CH625725A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens und eine nach dem Verfahren hergestellte Giessform.

Derartige Verfahren sind sowohl beim konventionellen Einformen von Modellen im Nassgiess-Verfahren als auch beim neueren Einformen ohne Trocknung anwendbar, bei welchem anstelle der natürlichen Bindemittel, die im allgemeinen beim Nassgiess-Verfahren verwendet werden, ein kataly-tisch aushärtender Kunststoff verwendet wird.

Eines der häufigsten und wirtschaftlichsten Formgebungsverfahren für Metalle besteht darin, das Metall in geschmolzenem Zustand in einen vorgeformten Hohlraum, d. h. in eine Giessform, zu giessen, in welcher es dann erstarrt. Nach dem Erstarren des Metalls wird die Giessform geöffnet, und der Gussteil wird aus der Giessform entfernt oder herausgeschlagen und weiterer Bearbeitung zugeführt; bei diesem Vorgang wird die Giessform zerstört. Die Eigenschaften der Flüssigkeit oder Schmelze, die in die Giessform gegossen wird, können je nach der jeweiligen Gestaltung des Gussstücks verschieden sein, und ebenso kann das Material, das zur Herstellung der Giessform verwendet wird, sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Gegenwärtig ist das am häufigsten verwendete Formmaterial Natursand, und die Körner dieses Sandes werden mittels verschiedener Bindemittel gebunden, um der Gussform genügend Festigkeit zu verleihen. Beim Nassgiessverfah-ren, das das weitaus verbreiteste Giessverfahren darstellt, weist das Bindemittel eine Mischung von Lehm, Wasser und Bento-nit auf; der Natursand und das Bindemittel werden in verschiedenartigen Einrichtungen behandelt, bis ein mehr oder weniger homogenes Formmaterial aus Sand und Bindemittel entstanden ist. Daraus wird dann ein Formhohlraum für das zu giessende Gussstück gebildet, indem man das Material auf und um ein Gussmodell ablagert, das zwecks Bildung des Hohlraumes dann entfernt wird.

Der Sand und das Bindemittel sollten, um mit Erfolg für qualitativ hochstehende Giessformen verwendet zu werden, einige Eigenschaften aufweisen. Das Formmaterial muss fliess-fähig und schüttbar sein, um die Hohlräume und Konturen der Giessform ohne Schwierigkeiten auszufüllen. Das Formmaterial muss eine genügende Nassfestigkeit aufweisen, um während der Entfernung des Gussmodells und bis zum Einströmen des geschmolzenen Metalls die Form des Formhohlraumes zu

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bewahren. Das Formmaterial muss auch eine genügende Warmfestigkeit aufweisen, damit es das heisse geschmolzene Metall im Formhohlraum hält; es muss die gewünschten Masstoleranzen gewährleisten und gleichzeitig das Entweichen von Gasen zulassen, welche beim Einströmen des geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum und beim Abkühlen des geschmolzenen Metalls entstehen. Nachdem sich das Gussstück abgekühlt hat, muss die Giessform leicht zerstörbar sein, so dass das fertige Gussstück leicht ausgeformt, d. h. aus der Giessform entfernt oder herausgeschlagen werden kann. Das verwendete Formmaterial sollte aus wirtschaftlichen Gründen wiederverwendbar oder wiederaufbereitbar sein, um bei weiteren Formherstellungs- und Giessvorgängen mit einem Mindestmass an Behandlungs- oder Aufbereitungsaufwand wieder zur Verfügung zu stehen.

Es wird darauf hingewiesen, dass einige der erwünschten Eigenschaften widersprüchlich sind; die Warmfestigkeit einer Giessform z.B., die notwendig ist, um eine hinreichende Mass-haltigkeit zu erreichen, hat zur Folge, dass diese Giessform viel schwieriger zu zerstören ist und dass somit der Ausformvorgang des fertigen Gussstücks nach dessen Abkühlung schwierig ist. Ein Zusatz von mehr Bindemittel zur Erhöhung der Warmfestigkeit der Giessform bedeutet, dass die Wiederverwertung des Formmaterials schwieriger und teurer wird. Infolge von Gegensätzen dieser Art muss bei Formmaterialien im allgemeinen ein Kompromiss geschlossen werden, denn es ist unmöglich, alle erwünschten Eigenschaften zu erhalten. Dieselben Probleme bestehen bei dem moderneren Einformverfahren, wo ein katalytisch aushärtendes Kunstharz als Bindemittel für den Natursand verwendet wird. Bei diesem Verfahren erreicht man zwar eine hohe Festigkeit der Giessformen, aber es ist wesentlich teurer infolge des verhältnismässig hohen Preises des Kunstharz-Bindemittels. Ferner ist das Ausformen viel schwieriger, und das Formmaterial ist im allgemeinen nicht auf wirtschaftliche Weise wiederverwendbar. Ausserdem kann es bei auf diese Art hergestellten Giessformen vorkommen, dass die beim Giessen entstehenden heissen Gase nicht schnell und problemlos entweichen, so dass sich in den Gussstücken Gasblasen bilden können. Schliesslich ist die Ausgabevorrichtung für das Formmaterial, das bei diesem Verfahren verwendet wird, häufigen Verstopfungen und anderen Schwierigkeiten unterworfen, da das verwendete Gemisch sehr schnell anzieht und aushärtet, nachdem der Katalysator dem Sand-Harz-Ge-misch beigegeben wurde.

Bei bekannten Nassgiessverfahren werden Sand und Bindemittel chargenweise oder kontinuierlich in gleichbleibenden prozentualen Anteilen miteinander vermischt, so dass man die für die Giessform benötigten Eigenschaften gemäss der notwendigen Kompromisse erhält. Wenn der Mischvorgang beendigt ist, so wird das Formmaterial in einem Formkasten um ein Gussmodell herum abgelagert und anschliessend wird letzteres von der Giessform getrennt. Normalerweise werden zwei Formkästen, nämlich ein Oberkasten und ein Unterkasten, miteinander verbunden, um den vollständigen Formhohlraum zu erhalten. Die Eigenschaften des Formsand-Gemisches sind im allgemeinen bei einem Einform-Vorgang unveränderlich, und daher ist in gewissen Bereichen der Giessform mehr Bindemittel vorhanden, als nötig. Das vergrössert natürlich die Schwierigkeiten des Ausformens und der Wiederverwertung des Formmaterials nach dem Ausformen und Entfernen der Gussteile. Infolge der Schwierigkeiten, die zu überwinden sind, wenn verschiedene oder veränderliche Gemische aus Sand und Bindemittel hergestellt werden, um sie zwecks Erreichung unterschiedlicher Festigkeiten in verschiedenen Bereichen der Giessformen zu verwenden, wurde bisher im allgemeinen ein gleichbleibendes Gemisch hergestellt und durchgehend verwendet. Viele Schwierigkeiten des Nassgiess Verfahrens sind darauf zurückzuführen.

Bei anderen Verfahren als beim Nassgiessverfahren, bei welchen aber die Giessformen nicht getrocknet werden, mischt man im allgemeinen jeweils verhältnismässig geringe Mengen von Sand und Bindemittel, da bis zum Aushärten des Harzes s nur eine verhältnismässig kurze Zeitspanne zur Verarbeitung zur Verfügung steht. Sobald das Harz katalytisch gehärtet worden ist, muss diese Menge sehr rasch in den Formkasten gegeben werden, damit das Formmaterial nicht hart wird, bevor die Giessform vervollständig ist. Im allgemeinen wird die io ganze Oberfläche der Giessform mit dem Gemisch aus Sand und katalytisch aushärtendem Harz bedeckt, dessen Sand-Bin-demittel-Verhältnis verhältnismässig konstant ist. Daher erfolgt eine gewisse Verschwendung von Harz in denjenigen Bereichen der Giessform, in denen die Festigkeitsanforderungen 15 nicht hoch sind, was einen wirtschaftlichen Verlust und Aus-formschwierigkeiten zur Folge hat.

Da eine grosse Menge Harz überall in der Giessform vorhanden ist, können ausserdem nicht alle organischen Stoffe des Bindemittels während des Giessvorganges oxydieren, so dass 20 schwere Dämpfe und Rauch während des Giessvorganges erzeugt werden, was sowohl für das Giessereipersonal als auch vom Standpunkt der Luftverschmutzung schädlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Einrichtung der eingangs genannten Art, die die 25 Nachteile bekannter Ausführungen nicht aufweisen und die insbesondere die gut reproduzierbare, programmgesteuerte Herstellung von Giessformen mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit erlauben. Diese Aufgabe wird beim Verfahren durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 und bei der 30 Einrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 23 definierten Massnahmen gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Patentansprüchen 2 bis 22 und besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung sind in den Patentan-35 Sprüchen 24 bis 40 umschrieben.

Auf diese Weise können die Anteile an Sand und Bindemittel automatisch und wahlfrei steuerbar gemacht und verändert werden, je nach Bedarf entsprechend der jeweiligen Relativbewegung von Ausgabevorrichtung und Gussmodell. In Be-40 reichen der Giessform, die einer hohen Belastung unterliegen, kann dem Sand mehr Bindemittel oder Harz beigemischt werden, und in anderen Bereichen, in denen eine geringe Festigkeit der Giessform erforderlich ist, können geringere Mengen an Bindemittel oder Harz verwendet werden. Dies ermöglicht 45 eine wirtschaftliche, kostensparende Herstellung der Gussstük-ke.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass nunmehr die Dicke der Schicht(en) des auf der Oberfläche des Gussmodells abgelagerten Formmaterials automatisch gesteuert und an den verso schiedenen Stellen oberhalb der Gussform entsprechend der benötigten Festigkeit an bestimmten Stellen verändert werden kann.

Ferner ist es von Vorteil, wenn die Anteile von Formsand und Bindemittel einzeln steuerbar und veränderlich sind, ent-55 sprechend dem Verwendungsort des Formmaterials auf der Oberfläche des Gussmodells, das zur Erzeugung des Formhohlraumes verwendet wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass jetzt eine Steuervorrichtung mit z.B. Lochstreifen- oder Trommelsteuerung 60 verwendet werden kann, um wahlweise und veränderbar erstens die Relativbewegung zwischen der Ausgabevorrichtung für das Formmaterial und dem Gussmodell und zweitens die jeweils an bestimmte Stellen abzugebenden Mengen an Sand und Bindemittel zu steuern.

