DE3914160C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Sandgießformen von Modellen, insb. Modellen mit erheblichem Unterschied von Höhen und Tiefen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 37 17 558 ist ein Verfahren zum Herstellen von Sandgießformen bekannt, bei dem das Verdichten der der Modelloberflächen nahen Sandschichten im wesentlichen durch das Expandieren von in der Sandfüllung vorhandener und bis auf einen vorbestimmten erhöhten Druck komprimierter Luft erfolgt. Dazu wird durch die Formvorrichtung eine zur Atmosphöre abgedichtete Formkammer gebildet, die im wesentlichen durch die Modelltragplatte, den Formkasten, einen Sandfüllrahmen und eine Abdeckung begrenzt wird, die abdichtend zusammengebracht werden. Innerhalb dieser Formkammer ist ein Preßhaupt mit einer Preßplatte oder ein Mehrstempel­ preßhaupt angeordnet, das zum mechanischen Nachverdichten des durch die Expansion des Luftdruckes in der Formkammer vorverdichteten Sandes dient.

Die Druckluft wird in die Formkammer im Kopfraum oberhalb des Sandes und oberhalb der preßwirksamen Flächen des Preßwerkzeuges eingeführt. Bei der Ex­ pansion wird zunächst der Druck durch Düsen und Leitungen über ein Ventil gesteuert nach Seiten des Modells und der Modelltragplatte abgebaut, wodurch sich die bevorzugte Verdichtung der modellnahen Sandschichten ergibt. Noch bevor der Druck in der Formkammer den Druck der Außenatmosphäre erreicht, wird der restliche Überdruck aus dem Kopfraum der Formkammer direkt in die Atmosphäre entlastet. Dazu ist am Kopfraum ein Mehrwegeventil angeschlossen, über das die Druckluft in den Kopfraum eingeleitet und im Verlaufe der Expansion ein Teildruckausgleich des Kopfraumes zur Atmosphäre bewirkt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine vereinfachte und wirksamere Formvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach der DE-OS 37 17 558 zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Aufgrund dieser Ausbildung erfolgt die Entlüftung des Kopfraumes zwangsläufig durch die Steuerung des an die Vorverdichtung anschließenden Nachpreßvorganges. Da dieser so schnell wie möglich an den Vorverdichtungsschritt anschließen soll, um die Taktzeiten klein zu halten, erhält man so die Möglichkeit noch während der Expansion der Druckluft bei der Vorverdichtung mit Hilfe der mechanischen Preßvorrichtung den Kopfraum zu dem gewünschten Zeitpunkt zur Außenatmosphäre hin direkt zu entlüften. Die Einschaltung der mechanischen Preßvorrichtung kann dabei automatisch in Abhängigkeit vom Erreichen eines vorbestimmten erniedrigten Druckes während der Expansion erfolgen.

Bei dieser Ausbildung wird ein Mehrwegeventil mit großem Abströmquerschnitt vermieden, da für die Zuführung der Druckluft ein einfaches gesteuertes Ventil mit relativ geringem Zuströmquerschnitt verwendet werden kann. Auch braucht es keiner besonderen Steuerung, da die Einschaltung der mechanischen Preßeinrichtung ohnehin im Steuerprogramm vorgesehen sein muß. Auch wird auf diese Weise zwangsweise erreicht, daß bei Beginn des mechanischen Nachpreß­ vorganges in der Formkammer kein die Preßkraft beeinträchtigender Luftdruck mehr vorherrschen kann, was sonst zu unregelmäßiger Sanddichte führen könnte.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in senkrechtem Schnitt vereinfacht eine Formvorrichtung gemäß der Er­ findung, und zwar während des mechanischen Nachpreßvorganges;

Fig. 2 zeigt in vereinfachter Schnittdarstellung im Ausschnitt eine Ausführungs­ form der Erfindung und

Fig. 3 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig. 2 ein abgewandeltes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung.

