CN105033187B - 用于生产活塞的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于通过铸造生产内燃机的活塞的装置(1)，具有：铸造模具(2)，其具有向上打开的腔室(3)，配置为形成冷却导管的芯体(4)能够布置于腔室中；以及用于将芯体(4)引入铸造模具(2)的芯体保持设备(5)。本发明重要的是，芯体保持设备(5)具有抓取设备(6)，抓取设备有至少三个可伸缩的下内抓取件(7)，下内抓取件(7)能够在第一位置和第二位置之间调节，在第一位置，它们布置成径向向内并且在该状态下能够被推动通过芯体(4)，在第二位置，它们已经径向向外移动以及具有径向向外面向区域(8)，该区域形成用于芯体(4)的支撑件。这使得芯体(4)能够被抓取，使得其不受到拉伸应力，结果是尤其轻柔的。

Description

用于生产活塞的装置

技术领域

本发明涉及用于通过铸造生产内燃机的活塞的装置。本发明还涉及用于生产这种活塞的方法。

背景技术

由于增加的性能要求，现代铸造活塞(尤其轻合金活塞)通常具有冷却导管，其是在铸造期间通过芯体生产的，尤其是砂芯或者盐芯。在熔化材料已经凝固之后，再次洗出芯体，因而留下期望的冷却导管。还为了也能够吸收活塞环上出现的高负荷，前述轻合金活塞通常具有铸造的环槽镶圈，尤其是铸造铁制成的，稍后活塞环能够布置于环槽镶圈中。当将这种环槽镶圈或者砂芯或者盐芯装配在用于轻合金活塞的铸造模具中时，通常出现的问题是，环槽镶圈是温度敏感部件。在与环槽镶圈相接处存在后来的活塞中出现内部热应力的风险。另一方面，砂芯或者盐芯是易碎的，必须极其小心地进行机械处理。基于该原因，首先，在引入熔化材料之前，先前的芯体首先插入铸造模具，然后插入环槽镶圈。这使得用于环槽镶圈的冷却时间更短。

芯体通常从外侧用抓取舌抓取，结果引起几何上的限制，因为首先插入的芯体必须不会突出至稍后的环槽镶圈的插入路径。因此，在环槽镶圈上方，芯体必须不会处于达到其内径的情况，而在相同高度必须保持特定距离作为壁厚度。仅是由环槽镶圈，不会有约束。但是，还存在高水平冷却导管，为此盐芯与环槽镶圈重叠。这使得芯体和环槽镶圈的放置处理甚至更复杂。

DE102013206708A1公开了一种通用类型的装置，用于通过铸造生产内燃机的活塞，活塞包含冷却导管，该装置包括以下部件：固定模具，其具有向上打开的腔室，用作形成冷却导管的芯体能够布置于腔室中；活动模具，其在垂直方向上相对于固定模具布置并且包括预定接合部；引导模具包括接合部，接合部能够接合在固定模具中并且具有与活动模具的接合部相同的形式；还具有芯体保持机构，其布置在引导模具中以将芯体(例如盐芯或者砂芯)保持在预定位置。但是，该装置的缺点在于，机械上极其敏感的芯体通过从内侧预压而被抓取，由此尤其C形芯体也即不形成封闭圈的芯体会特别容易断裂。

发明内容

本发明因此关注的问题是，为通用类型的装置提供改进或者至少可替换的实施例，依靠其能够独立地及可靠地将甚至极其敏感的冷却导管的芯体引入铸造模具中，从而例如不会阻碍环槽镶圈的引入。

