Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätskontrolle in Kern- oder Masken- schießmaschinen, wobei Formstoff mittels einer Schießeinrichtung in ein offen¬ bares Werkzeug geschossen und dort zu einem Formstück - Kern, Maske oder dgl. - verfestigt wird und wobei das Formstück bei geöffnetem Werkzeug ent¬ nommen wird.

Grundsätzlich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Gebiet der Gießerei¬ technik. Zum Gießen von Formstücken jedweder Art werden Gießereikerne oder - formen meist in getrennten Teilen hergestellt, zusammengeführt und miteinander zu einer Gußform bzw. zu einem Kernpaket verbunden. Diese Kempakete werden dann zur Herstellung eines bspw. metallischen Werkstücks mit geschmolzenem Metall gefüllt, wobei in der Serienfertigung die mit geschmolzenem Metall zu fül¬ lenden Kernpakete hintereinander aufgereiht die Fertigungsstraße durchlaufen.

Dabei ist von ganz besonderer Bedeutung, daß die in die Kempakete gegossenen Werkstücke eine äußerst lange Abkühlphase beanspruchen, die sich oftmals über mehrere Stunden hinweg erstreckt. Erst nach dieser Abkühlphase läßt sich das gegossene Werkstück bzw. Teil inspizieren. Folglich kann erst mehrere Stunden nach dem Guß und somit ebenfalls mehrere Stunden nach dem Kernschießen festgestellt werden, ob das in das Kernpaket gegossene Teil vollständig fehlerfrei ist.

Sollte ein fehlerhafter Kern verwendet worden sein, so läßt sich der dadurch beim Gießen entstehende Ausschuß erst Stunden nach Herstellung des Kerns feststel¬ len. Sollte es sich dabei wiederum um einen systematischen, wiederkehrenden Defekt am Kern handeln, so würde bis zur Erkennung des Defekts am gegos¬ senen Teil stundenlang Ausschuß produziert werden. Die für diesen Ausschuß verantwortlichen defekten Kerne können einerseits auf Defekte im Werkzeug der Kernschießmaschine und andererseits auf Beschädigungen bei der Handhabung der Kerne, beim Transport der Kerne oder bei der Paketierung der Kerne

zurückzuführen sein. Jedenfalls ist es nicht vertretbar, Fehler und somit den Aus¬ schuß erst nach erfolgtem Guß bzw. bei der Inspektion der abgekühlten Gußteile feststellen zu können.

Kern- und Maskenschießmaschinen der zuvor genannten Art sind seit Jahrzehn¬ ten aus der Praxis bekannt. Lediglich beispielhaft wird hier auf die DE 31 48 461 C1 verwiesen, die eine Kern- und Maskenschießmaschine der Anmelderin offen¬ bart.

Aus der DE 44 34 798 A1 ist ebenfalls eine Kern- und Maskenschießmaschine be¬ kannt, bei der zumindest eine visuelle Kontrolle des Werkzeugs vorgesehen ist. Letztendlich ist die in der DE 44 34 798 A1 abgesprochene visuelle Kontrolle nicht praktikabel, da nämlich insbesondere im Rahmen einer vollautomatischen Ferti¬ gung das Werkzeug nicht ständig beobachtet werden kann. Zur visuellen Kontrolle müßte eine Fachkraft das Werkzeug ständig, d.h. nach jedem Schuß, beobachten. Auch wenn man eine solche visuelle Beobachtung bzw. Kontrolle vornehmen würde, bliebe das Schicksal eines ausgestoßenen und weiter zu transportierenden Kerns offen, da - wie bereits zuvor erwähnt - auch bei der Manipulation der Kerne, bei der Übergabe der Kerne oder gar bei der Paketierung der Kwerne Defekte bzw. Beschädigungen auftreten können.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Qualitätskontrolle in Kern- oder Maskenschießmaschinen anzugeben, wonach Ausschußteile erkannt und ein sich - systematisch - wiederholender Ausschuß verhindert werden kann. Des weiteren soll eine Vorrichtung zum Kern- oder Mas¬ kenschießen unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die Merkmale des Patentanspruches 24 gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist konkret dadurch gekennzeichnet, daß das Formstück bei geöffnetem Werkzeug und/oder während der Entnahme und/oder nach der Entnahme berührungslos vermessen wird, die Meßwerte einem Rechner

zugeführt, dort ggf. aufbereitet und mit gespeicherten Sollwerten verglichen wer¬ den und daß das Formstück bei Ermittlung einer vorgebbaren bzw. definierbaren Abweichung von den Sollwerten als Ausschuß identifiziert wird.

