DE102009031604A1

DE102009031604A1 - Sandgusswerkzeug

Info

Publication number: DE102009031604A1
Application number: DE200910031604
Authority: DE
Inventors: Ivo Herzog
Original assignee: Herzog and Herzog Holding und Service GmbH
Current assignee: Herzog and Herzog Holding und Service GmbH
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2011-01-20

Abstract

Sandgusswerkzeug, welches zur Herstellung von Sandgussprodukten vorgesehen ist, mit einem ersten und einem zweiten Formteil (14, 24), die relativ zueinander in Richtung einer Z-Achse bewegbar sind und die jeweils eine Formausnehmung (14a, 24a) aufweisen, wobei diese erste und zweite Formausnehmung (14a, 24a) gemeinsam die Form des herzustellenden Sandgussproduktes definieren, und einer Düseneinheit (60) und/oder einer Glattdrückereinheit (70), die auf der der ersten Formausnehmung (14a) abgewandten Seite des ersten Formteils (14) angeordnet ist und relativ zum ersten Formteil (14) in Richtung der Z-Achse beweglich ist, wobei die Düseneinheit (60) bzw. Glattdrückereinheit (70) mindestens eine Düse (64) zum Einschießen von Sand in die Formausnehmungen (14a, 24a) bzw. mindestens einen Glattdrückerstift (74) zum Glattdrücken von zuvor eingeschossenem Sand aufweist, die bzw. der sich zumindest teilweise in eine in Richtung der Z-Achse ausgerichtete Zugangsbohrung (14c) im ersten Formteil erstreckt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass dem ersten Formteil (14a) eine Auswerfereinheit (30) zugeordnet ist, die gegenüber der Düseneinheit (60) bzw. der Glattdrückereinheit (70) sowie gegenüber dem ersten Formteil (14a) in Richtung der Z-Achse bewegbar ist, wobei die Auswerfereinheit (30) mindestens einen Auswerferstift (34) aufweist, der sich in eine in Richtung der Z-Achse erstreckte von der Zugangsbohrung (14c) unterscheidende Auswerferbohrung (14b) des ersten Formteils erstreckt.

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Sandgusswerkzeug, welches zur Herstellung von Sandgussprodukten vorgesehen ist. Ein gattungsgemäßes Sandgusswerkzeug weist ein erstes und ein zweites Formteil auf, die relativ zueinander in Richtung einer Z-Achse bewegbar sind und die einander zugewandt jeweils über eine Formausnehmung verfügen, wobei diese erste und zweite Formausnehmung gemeinsam die Form des herzustellenden Sandgussproduktes definieren. Das gattungsgemäße Sandgusswerkzeug weist weiterhin eine Düseneinheit und/oder eine Glattdrückereinheit auf, die auf der der ersten Formausnehmung abgewandten Seite des ersten Formteils angeordnet ist und relativ zum Formteil in Richtung der Z-Achse beweglich ist, wobei die Düseneinheit bzw. die Glattdrückereinheit mindestens eine Düse zum Einschießen von Sand in die Formausnehmungen bzw. mindestens einen Glattdrückerstift zum Glattdrücken von zuvor eingeschossenem Sand aufweist, wobei die mindestens eine Düse bzw. der mindestens eine Glattdrückerstift sich beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Werkzeugs zumindest zeitweise in eine in Richtung der Z-Achse ausgerichteten Zugangsbohrung im ersten Formteil erstreckt.
Gattungsgemäße Sandgusswerkzeuge dienen der Herstellung von Sandgussprodukten. Deren Zweck ist insbesondere die Nutzung als Formkerne in nachfolgenden Metallgussprozessen, bei denen diese Formkerne aus Sandausnehmungen im herzustellenden Metallgussteil Kavitäten definieren.
Die Herstellung der Sandkerne erfolgt dadurch, dass Sand in die gemeinsame Formausnehmung eingebracht wird, die durch die beiden Formausnehmungen des ersten und des zweiten Formteils gemeinsam gebildet wird. Die genannte Düseneinheit mit der mindestens einen Düse dient hierbei dem Einschießen des rieselfähigen bzw. fließfähigen Sandes. Die genannte Glattdrückereinheit mit dem mindestens einen Glattdrückerstift findet Verwendung, um nach dem Einschuss des Sandes in die gemeinsame Formausnehmung im Bereich der Zugangsbohrungen verbliebene Sandreste bis in die gemeinsame Formausnehmung hineinzudrücken, so dass sich im Bereich der formausnehmungsseitigen Enden der Zugangsbohrungen keine ungewünschten Fehler am Sandgussprodukt einstellen.
Sobald der Sand die durch die beiden Formausnehmungen gebildete gemeinsame Formausnehmung vollständig ausfüllt, folgt die Verfestigung, durch die der Sand zu einem festen Formkörper verbunden wird. Hierzu gibt es verschiedene Möglichkeiten. So kann der Sand beispielsweise durch einen Begasungsprozess zu einem Formkörper verfestigt werden.
