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Die Erfindung betrifft eine Formmaschine zur Herstellung von Giessformen in Formkästen, bestehend aus einem Formtisch, einer mit diesem zusammenwirkenden Presse sowie gegebenenfalls einer Rüttelvorrichtung zum mechanischen Verdichten des Formsandes und mindestens zwei Abstützorganen, die je einer von zwei gegenüberliegenden Wänden des Formkastens zugeordnet und in einer zur Formtischebene parallelen Ebene einander gegenüberliegend abgestützt sind.
Die wesentliche Vergrösserung der Formkastenformate als Folge der Vollmechanisierung der Formanlagen bewirkt eine beträchtliche Vergrösserung der elastischen Deformation (Ausweitung) der Formkästen während des Verdichtens der Giessformhälften. Im gleichen Sinn wirkt sich auch die Einführung des Hochdruckformens aus. Eine Vergrösserung der elastischen Deformation der Formkästen während des Verdichtens ergibt sich schliesslich auch als Folge der Anwendung neuer Methoden zum Einfüllen des Formsandes in die Formkästen, wobei vor dem Verdichten die Sandfüllung auf der Oberseite dem Modellvolumen angepasst profiliert abgestreift wird.
Die elastische Deformation des Formkastens erreicht ihren Höchstwert während der Verdichtung, insbesondere beim Abformen von Modellen mit grossem Volumen, und hat den Nachteil, dass sie beim Trennen der Giessformhälften von der Modelleinrichtung das Abreissen von Formballen und Formkanten begünstigt. Sie hat ferner zur Folge, dass der Versatz der Abgüsse dadurch vergrössert und auch die Masshaltigkeit der Abgüsse verschlechtert wird.
Für das Hochdruckformen von Giessformen ist schon eine Formmaschine bekanntgeworden (GB-PS Nr. 931, 209), bei welcher Abstützorgane für die Formkästen vorgesehen sind, welche eine Deformation derselben vermeiden sollen. Diese Abstützorgane, von denen je zwei den beiden Längsseiten des Formkastens zugeordnet sind, stützen sich über Kolben und Zylinder an schwenkbar mit einem Gestell verbundenen Balken ab. Bei der Bewegung des vom Presskolben getragenen Formtisches in Richtung des am Gestell befestigten Stempels legen sich die Abstützorgane an die Wände des auf dem Formtisch befindlichen Formkastens an. Während der Verdichtung des Sandes im Formkasten wird von den sich nunmehr mit diesem zusammen bewegenden Abstützorganen eine Stützkraft auf die Formkastenwände ausgeübt.
Dabei ist eine Steuerung vorgesehen, welche die Stützkraft des vom Presskolben ausgeübten Druckes proportional hält.
Eine Deformation der Formkästen beim Verdichten lässt sich mit dieser bekannten Formmaschine deshalb nicht vermeiden, weil zwischen dem Pressdruck und dem auf die Innenseiten der Formkastenwände wirkenden Sanddruck keine Proportionalität besteht. Die Erfahrung zeigt, dass bei gleichem Pressdruck der Sanddruck an der Formkastenwand erheblich geringer ist, wenn mit hohen und insbesondere nahe der Kastenwand angeordneten Modellen gearbeitet werden muss, als wenn niedrige und von der Kastenwand weit entfernte Modelle angeformt werden. Praktisch jedoch ist es unmöglich, das Ausmass der Veränderung des Sanddruckes bei sich ändernden Modell- und Anordnungsverhältnissen zu bestimmen. Dementsprechend lässt sich mit der Steuerung der Abstützkraft proportional zum Sanddruck ein Ausweiten des Formkastens beim Verdichten nicht mit Sicherheit vermeiden.
Anderseits besteht sogar die Gefahr, dass die Stützorgane einen zu hohen, die Formkastenwände einwärts deformierenden Stützdruck ausüben. Nach Entladung der Formkastenwände durch die Stützorgane führt deren Rückfederung dann sogar zur Gefahr von Sandballenbrüchen.