Erfindungsgemäß ist von der traditionellen Fertigung von Formstücken, insbe¬ sondere von Kernen und Masken, abgegangen worden, wonach nämlich im Ver¬ laufe des Kernschießens überhaupt keine Qualitätskontrolle stattgefunden hat. Vielmehr hat man das Werkzeug regelmäßig ausgetauscht und gereinigt oder man hat eine oberflächliche, visuelle Prüfung des im Einsatz befindlichen Werkzeugs - ab und zu - vorgenommen. Eine Qualitätskontrolle hat jedenfalls bislang nicht stattgefunden, obwohl der durch Ausschuß entstehende Schaden bei dem sich anschließenden Gießen von Werkstücken erheblich sein kann.

In weiter erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, daß Ausschuß beim Gießen dadurch wirksam vermieden werden kann, wenn das geschossene Form¬ stück nicht visuell überprüft, sondern vielmehr mit modernster Technik vermessen wird. Ein solches Vermessen des geschossenen Kerns kann nach Öffnen des Werkzeugs und/oder während der Entnahme des Formstücks und/oder nach der Entnahme des Formstücks erfolgen, und zwar zur Vermeidung von Beschädigun¬ gen des Formstücks berührungslos. Die beim berührungslosen Vermessen erhal¬ tenen Meßwerte werden - on line - einem Rechner zugeführt und - je nach Bedarf - dort aufbereitet bzw. verarbeitet. Diese ggf. aufbereiteten und verarbeiteten Werte werden wiederum mit gespeicherten Sollwerten des Formstücks verglichen. Wird eine außerhalb eines vorgebbaren Toleranzbereichs liegende Abweichung von den Sollwerten festgestellt, so wird das vermessene Formstück als Ausschuß identifiziert. Insoweit dient der hier zum Einsatz kommende Rechner als Proze߬ rechner, wirkt nämlich auf den Produktionsablauf insoweit ein, als das als Aus¬ schuß identifizierte Formstück - ggf. mittels Manipulatoren und automatisch - aus¬ gesondert wird. Insoweit ist wirksam vermieden, daß ein schadhaft gefertigtes oder schadhaft aus dem Werkzeug ausgebrachtes Formstück zu einer Paketier¬ station bzw. Paketierstraße gelangt und dort Ursache für ein insgesamt defektes Kernpaket ist.

In vorteilhafter Weise werden die Sollwerte des hinsichtlich der Qualität zu über¬ wachenden Formstücks an einem "Gut-Teil" ermittelt, und zwar mit der gleichen

Einrichtung, mit der die Qualitätskontrolle erfolgt. Die dabei gewonnenen Me߬ werte werden im Rechner zu Sollwerten aufbereitet und in einem dafür vorgese¬ henen Speicher abgelegt. Bei den nachfolgenden Vermessungen von Form¬ stücken werden die dabei ermittelten Meßwerte mit den zuvor abgelegten Soll¬ werten verglichen. Ebenso wäre es jedoch auch denkbar, die Sollwerte anhand vorgegebener technischer Daten einzugeben oder das Oberflächenprofil der Formstücke zu berechnen.

Bei der Durchführung der Qualitätskontrolle könnte nun jedes geschossene Form¬ stück vermessen werden, so daß die Weitergabe eines schadhaften Formstückes auf jeden Fall vermieden ist. Zur Verringerung des Kontrollaufwandes, insbeson¬ dere zur Reduzierung der Rechenzeit und zur Vermeidung eines negativen Ein¬ flusses der Qualitätskontrolle auf die Taktzeit, könnten lediglich die über einen Zufallsgenerator ausgewählten Formstücke vermessen werden. Ebenso könnte jedes n-te geschossene Formstück vermessen werden, wobei der Parameter n wiederum beliebig vorgebbar bzw. einstellbar ist. Da bekanntlich Werkzeuge ver¬ schleißen bzw. nach einer bestimmten Standzeit gereinigt werden müssen, könnte man den Parameter n mit zunehmender Standzeit des Werkzeugs - automatisch - verringern, so daß kurz vor einem Werkzeugswechsel nahezu jedes Formstück oder sogar jedes Formstück vermessen wird.