Problematisch ist die Entformung des hergestellten Formkörpers. Während es bei dem zweiten und üblicherweise unteren Formteil bekannt ist, Auswerferstifte vorzusehen, die zum Zwecke des Entformens in die zweite Formausnehmung einrücken und dadurch den Sandformkörper von der zweiten Formausnehmung lösen, ist es hinsichtlich der Trennung des Sandkörpers vom ersten und üblicherweise oberen Formteil üblich, die Glattdrückerstifte zum Zwecke des Auswerfens zu verwenden. Während die Glattdrückerstifte zum Zwecke des eigentlichen Glattdrückens nur soweit in die Zugangsbohrungen eingeschoben werden, dass ihre Stirnseite in etwa bündig mit der Kontur der ersten Formausnehmung angeordnet ist, müssen sie zum Zwecke des Trennens des Sandkörpers von der ersten Formausnehmung jedoch weiter in die erste Formausnehmung hinein einrücken. Dies bringt mehrere Probleme mit sich. Um bis in die erste Formausnehmung einrücken zu können, müssen die Glattdrückerstifte eine Formgebung aufweisen, die an die Formgebung der Zugangsbohrungen derart angepasst ist, dass ein Einrücken bis in die erste Formausnehmung möglich ist. Eine derartige Formgebung der Zugangsbohrungen und der Glattdrückerstifte führt jedoch zwangsläufig auch dazu, dass beim zuvor durchgeführten Glattdrücken ein Ringspalt zwischen dem Glattdrückerstift und der Zugangsbohrung im Bereich der Kontur der ersten Formausnehmung verbleibt, der zu Störstellen am herzustellenden Sandkern führt. Hinzu kommt, dass das Einrücken der Glattdrückerstifte bis in die erste Formausnehmung hinein leicht zu Schäden an den Kanten der Zugangsbohrungen im Bereich der Kontur der ersten Formausnehmung führen kann. Insbesondere da die Relativlage der Glattdrückereinheit und der Glattdrückerstifte relativ zum ersten Formteil aufgrund der Tatsache, dass die Glattdrückereinheit üblicherweise im Wechsel mit der Düseneinheit Verwendung findet, Ungenauigkeiten unterliegt, wird das Problem der Verletzung der Kanten der Zugangsbohrung noch verschärft.
Aufgabe und Lösung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Sandgusswerkzeug dahingehend weiterzubilden, dass eine verschleißärmere Entformung des Sandkerns vom ersten Formteil ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass dem ersten Formteil eine Auswerfereinheit zugeordnet ist, die gegenüber der Düseneinheit bzw. der Glattdrückereinheit sowie gegenüber dem ersten Formteil in Richtung der Z-Achse bewegbar ist, wobei die Auswerfereinheit mindestens einen Auswerferstift aufweist, der sich in eine in Richtung der Z-Achse erstreckte von der ersten Zugangsbohrung unterscheidende Auswerferbohrung des ersten Formteils erstreckt.
Im Zusammenhang mit den Düsen, den Glattdrückerstiften und den Auswerferstiften sowie den jeweiligen korrespondierenden Bohrungen im ersten Formteil wird im weiteren jeweils der Plural verwendet, da Ausgestaltungen mit jeweils mehreren dieser Komponenten als vorteilhaft angesehen werden. Im Einzelfall kann jedoch auch eine Gestaltung mit nur einem Glattdrückerstift/nur einer Düse und/oder mit nur einem Auswerferstift zweckmäßig sein.
Gemäß der erfindungsgemäßen Gestaltung sind am ersten Formteil Bohrungen zweier unterschiedlicher Art vorgesehen. Zum einen sind die von gattungsgemäßen Sandgusswerkzeugen bereits bekannten Zugangsbohrungen für Düsen und/oder Glattdrückstifte im ersten Formteil vorgesehen, die das Einschießen des Sandes und das Glattdrücken des Sandes gestatten. Diese Zugangsbohrungen können jedoch in einer von der üblichen Gestaltung abweichenden und im Weiteren noch beschriebenen Art und Weise ausgebildet und auf die Glattdrückerstifte angepasst sein, da es nicht erforderlich ist, dass die Glattdrückerstifte in relevantem Maße bis in die erste Formausnehmung einrücken. Neben den Zugangsbohrungen für die Glattdrückerstifte/Düsen sind dedizierte Auswerferbohrungen vorgesehen, in denen die Auswerferstifte angeordnet sind. Diese Auswerferstifte sind vorzugsweise als Teil einer gemeinsamen Auswerfereinheit gemeinsam in Richtung der Z-Achse gegenüber dem ersten Formteil bewegbar.