Es ist daher Ziel der Erfindung, eine Formmaschine der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der die vorstehend genannten Nachteile vermieden und Deformationen des Formkastens beim Verdichten auf ein tragbares Ausmass reduziert sind.
Die erfindungsgemässe Formmaschine der eingangs angegebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, dass alle Abstützorgane an untereinander starr verbundene Widerlagern abgestützt sind und dass jedem Abstützorgan ein Keil oder ein Ventil zum Blockieren desselben in der gegen die entsprechende Wand des Formkastens zugestellten Lage zugeordnet ist. Dadurch wird eine starre Abstützung der Wände des Formkastens während des Verdichtungsvorganges ermöglicht, bei welcher dem Verdichtungsdruck nicht Rechnung getragen werden muss.
Die starre Abstützung hat jedenfalls zur Folge, dass bei Verwendung von Formkästen, die aus üblichen Profilen hergestellt sind und keine Aussteifungstraversen aufweisen, die elastische Deformation beim Verdichten so klein gehalten werden kann, dass diese weder ein Abreissen der Formballen oder Formkanten bewirkt noch den Versatz der Abgüsse vergrössert oder die Masshaltigkeit der Abgüsse beeinträchtigt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Widerlager an dem seine Lage gegenüber den Formkästen beim Verdichten nicht verändernden Formtisch abgestützt.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind die Widerlager an am Formtisch befestigten Säulen angebracht, welche mit diesem zusammen Teile eines geschlossenen Rahmens bilden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei- spielen noch weiter erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Formmaschine in einer Ansicht in Richtung des
Pfeiles I in Fig. 2, Fig. 2 einen Grundriss dieser Formmaschine gemäss Fig.1, Fig.3 einen Teilschnitt durch diese Formmaschine gemäss der Linie 111-111 in Sig.2 Fig.3a ein Detail dieser Formmaschine in einer der Fig. 3 entsprechenden Darstellung in grösserem Massstab, Fig. 4 einen Teilschnitt durch die Formmaschine gemäss der Linie IV-IV in Fig. 5, Fig. 5 einen Teilschnitt durch die Formmaschine gemäss der Linie V-V in Fig. 3, Fig. 6 eine Ansicht einer andern Ausführungsform in Richtung des Pfeiles VI in Fig. 7, Fig. 7 einen Grundriss der Formmaschine gemäss Fig. 6, Fig.
8 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform in Richtung des Pfeiles VIII in Fig. 9, Fig. 9 einen Grundriss der Formmaschine gemäss Fig. 8, Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Formmaschine mit einem Ventil zum Blockieren eines Abstützorgans gegen den Formkasten mit zurückgestelltem Stützfuss und Fig. 11 dieselbe Formmaschine wie Fig. 10, jedoch mit am Formkasten anliegendem und blockiertem Stützfuss.
Die in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Formmaschine weist einen Formtisch --1--, eine Presse --2-sowie Säulen --3, 4-- auf, die fest miteinander verbunden sind und einen Rahmen bilden. Eine Modellplatte --7-- auf dem Formtisch --1-- trägt einen mit Formsand gefüllten Formkasten --5-- und einen auf demselben aufgesetzten Füllrahmen --8--. Der Formtisch --1-- stützt sich auf eine Rüttelvorrichtung --9-- bekannter Bauart ab. Die Presse --2-- weist einen Presszylinder --12-- auf, in dem ein Presskolben - geführt ist, der eine Pressplatte --10-- trägt.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Formmaschine eignet sich zur Anwendung für ein Verdichtungsverfahren durch gleichzeitiges Freifall-Rütteln und Pressen. In den Fig. 1 und 2 ist eine Abstützung --14-- des Formkastens --5-- dargestellt, wobei ein Stützbolzen --29-- einem Abstützorgan --63-- und ein Stützbolzen --29a-- einem Abstützorgan --64-- zugeordnet ist. Mit --13-- ist eine weitere Abstützung des Formkastens --5-- bezeichnet, wobei ein Stützbolzen --35-- einem Abstützorgan --65-- und ein Stützbolzen --36-- einem Abstützorgan --66-- zugeordnet ist.
