-
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
-
Die
Erfindung betrifft ein Gusswerkzeug zur Herstellung von Gussprodukten,
insbesondere von Kernen für Sandgussprodukte, von Druckgussprodukten
und Kokillengussprodukten. Ein gattungsgemäßes
Gusswerkzeug weist eine Tragvorrichtung bestehend aus einem ersten
und einem zweiten Tragteil auf, die in einer Fügerichtung
aufeinander zu und voneinander weg beweglich sind. Weiterhin weist
ein solches gattungsgemäßes Gusswerkzeug mindestens
zwei Formteile auf, von denen jeweils ein erstes Formteil am ersten
Tragteil und zweites Formteil am zweiten Tragteil befestigt ist.
Die Formteile weisen dabei aufeinander zu gerichtet jeweils eine Formausnehmung
auf, wobei die Formausnehmungen der Formteile gemeinsam die Form
von mindestens einem herzustellenden Werkstück wie einem Gusskern
definieren, wenn das erste und das zweite Formteil aneinander anliegen
und die Form somit geschlossen ist. Die Erfindung betrifft darüber
hinaus auch eine Kernformmaschine mit einem gattungsgemäßen
Gusswerkzeug.
-
Gattungsgemäße
Gusswerkzeuge sind aus dem Stand der Technik bekannt. Als Formkernwerkzeuge
dienen sie beispielsweise der Herstellung von Kernen, beispielsweise
von Sandkernen oder Keramikkernen, die bei nachfolgenden Gießvorgängen genutzt
werden, um als verlorene Formen Kavitäten des zu gießenden
Werkstücks von beispielsweise metallischem Gusswerkstoff
freizuhalten. Im Falle von Sandkernen erfolgt die Herstellung dadurch, dass
das durch die Formausnehmungen der beschriebenen Formteile gemeinsame
gebildete Volumen mit druckbeaufschlagtem Sandgemisch gefüllt wird,
welches nachfolgend begast wird, so dass ein Bindemittel die einzelnen
Sandkörner zu einem festen Sandkern miteinander verbindet.
Dieser verfestigte Sandkern wird nachfolgend aus dem Kernformwerkzeug
entnommen und in eine Gussform eingelegt. Dort verhindert er, dass
die durch ihn definierte Kavität mit dem Gusswerkstoff,
beispielsweise einem Metall, ausgefüllt wird. Nach Fertigstellung
des Werkstücks, dessen Kavität durch den Sandkern
freigehalten wurde, wird der Sand aus dem Werkstück entfernt.
Als verlorene Formen werden derartige Kerne nur für jeweils
einen Gießvorgang genutzt.
-
Zur
Herstellung der beschriebenen Sandkerne ist es aus dem Stand der
Technik bekannt, ein Gusswerkzeug in Form eines Kernformwerkzeugs
zu verwenden, welches als Tragteile zwei schalenförmige
Formkästen aufweist, die mit etwa quaderfömigen Taschen
versehen sind, in die eingelegt die Formteile jeweils befestigt
werden. Diese aus dem Stand der Technik bekannten Formkästen übernehmen
neben der Aufgabe, die Formteile zu tragen und zu führen, auch
die Aufgabe der Abdichtung der Formteile nach außen. Diese
Abdichtung ist von erheblicher Relevanz, da bei einem nicht ausreichend
abgedichteten System während der Begasung nicht alle Teile
des Sandkerns ausreichend mit Gas versorgt werden, so dass es nicht
zu einer ausreichenden Verbindung der Sandkörner miteinander
zu einem einheitlichen und festen Sandkern kommt. Dass diese Abdichtung
zwischen den beiden Hälften des Form kastens erfolgen muss,
liegt darin begründet, dass die Formteile nicht ausreichend
genau zueinander positionierbar sind, so dass sie in der Teilungsebene
nicht vollständig gasdicht aneinander anliegen.
-
Die
eingeschränkte Positionierbarkeit der Formteile ist maßgeblich
durch die ungenaue Toleranzeinhaltung der Formkästen bedingt.
Die Formkästen werden üblicherweise als Gussteile
hergestellt, die nachfolgend spanend bearbeitet werden. Diese spanende
Bearbeitung findet in Hinblick auf die Taschen, durch die die Formteile
geführt werden und in denen die Formteile befestigt werden,
durch einen Fräsvorgang statt, der keine ausreichende Formeinhaltung
gewährleisten kann, um die Dichtigkeit zwischen den Formteilen
im geschlossenen Zustand der Form zu erzielen. Aus dem Stand der
Technik ist neben der beschriebenen Gussherstellung der Formkästen
auch die Herstellung als Schweißkonstruktion bekannt, wobei
hierbei das Problem hinsichtlich der Fertigungsgenauigkeit ebenfalls
besteht, da die einzelnen Bauteile, aus denen der geschweißte
Formkasten zusammengesetzt wird, während der Schweißbearbeitung
durch die thermische Belastung in hohem Maße verzogen werden,
so dass eine aufwändige Nachbearbeitung erforderlich ist,
durch die sich jedoch keine Genauigkeit einstellt, die ein Abdichten
der Formausnehmung über die Formteile in ausreichender
Qualität ermöglichen würde.
-
Neben
der nicht ausreichend guten Formeinhaltung liegt der Nachteil der
gegossenen oder geschweißten Formkästen auch in
der hohen Masse solcher Kästen. Diese ist häufig
so hoch, dass die Formkästen nicht in Hochregalen gelagert
werden können, sondern auf der üblicherweise stark
begrenzenden Bodenfläche gelagert werden müssen.
-
Ein
weiterer Nachteil, der mit den bisherigen Konstruktionen einher
geht, liegt darin, dass die Ausrichtung der Formteile zueinander
nur schwer möglich ist. Da die Formteile erst dann miteinander
in Kontakt geraten, wenn auch die Formkästen des unteren
und des oberen Formteils aneinander zum Anliegen kommen, ist eine
Ausrichtung der Formteile zueinander kaum möglich. Entsprechend
ist auch die Qualität der hergestellten Kerne nicht immer
ideal.
-
Aufgabe und Lösung
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Gusswerkzeug
derart weiterzubilden, dass die Nachteile aus dem Stand der Technik
beseitigt oder zumindest gemildert werden.
-
Erfindungsgemäß wird
dies dadurch erreicht, dass eines der Tragteile einen ersten umlaufenden Rahmen
aufweist, der das an diesem Tragteil befestigte Formteil umgibt,
wobei der Rahmen als Mehrsegmentrahmen aus mindestens zwei Rahmensegmenten
zusammengesetzt ist, die über formschlüssig wirkende
Verbindungsmittel miteinander verbunden sind.