Die Auswerferstifte sind Teil einer gemeinsamen Auswerfereinheit, deren verbindende Basis, beispielsweise eine Auswerferplatte, an der die Auswerferstifte befestigt sind, auf der der ersten Formausnehmung abgewandten Seite des ersten Formteils angeordnet ist. Die Auswerferbohrungen dienen insbesondere der Führung der Auswerferstifte. Während des Regelbetriebs ist es nicht erforderlich, die Auswerferstifte aus den Auswerferbohrungen vollständig zu entfernen. Dies erlaubt es, die Auswerferstifte mit einer sehr engen Spielpassung in die korrespondierenden Auswerferbohrungen einzufügen. Die Spielpassung kann so bemessen sein, dass sie zwar eine Entlüftung des Sandkerns nach dem Begasen erlaubt, dabei jedoch eine maximale Spaltbreite im Bereich oder unterhalb der Korngröße des Sandes aufweist, so dass es hier nicht zu störenden Graten am Sandkern kommt. Vorzugsweise ist die Spielpassung so bemessen, dass ein Spalt zwischen dem Auswerferstift und der Auswerferbohrung auch bei exzentrischer Anordnung des Auswerferstiftes 0,2 mm nicht übersteigt.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Auswerferstifte an der Basis, beispielsweise also an einer Auswerferplatte, schwimmend gelagert sind und dadurch orthogonal zur Z-Achse begrenzt beweglich sind. Diese bei Glattdrückern gemäß der konventionellen Bauweise nicht mögliche Gestaltung ist insbesondere im Hinblick auf die genannte enge Spielpassung der Auswerferstifte vorteilhaft, da ein Verkanten der Auswerferstifte in den Auswerferbohrungen hierdurch wirksam vermieden wird.
Ein erfindungsgemäßes Sandgusswerkzeug weist demnach eine von der Düseneinheit und der Glattdrückereinheit separate Auswerfereinheit auf, die vorzugsweise nicht entfernt werden muss, um Sand in die Formausnehmungen einzuschießen bzw. um Sand mittels der Glattdrückerstifte in die Formausnehmungen einzuschieben. Neben der Auswerfereinheit sind zusätzlich vorzugsweise sowohl die Düseneinheit als auch die Glattdrückereinheit vorhanden, wobei diese vorzugsweise im Wechsel mit den Düsen bzw. Glattdrückerstiften während des Fertigungsvorganges in die Zugangsbohrungen im ersten Formteil eingeschoben werden.
Als besonders bevorzugt wird es angesehen, wenn die Auswerfereinheit bzw. deren Basis zwischen dem ersten Formteil einerseits und der Düseneinheit bzw. Glattdrückereinheit andererseits angeordnet ist. Diese Angabe bezieht sich dabei jeweils auf den Zustand, in dem die Düsen bzw. die Glattdrückerstifte in die Zugangsbohrung des ersten Formteils eingefügt sind. Durch die Anordnung der Auswerfereinheit bzw. der Basis der Auswerfereinheit auf der in Richtung des Formteils weisenden Seite der Glattdrückereinheit bzw. der Düseneinheit behindert die Auswerfereinheit den Wechsel zwischen Düseneinheit und Glattdrückereinheit nicht. Ein Trennen der Düseneinheit bzw. Glattdrückereinheit von dem ersten Formteil ist somit möglich, ohne dass hierfür die Auswerfereinheit gehandhabt werden muss.
Vorzugsweise sind in der Auswerfereinheit, insbesondere in der Auswerferplatte, Durchbrechungen vorgesehen, durch die hindurch sich die Düsen der Düseneinheit bzw. die Glattdrückerstifte der Glattdrückereinheit erstrecken können. Die Durchbrechungen sind also korrespondierend zu den Zugangsbohrungen im ersten Formteil angeordnet. Bei Verwendung einer Glattdrückereinheit mit mehreren Glattdrückerstiften und/oder einer Düseneinheit mit mehreren Düsen sind vorzugsweise mehrere Durchbrechungen in der Basis der Auswerfereinheit vorgesehen.
Die Auswerfereinheit ist relativ zur Glattdrückereinheit bzw. Düseneinheit sowie relativ zum ersten Formteil beweglich. Um die Auswerfereinheit gegenüber dem ersten Formteil bewegen zu können und dadurch eine Trennung des Sandkerns zu bewirken, kann an der Gießmaschine, in der das Sandgusswerkzeug verwendet wird, ein entsprechender dedizierter Aktor vorhanden sein, durch den die Auswerfereinheit relativ zum ersten Formteil bewegbar ist.
Vorzugsweise ist es jedoch vorgesehen, dass die Auswerfereinheit bedingt durch die Relativbewegung der Formteile zueinander gegenüber dem ersten Formteil bewegbar ist. Hierfür ist es insbesondere bevorzugt, dass an der Auswerfereinheit einerseits und am zweiten Formteil andererseits jeweils ortsfeste Wechselwirkungsabschnitte vorgesehen sind, die zum unmittelbaren oder mittelbaren Zusammenwirken dahingehend ausgebildet sind, dass bei einem Schließen der Formteile die Auswerfereinheit relativ zum ersten Formteil derart bewegt wird, dass die Auswerferstifte aus der ersten Formausnehmung herausgezogen werden.
Bei einer solchen Gestaltung kommt im Zuge des Schließens der Formteile eine Wechselwirkung zwischen der Auswerfereinheit und dem zweiten Formteil zustande, wobei die Auswerfereinheit und das zweite Formteil zu diesem Zweck nicht zwingend in unmittelbaren Berührkontakt miteinander gelangen müssen. Es reicht aus, wenn unter Zwischenschaltung eines Zwischengliedes wie beispielsweise einem Abschnitt einer der zweiten Formhälfte zugeordneten Auswerfereinheit die Wechselwirkung zustande kommt. Vorzugsweise ist die Wechselwirkung zwischen den Wechselwirkungsabschnitten dabei so beschaffen, dass die Auswerfereinheit der ersten Formhälfte gegenüber dem ersten Formteil im Zuge des Schließens der Formteile gemeinsam mit dem zweiten Formteil verlagert wird. In einer Endstellung, in der die Formteile bündig aneinander liegen, sind dadurch die Auswerferstifte vorzugsweise genau soweit aus der ersten Formausnehmung herausgezogen, dass die Stirnseiten der Auswerferstifte bündig mit der Kontur der ersten Formausnehmung abschließen.
