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Die Erfindung betrifft eine Auswerferanordnung zur Entformung eines Gussbauteils aus einer Gießform eines Gießwerkzeugs gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Beim sogenannten Kokillengießen wird das gegossene Gussbauteil am Ende des Gießvorgangs aus der Gießform entnommen, was als Auswerfen bezeichnet wird. Es sind Auswerferanordnungen mit Auswerferstiften bekannt, die nach dem Erstarren der Schmelze und dem Öffnen der Gießform das Gussbauteil aus der von der Gießform gebildeten Kavität ausstoßen.
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Bei bekannten Auswerferanordnungen erfolgt das Auswerfen des Gussbauteils bspw. mittels eines Hydraulikantriebs, der eine Auswerferplatte, auf der mehrere Auswerferstifte angebracht sind, gleichzeitig in Auswurfrichtung bewegt.
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Eine bekannte Auswerferanordnung 1 eines Gießwerkzeugs 20 ist schematisch in 3 dargestellt. Dieses Gießwerkzeug 20 umfasst eine Gießform, bestehend aus einem ersten Formteil 21 und einem zweiten Formteil 22, welche eine Formausnehmung 23 bzw. 24 aufweisen, so dass hierdurch beim aneinander Liegen dieser beiden Formteile 21 und 22 eine Kavität gebildet wird, mit der ein Gussbauteil 30 gegossen wird. Nach dem Gießen des Gussbauteils 30 wird das Gießwerkzeug 20 zur Entformung geöffnet, wie dies in 2 mit dem von dem Gussbauteil 30 abgehobenen Formteil 22 dargestellt ist. In dem Formteil 21 werden mehrere Auswerferstifte 31 bis 3n geführt, die an einer Auswerferplatte 2 befestigt werden. Zur Entformung des Gussbauteils 30 wird diese Auswerferplatte 2 von einem Hydraulikantrieb 4 mit konstanter Bewegung in Auswurfrichtung R bewegt, wodurch das Gussbauteil 30 aus der Formausnehmung 23 gestoßen wird.
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Eine solche gekannte Auswerferanordnung für ein Gießwerkzeug ist bspw. aus der
DE 10 2009 020 767 B3 bekannt.
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Gussbauteile mit komplexen oder mit speziellen Gusslegierungen haften nach dem Gießvorgang sehr stark an dem Formwerkstoff der Gießform und benötigen daher sehr starke Kräfte zum Entformen. Trotz gleichmäßiger Verteilung der Auswerferstifte über die gesamte Kavität der Gießform kann es bei den bekannten Auswerferanordnungen, bei denen die Auswerferplatte mit den daran befestigten Auswerferstiften mit konstanter Bewegung in die Auswurfrichtung bewegt wird, zu erheblichen Bauteilverzügen kommen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Auswerferanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der eine Entformung eines Gussbauteils im Wesentlichen ohne Bauteilverzüge durchgeführt werden kann oder mit der die Entformung derart erfolgt, dass Bauteilverzüge durch den Erstarrungsprozess kompensiert werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Auswerferanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Eine solche Auswerferanordnung zur Entformung eines Gussbauteils aus einer Gießform eines Gießwerkzeugs mit wenigstens einem Auswerferstift, welcher mittels eines Betätigungsmittels unter Kraftbeaufschlagung bewegt wird, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, das wenigstens zwei Auswerferstifte vorgesehen sind, wobei jedem Auswerferstift zur individuellen Steuerung oder Regelung seiner Auswerferbewegung ein Betätigungsmittel zugeordnet ist, vorzugsweise allen zur Entformung des Gussbauteils vorgesehenen Auswerferstiften jeweils eine solche Betätigungsvorrichtung zugeordnet werden.
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Damit kann die Auswerferbewegung jedes einzelnen Auswerferstifts mittels der zugehörigen Betätigungsvorrichtung so gesteuert oder geregelt werden, dass die Verzüge beim Entformungsprozess minimiert bzw. ausgeglichen werden. Eine Auswerferplatte ist daher nicht mehr nötig, da jeder Auswerferstift individuell gesteuert oder geregelt wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens ein Auswerferstift mit einer Auswerferbewegung in Auswurfrichtung des Gussbauteils ausgebildet ist, d. h. dass die Richtung der Auswerferbewegung parallel zur Öffnungsrichtung des Gießwerkzeugs orientiert ist, wie dies auch bei den gekannten Auswerferanordnungen vorgesehen ist.