65 Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass nunmehr die Relativstellung zwischen der Ausgabevorrichtung für das Formmaterial und der Oberfläche des Gussmodells in einem mehrachsigen Koordinatensystem sowie die Dicke der Schicht(en) des

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auszugebenden Formmaterials automatisch gesteuert werden können.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass hier entweder die Ausgabevorrichtung für Formmaterial gegenüber der Oberfläche des Gussmodells verschiebbar ist oder umgekehrt.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Möglichkeit, dass die Giessform eine innere erste Schicht aus einem ersten Formmaterial mit Netzmittel aufweist, um die Oberfläche des entstehenden Gussstücks zu verbessern und die Menge an Formmaterial zu vermindern, die nach dem Ausformvorgang am Gussstück zu haften neigt, wogegen die folgende(n) Schicht(en) kein solches Netzmittel aufweist bzw. aufweisen.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Möglichkeit, die Dicke der inneren ersten Schicht so zu bemessen, dass im wesentlichen das gesamte organische Bindemittel oxydiert, und zwar unter dem Einfluss der Wärme, die es von der vom Formhohlraum aufgenommenen Schmelze aufnimmt. Gegebenenfalls folgende Schichten weisen kein organisches, sondern nur anorganisches Bindemittel auf.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Möglichkeit, bei der Ausführung des Verfahrens eine kontinuierliche Mischvorrichtung für Formmaterial zu verwenden, und zwar mit einem ersten Bereich zum Mischen von Sand und Harz-Bindemittel und einem zweiten Bereich zum Zumischen von Katalysator zu dem vorerwähnten Gemisch.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Möglichkeit, bei der Ausführung des Verfahrens mindestens eine steuerbare Abmessplatte zu verwenden, um den Materialfluss vom ersten zum zweiten der vorstehend genannten Bereiche zu steuern.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Möglichkeit, für aufeinanderfolgende Schichten von Formmaterial, die automatisch auf der Gussform abgelagert werden können, verschiedene organische oder anorganische Bindemittel zu verwenden, um so die Ausformung der Gussteile und die Wiederverwertung des Gemisches zu erleichtern und die Entstehung von Rauch und Dämpfen während des Giessvorgangs möglichst klein zu halten.

Schliesslich ergibt sich ein Vorteil aus der Möglichkeit, bei der Ausführung des Verfahrens, mittels einer programmgesteuerten Vorrichtung die Herstellung von Giessformen der verschiedensten Art und Grösse auf hochpräzise und wiederholbare Art durchzuführen.

Bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen schematisch:

Fig. 1 eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens in schaubildlicher Darstellung, ausschnittsweise,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch einen Misch- und Verteilerkopf für die Einrichtung der Fig. 1,

Fig. 2A bis 2C einen Schnitt längs der Linie 2A-2A bzw. 2B-2B bzw. 2V-2C der Fig. 2,

Fig. 3 ein Blockdiagramm der Einrichtung der Fig. 1 einschliesslich der Steuervorrichtung und peripherer Bauteile,

Fig. 4 und 5 die Einrichtung der Fig. 3 in Draufsicht bzw. Seitenansicht zum Teil geschnitten,

Fig. 6 eine zweite Einrichtung in ähnlicher Darstellung wie in Fig. 1,

Fig. 7A und 7B ein Blockdiagramm der Steuervorrichtung der Fig. 13, jedoch mit mehr Einzelheiten als in Fig. 3, und Fig. 8 einen Programm-Steuerstreifen der Steuervorrichtung der Fig. 7A und 7B ausschnittsweise.

Vor dem Eingehen auf die Figuren müssen einige grundsätzliche Bemerkungen vorausgeschickt werden.

Die oben beschriebenen und weitere Vorteile werden am besten erzielt mit einer Einrichtung zum Mischen und Verteilen aufeinanderfolgender Schichten von Formmaterial auf der Oberfläche eines in einem Formkasten angeordneten Gussmodells. Eine selbsttätige Steuervorrichtung ist erforderlich, um die Relativbewegung zwischen der Ausgabevorrichtung und dem Gussmodell zu steuern und um die Mengen und Anteile an Sand und Bindemittel zu variieren, die von der Ausgabevorrichtung auf dem Gussmodell verteilt werden, in Übereinstimmung mit der Festigkeit, die die Giessform an jeder besonderen Stelle des Formhohlraumes aufweisen muss.

Die automatische Steuervorrichtung kann z.B. gemäss US-PS 3 069 608 oder ähnlich ausgebildet sein, d.h. mit digitalen Darstellungen auf einem Steuerstreifen, wobei aufeinanderfolgende Informationsblöcke gewünschten Inkrementen von Bewegungen in einem mehrachsigen Koordinatensystem entsprechen. Bei einer solchen Steuervorrichtung wird vorteilhaft ein Impulsoszillator verwendet, um eine Anzahl von Impulsen zu liefern, die einem Linearinterpolator zugeführt werden, welcher als Folge numerischer, vom Streifen abgelesener Steuerbefehle getrennt für jede der gesteuerten Achsen Impulsfolgen abgibt, die in regelmässigen zeitlichen Abständen folgen und quantitativ dem gewünschten Inkrement der Bewegung in jeweils einer der Achsen entsprechen. Diese Impulsfolgen werden dann dazu verwendet, die Bewegungen in den verschiedenen Achsen zu steuern, so dass ein gewünschter räumlicher Weg verfolgt werden kann. Soll ein gekrümmter Weg verfolgt werden, so kann dies dadurch erreicht werden, dass man eine Anzahl nahe daran liegender, gerader Strecken programmiert, welche den gewünschten Weg bis zu einem vorbestimmten Genauigkeitsgrad approximieren.

Die Ausgabevorrichtung ist besonders für Verfahren ohne Wärmeaushärtung geeignet und weist die Möglichkeit auf, steuerbare Mengen von Harz und Katalysator getrennt voneinander in eine Mischkammer zu bringen. Zu diesem Zweck wird das Volumen des der Mischkammer zugeführten Sandes kontinuierlich gemessen und das Resultat dieser Messung wird zusammen mit einer Verhältniszahl, die vom Steuerstreifen bzw. von einer Steuertrommel erhältlich ist, dazu verwendet, die zu jedem Zeitpunkt der Mischkammer zuzuführende Menge an Harz zu steuern. Eine ähnliche Vorrichtung ist vorgesehen, um die Menge an Katalysator zu steuern, die zu jedem Zeitpunkt der Mischkammer zugeführt wird. Die Ausgabevorrichtung ist ferner so ausgebildet, dass Sand, Harz und Katalysator in einer senkrecht angeordneten, sich selbst entleerenden Mischkammer gemischt werden können, und es sind Mittel vorgesehen, um den Strom von Sand und Harz an einer Stelle zu unterbrechen, die vor dem Punkt liegt, wo der Katalysator beigegeben wird, so dass die Mischung unterbrochen werden kann, ohne dass die Ausgabevorrichtung infolge des Abbindens der Sand-Harz-Katalysator-Mischung verstopft. Die Steuervorrichtung dient auch zum automatischen Steuern der Dicke jeder Schicht von Formmaterial, die durch die Ausgabevorrichtung auf dem Gussmodell abgelagert wird. Die Steuerung dieser Schichtdicken kann mit Hilfe einer Zufuhrzahl erreicht werden, welche vom Steuerstreifen bzw. von der Steuertrommel geliefert wird, wobei die Dicke jeder Schicht an verschiedenen Stellen des Gussmodells veränderbar ist, indem man die Bewegungsgeschwindigkeit des Mischkopfes an den betreffenden Stellen entsprechend verändert. Es ist aber auch möglich, die Geschwindigkeit des Mischkopfes zu Beginn bei jedem Vorbeigang am Gussmodell zu steuern, indem man von Hand die Frequenz des Taktgebers ändert, der dem linearen Interpolatorabschnitt der Steuervorrichtung Steuerimpulse liefert.

Die erste Einrichtung der Fig. 1 bis 5 weist eine Ausgabevorrichtung auf, die als beweglicher Verteilerkopf 12 ausgebildet und so angeordnet ist, dass aus ihm ein nach unten gerichteter Strom bestimmten Querschnitts von Formmaterial in einen Formkasten 14 strömt, der auf einer festen oder beweglichen Platte 16 angeordnet ist. Ein Gussmodell 18 des zu gies-senden Gussteiles ist im Formkasten 14 angeordnet, um im Formmaterial 20 den entsprechenden Formhohlraum zu bil5

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den, der durch das in aufeinanderfolgenden Schichten 20a, 20b, 20c eingebrachte Formmaterial begrenzt wird, wobei für jede Schicht einzeln die Eigenschaften und die Dichte steuerbar sind, beginnend mit der dicht am Gussmodell anliegenden ersten Schicht bis zum Erreichen des gewünschten Füllungsgrads des Formkastens. Die automatische Steuerung der Giess-formherstellung erfordert eine Relativbewegung zwischen dem Verteilerkopf 12 und dem Gussmodell 18, bis der Formkasten durch Ablagerung von aufeinanderfolgenden Schichten von Formmaterial rund um das Gussmodell gefüllt wird, und zwar in genau geregelter Weise, und messbar auf jeweils senkrecht aufeinanderstehenden, waagerechten X-, Y- und einer senkrechten Z-Achse des rechtwinkligen Koordinatensystems. Dabei kann der Verteilerkopf 12 in beliebiger Weise über dem Formkasten 14 bewegt werden, so dass eine Schicht gewünschter Dicke auf dem Modell abgelagert wird. Der Verteilerkopf 12 kann beispielsweise über den Formkasten hinweg in parallelen Bahnen zurück- und vorbewegt werden, welche voneinander einen Abstand aufweisen, der durch die Breite des Formmaterialstroms bestimmt ist, der aus dem Verteilerkopf 12 strömt, so dass eine Schicht gleicher Dicke auf dem Modell angebracht wird. Zusätzlich kann der Verteilerkopf 12 so gesteuert werden, dass er sich auf- und abwärts, d.h. in Richtung der Z-Achse, bewegt, so dass der Abstand zwischen dem unteren Ende des Verteilerkopfes 12 und dem Gussmodell veränderlich wähl- und steuerbar ist. Ausserdem kann die Geschwindigkeit der Bewegung des Verteilerkopfes 12 längs einer dieser Bahnen wahlweise verändert werden, wie weiter unten genauer beschrieben wird.

Gemäss den Fig. 2, 2A, 2B und 2C weist der Verteilerkopf 12 eine im wesentlichen zylindrische Mischkammer 22 auf, an die sich ein trichterförmiger, oberer Endteil 24 und ein erweiterter, unterer Endteil 26 anschliessen, unten einen Auslass 28 bildend, um das Formmaterial über das Gussmodell zu verteilen. Der Verteilerkopf 12 weist ferner eine senkrechte Rotorwelle 30 auf, die in mehreren Lagern 32 abgestützt ist und über einen Keilriementrieb 34 am oberen Ende des Verteilerkopfes 12 mittels eines Elektromotors 36 angetrieben ist.

Kieselsäuresand 40 für das Formmaterial wird über eine Rutsche 38 im oberen Endteil 24 gefördert (Fig. 2), und zwar mittels eines Endlos-Bandförderers 42. Letzterer wird durch einen Elektromotor 44 über einen Keilriementrieb 46 angetrieben. Es wird dafür ein Motor mit elektronischer Geschwindigkeitssteuerung verwendet, so dass die Menge des dem Verteilerkopf 12 zufliessenden Sandes je Zeiteinheit wahlweise Steuer- und veränderbar ist. In ähnlicher Weise ist der auf dem Verteilerkopf 12 angeordnete Motor 36 mit einer elektronischen Geschwindigkeitssteuerung versehen, so dass auch die Drehgeschwindigkeit der Rotorwelle 30 im Verteilerkopf 12 wahlweise Steuer- und veränderbar ist.

