DE10114713C1 - Vorrichtung zum Herstellen von Forminnen- oder außenteilen für Gießformen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Forminnen- oder -außenteilen für Gießformen, wie Gießkernen (G), aus Formsand für das Gießen von Bauteilen aus einer Metallschmelze mit einem einen mit Formsand befüllbaren, die Gestalt des zu erzeugenden Formteils (G) bestimmenden Hohlraum (7) enthaltenden Formwerkzeug (2) und mit einer in einer Halterung (5) gehaltenen und in Richtung des Formwerkzeugs (2) vorstehenden Düse (11), die zum Einschießen von Formsand in den Hohlraum (7) mit ihrem Düsenkopf (12) in eine Öffnung (6) des Formwerkzeugs (2) einführbar ist. Bei einer solchen Vorrichtung wird erfindungsgemäß eine Verbesserung der Lebensdauer dadurch erreicht, daß die Düse (11) über ein elastisch nachgiebiges Lagerelement (9) in der Halterung (5) gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Forminnen- oder -außenteilen für Gießformen, wie Gießkernen, aus Formsand für das Gießen von Bauteilen aus einer Metallschmelze mit einem einen mit Formsand befüllbaren, die Gestalt der zu erzeugenden Form bestimmenden Hohlraum enthaltenden Formwerkzeug und mit einer in einer Halterung gehaltenen, in Richtung des Formwerkzeuges vorstehenden Düse, die zum Einschießen von Formsand in den Hohlraum mit ihrem Düsenkopf in eine Öffnung des Formwerkzeugs einführbar ist.

Unter dem Begriff "Forminnenteile" für Gießformen werden hier insbesondere Gießkerne verstanden, die beim Zusammenbau der Gießform in die "Formaußenteile" eingesetzt werden, durch welche die äußere Gestalt des zu erzeugenden Gußteils bestimmt wird. Üblicherweise werden die Formaußenteile von Gießformen in einem Gießkasten erzeugt, der während des Gießvorgangs das Formaußenteil zusammenhält und seinen sicheren Transport ermöglicht. Es sind jedoch auch Gießformen bekannt, bei denen die Außenteile selbst in Vorrichtungen der voranstehend genannten Art so hergestellt sind, daß sie ohne einen Gießkasten benutzt werden können.

Bei der Herstellung von derartigen Formteilen von Gieformen für das Gießen von Bauteilen aus Metallschmelze wird in einem ersten Arbeitsschritt Formsand in den Hohlraum des Formwerkzeugs eingeschossen, so daß er in dichter Packung den Hohlraum ausfüllt. Um dabei eine gleichmäßige Füllung des Hohlraums sicherzustellen, sind aus der Praxis bekannte Vorrichtungen der in Rede stehenden Art mit einer Vielzahl von Einschußdüsen ausgestattet. Diese sind in der Regel gemeinsam an einer als sogenannte "Schießkopfplatte" ausgebildeten, heb- und senkbaren Halteeinrichtung befestigt, so daß sie gemeinsam in die ihnen jeweils zugeordneten an dem Formwerkzeug ausgebildeten Einschußöffnungen abgesenkt werden. Dabei taucht der Düsenkopf der jeweiligen Düse in die ihr zugeordnete Öffnung ein, bis er formschlüssig in der Öffnung sitzt. In dieser "Schußstellung" dichtet der Düsenkopf die Öffnung gegenüber der Umgebung ab, so daß der Formsand zielgerichtet in den Hohlraum des Formwerkzeugs eingebracht werden kann.

Durch die gemeinsame Montage an einem Halter ist bei den bekannten Vorrichtungen zwar der für das synchrone Eintauchen der Düsen in die jeweiligen Öffnungen entstehende Aufwand minimiert. In der Praxis zeigt sich jedoch, daß es zu unvermeidbaren Ungenauigkeiten bei der Positionierung des Formwerkzeugs relativ zu der mit den Düsen bestückten Halteeinrichtung kommt.

Diese Ungenauigkeiten führen insbesondere bei der automatisierten Durchführung der Formteilherstellung, bei der die Formwerkzeuge in einem regelmäßigen Takt zum Einschießen des Formsands unter dem mit den Düsen versehenen Halter positioniert und nach erfolgtem Einschießen des Formsands weiter transportiert werden, zu einem erheblichen Verschleiß im Bereich der Öffnungen und an den Düsen. Dieser Verschleiß bringt das Problem mit sich, daß nach einiger Zeit der dichte, einwandfrei formschlüssige Sitz der Düsenköpfe in der Öffnung nicht mehr gewährleistet ist. Dies führte zu einer weiteren Erhöhung des Verschleißes im Bereich der Düsenöffnungen und der Öffnung des Formwerkzeugs infolge von beim Einschießen unkontrolliert austretendem Formsand. Zudem bilden sich unerwünschte Ansammlungen von Formsand in den Öffnungen des Formwerkzeugs, die den weiteren Produktionsablauf stören. Die mit der Reparatur von verschlissenen Öffnungen und Ausstoßern verbundenen Aufwendungen verursachen erhebliche Kosten.