-
Bei
einem erfindungsgemäßen Gusswerkzeug wird demnach
zumindest ein Teil des im Stand der Technik üblicherweise
geschweißten oder gegossenen Tragteils aus Segmenten zusammengesetzt, die
miteinander weder durch eine gemeinsame Gussherstellung noch durch
Schweißnähte verbunden sind. Stattdessen sind
die Rahmensegmente miteinander durch formschlüssig wirkende
Verbindungsmittel, insbesondere durch Schrauben, verbunden, so dass
während der Herstellung eines solchen Rahmens abhängig
von der Fertigungsgenauigkeit der Segmente eine sehr genaue Formeinhaltung
des Gesamtrahmens erzielt werden kann, ohne dass durch thermische
Belastung die Ausgangsbauteile verzogen werden. Als Rahmensegmente
werden im Zusammenhang mit der Erfindung solche Teile des Rahmens
verstanden, die zumindest Teilflächen der dem Formteil
zugewandten Innenfläche des Rahmens stellen. Neben der
Tatsache, dass die Herstellung des Rahmens über formschlüssige
Verbindungsmittel eine hohe Genauigkeit der Form des Rahmens gewährleistet,
liegt ein wesentlicher Vorteil des beschriebenen Aufbaus darin,
dass in Art eines Baukastens Standardteile als Segmente des Rahmens
verwendet werden können, die in Abhängigkeit der
erforderlichen Maße des Gusswerkzeugs ausgewählt
und miteinander verbunden werden. Die Verbindung der Segmente erfolgt
vorzugsweise umlaufend, die miteinander verbundenen Segmente bilden demnach
einen geschlossenen Segmentring in Form des ersten Rahmens. Das
genannte Baukastenprinzip erlaubt es, die derzeit noch sehr langen
Herstellungszeiten für einen Formkasten individuell festgelegter
Größe deutlich zu reduzieren, da die Einzelsegmente
des Mehrsegmentrahmens fertig oder nahezu fertig bearbeitet in einem
Lager vorgehalten werden können und abhängig von
der konkret geforderten Größe miteinander kombiniert
werden können. Ein weiterer Vorteil des Aufbaus des Rahmens aus
Segmenten, die über formschlüssig wirkende Verbindungsmittel
miteinander kombiniert werden liegt darin, dass hierdurch die Verwendung
von Materialien möglich ist, die schlecht oder überhaupt
nicht schweißfähig bzw. gießfähig
sind. So können insbesondere Materialien Verwendung finden,
die eine besonders hohe Zugfestigkeit mit einem geringen spezifischen
Gewicht vereinen.
-
Ein
erfindungsgemäßes Gusswerkzeug weist mindestens
zwei Formteile auf, die gemeinsam eine Form für ein Werkstück,
insbesondere für einen Kern wie einen Sandkern, definieren.
Es können jedoch auch jeweils mehrere Formteile an den
beiden Tragteilen vorgesehen sein. Im Zusammenhang mit dieser Erfindung
werden in einem solchen Fall die Formteile, die am ersten Tragteil
befestigt sind, als erste Formteile bezeichnet und die Formteile,
die am zweiten Tragteil befestigt sind, als zweite Formteile bezeichnet.
Gemeinsam bilden das erste Formteil und das zweite Formteil eine
gemeinsame Form, die im geschlossenen Zustand durch die beidseitigen Formausnehmungen
eine Kavität in Negativform des herzustellenden Werkstücks,
insbesondere des herzustellenden Kerns, aufweist.
-
Der
Rahmen kann derart auf die Größe der Formteile
abgestimmt sein, dass er diesen als Führung dient. Dies
wird durch eine enge Spielpassung zwischen den Formteilen und dem
Rahmen erreicht. Bevorzugt ist es allerdings, dass in einer im Weiteren noch
erläuterten Art und Weise der Rahmen eine freie Innenfläche
aufweist, die signifikant größer als die Grundfläche
der Formteile ist, so dass eine Führungsfunktion durch
den Rahmen nicht übernommen wird.
-
Bevorzugt
ist es weiterhin, wenn nur an einem der Tragteile ein beschriebener
Mehrsegmentrahmen vorgesehen ist, der im aneinander anliegenden
Zustand der Formteile beide Formteile umgibt. Es ist jedoch auch
denkbar, zwei derartige Rahmen vorzusehen, wobei jeder der Rahmen
jene Formteile umgibt, die an jedem Tragteil festgelegt sind, dem auch
der jeweilige Rahmen zugeordnet ist.
-
Vorzugsweise
handelt es sich bei dem Gusswerkzeug um ein Kernformwerkzeug zur
Herstellung von Gusskernen mit den hierfür spezifischen
Merkmalen, wie beispielsweise dem Vorhandensein eines Glattdrückers,
der im Bereich von Sandeinschussbohrungen nach dem Einschießen
den überschüssigen Sand einebnet.
-
Bei
einer Gestaltung mit nur einem Rahmen, der das erste und das zweite
Formteil umgibt, ist es bevorzugt, wenn der Rahmen am ersten Tragteil
befestigt ist. Das erste Tragteil ist im Rahmen der nachfolgenden
Beschreibung jenes Tragteil, welches im Zuge des Entformens der
hergestellten Werkstücke, insbesondere der hergestellten
Kerne, gegenüber dem ortsfesten zweiten Tragteil angehoben
wird. Allerdings sind die Bewegungsabläufe nur hinsichtlich der
relativen Verlagerungen der Komponenten von Relevanz, so dass gleichermaßen
auch ein Absenken des zweiten Tragteils bei Ortsfestigkeit des ersten
Tragteils vorgesehen sein kann.
-
Die
bevorzugte Ausgestaltung, bei der der erste Rahmen Teil des ersten
Tragteils ist, birgt für den Fall, dass das erste Tragteil über
dem unteren Tragteil vorgesehen ist, den Vorteil, dass der erste Rahmen
beim Entformen automatisch gemeinsam mit dem ersten Tragteil gegenüber
dem zweiten Tragteil angehoben wird, so dass der unten verbleibende
untere Teil des Werkzeugs mit dem zweiten Tragteil und dem an ihm
angebrachten zweiten Formteil eine problemlose Entnahme des hergestellten
Werkstücks, insbesondere des hergestellten Kerns, beispielsweise über
einen so genannten Rechen oder ein Handlingsystem, ermöglicht,
ohne dass der erste Rahmen hierbei hinderlich ist.
-
Bei
einer Weiterbildung der Erfindung weist das erste Tragteil eine
erste Befestigungsplatte auf, an der das am ersten Tragteil befestigte
Formteil befestigt ist und an der auch der erste Rahmen befestigt ist.
-
Als
Platte wird im Zusammenhang mit der ersten Befestigungsplatte eine
Komponente angesehen, die zumindest eine vollständig ebene
Fläche zur Festlegung des ersten Rahmens und des ersten Formteils
bietet. Definitionsgemäß überragt kein
Teil dieser Befestigungsplatte einen Bereich, der der Festlegung
der ersten Formteile dient. Die Verwendung einer solchen zumindest
einseitig vollständig ebenen Befestigungsplatte ist vorteilhaft,
da eine solche Platte mit vergleichsweise geringem Aufwand bei Einhaltung
geringer Toleranzen herstellbar ist, beispielsweise durch Planschleifen.
Dies hat zur Folge, dass auch das an der Platte festgelegte erste
Formteil sehr genau ausgerichtet werden kann. Die ebene Seite der
Befestigungsplatte, die in Richtung des an ihr befestigten ersten
Formteils zeigt, weist vorzugsweise eine Ebenentoleranz von weniger
als 0,2 mm auf, vorzugsweise von weniger als 0,1 mm, insbesondere
von weniger als 0,05 mm.
-
An
dieser ersten Befestigungsplatte ist der erste Rahmen vorzugsweise
ebenfalls mittels lösbarer formschlüssig wirkender
Verbindungsmittel wie beispielsweise Schrauben befestigt. Eine solche
Verbindung über formschlüssige Verbindungsmittel
gestattet es, auf schadhaften thermischen Einfluss während
der Herstellung des ersten Tragteils vollständig zu verzichten.