Der Aufbau und die Ausbildung der die Formkammer begrenzenden Teile kann auf verschiedene Weise erfolgen. Das Preßhaupt kann gegenüber der Modelltrag­ platte ausschwenkbar oder seitlich verfahrbar ausgebildet sein. Als mechanisches Preßwerkzeug kann dabei eine Preßplatte oder ein Mehrstempelpreßhaupt verwendet werden. Wesentlich ist nur, daß das Preßhaupt ein für das mechanische Nachpressen gegenüber dem Sand relativ bewegliches Teil oder einen Abschnitt aufweist, der zur Verwirklichung der Lehre nach der Erfindung ausgebildet und herangezogen werden kann.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 ist ein Mehrstempelpreßhaupt dargestellt, das sich zumindest während des Nachpreßvorganges an gestellfesten Teilen nach oben abstützt. Diese Abstützung ist in Fig. 1 vereinfacht als feste Wand angedeutet. Gegen diese dichtet ein rechteckförmiger Kragen 1 ab, der das Preßhaupt umgibt. Mit der Unterseite des Kragens wirkt abdichtend ein Sandfüllrahmen 6 zusammen, der sich wiederum abdichtend auf die Oberseite eines Formkastens 2 aufsetzt, an den sich unter Abdichtung eine Formkasten- und Modelltragplatte 3 anlegt, die im dargestellten Beispiel durch eine Hubeinrichtung 5 entsprechend dem eingezeichneten Pfeil angehoben und abgesenkt werden kann, wie dies dem Fachmann geläufig ist.

In dem Modell 4 sind Schlitzdüsen 7 angeordnet und über ein Bohrungs- oder Luftkanalsystem 8 mit einem gesteuerten Ventil 9 verbunden, dessen Steuerein­ richtung bei 10 angedeutet ist. Das Ventil 9 ermöglicht eine Verbindung der durch die zuvor aufgezählten Teile gebildeten Formkammer über die Schlitzdüsen und das Kanalsystem 8 mit der Außenatmosphäre. In den Kopfraum der Formkammer in einem Bereich oberhalb der verdichtungswirksamen Unterseiten der Preßstempel 13 mündet eine über Ventil 16 steuerbare Leitung 15, die mit einer Druckluftquelle verbunden ist. Die Leitung 15 und das Ventil 16 brauchen nur einen relativ kleinen Strömungsquerschnitt aufweisen, da zur Erzeugung eines vorbestimmten Überdruckes in der Formkammer ausreichend Zeit zur Verfügung steht. Aus dem Kopfraum oberhalb der Preßköpfe 13 führt außerdem eine Ent­ lüftungsleitung 17 nach außen.

Die Vorrichtung ist in Fig. 1 in einem Zustand gezeigt, in dem nach der Vor­ verdichtung der Sandfüllung 11 die Preßkolben 13 mit Hilfe ihrer Kolbenstange 14 und mit Hilfe nicht gezeigter einzelner, vorzugsweise hydraulischer, Antriebe mechanisch nachverdichtet wird.

In Fig. 2 und Fig. 3 ist jeweils im Ausschnitt ein Teil des Kopfraumes der Vorrichtung nach Fig. 1 gezeigt.

So erkennt man in Fig. 2 einen Teil des Preßhauptes 12 mit zwei der mehreren Preßkolben 13 und den zugehörigen Kolbenstangen 14. Im dargestellten Beispiel nach Fig. 2 schließt der den Kopfraum der Formkammer begrenzende rechteckförmige Kragen 1 direkt an das Preßhaupt 12 an. Der Kragen 1 weist bei 20 eine umlaufende Dichtung auf, die sich beim Schließen der Formkammer auf die Oberseite des Sandfüllrahmens abdichtend aufsetzt. In der Regel sind bei einem solchen Mehrstempelpreßhaupt die einzelnen Preßkolben 13 von rechteck­ förmigem oder quadratischem Querschnitt, wie dies unten in der Schnittdarstellung A-A der Fig. 2 angedeutet ist. Wenigstens einer der außenliegenden Preßkolben ist gemäß der Erfindung zugleich als Ventilschließ­ glied ausgebildet. Zu diesem Zweck ist in den Kragen 1 eine Buchse 23 abdich­ tend eingesetzt, und zwar unter einer Schrägneigung, die auf die Neigung der Seitenfläche 26 des Kolbens 13 abgestimmt ist. An der innenliegenden Stirnkante weist die Buchse 23 eine umlaufende Dichtung 27 auf, welche eine Ventilsitz­ fläche 25 bildet, die mit der geneigten Seitenfläche 26 des Kolbens 13 in der angehobenen Stellung dieses Kolbens abdichtend zusammenwirkt. Die Buchse 23 ist lösbar in eine entsprechende Bohrung 22 des Kragens 1 eingesetzt und mittels Flansch 24 an einem Kragenstutzen befestigt.