Auch für die Bewegung der Auswerfereinheit in entgegengesetzter Richtung relativ zum Formteil kann es vorgesehen sein, dass dies über einen maschinenseitigen Aktor erfolgt, der mit der Auswerfereinheit verbunden ist. Bevorzugt ist es allerdings, dass zwischen dem ersten Formteil oder der Glattdrückereinheit einerseits und der Auswerfereinheit andererseits ein Aktor angeordnet ist, durch den die Auswerfereinheit derart gegenüber dem ersten Formteil bzw. der Glattdrückereinheit kraftbeaufschlagbar ist, dass der mindestens eine Auswerferstift in die Formausnehmung einrückt.
Bei dieser Gestaltung ist somit eine Relativbewegung der Auswerfereinheit gegenüber dem ersten Formteil ohne einen externen gießmaschinenseitigen Aktor möglich. Stattdessen kann der Aktor, beispielsweise ein Hydraulikzylinder, zwischen dem Formteil und der Auswerfereinheit angeordnet sein und dadurch zum Zwecke des Entformens die Auswerferstifte in die Formausnehmung einrücken. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn dem Aktor ein werkzeugseitig vorgesehener Energiespeicher zur Betätigung des Aktors zugeordnet ist, dessen Energieniveau beim Schließen der beiden Formteile erhöht wird. Bei einer Gestaltung mit einem solchen Energiespeicher bedarf es keiner externen Energiequelle, um die für das Lösen des Sandkerns von der ersten Formausnehmung erforderliche Energie aufzubringen. Stattdessen wird diese Energie bereits beim Schließen der Formteile aufgebracht und gespeichert.
Die einfachste und bevorzugte Gestaltung der Kombination eines solchen Aktors mit zugehörigem Energiespeicher liegt in der Verwendung eines Federmittels, welches beim Schließen der Formteile elastisch gespannt wird und beim anschließenden Öffnen der Formteile wieder entspannt wird und dabei die Auswerfereinheit derart gegenüber dem ersten Formteil verlagert, dass die Auswerferstifte in die erste Formausnehmung einrücken.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Formgebung der Glattdrückerstifte einerseits und der den Glattdrückerstiften zugeordneten Zugangsbohrung andererseits derart aufeinander abgestimmt, dass die Glattdrückerstifte bei einer Bewegung in Richtung der ersten Formausnehmung in einer Endlage im Bereich des formausnehmungsseitigen Endes der Zugangsbohrung umlaufend in Berührkontakt mit einer Innenwandung der Zugangsbohrung gelangen. Hierdurch wird es möglich, Kerne herzustellen, die im Bereich der Öffnungen der Zugangsbohrungen gratfrei sind.
Bei einer solchen Gestaltung können die Glattdrückerstifte somit nicht mehr oder kaum in die erste Formausnehmung einrücken. Der umlaufende Berührkontakt zwischen den Glattdrückerstiften und den Zugangsbohrungen in der Endlage der Glattdrückerstifte ist vorzugsweise um maximal 10 mm, insbesondere vorzugsweise um maximal 2 mm vom formausnehmungsseitigen Ende der Zugangsbohrung entfernt. Die Endlage ist dadurch definiert, dass die Stirnseiten der Glattdrückerstifte in dieser Endlage im Bereich der Zugangsbohrungen die Formgebung der Außenkontur des zu erstellenden Sandkerns definieren. Die Stirnseite des Glattdrückerstiftes kann je nach Anordnung der Zugangsbohrung etwa plan sein oder eine Kontur aufweisen, die korrespondierend zur im Bereich um die Zugangsbohrung nichtebenen Kontur der Formausnehmung ebenfalls nichteben geformt ist.
Diese Gestaltung mit nicht oder kaum in die Formausnehmung einrückbaren Glattdrückerstiften ist in Verbindung mit der Auswerfereinheit von besonderem Vorteil, da die Glattdrückerstifte hierbei keine Funktion im Hinblick auf das Trennen des erstellten Formkerns von der ersten Formteilausnehmung übernehmen. Sie brauchen daher über die Endlage, in der die Stirnseiten im Bereich der Zugangsbohrung die Außenform des Sandkerns definieren, nicht weiter bis in die Formausnehmung hineinbewegt werden zu können.