本发明是基于这样的总体构思：提供芯体保持设备，其具有抓取设备，抓取设备不会使芯体(也即例如盐芯或者砂芯)受到拉伸加载。为了该目的，根据本发明的装置具有铸造模具，铸造模具具有向上打开的腔室，配置为形成冷却导管的芯体能够布置于腔室中。依靠前述芯体保持设备将芯体引入铸造模具，芯体保持设备具有抓取设备，抓取设备具有至少三个可伸缩的下内抓取件。这些下内抓取件在第一位置和第二位置之间可调节，在第一位置，它们布置于径向向内以及在该状态中能够被推动通过芯体，在第二位置，它们已经径向向外移动并且具有形成用于芯体的支撑件的径向向外面向区域。下内抓取件在该情况下在第一位置具有的外径小于芯体的内径，使得向内以及向外的共轴移动是可行的。在膨胀状态中，也即在伸出状态中，下内抓取件上的向外面向区域或者突起超出芯体的内径，使得芯体能够没有任何问题地放置在其上，然后仅受到其自身的重力。在该情况下不会施加径向力，该径向力可通过静摩擦保持芯体从而使芯体额外受到拉伸加载。通过根据本发明的抓取设备也不会对芯体施加扭矩。芯体不受扭矩以及张力加载意味着，相比于先前，还能够装配极易受损的芯体。

此外，抓取设备有利地具有上抓取件，上抓取件将芯体向下按压至下内抓取件的径向向外面向区域上从而固定芯体。下内抓取件可以在该情况下形成为L形截面，L形的短腿径向向外定向并且形成了区域或者突起，芯体能够放置在该区域或者突起上。可选的额外上抓取件使得能够夹紧要装配在抓取件和下内抓取件之间的芯体，从而尤其可靠地固定芯体。上抓取件还使得能够直接从上方施加压力至芯体，结果将芯体放置或装配在布置在铸造模具中的套筒上。在装配芯体之后，再次径向向内调节下内抓取件，使得它们的外径小于芯体的内径，结果，抓取设备能够向上移出铸造模具。

甚至在它们的径向移出位置，下内抓取件有利地径向地位于上抓取件内，从而使得下内抓取件能够与该抓取件共轴地通过。

在根据本发明的方案的进一步有利实施例的情形下，装置具有环槽镶圈抓取设备，依靠环槽镶圈抓取设备能够将环槽镶圈悬架在铸造模具中。环槽镶圈抓取设备在该情况下具有径向可调节的抓取臂，抓取臂从外侧抓取环槽镶圈以及同时固定环槽镶圈。该装置因此不仅能够将稍后形成冷却导管的芯体放置在铸造模具中，而且还能够将环槽镶圈放置在铸造模具中，环槽镶圈尤其需要用以生产轻合金活塞。在该情况下，甚至在抓取臂径向向内调节时，环槽镶圈抓取设备具有的内径大于抓取设备的下内抓取件和抓取件，从而使得芯体和环槽镶圈二者能同时插入铸造模具中。同时插入能够尤其降低循环时间，结果还能够降低活塞的生产成本。

下内抓取件有利地以环形方式布置并且形成向内配置的至少局部截锥表面。此外，装置具有压块，压块由下内抓取件围绕并且是可移动的，压块由于接触下内抓取件的向内配置的下内抓取件的截锥表面将通过在下内抓取件内轴向移动来径向调节以及伸缩下内抓取件，下内抓取件被弹簧偏置于其第一位置，也即其径向向内放置位置。轴向可调节的压块使得尤其简单地能够使下内抓取件移出或伸缩，而为此无需另外的复杂机构。下内抓取件内部的截锥表面由下内抓取件的总数形成，因此引起径向布置的下内抓取件的内径锥形变窄，如果将外径大于环形布置的下内抓取件的最小内径的压块轴向推动通过下内抓取件，这不可避免地引起下内抓取件的伸缩张开。由于下内抓取件额外地被弹簧偏置于其第一位置、也即抵靠压块的事实，下内抓取件的返回也能够相对容易，为此无需复杂的返回机构。纯理论上来说，可想到L型的可旋转下内抓取件，在第一位置时其L腿朝向内侧，在第二位置时其L腿朝向外侧。

在根据本发明的方案的进一步有利实施例的情形下，设置有加热设备，其直接或者间接依靠抓取设备的下内抓取件或者抓取件或者环槽镶圈抓取设备的抓取臂来加热芯体和/或环槽镶圈。加热芯体或者环槽镶圈允许最小化温差，结果改善了铸造工艺。尤其，结果是能够降低在填充熔化材料期间芯体上的震动效应。