Es ist ersichtlich, daß mit Beginn der Absenkbewegung der Kolben 13 sich dieser von der Ventilsitzfläche 27 löst, so daß über die Buchse 23 eine direkte und freie Strömungsverbindung zwischen dem Kopfraum der Formkammer und der Außen­ atmosphäre ergibt, durch den sich ein im Kopfraum noch vorhandener Überdruck augenblicklich nach außen entspannen kann, wie dies durch den Pfeil 28 angedeutet ist. Der Strömungsquerschnitt der Buchse 23 kann so bemessen sein, daß sich die gewünschte Druckentlastung innerhalb einer vorbestimmten, sehr kurzen Zeit ergibt. Dies kann aber auch dadurch erreicht werden, daß entspre­ chende Buchsen 23 zwei oder mehr als zwei außenliegenden Kolben 13 zugeord­ net sind, so daß die Entlüftung des Kopfraumes gleichzeitig an mehreren Stellen erfolgen kann.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß eine entsprechende Ausbildung dieses zwei­ ten Ventilmittels auch bei Verwendung einer Preßplatte als mechanisches Nach­ verdichtungsorgan verwendet werden kann. In diesem Fall weist die Preßplatte an wenigstens einer Umfangsstelle entweder einen Ansatz oder eine entsprechende Schrägfläche hinter der verdichtungswirksamen Stirnseite auf, welche Schrägfläche mit der Ventilsitzfläche 27 einer entsprechenden Buchse 23 im Gehäusekragen 1 bei angehobener Preßplatte abdichtend zusammenwirkt.

Eine abgewandelte Ausführungsform der zweiten Ventilmittel zur Belüftung des Kopfraumes der Formkammer zeigt Fig. 3. Der Preßkopf 46 ist über Teil 32 mit dem den Kopfraum umgebenden Kragen 32 a über einen Verbindungsteil 32 zu einer Einheit verbunden. In dem Kragen 32 a ist an einer oder an mehreren Umfangsstellen eine Entlüftungsbuchse 33 mittels Flansch und Abdichtung 34 und mittels Schrauben lösbar und abdichtend eingesetzt. In dem Preßhaupt 46 sind die hydraulischen Antriebseinrichtungen für die Kolbenstangen 30 der Preßkolben 31 mittels Dichtungen 47 abdichtend und verschieblich geführt. Bei dieser Aus­ führungsform ist an die Unterseite des Preßhauptes 46 konzentrisch zu der Kolbenstange 30 jeweils eines ausgewählten, am Rande des Preßhauptes liegenden Preßkolbens 31 eine lotrechte Buchse 36 abdichtend mittels Schraubbolzen 48 befestigt. Die Buchse 36 umgibt den Stempel 30 mit Spiel und weist auf ihrer Innenseite ein Schiebedichtungselement 37 auf, welches die ringförmige Sitzfläche der zweiten Ventilmittel bildet. Auf der Kolbenstange 30 ist hinter dem Preßkopf 31 ein rotationssymmetrisches ringförmiges Schließglied 64 angeordnet, das nahe dem Kolben 31 eine im wesentlichen zylindrische Ventil­ schließfläche aufweist, die nach oben zu oder vom Preßkolben 31 weg konisch verjüngt weiterläuft, um so das Einlaufen des Ventilschließgliedes 40 bei der An­ hebebewegung der Kolbenstange 30 in das Dichtungselement 37 zu erleichtern. Das Ventilschließelement 40 ist abdichtend (41) auf der Kolbenstange angeordnet. Fig. 3 zeigt die Anordnung in der angehobenen Stellung des Preßkolbens 31, in der sich das Ventilschließglied 40 abdichtend an das Dichtelement 37 anlegt. Die Buchse 33 steht mit dem Innenraum 38 hinter dem Ventilschließelement 40 in freier Strömungsverbindung. Das innenliegende Ende der Buchse 33 greift unter Zwischenschaltung einer Dichtung 35 in eine entsprechende Bohrung des Teils 36 ein. Wenn sich die Kolbenstange 30 absenkt, gibt das Ventilschließelement 40 in einem vorbestimmten Augenblick der Absenkbewegung den Durchgang durch die zweiten Ventilmittel frei, so daß ein sich im Kopfraum befindender Überdruck entsprechend den Pfeilen 51 unmittelbar und direkt und in freier Strömung zur Außenatmosphäre hin entspannen kann.

Durch den Pfeil 50 ist die Absenk- und Hebbewegung des Preßkolbens 31 angedeutet. Zwischen der außenliegenden Seite 43 des Preßkolbens 31 und dem die umlaufende Dichtung 45 aufweisenden Kragen 32 a verbleibt ein Spalt 44 von z.B. 10 mm, wie dies bei solchen Anordnungen üblich ist. Auch zwischen dem dargestellten Preßkolben 31 und den benachbarten Preßkolben bleibt ein Luftspalt von z.B. 5 mm, so daß an den Preßkolben vorbei ein unbehinderter Druckausgleich möglich ist.