Zur Herstellung des vorzugsweise umlaufenden Berührkontaktes zwischen den Zugangsbohrungen und den Glattdrückerstiften in der Endlage wird es als bevorzugt angesehen, wenn die distalen Enden der Glattdrückerstifte und die der ersten Formausnehmung zugeordneten Enden der Zugangsbohrungen korrespondierend zueinander sich zumindest abschnittsweise stetig verjüngend ausgebildet sind. Diese sich verjüngende, insbesondere konische Gestaltung führt zum einen zu einer automatischen Zentrierung der Glattdrückerstifte in den Zugangsbohrungen bei Erreichen der Endlage. Zum anderen wird durch diese Gestaltung auch erreicht, dass ein umlaufender Berührkontakt zwischen den Glattdrückerstiften und der Innenwandung der Zugangsbohrungen erzielt wird, ohne dass hierdurch Probleme wie Verkanten beim Herausziehen der Glattdrückerstifte aus den Zugangsbohrungen zu befürchten sind.
Besonders von Vorteil ist es, wenn am distalen Ende des Glattdrückerstiftes ein elastisch verformbarer Dichtabschnitt vorgesehen ist, vorzugsweise aus einem Material mit einem E-Modul zwischen 0,1 kN/mm² und 2 kN/mm². Ein solcher Dichtabschnitt ist vorzugsweise aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen, oder aus einem gummiartigen Material gefertigt. Der Dichtabschnitt sorgt aufgrund seiner elastischen Verformbarkeit in besonders hohem Maße für ein umlaufendes Anliegen der Enden der Glattdrückerstifte an den Zugangsbohrungen in der Endlage der Glattdrückerstifte.
Im einfachsten Falle können die Glattdrückerstifte in ihrer Gesamtheit aus dem begrenzt elastisch verformbaren Material gefertigt sein. Eine bevorzugte Gestaltung sieht allerdings vor, dass der Dichtabschnitt der Glattdrückerstifte jeweils als separates Dichtelement vorgesehen ist, welches an einem Basisabschnitt des jeweiligen Glattdrückerstiftes befestigt ist, wobei die Materialien des Basisabschnitts der Glattdrückerstifte und des Dichtelements der Glattdrückerstifte sich vorzugsweise voneinander unterscheiden. Diese Zweiteilung des Glattdrückerstiftes erlaubt es insbesondere, die jeweils idealen Materialien zu verwenden, insbesondere den genannten Kunststoff oder gummiartigen Werkstoff für das Dichtelement und einen metallischen oder keramischen Werkstoff für den Basisabschnitt.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn das Dichtelement als Kappe ausgebildet ist, wobei diese Kappe vorzugsweise austauschbar ist, insbesondere werkzeuglos austauschbar ist. Bei der Gestaltung als Kappe wird das gesamte distale Ende des Glattdrückerstiftes durch das Dichtelement gebildet, nicht nur der unmittelbar mit der Zugangsbohrung in Berührkontakt gelangende Teil. Eine solche Kappe kann einfacher gehandhabt werden. Vorzugsweise wird sie auf das Basisteil des jeweiligen Glattdrückerstiftes aufgeschoben oder mittels eines Gewindes dort befestigt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich außer aus den Ansprüchen auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches im Folgenden anhand der Figuren dargestellt ist. Dabei zeigen die Figuren einen linken Abschnitt eines erfindungsgemäßen Gusswerkzeugs während der verschiedenen Phasen der Herstellung eines Sandkerns. Die nicht dargestellte rechte Seite des Werkzeugs kann spiegelbildlich identisch ausgebildet sein.
Anhand der 1 soll zunächst der Aufbau des Werkzeugs erläutert werden.
Das Gusswerkzeug weist verschiedene zueinander bewegliche Einheiten 10, 20, 30, 40, 60, 70 auf. Eine erste obere Formhälfte 10 weist als wesentliche Teilkomponenten eine Basisplatte 12 sowie ein in nicht näher dargestellter Art und Weise an dieser Basisplatte 12 befestigtes Formteil 14 auf. Mit der Basisplatte 12 ist eine nach unten weisende und in Richtung einer Z-Achse ausgerichtete Abstandshülse 16 über eine Schraubverbindung verbunden. In sehr ähnlicher Art und Weise ist eine untere Formhälfte 20 aufgebaut. Auch diese weist eine Basisplatte 22 auf, an der in nicht näher dargestellter Art und Weise ein unteres Formteil 24 befestigt ist. Weiterhin ist auch an der unteren Basisplatte 22 eine Abstandshülse 26 über eine Schraubverbindung befestigt.
Die beiden Formteile 14, 24 weisen aufeinander zu weisend jeweils Formausnehmungen 14a, 24a auf, die dafür ausgebildet sind, in einem geschlossenen Zustand der Formteile 14, 24, in dem die beiden Formteile 14, 24 im Randbereich bündig aneinander anliegen, die Form des mittels des Werkzeugs herzustellenden Sandkerns zu definieren. Im Zustand der 1 sind die Formhälften 10, 20 und damit auch die beiden Formteile 14, 24 in Richtung der Z-Achse voneinander beabstandet.
Sowohl das untere Formteil 20 als auch das obere Formteil 10 weisen in der Basisplatte 10, 20 sowie in den Formteilen 14, 24 sich in Richtung der Z-Achse erstreckende Auswerferbohrungen 14b, 24b für Auswerferstifte 34, 44 auf. Zusätzlich sind in der oberen Formhälfte 10 sich in Richtung der Z-Achse erstreckende Zugangsbohrungen 14c vorgesehen, die sich in einem Endbereich 14d konisch verjüngen.