本发明还基于这样的总体构思：提供用上述装置通过铸造生产活塞的方法，其中，首先将芯体(例如盐芯或者砂芯)逐个设置在传送安装件上。芯体保持设备用其抓取设备从该传送安装件取走芯体，因为径向向内调节的下内抓取件首先被推动通过芯体。随后，下内抓取件径向向外移动，从而形成用于芯体的支撑件。在该状态中能够从传送安装件移除芯体，例如将芯体放置在铸造模具中。如果要将芯体装配在铸造模具中的套筒上，当将芯体从传送安装件提走时,上抓取件将芯体按压得抵靠下内抓取件的支撑件，使得芯体夹紧在上抓取件和下内抓取件之间从而被固定。在该状态下，将芯体放置至铸造模具中，然后下内抓取件径向移动。在这之前或者之后，上抓取件可以将芯体按压至布置于铸造模具中的套筒上，从而将芯体捕获到套筒上。随后，从铸造模具移除抓取设备,并且例如通过用熔化铝填充模具来铸造活塞。

在根据本发明的方案的有利发展的情形下，环槽镶圈还与芯体同时地放置至铸造模具中，该环槽镶圈依靠环槽镶圈抓取设备固定并且被引入铸造模具中。抓取设备在该情况下能够移动通过环槽镶圈，因为其具有的外径小于环槽镶圈的内径。利用根据本发明的方法，能够在工艺方面，可靠地以及独立地处理和放置甚至极易受损因而易碎的芯体于铸造模具中。

本发明的进一步重要的特征及优势见于附图以及基于附图的附图说明。

毫无疑问，前述特征和以下仍解释的特征不仅能够以相应具体组合使用，而且能以其他组合方式使用或独立使用，这并不超出本发明的范围。

附图说明

本发明的优选示范实施例示出于附图中并且在说明书中更详细地解释，在说明书中相同附图标记指代相同或者类似或者功能相同的部件。

在附图中：

图1示意地示出了根据本发明的用于通过铸造生产内燃机的活塞的装置的截面图；

图2示意地示出了图1的芯体保持设备的区域中细节的示意图。

具体实施方式

如图1所示，用于通过铸造生产内燃机的活塞的装置1具有铸造模具2，铸造模具2具有向上打开的腔室3，配置为形成冷却导管的芯体4(例如盐芯或者砂芯)能够布置于腔室3中。同样，还设置了芯体保持设备5，用于将芯体4引入铸造模具2中(参见尤其图2)。根据本发明，芯体保持设备5具有抓取设备6，抓取设备6具有可伸缩的下内抓取件7，下内抓取件7能够在第一位置和第二位置之间调节，在第一位置，它们布置于径向向内以及在该状态中能够被推动通过芯体4，在第二位置，它们已经径向向外移动并且具有形成用于芯体4的支撑件的径向向外面向区域8。区域8在该情况下形成为突起的形式。在其第一位置，下内抓取件7具有的外径小于芯体4的内径，使得下内抓取件7能够由芯体4移动。

利用根据本发明的抓取设备6以及其下内抓取件7，能够在第一时间从内部抓取芯体4(尤其是对拉伸应力敏感的芯体)，而不会使其从内部被夹紧从而受到拉伸加载。除了下内抓取件7，抓取设备6还具有上抓取件9，上抓取件9将芯体4向下按压至下内抓取件7的径向向外面向区域8上从而固定芯体。根据图1和图2，下内抓取件7在该情况下处于其第一位置也即非径向移出位置，并且上抓取件9仍不接触芯体4。上抓取件9具有环形形状并且能够在轴向方向10上调节。甚至在它们的径向移出位置，下内抓取件7径向地位于上抓取件9内，使得下内抓取件7的外径在任何情况下均小于抓取件9的内径，由此在每个状态下抓取件9通过下内抓取件7是可行的。