Im mittleren Bereich 22 des Verteilerkopfes 12 weist die Rotorwelle 30 mehrere radial abstehende Mischelemente 48 auf, die das Herabströmen des Sandes in der Mischkammer verzögern, so dass der Sand während einer gewissen Zeit suspendiert bleibt, damit eine zufriedenstellende Durchmischung des Sandes mit einem Kunstharz-Bindemittel ermöglicht wird. Durch eine oder mehrere Einspritzdüsen 50 wird ein ungehärtetes Kunstharz-Bindemittel wie beispielsweise ein Furfural-kohol-Harz, einem höher gelegenen Bereich des Verteilerkopfes 12 zugeführt. Letztere versprühen das Kunstharz in kleinen Tropfen, so dass eine innige Vermischung mit dem in der Mischkammer 22 nach unten strömenden Sand zustande kommt, der während seines freien Falls durch die Mischelemente 48 in Drehbewegung versetzt wird. Nachdem das Harz und der Sand gründlich vermischt sind, strömt diese Mischung in den unteren Bereich 26 des Verteilerkopfes 12, wo zum Abbinden des Harzes ein Katalysator beigegeben wird. Der Katalysator fliesst durch eine oder mehrere Sprühdüsen 54, die dicht oberhalb des erweiterten Endteils 26 angeordnet sind. Wenn der Katalysator mit der Harz-Sand-Mischung vermischt ist, beginnt das Harz abzubinden, so dass eine schnelle und intensive Vermischung erwünscht ist. Um diese zu erreichen, s weist der erweiterte untere Endteil 26 ein einem Gebläserotor ähnliches Mischelement 56 auf, das dicht unterhalb der Sprühdüsen 54 von der Rotorwelle 30 getragen wird. Das Mischelement 56 weist mehrere Flügel auf, welche einzeln gelenkig an einem Kragen der Rotorwelle 30 befestigt sind. Diese Flügel io drängen die Sand-Harz-Mischung nach auswärts gegen die Wandung des erweiterten Endteiles 26 des Verteilerkopfes 12 und wirken auch als Rühr- und Verteilelemente, um den Katalysator gründlich beizumischen. Die Abwärtsbewegung der Mischung wird durch die nach aussen abwärts geneigte Fläche der is Flügel beschleunigt. Die fertige Mischung aus katalytisch aushärtendem Harz und Sand wird dann nach unten in einem Strom abgegeben, der auf die Oberfläche der Gussform 18 im Formkasten 14 gelangt. Falls gewünscht, kann ein zusätzliches rotierendes Element 58 nahe dem unteren Ende der Rotor-2o welle 30 angeordnet werden, damit die Mischung aus Sand und katalytisch aushärtendem Harz kraftvoller aus dem Auslass 28 strömt, so dass eine vorbestimmte Bahn auf der Oberfläche des Gussmodells im Formkasten genauer eingehalten werden kann.

25 Um das Sand-Bindemittel-Gemisch innerhalb des oberen Bereiches 24 des Verteilerkopfes 12 zu halten, damit ein richtiger Mischvorgang zustandekommt, und um einen bestimmten Materialstrom aufrechtzuerhalten, wird eine Scheibe 51 mit Schlitzen über dem Querschnitt der Mischkammer 22 ange-30 bracht. Diese Scheibe 51 weist eine mittige Öffnung 53 für die Rotorwelle 30 auf und wirkt mit einer geschlitzten Zumessplatte 52 zusammen, die oberhalb der Scheibe 51 angeordnet und relativ zu ihr drehbar ist, so dass die zusammenwirkenden Schlitze durch Drehung der Zumessplatte 52 geschlossen oder 35 verschieden weit geöffnet werden können. Zu diesem Zweck ragt ein an letzterer angebrachter Arm 52a durch einen Schlitz in der Wandung der Kammer 22 nach aussen. Dieser Arm 52a ist mit einem Zahnradsegment 57 versehen und durch ein Ritzel 59 antreibbar, um so die Zumessplatte 52 gegenüber der *o Scheibe 51 zu verdrehen (Fig. 2B).

Im folgenden wird die Steuerung der Zumessplatte 52 näher erläutert. Dazu ist zu bemerken, dass letztere oberhalb der Düse 54 angeordnet ist, d.h. oberhalb des Punktes, an welchem ein Katalysator in das Sand-Bindemittel-Gemisch abge-45 geben wird. Wenn ein Stillegen der Einrichtung gewünscht wird, müssen die Bauteile 51, 52 in Schliessstellung gebracht werden, um das Sand-Bindemittel-Gemisch zu hindern, abwärts in denjenigen Bereich des Verteilerkopfes 12 zu strömen, in den der Katalysator gelangt. Das Sand-Bindemittel-50 Gemisch, das Katalysator enthält und sich unterhalb der Zumessplatte 52 befindet, fällt dann einfach aus dem unteren Bereich 26 des Verteilerkopfes 12, so dass kein Sand-Bindemit-tel-Gemisch, das aushärten und sich in der Mischkammer festsetzen könnte, in letzterer verbleibt, wenn die Anlage stillge-55 legt worden ist.

Um eine gesteuerte Relativbewegung zwischen dem Verteilerkopf 12 und der Gussmodellvorrichtung, d.h. dem Formkasten 14 mit mindestens einem Gussmodell 18 zu bewirken, ist der Verteilerkopf 12 an einem Rahmen 72 (Fig. 4 und 5) 60 befestigt, der auf zwei parallelen Führungsschienen 60 angeordnet ist, um sich längs_der X-Achse rollend zu verschieben. Die Führungsschienen 60 sind ihrerseits auf einem rechteckigen, rahmenartigen Wagen 62 befestigt, welcher längs der Y-Achse verschiebbar ist. Der Wagen 62 weist paarweise angeordnete 65 Rollen 64 auf, die auf Wellen 66 angeordnet sind und auf einem Paar von länglichen, parallelen Bahnen 68 sitzen. Letztere sind auf im Abstand voneinander befindlichen Elementen 70 angeordnet, die auf gegenüberliegenden Seiten der Grundi

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platte 16 des Formkastens angeordnet sind. Der Verteilerkopf 12 ist längs der Z-Achse verschiebbar auf dem Rahmen 72 befestigt und wahlweise darauf einstellbar, um den erwünschten freien Raum bzw. den erwünschten Abstand zwischen dem Auslass 28 und der Oberfläche des Formkastens 14 zu erhalten. Der Rahmen 72 ist mit mehreren Rollen 74 versehen, die auf Wellen 76 angeordnet sind und sich auf den Schienen 60 des Wagens 62 bewegen.

Um die relative Stellung des Verteilerkopfes 12 auf dem Wagen 62 in Richtung der X-Achse zu steuern, ist mindestens eine der Wellen 76 durch einen X-Servomotor 78 angetrieben, der mit der Welle über einen X-Antrieb 80 verbunden ist. In ähnlicher Weise ist die Stellung des Verteilerkopfes 12 relativ zum Formkasten 14 längs der Y-Achse wahlweise und veränderlich mittels eines Y-Servomotors 82 steuerbar, der mit mindestens einer der Wellen 66 über einen Y-Antrieb 84 verbunden ist. Der Y-Servomotor 82 bewegt also den Wagen 62 rückwärts und vorwärts längs der Schienen 68 längs der Y-Achse, während der X-Servomotor 78 den Rahmen 72 längs der Schienen 60 des Wagens 62 längs der X-Achse bewegt. Der Verteilerkopf 12 ist in Richtung der Z-Achse mittels eines Z-Servomotors 86 verschiebbar, der antriebsmässig den Verteilerkopf 12 und den Rahmen 72 durch eine Gewindespindel 88 und eine Klammer 90 verbindet (Fig. 5). Die Servomotoren 78, 82 und 86 erlauben also eine genaue Verschiebung des Verteilerkopfes 12 über der Gussmodellvorrichtung, und zwar in genau definierte Stellungen und über wahlweise steuerbare Verschiebestrecken mit jeweils bestimmten Geschwindigkeiten der Verschiebung und des Materialflusses.

Der Natursand 40 für das Formmaterial wird dem Endlosförderer 42 aus einem Behälter 92 zugeführt, der einen unteren Auslass aufweist, durch den der Natursand direkt auf den Endlosförderer 42 fällt, der unter dem Behälter 92 angeordnet ist. Der Behälter 92 wird von Stützen 94 getragen, um sich zusammen mit dem Wagen 62 zu verschieben. Das flüssige Kunstharz wird einer der Zuführdüsen 50 durch eine Leitung 96 (Fig. 3) zugeführt, die mit der Ausgangsseite einer Pumpe 98 mit verstellbarem Fördervolumen verbunden ist. Das Harz wird der Pumpe 98 aus einem Behälter 100 über eine zweite Leitung 102 zugeführt. In ähnlicher Weise wird der Katalysator den Düsen 54 über eine dritte Leitung 104 zugeführt, die mit der Ausgangsseite einer zweiten Pumpe 106 mit verstellbarem Fördervolumen verbunden ist.

Der zweiten Pumpe 106 wird der Katalysator von einem zweiten Behälter 108 über eine vierte Leitung 110 zugeführt. Die beiden Behälter 100, 108 können so angeordnet sein, dass sie zusammen mit dem Wagen 62 verschiebbar sind; sie können aber auch ortsfest in der Nähe der Einrichtung 10 angeordnet sein. Alle Leitungen 96, 102,104,110 für das Harz und den Katalysator sind biegsam, um Bewegungen relativ zum Verteilerkopf 12 zu ermöglichen.

Die Relativbewegung zwischen dem Verteilerkopf 12 und der Gussmodellvorrichtung wird durch eine numerische Steuervorrichtung gesteuert, z.B. gemäss US-PS 3 069 608, die mit der Steuerung der ersten Pumpe 98, der Steuerung der zweiten Pumpe 106 und dem Formmaterialfluss im Verteilerkopf 12 zusammenwirkt, um die beschriebenen Schichten von Formmaterial nacheinander im Formkasten 14 abzulagern. Die Steuervorrichtung weist ein Lesegerät 112 (Fig. 7A und 7B) auf, das aufeinanderfolgende Informationsblöcke von einem Datenträger, beispielsweise von einem Lochstreifen 113 (Fig. 8), abliest. Die Ausgangsseite des Lesegeräts 112 ist mit einem Puffer-Speicherregister 114 verbunden. Wenn der nächste Informationsblock vom Lochstreifen 113 gelesen wird, gelangt die im Speicherregister 114 gespeicherte Information in ein Aktiv-Speicherregister 116.

Jeder Informationsblock des Lochstreifens 113 weist eine Reihe von numerischen Darstellungen auf, die einem erwünschten Inkrement der Bewegungen in Richtung der X-, Y-bzw. Z-Achse entsprechen, und weitere numerische Darstellungen, die die Vorzeichen der gewünschten Bewegungen darstellen (vorwärts oder rückwärts bzw. auf oder ab). Ausserdem enthält jeder Informationsblock numerische Darstellungen, welche dem gewünschten Massenstrom an Harz zur Mischkammer 22 entsprechen, sowie numerische Darstellungen, welche dem gewünschten Massenstrom an Katalysator zum Verteilerkopf 12 entsprechen, und zwar jeweils für diejenige Zeitspanne, während der der Verteilerkopf 12 längs des oben beschriebenen Weges verschoben wird. Der Lochstreifen 113 kann ferner numerische Darstellungen aufweisen, die den gewünschten Geschwindigkeiten des Verteilerkopfes 12 in Richtung der X-, Y- bzw. Z-Achse entsprechen. Schliesslich kann der Lochstreifen auch weitere Informationen enthalten, welche sich auf die Zufuhr von Formmaterial zum Verteilerkopf 12 beziehen, wie im folgenden genauer beschrieben wird.