Die Lösbarkeit dieser Verbindungsmittel ermöglicht
darüber hinaus das schnelle Ankoppeln bzw. Lösen
des ersten Rahmens von der ersten Befestigungsplatte. Diese Lösbarkeit
ist von Vorteil, da das erfindungsgemäße Gusswerkzeug aufgrund
seiner Bauweise grundsätzlich geeignet ist, vollständig
ohne den Rahmen betrieben zu werden, so dass dieser Rahmen fallweise
entfallen kann. Insbesondere ist es jedoch von Vorteil, den Rahmen
lediglich während der Einrichtung des Gusswerkzeugs zu
entfernen, so dass es möglich ist, bei entferntem Rahmen
die Formteile der beiden Tragteile relativ zueinander in eine perfekte
Ausrichtung zu bringen, um erst nachfolgend den Rahmen als ergänzende Schutzmaßnahme
wieder mit der ersten Befestigungsplatte zu verbinden.
-
Besonders
von Vorteil ist es, wenn auch das zweite Tragteil eine zweite Befestigungsplatte
aufweist, an der das am zweiten Tragteil befestigte zweite Formteil
befestigt ist. Hinsichtlich der Vorzüge der zweiten Befestigungsplatte
gilt das gleiche wie für die erste Befestigungsplatte:
Die Platte erlaubt durch ihre Gestaltung die Herstellung einer eng
tolerierten Ebenheit, beispielsweise erzielbar mittels Planschleifens,
so dass bei einer Gestaltung mit zwei Befestigungsplatten hoher
Genauigkeit die Formteile beim Schließen der Form in der
Teilungsebene nahezu perfekt aneinander anliegen und somit bereits
selbst die gemeinsam gebildete Form wirksam abdichten, ohne das
es hierfür zwingend des Rahmens bedarf.
-
Bezüglich
beider Befestigungsplatten gilt, dass sie auch jeweils an ihren
Anschlussbauteilen mit geringen Toleranzen festlegbar sein sollten,
so dass es sich vorzugsweise um Befestigungsplatten handelt, deren
Parallelitätstoleranz bezogen auf die beiden gegenüberliegenden
Seiten der Platte ebenfalls kleiner 0,2 mm, vorzugsweise kleiner
0,1 mm, insbesondere kleiner 0,05 mm, ist.
-
Bei
einer Weiterbildung der Erfindung weist auch das zweite Tragteil
einen zweiten umlaufenden Rahmen auf, der an der dem zweiten Formteil
oder den zweiten Formteilen abgewandten Seite der zweiten Befestigungsplatte
befestigt ist. Während der erste Rahmen dem Zweck dient,
die Formteile zu schützen und gegebenenfalls zu führen,
sowie dem Zweck, eine ergänzende Abdichtung gegenüber
der Umgebung darzustellen, ist der zweite Rahmen als massiv kraftleitende
Komponente vorgesehen, über die die Kräfte geführt
werden, mittels derer die Formteile während des Einbringens
des Gusswerkstoffs, also beispielsweise des Sandes, aneinander gepresst
werden. Dieser zweite Rahmen ist vorzugsweise ebenfalls als Mehrsegmentrahmen
ausgebildet. Neben seiner Funktion als kraftleitendes Bauteil zwischen
einem Maschinentisch und dem zweiten Formteil bildet der zweite
Rahmen gleichzeitig auch eine Schutzabdeckung für eine
Hebevorrichtung des Gusswerkzeugs, welche dem Zweck dient, das fertig hergestellte
Werkstück bzw. den fertig gestellten Kern aus dem zweiten
Formteil auszustoßen. Der zweite Rahmen kann unmittelbar
auf einem Maschinentisch befestigbar sein oder mittels einer Adapterplatte
auf der der zweiten Befestigungsplatte abgewandten Seite mit dem
Maschinentisch verbunden werden.
-
Für
beide Rahmen gilt, dass diese vorzugsweise vier im rechten Winkel
zueinander ausgerichtete Seitenplatten als Hauptsegmente aufweisen, wobei
die Seitenplatten unmittelbar oder mittelbar über Zwischensegmente,
insbesondere über Ecksegmente, miteinander verbunden sind.
Der Aufbau der Rahmen aus mindestens vier Seitenplatten stellt eine
besonders einfache Gestaltung dar. Die Seitenplatten können
unmittelbar miteinander verbunden werden, beispielsweise darüber,
dass sie alle oder ein Teil von ihnen stirnseitige Bohrungen für
Verbindungsschrauben aufweisen und/oder am ecknahen Ende der benachbarten
Seitenplatten jeweils Durchgangsbohrungen für jene Verbindungsschrauben vorgesehen
sind. Alternativ weisen die Seitenplatten lediglich stirnseitige
Bohrungen auf und werden über insgesamt vier Ecksegmente
miteinander verbunden. Die Verwendung von einfachen Seitenplatten vermindert
den Herstellungsaufwand und verkürzt die Herstellungszeit
erheblich, da normierte Standardplatten verwendet werden können,
die lediglich hinsichtlich ihrer Höhe in Fügerichtung
und ihrer Länge quer zur Fügerichtung an den konkreten
Anwendungszweck angepasst werden müssen. Die Ecksegmente
sind insbesondere von Vorteil, da durch sie in die Seitenplatten
nur stirnseitige Bohrungen eingebracht werden müssen. Unter
anderem hat dies zur Folge, dass alle vier Seitenplatten identisch
mit stirnseitigen Bohrungen und ohne Durchgangsbohrungen ausgebildet
sein können. Die Ecksegmente sind darüber hinaus
gut geeignet, um ergänzende Funktionen zu bieten, wie beispielsweise
Angriffspunkte für Hebemittel, mittels derer eine Handhabung
insbesondere des ersten Rahmens möglich ist.
-
Alle
vier Seitenplatten können hinsichtlich ihres Querschnitts
identisch ausgebildet sein und sich ggf. lediglich hinsichtlich
ihrer Länge unterscheiden. Es ist jedoch bevorzugt, dass
zumindest zwei gegenüberliegende Seitenplatten mit Vertiefungen
versehen sind, die den Eingriff eines Greifinstrumentes zur Handhabung
des oberen Tragteils ermöglichen. Diese Vertiefungen sind
vorzugsweise am außenseitigen oberen Rand der jeweiligen
zwei Seitenplatten in Form einer eingefrästen Spur vorgesehen,
wobei vorzugsweise erst durch das Verbinden des jeweiligen Rahmens
mit der ersten bzw. zweiten Befestigungsplatte die Vertiefung nach
oben geschlossen wird und somit ihren Zweck erfüllen kann.
-
Die
Ecksegmente sind vorzugsweise als in Fügerichtung erstreckte
Profilabschnitte, insbesondere Stranggussprofilabschnitte, ausgebildet.
Vor zugsweise werden diese Stranggussprofile direkt mit dem Querschnitt
der Ecksegmente hergestellt, so dass nur eine geringe Nachbearbeitung
erforderlich ist. Alternativ ist es auch möglich, Normprofile
wie beispielsweise Vierkantprofile zu verwenden, die die Formgebung
des Ecksegmentes durch nachfolgende spanende Bearbeitung erhalten.
In beiden Fällen sind noch die jeweiligen Vorbereitungen
für die formschlüssigen Verbindungsmittel mit
den Seitenplatten vorzusehen, beispielsweise quer zur Erstreckung des
Profils ausgerichteten Bohrungen für Verbindungsschrauben.