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Da erfindungsgemäß die Auswerferstifte einzeln steuerbar sind, ist gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Richtung der Auswerferbewegung kavitätsspezifisch orientiert ist, d. h. die Auswerferrichtungen unterschiedlich sind, nämlich sich an der Orientierung der von den Auswerferstiften durchstoßenen Oberflächenteile der Formausnehmung ausrichten, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht auf einem solchen Oberflächenteil steht. Dabei kann natürlich auch ein Auswerferstift in Richtung der Öffnungsrichtung bzw. der Auswurfrichtung des Gussbauteils orientiert sein.
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Damit lässt sich der Entformungsprozess noch besser hinsichtlich der Minimierung von Bauteilverzügen optimieren.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Betätigungsmittel als elektrische, pneumatische oder hydraulische Antriebe ausgebildet.
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Ferner ist in einer Ausgestaltung der Erfindung eine Steuereinrichtung zur Regelung bzw. Steuerung der Betätigungsmittel vorgesehen, die vorzugsweise ausgebildet ist zur individuellen Zeit/Kraft- und/oder Weg/Kraft-Steuerung oder -Regelung der Auswerferbewegung der Auswerferstifte.
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Es ist besonders vorteilhaft, gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, wenn die Auswerferstifte mit Kraftsensoren zur Ermittlung der in Auswurfrichtung auf die Auswerferstifte auftretenden Kräfte ausgestattet werden, um damit die Auswerferbewegung jedes einzelnen Auswerferstifts in Abhängigkeit beim Entformungsprozess auftretenden Kräfte zu regeln.
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Hierzu sind in einer Ausgestaltung der Erfindung Verbindungsmittel vorgesehen, die die von den Kraftsensoren erzeugten Messsignale der Steuereinheit zur Regelung der Auswerferbewegungen der Auswerferstifte zuführen. Diese Messsignale werden von der Steuereinheit ausgewertet und entsprechend diesen gemessenen Kräften die Kraft an den Auswerferstiften mittels den Betätigungsmitteln, also den Antrieben eingestellt.
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Als Kraftsensoren können bspw. Dehnungsmessstreifen eingesetzte werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Teils eines Gießwerkzeug mit einer Auswerferanordnung gemäß der Erfindung als Ausführungsbeispiel,
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2 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Gießwerkzeugs mit unterschiedlichen Richtungen der Auswerferstifte, und
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3 eine schematische Darstellung eines Teils eines Gießwerkzeug mit einer Auswerferplatte als Auswerferanordnung gemäß Stand der Technik.
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3 ist bereits ausführlich in der Beschreibungseinleitung erläutert.
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Das in 1 dargestellte Gießwerkzeug 20 entspricht in seinem Aufbau demjenigen nach 3, umfasst ein erstes und zweites Formteil 21 und 22 mit jeweils einer Formausnehmung 23 und 24 zur Bildung einer Kavität, mit der ein Gussbauteil 30 gegossen wird. In gleicher Weise werden mehrere Auswerferstifte 111 bis 11n von dem Formteil 21 der Gießform geführt, sind jedoch im Unterschied zu der Auswerferanordnung nach 2 nicht mit einer Auswerferplatte, sondern jeweils mit einem Antrieb 121 bis 12n als Betätigungsmittel für die Auswerferstifte 111 bis 11n verbunden.
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Bei dieser Auswerferanordnung 10 wird jeder Auswerferstift 111 bis 11n individuell von einem Antrieb 121 bis 12n so angesteuert, dass die von den Auswerferstiften 111 bis 11n in Auswurfrichtung R erzeugten Kräfte möglichst keinen Bauteilverzug des Gussbauteils 30 beim Entformen bewirken, also dieses Gussbauteil bestenfalls nur einen geringen Verzug aufweist. Die Auswurfrichtung R verläuft parallel zur Öffnungsrichtung des Gießwerkzeugs 20.
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Diese Steuerung der Antriebe 121 bis 12n übernimmt eine Steuereinrichtung 13, die jeden dieser Antriebe 121 bis 12n anhand von in der Steuereinrichtung 13 hinterlegten Kennlinien, bspw. als Zeit-Kraft-Diagramme oder Weg-Kraft-Diagramme ansteuert. Solche Diagramme können bspw. mittels mehreren Versuchen sukzessive erzeugt werden, indem im Sinne eines „selbstlernenden Systems” nach jedem Versuch die Einstellung an den Antrieben 121 bis 12n so lange verändert wird, bis die optimalste Einstellung für jeden einzelnen Antrieb 121 bis 12n, erreicht wird, die dann als Kennlinie für jeden Antrieb 121 bis 12n in der Steuereinrichtung 13 gespeichert wird.