Die numerischen Darstellungen, welche im Aktiv-Spei-cherregister 116 gespeichert sind (üblicherweise in binärkodierter Dezimaldarstellung), werden einem Linear-Interpolator 118 eingegeben, der eine Reihe von Zeitgeber-Impulsen von einem Oszillator 120 enthält. Der Interpolator 118 reagiert auf die numerischen Werte, welche ihm vom Aktiv-Speicherregister 116 eingegeben werden, indem er separate Züge von Befehlsimpulsen in den Leitungen 122,124 bzw. 126 entwickelt, die der X-, Y- bzw. Z-Achse entsprechen. Insbesondere erzeugt der Interpolator 118 einen Zug von Befehlsimpulsen in der Leitung 122, von denen jeder einem Inkrement der Bewegung in Richtung der X-Achse entspricht. Alle diese Befehlsimpulse erfolgen in regelmässigen Zeitintervallen und entsprechen grössenmässig der Strecke, die bei dieser Bewegung zurückgelegt werden soll. In ähnlicher Weise entsprechen einzelne Züge von Befehlsimpulsen in den Leitungen 124, 126 den Strecken, die bei den Bewegungen in Richtung der Y-bzw. Z-Achse zurückgelegt werden sollen.

Die Befehlsimpulse in den Leitungen 122,124 bzw. 126 werden je einem X-, Y- bzw. Z-Servomechanismus 128,130 bzw. 132 für die X-, Y- bzw. Z-Achse zugeführt, welche eine Code-Analogumwandlung durchführen. Gemäss der US-PS 3 069 608 weist jeder Servomechanismus einen reversiblen Binärzähler oder ein Summierregister auf, dem eingangsseitig die Befehlsimpulse zugeführt werden, ferner einen Decoder, um ein codiertes Fehler-Ausgangs-Signal des Summierregisters in ein Analogsignal zu verwandeln, einen Verstärker und einen Servomotor, um einen Ausgangs-Synchro anzutreiben, eine Lage-Codiervorrichtung, welche mechanisch mit der Syn-chro-Welle verbunden ist, und eine Lage-Code-Umwandlungs-einrichtung, um die Bewegung der Lage-Codiervorrichtung in eine Reihe von Antwortimpulsen umzuwandeln, die zum Summierregister zurückgeführt werden, um darin von derjenigen Summe abgezogen zu werden, welche durch die Befehlsimpulse erzeugt worden ist. Der Synchro-Ausgang des Servomechanismus wird dann dazu verwendet, den X-, Y- bzw. Z-Servomotor zu steuern. Somit wird der X-Servomechanis-mus 128 dazu verwendet, die Bewegung des X-Servomotors 78 für die X-Achse zu steuern, der Y-Servomechanismus 130 diejenige des Y-Servomotors 80 für die Y-Achse und der Z-Servomechanismus 132 diejenige des Z-Servomotors 86 für die Z-Achse.

Im folgenden wird erläutert, wie numerische Informationen im Lochstreifen 113 die Bewegungen des Verteilerkopfes 12 und Veränderungen im Sand-Bindemittel-Verhältnis des Formmaterials steuern, das der Verteilerkopf 12 liefert. Jeder Informationsblock auf dem Lochstreifen 113 soll z.B. mehrere Zeilen von Informationen aufweisen, die nacheinander vom Lesegerät 112 gelesen und im Speicherregister 114 gespeichert werden. In Fig. 8 weist jede Zeile von Informationen drei binäre Digitalziffern rechts von der Transportlochung 134 und

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fünf binäre Digitalziffern links von der Transportlochung 134 auf.

Die Menge, welche durch jede der Zeilen von binären Informationen auf dem Lochstreifen 113 dargestellt ist, ist unmittelbar neben der rechten Längsseite des Lochstreifens 113 angegeben. Es ist klar, dass die erste Zeile der Informationen jedes Informationsblocks auf dem Lochstreifen 113 eine Anzahl binärcodierter Strecken und Richtungen entsprechend den auszuführenden Bewegungen in X-, Y- bzw. Z-Richtung aufweist. In diesem Zusammenhang muss betont werden, dass die Darstellung eines gewünschten Inkrements von Bewegungen in X-, Y- bzw. Z-Richtung auf beliebig andere Weise geliefert werden kann, z.B. mittels eines Magnetbandes oder sonstigen Datenträgers.

Ferner wird betont, dass die Befehlsimpulse auch dazu verwendet werden können, die Bewegungen des Verteilerkopfes 12 längs der X-, Y- bzw. Z-Achse auch in andersartigen Schaltungen zu steuern. Beispielsweise können Schaltungen mit einem offenen Steuerkreis, in welchem Schrittmotoren für jede der X-, Y- und Z-Achsen direkt von den entsprechenden Befehlsimpulsen über geeignete Puff er-Verstärker gesteuert werden, und ähnliche Schaltungen dazu verwendet werden, die Bewegungen des Verteilerkopfes 12 zu steuern.

Im Anschluss an die Zeilen mit den X-, Y- und Z-Informa-tionen folgt eine Anzahl von Zeilen mit Informationen, die in Fig. 8 zusammen einen Harz-Unterblock 136 bilden. Dessen erste Zeile (Codebuchstabe a) identifiziert die darauf folgenden Zeilen als Angaben bezüglich eines bestimmten gewünschten Volumenstroms des Harzes während desjenigen Zeitabschnitts, der der Bewegung entspricht, die durch die X-, Y-bzw. Z-Information dargestellt ist. Die folgenden Zeilen des Harz-Unterblocks 136 dienen zur Aufnahme von Daten für die gewünschten numerischen Befehls- oder Stellsignale, um die Harzzufuhr in einer Weise zu steuern, welche weiter unten näher erläutert wird. Auf den Harz-Unterblock 136 folgt auf dem Lochstreifen 113 ein Katalysator-Unterblock 138 mit Daten bezüglich der Katalysatorzufuhr, wobei die letzten drei Zeilen numerische Befehlssignale oder Stellsignale für ein Ventil entsprechend der gewünschten Katalysatorzufuhr während der betreffenden Zeitabschnitte darstellen. Der Codebuchstabe für diesen Unterblock 138 ist b.

Auf dem Katalysator-Unterblock 138 folgt auf dem Lochstreifen 113 ein Geschwindigkeits-Unterblock 140, der Daten über die gewünschten maximalen Geschwindigkeiten des Verteilerkopfes 12 in X-, Y- bzw. Z-Richtung enthält. Dieser Unterblock 140 ist in Fig. 8 durch den Codebuchstaben t identifizierbar.

Auf den Unterblock 140 folgt eine einzelne Zeile von Informationen über die Zumischung von Eisenoxiden zum Sand-Bindemittel-Gemisch, was weiter unten näher erläutert wird. Die letzte Zeile von Informationen auf dem Lochstreifen 113 zeigt das Block-Ende an und steuert so das Lesegerät,

dass es mit dem Lesen der Informationen aufhört, bis der Verteilerkopf 12 in Richtung der X-, Y- bzw. Z-Achse um die vermerkten Abstände verschoben worden ist.

Der Interpolator 118 besteht aus einer Reihe von Teilerstufen, welche spiralenartig einer nach dem anderen durch die Taktimpulse vom Oszillator 120 gesteuert werden. Wenn im Interpolator die letzte Teilerstufe wieder erreicht ist, so wird über die Leitung 142 ein Befehlssignal an das Lesegerät 112 abgegeben, damit es den nächsten Informationsblock vom Lochstreifen 113 abliest. Da jeder Informationsblock selbsttätig im Speicherregister 114 gespeichert wird, während der vorhergehende Informationsblock, der sich im Aktiv-Speicherregister 116 befindet, vom Interpolator 118 zur Erzeugung von Befehlsimpulsen verwendet wird, erhält man eine kontinuierliche Bewegung des Verteilerkopfes 12 trotz der diskontinuierlichen Weise, in welcher die Informationen vom Lochstreifen 113 abgelesen werden (siehe US-PS 3 069 608).

Im folgenden wird erläutert, wie die numerischen Harz-und Katalysator-Informationen verwendet werden, um die Funktion des Verteilerkopfes 12 zu steuern. Diese Informationen werden einer Steuervorrichtung zugeführt, die ähnlich ausgebildet ist wie eine konventionelle Verfahrens-Steuervor-richtung, aber hier verwendet wird, um die Harz- und Katalysatorzufuhr zum Verteilerkopf 12 sowie die Einstellung der Zumessplatte 52 zu steuern. Gemäss Fig. 7A wird die im Ak-tivspeicherregister 116 gespeicherte numerische Information einem mehrkanaligen Digital-Analog-Wandler 144 eingegeben. Jeder Kanal dieses Digital-Analog-Wandlers liefert ein geeignetes Analog-Steuersignal oder -Stellsignal, welches der numerischen Information entspricht, die in einem der Unterblocks des Lochstreifens 113 enthalten ist. Auf diese Weise entsteht ein Analogsignal für die Steuerung des Harzvolumens in der Ausgangsleitung des Digital-Analog-Wandlers, ferner ein Analogsignal für die Steuerung des organischen Katalysatorstroms in der Ausgangsleitung 148 und ein Analogsignal für die Geschwindigkeit in der Ausgangsleitung 150.

Da der Zustrom von Sand aus dem Behälter 92 nicht notwendigerweise gleichförmig ist, ist es nötig, zuerst ein elektrisches Signal zu erzeugen, das dem Volumen des Sandes entspricht, welcher der Rutsche 38 des Verteilerkopfes 12 zu einem gegebenen Zeitpunkt zufliesst. Zu diesem Zweck ist eine Dichte-Detektorvorrichtung 152 vorgesehen, um kontinuierlich die Dichte des dem Endlosförderer 42 aus dem Behälter 92 zugeführten Sandes zu messen. Diese Dichte-Detektorvorrichtung kann beispielsweise eine geeignete Gammastrahlenquelle 154 aufweisen, welche oberhalb des oberen Trums des Endlosförderers angeordnet ist, und ferner einen Gammastrahlendetektor 156, welcher unterhalb des Förderbandes angeordnet ist, in einer Weise, dass die Intensität der vom Gammastrahlendetektor 156 pro Zeiteinheit aufgenommenen Strahlen ein Mass für die Dichte des dazwischenbefindlichen Sandes auf dem Förderband darstellt. Alternativ kann eine beliebige andere geeignete Einrichtung zur Bestimmung der Dichte des auf dem Förderband befindlichen Sandes verwendet werden.

Die Geschwindigkeit des Förderbandes 42 wird ebenfalls bestimmt, und zwar mit Hilfe eines Tachometers 158, der ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das der Geschwindigkeit des Endlosförderers 42 entspricht, was jedem Fachmann leicht verständlich ist.