Nun könnte man im Rahmen der hier durchzuführenden Qualitätskontrolle das Formstück insgesamt vermessen, d.h. über seine gesamte Oberfläche hinweg, wobei auch Ausnehmungen, Hinterschneidungen oder dgl. durch geeignete De¬ tektoren erfaßbar sind. Erfahrungsgemäß treten jedoch Defekte ganz überwiegend in kritischen Bereichen auf, so daß die zur Detektion bzw. Vermessung er¬ forderliche Zeit abermals dadurch verringert werden kann, daß das Formstück le¬ diglich partiell, nämlich insbesondere in vorgebbaren kritischen Bereichen, ver¬ messen wird. Insoweit könnte die zum Vermessen erforderliche Zeit durch geziel¬ tes Detektieren minimiert werden.

Wie bereits zuvor erwähnt, treten Defekte an den Formstücken nicht nur beim ei¬ gentlichen Schießen der Formstücke, beim Öffnen des Werkzeugs oder bei der Entnahme der Formstücke aus dem Werkzeug auf, können vielmehr auch im Ver¬ laufe der weiteren Bearbeitung bishin zum Paketieren zu einem Kernpaket

auftreten. Folglich ist es von ganz besonderem Vorteil, eine weiterreichende Überwachung bzw. Vermessung der Formstücke vorzunehmen, und zwar insbe¬ sondere dann, wenn das Formstück von einem Manipulator erfaßt und durch den Manipulator zu einer Übergabe- oder Bearbeitungsstation verbracht wird. Insoweit könnte nämlich das Formstück vor, während oder nach Abgabe an die Übergabe¬ oder Bearbeitungsstation ebenfalls berührungslos vermessen werden. Zur Ver¬ meidung von Wiederholungen wird hierzu auf die zuvor erörterte Vermessung im Bereich der Kernschießmaschine verwiesen, zumal hier die gleichen Kriterien gelten bzw. die gleichen Maßnahmen zu ergreifen sind.

Nun könnte das Formstück - nach Abgabe durch den Manipulator oder unmittelbar nach der Kernschießmaschine - einer Fördereinrichtung zugeführt werden und mittels der Fördereinrichtung über eine Förderstrecke hinweg zu einer Übergabe¬ oder Bearbeitungsstation gebracht werden. Auch hier wäre es von ganz beson¬ derem Vorteil, wenn das Formstück vor, während oder nach Erreichen der Über¬ gabe- oder Bearbeitungsstation und ggf. nach Bearbeitung berührungslos vermes¬ sen wird. Auch hier gelten die gleichen Ausführungen und lassen sich die gleichen Maßnahmen wie bei der Vermessung im Bereich der Kernschießmaschine vor¬ nehmen.

In einem weiteren Arbeitsgang könnte das Formstück gemeinsam mit anderen Formstücken zu einem Form- bzw. Kernpaket zusammengesetzt werden. Auch hier könnte eine zusätzliche Vermessung des Formstücks bzw. der bereits pake¬ tierten Formstücke vorgenommen werden, und zwar während und/oder nach je¬ dem Paketierungsvorgang. Auch diese Vermessung erfolgt berührungslos, so daß eine Beschädigung des Formstücks wirksam vermieden wird.

Ähnlich wie bei der Ermittlung der Sollwerte für das Formstück lassen sich auch die Sollwerte zur Überprüfung des Werkzeugs ermitteln, nämlich dadurch, daß diese Sollwerte vor oder nach dem Schießen eines als "Gut-Teil" identifizierten Formstücks unmittelbar an dem Werkzeug ermittelt werden. Diese Werte werden im Rechner aufbereitet bzw. verarbeitet und in einem besonderen Speicher als Sollwerte abgelegt. Zur Beurteilung des Zustandes des Werkzeugs werden dann die jeweils ermittelten Werte mit den Sollwerten verglichen, wodurch nun auch eine unmittelbare Beurteilung des Zustandes des Werkzeugs möglich ist.

Wie auch bei den Formstücken kann eine Vermessung des Werkzeugs nach Ent¬ nahme jedes geschossenen Formstücks erfolgen. Ebenso wäre es auch denkbar, die Vermessung des Werkzeugs nach Entnahme jedes n-ten geschossenen Formstücks vorzunehmen, wobei der Parameter n beliebig vorgebbar ist. Mit zu¬ nehmender Standzeit bzw. Betriebsdauer des Werkzeugs könnte der Parameter n automatisch verringert werden, so daß kurz vor einem vorgegebenen Werk¬ zeugwechsel das Werkzeug nach nahezu jedem geschossenen Formstück über¬ prüft bzw. vermessen wird.

