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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Form-Lochverfahren, ein Form-Lochwerkzeug und eine Form-Lochvorrichtung zum Ausbilden eines Lochs, beispielsweise eines Entgasungslochs, in einer Form, insbesondere einer Sandform.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Bekannt ist ein Verfahren zum Ausbilden eines Lochs, zum Beispiel eines Entgasungslochs, in einer Form, das heißt einer Sandform, indem ein Stanzloch ausgebildet wird, wozu ein Stanzstift (ein Entgasungsstift oder eine Nadel) mit Hilfe einer Zylinderanordnung bewegt wird, wie es beispielsweise in der
japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 11-10284 (Patentschrift 1) offenbart ist, oder es gibt ein Verfahren zum Ausbilden eines Lochs mit Hilfe eines drehenden Bohrers.
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6B zeigt ein Beispiel für das Stanzverfahren unter Einsatz eines Stanz-(Loch-)Stifts, um in der Form ein Entgasungsloch auszubilden. Wenn bei diesem Verfahren ein Stanzstift 101 in den Sandkern 103 einer Form 102 eingesenkt wird, wie dies in 6B dargestellt ist, wirkt eine übermäßig starke Druckkraft P auf den Sand 103 in der Form 102, weil das Volumen der Form 102 sich nicht ändert. Wenn folglich der Stanzstift 101 die Form 102 durchdringt, konzentriert sich die Druckkraft P an der Durchstanz-(Loch-)Grenzseite 104 der Form 102, was möglicherweise dazu führt, dass die Form 2 an der Durchdringungs-Grenzseite 104 bricht und ausgebrochener Sand 105 herabfällt. Wenn also gestanzte (gelochte) Löcher an einander benachbarten Stellen ausgebildet werden, werden diese Löcher möglicherweise zusammenhängend miteinander verbunden, so dass ihre Funktion als Löcher nicht erreicht wird. Wenn außerdem ein Loch in der Nähe eines Angusskanals (Gießkanal) ausgebildet wird, besteht die Gefahr eines Bruchs oder einer Zerstörung des Angusskanals.
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Wenn weiterhin das Einwirken des Stanzstifts 101 dazu führt, dass eine übermäßige Druckkraft P auf den Sand 103 der Form 102 einwirkt, kommt es zu einer Reaktionskraft, die möglicherweise den Stanzstift 101 verformt, so dass in einem derartigen Fall die Schwierigkeit besteht, ein Loch mit kleinem Durchmesser auszubilden.
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Bei einem Schneidverfahren unter Einsatz eines Drehbohrers zur Ausbildung eines Entgasungslochs in der Form wird andererseits eine beträchtliche Last auf den Bohrer aufgebracht, so dass der Bohrer möglicherweise bricht und es schwierig ist, ein Loch mit einem kleinen Durchmesser bei hoher Genauigkeit auszubilden. Darüber hinaus ist ein Drehmechanismus zum Drehen des Bohrers erforderlich, was zu einer Zunahme der gesamten Baugröße der Einheit oder der Vorrichtung führt.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erläuterten Umstände gemacht. Ein Ziel der Erfindung ist es, ein Form-Lochverfahren, ein Form-Lochwerkzeug und eine Form-Lochvorrichtung zum Ausbilden eines Lochs in einer Form, speziell in einer Sandform, bei geringer Belastung und gleichzeitiger Unterdrückung der Möglichkeit eines Bruchs der Form anzugeben.