-
Vorzugsweise
sind mindestens an zwei gegenüberliegenden Ecksegmenten,
vorzugsweise an allen vier Ecksegmenten, Hebeösen angebracht,
wobei die Hebeösen derart ausgebildet und angebracht sind,
dass sie die Flucht der an dem jeweiligen Ecksegment angrenzenden
Seitenplatten nicht überragen. Die Hebeösen sind
demnach derart vorgesehen, dass sie sich in einem Ruhezustand in
einem Freiraum befinden, der einerseits durch das Ecksegment und
andererseits durch zwei gedachte Ebenen begrenzt wird, die jeweils
der Ebene entsprechen, auf der die Außenseite der jeweiligen
angrenzenden Seitenplatten liegt. Diese Gestaltung erlaubt es, dass gesamte
Gusswerkzeug beziehungsweise zumindest den ersten oder den zweiten
Rahmen trotz des Vorhandenseins der Hebeösen auf einer
Grundfläche zu lagern, die nicht größer
zu sein braucht als jene Fläche, die durch die Beabstandung
der Außenseite der jeweils gegenüberliegenden
Seitenplatten definiert wird. Zweck der Hebeösen ist die
Handhabung der Tragteile beziehungsweise der Rahmen, welche mittels
der Hebeösen in einfacher Art und Weise transportiert werden
können.
-
Als
besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn ein erfindungsgemäßes
Gusswerkzeug, welches einen ersten und einen zweiten Rahmen aufweist,
Seitenplatten am ersten und zweiten Rahmen verwendet, die hinsichtlich
ihrer Höhe in Fügerichtung, hinsichtlich ihrer
Länge quer zur Fügerichtung, hinsichtlich ihrer
Dicke, hinsichtlich der Anordnung ihrer Anschlussbohrungen zur Verbindung
mit den Ecksegmenten und/oder einer Befestigungsplatte und/oder
hinsichtlich des Materials übereinstimmen. Dabei ist es
bereits von Vorteil, wenn einzelne dieser Eigenschaften übereinstimmen.
Es ist dabei nicht zwingend vonnöten, dass alle Seitenplatten
der jeweiligen Rahmen identisch ausgebildet sind. Ein Vorteil ergibt
sich bereits, wenn jeweils eine oder zwei Seitenplatten beider Rahmen
einzelne der genannten Merkmale in identischer Form aufweisen. Die Übereinstimmung
hinsichtlich der genannten Merkmale dient dem oben genannten Baukastenprinzip. Eine
Vielzahl von Bearbeitungsschritten an den Seitenplatten können
durch die ähnliche Gestaltung der Seitenplatten beider
Rahmen im Rahmen einer Basisbearbeitung durchgeführt werden,
wobei durch diese Basisbearbeitung nicht festgelegt wird, ob es sich
um Seitenplatten des ersten oder des zweiten Rahmens handelt. Dies
erlaubt es, mit einer vergleichsweise geringen Lagerhalterung dennoch
alle Bauteile zur Verfügung zu haben, um binnen kurzer Zeit
ein Gusswerkzeug herzustellen, welches an individuelle Spezifikationen
angepasst ist. Im Falle der beschriebenen Seitenplatten ist zwar
denkbar, dass einige Bearbeitungsschritte, beispielsweise die Herstellung
einer Nut für ein Dichtmittel am ersten Rahmen oder die
Herstellung von Anschlussbohrungen zur Verbindung mit einem Maschinentisch
oder einem Adapter am zweiten Rahmen noch zweckspezifisch durchgeführt
werden müssen, diese Bearbeitungsschritte sind jedoch kurzfristig
zu realisieren.
-
In ähnlicher
Art und Weise ist es von Vorteil, wenn die Ecksegmente des ersten
und des zweiten Rahmens hinsichtlich der Höhe der Ecksegmente
in Fügerichtung, hinsichtlich des Querschnitts der Ecksegmente,
hinsichtlich der Anschlussbohrungen zur Verbindung mit den Seitenplatten
und/oder den Hebeösen und/oder hinsichtlich des Materials
der Ecksegmente übereinstimmen. Auch hier ist es bereits von
Vorteil, wenn einzelne dieser Merkmale übereinstimmen.
Der Zweck und die Vorteile sind dabei mit den bei Seitenplatten ähnlicher
Gestaltung genannten Vorteilen identisch. Auch bei den Ecksegmenten sind
somit jenseits einer gemeinsamen Basisbearbeitung der Ecksegmente
des ersten und des zweiten Rahmens nur noch geringfügige
Anpassungen erforderlich, beispielsweise die Einfügung
einer Nut für ein Dichtmittel an den Ecksegmenten des ersten Rahmens.
-
Auch
die erste und zweite Befestigungsplatte stimmen vorzugsweise hinsichtlich
einer oder mehrerer Eigenschaften überein, so beispielsweise
hinsichtlich der Maße der Befestigungsplatten quer zur Fügerichtung,
hinsichtlich der Dicke der Befestigungsplatten, hinsichtlich der
Anschlussbohrungen zur Verbindung mit den Seitenplatten und/oder
den Formteilen und/oder hinsichtlich dem Material der Befestigungsplatten.
Hierdurch wird auch hinsichtlich der Befestigungsplatten erreicht,
dass eine umfangreiche Basisbearbeitung möglich ist, ohne
dass dies mit einer Zweckfestlegung der Befestigungsplatte als erste
oder zweite Befestigungsplatte einhergeht. Mögliche Anpassungen,
die jenseits der Basisbearbeitung noch erforderlich werden können,
sind beispielsweise die Einfügung von Einschussbohrungen an
der ersten Befestigungsplatte oder von Bohrungen für Auswerferstifte
an der zweiten Befestigungsplatte.
-
Wie
bereits erwähnt kann der erste Rahmen dafür vorgesehen
sein, das mindestens eine erste Formteil zu führen. In
einem solchen Fall ist der Rahmen so bemessen, dass eine enge Spielpassung zwischen
ihm und dem ersten Formteil oder den ersten Formteilen besteht.
Von Vorteil ist es jedoch, wenn die ersten Formteile vom ersten
Rahmen bezogen auf eine Ebene, deren Normalenvektor mit der Fügerichtung übereinstimmt,
umlaufend um mindestens 2 mm beabstandet ist. Bei einer solchen
Gestaltung kann der Rahmen bestimmungsgemäß keine Führungsfunktion übernehmen.
Die Ausrichtung des mindestens einen ersten Formteils ist daher
allein durch dessen Festlegung an der Befestigungsplatte erreicht.
-
Dies
reicht jedoch bei einer ausreichend genau gearbeiteten ersten Befestigungsplatte
aus, sodass auf die Führungsfunktion des Rahmens verzichtet
werden kann. Daher kann der Rahmen entsprechend hinsichtlich seines
freien Querschnittes größer geschaffen sein, sodass
eine Kollision zwischen dem Rahmen und den Formteilen während
der Einrichtung des Gusswerkzeugs verhindert wird. Vorzugsweise
ist ein umlaufender Abstand von mehr als 2 mm vorgesehen, insbesondere
von mehr als 5 mm, vorzugsweise sogar von mehr als 20 mm.
-
Der
erste Rahmen erstreckt sich vorzugsweise in Fügerichtung
in Richtung des zweiten Tragteils weniger weit als die summierte
Dicke des ersten und des zweiten Formteils. In einem geschlossenen
Zustand der Form, in dem die Formteile aneinander anliegen, liegt
demnach der erste Rahmen nur an der Befestigungsplatte an, an der
er befestigt ist, während er von der zweiten Befestigungsplatte
zumindest geringfügig beabstandet ist. Er überträgt
daher selbst keine Kräfte. Die auf das Gusswerkzeug aufgebrachten
Kräfte werden daher ausnahmslos oder weit überwiegend über
die Formteile selbst übertragen, sodass diese besonders
dicht aneinander gepresst werden. Die Höhe des ersten Rahmens
ist vorzugsweise so bemessen, dass sie um mindestens 0,2 mm, insbesondere
um mindestens 0,3 mm, geringer ist als die gemeinsame Dicke der
beiden Formteile. Wie oben bereits erwähnt, bedarf es einer
ausreichend genauen Positionierung und Gestaltung der Formteile
keiner zusätzlichen Abdichtung.