Neben den beiden Formteilen 10, 20 verfügt das Werkzeug über jeweils eine zugeordnete Auswerfereinheit 30, 40. Beide Auswerfereinheiten 30, 40 weisen jeweils eine Basisplatte 32, 42 auf, an der jeweils mehrere sich in Richtung der Z-Achse erstreckende Auswerferstifte 34, 44schwimmend gelagert sind. In der aus 1 ersichtlichen Art und Weise sind diese Auswerferstifte 34, 44 fluchtend zu den Auswerferbohrungen 14b, 24b angeordnet, in die sie sich erstrecken. Die Auswerferbohrungen 14b, 24b und die Auswerferstifte 34, 44 bilden enge Spielpassungen, wobei die schwimmende Lagerung der Auswerferstifte 34, 44 verhindert, dass die Auswerferstifte 34, 44 in den Auswerferbohrungen 14b, 24b verkanten.
Zusätzlich zu den Auswerferstiften sind sowohl an der oberen als auch an der unteren Basisplatte 32, 42 der Auswerfereinheiten 30, 40 sich in Richtung der Z-Achse erstreckende Abstandsglieder 36, 46 mittels Schraubverbindungen befestigt, an deren jeweiligem distalen Ende jeweils eine Abschlussscheibe 37, 47 mit gegenüber den Abstandsgliedern 36, 46 vergrößertem Durchmesser befestigt ist. Über die Abstandsglieder 36, 46 sind die jeweiligen Auswerfereinheiten 30, 40 gegenüber den zugeordneten Formhälften 10, 20 geführt, da die Abstandsglieder 36, 46 durch Bohrungen in den jeweiligen Basisplatten 12, 22 der Formhälften 10, 20 und durch die Abstandshülsen 16, 26 hindurchragen. Da die jeweiligen Abschlussscheiben 37, 47 einen gegen dem Innendurchmesser der jeweiligen Abstandshülsen 16, 26 größeren Durchmesser aufweisen, ist die Beweglichkeit der Auswerfereinheiten 30, 40 in Richtung der Z-Achse gegenüber den Formhälften 10, 20 beidseitig limitiert. Zusätzlich ist an der Basisplatte 32 der oberen Auswerfereinheit 30 ein Abstandshalter 31 in nicht näher dargestellter Art und Weise mit der Basisplatte 32 verbunden, der die Relativbeweglichkeit der oberen Auswerfereinheit 30 gegenüber der oberen Formhälfte 10 zusätzlich begrenzt.
Die Darstellung der 1 zeigt ein Ausgangszustand, in dem das Gusswerkzeug geöffnet ist, d. h. die Formhälften 10, 20 mit den Formteile 14, 24 voneinander beabstandet sind. Dabei ist das Gusswerkzeug in nicht näher dargestellter Art und Weise an eine Gussmaschine derart angekoppelt, dass die obere Formhälfte 10 mit dem Formteil 14 in einer zur Gussmaschine festen Lage in Richtung der Z-Achse fixiert ist, während sowohl die untere Formhälfte 20 mit dem Formteil 24 als auch die untere Auswerfereinheit 40 separat hinsichtlich ihrer Lage in Richtung der Z-Achse durch die Gussmaschine bewegbar sind.
Im Ausgangszustand der 1 befindet sich die untere Auswerfereinheit 40 gegenüber der unteren Formhälfte 20 in ihrer unteren Endlage. Ebenso befindet sich auch die obere Auswerfereinheit 30 in ihrer unteren Endlage, wobei dies einerseits durch die Gewichtskraft der oberen Auswerfereinheit 30 bedingt ist und andererseits durch eine unter Druckspannung stehende Schraubenfeder 50 verursacht ist, die zwischen der Basisplatte 12 der oberen Formhälfte 10 und der Abschlussscheibe 36 der oberen Auswerfereinheit 30 angeordnet ist.
Um ausgehend von dieser Ausgangsstellung einen Sandkern herzustellen, wird zunächst das Gusswerkzeug geschlossen. Zu diesem Zweck wird das untere Formteil 20 über die nicht dargestellte Gussmaschine in Richtung der Z-Achse angehoben, wodurch aufgrund der Kopplung durch die Abschlussscheibe 47 und die Abstandshülse 26 zwangsläufig auch die untere Auswerfereinheit 40 mit angehoben wird. Nachdem dabei die Abschlussscheiben 37, 47 in Berührkontakt miteinander gelangt sind, führt ein darüber hinausgehendes Anheben der unteren Formhälfte 20 über die Abstandshülse 26, die Abschlussscheibe 47 sowie die Abschlussscheibe 37 und das Abstandsglied 36 auch zu einem Anheben der oberen Auswerfereinheit 30 gegenüber der stationären oberen Formhälfte 10. Dabei wird gegen die Gewichtskraft der oberen Auswerfereinheit 30 sowie gegen die Federkraft der Schraubenfeder 50 die obere Auswerfereinheit 30 bis in ihre relativ zur oberen Formhälfte 10 obere Endlage verfahren. Dies ist dann erreicht, wenn die Abschlussscheibe 37 an der oberen Abstandshülse 16 anliegt. Dieser Zustand ist in 2 dargestellt. Die Längen der Auswerferstifte 34 so bemessen, dass die obere Endlage der Auswerfereinheit 30 genau dann erreicht ist, wenn die Stirnflächen 34a der Auswerferstifte 34 bündig mit der Kontur der oberen Formausnehmung 14a fluchten oder minimal, beispielsweise um 0,1 mm bis 0,2 mm in die Formausnehmung hineinragen.