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Das obige Ziel und weitere Ziele lassen sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, dass in einem Aspekt ein Verfahren zum Ausbilden eines Lochs in einer Form geschaffen wird, welches umfasst:
Bereitstellen einer Form-Lochvorrichtung mit einem Form-Lochwerkzeug, das einen in seinem Inneren ausgebildeten Strömungskanal für einen Fluidstrom, eine Mehrzahl von Schlitzen und eine Mehrzahl von Vorsprüngen am Außenumfang eines Außenkörpers eines Schneidwerkzeugs des Form-Lochwerkzeugs in dessen Umfangsrichtung verteilt und sich von einem vorderen Ende zu einem Basisende des Schneidwerkzeugs erstreckend, und eine Mehrzahl von Schneiden, die nach innen geneigt sind und an den vorlaufenden Enden der Vorsprünge zwischen einander benachbarten Schlitzen ausgebildet sind, aufweist; Anbringen des Schneidwerkzeugs an einem vorderen Ende eines Halterohrs, das an einer Trägerplatte der Form-Lochvorrichtung zum Halten des Schneidwerkzeugs vorgesehen ist;
Einleiten des Fluids von dem Halterohr in den Strömungskanal des Schneidwerkzeugs des Form-Lochwerkzeugs, wenn dieses in seiner axialen Richtung bewegt wird, um in den Sand der Form eingesenkt zu werden, und
Meißeln des Lochs in den Sand, während die Schneiden des Schneidwerkzeugs den Sand der Form an der Innenseite des Schneidwerkzeugs des Lochwerkzeugs brechen, und der von den Schneiden abgebrochene Sand durch die Schlitze aufgrund der Wirkung des aus dem Strömungskanal in die Schlitze strömenden Fluids nach außen abtransportiert wird.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Form-Lochwerkzeug geschaffen, welches aufweist:
eine Trägerplatte, die mit einem Körper einer Form-Lochvorrichtung verbunden ist;
eine Mehrzahl von Halterungen, die an der Trägerplatte derart angebracht sind, dass sie sich in Abwärtsrichtung erstrecken; und
eine Mehrzahl von Schneidwerkzeugen, die an vorderen Endbereichen der Halterohre angebracht sind,
wobei jedes der Schneidwerkzeuge aufweist:
einen Körper;
einen im Inneren des Körpers ausgebildeten Strömungskanal zum Leiten eines Fluids von einer Außenseite in das Innere des Körpers;
eine Mehrzahl von Schlitzen, die an einem Außenumfangsbereich des Körpers in der Weise ausgebildet sind, dass sie sich in dessen Umfangsrichtung von einem vorderen Ende zu einem Basisende des Schneidwerkzeugs erstrecken;
eine Mehrzahl von Vorsprüngen, die zwischen einander benachbarten Schlitzen ausgebildet sind, wobei sie zum Inneren des Körpers geneigt sind; und
eine Mehrzahl von Schneiden, die an den vorlaufenden Enden der Vorsprünge ausgebildet sind,
wobei das Lochwerkzeug in seiner axialen Richtung zu einer Form hin nach unten bewegt wird, die Schneiden Sand der Form zu einer Innenseite des Schneidwerkzeugs des Form-Lochwerkzeugs hin wegbrechen, und die Schlitze dem von den Schneiden weggebrochenen Sand ermöglichen, durch die Wirkung des von den Halterohren und anschließend dem Strömungskanal in die Schlitze strömenden Fluid nach außen wegtransportiert zu werden.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Form-Lochvorrichtung geschaffen, welche aufweist:
ein Formbrett, an dem eine Form platziert ist;
eine oberhalb des Formbretts vertikal beweglich angeordnete Hubeinheit; und
ein Form-Lochwerkzeug das an der Hubeinheit vorgesehen ist, um vertikal bewegt zu werden; und
eine Fluid-Zuführquelle, die ein Fluid dem Form-Lochwerkzeug zuführt, welches die oben erläuterte Struktur besitzt.
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Weiterhin sei angemerkt, dass der hier zum Ausbilden eines Lochs verwendete Begriff „Lochen” ersetzt werden kann durch den Begriff „Stanzen”, um ein Loch in einer Form auszubilden.
