смеси, в котором теперь добавленные компоненты перемешиваются со "старой" формовочной смесью и в конечном счете возвращаются на формовочный участок 1 для целей повторного использования для изготовления новых литейных форм.

Новые литейные формы, изготовленные на формовочном участке 1, будут дополнительно к первоначальной формовочной смеси содержать определенное количество воды и определенные количества нового формовочного материала, связующего и добавок соответственно, которые все необходимы частично для замены утраченной формовочной смеси, частично для изготовления достаточно прочных форм и частично для воздействия на проводимый процесс, когда расплавленный металл входит в контакт со стенками полости литейной формы, например, для цели воздействия на поверхность отливки или получения хороших свойств освобождения от литейной формы.

Тепло, передаваемое форме заливаемым металлом, будет конечно вызывать испарение определенного количества воды, тогда как это испарение не будет происходить в случаях, когда по некоторым причинам металл не заливается в рассматриваемую полость литейной формы.

Для обеспечения того, чтобы количество воды, дозируемое в участке 7 извлечения, в любое время было как можно ближе к фактической потребности, участок 4 заливки посылает информацию по параметрической линии 30 о том, во-первых, произведена ли заливка в рассматриваемую форму, и, во-вторых, о таких параметрах, как вес литейной формы, вес и температура залитого металла и т.д.

Эта информация будет включена аналогично тому, как описано выше, в запись данных, связанных с рассматриваемой литейной формой, которая (запись), прибывая на место по очередности, соответствующее участку 7 извлечения, будет соответственно инструктировать вододозирующий блок 11. Это порядок управления также может подвергаться воздействию входом соответствующих данных в блоке 26 входных данных.

Управление дозирующими блоками 13, 15, 17 может происходить аналогично и в объеме, в каком можно детектировать параметры влажности в отношении разных дозирований. В объеме, в каком такое детектирование параметра невозможно, это управление может осуществляться эмпирически, например, путем проведения лабораторных анализов проб формовочной смеси в некоторой точке в цепи формовочной смеси, исходя из управляющих данных, которые снова подаются в блок 26 входных данных. Однако очевидно, что особенно дозирование связующего (дозирующий блок 15) и добавок (дозирующий блок 17) будет зависеть от количества формовочной смеси, используемой для каждой литейной формы, в отношении которой обоснование соответствующих данных из формовочного участка 1 может соответственно использоваться при управлении этими дозированиями.