-
Vorzugsweise
ist dennoch an der in Richtung des gegenüberliegenden Tragteils
weisenden Seite des ersten Rahmens eine umlaufende Dichtung vorgesehen,
die bei geschlossener Form umlaufend am gegenüberliegenden
Tragteil anliegt. Hierdurch wird ein zusätzlicher Schutz
erzielt, der einerseits das Eindringen von Schmutz in das Formkernwerkzeug
verhindert und andererseits eine zusätzliche Gasabdichtung
für den Verfahrensschritt der Begasung bei der Herstellung
von Sandkernen darstellt.
-
Hinsichtlich
des zweiten Rahmens ist es von Vorteil, wenn dieser eine Hebevorrichtung
zumindest teilweise umschließt, die mindestens einen in
Fügerichtung erstreckten Auswerferstift aufweist, der durch
eine Auswerferbohrung in der zweiten Befestigungsplatte und/oder
im zweiten Formteil hindurch in die Formausnehmung des zweiten Formteils
eingeschoben werden kann. Diese Hebevorrichtung erlaubt es, das
hergestellte Werkstück bzw. den hergestellten Kern aus
der Ausnehmung des zweiten Formteils herauszudrücken, wobei
die Anordnung der vorzugsweise mehreren Auswerferstiften individuell
an die Form des Werkstücks bzw. des Kernes angepasst sein
kann. Die Hebevorrichtung ist vorzugsweise derart mit dem ersten
Tragteil wirkgekoppelt, dass eine Beabstandung der Tragteile voneinander
im Zuge des Entformens auch ein Betätigen der Hebevorrichtung
und ein dadurch verursachtes Ausfahren der Auswerferstifte und damit
ein Auswerfen des hergestellten Werkstücks bzw. Kerns zur
Folge hat.
-
Grundsätzlich
kann die erfindungsgemäße Gestaltung eines Gusswerkzeuges
bei Gusswerkzeugen, insbesondere Kernformwerkzeugen, beliebiger
Größe Anwendung finden. Besonders bevorzugt wird
sie bei Gusswerkzeugen, bei denen eine durch den ersten und/oder
zweiten Rahmen überdeckte Fläche, deren Normalenvektor
mit der Fügerichtung übereinstimmt, mindestens
600 mm × 600 mm beträgt, vorzugsweise mindestens
1.000 mm × 1.000 mm. Die erfindungsgemäße
Gestaltung ist insbesondere bei derartigen großen Werkzeugen
von Vorteil, da bei diesen Werkzeugen die Herstellungsmethoden aus
dem Stand der Technik, insbesondere die Gussherstellung und die
Schweißherstellung der Formkästen, besonders nachteilig
ist, da die jeweils erforderliche Nachbearbeitung und die negativen Auswirkungen
der thermischen Einflüsse eine besonders große
Lageungenauigkeit der Formteile im Betrieb zur Folge haben.
-
Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Gusswerkzeug dadurch gekennzeichnet,
dass der erste und/oder der zweite Rahmen zumindest abschnittsweise
aus einem Material mit einer Zugfestigkeit von mindestens 400 N/mm2, insbesondere von mindestens 450 N/mm2 besteht, wobei vorzugsweise die Seitenplatten
und/oder die Ecksegmente aus diesem Material bestehen und wobei
weiterhin vorzugsweise das Material eine Aluminiumlegierung ist.
Die hohe Zugfestigkeit hat sich als vorteilhaft herausgestellt,
um insbesondere die Lagepositionierung der Formteile während
des Herstellungsprozesses sicher zu gewährleisten. Vorzugsweise
sind alle Segmente des Rahmens und vorzugsweise auch die Befestigungsplatten
aus einem solchen Material gefertigt. Als besonders gut geeignet
haben sich hochfeste bis höchstfeste Aluminiumlegierungen
herausgestellt, so beispielsweise EN-AW 7075. Gerade
bezüglich solcher Aluminiumlegierungen, die nicht oder
nur schwer zu gießen bzw. zu schweißen sind, ist
die vorgeschlagene Gestaltung des Gusswerkzeugs mit einem Mehrsegmentrahmen
zweckmäßig.
-
Die
Erfindung betrifft darüber hinaus, insbesondere als Weiterbildung
der oben beschriebenen Gestaltung, ein gattungsgemäßes
Gusswerkzeug, bei dem das erste Tragteil und/oder das zweite Tragteil
eine Befestigungsplatte aufweist, an der das daran befestigte Formteil
befestigt ist und die zumindest auf ihrer dem Formteil zugewandten
Seite vollständig eben ist. Vorzugsweise ist diese Seite
plangeschliffen. Wie oben bereits erläutert kann auf den
ersten Rahmen verzichtet werden, auch wenn dies nicht empfehlenswert
ist. Durch die Verwendung besonders ebener Befestigungsplatten,
also von Befestigungsplatten, deren Toleranz bezüglich
der Ebenheit unter 0,2 mm liegt, vorzugsweise unter 0,1 mm liegt, kann
erreicht werden, dass die Abdichtung an den Formteilen selbst bereits
ausreicht, um einen Gasaustritt während der Bega sungsphase
zu vermeiden. Die hohe Fertigungsgenauigkeit ist insbesondere durch
das Planschleifen der jeweiligen Befestigungsplatte sowie der Kontaktflächen
der Formteile erreichbar, wobei nachfolgend keinerlei thermische
Fügeverfahren Anwendung finden sollten, um die hohe Genauigkeit
der plangeschliffenen Fläche nicht zu beeinträchtigen.
-
Obwohl
auf den ersten Rahmen verzichtet werden kann, ist es von Vorteil,
wenn ein solcher erster Rahmen vorgesehen ist, der vorzugsweise
dem oben beschriebenen ersten Rahmen entspricht. Alternativ ist
es jedoch auch möglich, einen einstöckigen Rahmen
vorzusehen. Ein solcher einstückiger Rahmen kann durch
Gießen oder Schweißen hergestellt sein. Er weist
vorzugsweise vier miteinander stoffschlüssig verbundene
Seitenabschnitte auf, die einen Freiraum umgeben, in dem beispielsweise
an der Befestigungsplatte festzulegende Formteile angeordnet sein
können.
-
Der
Rahmen ist vorzugsweise mittels lösbarer, formschlüssig
wirkender Verbindungsmittel an der Befestigungsplatte befestigt,
so dass er zu Ausrichtungszwecken abgenommen werden kann, um eine
bessere Zugänglichkeit der Formteile zu gestatten. Die
formschlüssig wirkenden Verbindungsmittel bewirken darüber
hinaus, dass die plangeschliffene Befestigungsplatte nicht durch
ein thermisches Fügeverfahren verzogen wird.
-
Die
Erfindung betrifft weiterhin auch eine Kernformmaschine mit einem
Gusswerkzeug in Form eines Kernformwerkzeugs gemäß der
obigen Beschreibung. Eine solche Kernformmaschine ist mit einer
Zuführungseinrichtung ausgestattet, mittels derer Sand
unter hohem Druck in die Formteile eingeschossen werden kann.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Weiter
Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich außer aus
den Ansprüchen auch aus der nachfolgenden Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches
nachfolgend anhand der Figuren beschrieben wird.
