DE102004014100B3 - Verfahren und Vorrichtungsanordnung zum 5-achsigen Kippgießen von Kokillen - Google Patents

Abstract

System, bei welchem eine gießfertig vorbereitete Kokille von einem Schwerlastroboter aufgenommen wird, zum Schmelzofen geschwenkt wird, um Flüssigmetall einzufüllen und während oder nach dem Füllvorgang vom Schwerlastroboter in zwei oder mehr Kippachsen gekippt wird, sodann zum Auskühlen abgestellt wird, worauf der Schwerlastroboter eine neu abzugießende Kokille aufnimmt. Danach öffnet dieser oder ein zweiter Roboter eine abgekühlte Kokille und entnimmt das Gußteil, legt es ab und schlichtet die Kokille erneut gießfertig. Das System ist automatisiert rechnergesteuert.

Description

• Die Erfindung betrifft die Weiterentwicklung des Kokillenkippgießens auf einzelnen Kippgießböcken hin zu einer variablen, automatisch steuerbaren Gießanlage zum frei wählbaren gleichzeitigen Vergießen mehrerer Legierungstypen in mehrere verschiedene Kokillenformen ohne erforderliche Umrüstungsarbeiten, wobei die Kippbewegung der Kokille in 5 Achsen frei wählbar gesteuert werden kann.
• Beim Kippgießverfahren und der Variante des Durville Verfahrens wird gemäß der Beschreibung des Gießereilexikons, Ausgabe 1994, 16.Auflage auf Seite 625 und Seite 244 die auf eine Kippvorrichtung montierte Kokille vom waagrechten Zustand in den senkrechten Zustand um eine Kippachse um ca. 90° aufgerichtet, wodurch die Kokille ohne Strömungsturbulenzen mit Metall gefüllt wird. Die vorangehende Befüllung der Kokille mit flüssigem Metall erfolgt mittels eines per Hand oder auch roboterbewegten Metallschöpflöffels, der das flüssige Metall aus einem bereitstehenden Warmhalte- oder Schmelzofen schöpft. Es werden jedoch auch Systeme beschrieben, worin die Kokillenfüllung über geschlossene Füllrohre, Steigrohre oder mobile Zwischengefäße mit oder ohne Schutzgas geschieht. Beispielhaft sei die Beschreibung zum Stand der Technik und die beschriebene Erfindung in DE 198 21 946 A1 genannt. Nachteilig am Stand der Technik ist beim Einsatz des Kokillenkippgießens für eine Großserienproduktion der große Aufwand an Kippgießböcken in einem Gießkarussell, der hohe Zeitaufwand beim Umrüsten auf verschiedene Kokillen und die Beschränkung auf eine Kippbewegung nur in einer Achse. So erlauben die herkömmlichen Kippgießböcke keine Flexibilität beim Füllvorgang hinsichtlich eines unterschiedlichen Speisungsdrucks.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier ein Verfahren und eine Vorrichtungsanordnung zu beschreiben, die eine Flexibilität bei den Kippbewegungen der Kokillen in fünf Achsen zulässt, mit der unterschiedliche Kokillen hintereinander mit verschiedenen Legierungen ohne Zeitverlust durch Umrüsten abgegossen werden können und die gesamte Anlage automatisch gesteuert werden kann.
• Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein oder sind mehrere Schwerlastroboter der Kernpunkt des Systems. Sie haben die Aufgabe die abzugießende Kokille vom Zuführband aus einer Leerstation zu nehmen, sie zu der Station verschiedener Schmelzdosieröfen zu bewegen und mit der vorgesehenen Legierung füllen zu lassen, während oder nach dem Befüllvorgang mit geschmolzener Legierung die Kokille in die erforderlichen verschiedenen Achsen zu kippen und sie auf dem Abführband in eine Vollstation abzustellen. Nach der Erstarrungszeit der Schmelze in der Kokille ist diese entweder durch das Abführband oder den Schwerlastroboter in eine Station Kokillenauffahren zu bringen wo der Schwerlastroboter das abgegossene Gussteil aus der geöffneten Kokille entnimmt und der Weiterbearbeitung zuführt. Danach ist die nun leere Kokille erneut gießfertig zu schlichten, was ebenfalls robotergeführt geschehen kann, zu schließen und auf das Zuführband zu stellen, wo die Kokille über eine Aufheizstation wieder einer Leerstation zugeführt wird.
• Durch entsprechende Sensortechnik an der Kokille und dem Greifwerkzeug erkennt die Schwerlastrobotersteuerung hierbei bei der Kokillenaufnahme, welche Gußteilkokille aufgenommen wird. Damit ist es dem Steuerungsprogramm der Gesamtanlage möglich die vorprogrammierten, teilespezifischen Arbeitsabläufe beim Kokillenverfahrweg, bei Füllung mit der gewählten Legierung, mengengenauer Einfüllmenge der Schmelze, erforderlicher Kippbewegung, Abstellen, Auffahren und teilespezifischen Entnahmevorgang zu steuern.
• Die Vorteile des Verfahren sind vielfach. Es ermöglicht den Abguß unterschiedlicher Kokillen hintereinander ohne vorhandene Gießböcke umzurüsten. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass die Kokille zum Ofen und zum Metall kommt, anstatt dass das flüssige Metall mittels Rohren, Rinnen oder Gießlöffeln zu entfernt positionierten Kokille transportiert werden muss. Die Oxydbildung im Metall kann hier auf ein sehr geringes Maß beschränkt werden, ebenso der Temperaturverlust was wiederum die Energiekosten verringert. Die Wasserstoffaufnahme der Schmelz ist gering, damit weniger Porosität und Lunker.
• Ebenso ist ein fortlaufendes Vergießen von unterschiedlichen Legierungen möglich, da es nur der weiteren Öfen bedarf, zusätzliche Schöpfgeräte oder Rohr-/Rinnensysteme entfallen.
