DE3329585C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen einer Gießform, mit einem stationären Basisteil und einem mittels einer Rüttelvorrichtung wenigstens in eine vertikale Schwingung versetzbaren Rütteltisch zur Aufnahme eines Formkastens und mit einer vertikal relativ zu dem Rütteltisch beweglich geführten Verdichtungseinrichtung.

Es sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, um Metall nach dem altbekannten Verfahren dadurch in eine gewünschte Form zu bringen, daß man geschmolzenes Metall in eine Form gießt. Gewöhnlich wird die Form mittels eines Modells gebildet, in das Sand und ein Bindemittel gebracht werden.

Zum Beispiel erfolgt bei einer gegenwärtig im Einsatz befindlichen Gießform-Herstellungsvorrichtung, die unter dem Namen "Herman Moldmaster" bekannt ist, das Einstampfen eines Formsand und Bindemittel als auch ein Modell enthaltenden Formkastens mittels einer Auflageplatte und mit einer Vielzahl von nach unten ragenden Verdichtungs­ köpfen, die unter Wirkung eines Fluiddrucks in den Form­ kasten bewegt werden, um den Sand und das Bindemittel längs des Modells zu verdichten. Sobald die gewünschte Verdichtung erreicht ist, werden die Verdichtungsköpfe zurückgezogen und der Formkasten zu der nächsten Stelle des Gießprozesses bewegt. Es gibt jedoch verschiedene Modelle mit Formen und/oder Konfigurationen, die keine vollständige Verdichtung erlauben. Dies hat zur Folge, daß nicht gänzlich festgestampfte Formkästen erzeugt werden. Häufig müssen diese Formkästen verworfen werden, oder, wenn ein solcher Formkasten für die weitere Verarbeitung verwendet wird, entstehen qualitativ minderwertige Gußstücke. Ferner bedingt das Vorsehen von Druckfluid und die damit verbundenen Betätigungsorgane zum Antreiben der Verdichtungsköpfe eine Vorrichtung mit einem relativ komplizierten und damit teuren Aufbau.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 22 32 718 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind die Führungs- und Betätigungselemente für die Verdichtungseinrichtung mit dem Rütteltisch fest verbunden. Die Rüttelvorrichtung muß daher nicht nur den Formkasten, sondern auch die Führungs- und Betätigungs­ elemente in vertikale Schwingungen versetzen. Weiter besteht die Verdichtungseinrichtung lediglich aus einer einstückigen Deckplatte. Dies hat den Nachteil, daß Unregelmäßigkeiten der Sanddichte, insbesondere bei komplizierten Gußformen, nicht optimal ausgeglichen werden können.

Aus der US-PS 2 12 988 ist ein Rüttlersystem bekannt, mit dem sich Probleme hinsichtlich der Verdichtung von Formsand bei komplizierten Modellformen und infolgedessen unvollständig verdichteten Formkästen vermeiden lassen. Dennoch besteht Bedarf nach einer größeren Verdichtung als sie mit einem Rüttlersystem alleine erhalten werden kann.

Aus der DE-AS 11 42 219 ist es bekannt, an einem Grundverdichter mit einer den größten Teil der Formober­ fläche überdeckenden Auflagefläche zusätzliche, relativ kleine Partialverdichter verschiebbar zu führen, die stellenweise in die Formsandoberfläche eindringen. Durch den einheitlichen Grundverdichter erzeugte ungleichmäßige Verdichtung kann jedoch durch die Partialverdichter nur unzureichend ausgeglichen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der genannten Art anzugeben, die mit geringem maschinellen Aufwand auskommt und mit der Unregelmäßigkeiten der Sanddichte auch bei komplizierten Gußformen besonders gut ausgeglichen werden können.

Zur Lösung der Aufgabe umfaßt die Verdichtungseinrichtung der Vorrichtung ein relativ zu dem stationären Basisteil vertikal verschiebbar geführtes Querelement, an dem eine Vielzahl in wenigstens einer Reihe nebeneinander ange­ ordnete Verdichtungsköpfe ausschließlich durch Schwerkraft absenkbar ihrerseits vertikal frei beweglich geführt sind. Für sämtliche Verdichtungsköpfe ist das Verhältnis ihres Gewichts zu ihrer unteren Auflagefläche gleich.