Die Ausgangssignale erstens der Dichte-Detektorvorrichtung für den Sand und zweitens des Tachometers 158 für den Endlosförderer werden einem Multiplikator 160 zugeführt, der die Form eines elektronischen Gliedes aufweisen kann, wie es in einer üblichen Verfahrens-Steuersystem-Ausrüstung vorhanden ist, und das Ausgangssignal 162 des Multiplikators 160 enthält ein elektrisches Analogsignal, das dem Produkt der beiden Analog-Eingangssignale entspricht. Dieses Produkt stellt das Volumen des dem Verteilerkopf 12 pro Zeiteinheit zugeführten Sandes dar.

Der Ausgang 162 des Multiplikators 160 wird als eines von Eingangssignalen einem Divisor 164 zugeführt, dessen anderem Eingang das Sollwertsignal für das organische Harz zugeführt wird, welches durch den Digital-Analog-Wandler 144 in der Leitung 146 erzeugt wird. Die codierte Harzvolumenzahl im Unterblock 136 des Lochstreifens 113 ist als Bruchteil angegeben, der den gewünschten prozentualen Anteil von Harz angibt, welcher dem Sand an einer bestimmten Stelle innerhalb des Formkastens zuzuführen ist, um eine gewünschte Festigkeit der Giessform an diesem Ort zu erhalten. In diesem Zusammenhang wird deutlich, dass die Harzvolumenzahl, d.h. der Unterblock 136 des Lochstreifens 113, von einem Informationsblock zum nächsten veränderlich sein kann, so dass der

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Harzstrom aus der Düse an verschiedenen Orten des Formkastens 14 unterschiedlich sein kann, wodurch je nach Wunsch verschiedene Sand-Bindemittel-Verhältnisse an verschiedenen Stellen der Giessform erzeugt werden können.

Der Divisor 164 erzeugt ein Analog-Ausgangssignal in seinem Ausgangsleiter 166, welches proportional ist zum Harz-Sollwertsignal in der Leitung 146. Wenn z.B. das am Ausgang 162 erscheinende Sandvolumen-Signal 5 Volt beträgt und 2% organisches Harz in der Mischkammer 22 zuzusetzen sind, so wird das Ausgangssignal des Divisors 164 im Leiter 166 0,10 Volt betragen. Dieses 0,10 Volt-Signal wird einem Harz-strom-Steuergerät 168 zugeleitet, dessen Ausgang dazu verwendet wird, die Einstellung der volumenveränderlichen Harzpumpe 98 zu steuern. Zur Erzeugung einer Rückführ-In-formation für das Harzstrom-Steuergerät 168 ist ein Harz-fluss-Messer 170 in der Ausgangsleitung der Pumpe 98 vorgesehen, der ein elektrisches Rückführsignal erzeugt, das über die Leitung 172 dem Eingang des Harzstrom-Steuergeräts 168 zugeführt wird. Entsprechend verändert sich das Volumen an Harz, das pro Zeiteinheit von der Pumpe 98 gefördert wird, je nach der Harzvolumenzahl auf dem Lochstreifen 113. In diesem Zusammenhang ist es verständlich, dass die Harz- und Katalysatorzahlen auf dem Lochstreifen auch als prozentuale Gewichtsanteile des Sandgewichts statt als prozentuale Volumenanteile des Sandvolumens angegeben werden können.

Da die Menge des jeweils benötigten Katalysators abhängt von der Menge des zu jedem Zeitpunkt jeweils verwendeten Harzes, ist es notwendig, den Katalysatorstrom entsprechend dem Steuersignal, das dem Harzfluss-Steuergerät 168 zugeleitet wird, zu steuern. Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal des Divisors 164 als eines der Eingangssignale einem Divisor 174 zugeleitet, dessen anderem Eingang das Katalysator-Sollwertsignal, das der Wandler 144 liefert, zugeführt wird. Falls beispielsweise gewünscht wird, einen Katalysatorstrom von 30% des Harzstromes zu verwenden, so wird am Ausgang des Divisors 174 ein 0,03 Volt-Signal für dessen Ausgangsleitung 176 erzeugt, unter der Annahme eines Ausgangssignals von 0,10 Volt vom Divisor 164 wie im obigen Beispiel.

Der Ausgang des Divisors 174 wird einem Steuergerät 178 für den organischen Katalysatorstrom zugeleitet, welches die Katalysatorpumpe 106 steuert. Ein Durchflussmessgerät 180 für den Katalysator ist in der Ausgangsleitung der Pumpe 106 vorgesehen und erzeugt ein Rückführsignal, welches über den Leiter 182 dem anderen Eingang des Katalysatorstrom-Steu-ergeräts 178 zugeführt wird. Entsprechend wird die Pumpe 106 eingestellt, so dass sie ein Fördervolumen liefert, das 30% des Fördervolumens des Harzes entspricht, und diese Menge an Katalysator wird durch das biegbare Rohr 104 der Katalysatordüse 54 zugeführt.

Unter den kaltaushärtenden Bindemitteln sind einige Harz-Katalysator-Kombinationen gebräuchlich geworden, welche gute Ergebnisse liefern, und diese sind besonders geeignet für das Verfahren und die Anlage dieser Erfindung. Organische Bindemittel können Furfuralkoholharze, Alkydharze, Phenolharze und andere; anorganische Bindemittel können u. a. Natriumsilikat oder Wasserglas enthalten.

Fulfuralkoholharze können modifiziert werden mit Harnstoffen, und ein typisches Beispiel eines solchen Harzsystems ist das folgende: Zu Siliziumsand (gewaschen oder 98 % Si02 enthaltend, durch ein AFS- oder Tyler-Normsieb 50 bis 60 mit einer Maschenweite von 0,305 bis 0,249 «m gesiebt) würde das Harz normalerweise in einer Menge von 1,1 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Sandgewicht, beigegeben. Ein Katalysator für das Harz, wie z.B. Phosphorsäure, würde in einer Menge beigegeben, die in einem Bereich von 30 bis 45 Gew.-% des Harzgewichtes liegt. Ein anderer Katalysator, wie Schwefelsäure, würde in einer Menge gebraucht, die in einem Bereich von 20 bis 35 Gew.-% des Harzgewichtes liegt.

Schwefelsäure (genannt T.S.A.) ist zwar etwas teurer, kann jedoch in geringeren prozentualen Mengen verwendet werden als Phosphorsäure und hat den Vorteil, dass dieser Katalysator vollständiger aus der Gussform herausbrennt und kein oder sehr wenig Katalysator übrigbleibt. Das Verhältnis von Katalysator zu Harz hat eine Wirkung auf die Abbindezeit, und je mehr Katalysator man verwendet, desto schneller geht das Abbinden vor sich. Bei einem Katalysator/Harz-Verhältnis von 33 % (Phosphorsäure) in einer typischen Mischung kann die übliche Abbindezeit beispielsweise 30 Min. betragen. Vermindert man den Katalysator um 5 %, so erhöht sich die Abbindezeit auf 40 Min., vermehrt man den Katalysator um 10%, so vermindert sich die Abbindezeit auf 20 Min. Mit einem Sand-Harz-Katalysator-Gemisch wie bei obigem Beispiel sollten das Gussmodell und andere Arbeitsflächen, die mit diesem Gemisch in Berührung kommen, mit einem geeigneten Netzmittel vorbehandelt bzw. überzogen werden. Bevor das Formmaterial auf die Oberfläche des Gussmodells aufgebracht wird, wird der Verteilerkopf mit einem Netzmittel versehen, so dass das Gussmodell leichter aus der Gussform 20 entfernt werden kann. Ein solches Netzmittel wird verkauft unter der Marke «ZIP-SLIP», «LP-15», von Ashland Chemical Company of Cleveland, Ohio. Mit dem beschriebenen Sand-System erhält man eine Ausform-Zeit von etwa 60 Min., wenn der Sand durchgehend eine Temperatur von 75° aufweist. The Ashland Chemical Company Technical Bulletin Nrn. 5401-1 und 5415 beschrieben im Detail die Eigenschaften von Furfur-alkoholharzen und verschiedenen Katalysatoren.

Ein anderes Harz-System, das für die vorliegende Erfindung geeignet ist, weist ein Alkydharz, das ein Trocknungsmittel enthält, und einen Iso-Zyanat-Katalysator auf. Zu Siliziumsand des Illinois-Typs in der genannten Siebung wird Harz beigegeben in einem Verhältnis im Bereich von 1,2 bis 2,1 %, bezogen auf das Gewicht des Sandes. Mit diesem Harz vorvermischt ist ein Trockner, wie Blei oder Kobaltnaphthenat, in einem Verhältnis von 0 bis 10%, bezogen auf das Gewicht des Harzes. Die Kombination aus Harz und Trockner wird dem Mischkopf 12 durch die obere Düse zugeführt, und ein Katalysator aus Isozyanat wird verwendet in einem Verhältnis von 18 bis 20%, bezogen auf das Gewicht des Harzes. Die Nummern 5408-2 und 5411-2 des Technical Data Bulletins der Ashland Chemical Company beschreiben andere Eigenschaften dieses Harz-Systems.

Ein geeignetes nicht zu trocknendes, anorganisches Bindemittel-System erhält man bei Verwendung von Natriumsilikat im Verhältnis von ca. 3 %, bezogen auf den Sand, und als Katalysator wird Glycerolazetat in einem Verhältnis im Bereich von 10 bis 15 %, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels, verwendet. Dieses Material ergibt eine schwerere, dichtere Formstoffmischung, wenn es gemischt wird mit 50-60 A.F.S. (oder Tyler) gewaschenem Siliziumsand. Wiederum können die Abbinde* und Ausformzeiten, die benötigt werden, beeinflusst werden durch das Katalysator/Bindemittel-Verhältnis.

Das oben beschriebene numerische Steuersystem kann teilweise in konventioneller Weise programmiert werden mit einer Programmiertechnik, so dass aufeinanderfolgende Informationsblöcke des Lochstreifens 113 wirksam werden, um den Verteilerkopf 12 auf einem Weg zuzuführen, welcher im wesentlichen dem Umriss des Gussmodells 18 während verschiedenen Durchgängen im Formkasten entspricht. In vielen Fällen ist es aber wünschbar, auch die Geschwindigkeit zu steuern, mit welcher der Verteilerkopf 12 sich längs des programmierten Weges verschiebt, der durch die X-, Y- und Z-Achsen-Information auf dem Lochstreifen gegeben ist. Geht man davon aus, dass ein im wesentlichen konstanter Massenstrom von Mischung vom Verteilerkopf 12 abgegeben wird, so kann es daher wünschbar sein, den Verteilerkopf längs seinem vorbestimmten Weg mit einer erhöhten Geschwindigkeit zu s

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verschieben, so dass die Dicke der Schicht, die auf dem Gussmodell abgelagert wird, bei einem bestimmten Durchgang über dem ganzen Formkasten oder in einem bestimmten Bereich des Gussmodells reduziert wird. Alternativ kann es erwünscht sein, die Geschwindigkeit des Verteilerkopfes in einem bestimmten Bereich des Gussmodells zu vermindern, so dass bei einem konstanten Sand/Bindemittel-Verhältnis die abgelagerte Schicht in einem bestimmten Bereich dick aufgebaut sein wird, um diesem Bereich erhöhte Festigkeit zu verleihen.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der vorliegenden Einrichtung können numerische Informationen auf dem Lochstreifen 113 vorhanden sein, um die Geschwindigkeit des Verteilerkopfes längs einem bestimmten Weg zu steuern, der durch die Informationen betreffend die ebenfalls auf dem Lochstreifen enthaltenen X-, Y- und Z-Achsen-Informationen bestimmt ist. Insbesondere wird die Geschwindigkeitszahl, welche im Unterblock 140 definiert ist, im Aktiv-Speicherregister 116 gespeichert, durch den Wandler 144 in ein Analogsignal verwandelt und dem Divisor 184 an dessen Eingabeseite zugeführt. Die andere Eingabe für den Divisor 184 ist das Ausgangssignal 162 des Multiplikators 160, das dem Volumen des Sandes entspricht, welcher dem Verteilerkopf 12 zugeführt wird. Der Divisor 184 liefert ein Ausgabesignal, entsprechend dem Geschwindigkeits-Sollwert des Leiters 150, so dass ein Signal, das einem programmierten prozentualen Sandvolumensignal entspricht, in der Ausgangsleitung 186 des Divisors 184 erzeugt wird. Das Ausgangssignal 186 wird einem Impulsfrequenz-Steuerkreis 188 zugeführt, dessen Ausgang über den Leiter 190 dem Oszillator 120 zugeführt wird. Die Impulsfrequenz, welche dem Linearinterpolator zugeführt wird, kann demzufolge entsprechend der Geschwindigkeitszahl auf dem Lochstreifen 113 verändert werden.