Es ist versucht worden, den Verschleiß der Düsenköpfe und der Formwerkzeuge im Bereich ihrer Öffnungen durch Beschichtung der Düsenköpfe mit einer elastischen Schicht oder durch Anordnung einer elastischen Kappe auf den Düsenköpfen zu mindern. Diese Maßnahme führte zwar dazu, daß die Dichtheit des Sitzes der Düsenköpfe in den Öffnungen bei in Schußstellung befindlicher Vorrichtung über eine größere Anzahl von Schüssen gewährleistet werden konnte. Dennoch zeigte sich, daß die so erreichte Verlängerung der Lebensdauer nicht zu einer nennenswerten Kosteneinsparung führte, da auch der Aufwand für die Erneuerung der elastischen Schicht oder der Kappe erheblich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ausgehend vom voranstehend erläuterten Stand der Technik mit einfachen Mitteln eine Vorrichtung zu schaffen, deren Lebensdauer verbessert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Düse über ein elastisch nachgiebiges Lagerelement in der Halterung gehalten ist. Aufgrund der elastischen Lagerung in oder an dem Halter ist jede an der Halterung angeordnete Düse in der Lage, einen Versatz der unter der Düse jeweils positionierten Öffnung durch eine Ausweichbewegung auszugleichen. Gleichzeitig wird durch die elastische Lagerung eine eventuelle Kollision des Düsenkopfes mit dem Formwerkzeug beim Einführen in die ihm zugeordnete Öffnung des Formwerkzeugs abgedämpft. Zudem kann die Zuordnung von Halterung und Formwerkzeug in der Schußstellung so gewählt werden, daß die elastische Lagerung die für einen sicheren Sitz in der Öffnung notwendige elastische Kraft aufbringt. Wird die Haltereinrichtung aufgrund eines Fehlers ihrer Steuerung oder sonstiger Abweichungen zu stark abgesenkt, so mindert die elastische Lagerung auch die dadurch auf die Düse ausgeübte Kraft, so daß eine übermäßige Belastung der Düse vermieden wird. So erreicht es die Erfindung, daß einerseits der Verschleiß infolge von Materialabtrag am Düsenkopf oder dem Formwerkzeug auf ein Minimum reduziert wird. Andererseits ist über eine große Anzahl von Füllvorgängen der sichere, dichte Sitz des Düsenkopfes in der ihm zugeordneten Öffnung des Formwerkzeugs gewährleistet, so daß auch der durch das unkontrollierte Austreten von Formsand beim Stand der Technik verursachte Verschleiß vermieden wird. Praktische Versuche haben ergeben, daß die Lebensdauer der in einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung eingesetzten Düsen und damit einhergehend die Dauer des Intervalls, in welchem keine verschleißbedingten Reparaturen an einer solchen Vorrichtung durchgeführt werden müssen, gegenüber herkömmlich ausgestatteten Vorrichtungen bedeutend verlängert worden ist.

Wenn das Lagerelement mindestens in seitlicher Richtung elastisch nachgiebig ausgebildet ist, ist gewährleistet, daß die Düse eine Abweichung der relativen Lage von Düse und zugeordneter Öffnung von der optimalen Sollage beim Eintauchen sicher durch eine Schwenkbewegung oder einen seitlichen Versatz ausgleichen kann. Gleichzeitig ist es günstig, wenn das Lagerelement in Längsrichtung der Düse elastisch nachgiebig ist, damit eine sichere Abdämpfung von Stößen und axial wirkenden Kräften erreicht wird und die für den dichten Sitz der Düse in der Öffnung ggf. erforderliche Druckkraft einfach eingestellt werden kann.