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Bei dem Form-Lochverfahren zum Ausbilden eines Lochs in einer Form, dem Form-Lochwerkzeug und der Form-Lochvorrichtung für eine Form gemäß der vorliegenden Erfindung mit den oben angegebenen Strukturen und Merkmalen haben die Schneiden des Form-Lochwerkzeugs die Wirkung, an dem Sand der Form anzugreifen und ihn abzubrechen zur Innenseite des Form-Lochwerkzeugs hin, so dass der weggebrochene Sand dadurch zur Außenseite der Form hin transportiert wird, dass das aus dem Strömungskanal des Form-Lochwerkzeugs strömende Fluid in die Schlitze einströmt. Wenn das Loch in der Form ausgebildet wird, wirkt folglich keine übermäßige Druckkraft auf den Sand der Form, was zu einer Verminderung einer auf die Form einwirkenden Belastung beim Ausbilden des Lochs in der Form und dadurch zum Verhindern eines Bruchs der Form führt. Außerdem kann das Loch in der Form ausgebildet werden, indem nur eine geringe Belastung auf das Lochwerkzeug aufgebracht wird, was von Vorteil ist.
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Die Besonderheit und weitere charakteristische Merkmale ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den begleitenden Zeichnungen zeigen:
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1 eine Ansicht einer Gesamtkonfiguration einer Form-Lochvorrichtung zum Ausbilden des Lochs in einer Form gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine wesentliche Struktur eines Form-Lochwerkzeugs der in 1 gezeigten Form-Lochvorrichtung, wobei 2A eine Schnittansicht und 2B eine Ansicht entsprechend dem Pfeil IIB in 2A ist;
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3 Spezifikationen beim Einsatz des Lochwerkzeugs (dessen Schneidkante) in 2, wobei 3A und 3B Seitenansichten einer Spezifikation A bzw. einer Spezifikation B sind und 3B eine Seitenansicht und eine Bodenansicht einer Spezifikation C bietet;
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4 eine perspektivische Darstellung des Schneidkantenbereichs des Form-Lochwerkzeugs der in 1 gezeigten Form-Lochvorrichtung;
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5 eine Tabelle, in der Formen des Form-Lochwerkzeugs (des Schneidwerkzeugs) der 3A bis 3C für jeweilige Spezifikationen dargestellt sind;
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6, welche 6A und 6B beinhaltet, in 6A eine Schnittansicht, die schematisch die Wirkung des Form-Lochwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und 6B ebenfalls eine Schnittansicht ist, die schematische die Wirkung eines herkömmlichen Form-Lochwerkzeugs veranschaulicht;
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7 eine Tabelle, die einen Vergleich von Lochungszeiten (das heißt Zeitspannen) in mehreren Versuchen unter Einsatz des Form-Lochwerkzeugs mit den jeweiligen Spezifikationen gemäß 3A bis 3C veranschaulicht;
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8 eine Tabelle, die Vergleiche von Durchmessern ausgebildeter Löcher in mehreren Versuchsbeispielen unter Verwendung des Form-Lochwerkzeugs nach den jeweiligen Spezifikationen gemß 3A bis 3C veranschaulicht;
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9 Abwandlungen der Lochungszeitspanne in den mehreren Versuchsbeispielen unter Verwendung des Form-Lochwerkzeugs (das heißt von dessen Schneidwerkzeugen) mit den jeweiligen Spezifikationen nach den 3A bis 3C, wobei 9A eine graphische Darstellung für den Fall der Spezifikation A ist, 9B eine graphische Darstellung für den Fall der Spezifikation B ist und 9C eine graphische Darstellung für den Fall der Spezifikation C ist;
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10 Variationen der Durchmesser der ausgebildeten Löcher in den mehreren Versuchsbeispielen unter Verwendung des Form-Lochwerkzeugs der jeweiligen Spezifikationen gemäß 3A bis 3C, wobei 10A eine graphische Darstellung für den Fall der Spezifikation A, 10B eine graphische Darstellung für den Fall der Spezifikation B und 10C eine graphische Darstellung für den Fall der Spezifikation C ist;
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11 eine Tabelle, in der Durchschnittswerte und Standardabweichungen der Lochungszeitspannen nach 7 und der Lochdurchmesser nach 8 für die jeweiligen Spezifikationen des Form-Lochwerkzeugs nach 3 beschrieben sind;
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12 eine graphische Darstellung der Ergebnisse nach 11, wobei die Abszisse die Lochungszeitspanne und die Ordinate den Lochdurchmesser angibt; und
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13 eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur der in 1 dargestellten Form veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Im folgenden werden Ausführungsformen zum Durchführen der Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen erläutert. Es sei außerdem angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachfolgenden Ausführungsformen beschränkt ist.