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Alternativ (in 1 gestrichelt dargestellt) ist es auch möglich, an den einzelnen Auswerferstiften 111 bis 11n Kraftsensoren 14i bis 14n, bspw. Dehnungsmessstreifen anzuordnen, deren Messsignale zur Auswertung über kabellose Verbindungen 151 bis 15n der Steuereinrichtung 13 zugeführt werden.
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Damit kann eine Regelung aufgebaut werden, indem in Abhängigkeit der Sensorwerte dieser Dehnungsmessstreifen 14i bis 14n die Steuereinrichtung 13 jeden Antrieb 121 bis 12n individuell entsprechend hinterlegten Kennlinien, wie bspw. Weg/Kraft- oder Zeit/Kraft-Kennlinien regelt. Somit können insbesondere große Kraftdifferenzen zwischen den Auswerferstiften 111 bis 11n vermieden werden, die ansonsten zu den unerwünschten Bauteilverzügen des Gussbauteils 30 beim Entformen führen würden.
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Für die Antriebe 121 bis 12n können elektrische, pneumatische oder hydraulische Antriebe verwendet werden.
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In diesem Ausführungsbeispiel gemäß 1 verläuft die Auswerferbewegung der Auswerferstifte 111 bis 11n parallel zur Öffnungsrichtung bzw. zur Auswurfrichtung R. Da jeder dieser Auswerferstifte 111 bis 11n individuell steuerbar ist, ist es möglich, auch die Auswurfrichtung jedes dieser Auswerferstifte individuell einzurichten.
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So zeigt die 2 ein Gießwerkzeug 20, bei dem die Auswurfrichtungen der einzelnen Auswerferstifte 111, 112 und 113 einer Auswerferanordnung 10 kavitätsspezifisch, also in Abhängigkeit des Verlaufs der Oberfläche der Formausnehmung 23 des ersten Formteils 21, die zusammen mit der Formausnehmung 24 des zweiten Formteils 22 eine Kavität bildet, orientiert sind. So sind die Auswerferstifte 111, 112 und 113 in dem Formteil 21 so orientiert, dass ihre Auswurfrichtung R1, R2 bzw. R3 im Wesentlichen senkrecht auf dem von ihnen durchstoßenen Oberflächenteil A1, A2 bzw. A3 der Formausnehmung 23 steht, wie dies in 2 dargestellt ist. Dabei kann bspw. die Auswurfrichtung R1 der Auswurfrichtung des Gussbauteils 30 entsprechen, die der Öffnungsrichtung des Formteils 22 entspricht.
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Die in 2 dargestellten Auswerferstifte 111, 112 und 113 sind entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach 1 ebenso mit jeweils einem Antrieb 121, 122 und 123 verbunden und werden von einer Steuereinheit 13 gesteuert. In gleicher Weise kann eine Regelung mittels an den Auswerferstiften 111, 112 und 113 angeordneten Kraftsensoren 141, 142 und 143 aufgebaut werden, deren Sensorsignale über Verbindungen 151, 152 und 153 der Steuereinheit 13 zugeführt werden.
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Mit diesen individuellen Auswurfrichtungen R1, R2 und R3 der Auswerferstifte 111, 112 und 113 kann deren Kraftbeaufschlagung beim Entformungsvorgang so eingestellt werden, dass die Eigenschaften des Gussbauteils 30 hinsichtlich eines Verzugs beim Entformen weiter verbessert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Auswerferanordnung gemäß Stand der Technik
- 2
- Auswerferplatte der Auswerferanordnung 1
- 31...3n
- Auswerferstifte
- 4
- Hydraulikantrieb der Auswerferplatte 2
- 10
- Auswerferanordnung
- 111...11n
- Auswerferstifte
- 121...12n
- Antriebe
- 13
- Steuereinrichtung
- 14i...14n
- Kraftsensoren, Dehnungsmessstreifen
- 151...15n
- Verbindungsmittel der Kraftsensoren 14i...14n mit der Steuereinrichtung 13
- 20
- Gießwerkzeug
- 21
- Gießform, erstes Formteil
- 22
- Gießform, zweites Formteil
- 23
- Formausnehmung des ersten Formteils 21
- 24
- Formausnehmung des zweiten Formteils 22
- 30
- Gussbauteil
- R
- Auswurfrichtung
- R1
- Auswurfrichtung
- R2
- Auswurfrichtung
- R3
- Auswurfrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009020767 B3 [0005]