Die Abstützung --14-- ist in den Fig. 3 bis 5 im Detail dargestellt. In diesen Fig. 3 bis 5 ist auch die Modellplatte --7--, der Formkasten --5-- und der Füllrahmen --8-- ersichtlich. An der Säule --4-- dient ein Maschinenteil --15-- als Widerlager für einen Zylinder --19--. Der Zylinder --19-- ist über einen Kolben --20-- und eine Kolbenstange --21-- mit einem Keil --22-- so verbunden, dass die Distanz zwischen den Kolbenstangenflächen --23 und 24-- grösser ist als die Höhe --25-- des Keiles --22--, so dass beim Betätigen der Kolbenstange --21-- dieselbe erst nach Zurücklegung eines bestimmten Weges den Keil - bewegt.
Der Keil (bzw. --22a-- für die obere Anordnung) ist von der Stellung --26-- in die in Fig. 3 mit strichlierten Linien gezeigte Stellung-27 bzw. 27a-- und zurück bewegbar und wird hiebei von einer Schraubenfeder --28 bzw. 28a-- über den Stützbolzen --29 bzw. 29a-- an eine Gleitfläche --30-- des Maschinenteils --15-- angedrückt. An Stelle der Schraubenfedern --28, 28a-- können auch Blattfedern oder andere elastische Mittel zum Andrücken der Stützbolzen --29, 29a-- vorgesehen werden.
Die Stellung --26-- des --26-- des Keiles --22-- entspricht somit der Stellung --31-- des Stützbolzens --29-- und die
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--27-- des Keiles --22-- der Stellung --32-- des Stützbolzens --29--.obenliegende Abstützorgan --64--, das den Stützbolzen --29a-- betätigt, beziehen. Da beide Abstützorgane --63 und 64-- sinngemäss gleich arbeiten, ist nur das untenliegende Abstützorgan --63-- beschrieben.
Nachstehend wird die Wirkungsweise der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Formmaschine beschrieben.
Nachdem die Modellplatte --7-- mit aufgesetztem und mit Formsand gefüllten Formkasten --5-- und dem Füllrahmen --8-- auf dem Formtisch --1-- abgesetzt ist, erfolgt die Betätigung der Abstützorgane --63, 64 und 65, 66--. Die Druckkammer --93-- (s. die Fig. 3 bis 5) des pneumatischen oder hydraulischen Zylinders --19-- erhält Druck und bewegt dabei den Kolben --20-- mit der Kolbenstange --21-und über die Kolbenstangenfläche --24-- den Keil --22-- in Richtung des Pfeiles --94--, bis der
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Stützbolzen --29-- die Stellung --31-- erreicht und damit am Formkasten --5-- zur Anlage kommt, ohne jedoch den letzteren elastisch zu deformieren.
Gleichzeitig erhält die Druckkammer --97-- des pneumatischen oder hydraulischen Zylinders --19a-- Druck und bewegt den Kolben --20a-- mit der Kolbenstange
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und überStützbolzen --29a-- die Stellung --31a-- erreicht, in welcher er am Formkasten --5-- anliegt, ohne den letzteren elastisch zu deformieren. Gleichzeitig und in gleicher Weise werden die Abstützorgane --65, 66-der Abstützung --13-- betätigt.
Der Winkel --69-- (s. Fig.3a) zwischen einer Parallelen --33-- zur Gleitfläche --30-- am Maschinenteil
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und der Gleitfläche-99-- am Keil-22-- bzw.-- entgegen der Pfeilrichtung --98-- verhindert. Die Winkel --67 und 68-- werden grösser gewählt, damit der Schaltweg des Keiles --22 bzw. 22a-- nicht zu lang wird.