Durch die vertikal frei bewegliche Führung der Verdichter­ köpfe an dem Querelement werden nur die Verdichterköpfe selbst mit dem Formkasten mitgerüttelt, während das Querelement davon in Rüttelrichtung abgekoppelt ist und nicht mitgerüttelt zu werden braucht. Die Rüttelvorrichtung kann daher schwächer dimensioniert werden. Wegen der Unterteilung der Verdichtereinheit in die Vielzahl relativ zueinander vertikal frei bewegliche Verdichterköpfe können sich diese in Anpassung an lokale Unterschiede der Sanddichte vor der Verdichtung und an die jeweilige Profilierung der Gußform unterschiedlich tief absenken. Der Verdichtungsvorgang wird durch die Schwingkraft sowie die über die Verdichtungsköpfe wirkende Schwerkraft bewerkstelligt. Hierdurch und wegen des gleichen Gewichts-Auflageverhältnisses der einzelnen Verdichterköpfe, das eine gleichmäßige Flächenpressung bewirkt, erreicht man eine besonders gleichmäßige Sanddichte auch bei komplizierten Gußformen.

In einer wegen ihres geringen technischen Aufwands bevorzugten Ausführung ist jeder Verdichterkopf mittels einer von dem Verdichterkopf nach oben abstehenden Stange in Bohrungen des Querelements geführt. Die Stangen können an ihrem Oberende mit einem Anschlag zur Begrenzung der Abwärtsbewegung des zugehörigen Verdichterkopfs relativ zu dem Querelement versehen sein. Nach Beendigung des Verdichtungsvorgangs lassen sich die Verdichtungsköpfe an ihren Anschlägen von dem Querelement gemeinsam aus dem Formkasten herausheben.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Seitenansicht eine Vorrichtung nach der Erfindung mit weggebrochenen Teilen in der anfänglichen Arbeitsstellung,

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 mit Darstellung der Vorrichtung in einer nachfolgenden Arbeitsstellung,

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 und 2 mit Dar­ stellung der Vorrichtung in einer weiteren Arbeitsstellung,

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich den vorhergehenden Ansichten mit Darstellung der Vorrichtung in der Arbeitsstellung am Ende des Bearbei­ tungsvorganges.

Eine typische Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und umfaßt ein Basisteil 10, das auf einer darunterliegenden Fläche 12, z. B. dem Boden oder dgl. angeordnet werden kann. Von dem Basisteil 10 erstreckt sich nach oben ein umgekehrt U-förmiger Rahmen 14.

Innerhalb des Rahmens 14 und oberhalb des Basisteiles 10 ist ein Tisch 16 mit einer oberen Oberfläche 18 angeordnet, die eine Aufnahmestation für einen Formkasten 20 vorsieht. Wie dargestellt, weist der Formkasten 20 ein darin ange­ ordnetes Modell 22 auf, und ist bis zu einer bestimmten Höhe mit einer Mischung aus Formsand und Bindemittel 24 gefüllt.

Obgleich nicht dargestellt, kann der Tisch 16 auch mit einer geeigneten Fördereinrichtung versehen sein, der die Be­ wegung des Formkastens 20 in Richtung auf und weg von der Station erleichtert.

Der Tisch 16 ist oberhalb des Basisteiles auf einer Reihe von Schraubenfedern 26 befestigt. An der Unterfläche 28 des Tisches 16 ist eine Vielzahl von Elektromotoren 30 angebracht, die jeweils Abtriebswellen 32 aufweisen, an denen exzentrische Gewichte 34 befestigt sind.

Wenn bei der vorgenannten Anordnung die Motoren 30 einge­ schaltet werden, wird der Tisch 16 und damit der darauf befindliche Formkasten 20 einer vertikalen Schwingkraft in einer Art und Weise unterworfen, wie sie in der eingangs erwähnten US-PS 2 12 488 näher beschrieben ist.

Von dem oberen Ende des Rahmens 14 hängt ein Paar doppelt wirkende Fluidzylinder 40 herab. Jeder Zylinder 40 enthält eine ausfahrbare Stange 42, und ein Querelement 44 ist an den beiden Stangen 42, z. B. durch Muttern 46 befestigt, so daß es sich oberhalb und längs der Formkastenaufnahme­ station erstreckt.