Im Falle der Ermittlung eines Defekts an einem Formstück könnte die Qualitäts¬ kontrolle derart ausgelegt sein bzw. könnte der Rechner die Detektionseinrichtung derart ansteuern, daß vorzugsweise unmittelbar vor, während oder nach der Ent¬ nahme des Formstücks aus dem Werkzeug das Werkzeug vermessen wird, wobei eine Vermessung des Werkzeugs vor Entnahme des Formstücks nur bedingt möglich ist. Jedenfalls sollte die Feststellung eines defekten Formstücks zu einer unmittelbaren Überprüfung des Werkzeugs führen.

Wie auch im Falle des Werkstücks könnte das Werkzeug insgesamt vermessen werden. Darüber hinaus wäre es zur Verkürzung der Detektionszeit von Vorteil, wenn ein am Formstück detektierter Defekt dem entsprechenden Bereich am Werkzeug zugeordnet wird und nur diesen Bereich des Werkzeugs - der mögli¬ cherweise für den Defekt am Formstück verantwortlich ist, überprüft. Dieser Be¬ reich könnte gezielt untersucht bzw. vermessen werden, um auch geringste Ab¬ weichungen von Sollwerten festzustellen.

Wird am Werkzeug ein Defekt detektiert, so könnte in weiter vorteilhafter Weise automatisch ein Werkzeugwechsel eingeleitet werden. Nach Auswechseln des defekten Werkzeugs müßte dann festgestellt werden, ob der Defekt auf Ver¬ schmutzungen oder Verschleiß zurückzuführen ist. Die Beurteilung durch einen Fachmann - abseits des eigentlichen Produktionsprozesses - wird dann wohl kaum zu umgehen sein.

Die berührungslose Vermessung sowohl der Formstücke als auch der Werkzeuge kann in Anwendung unterschiedlichster Techniken erfolgen. So ist es bspw.

möglich, die aus Formstoffen bestehenden Formstücke mittels einer kapazitiv ar¬ beitenden Sensorik - berührungslos - abzutasten. Je nach Material der Form¬ stücke und insbesondere auch zur kontaktlosen Vermessung der Werkzeuge bie¬ tet sich neben der kapazitiv arbeitenden Sensorik auch eine induktiv bzw. nach dem Wirbelstromprinzip arbeitende Sensorik an.

Ungeachtet der Materialien der zu vermessenden Teile - Formstücke oder Werk¬ zeuge - könnte die Vermessung auch mittels einer mit Ultraschall arbeitenden Sensorik oder mittels einer optisch arbeitenden Sensorik erfolgen. Zur Anwendung einer optisch arbeitenden Sensorik ist eine hinreichende Ausleuchtung er¬ forderlich. Besonders vorteilhaft erweist sich im Rahmen einer optisch arbeitenden Sensorik die Verwendung einer Video-Kamera mit nachgeschalteter optischer Bildverarbeitung, wonach nämlich die Grau- und/oder Farbstufen aufge- nommender Videobilder des zu überwachenden Teils mit den aufgenommenen und bereits abgespeicherten Graustufen und/oder Farbstufen eines "Gut-Teils" verglichen werden. Auf diesem Wege ist ein Vergleich der Oberflächenstrukturen und somit eine Qualitätsüberwachung möglich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kern- oder Maskenschießen soll zur An¬ wendung des zuvor erörterten Verfahrens dienen. Diese Vorrichtung ist ge¬ kennzeichnet durch eine Detektionseinrichtung zum kontaktlosen Vermessen des Formstücks bei geöffnetem Werkzeug und/oder während der Entnahme des Formstücks und/oder nach der Entnahme des Formstücks. Darüber hinaus gehö¬ ren zu der Vorrichtung ein Rechner zur Steuerung der Detektionseinrichtung und zur Aufnahme, Verarbeitung bzw. Aufbereitung der Meßwerte sowie zum Ver¬ gleich der aufbereiteten Meßwerte mit in einem Speicher abgelegten Sollwerten des Formstücks. Gleiches gilt für eine Vermessung des Werkzeugs.

Zur allumfassenden Überwachung einerseits der Formstücke und andererseits der Werkzeuge umfaßt die Detektionseinrichtung nicht nur im Bereich des Werkzeugs der Kernschießmaschine Detektoren, sondern auch an nachgeordneten Manipu¬ latoren. Fördereinrichtungen, Übergabe- und Bearbeitungsstationen. Die Detekto¬ ren sind dabei vorzugsweise verfahrbar und/oder drehbar angeordnet, so daß - im Idealfall - ein Abscannen der Oberfläche des zu prüfenden Formstücks bzw. des zu überwachenden Werkzeugs möglich ist.