Eine besonders vorteilhafte, praxisgerechte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement als in einer Öffnung der Halterung sitzender Ring ausgebildet ist, in dessen Öffnung ein Abschnitt der Düse steckt. Ein solcher vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoffmaterial, Gummi oder Kautschuk bestehender Ring kann in einfacher Weise so ausgelegt werden, daß er sowohl in axialer als auch in radialer, seitlicher Richtung eine für die Beweglichkeit der Düse in der Halterung zweckentsprechende elastische Nachgiebigkeit aufweist. Gleichzeitig wirken die von einem solchen ringförmigen Lagerelement ausgeübten elastischen Rückstellkräfte so, daß die Düse im unbelasteten Zustand stets selbsttätig ihre Ruhestellung einnimmt, in welcher sie in ihrer für den folgenden Absenkvorgang optimalen Sollage ausgerichtet ist. Ein weiterer Vorteil eines ringförmig die Düse umgebenden Lagerelements besteht darin, daß die Pressung zwischen der Düse und dem Lagerelement so gewählt werden kann, daß eine optimal dichte Verbindung bei gleichzeitig sicherem Halt geschaffen ist.

Weiter unterstützt werden kann die Abstützung der Düse in dem Lagerelement dadurch, daß das Lagerelement einen seitlich von ihm abstehenden Kragenabschnitt aufweist, über den es auf einer Oberfläche des Halters abgestützt ist. Durch einen solchen Kragen werden die Rückstellkräfte vergrößert, durch welche die Düse im unbelasteten Zustand in ihrer Ruhestellung zurückbewegt wird. Dieser Vorteil macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn bei einer ringförmig ausgebildeten Lagerung der Kragen das Lagerelement umläuft.

Ist ein an einer Oberfläche der Halterung anliegender Kragen an dem Lagerelement vorhanden, so ist es günstig, wenn die Düse einen Kragenabschnitt aufweist, der auf dem Kragen des Lagerelements sitzt. Durch einen solchen Kragen der Düse werden einerseits die auf die Düse in Schußstellung aufgebrachten Kräfte gleichmäßig auf das bzw. von dem Lagerelement übertragen. Zum anderen unterstützt ein solcher Kragen die selbsttätige Rückstellung der Düse in den Ruhezustand. Zudem kann der Kragen zur Absicherung der Befestigung der Düse an der Halterung genutzt werden. Zu diesem Zweck kann die Düse über ein auf den Kragenabschnitt der Düse wirkendes, diesen Kragenabschnitt von der vom Halter abgewandten Seite umgreifendes Halteelement am Halter gehalten sein. Ein solcher Haltewinkel verhindert ein Herausfallen der Düse aus der Lagerung, ohne ihre axiale, durch die Elastizität der Lagerung ermöglichte Beweglichkeit zu behindern.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden im Zusammenhang mit dem nachfolgend anhand einer Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Herstellen von Gießkernen in Ruhestellung in einer längsgeschnittenen Teilansicht,

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Schußstellung,

Fig. 3 einen Ausschnitt A der Fig. 2 in vergrößerter Darstellung.

Die Vorrichtung 1 zum Herstellen eines ein Forminnenteil für eine nicht dargestellte Gießform bildenden Gießkerns G weist ein Formwerkzeug 2 auf, das in einer horizontal verlaufenden Ebene in eine obere Werkzeughälfte 3 und eine untere Werkzeughälfte 4 geteilt ist. Oberhalb der oberen Werkzeughälfte 3 ist eine als Halteeinrichtung wirkende und sich über die obere Werkzeughälfte erstreckende Schießkopfplatte 5 angeordnet. Die Schießkopfplatte 5 ist mit einer weiter nicht dargestellten Betätigungseinrichtung verkoppelt, welche sie in Richtung der Oberseite 3a des Formwerkzeugs 2 aus der in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung in die in Fig. 2 dargestellte Schußstellung absenkt und ausgehend von dieser wieder in die Ruhestellung zurückbewegt.

Bei der automatisierten Fertigung von Gießkernen G sind mehrere Formwerkzeuge 2 im Einsatz, die taktweise zum Einschießen von Formsand unter der Schießkopfplatte 5 positioniert werden und nach erfolgtem Befüllen des Formwerkzeugs 2 zu einer weiteren, hier nicht dargestellten Bearbeitungsstation transportiert werden.

In die obere Werkzeughälfte 3 des Formwerkzeugs 2 sind eine Vielzahl von Schußöffnungen 6 eingeformt, die jeweils einen von der Oberfläche 3a ausgehenden zylindrischen Abschnitt 6a und einen sich daran anschließenden, kegelförmig in Richtung des Innern des Formwerkzeugs 2 zulaufenden Abschnitt 6b aufweisen. Die Schußöffnungen 6 verbinden jeweils die Oberfläche 3a des Formwerkzeugs 2 mit einem Hohlraum 7, der bei aufeinandersitzenden Werkzeughälften 3, 4 im Innern des Formwerkzeugs 2 durch in die einander zugewandten Seiten der Werkzeughälften 3, 4 eingeformte Ausnehmungen 3b, 4b gebildet ist.

