CZ21499U1 - Zařízení pro snadnou manipulaci se slévárenským jádrem - Google Patents

Description

CZ 21499 Ul

Zařízení pro snadnou manipulaci se slévárenským jádrem

Oblast techniky

Technické řešení se týká problematiky manipulace se slévárenskými jádry, která mají velkou hmotnost a je nutno je upravit pro aplikaci manipulačního zařízení.

Ve slévárenské praxi se jádra vyrábí buď jako vícenásobně použitelná či tzv. ztracená, jež se po odlití znehodnotí. Preciznost kontur jader a jakost povrchu jader výraznou měrou ovlivňuje jakost povrchu v dutinách odlitku. Sebemenší poškození jader se projeví zvýšenými náklady na odstranění kovu, jenž vyplní chybějící, či poškozené plochy na jádře, nebo k vyzmetkování odlitku. Jedním z nej významnějších činitelů pro poškození kontur jader jsou manipulační přípravky io pro vyjmutí jader z jaderní ku - nástroje pro výrobu jader a dále přípravky pro manipulaci s jádry.

Pro výrobu odlitků ze šedé litiny v hmotnostní kategorii do několika set kilogramů se pro vytvoření dutiny v odlitku užívají jádra jednotlivě, či jako smontované celky z jednotlivých jader. Pro výrobu jednoho odlitku je nej složitější odlitek vyroben i z několika desítek kusů jader. Hmotnost jednotlivých jader se pohybuje v desítkách, či ve stovkách kilogramů. Nejtěžší samostatné jádro, ís či smontovaná jádrová sestava se pohybuje od 250 do 300 kg. Na obr. 1 je příklad zařízení na manipulaci s jádrem 31 podle stavu techniky vytvořené jako predvstřelené otvory 32 pro manipulační tmy.

Manipulační přípravky pro spolupůsobení se zařízeními pro manipulaci na slévárenských jádrech jsou řešeny jako manuální či strojní. Základním prvkem manipulačních přípravků jsou kovové tmy pro vertikální umístění či jako pryžové segmenty pro horizontální umístění v předvstřelených otvorech v jádře.

Na obr. 3 je vidět vytvořený otvor 32, jakožto zařízení pro manipulaci se slévárenským jádrem, do kterého se vkládá tm, na obr. 4 je tm 33 ještě s neaktivovaným pryžovým segmentem 33' a na obr. 5 je už roztažený tm 33 po aktivaci pryžového segmentu 33' vačkového nebo pístového mechanismu. Tento vačkový mechanismus 34 je vidět na obr. 6, kde je znázorněn manipulační prostředek 35.

Pokud je potřeba uchopit jádro v horizontální poloze, potom se použije manipulační prostředek 36 z obr. 7. Tam je oko 37 pro hák jeřábu, rám 38, otočný kloub 39, tm 33 a těsnicí segmenty 401.

Pryžové segmenty tmu 33 jsou pomocí vačkového, nebo pístového mechanizmu stlačovány v dutině jádra 31, čímž dojde ke stlačení pryžového segmentu resp. jeho rozšíření a tím k pevnému spojení s jádrem. Po vykonání všech potřebných manipulačních operací během výrobního procesu jader, skladování jader a procesu zakládání jader do formy se tyto predvstřelené otvory 32 v jádře 31 zaslepí pomocí ucpávkových jader 40, která jsou znázorněna na obr. 2.

Pro snížení rizika vyklouznutí stlačeného tmu z předvstřeleného otvoru v jádře se používají kovové vložky, nebo pružiny. Tyto segmenty jsou v průběhu výrobního procesu buď zničeny, nebo na tryskacím zařízení otryskány, čímž je změněna hodnota jmenovitého průměru - tzv. opotřebení. Takto rozměrově opotřebované segmenty vyžadují opětovné seřízení průměru stlačeného pryžového segmentu u zakládacího přípravku.