-
1 zeigt
ein vollständiges erfindungsgemäßes Gusswerkzeug
in Form eines Kernformwerkzeugs in einer Explosionsdarstellung.
-
2a bis 2f zeigt
eine geschnittene Darstellung des Kernformwerkzeugs gemäß 1.
-
3 zeigt
eine teilgeschnittene Darstellung eines Rahmens des Kernwerkzeugs
gemäß den vorstehenden Figuren.
-
Detaillierte Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Gusswerkzeug in einer Explosionsdarstellung.
Bei diesem Gusswerkzeug handelt es sich um ein Kernformwerkzeug,
welches folgende Hauptkomponenten umfasst, die in der Reihenfolge
von oben nach unten nachfolgend erläutert werden.
-
Den
oberen Abschluss des Kernformwerkzeugs bildet eine erste Befestigungsplatte 10.
An dieser ist mittels nicht dargestellter Schrauben ein erster Rahmen 20 anschraubbar,
so dass die erste Befestigungsplatte 10 und der erste Rahmen 20 gemeinsam zu
einem ersten, oberen Tragteil 10, 20 für
Formteile 30 verbunden werden können. In diesem
aus der ersten Befestigungsplatte 10 und dem ersten Rahmen 20 gebildeten
nach unten offenen Formkasten sind insgesamt vier Formoberteile 30 befestigt.
Diese Formoberteile 30 weisen jeweils eine in 1 nicht dargestellte
nach unten weisende Formausnehmung 33 auf, wobei die vier
Formausnehmungen 33 der Formoberteile 30 gemeinsam
mit korrespondierenden nach oben offenen Formausnehmungen 43 von vier
korrespondierenden Formunterteilen 40 jeweils eine geschlossene
Kavität bilden, die eine Negativform des jeweils mittels
des Kernformwerkzeugs herzustellenden Kerns darstellen. Die vier
Formunterteile 40 sind für eine Festlegung auf
einer unteren, zweiten Befestigungsplatte 50 vorgesehen,
an deren Unterseite ein zweiter Rahmen 60 befestigt ist.
An den zweiten Rahmen 60 schließt sich an der
Unterseite eine Adapterplatte 70 an, die zur Festlegung
des Kernformwerkzeugs auf einem Maschinentisch vorgesehen ist. Innerhalb
des zweiten Rahmens 60 ist eine Hubplatte 80 angeordnet,
welche über eine Vielzahl vertikal erstreckter Auswerferstifte 82 verfügt,
zu deren Positionen korrespondierend in der unteren Befestigungsplatte 50 sowie
in den Formunterteilen 40 Bohrungen 52, 42 vorgesehen
sind, durch die hindurch die Auswerferstifte 82 bis in
die durch die Formoberteile 30 und die Formunterteile 40 gebildete Kavität 33, 43 hinein
gefahren werden können.
-
Zu
den genannten Komponenten im Einzelnen:
Die obere Befestigungsplatte 10 weist
eine Dicke von 30 mm sowie Breite und Länge von jeweils
1.400 mm auf. Die Befestigungsplatte ist sowohl an ihrer Oberseite 10a als
auch an ihrer Unterseite 10b plangeschliffen, wobei jeweils
die maximale Abweichung von der Ebenheit bei 0,05 mm liegt und die
Parallelität der Oberseite 10a und der Unterseite 10b zueinander
ebenfalls maximal 0,05 mm beträgt. Die obere Befestigungsplatte 10 ist
aus der Stahl 1.2312/2080 hergestellt, der nicht gießfähig
ist, jedoch für den konkreten Anwendungsfall als vorgefertigte
Platte mit vorgegebener Dicke verwendet wird, die lediglich durch
Fräsbearbeitung hinsichtlich ihrer äußeren
Abmessungen bearbeitet wurde. An den äußeren Rändern
der oberen Befestigungsplatte 10 ist umlaufend eine Vielzahl
von Anschlussbohrungen 11 vorgesehen, die der lösbaren Verbindung
der Befestigungsplatte 10 mit dem Rahmen 20 dienen.
An der Befestigungsplatte 10 sind darüber hinaus
Anschlussbohrungen 14 zur Festlegung der Formoberteile 30 vorgesehen.
Weiterhin ist eine Vielzahl von sich in Fügerichtung 2 erstreckende
Einschussbohrungen 12 vorgesehen, die die obere Befestigungsplatte 10 durchbrechen
und die dem Einschießen des Gusswerkstoffs dienen, vorliegend
dem Einschuss von Sand. Des Weiteren sind Führungsbohrungen 15 vorgesehen,
die dem Führen von einer nicht dargestellten Düsenplatte
sowie einer nicht dargestellten Glattdrückerplatte dienen.
-
Sehr ähnlich
zur oberen Befestigungsplatte 10 ist die untere Befestigungsplatte 50 ausgebildet. Ihre
Dicke von 30 mm sowie ihre Breite und Länge von jeweils
1.400 mm stimmen mit der oberen Befestigungsplatte 10 über
ein. Ebenfalls übereinstimmend mit der oberen Befestigungsplatte
sind Anschlussbohrungen 51, 54 in den Randbereichen
bzw. im Zentrum der zweiten Befestigungsplatte 50 vorgesehen,
welche im Falle der zweiten Befestigungsplatte der Verbindung mit
dem zweiten Rahmen 60 bzw. mit den Formunterteilen 40 dienen.
Das Material der Befestigungsplatten 10, 50 ist
ebenfalls die Stahl 1.2312/2080. Abweichend von der ersten Befestigungsplatte 10 sind
die bereits genannten Bohrungen 52 in der unteren Befestigungsplatte 50 für
die Auswerferstifte 82 vorgesehen. Die Befestigungsplatten 10, 50 stimmen
somit bezüglich aller Merkmale mit Ausnahme der Einschussbohrungen 12 bzw. der
Bohrungen 52 für die Auswerferstifte 82 überein.
-
Dies
gestattet es, die Befestigungsplatten 10, 50 weitgehend
fertig bearbeitet, jedoch noch ohne die Einschussbohrungen 12 und
ohne die Bohrungen 52, in einem Lager vorzuhalten, ohne
dass diese Basisbearbeitung bereits eine Festlegung des schlussendlichen
Zwecks der Befestigungsplatte mit sich bringt.
-
Der
obere Rahmen 20 besteht aus insgesamt acht Segmenten, die
in 1 zum besseren Verständnis voneinander
getrennt dargestellt sind. Beim Rahmen 20 finden jeweils
gegenüberliegende Seitenplatten 22 und Seitenplatten 24 als
Hauptsegmente Verwendung, die über Ecksegmente 26 miteinander
verbunden sind. Bei den Seitenplatten 22 handelt es sich
um hinsichtlich der Dicke unbearbeitete Platten, die lediglich beispielsweise
mittels Fräsbearbeitung auf die gewünschte Hohe
von 210 mm und die gewünschte Länge von 1.100
mm bearbeitet wurden. Die anderen Seitenplatten 24 unterscheiden sich
hiervon lediglich dadurch, dass an der Außenseite im oberen
Bereich eine Nut 24a durch Fräsbearbeitung eingearbeitet
wurde. Diese Nut 24a bildet nach Befestigung des Rahmens 20 an
der oberen Befestigungsplatte 10 einen Eingriffskanal,
mittels dessen eine Lagerung oder Handhabung des Tragteils bestehend
aus Befestigungsplatte 10 und Rahmen 20 vereinfacht
wird. Die Seitenplatten 22, 24 weisen darüber
hinaus jeweils Anschlussbohrungen 21 an ihrer Oberseite
auf, die zur Verbindung der Befestigungsplatte 10 mit dem
Rahmen 20 korrespondierend zu den Anschlussbohrungen 11 der
oberen Befestigungsplatte 10 angeordnet sind. Verbunden werden
die Seitenplatten 22, 24 durch die insgesamt vier
Ecksegmente 26, welche jeweils als Abschnitt eines Strangprofils
hergestellt werden und eine außenliegende Vertiefung 26a aufweisen.