Das Querelement 44 ist mit ein oder mehreren Reihen von vertikal sich erstreckenden Bohrungen oder Öffnungen 48 versehen, durch die Stangen 50 gleitbar hindurchgehen. Vorzugsweise ist der Sitz relativ eng, so daß eine Bewegung der Stangen 50 innerhalb der Öffnungen 48 grundsätzlich auf die vertikale Richtung beschränkt ist. Mit anderen Worten, die Öffnungen 48 führen die Stangen 50 bei deren Bewegung in vertikaler Richtung.

Das obere Ende von jeder Stange 50 endet an einer Kappe 52 mit größerem Durchmesser als der Durchmesser der be­ treffenden Bohrung 48. Die Kappen 52 dienen als Anschläge, um die Abwärtsbewegung der Stangen 50 relativ zu dem Quer­ element 44 zu begrenzen.

Jede Stange 50 hält an ihrem unteren Ende einen Verdichtungs­ kopf 54. Die Verdichtungsköpfe 54 sind nahe beieinander und dennoch relativ zueinander beweglich angeordnet. Die Bewegung ist Folge des Umstandes, daß die Stangen 50, die Bohrungen 48 und die Anschläge 52 eine freibewegliche Verbindung mit dem Querelement 44 vorsehen. Jeder Verdichtungskopf 54 hat eine untere Oberfläche 56, die auf den im Formkasten ent­ haltenen Sand 24 zu dessen Verdichtung aufliegen kann. Um eine gleichförmige Verdichtung durch jeden Kopf 54 zu ge­ währleisten, ist das Verhältnis des Gewichtes von sämtlichen einzelnen Köpfen und ihren zugehörigen Stangen 50 sowie Kappen 52 zu der Abmessung ihrer Flächen 56 gleich. Im allgemeinen, jedoch nicht immer, bedeutet dies, daß jede Anordnung aus Kopf 54, Stange 50 und Kappe 52 eine identische Masse und Konfiguration hat.

Zum Betrieb der Vorrichtung wird zunächst das Modell 22 in den Formkasten 20 eingesetzt.

Anschließend wird der Formkasten mit Formsand und gewöhnlich einem Bindemittel bis zu einer gewünschten Füllstandshöhe gefüllt. Wie in der Zeichnung dargestellt, kann dies dadurch erfolgen, daß man den Formkasten 20 mit einer Mischung 24 aus Formsand und Binde­ mittel bis zu einer Höhe füllt, die deutlich oberhalb des obersten Endes des Modelles 22 liegt.

Der nächste Schritt betrifft das Auflegen einer Vielzahl von Gewichten auf die obere Oberfläche des Sandes. Dies kann unter Verwendung der vorbeschriebenen Vorrichtung wie folgt vorgenommen werden. Unter einer geeigneten her­ kömmlichen Steuerung werden die Zylinder 40 zum Ausfahren ihrer Stangen 42 beaufschlagt, wie dies in Fig. 2 darge­ stellt ist. Dies wiederum senkt das Querelement 44 ab, bis die Stangen 42 vollständig ausgefahren sind. Gewöhnlich bringt dieser Vorgang das Querelement 42 auf ein Höhen­ niveau, das nur etwas oberhalb der oberen Kante des Form­ kastens 20, jedoch nicht so tief liegt, daß eine Berührung mit der oberen Oberfläche der Köpfe 54 stattfindet.

Während des Absenkens kommen zu einem gewissen Zeitpunkt die Verdichtungsflächen 56 der verschiedenen Köpfe 54 in Berührung mit der oberen Oberfläche des Sandes, so daß sie auf diesen aufliegen.

Der nächste Schritt betrifft das Anlegen einer Schwingbewegung an den Formkasten und seinen Inhalt ein­ schließlich der Gewichte, ohne daß auf die Gewichte eine nach unten gerichtete Kraft außer der Schwerkraft einwirkt. Die Schwingbewegung wird durch Einschalten der Motoren 30 gemäß Fig. 3 ausgelöst. Wenn eine im wesent­ lichen rein vertikale Schwingung erwünscht ist, werden die Motorwellen 32 in entgegengesetzten Richtungen in Dreh­ bewegung versetzt. Wenn umgekehrt eine seitliche Kraft zu­ sammen mit einer vertikalen Kraft gewünscht ist, werden die Motorwellen 32 in die gleiche Richtung gedreht.