K vyklouznutí tmu zakládacího přípravku dochází z důvodů:

- Ulpělé přebytky písku z výrobního procesu jader v dutinách jader zabraňují vsunutí trnů či pryžových segmentů do plné hloubky otvoru a tím přispívají k možnosti vyklouznutí jader z přípravku a jejich následnému poškození.

- Pri máčení jader do barvicích nádob dojde k prosáknutí či proniknutí barvy do dutiny jádra, 45 čímž dojde ke změně průměru dutiny jádra a k následnému vyklouznutí jádra z pryžového segmentu, či k znesnadnění vložení trnů do jádra.

- I CZ 21499 Ul

- Při zavádění trnů, nebo pryžových segmentů do dutiny jádra dojde k mechanickému porušení okrajů dutin a přilehlých ploch.

- Vzhledem k různým Výrobním technologiím jader a různým použitým recepturám při výrobě dochází k odlišným pevnostním charakteristikám jader v oblasti předvstřelených otvorů pro za5 kládací přípravky.

U jednotlivých pryžových segmentů je zapotřebí neustále upravovat potřebnou sílu pro vytvoření dostatečně pevného spojení mezi pryžovým segmentem a jádrem. Nalezení optima tohoto spojení je časově náročné a neobejde se bez vyklouznutí jader z přípravku. Optimum nastavení se provádí manuálně pomocí matic během výrobního procesu a je potřeba jej provádět během celé vý10 robní dávky. Vyklouznutí jader může způsobit i poranění operátora.

Pri zakládání jader do dutiny formy je kladen důraz na polohu jádra ve formě. Vzdálenost mezi stěnou formy a jádrem určuje tloušťku stěny odlitku. Pri nedodržení exaktní polohy jádra ve formě může dojít k zadrobení stěny odlitku formovací směsí, či k rozměrovým odchylkám kontur odlitku. Obojí vede k následnému vyzmetkování odlitku.

Po založení jader do formy jsou předvstřelené otvory v jádře zaslepeny pomocí tzv. ucpávkových jader.

Vlivem výše uvedených příčin pro porušení homogenity jader v oblasti předvstřelených otvorů pronikne tavenina během procesu plnění dutiny formy do dutiny otvoru, což vede k vývinu plynů a k následnému uvolnění a vyplavání ucpávkového jádra do stěny odlitku. Odlitek se stává v tomto místě necelistvý a musí být vyzmetkován.

Ze spisu DE 3909102 Cl je známo kontinuálně pracující transportní zařízení k manipulaci se slévárenskými jádry, kde je manipulační tm zasunutelný do predvrtaného otvoru v jádru ovladatelný tak, že se do otvoru zasune manipulační tm a potom se přivádí tlakový vzduch, který roztahuje pružnou stěnu pryžového segmentu a tento vzduch je dávkován přes pružně uspořádaný ventilový dílec, který je zase ovládán mechanicky vačkou, která je v záběru s hnací hřídelí, kterou je otáčeno přes otočný ovladač.

Ze spisu DE 4102568 C2 je známo zařízení k manipulaci se slévárenskými jádry konstrukce podobné té z výše uvedeného spisu s tím, že je doplněno o otáčivou karuselovou konstrukci, kde je na jednom rameni karuselu nasazováno na manipulační tm s roztažitelným segmentem jádro svým předvrtaným otvorem, zatímco z druhého ramene jsou jádra odnímána. Ovládání pružného segmentu tmu přívodem tlakového vzduchuje synchronizováno s pohybem ramen karuselu.

Ze spisu EP 0 706 429 B1 je známo zařízení pro manipulaci se slévárenskými jádry, která mají trubkovitý tvar s poměrně přesným otvorem. Tato přesná kruhová dutina pak umožňuje, že se do ní zasune manipulační tm, který je opatřen pružným kuželem, který se po dodávce tlakového vzduchu rozpíná do boku a natlačuje se na rozpínací čelisti, které mají obvodový tvar odpovídající tvaru průměru dutiny a tyto čelisti se pevně natlačí na stěnu dutiny v jádře, s kterým lze potom manipulovat.