此外，装置1有利地还具有环槽镶圈抓取设备11，依靠环槽镶圈抓取设备11能够将环槽镶圈12引入铸造模具2。环槽镶圈12在该情况下用作将活塞环安装在最终的铸造活塞上。环槽镶圈抓取设备11在该情况下具有径向可调节的抓取臂13，根据图1和图2，抓取臂13形成为夹紧指状部并且从外侧抓取环槽镶圈12以及固定环槽镶圈12。甚至在抓取臂13被径向向内调节时，环槽镶圈抓取设备11具有的内径大于抓取设备6的下内抓取件7和抓取件9，使得抓取设备6至少局部通过环槽镶圈抓取设备11是可行的。抓取设备6优选还至少在特定轴向区域中具有的外径小于环槽镶圈12的内径，从而使得芯体4和环槽镶圈12二者都能够同时插入铸造模具2中。

如果抓取设备6被视为更靠近的，可见的是，其下内抓取件7以环形方式布置并且形成向内配置的至少局部截锥表面14(参见图2)。同样设置了压块15，其由下内抓取件7以环形方式围绕以及是可移动的，压块15由于接触下内抓取件7的向内配置的截锥表面14将通过在下内抓取件7内轴向移动来径向调节以及伸缩下内抓取件7，从而将下内抓取件7调节至其第二位置。下内抓取件7的返回能够如下进行：将它们弹簧偏置于其第一位置，因而仅依靠压块15被保持在它们的第二位置。如果压块15向上移动，如根据图1和图2示出的，压块15不再接触由下内抓取件7的内轮廓形成的截锥表面14，于是后者恢复它们的径向向内放置，结果由于它们的弹簧偏置而恢复第一位置。

如果再次考虑图1，能够看到的是，至少两个套筒16布置在铸造模具2上，一个套筒是可见的并且芯体4能够放置或者装配在其上。在该情况下通过依靠抓取件9施加压力来将芯体4装配在套筒16上。

在根据本发明的方案的进一步有利实施例的情形下，此外还设置有加热设备17，其直接或者间接依靠抓取设备6的下内抓取件7或者抓取件9或者环槽镶圈抓取设备11的抓取臂13来加热芯体4和/或环槽镶圈12。这使得尤其能够最小化影响或者甚至削弱生产处理的温差。

本发明还基于这样的总体构思：依靠这种装置1或者芯体保持设备5将芯体4引入铸造模具2中，从而不会向芯体4施加拉伸应力或者扭矩。为了该目的，首先，将下内抓取件7调节至其第一位置，结果其径向向内，于是能够将下内抓取件7推动通过芯体4，因为它们的外径小于芯体4的内径。一旦此发生，下内抓取件7将径向向外移动，因为压块15向下移动从而将下内抓取件7伸缩在截锥表面14上。在该第二位置，下内抓取件7的区域8形成用于芯体4的支撑件。随后，上抓取件9将芯体4按压得抵靠下内抓取件7从而固定芯体4。在该状态下，芯体4能够放置在铸造模具2中。下内抓取件7然后能够被沿径向移动，也即移回其第一位置，因为压块15被向上调节并且下内抓取件7由于它们的弹簧偏置而移动。上抓取件9随后将芯体4按压在布置于铸造模具2中的套筒16上，随后从铸造模具2移除抓取设备6。依靠环槽镶圈抓取设备11也可以将环槽镶圈12与芯体4同时地放置在铸造模具2中，抓取设备6能够移动通过环槽镶圈12。

依靠根据本发明的装置1，能够在第一时间不会使放置在其中的芯体4受到来自外侧或内侧的拉伸加载，而仅是推动下内抓取件7通过芯体4，然后抓取件在芯体之下膨胀，因而将芯体支撑在产生的轮廓(区域8)上。随后，从上方通过抓取件9(依靠小力)将芯体挤压至移出的下内抓取件7的区域8上，从而芯体被固定。在这之后或者同时，还能够依靠环槽镶圈抓取设备11将环槽镶圈12放置于铸造模具中。这使得能够在第一时间还能够将芯体4定位在环槽镶圈12之上，使它们在放置方向(轴向方向10)上重叠。这仅在环槽镶圈12于芯体4之前放置或同时放置时是可行的。但是，这仅在芯体4能够从内部抓取时是可行的，但是先前在常规下内抓取件的情形下由于芯体4的易碎性以及施加的拉伸应力施加这是不可能的。依靠根据本发明的装置1，尤其还能够将温度敏感部件即环槽镶圈12定位在芯体4之下或相同高度处，而在先前由于限定的位置顺序(芯体4在下方而环槽镶圈12在上方)这也是不可能的。