Dies bedeutet, dass die zeitlichen Abstände, in welchen die Steuerimpulse für alle drei Achsen auf einen gegebenen numerischen Befehl des Lochstreifens gegeben werden, entsprechend der Geschwindigkeitszahl auf dem Lochstreifen 113 verändert werden können. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Verteilerkopf in einem bestimmten Bereich oder während einer Überquerung des Formkastens bewegt werden kann,

kann also nach Wunsch geändert werden, indem man die geeignete Geschwindigkeitskodierung für diesen Bereich bzw. diese Überquerung auf dem Lochstreifen 113 wählt.

Vielfach ist es wünschbar, eine vorbestimmte Menge eines Netzmittels, wie beispielsweise Eisenoxyd, der zuerst auf dem Gussmodell abgelagerten Schicht zuzufügen, was ein Ankleben vermindert und eine glattere Oberfläche des entstehenden Metall-Gussteils ergibt. Nach der Erfindung kann ein solches Netzmittel wie Eisenoxyd wahlweise während einer oder mehrerer Überquerungen des Formkastens 14 in vollautomatischer Weise der Mischung beigegeben werden. Es können verschiedene Netzmittel verwendet werden, je nach der Art des in den Gusshohlraum zu giessenden Metalls. Ein Vorratsbehälter 192 für Eisenoxyd ist oberhalb des Förderers 42 an einem Punkt oberhalb des Detektors 152 angeordnet; er weist eine EIN-AUS-Steuerung 194 auf, welche entweder zur Ingangsetzung eines bestimmten Eisenoxyd-Massenstroms auf das Förderband 42 oder zum vollständigen Abschalten dieses Eisenoxyd-Massenstroms dient. Der Lochstreifen 113 ist ebenfalls mit einer Steuerzahl versehen, die ein einzelnes binäres Bit in der dem Unterblock 140 folgenden Reihe sein kann, das von einem der Kanäle des Wandlers 144 aufgenommen und zur Erzeugung eines EIN-AUS-Signals verwendet wird, das über den Leiter 196 zur EIN-AUS-Steuerung 194 gelangt.

Wenn für das Eisenoxyd auf dem Lochstreifen ein binäres Einschalt-Signal vorhanden ist, das anzeigt, dass der Sand-Bindemittel-Mischung Eisenoxyd beizugeben ist, so antwortet die EIN-AUS-Steuerung darauf durch eine feste, vorbestimmte Öffnung des Netzmittel-Behälters, um eine vorbestimmte zeitliche Menge an Eisenoxyd zum Sand hinzuzufügen. Wenn also während des ersten Durchganges über dem Formkastens ein Zusatz von Eisenoxyd erwünscht ist, so ist das EIN-Signal für das Eisenoxyd in jedem Informationsblock des Lochstreifens 113 vorhanden. Es wäre aber auch möglich, auf dem Lochstreifen 113 eine einzige Steuerzahl beim Beginn des ersten Durchgangs vorzusehen, und die EIN-AUS-Steuerung 194 könnte in EIN-Stellung gebracht werden, sobald diese Steuerzahl vom Bandlesegerät erkannt worden ist. Bei Beendigung des ersten Durchganges oder wenn sonst ein Stillegen des Behälters gewünscht wird, könnte an der entsprechenden Stelle des Lochstreifens eine andere Steuerzahl vorgesehen sein, und die EIN-AUS-Steuerung würde dann auf diese zweite Steuerzahl durch Schliessen des Behälters 192 reagieren. Mit einer solchen Einrichtung könnte vermieden werden, dass eine Eisenoxydzahl in jedem Informationsblock des Lochstreifens vorprogrammiert werden muss.

Nach einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Einrichtung ist das selbsttätige Steuersystem so ausgebildet, dass ein automatisches Umschalten von einem organischen Bindemittel und Katalysator zu einem anorganischen Bindemittel und Katalysator an jedem beliebigen Punkt des Einformvorganges stattfinden kann. Eine solche Einrichtung hat den Vorteil, dass eine erste dünne Schicht mit organischem Bindemittel und Katalysator zuerst auf dem Gussmodell 18 abgelagert werden kann, und dass dann weitere Schichten auf dieser ersten Schicht abgelagert werden können, bei welchen anorganisches Bindemittel und Katalysator verwendet wird. Wird eine Gussform auf diese Weise hergestellt, so oxydiert und verbrennt die dünne Schicht, welche organisches Bindemittel und Katalysator aufweist und welche dem während des Giessvorganges geschmolzenen Metall zunächst liegt, vollständig und ergibt verhältnismässig wenig Rauch und Dämpfe. Das anorganische Bindemittel, welches im Rest der Gussform vorhanden ist, oxydiert nicht, und somit entstehen insgesamt beim Giessvor-gang viel weniger schädliche Gase und Dämpfe, was vom Standpunkt der Luftverschmutzung wünschbar ist.

Zu diesem Zweck ist ein Vorratsbehälter 200 für anorganisches Bindemittel vorgesehen, welcher ein anorganisches Bindemittel wie beispielsweise Natriumsilikat, auch Wasserglas genannt, einer Punpe 202 mit veränderlichem Fördervolumen zuführt. Ein Vorratsbehälter 204 für anorganischen Katalysator ist ebenfalls vorgesehen und führt verdünnte anorganische Säure, die als anorganischer Katalysator wirkt, einer Pumpe mit veränderlichem Fördervolumen zu. Der Ausstoss der Pumpe 202 wird über ein geeignetes Überwachungsventil einer Einspritzdüse 208 für anorganisches Bindemittel zugeführt, welche der Einspritzdüse 50 entspricht, die zur Zufuhr von organischem Bindemittel verwendet wird, aber an einer anderen Stelle am Umfang der Mischkammer 22 angeordnet ist. Der Ausstoss der Pumpe 206 wird einer geeigneten Einspritzdüse 210 für anorganischen Katalysator zugeführt, welche der entsprechenden Einspritzdüse 54 für organischen Katalysator diametral gegenüberliegt. Geeignete Durchfluss-Messgeräte 212 und 214, welche den Durchfluss-Messgeräten 170 und 180 entsprechen, werden zur Erzeugung von Rückführ-Signa-len für die Durchfluss-Steuergeräte, welche mit den Pumpen 202 und 206 verbunden sind, eingesetzt.

Um den Übergang vom Zufluss von organischem Bindemittel und Katalysator zum Zufluss von anorganischem Bindemittel und Katalysator selbsttätig zu steuern, enthält der Lochstreifen geeignete Informationen. Zum Beispiel kann die Binär-Zahl, welche der als «a» im Unterblock 136 bezeichneten Reihe entspricht, eine erste Bezeichnung «a—1» haben, wenn organisches Bindemittel verwendet werden soll, und eine zweite Bezeichnung «a-2», wenn anorganisches Bindemittel verwendet werden soll. Die restlichen drei Reihen mit Informationen im Unterblock 136 enthalten dann den numerischen

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Wert der Einstellung entweder für organisches Bindemittel oder für anorganisches Bindemittel.

Eine ähnliche Bestimmung kann gemacht werden mit Hilfe einer Reihe von Löchern, die als «b» bezeichnet werden, im Umterblock 138, um entweder die Menge an organischem Katalysator b-1 oder an anorganischem Katalysator b-2 festzulegen.

Der Digital-Analog-Wandler 144 weist getrennte Kanäle für die Werte von a-1, a-2, b-1 und b-2 auf, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Die festgesetzten Werte für das anorganische Bindemittel und den anorganischen Katalysator werden den Divisoren 216 bzw. 218 zugeleitet, welchen als zweiter Eingangswert das Sand-Geschwindigkeitssignal auf dem Leiter 162 zugeleitet wird.

Der Ausgang des Divisors 216 wird einem Durchfluss-Messgerät 220 für anorganisches Bindemittel zugeführt, das die Pumpe 202 steuert, und der Ausgang des Divisors 218 wird einem Durchfluss-Messgerät 222 für anorganischen Katalysator zugeführt, welches die Pumpe 206 steuert. Die Durch-fluss-Messgeräte 220 und 222 für anorganisches Bindemittel und anorganischen Katalysator arbeiten in gleicher Weise wie die Durchfluss-Messgeräte 168 für Harz und 178 für Katalysator, und sie werden deshalb nicht weiter beschrieben.

Wenn während des Betriebes organisches Bindemittel und organischer Katalysator verwendet werden soll, so liefern die Reihen a-1 und b-1 des Wandlers festgesetzte Informationen an die Divisoren 164 und 174, und die Linien a-2 und b-2 liefern den Eingängen der Divisoren 216 und 218 Blockierungssignale, so dass die Pumpen 202 und 206 stillgelegt werden. Entsprechend werden beim ersten Durchgang über dem Gussmodell 18 organisches Bindemittel und organischer Katalysator mit dem Sand vermischt und auf dem Gussmodell abgelagert. Falls man wünscht, bei den folgenden Durchgängen anorganisches Bindemittel und anorganischen Katalysator zu verwenden, so enthalten die a- und b-Reihen der Informationen in den Unterblocks 136 und 138 die a-2 Werte bzw. die b-2-Werte, so dass der Wandler 144 Sollwert-Informationen an die Divisoren 216 und 218 und Blockierungssignale an die Divisoren 164 und 174 zuführt. Das anorganische Bindemittel und der anorganische Katalysator aus den Behältern 200 bzw. 204 werden dann für die restlichen Durchgänge des Formvorganges mit dem Sand vermischt. Es wird darauf hingewiesen, dass unabhängig davon, ob anorganisches oder organisches Bindemittel verwendet wird, das Verhältnis von Bindemittel und Sand an vorbestimmten Stellen über dem Gussmodell verändert werden kann durch entsprechende Änderung des Sollwertes auf dem Lochstreifen 113 für diese Stellen.