Cílem technického řešení je představit zařízení pro snadnou manipulaci se slévárenským jádrem, které by umožňovalo manipulaci s jádrem mnohem jednoduššími prostředky než je tomu dnes.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny pomocí zařízení pro snadnou manipulaci se slévárenským jádrem podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že manipulační prvek je vytvořen jako alespoň jedna vzduchově neprodyšná styková plocha uspořádaná na povrchu jádra pro spolupůsobení s přísavkou manipulačního mechanismu.

Ve výhodném provedení je neprodyšná styková plocha vytvořena jako plocha na kuželové vložce pevně usazené do odpovídajícího otvoru v jádru, přičemž vložka je provedena z materiálů jako jsou například ocel, plast, keramika nebo jiného vhodného materiálu.

-2CZ 21499 Ul

V jiném výhodném provedení je neprodyšná styková plocha vytvořena jako plocha na plechové destičce pevně usazené na jádru.

V dalším výhodném provedení je neprodyšná styková plocha vytvořena jako nátěrová plocha na jádru.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude dále přiblíženo pomocí výkresů, na kterých obr. 1 představuje slévárenské jádro upravené podle stavu techniky, obr. 2 totéž slévárenské jádro s ucpávkovými jádry, obr. 3 představuje otvor v konvenčním jádru pro tm, obr. 4 představuje tm zasunutý do otvoru v konvenčním jádru s ještě neaktivovaným pryžovým segmentem, obr. 5 představuje už roztažený tm io po aktivaci pryžového segmentu v konvenčním jádru, obr. 6 představuje zobrazení vačkového nebo pístového mechanismu k aktivaci pryžového segmentu na tmu podle stavu techniky, obr. 7 představuje manipulační mechanismus pro uchopení konvenčně upraveného jádra v horizontální poloze, obr. 8 představuje slévárenské jádro upravené podle technického řešení a obr. 9 představuje využití vakuového manipulačního prostředku pro manipulaci se slévárenským jádrem upra15 veným podle technického řešení.

Příklady provedení technického řešení

Na obr. 8 je představeno slévárenské jádro j_ upravené podle technického řešení. Je zřejmé, že jádro 1 je opatřeno neprodyšnými stykovými plochami 2 a na tyto neprodyšné plochy 2 se pak přisají přísavky vakuového manipulátoru 7. Samy vakuové manipulátory jsou dobře známá transportní zařízení a na obr. 9 je schematicky znázorněno, jak takový vakuový manipulátor 7 funguje, a to ve dvou krocích. Při operaci napravo sjede přísavka 6 k transportovanému objektu, v tomto případě k neprodyšné ploše 2 jádra I. Pneumatickými prostředky se odsaje vzduch pod přísavkou 6 a ta se pevně přisaje a umožní zdvih objektu, který je schematicky znázorněn na levé polovině obrázku.

Vakuovými manipulátory se transportují např. skleněné tabule nebo jiné ocelové či plastové dílce. Ovšem, aby bylo možno vakuové manipulátory nasadit, musí být styčná plocha neprodyšná, protože jinak není možné vysátím vzduchu pod přísavkami dosáhnout dostatečně stabilního spojení mezi přísavkou a dílcem.

Slévárenská jádra jsou ovšem z prodyšného materiálu, jako je písek, a proto se k transportu jader nikdy vakuové manipulátory nepoužívaly.

Využití vakuových manipulátorů i pri transportu jader umožňuje představené technické řešení a to tím, že se provede úprava alespoň části jádra 1, která změní v upraveném místě stykovou plochu 2 z prodyšné na neprodyšnou.

Na obr. 8 je tedy představeno využití vakuového manipulátoru 7 s přísavkami 6 pro manipulaci se slévárenským jádrem 1 opatřeným alespoň jednou stykovou plochou 2 úpravou podle technického řešení, tedy upraveným tak, jak je vidět na obr. 7.