In einigen Fällen kann es sinnvoll sein, den bei der Ausfühung nach Fig. 3 zwischen dem Preßkolben 31 und einer Schulter der Kolbenstange 30 fest eingespannten rotationssymmetrischen Teil 40 über eine vorbestimmte Weg­ strecke frei verschieblich auf der Kolbenstange 30 anzuordnen, und zwar so, daß der Preßkolben 31 und seine Kolbenstange 30 erst eine vorbestimmte Strecke Wegs nach unten zurücklegen müssen, bevor die Kolbenstange 30 mit einer Mit­ nehmerschulter den Ventilschließteil 40 aus seiner Schließstellung nach unten mitnimmt. Auf diese Weise kann der Zeitpunkt der Druckentlastung des Kopfraumes in Bezug auf die Preßbewegung der Preßkolben 31 abgestimmt werden. Dazu könnte auch die den Teil 40 nach unten mitnehmende Mitnehmerschulter der Kolbenstange 30 an einem verstellbaren Teil vorgesehen sein, so daß das Bewegungsverhältnis nach Bedarf verändert werden kann.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Herstellen von Sandgießformen von Modellen, insb. Modellen mit erheblichem Unterschied von Höhen und Tiefen, mit einer Modell- und Formkasten- Trageinrichtung, einem rahmenförmigen Formkasten und einem auf diesen aufsetz­ baren Füllrahmen zum Einfüllen einer vorbestimmten Formsandmenge in den Form­ kasten, die über Betätigungseinrichtungen und Dichtmittel zur Bildung einer im wesentlichen luftdichten Formkammer zusammenführbar sind; mit einer Druckgasquelle und einer ersten Ventileinrichtung, um die Formkammer und die Druckgasquelle in Verbindung zu bringen; mit einer zweiten Ventileinrichtung, um die unter Überdruck stehende Formkammer zur Atmosphäre oder zu einer Unterdruckquelle zu entlüften; und mit einem in einem Kopfraum über der Sand­ menge in der Formkammer angeordnete, relativ zu den die Formkammer begren­ zenden Teilen beweglichen Preßhaupt zum mechanischen Nachpressen der pneuma­ tisch vorverdichteten Sandmenge, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Ventilmittel (9, 17) wenigstens ein in Abhängigkeit von der Relativ­ bewegung zwischen Preßhaupt (12) und den die Formkammer begrenzenden Teilen (1, 2, 3, 6) zwangsweise öffnendes Belüftungsventil (25, 26) zum direkten Belüften des Kopfraumes der Formkammer aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (13) des Preßhauptes (12) selbst als Ventilschließglied des Belüftungsventils (25, 26) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung so getroffen ist, daß das Belüftungsventil (25, 26) in der relativ angehobenen Ruhestellung des Preßhauptes (12) geschlossen ist und in Abhängigkeit von der relativen Absenkbewegung des Preßhauptes (12) geöffnet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Mehrstempelpreßhauptes (12 bis 14) wenigstens einer der Stempelköpfe (13) in der relativ angehobenen Stellung des Preßhauptes abdich­ tend an der Sitzfläche (25) des Belüftungsventils (23 bis 27) anliegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Verwendung eines Mehrstempelpreßhauptes auf der Kolbenstange (30) wenigstens einer der Stempelköpfe (31) ein rotations­ symmetrisches Schließglied (40) für das Belüftungsventil angeordnet ist, das mit einer dazu konzentrischen Schließfläche (37) des Belüftungsventils (36) in der angehobenen Stellung des Stempelkopfes (31) abdichtend zusammenwirkt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfläche durch ein ringförmiges Schiebedichtungselement (37) in einer die Kolbenstange (30) umgebenden Hülse (36) vorgesehen ist, die gegenüber der Formkammer abgedichtet angeordnet ist und mit der Außenatmosphäre über einen Belüftungskanal (33) in ständig offener Verbindung steht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließglied auf der Kolbenstange (30) abgedichtet und zwischen einen vorbestimmten gegenseitigen Abstand aufweisenden Mitnehmerschultern der Kolbenstange frei verschiebbar angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die das Ventilschließglied aus der Schließ- in die Offenstellung mitnehmende Mit­ nehmerschulter einstellbar auf der Kolbenstange angeordnet ist.