Falls gewünscht wird, mit einem konstanten Verhältnis von Bindemittel und Katalysator einerseits und Sand anderseits zu arbeiten, und zwar sowohl bei organischem Bindemittel und organischem Katalysator als auch bei anorganischem Bindemittel und anorganischem Katalysator, so wird gern die Möglichkeit benutzt, dass ein einzelner Unterblock mit Informationen, der den Unterblöcken 136 und 138 entspricht, zu Beginn eines bestimmten Durchganges verwendet werden kann, wenn während dieses Durchganges entweder nur organisches Bindemittel oder nur anorganisches Bindemittel verwendet wird, da dann die Notwendigkeit, die Unterblöcke 136 und 138 zu jedem Informationblock des Lochstreifens 113 vorzusehen, fehlt. Wenn allerdings nur ein anfänglicher Unterblock verwendet wird, um die Wahl zwischen organischem Bindemittel und anorganischem Bindemittel zu steuern und um das Verhältnis zwischen Sand und Bindemittel für den Rest des Durchganges zu bestimmen, so wird es notwendig sein, den anorganischen oder organischen Sollwert solange im aktiven Speicherregister 116 zu halten, wie der Durchgang dauert, während welchem der Mischvorgang durch diesen Sollwert gesteuert werden soll. Dies kann erreicht werden durch den Einbau geeigneter Flip-Flops in den Kanälen des aktiven Speicherregisters, welche den Unterblocks 136 und 138 entsprechen, wie dies jedem Fachmann geläufig ist.

Bei Beginn des Mischvorganges muss zuerst ein genügendes Volumen Sand in die Mischkammer 22 gelangen, damit man eine richtige Durchmischung erhält. Zu diesem Zwecke ist eine Abmessplatte 52 angeordnet, welche anfänglich geschlossen ist. Sobald Sand vom Förderer 42 in die Mischkammer 22 gelangt, wächst die Last des Antriebsmotors 36, da er eine wachsende Sandmenge in der Mischkammer 22 umwälzen muss. Wenn die Last des Motors 36 wächst, so nimmt auch der Strom von der Stromquelle zu, und er kann somit als Rück-führ-Signal verwendet werden, um die Bewegung der Abmessplatte in eine mittlere Offenstellung zu steuern.

Insbesondere ist ein Stromfühler 230 über eine der drei den drei Phasen entsprechenden Leitungen mit dem Antriebsmotor 36 verbunden; der Stromfühler 230 erzeugt ein Ausgangssignal, welches proportional zum Strom des Motors 36 und daher auch zur Sand-Bindemittel-Kombination in der Mischkammer ist.

Ein Sollwert-Potentiometer 232 (Fig. 7) wird dazu verwendet, um ein festes Sollwertsignal abzugeben, das einem gewünschten Lastzustand in der Mischkammer 22 entspricht und dieses Sollwertsignal wird einer Steuervorrichtung 234 für die Mischkopfbelastung zugeführt.

Der Ausgang der Steuervorrichtung 234 wird einem Antriebsmotor 236 (Fig. 3) der Abmessplatte zugeleitet, der über ein geeignetes Rederiergetriebe das Ritzes 59 (Fig. 2B) treibt und somit die Drehung der Abmessplatte verursacht. Der Ausgang des Stromfühlers 230 ist ebenfalls, und zwar als variable Eingangsgrösse, an die Steuervorrichtung 234 angeschlossen.

Wenn der Antriebsmotor 36 des Mischkopfes 22 unbelastet ist und der Stromfühler 230 ein verhältnismässig niedriges Ausgangssignal liefert, so beeinflusst die Steuervorrichtung 234 den Motor 236 so, dass die Abmessplatte geschlossen wird. Wenn sich aber Sand in der Mischkammer 22 ansammelt und die Last des Antriebsmotors 36 des Mischkopfes ansteigt, so nähert sich das vom Stromfühler abgegebene Signal dem Sollwert, der vom Potentiometer 232 bestimmt wird, so dass sich die Abmessplatte in eine ganz oder teilweise geöffnete Stellung verschiebt.

Kleine Veränderungen des Sandzuflusses zur Mischkammer werden dann kompensiert durch die Steuervorrichtung 234, da diese kleinen Laständerungen im Hinblick auf den durch das Potentiometer 232 eingestellten Sollwert entsprechende Änderungen im Ausgangssignal des Stromfühlers 230 zur Folge haben kann. Die Steuervorrichtung wirkt so, dass der Verteilerkopf ein im wesentlichen konstanter Strom von miteinander vermischtem Sand, Bindemittel und Katalysator abgibt. Es muss aber darauf hingewiesen werden, dass grössere Änderungen der Sandzufuhr zur Mischkammer, welche infolge von Geschwindigkeitsänderungen der Fördervorrichtung auftreten können, ein Nachstellen des Potentiometers 232 nötig machen können, um einen geeigneten Mittelwert einzustellen, in dessen Bereich die Steuervorrichtung wirken kann.

Nach der Erfindung kann eine Gussform 20, die mehrere Schichten 20a, 20b, 20c aufweist, automatisch hergestellt werden mit einer inneren Schicht, für welche ein organisches Bindemittel verwendet wird, wobei die Schichtdicke und das Sand/Bindemittel-Verhältnis so bemessen sind, dass im wesentlichen das gesamte in der Schicht 20a enthaltene Bindemittel vollständig oxydiert oder ausbrennt infolge der Wärme des geschmolzenen Materials im Gusshohlraum. Die Schichten 20b, 20c usw. können mittels anorganischem Bindemittel hergestellt werden, so dass der Formvorgang keine oder nur geringe Beiträge zur allgemeinen Umweltverschmutzung liefert, während ein Rest von organischem Bindemittel in der Guss5

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form verbleibt oder während des Giessvorganges nicht vollständig, sondern nur teilweise oxydiert oder ausbrennt. Ausserdem ist die Sandrückgewinnung bei Gussformen der neuen Art weit ökonomischer als es bisher möglich war mit nicht zu trocknenden Bindemitteln, und zwar infolge der Tatsache, dass ein im wesentlichen vollständiger Ausbrand der organischen Bindemittel stattfindet, wobei kein oder nur wenig Bindemittel übrigbleibt, und dass weiter das restliche anorganische Bindemittel einem wirtschaftlichen Rückgewinnungsprozess unterworfen werden kann.

Gussformen der beschriebenen Art können somit auf wirtschaftliche Weise hergestellt werden, und ausserdem kann ein Netzmittel, wie z.B. Eisenoxyd (bei Grauguss), dazugemischt und nur mit der innersten Schicht 20a verwendet werden, um eine bessere Oberfläche des Gussteiles zu erhalten und um ein Aneinanderkleben von Gussteil und Gussform ganz oder beinahe ganz zu vermeiden. Bei bisherigen Verfahren war es fast unmöglich oder jedenfalls sehr schwierig, zwei verschiedene Bindemittel-Systeme in einer Gussform in gesteuerter Weise zu verwenden, und entsprechend war es bei Verwendung eines Netzmittels im allgemeinen eine praktische Notwendigkeit, dieses Netzmittel, z.B. Eisenoxyd, der gesamten Charge an Formstoff beizugeben, die für eine Gussform gebraucht wurde, auch wenn das Netzmittel nur an der Innenfläche des Gusshohlraumes, die mit dem geschmolzenen Metall in direkte Berührung kommt, nötig und nützlich war.

Gemäss Fig. 5 kann zur Beschleunigung bei der Erzeugung der Giessformen die Grundplatte 16 mit Rollenpaaren 248 versehen werden, welche auf Wellen 250 angeordnet sind und auf parallelen Schienen 252 rollen, die auf dem Boden der Giesserei liegen, so dass eine geordnete Folge von Giessformen kontinuierlich aufrechterhalten werden kann. Der automatisierte Einformvorgang gemäss obiger Beschreibung kann angewendet werden zur Erzeugung herkömmlicher Giessformen für Gussteile mit Abmessungen, die zwischen einigen Kubikzentimetern und mehreren Kubikmetern liegen. Bei grösseren Gussteilen, wie Motorblöcken oder Eisenbahn-Fahrgestellen, ist es erwünscht, das schwere Gussmodell und den Formkasten ortsfest anzuordnen, während zur Erzeugung der Giessform der Verteilerkopf 12 verschoben wird; bei kleineren Gussstücken kann es aber vorteilhaft sein, den Verteilerkopf 12 an einer bestimmten Stelle festzuhalten und das Gussmodell 18 relativ zu ihm zu verschieben, jedoch mit der gleichen

Art der selektiven Steuerung des Sand-Bindemittel-Verhältnisses und der Steuerung des zeitlichen Zustroms von Formmaterial in den Formkasten. In gewissen Fällen kann es wünschbar sein, Vorrichtungen für eine genaue Lagesteuerung 5 und bewegliche Antriebsmittel sowohl für den Verteilerkopf 12 als auch für die Grundplatte 16 mit dem Formkasten 14 und dem Gussmodell 18 vorzusehen.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei die Grundplatte 16 längs der X-, Y- und/oder Z-Achse relativ io zum Verteilerkopf 12 verschiebbar ist; dieser kann, wie oben beschrieben, ebenfalls längs dieser Achsen verschiebbar sein. Die verschiebbare Grundplatte 16 gemäss Fig. 6 kann - ähnlich wie ein Arbeitstisch einer Werkzeugmaschine, beispielsweise so, wie es in der erwähnten US-PS 3 069 608 beschrie-15 ben ist - von einem Schienenpaar 254 getragen sein, das sich quer über einen rechteckigen Rahmen mit einer Seitenschiene 256 erstreckt. Die Bewegung der Grundplatte 16 längs der X-Achse wird durch eine X-Leitspindel 258 gesteuert, die durch einen X-Synchronmotor 250 angetrieben ist, dessen 20 Steuerung - wie früher beschrieben - über das integrierende logische System erfolgt. Der Rahmen 256 ist in Richtung der Y-Achse verschiebbar und wird von Rollen 262 getragen, die auf Seitenschienen 264 eines unteren rechteckigen Rahmens 266 abrollen. Die Verschiebung der Platte 16 in Richtung der 25 Y-Achse wird gesteuert durch eine weitere Y-Leitspindel 268, die durch einen Y-Antriebsmotor angetrieben ist. Die Verschiebung der Grundplatte 16 in Richtung der Z-Achse kann mittels mehrerer Z-Leitspindeln 272 erfolgen, welche von mehreren Z-Synchronmotoren angetrieben werden. Aus obi-30 gern geht hervor, dass das Gussmodell 18 wahlfrei längs der X-, Y- und/oder Z-Achse relativ zum Verteilerkopf 12 verschoben werden kann, wobei der letztere nach Wunsch ortsfest oder verschiebbar ausgebildet sein kann. Die genaue Steuerung der Grundplatte 16 erfolgt durch das integrierende logi-35 sehe System der programmierbaren Steuervorrichtung gemäss obiger Beschreibung.

Zum Schluss ist noch hervorzuheben, dass die Verringerung der Bindemittelmengen zusätzlich die Wiederaufbereitung des verwendeten Formsands erleichtert. Es lassen sich 40 nämlich jetzt grössere Formsandmengen auf einfachere Weise rückgewinnen, wodurch eine weitere Steigerung der Wirtschaftlichkeit erzielt wird.