Wie bereits zu dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt, kann es sich bei den Detektoren um kapazitiv arbeitende oder induktiv bzw. nach dem Wirbel¬ stromprinzip arbeitende Sensoren handeln, je nachdem, welche Materialbeschaf¬ fenheit das zu überwachende Teil aufweist. Ebenso ist es denkbar, daß es sich bei den Detektoren um Ultraschallsensoren handelt. Schließlich ist der Einsatz optischer Sensoren möglich, wobei hier in vorteilhafter Weise Video-Kameras ei¬ ner Bildverarbeitungseinheit zum Einsatz kommen können. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hier auf die voranstellenden Ausführungen verwiesen.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Aus¬ führungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Ver¬ bindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

die einzige Figur in einem Blockdiagramm, schematisch, die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kern- oder Mas¬ kenschießen mit nachgeordneten Stationen, anhand der sich das erfin¬ dungsgemäßen Verfahren erläutern läßt.

Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Darstellung - in Form eines Block¬ diagramms - drei nebeneinander angeordnete Kernschießmaschinen 1 mit jeweils zweiteiligen Werkzeugen 2. Mit den Kernschießmaschinen 1 werden unter¬ schiedliche Kerne 3 geschossen, die in einer nachgeschalteten Station zu einem Kernpaket paketiert werden. Die Kerne 3 werden nach Öffnen der Werkzeuge 2 mittels eines lediglich angedeuteten Manipulators 4 aus der eigentlichen Kern¬ schießmaschine 1 entnommen und - gleich nach der Entnahme - berührungslos vermessen. Dazu werden CCD-Kameras 5 eingesetzt, die das aufgenommene Bild - digitalisiert - einem Rechner 6 zuführen. Dort werden die Grau- bzw. Farb¬ werte des vom geschossenen Kern 3 aufgenommenen Bildes aufbereitet und über bei der Bildverarbeitung übliche Bilderkennungsprogramme mit Sollwerten

verglichen. Bei Abweichungen der ermittelten Meßwerte von den Sollwerten über definierbare Grenzwerte hinaus wird der Kern 3 als Ausschuß identifiziert und - wiederum über Manipulatoren - ausgesondert.

Mit der schematisch dargestellten Detektionseinrichtung 7 können sämtliche Formstücke bzw. Kerne 3 sowie die Werkzeuge 2 überwacht bzw. vermessen werden. Eine Auswahl der zu detektierenden Kerne 3 ist unter Zugrundelegung beliebiger Regeln möglich. Eine lediglich partielle Vermessung der Kerne 3 sowie des Werkzeugs 2 ist ebenfalls denkbar.

Den Kernschießmaschinen 1 ist eine Übergabestation 8 nachgeordnet, von der aus die Kerne 3 zur Paketierung gelangen. Auch an der Übergabestation 8 werden die Kerne 3 optisch vermessen, um nämlich beim Transport oder bei der Über¬ gabe erfolgte Beschädigungen ermitteln zu können. Hier ist eine weitere De¬ tektionseinrichtung 9 mit CCD-Kameras als Detektoren vorgesehen.

Der Übergabestation 8 sind in der Figur nicht gezeigte Manipulatoren sowie eine Förderstrecke nachgeordnet, wobei sich die Paketierung der einzelnen Kerne 3 zu einem Kernpaket 10 anschließt. Jeder einzelne Schritt der Paketierung wird wiederum über eine Detektionseinrichtung 11 überwacht, so daß dort beschädigte Kerne 3 erkannt und - über Manipulatoren - ausgesondert werden. Jedenfalls fin¬ det nach vollendeter Paketierung eine Überprüfung des Kernpaketes 10 statt, wo¬ bei hier mehrere Detektionsmöglichkeiten bzw. mehrere Detektionsverfahren auch gleichzeitig Anwendung finden können. Insoweit ließen sich bspw. mittels kapaziti¬ ver Sensoren Wanddicken der Kempakete überprüfen bzw. ließen sich Fehler¬ quellen beim späteren Gießen wirksam ausschließen.

Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, daß das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel lediglich der Verdeutlichung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das rein willkürlich gewählte Ausführungsbeispiel ein¬ schränkt.