Claims (11)

1.一种用于通过铸造生产内燃机的活塞的装置(1)，具有：

-铸造模具(2)，具有向上打开的腔室(3)，配置为形成冷却导管的芯体(4)能够布置于所述腔室中，

-芯体保持设备(5)，用于将所述芯体(4)引入所述铸造模具(2)中，

其特征在于，所述芯体保持设备(5)具有抓取设备(6)，所述抓取设备(6)具有至少三个可伸缩的下内抓取件(7)，所述下内抓取件(7)能够在第一位置和第二位置之间调节，在第一位置，它们布置成径向向内并且在该状态下能够被推动通过所述芯体(4)，在第二位置，它们已经径向向外移动以及具有径向向外面向区域(8)，所述径向向外面向区域形成了用于所述芯体(4)的支撑件；

所述抓取设备(6)具有上抓取件(9)，所述上抓取件将所述芯体(4)向下按压至所述下内抓取件(7)的所述径向向外面向区域(8)上从而固定所述芯体。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

甚至在它们的径向移出位置，所述下内抓取件(7)径向地位于所述上抓取件(9)内。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，

所述装置(1)具有环槽镶圈抓取设备(11)，依靠所述环槽镶圈抓取设备(11)能够将环槽镶圈(12)引入所述铸造模具(2)中。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述环槽镶圈抓取设备(11)具有径向可调节的抓取臂(13)，所述抓取臂从外侧抓取所述环槽镶圈(12)以及固定所述环槽镶圈(12)。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

甚至在所述抓取臂(13)调节成径向向内的情况下，所述环槽镶圈抓取设备(11)具有的内径大于所述抓取设备(6)的所述下内抓取件(7)和所述上抓取件(9)。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，

所述下内抓取件(7)以环形方式布置并且形成向内配置的至少局部截锥表面(14)，

设置压块(15)，压块(15)由所述下内抓取件(7)围绕并且是可移动的，压块(15)由于接触由所述下内抓取件(7)形成的所述截锥表面(14)将通过在所述下内抓取件(7)内轴向移动来径向调节以及伸缩所述下内抓取件，所述下内抓取件(7)被弹簧偏置于其第一位置。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，

所述装置(1)具有至少两个套筒(16)，所述芯体(4)能够放置在所述套筒上，或者所述套筒能够装配入所述铸造模具(2)中。

8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

设置加热设备(17)，所述加热设备直接或者间接依靠所述抓取设备(6)的所述下内抓取件(7)或者所述抓取件(9)或者所述环槽镶圈抓取设备(11)的所述抓取臂(13)加热所述芯体(4)和/或所述环槽镶圈(12)。

9.一种用于使用根据权利要求1至8中任一项所述的装置通过铸造生产活塞的方法，其中，

-推动径向向内可调节的所述下内抓取件(7)通过所述芯体(4)，

-将所述下内抓取件(7)径向向外移动，所述下内抓取件的相应区域(8)形成用于所述芯体(4)的支撑件，

-所述上抓取件(9)按压所述芯体(4)抵靠所述下内抓取件(7)从而固定所述芯体，

-通过所述抓取设备(6)将所述芯体(4)放置在所述铸造模具(2)中，

-径向移动所述下内抓取件(7)，

-所述上抓取件(9)将所述芯体(4)按压至布置在铸造模具(2)中的套筒(16)上，

-从所述铸造模具(2)移除所述抓取设备(6)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

与所述芯体(4)同时地将环槽镶圈(12)放置至所述铸造模具(2)中。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，

穿过所述环槽镶圈(12)移动所述抓取设备(6)。