Im wesentlichen fluchtend zu jeder Schußöffnung 6 ist in die Schießkopfplatte 5 eine kreisrunde Aufnahme 8 eingeformt. In dieser Aufnahme 8 ist mit Preßsitz ein ringförmiges, aus einem elastischen Kunststoff hergestelltes Lagerelement 9 eingesetzt. Das elastische Lagerelement 9 weist einen Kragen 10 auf, der seine dem Formwerkzeug 2 zugeordnete Stirnseite 9a umläuft und in Montagestellung auf der dem Formwerkzeug 2 zuwandten Oberfläche 5a der Schießkopfplatte liegt.

In die Öffnung des ringförmigen, elastischen Lagerelements 9 ist der zylindrisch und hülsenartig ausgebildete Düsenkörper 11a einer Düse 11 mit seinem Endabschnitt eingepreßt. Ein am oberen, dem in der Aufnahme 8 sitzenden Ende des Düsenkörpers 11a ausgebildeter Kragen 11b liegt dabei auf dem oberen Rand des Lagerelements 9 auf. Zusätzlich ist der Düsenkörper 11a über einen an ihn angeformten unteren umlaufenden Kragen 11c elastisch an der Schießkopfplatte 5 abgestützt, der in Montagestellung auf dem Kragen 10 des Lagerelements 9 sitzt. Auf diese Weise ist das Lagerelement 9 zwischen dem oberen Kragen 11b und dem unteren Kragen 11c gehalten. Am von der Schießkopfplatte 5 abgewandten Ende des Düsenkörpers 11a ist ein Düsenkopf 12 über ein Schraubgewinde lösbar befestigt, der in Richtung seiner freien Spitze kegelförmig so zuläuft, daß er formschlüssig in den kegelförmigen Abschnitt 6b der jeweiligen Öffnung 6 des Formwerkzeugs 2 paßt. Auf diese Weise ist die Düse 11 sowohl in seitlicher Richtung S als auch in axialer Längsrichtung L gegen die von dem Lagerelement 9 ausgeübten elastischen Rückstellkräfte beweglich an der Schießkopfplatte 5 gehalten.

Mindestens zwei Z-förmig ausgebildete, schmale Haltewinkel 13 sind über ihren einen Endschenkel mit der Schießkopfplatte 5 verschraubt und umgreifen mit ihrem anderen Endschenkel den Kragen 11c des Düsenkörpers 11a auf dessen vom Lagerelement 9 abgewandten Seite über einen schmalen Abschnitt. Sie üben dabei bei in Ruhestellung befindlicher Düse 11 eine geringe Druckkraft auf den Düsenkörper 11a bzw. den Kragen 10 des Lagerelements 9 aus. Auf diese Weise verhindern die Haltewinkel 13 ein Herausfallen der Düse 11 aus dem Lagerelement 9 und stellen gleichzeitig sicher, daß sich die Düse 11 stets selbsttätig in ihre im wesentlichen vertikal ausgerichtete Ruhestellung bewegt (Fig. 1).

Benachbart zu einigen der Düsen 11 sind an der dem Formwerkzeug 2 zugeordneten Oberfläche 5a der Schießkopfplatte 5 Abstandhalter 14 befestigt. Die Abstandhalter 14 sitzen bei in Schußstellung befindlicher Vorrichtung 1 auf dem Formwerkzeug 2 auf und stellen so sicher, daß ein maximaler Hub beim Absenken der Schießkopfplatte 5 nicht überschritten wird.

Zum Einschießen von Formsand wird das jeweilige Formwerkzeug 2 unter der sich in Ruhestellung befindenden Schießkopfplatte 5 so positioniert, daß seine Öffnungen 6 im wesentlichen fluchtend unter der ihnen jeweils zugeordneten Düse 11 angeordnet sind (Fig. 1). Anschließend wird die Schießkopfplatte 5 in Richtung des Formwerkzeugs 2 abgesenkt. Dabei tauchen die Düsen 11 mit ihrem Düsenkopf 12 in die jeweilige Öffnung 6 des Formwerkzeugs 2 ein, bis der Düsenkopf 12 formschlüssig im kegelförmigen Abschnitt 6b der Öffnung 6 sitzt (Fig. 2).