Na obr. 7 jsou pak naznačena různá provedení stykové plochy 2, a to jako kuželová vložka 3 se stykovou plochou 2 a kuželová vložka 3 je pevně usazená do odpovídajícího otvoru v jádru T Tato vložka 3 může být provedena z oceli, plastu, keramiky nebo jiného vhodného materiálu.

Vložka nemusí mít tvar kužele, stěny mohou být rovné a pod. V dalším provedení je představená plechová destička 4 opět opatřena stykovou plochou 2. Tato destička 4 může být po okrajích vhodně tvarována a bude zasazena do jádra i v dostatečné hloubce pod povrchem vakuové přísavky tak, aby se z jádra I nevytrhla.

Ve třetím provedení se jedná o vrstvu nátěru 5 z vhodného materiálu naneseného na jádro 1, kteiý vytvoří neprodyšnou stykovou plochu 2.

-3 CZ 21499 Ul

Je zřejmé, že odborník obeznámený v oboru by mohl přijít i s dalšími variantami úpravy povrchu jádra 1, aniž by opustil rozsah ochrany technického řešení, protože vždy bude potřeba na povrchu jádra vytvořit stykovou plochu 2 vhodnou pro kontakt s vakuovým manipulátorem 7.

Řešením problematiky manipulace s jádry by mohlo být nahrazení trnových či pryžových seg5 mentů zakládacích přípravků pomocí vakuových - podtlakových přísavek. Tato technologie je již mnoho let známá v oblasti manipulačních přípravků. Použití technologie je vhodné pro sklo, plechy, kovové profily, sudy, stavební materiál atd. Byly provedeny první testy s vzorkovými jádry. Provedené testy ukázaly, že nebylo možno vytvořit dostatečný podtlak pro vytvoření dokonalého spojení mezi přísavkou a jádrem ze dvou příčin:

ío 1. Vysoký podíl prachových částic pri evakuování přísavky. Následné ucpání vývěvy prachovými podíly.

2. Vysoká prodyšnost jádra (tento parametr je nutný zachovat ze slévárenského hlediska).

Zjištěné nedostatky by bylo mohlo řešit optimalizací dosavadní výrobní technologie jader pomocí následujících úprav podle technického řešení:

a) pod prostor přísavky vstrelit kónické vložky, jež by měly nízkou prodyšnost;

b) pod prostor přísavky vstřelit segmenty, které by lokálně snížily prodyšnost, jako je např. plechová destička;

c) v místě přísavky a tedy i evakuovaného prostoru užít nátěr, který by snížil prodyšnost.

Způsob úpravy slévárenského jádra je takový, že neprodyšná styková plocha se vytvoří na kuže20 lově vložce, která se pevně usadí do odpovídajícího otvoru v jádru, přičemž vložka se vyrobí ze skupiny materiálů jako jsou například ocel, plast, keramika nebo jiného vhodného materiálu, nebo se neprodyšná styková plocha vytvoří v oblasti plechové destičky, která se pevně usadí v dostatečné hloubce pod povrchem jádra, či se plocha vytvoří jako vrstva neprodyšného nátěru.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (6)

1. 25 1. Zařízení pro snadnou manipulaci se slévárenským jádrem, sestávající z tvarového manipulačního prvku uspořádaného na jádru pro spolupůsobení s manipulačním mechanismem, vyznačující se tím, že manipulační prvek je vytvořen jako alespoň jedna vzduchově neprodyšná styková plocha (
2. 2) uspořádaná na povrchu jádra (1) pro spolupůsobení s přísavkou (6) manipulačního mechanismu.

   30 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že neprodyšná styková plocha (2) je provedena jako plocha na kuželové vložce (3) pevně usazené do odpovídajícího otvoru v jádru (1), přičemž vložka (3) je provedena z oceli.
3. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že vložka (3) je provedena z plastu.

   35
4. 4. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že vložka (3) je provedena z keramiky.
5. 5. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že neprodyšná styková plocha (2) je vytvořena jako plocha na plechové destičce (4) pevně usazené na jádru (1).
6. 6. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že neprodyšná styková plocha (2)

   40 je vytvořena jako nátěrová plocha (5) na jádru (1).