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5 Blatt Zeichnungen

Claims (41)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Herstellung von Giessformen aus mindestens einem Formmaterial, das ein Gemisch aus Sand und Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass man das Formmaterial in Form von mindestens einer Schicht über eine Gussmodellvorrichtung verteilt, wobei letztere und eine Ausgabevorrichtung relativ zueinander bewegt werden, und dass man das Sand-Bindemittel-Verhältnis des verteilten Gemisches entsprechend der Relativstellung zwischen der Ausgabevorrichtung und der Gussmodellvorrichtung wahlfrei steuert.
2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1 mit mindestens zwei Schichten, dadurch gekennzeichnet, dass man die Schichten nacheinander über die Gussmodellvorrichtung verteilt.
3. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Dicke der bzw. jeder auf der Gussmodellvorrichtung abgelagerten Schicht wahlfrei steuert.
4. 4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Sand-Bindemittel-Verhältnis entsprechend der Relativstellung zwischen der Ausgabevorrichtung und der Gussmodellvorrichtung wahlfrei steuert, und zwar gemessen in X- und Y-Richtung eines rechtwinkligen Koordinatensystems.
5. 5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen der Ausgabevorrichtung und der Gussmodellvorrichtung mindestens in Richtung einer der beiden Achsen wahlfrei steuert.
6. 6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Ausgabemenge des Formmaterials veränderlich steuert, und zwar unter Ansprechen auf die Relativbewegung zwischen der Ausgabevorrichtung und der Gussmodellvorrichtung.
7. 7. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Relativbewegung zwischen der Ausgabevorrichtung und der Gussmodellvorrichtung durch Bewegung der Ausgabevorrichtung über der Gussmodellvorrichtung bewirkt.
8. 8. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung zwischen der Ausgabevorrichtung und der Gussmodellvorrichtung eine Bewegung der letzteren unter der Ausgabevorrichtung einschliesst.
9. 9. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man über einer den Formhohlraum bildenden Gussmodellvorrichtung eine erste Schicht des Formmaterials bildet, das ein Gemisch aus Sand und organischem Bindemittel enthält, und dass man dann über der ersten Schicht eine zweite Schicht aus einem zweiten Formmaterial bildet, das ein Gemisch aus Sand und anorganischem Bindemittel enthält.
10. 10. Verfahren nach Patentanspruch 9, dadurch gekenn-zichnet, dass man die erste Schicht so bemisst, dass das organische Bindemittel bei Berührung mit der Schmelze während des Giessvorganges mindestens annähernd vollständig oxydiert.
11. 11. Verfahren nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man für die erste Schicht ein Gemisch mit einem Netzmittel für die zu vergiessende Schmelze verwendet, und dass man für die zweite Schicht ein Gemisch verwendet, das kein Netzmittel enthält.
12. 12. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Steuersignal erzeugt, das ein gewünschtes Sand-Bindemittel-Verhältnis des Gemisches darstellt, und dass man die verhältnisgerechte Zufuhr von Sand und Bindemittel entsprechend dem Steuersignal steuert.
13. 13. Verfahren nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man das Steuersignal während der Relativbewegung zwischen der Ausgabevorrichtung und der Gussmodellvorrichtung ändert, um über letzterer mindestens eine Schicht zu erzeugen, die auf verschiedenen Bereichen der Gussmodellvorrichtung verschiedene Sand-Bindemittel-Verhältnisse aufweist.
14. 14. Verfahren nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man ein digitales Signal für das Steuersignal erzeugt und speichert.
15. 15. Verfahren nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man ein zweites Steuersignal erzeugt, das dem Volumen des Sands proportional ist, der je Zeiteinheit der Ausgabevorrichtung zugeführt wird, und dass man in Verbindung damit durch das erste und zweite Steuersignal das gewünschte Sand-Bindemittel-Verhältnis des Gemisches steuert, das durch die Ausgabevorrichtung ausgegeben wird.
16. 16. Verfahren nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass man ein digitales Signal erzeugt und speichert und zur Erzeugung des zweiten Steuersignals verwendet.
17. 17. Verfahren nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass man ein drittes Steuersignal erzeugt, das einem gewünschten Katalysator-Bindemittel-Verhältnis im Gemisch entspricht, und dass man in Verbindung damit mittels des ersten, zweiten und dritten Steuersignals das gewünschte Kataly-sator-Bindemittel-Verhältnis im Gemisch steuert.
18. 18. Verfahren nach Patentanspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass man ein digitales Signal erzeugt und speichert und zur Bildung des dritten Steuersignals verwendet.
19. 19. Verfahren nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man ein zweites Steuersignal erzeugt, das einer gewünschten Geschwindigkeit der Ausgabevorrichtung relativ zu der Gussmodellvorrichtung entspricht, und dass man in Verbindung damit mittels des ersten und zweiten Steuersignals die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen der Ausgabevorrichtung und der Gussmodellvorrichtung steuert.
20. 20. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man über eine bestimmte Strecke relativ zur Gussmodellvorrichtung eine Relativbewegung der Ausgabevorrichtung erzeugt, während man das Sand-Bindemittel-Verhältnis des Gemisches während dieser Relativbewegung über der Strecke wahlfrei verändert.
21. 21. Verfahren nach Patentanspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass man die Steuerinformation an einem langgestreckten Medium abtastet und die Relativbewegung zwischen der Ausgabevorrichtung und der Gussmodellvorrichtung entsprechend der abgetasteten Steuerinformation steuert.
22. 22. Verfahren nach Patentanspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass man ein langgestrecktes Medium verwendet, an dem Verhältnis-Steuerinformationen aufgezeichnet sind, und dass man das Sand-Bindemittel-Verhältnis während der Relativbewegung wahlfrei verändert.
23. 23. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch a) eine Mischkammer mit einem Einlass für die Zufuhr von Sand in einem oberen Abschnitt und mit einem Auslass für das Gemisch in einem unteren Endabschnitt,

    b) einen in der Mischkammer angeordneten Rotor mit einer sich zwischen dem Einlass und dem Auslass erstreckenden, mehrere radial abstehende Mischelemente tragenden und sich mit ihnen drehenden Rotorwelle; und c) eine Vorrichtung zum Einspritzen von Bindemittel in die Mischkammer zwischen dem Einlass und dem Auslass, und zwar zur innigen Vermischung des Bindemittels mit dem durch die Mischelemente um die Rotorwelle bewegten Sand.
24. 24. Einrichtung nach Patentanspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzvorrichtung eine erste Leitung zum Einspritzen von Harz in einen ersten Kammerbereich und eine zweite Leitung zum Einspritzen eines Katalysators zwischen der ersten Leitung und dem Auslass der Mischkammer aufweist.
25. 25. Einrichtung nach Patentanspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle senkrecht in der Mischkammer

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    angeordnet ist und dass die Mischelemente Mittel enthalten, um den Abwärtsstrom des Sandes zwischen Einlass und Auslass während der Zumischung des Bindemittels zu verzögern.
26. 26. Einrichtung nach Patentanspruch 23, gekennzeichnet durch eine Stützvorrichtung für die Mischkammer, die so ausgebildet ist, dass die Mischkammer wahlfrei steuerbare Bewegungen längs waagerechter, rechtwinklig aufeinanderstehender Achsen ausführen kann.
27. 27. Einrichtung nach Patentanspruch 23, gekennzeichnet durch Mittel, um das Verhältnis des Sands zum Bindemittel wahlfrei zu steuern, die der Mischkammer unter Ansprechen auf ihre jeweilige Relativstellung zur Gussmodellvorrichtung zugeführt werden.
28. 28. Einrichtung nach Patentanspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzvorrichtung eine Vorrichtung zur Zufuhr von ungehärtetem Harz-Bindemittel in einen ersten Kammerbereich aufweist, ferner eine Vorrichtung zur Zufuhr von Katalysator in einen zweiten Kammerbereich, und dass der Rotor eine Vorrichtung im zweiten Kammerbereich zum Vermischen des Katalysators mit dem Gemisch aus Sand und ungehärtetem Harz aufweist, welches Gemisch aus dem ersten Kammerbereich empfangen wird.
29. 29. Einrichtung nach Patentanspruch 28, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum wahlfreien Steuern des Stromes aus Sand und ungehärtetem Harz aus dem ersten in den zweiten Kammerbereich, um ihn in letzterem mit dem Katalysator zu vermischen.
30. 30. Einrichtung nach Patentanspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsteuervorrichtung zwischen einer Schliessstellung, in welcher sie das Überströmen aus dem ersten Kammerbereich in den zweiten Kammerbereich verhindert, und einer Offenstellung betätigbar ist, in welcher dieses Überströmen möglich ist.
31. 31. Einrichtung nach Patentanspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kammerbereich oberhalb des zweiten Kammerbereiches angeordnet ist und dass der Auslass im unteren Endabschnitt des zweiten Kammerbereiches angeordnet ist.
32. 32. Einrichtung nach Patentanspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsteuervorrichtung eine Vorrichtung zur Bildung einer Drosselöffnung mit veränderlichem Durchflussquerschnitt aufweist, die den ersten und den zweiten Kammerbereich voneinander trennt.
33. 33. Einrichtung nach Patentanspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die die Drosselöffnung bildende Vorrichtung eine erste Drosselplatte mit mindestens einem Durchlass und eine zweite, relativ zu letzterer verschiebbare Drosselplatte mit mindestens einem zweiten Durchlass aufweist, ferner Mittel, um die zweite Drosselplatte zwischen Stellungen zu verschieben, in welchen die Durchlässe fluchtend bzw. nichtfluchtend sind, um den wirksamen Durchflussquerschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Kammerbereich zu steuern.
34. 34. Einrichtung nach Patentanspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselplatten zwei koaxial befestigte runde Scheiben aufweisen, die radial verlaufende Durchlässe enthalten, sowie Mittel, um eine der Drosselscheiben relativ zur anderen zu drehen, um die fluchtende bzw. nichtfluchtende Anordnung der Durchlässe wahlfrei zu steuern.
35. 35. Einrichtung nach Patentanspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Kammerbereich mit vertikalem Abstand voneinander auf gegenüberliegenden Seiten der Stromsteuervorrichtung angeordnet sind.
36. 36. Einrichtung nach Patentanspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischvorrichtung im ersten und im zweiten Kammerbereich eine gemeinsame Antriebswelle aufweist, welche koaxial zur Mischkammer angeordnet ist und durch die Stromsteuervorrichtung hindurchragt.
37. 37. Einrichtung nach Patentanspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischvorrichtung im ersten Kammerbereich mehrere mit Abstand voneinander angeordnete, radiale Mischelemente aufweist, die auf der Antriebswelle angeordnet sind.
38. 38. Einrichtung nach Patentanspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischvorrichtung im zweiten Kammerbereich mindestens ein radiales Mischelement aufweist, das an seinem inneren Endabschnitt befestigt und um eine Achse verschwenkbar ist, die in gleicher Richtung verläuft wie die Antriebswelle.
39. 39. Einrichtung nach Patentanspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement einen äusseren Endabschnitt aufweist, um im zweiten Kammerbereich Mischgut auswärts gegen einen Mischkammerwandabschnitt zu drücken.
40. 40. Einrichtung nach Patentanspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kammerbereich mindestens einen Wandabschnitt aufweist, dessen Durchmesser grösser ist als derjenige des ersten Kammerbereiches unterhalb des Einlasses für den Katalysator.
41. 41. Giessform, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1.