In dieser Schußstellung der Vorrichtung 1 ist der Abstand H zwischen dem Formwerkzeug 2 und der Schießkopfplatte 5 in Bezug auf die freie Länge der Düse 11 so bemessen, daß die jeweiligen Lagerelemente 9 um eine Höhe h von den in der jeweiligen Öffnung 6 sitzenden Düse 11 zusammengepreßt werden. Aufgrund dieser Pressung üben die elastischen Lagerelemente 9 auf die von ihnen jeweils gehaltene Düse 11 in Schußstellung eine elastische Kraft aus, durch die einerseits sichergestellt ist, daß der Düsenkopf 12 dicht in der Düsenöffnung 6 sitzt. Andererseits ermöglicht die elastische Lagerung der Düsen 11 in jeweils einem elastischen Lagerelement 9 ein Ausweichen der Düsen 11 während der Eintauchbewegung für den Fall, daß die Ausrichtung des Formwerkzeugs 2 in Bezug auf die Schießkopfplatte 5 nicht der optimalen Sollstellung entspricht. Die Düsen 11 können so selbsttätig eine Abweichung der Ausrichtung von der optimalen Lage ausgleichen, ohne daß es dabei zu einem nennenswerten Verschleiß durch Materialabtrag im Bereich der Öffnungen 6 oder an den Düsenköpfen 12 kommt. Der obere Kragen 11b des Düsenkörpers 11a verhindert, daß während des Einschießvorgangs Formsand in einen sich unter Umständen in Folge einer Schrägstellung der Düse 11 zwischen dem elastischen Element 9 und dem Düsenkörper 11a bildenden Spalt eindringt.

Nach dem Einschießen von Formsand durch die Düse 11 in den Hohlraum 7 des Formwerkzeugs 2 wird die Schießkopfplatte 5 wieder in ihre Ruhestellung zurück bewegt und das Formwerkzeug 2 zu der in ihrer Förderrichtung folgenden, hier nicht gezeigten Bearbeitungsstation transportiert.

BEZUGSZEICHEN

1

Vorrichtung

2

Formwerkzeug

3

Werkzeughälfte

3

a Oberseite

3

b,

4

b Ausnehmungen

4

Werkzeughälfte

5

Schießkopfplatte

5

a Oberfläche der Schießkopfplatte

6

Schußöffnung

6

a Abschnitt der Öffnung

6

b Abschnitt der Öffnung

7

Hohlraum

8

Aufnahme

9

Lagerelement

9

a Stirnseite des Lagerelements

9

10

Kragen des Lagerelements

9

11

Düse

11

a Düsenkörper

11

c unterer Kragen der Düse

11

b oberer Kragen der Düse

12

Düsenkopf

13

Haltewinkel

14

Abstandhalter
H Abstand
h Höhe
G Gießkern
L Längsrichtung
S seitliche Richtung der Beweglichkeit der Düse

11

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Herstellen von Forminnen- oder -außenteilen für Gießformen, wie Gießkernen (G), aus Formsand für das Gießen von Bauteilen aus einer Metallschmelze mit einem einen mit Formsand befüllbaren, die Gestalt des zu erzeugenden Formteils (G) bestimmenden Hohlraum (7) enthaltenden Formwerkzeug (2) und mit einer in einer Halterung (5) gehaltenen, und in Richtung des Formwerkzeuges (2) vorstehenden Düse (11), die zum Einschießen von Formsand in den Hohlraum (7) mit ihrem Düsenkopf (12) in eine Öffnung (6) des Formwerkzeugs (2) einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (11) über ein elastisch nachgiebiges Lagerelement (9) in der Halterung (5) gehalten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (9) mindestens in seitlicher Richtung (S) elastisch nachgiebig ist.

3. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (9) in Längsrichtung (L) der Düse (11) elastisch nachgiebig ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (9) als in einer Aufnahme (8) der Halterung (5) sitzender Ring ausgebildet ist, in dessen Öffnung ein Abschnitt der Düse (11) steckt.

5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (9) einen seitlich von ihm abstehenden Kragenabschnitt (10) aufweist, über den es auf einer Oberfläche (5a) der Halterung (5) abgestützt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (10) das Lagerelement (9) umläuft.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (11) einen Kragenabschnitt (11c) aufweist, der auf dem Kragen (10) des Lagerelements (9) sitzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (11) über ein auf den Kragenabschnitt (11a) der Düse (11) wirkendes, diesen Kragenabschnitt (11c) von der von der Halterung (5) abgewandten Seite umgreifendes Halteelement (13) an der Halterung (5) gehalten ist.

9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (11) einen Düsenkörper (11a) aufweist, an dem der Düsenkopf (12) lösbar befestigt ist.

10. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (9) aus einem elastischen Kunststoff besteht.