Anschliessend wird die Presse --2-- in Betrieb gesetzt und presst über den Presskolben --11-- und die Pressplatte --10-- den im Formkasten --5-- und Füllrahmen --8-- befindlichen Formsand. Die Rüttelvorrichtung --9-- hebt hierauf den Formtisch --1-- mit sämtlichen dazugehörigen Teilen in bekannter Weise an und lässt denselben im Freifall mehrere Male auf den Rüttelzylinder --95-- aufschlagen, während die Presse --2-- in Betrieb bleibt. Die maximale Pressung des Formsandes erfolgt erfahrungsgemäss beim Aufschlagen des Formtisches --1-- aus den Rüttelzylinder --95--, hervorgerufen sowohl durch die entstehenden Trägheitskräfte im Formsand und in der Pressplatte --10-- als auch durch die Pressung der Presse --2--.
Da beim Aufschlagen des Formtisches --1-- auf den Rüttelzylinder --95-- auch in den Keilen --22, 22a-- sowie in den Kolbenstangen --21, 21a-- und in den Kolben --20, 20a-- Trägheitskräfte entstehen, die die Stützbolzen --29, 29a-- vermehrt an den Formakasten --5-- anzudrücken versuchen und eine gleiche Wirkung auch gleichzeitig in den Abstützorganen --65, 66-- entsteht, bleibt die Lage der Abstützorgane --63 bis 66-- während der maximalen Verdichtung des Formsandes unverändert.
Da die Säulen --3, 4-- so steif konstruierbar sind, dass die beim Verdichten auf den Formkasten --5-einwirkenden Kräfte praktisch keine Deformation ausüben können, und die Stützbolzen --29, 29a, 35, 36-ausschliesslich auf Druck beansprucht werden, ist während der Verdichtung an den abgestützten Stellen des Formkastens --5-- keine elastische Deformation möglich.
Nach erfolger Verdichtung wird die Presse - umgesteuert, der Presskolben --11-- hebt die Pressplatte --10-- an und die Zylinder --19, 19a-- der Abstützorgane --63, 64-- sowie die Zylinder der Abstützorgane --65, 66-- werden ebenfalls umgesteuert und heben die Keile --22, 22a-- bzw. die Keile der Abstützorgane --65, 66--, worauf in der bereits beschriebenen Weise die Stützbolzen --29, 29a, 35, 36-- der Abstützorgane --63 bis 66-- zurückgezogen werden.
Während die Fig. 1 und 2 die Anwendung der Erfindung für das Herstellen hoher Giessformhälften kleinerer Formflächen zeigen, stellt die Ausführungsform gemäss den Fig. 6 und 7 die Anwendung der Erfindung für verhältnismässig niedrige Giessformhälften grösserer Formflächen dar. Die Fig. 6 und 7 zeigen Säulen --47, 48--, die mit einem Formtisch --46-- und einer Presse --49-- fest verbunden sind und einen Rahmen bilden. Die Abstützorgane --40, 41-- stützen sich an Widerlagern ab, die an den Säulen - -47, 48-- angeordnet sind. Weitere Säulen --50, 51--, die mit dem Formtisch --46-- und der Presse - fest verbunden sind, weisen ebenfalls Widerlager auf, an denen sich die abstützorgane --44, 45-abstützen.
Weitere Säulen --53, 54--, die mit dem Formtisch --46-- und einem Querstück --55-- fest verbunden sind, und einen Rahmen bilden, weisen Widerlager auf, an denen sich die Abstützorgane - -42, 43-- abstützen. Am Formtisch --46-- stützen sich die Modellplatte --56--, der mit Formsand gefüllte Formkasten --57-- und der Füllrahmen --58-- ab. Der Presse --49-- ist eine Pressplatte --59-- und der Presse --52-- ist eine Pressplatte --60-- zugeordnet. Der Formtisch --46-- stützt sich auf eine Rüttelvorrichtung --61-- bekannter Bauart ab.