• Je nach den Erfordernissen des Gießlaufs in der Kokille kann der Schwerlastroboter die Kokille nun während oder nach dem Befüllvorgang mit Schmelze in die fünf verschiedenen Achsen variabel schwenken mit dem Vorteil, dass die Verteilung der Schmelze in der Formstruktur des Teiles optimal in Richtung und Kippgeschwindigkeit beeinflusst werden kann. Es werden dadurch einfachere und verringerte Gießläufe ermöglicht. Dies fuhrt zur Ersparnis von Kreislaufmaterial.
• Nach dem Befüll- und Kippvorgang kann die metallgefüllte Kokille auf dem Abführband sofort abgestellt werden. Der Schwerlastroboter kann vom Zuführband die nächste leere, gießfertige Kokille aufnehmen, ohne dass er die Auskühlzeit einer gefüllten Kokille abwarten muss oder die Entnahme des gegossenen Gussteiles aus der Kokille. Hierdurch wird die Taktzeit beschleunigt.
• In einer bevorzugten Ausführungsart der Anlage entsprechend Anlagelayout in 1 sind zwei Schwerlastroboter 1 und 2 eingesetzt und jeweils ein Zuführband 3 und Abführband 4 die jeweils einen eigenen Kreislauf bilden. Zu- und Abführband haben definierte Stationen an denen sich die Kokillen befinden und wohin die Schwerlastroboter 1 und 2 hingesteuert werden können. Ein Gießvorgang beginnt damit, dass der Schwerlastroboter 1 vom Zuführband 3 eine Kokille aufnimmt. Durch die Kokillenerkennung führt die Anlagensteuerung die roboterbewegte Kokille zu einem der Schmelzdosieröfen 5, 6 oder 7, je nachdem, welche programmgespeicherte Legierungsart abzugießen ist. Sobald die Gießposition der Kokille erreicht ist, wird aus dem betreffenden Schmelzdosierofen die vorprogrammierte Menge an Schmelze entsprechende dem abzugießenden Gussteil in die Kokille abgegeben. Entsprechende Dosiersysteme sind z.b. aus der Druckgusstechnik bekannt. Bereits während dem Befüllvorgang oder danach wird die Kokille geschwenkt und nachfolgend auf dem Abführband 4 abgestellt, wo die Schmelze abkühlen und erstarren kann. Der Schwerlastroboter kann nun wieder ohne Wartezeit mit der Aufnahme einer neuen Kokille vom Zuführband 3 beginnen.
• Die gefüllte Kokille wird vom Abführband zur Auffahr- und Teileentnahmestation 8 transportiert, wo der Schwerlastroboter 2, nachdem die Kokillenhälften auseinander gefahren wurden, das Gussteil aus der Kokille entnimmt und zur weiteren Bearbeitung in einen Transportbehälter oder direkt in eine Stanzpresse zum Abtrennen des Anguß und der Grate einlegt. Der Schwerlastroboter kann nun die geöffnete Kokille erneut mittels einer angebauten Sprühvorrichtung mit Schlichte gießfertig machen. Nach dem Zufahren der Kokille wird sie vom Schwerlastroboter 2 auf das Zuführband 3 gestellt. Über eine Aufheizstation 9 wird die Kokille dann wieder zur Aufnahme durch den Schwerlastroboter 1 gießfertig bereitgestellt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Kippgießen dadurch gekennzeichnet, daß die abzugießende Kokille durch einen Schwerlastroboter mit Greifwerkzeug in gießfertigem Zustand aus einer Ausgangsposition aufgenommen wird und roboterbewegt zu einem von mehreren Schmelzdosieröfen mit unterschiedlichen Legierungen zur Füllung mit einer vorgewählten geschmolzenen Metalllegierung gebracht wird und während oder nach dem Befüllvorgang mit Metallschmelze vom haltenden Schwerlastroboter gekippt werden kann um dann in einer Auskühlposition abgestellt zu werden, damit in der Zwischenzeit des Auskühlens und Erstarrens der Schmelze der Schwerlastroboter eine oder mehrere weitere leere Kokillen aufnehmen, befüllen lassen, kippen und abstellen kann um danach aus einer der vorherigen Kokillen in geöffnetem Zustand das erstarrte Gußteil zu entnehmen, die Kokille mittels Zusatzgeräten zu schlichten um sie erneut gießfertig in eine Ausgangspostition zu stellen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet daß der die Kokille haltende Schwerlastroboter die Kokille während oder nach dem Befüllen mit Metallschmelze in zwei oder mehr unterschiedliche Kippachsen kippt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinander abzugießenden Kokillen unterschiedliche Gußteilekonturen aufweisen können.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abstellen der gefüllten Kokillen der Roboter oder ein weiterer Roboter die nachfolgenden Verfahrensschritte Öffnen der Kokille, Teileentnahme, Schlichten und erneutes Bereitstellen der Kokille ausführt.
5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet daß die Gießanlage aus einem oder mehreren Schwerlastrobotern und einem oder mehreren Schmelzdosieröfen sowie aus Zuführungs- und Abführungstransporteinrichtungen für die Kokillen besteht, daß die Anlagenelemente einander so zugeordnet sind daß sie mit dem oder den Schwerlastrobotern eine Funktionseinheit bilden und daß alle Anlagenkomponenten durch eine rechnerunterstützte Steuerung miteinander vernetzt sind welche die Abfolge der einzelnen Verfahrensschritte regelt.
6. Vorrrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß in den Zuführungs- oder Abführungstransporteinrichtungen jeweils eine Station zum Öffnen der Kokille, zum Schlichten der Kokille und zum Aufheizen der Kokille integriert sind.