Die Seitenplatten 22, 24 weisen stirnseitig Verbindungsbohrungen
zur Verbindung mit den Ecksegmenten 26 auf, wobei korrespondierend
hierzu in der Vertiefung 26a der Ecksegmente 26 in
Richtung der Seitenplatten 22, 24 ausgerichtete
Anschlussbohrungen vorgesehen sind. Diese Bohrungen in den Seitenplatten 22, 24 sowie
in den Ecksegmenten 26 erlauben es, die Segmente 22, 24, 26 in
einfacher und schneller Art und Weise miteinander zum Gesamtrahmen 20 zu
verbinden. Die Gestaltung mit den die Außenmaße
des Rahmens 20 maßgeblich beeinflussenden Seitenplatten 22, 24 erlaubt
eine unkomplizierte Anpassung der Größe des Rahmens 20 an
konkrete Anforderungen, insbesondere hinsichtlich der Größe.
Vorzugsweise umfasst die Produktpalette eines Herstellers erfindungsgemäßer
Kernformwerkzeuge Rahmen, die orientiert an festen Rastermaßen
in verschiedenen Größen geliefert werden können,
wobei die Schrittweite in den beiden Haupterstreckungsrichtungen
der Rahmen vorzugsweise 100 mm beträgt, so dass der Hersteller
lediglich wenige Typen von Seitenplatten vorhalten muss, um schnell
in den Grenzen der definierten Rastermaße beliebige Größen
liefern zu können. Die Segmente 22, 24, 26 sind
ausnahmslos ebenfalls aus der schwer gießfähigen
Aluminiumlegierung EN-AW 7075 hergestellt und daher vergleichsweise
leicht.
-
Der
untere, zweite Rahmen 60 entspricht weitgehend dem oberen,
ersten Rahmen 20. Er ist ebenfalls aus Ecksegmenten 66 und
Seitenplatten 62, 64 zusammengesetzt, wobei alle
hinsichtlich des Rahmens 20 genannten Merkmale identisch
verwirklicht sind. Ein Unterschied besteht darin, dass die Seitenteile 62, 64 des
unteren Rahmens 60 zusätzlich Anschlussbohrungen 63 aufweist,
die als nach unten offene Sackbohrungen mit einem Gewinde ausgebildet
sind und die der Festlegung des unteren Rahmens 60 an dem
Adapter 70 dienen, der seinerseits am Maschinentisch festgelegt
werden kann. Diese in 1 durch nur eine Anschlussbohrung 63 exemplarisch
dargestellte Anschlussbohrungen 63 werden beim oberen Rahmen 20 nicht
benötigt. Der obere Rahmen 20 weist stattdessen
eine umlaufende Nut 23 auf, die sich entlang der Seitenplatten 22, 24 sowie
entlang der Ecksegmente 26 erstreckt und die der Aufnahme
eines Dichtmittels wie einer Dichtschnur dient, deren Zweck im Weiteren
noch erläutert ist. Ein weiterer Unterschied zwischen den
Rahmen 20, 60 besteht darin, dass in die Vertiefungen 66a der Ecksegmente 66 Hebeösen 68 eingeschraubt
sind. Diese Hebeösen 68 sowie ein daran vorgesehener Befestigungsring 69 sind
durch ihre versenkte Befestigung an den Ecksegmenten 66 im
dargestellten Zustand derart angeordnet, dass sie mit der Flucht
der Außenflächen der Seitenplatten 64, 62 nicht
kollidieren und somit über die durch die Außenmaße
des Rahmens definierte Grundfläche nicht hinausragen.
-
Damit
sind auch hinsichtlich der Rahmen 20, 60 die weitaus
meisten Merkmale bei beiden Rahmen gleichermaßen verwirklicht,
so dass auch hier die Möglichkeit besteht, die Seitenplatten
und die Ecksegmente in einer basisbearbeiteten Form vorzuhalten,
ohne dass diese Basisbearbeitung einer Festlegung hinsichtlich des
konkreten Verwendungszwecks mit sich bringt. Stattdessen kann fallweise durch
Herstellung der Anschlussbohrungen 63 und der Bohrungen
für die Hebeösen 68 bzw. der umlaufenden
Nut 23 festgelegt werden, wie die Seitenplatte bzw. das
Ecksegment verwendet werden soll.
-
Zur
Festlegung an der oberen Befestigungsplatte 20 sind die
bereits erwähnten Formoberteile 30 vorgesehen,
welche über Anschlussbohrungen 34 verfügen,
mittels derer sie unter Zuhilfenahme der Anschlussbohrungen 14 in
der oberen Befestigungsplatte 10 an dieser festgeschraubt
werden können. Weiterhin weisen die Formoberteile 30 Einschussbohrungen 32 auf,
die korrespondierend zu den Einschussbohrungen 12 in der
oberen Befestigungsplatte 10 angeordnet sind. Die oberen
Anschlussflächen 30a der oberen Formteile 30 sind
ebenso wie die untere Seite 10b der Befestigungsplatte 10 mit
entsprechender Genauigkeit bearbeitet, beispielsweise plangeschliffen,
so dass die Formoberteile 30 hinsichtlich der Fügerichtung 2 relativ
zur Befestigungsplatte im angeschraubten Zustand eine hochgradig
genaue Positionierung aufweisen.
-
Analog
zu den Formoberteilen 30 sind die Formunterteile 40 ausgebildet.
Auch diese weisen auf ihrer in Richtung der Befestigungsplatte 50 gerichteten
Seite 40b Anschlussbohrungen 44 zur Befestigung
an der unteren Befestigungsplatte 50 mittels der dort korrespondierend
vorgesehener Anschlussbohrungen 54 auf. Statt der Einschussbohrungen 32 sind
bei den unteren Formteilen 40 allerdings die bereits genannten
Bohrungen 42 für die Auswerferstifte 82 vorgesehen.
Ebenso wie bei der oberen Befestigungsplatte 10 sowie den
Formoberteilen 30 sind zur exakten Positionierung in Fügerichtung 2 die
unteren Seiten 40b der Formunterteile 40 mit einer
ebenso hohen Genauigkeit bearbeitet bzw. plangeschliffen wie die
obere Seite 50a der unteren Befestigungsplatte 50.
-
Die
letzte wesentliche Komponente ist die Hubplatte 80 mit
den Auswerferstiften 82. Diese Hubplatte 80 ist
an keiner der beschriebenen Komponenten festgelegt. Sie kann durch
einen nicht näher dargestellten Mechanismus separat relativ
zum unteren Tragteil 50, 60 angehoben werden,
so dass nach einer Trennung des oberen Tragteils 10, 20 vom
unteren Tragteil 50, 60 zum Zwecke der Entformung durch
eine gemeinsame Aufwärtsbewegung der Hubplatte 80 und
der Auswerferstifte 82 ein Herausdrücken des dann
in der Formausnehmung 43 liegenden Kerns möglich
ist.
-
Die 2a bis 2f zeigen
das zusammengesetzte Kernformwerkzeug der 1 bei einem
vereinfacht dargestellten Herstellungsvorgang von Sandkernen.