Die Wirkungsweise der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäss den Fig. 1 und 2 lediglich in der Anordnung. Die Wirkungsweise entspricht derjenigen der Fig. 1 und 2 und wird deshalb nicht mehr beschrieben.
In den Fig. 8 und 9 ist eine weitere Formmaschine veranschaulicht, wobei bei dieser Ausführungsform die Giessformhälften durch Pressen verdichtet werden. Auf vier Säulen --70-- stützt sich ein Formtisch --71-- auf dem Fundament --72-- ab. Der Formtisch --71-- trägt über zwei Säulen --73 und 74-- ein
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Querstück --75-- der Presse --76--. Ein Teil des Formtisches --71-- ist als Bügel --77-- ausgebildet,
der auf der einen Seite ein Abstützorgan --78-- mit einem Stützbolzen --79-- und auf der andern Seite ein Abstützorgan --80-- mit einem Stützbolzen --81-- aufweist. Ein weiterer Teil des Formtisches --71-- ist ebenfalls als Bügel --82-- ausgebildet und weist auf der einen Seite ein Abstützorgan --83-- mit einem Stützbolzen --84-- und auf der andern Seite ein abstützorgan --85-- mit einem Stützbolzen --86-- auf.
Die Presse --76-- ist über einen Presskolben --87-- mit der Pressplatte --88-- verbunden. Auf dem Formtisch --71-- stützt sich eine Modellplatte --89-- ab. Auf dieser ist ein mit Formsand gefüllter Formkasten --90-- und auf dem letzteren ein Füllrahmen --91-- aufgesetzt.
Die in den Fig. 8 und 9 dargestellte Formmaschine arbeitet wie folgt : Nachdem eine nicht gezeigte Transporteinrichtung die Modellplatte --89--, den mit Formsand gefüllten Formkasten --90-- und den Füllrahmen --91-- auf den Formtisch --71-- aufgesetzt hat, werden in der bereits beschriebenen Weise die Abstützorgane --78, 80,83, 85-- betätigt. Die Stützbolzen --79, 81,84, 86-- werden am Formkasten - zur Anlage gebracht und verhindern an den abgestützten Stellen des Formkastens --90--, wie bereits oben beschrieben, eine elastische Deformation des Formkastens --90-- während des Verdichtens der Giessformhälften. Das Verdichten der Form erfolgt durch Pressen, indem die Presse --76-- in Betrieb
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Formsandes auf denselben presst.
Nach erfolgter Verdichtung wird, in bereits für die Fig. 1 und 2 beschriebener Weise, die Pressplatte --88-- angehoben, und durch Betätigung der Abstütsorgane --78, 80, 83, 85-- werden die Stützbolzen --79, 81,84, 86-- zurückgezogen.
Die Fig. 10 und 11 zeigen in einem Ausschnitt eine Formmaschine mit einem einen Formkasten --110-umgreifenden Rahmen --120--, in welchem ein Abstützorgan --127b-- für den Formkasten --110-eingesetzt ist. Die Anordnung des Abstützorgans --127b-- ist derart gewählt, dass dessen Wirkrichtung senkrecht zur Formkastenwandung erfolgt. Das im Rahmen --120-- eingesetzte Abstützorgan --127b-- ist in einer mit dem Rahmen --120-- fest verbundenen Büchse --140-- lösbar gehalten.
Das Abstützorgan --127b-- ist von einem Widerlager --141-- gebildet, in dessen einem Teil eine zentral angeordnete Zylinderbohrung --142-- vorgesehen ist, die in eine im andern, zum Formkasten -- gerichteten Teil angebrachte grössere Bohrung --143-- mündet.
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ausgebildet und derart gestaltet, dass der Stützfuss --129a-- lösbar und beweglich mit dem Stützbolzen -- verbunden werden kann.