In dem nun erreichten geschlossenen Zustand des Werkzeugs erfolgt das Einschießen des Sandes. Während die Formteile 14, 24 über die nicht dargestellte Gussmaschine aneinander angepresst werden, wird über Einschussdüsen 64, die an der Basisplatte 62 einer Düseneinheit 60 befestigt sind, durch die Zugangsbohrungen 14c hindurch Sand in die durch die Formausnehmungen 14a, 24a gebildete gemeinsame Formausnehmung beider Formteile 14, 24 eingeschossen. In der Basisplatte 32 der Auswerfereinheit 30 sind Ausnehmungen 32a vorgesehen, damit die Düsen 64 bei aufgesetzter Auswerfereinheit 30 in die Zugangsbohrungen 14c eingeschoben werden können. Wie sich aus der Darstellung der 3 ergibt, führt das Einschießen des Sandes nicht nur zur Befüllung der Formausnehmungen 14a, 24a, sondern hinterlässt auch einen Sandrest 2 im Bereich der Zugangsbohrung 14c.
Um diesen Sandrest 2 anschließend noch in die Formausnehmung 14a eindrücken zu können, findet nachfolgend eine Glattdrückereinheit 70 Verwendung. Diese in 4 dargestellte Glattdrückereinheit 70 weist eine Basisplatte 72 auf, an der mehrere Glattdrückerstifte 74 in nicht näher dargestellter Art und Weise befestigt sind. Diese Glattdrückerstifte 74 verfügen über einen metallischen Schaft 74a, an dessen distalem Ende eine Kunststoffkappe 74b kraftschlüssig aufgepresst ist.
In der in 5 ersichtlichen Art und Weise wird die Glattdrückereinheit 70 abgesenkt, bis das konische Ende der Glattdrückerstifte 74 am korrespondierend geformten konischen Ende 14d der Zugangsbohrung 14c zum umlaufenden Anliegen kommt. Dabei sind die Glattdrückerstifte 74 derart auf die Formgebung der Zugangsbohrungen 14c angepasst, dass in dieser unteren Endlage der Glattdrückereinheit 70 relativ zur oberen Formhälfte 10 die Stirnfläche 74c fluchtend mit der Kontur der Formausnehmung 14a ausgerichtet ist. Durch die elastische Kunststoffkappe 74b ist auch bei leichter Exzentrizität eines Glattdrückerstiftes 74 zur Zugangsbohrung 14c das umlaufende Anliegen gewährleistet.
Somit ist in diesem Stadium erreicht, dass der den Sandkern bildende Sand die durch die Formausnehmungen 14a, 24a gebildete Form vollständig ausfüllt, ohne dass relevante Sandreste, die zur Bildung eines ungewünschten Grates führen könnten, in den Zugangsbohrungen 14a verblieben sind. In diesem Zustand der 5 wird nun die Verfestigung des Sandkerns bewirkt. Hierzu wird in nicht näher dargestellter Weise die Glattdrückereinheit 70 wieder etwas angehoben, so dass ein Begasen des Sandes durch die Zugangsbohrungen 14c möglich wird. Dieses Begasen bewirkt die Bildung eines in sich festen Sandkerns, der anschließend von den Formteilen 14, 24 entformt werden muss.
Zu diesem Zweck werden in der in 6 dargestellten Weise zunächst die untere Formhälfte 20 sowie die untere Auswerfereinheit 40 mittels der nicht dargestellte Gussmaschine abgesenkt. Dabei senkt sich auch die obere Auswerfereinheit 30 unter Einwirkung ihres Eigengewichtes sowie der Federkraft der Schraubenfeder 50 gleichermaßen gegenüber der oberen Formhälfte 10 ab und trennt dabei mittels der Auswerferstifte 34 den Sandkern vom oberen Formteil 14.
Sobald, wie in 6 dargestellt, der Abstandshalter 31 der oberen Auswerfereinheit 30 auf der Basisplatte 12 der oberen Formhälfte 10 aufliegt, ist die untere Endlage der oberen Auswerfereinheit 30 gegenüber der oberen Formhälfte 10 erreicht. Ein weiteres Absenken der unteren Formhälfte 20 und der unteren Auswerfereinheit 40 führt in der in 7 dargestellten Art und Weise zu einem Verlust des Kontaktes zwischen den Auswerferstiften 34 und dem Sandkern.
Anschließend wird erstmalig durch die Gussmaschine eine Relativbewegung der unteren Auswerfereinheit 40 gegenüber der unteren Formhälfte 20 bewirkt, wobei dieses relative Anheben der unteren Auswerfereinheit 40 gegenüber der unteren Formhälfte 20 dazu führt, dass die Auswerferstifte 44 den Sandkern nun auch von der unteren Formausnehmung 24a lösen. Hierdurch wird der Zustand der 8 erzielt, der nun einfaches Entnehmen des Sandkerns aus dem Gusswerkzeug gestattet.