-
Aus 2a ist
der Zustand bei der Vorbereitung des Kernformwerkzeugs zu ersehen.
Hierfür wird der obere Rahmen 20 zuvor abgenommen,
so dass das Tragteil lediglich noch aus der Befestigungsplatte 10 besteht,
die in nicht näher dargestellter Art und Weise mit einer
nicht dargestellten absenkbaren Hebevorrichtung verbunden ist, die
mit Anschlüssen zur Zuführung von Sand als Kerngussmaterial
versehen ist. Die obere Befestigungsplatte 10 wird zusammen
mit den Formoberteilen 30 abgesenkt, bis die Formoberteile 30 mit
ihren plangeschliffenen Unterseiten 30b in richtiger Orientierung
auf den ebenfalls plangeschliffenen Oberseiten 40a der Formunterteile 40 aufliegen.
Falls es noch einen Versatz quer zur Fügerichtung 2 gibt,
kann dieser im dargestellten Stadium ausgeglichen werden, beispielsweise
durch eine Verschiebung der oberen Befestigungsplatte 10 relativ
zu der nicht dargestellten absenkbaren Haube oder durch eine Verlagerung
der Formoberteile 30 bzw. der Formunterteile 40 relativ zur
der jeweiligen Befestigungsplatte 10 bzw. 50. Nachdem
die korrekte Ausrichtung hierdurch sichergestellt ist, wird die
obere Befestigungsplatte 10 gemeinsam mit den Formoberteilen 30 soweit
angehoben, dass nachfolgend der Rahmen 20 an der oberen Befestigungsplatte 10 befestigt
werden kann.
-
Der
nach Befestigung des Rahmens erzielte Zustand ist in der 2b dargestellt.
Dieser Zustand stellt den Ausgangszustand für den nachfolgenden Herstellungsvorgang
der Sandkerne dar. Die beschriebene Ausrichtung kann als Teil des
Fertigungsprozesses bereits beim Hersteller durchgeführt
werden oder alternativ direkt auf einer Kernformmaschine stattfinden,
deren relativ höhenveränderbare Haube in diesem
Fall als Hebevorrichtung dienen kann.
-
Ausgehend
von dem Zustand der 2b beginnt der eigentliche Herstellungsvorgang
zur Herstellung von Sandkernen. Hierzu wird zunächst das obere
Tragteil, bestehend aus der oberen Befestigungsplatte 10 sowie
dem oberen Rahmen 20, abgesenkt, bis die Unterseiten 30b der
Formoberteile 30 wieder auf den Oberseiten 40a der
Formunterteile 40 zur Anlage kommen. In diesem Zustand,
der in 2c dargestellt ist, berühren
die unteren Stirnflächen des Rahmens 20 die untere
Befestigungsplatte 50 nicht, sondern sind von dieser noch
etwa um 0,5 mm beabstandet. Durch die umlaufende Dichtschnur 27,
die in der Nut 23 eingelegt ist, wird dennoch ein gasdichter
Abschluss des durch die obere Befestigungsplatte 10, die
untere Befestigungsplatte 50 und den Rahmen 20 gebildeten
Freiraums hergestellt. In diesem Zustand wird eine Haltekraft von
600 kN auf den unteren Rahmen 60 ausgeübt, die
nahezu vollständig über die Formoberteile 30 und
Formunterteile 40 vom oberen Tragteil 10, 20 in
das untere Tragteil 50, 60 eingeleitet wird, so
dass die Formteile 30, 40 fest gegeneinander gepresst
werden. Der Anteil dieser Kraft, der an den Formteilen 30, 40 vorbei
durch den Rahmen 20 unmittelbar in die untere Befestigungsplatte 50 eingeleitet
wird, ist sehr gering.
-
In
diesem mit 600 kN belasteten Zustand erfolgt das Einschießen
des druckbeaufschlagten Sandes durch die entsprechenden Bohrungen 12, 32,
so dass sich der in der 2d dargestellte
Zustand einstellt, in dem die Formausnehmungen 33, 43 der Formteile 30, 40 vollständig
mit Sand befüllt sind. Um das Entweichen der zuvor in den
Formausnehmungen 33, 43 befindlichen Luft zu gewährleisten,
können zusätzliche Entlüftungsöffnungen
vorgesehen sein. Anschließend werden durch jeweils einen
nicht dargestellten Glattdrücker Sandreste in den Bohrungen 32 eingeebnet.
Zur Verfestigung des Sandes werden nachfolgend die bis zu diesem
Zeitpunkt noch nicht zu einem festen Körper verbundenen Sandvolumina
in Formausnehmungen 33, 43 begast, wobei dies
durch die Einschussöffnungen 12, 32 oder separate
dafür vorgesehene Begasungsöffnungen geschehen
kann. Das Gas kann bei ausreichend exakter Orientierung der Formteile 30, 40 die
Formausnehmungen 33, 43 durch Ringspalte zwischen
den Wandungen der Bohrungen 42, 52 und den darin
befindlichen Auswerferstiften 82 oder aber durch speziell
hierfür vorgesehene Entgasungsöffnungen verlassen.
In jedem Fall ist sichergestellt, dass die vollständigen
Volumina mit Gas versorgt werden, so dass sich in homogener Form
eine Verfestigung des Sandes zu festen Sandkernen 90 ergibt.
Selbst wenn die Formteile 30, 40 nicht ausreichend
exakt aufeinander liegen, um ein Entweichen des Gases durch den
Teilungsspalt zwischen den Formteilen 30, 40 vollständig
zu verhindern, wird dennoch eine vollständige Begasung
gewährleistet, da die Undichtigkeit lediglich dazu führt,
dass der Raum um die Formteile 30, 40 mit dem
Gas befüllt wird. Ein Austreten aus diesem Raum ist jedoch
aufgrund des Rahmens 20 und der Dichtschnur 27 nicht
möglich.
-
Nachdem
die Begasung abgeschlossen wurde, wird das Gas ausgespült.
Nachfolgend wird das obere Tragteil 10, 20 mitsamt
den Formoberteilen 30 angehoben, wobei die Sandkerne 90 zunächst
in ihrer Position in den Formausnehmungen 43 der Formunterteile 40 verbleiben.
Erst nach Abschluss der Aufwärtsbewegung des oberen Tragteils 10, 20 und der
Formoberteile 30, dargestellt in 2e, wird auch
die Hubplatte 80 angehoben, so dass die Auswerferstifte 82 in
die Formausnehmung 43 der Formunterteile 40 eindringen
und die Sandkerne 90 anheben.
-
Hieraus
ergibt sich der Zustand der 2f, der
die automatisierte oder manuelle Entnahme der Sandkerne gestattet.
-
3 zeigt
nochmals einen Schnitt durch das erfindungsgemäße
Kernformwerkzeug. Es handelt sich um eine teilgeschnittene Ansicht
auf den Rahmen 20, wobei der Rahmen 60 in oben
beschriebener Art und Weise nahezu identisch aufgebaut ist. Es ist
zu ersehen, wie über die stirnseitigen Verschraubungen
die Ecksegmente 26 mit den Seitenplatten 22, 24 verbunden
sind. Die beispielsweise durch Fräsen exakt hergestellten
Kontaktflächen an den Seitenplatten und/oder an den Ecksegmenten gewährleisten,
sodass der Rahmen exakt die gewünschte Größe
hat, ohne dass hierfür eine angepasste Gussform erstellt
werden muss oder ein aufwändiger Schweißvorgang
mit aufwändiger Nachbearbeitungsphase vonnöten
ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - EN-AW 7075 [0035]
- - EN-AW 7075 [0049]