Den Abschluss der grösseren Bohrung --143-- bildet ein Deckel-146-, der lösbar mit dem Widerlager --141-- verbunden ist. Zentrisch im Deckel --146-- angeordnet ist eine Führungsöffnung --147-- für den Schaftteil des Stützbolzens --144--.
Einerseits am Bund --145-- des Stützbolzens --144-- und anderseits am Deckel --146-- anliegend ist eine Druckfeder --148-- eingesetzt, die vorzugsweise unter Vorspannung gebracht ist, wodurch der Stützbolzen --144-- stets in einer bestimmten rückwärtigen Lage gehalten ist.
In der Zylinderbohrung --142-- eingesetzt ist ein Stützkolben --149--, der am Stützbolzen --144-anliegend mit diesem wirkverbunden ist.
Das dem Deckel --146-- abgewendete Ende des Widerlagers --141-- ist mit einem 2/2 Wegeventil -- verbunden, das beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch betätigbar sein kann. Es können jedoch ebenso mechanisch, elektrisch oder in Kombination wirkende Organe verwendet werden.
Rechtwinkelig zur Symmetrieachse des Widerlagers --141-- ist in dem Wegeventil --150-- eine durchgehende Bohrung --151-- vorgesehen, deren Enden mit je einem Stopfen --152, 153-- dicht verschlossen werden können. In der Bohrung --151-- ist ein Steuerkolben --154-- bewegbar eingesetzt.
Zur Betätigung des Steuerkolbens --154-- führt durch die Stopfen --152, 153-- in die Bohrung --151-- zu beiden Enden des Steuerkolbens --154-- je eine Steuerleitung --155, 156--, die über bekannte Steuermittel mit einer zentralen Steueranlage verbunden sind.
Zur Betätigung des Stützkolbens --149-- durch ein Druckmittel, beispielsweise Hydrauliköl, ist die Bohrung --151-- einerseits über eine Druckmittelleitung --157-- mit einem bekannten Hydraulikaggregat als Druckquelle und anderseits über eine Durchtrittsöffnung --158-- mit der Zylinderbohrung --142-verbunden.
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Wenn der Rahmen --120-- den Formkasten --110-- umgibt, ist, wie in Fig. 10 dargestellt, die Druckmittelleitung --157-- vorerst auf Rücklauf des Druckmittels gesteuert und der Stützbolzen-144- und der mit dem Stützbolzen --144-- verbundene Stützfuss --129a-- unter Wirkung der Druckfeder --148-in dessen rückwärtige Lage gebracht. Gleichzeitig ist der Steuerkolben --154-- auf Durchflussstellung für das durch die Druckmittelleitung --157-- rückfliessende oder zuführbare Druckmittel eingestellt.
Wird nun von einer nicht dargestellten zentralen Steueranlage ein Impuls zum Steuerorgan der Druckmittelzufuhr gegeben, erfolgt durch das zugeführte Druckmittel eine Beaufschlagung des Stützkolbens --149-- und damit eine Bewegung des mit dem Stützbolzen--144--verbundenen Stützfusses --129a-- in Richtung zur Formkastenwandung. Sobald der Stützfuss --129a-- an der Formkastenwandung anliegt, wird ein Impuls von einem druckabhängigen Steuerorgan, beispielsweise einem Drucküberwacher, auf das Steuerorgan der Steuerleitung --155-- gegeben, wodurch der Steuerkolben --154-- in die in Fig. 11 dargestellte Lage verschoben wird.
In dieser Lage ist die Druckmittelzufuhr und ebenso der Druckmittelrückfluss unterbrochen, womit der Stützfuss --129a-- in dessen Anlagestellung am Formkasten blockiert ist. Für das Lösen des Formkastens --110-- wird dem Steuerorgan der Druckmittelzufuhr und ebenso dem Steuerorgan für die Steuerleitung --156-- ein Impuls vermittelt, wodurch unter Wirkung der Druckfeder --148-- der Stützfuss --129a-- vom Formkasten --110-- abgehoben und damit in dessen rückwärtige Lage gebracht werden kann.