Claims

Sandgusswerkzeug, welches zur Herstellung von Sandgussprodukten vorgesehen ist, mit – einem ersten und einem zweiten Formteil (14, 24), die relativ zueinander in Richtung einer Z-Achse bewegbar sind und die jeweils eine Formausnehmung (14a, 24a) aufweisen, wobei diese erste und zweite Formausnehmung (14a, 24a) gemeinsam die Form des herzustellenden Sandgussproduktes definieren, und – einer Düseneinheit (60) und/oder einer Glattdrückereinheit (70), die auf der der ersten Formausnehmung (14a) abgewandten Seite des ersten Formteils (14) angeordnet ist und relativ zum ersten Formteil (14) in Richtung der Z-Achse beweglich ist, wobei die Düseneinheit (60) bzw. Glattdrückereinheit (70) mindestens eine Düse (64) zum Einschießen von Sand in die Formausnehmungen (14a, 24a) bzw. mindestens einen Glattdrückerstift (74) zum Glattdrücken von zuvor eingeschossenem Sand aufweist, die bzw. der sich zumindest teilweise in eine in Richtung der Z-Achse ausgerichtete Zugangsbohrung (14c) im ersten Formteil erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass – dem ersten Formteil (14a) eine Auswerfereinheit (30) zugeordnet ist, die gegenüber der Düseneinheit (60) bzw. der Glattdrückereinheit (70) sowie gegenüber dem ersten Formteil (14a) in Richtung der Z-Achse bewegbar ist, wobei die Auswerfereinheit (30) mindestens einen Auswerferstift (34) aufweist, der sich in eine in Richtung der Z-Achse erstreckte von der Zugangsbohrung (14c) unterscheidende Auswerferbohrung (14b) des ersten Formteils erstreckt.
Sandgusswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerfereinheit (30) zwischen dem ersten Formteil (14) und der Düseneinheit (60) bzw. der Glattdrückereinheit (70) angeordnet ist.
Sandgusswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerfereinheit (30) Durchbrechungen (32a) vorgesehen sind, durch die hindurch sich die Düse (64) der Düseneinheit (60) bzw. der Glattdrückerstift (74) der Glattdrückereinheit (70) erstreckt.
Sandgusswerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Auswerfereinheit (30) einerseits und am zweiten Formteil (24) andererseits jeweils ortsfest Wechselwirkungsabschnitte (37, 26) vorgesehen, die zum unmittelbaren oder mittelbare Zusammenwirken dahingehend ausgebildet sind, dass beim Schließen der Formteile (14, 24) die Auswerfereinheit (30) relativ zum ersten Formteil (14) derart bewegt wird, dass der mindestens eine Auswerferstift (34) aus der ersten Formausnehmung (14a) herausgezogen wird.
Sandgusswerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Formteil (14) oder der Glattdrückereinheit einerseits und der Auswerfereinheit (30) andererseits ein Aktor (50) angeordnet ist, durch den die Auswerfereinheit (30) derart gegenüber dem ersten Formteil (14) bzw. der Glattdrückereinheit kraftbeaufschlagbar ist, dass der mindestens eine Auswerferstift (34) in die Formausnehmung (14a) einrückt.
Sandgusswerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Aktor (50) ein gusswerkzeugseitig vorgesehener Energiespeicher (50) zur Betätigung des Aktors (50) zugeordnet ist, dessen Energieniveau beim Schließen der beiden Formteile (14, 24) erhöht wird, wobei der Aktor (50) und der Energiespeicher (50) vorzugsweise durch ein elastisch deformierbares Federmittel (50) gebildet werden.
Sandgusswerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung des Glattdrückerstifts (74) und der diesem Glattdrückerstift (74) zugeordneten Zugangsbohrung (14c) derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Glattdrückerstift (74) bei einer Bewegung in Richtung der ersten Formausnehmung (14a) in einer Endlage im Bereich des formausnehmungsseitigen Endes (14d) der Zugangsbohrung (14c) umlaufend in Berührkontakt mit einer Innenwandung der Zugangsbohrung (14c) gelangt.
Sandgusswerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das distale Ende (74b) des Glattdrückerstiftes (74) und das der ersten Formausnehmung zugeordnete Ende (14d) der Zugangsbohrung (14c) korrespondierend zueinander verjüngend ausgebildet sind.
Sandgusswerkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass am distalen Ende des Glattdrückerstiftes (74) ein elastisch verformbarer Dichtabschnitt (74b) vorgesehen ist, vorzugsweise aus einem Material mit einem E-Modul zwischen 0,1 kN/mm² und 2 kN/mm².
Sandgusswerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtabschnitt (74b) als separates Dichtelement vorgesehen ist, welches an einem Basisabschnitt (74a) des Glattdrückerstiftes befestigt ist, wobei die Materialien des Basisabschnitts (74) des Glattdrückerstifts (74) und des Dichtelements (74b) des Glattdrückerstifts (74) sich vorzugsweise voneinander unterscheiden.
Sandgusswerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (74b) als Kappe (74b) ausgebildet ist, wobei die Kappe (74b) vorzugsweise austauschbar ist, insbesondere werkzeuglos austauschbar.