Als Ergebnis dieses Schrittes fließt der Sand 24 in Spalte oder Passagen im Modell 22, auch wenn sie noch so verwickelt sind. Gleichzeitig wirkt die Schwerkraft ständig auf die Verdichtungsköpfe 54, um diese nach unten zu bewegen. Darüber­ hinaus bewerkstelligen die Trägheitskräfte, wenn sich der Tisch 16 nach oben bewegt, eine Verdichtung des Gemisches 24 aus Sand und Bindemittel.

Wenn der gewünschte Grad der Verdichtung erreicht ist, können die Motoren 30 ausgeschaltet werden, so daß die Schwingung des Formkastens 20 beendet wird. Die Zylinder 40 können dann gemäß Fig. 4 beaufschlagt werden, um die Stangen 42 einzuziehen. Ab einem gewissen Zeitpunkt gelangt beim Ein­ ziehen der Stangen 42 das Querelement 44 gegen die Unterseite der Kappen 52, was nicht notwendigerweise gleichzeitig er­ folgen muß, wonach eine weitere Rückzugsbewegung der Stangen 42, die Köpfe 54 weg zu einer Stelle oberhalb der Formkasten­ aufnahmestation bewegt, wie dies in Fig. 4 zu sehen ist.

Danach kann der Formkasten 20 aus der Vorrichtung herausge­ nommen und zur weiteren Verarbeitung zu irgendeiner ge­ wünschten Stelle bewegt werden.

Es wurde ferner festgestellt, daß während des vorbe­ schriebenen Verfahrens eine Führung der Köpfe 54 hinsichtlich einer im wesentlichen ausschließlichen Vertikalbewegung während wenigstens eines Teiles des Schwingbewegungschrittes stattfindet. Dieser Schritt erfolgt bei der vorgenannten Vorrichtung durch die Beziehung zwischen den Bohrungen 48 und den Stangen 50 und gewährleistet eine gleichförmige Ver­ dichtung des Gemisches 24 aus Sand und Bindemittel im Form­ kasten 20. Ferner wurde festgestellt, daß außer der Schwer­ kraft zu keinem Zeitpunkt eine nach unten gerichtete Kraft auf die Köpfe 54 einwirkt. Die Schwerkraft wird daher ausgenutzt, um die Köpfe 54 nach unten zu drücken, ohne daß hierfür irgendwelche Betätigungsmittel und eine Energie­ quelle erforderlich sind. Folglich ist die Vorrichtung er­ heblich einfacher als bekannte Vorrichtungen und kann mit wesentlich geringerem Kostenaufwand gebaut werden. Dennoch werden die Vorteile aus einer kombinierten schwingenden und nicht schwingenden Verdichtung des Sand/Bindemittelgemisches 24 erhalten.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Herstellen einer Gießform
mit einem stationären Basisteil (10, 14), einem mittels einer Rüttelvorrichtung (34) wenigstens in eine vertikale Schwingung versetzbaren Rütteltisch (16) zur Aufnahme eines Formkastens (20)
und mit einer vertikal relativ zu dem Rütteltisch (16) be­ weglich geführten Verdichtungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungseinrichtung ein relativ zu dem stationären Basisteil (14) vertikal verschiebbar geführtes Querelement (44) umfaßt, an dem eine Vielzahl in wenigstens einer Reihe nebeneinander angeordnete Verdichtungsköpfe (54) ausschließ­ lich durch Schwerkraft absenkbar ihrerseits vertikal frei beweglich geführt sind, wobei für sämtliche Verdichtungs­ köpfe (54) das Verhältnis ihres Gewichts zu ihrer unteren Auflagefläche gleich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verdichterkopf (54) mittels einer von dem Verdichterkopf (54) nach oben abstehenden Stange (50) in Bohrungen (48) des Querelements (44) geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stange (50) an ihrem Oberende einen Anschlag (52) zur Begrenzung der Abwärtsbewegung des zugehörigen Verdichtungskopfs (54) relativ zu dem Querelement (44) trägt und die Verdichterköpfe (54) mittels einer an dem Querelement (44) angreifenden Betätigungsvorrichtung (50) gemeinsam aus dem Formkasten (20) heraushebbar sind.