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Gemäß 1, die den Gesamtaufbau einer Form-Lochvorrichtung zum Ausbilden oder Stanzen eines Lochs in einer Form gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, handelt es sich bei einer Form-Lochvorrichtung 10 um eine Vorrichtung zum Lochen, das heißt zum Ausbilden oder Stanzen, von Löchern wie beispielsweise Entgasungslöchern 9 (13) in einer Form 1. Die Form-Lochvorrichtung (die im folgenden auch einfach als „Lochvorrichtung 10” bezeichnet wird) enthält ein Formbrett 11, eine Zylinderanordnung 12 entsprechend einer Hubeinheit (Anhebe-/Absenk-Einheit), Halterohre 13, einen Luftkompressor 14 entsprechend einer Fluidzuführquelle, und ein Form-Lochwerkzeug 30 zum Lochen der Form 1.
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Die in 1 dargestellte Form entspricht einem Formoberteil (einer oberen Formhälfte) 1A oder einem Formunterteil (einer unteren Formhälfte 1B), wie in 13 dargestellt ist (bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Formoberteil 1A dargestellt), und wird gebildet durch Füllen eines Formbretts 2, beispielsweise in Form eines Metallrahmens, mit Sand (Formsand) 3. Eine Kavität 4 und ein Eingusskanal 6 sind in der Form 1 (der oberen Formhälfte 1A, der unteren Formhälfte 1B) ausgebildet. Die Kavität 4 dient zur Gestaltung eines Gussteils, der Eingusskanal 6 dient zum Führen von schmelzflüssigem Metall 5 in die Kavität 4. Die obere Form 1A ist speziell mit einem Einguss 7 und einem Aufstiegskanal 8 ausgebildet, wobei der Einguss 7 mit dem Eingusskanal 6 kommuniziert. Das schmelzflüssige Metall 5 wird aus einer Gießpfanne 5A in den Einguss 7 gegossen, wobei der Aufstiegskanal 8 zum Ausleiten des anfänglichen schmelzflüssigen Metalls sowie von Fremdstoffen dient, ohne dass dieses Material in der Kavität 4 verbleibt.
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Die Entgasungslöcher 9 sind ebenfalls in dem oberen Formteil 1A (13) ausgebildet, wobei die Entgasungslöcher 9 dazu dienen, in der Kavität 4 angesammelte Luft sowie aus einem Bindemittel, welches zum Verfestigen der Form 1 dient, erzeugtes Gas aus der Form 1 zu entfernen. Die Entgasungslöcher 9 sind gebildet durch Einsenken von Werkzeugen von der Seite der Kavität 4 her, nachdem die Form 1 erstellt wurde. Die eingeführten Werkzeuge bilden ein Form-Lochwerkzeug 30 (welches hier auch als „Lochwerkzeug 30” bezeichnet wird), welches Bestandteil der Lochvorrichtung 10 dieser Ausführungsform ist.
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Wie in 1 dargestellt ist, ist die Form 1 auf dem Formbrett 11 der Lochvorrichtung 10 platziert, entweder direkt oder über den Formrahmen 2. Die Zylinderanordnung 12 befindet sich oberhalb des Formbretts 11, wobei die Zylinderanordnung 12 eine an einem vorderen Ende einer nicht dargestellten Kolbenstange befestigte bewegliche Platte 16 nach oben und nach unten bewegt, um dadurch eine Trägerplatte 17 (das heißt das Form-Lochwerkzeug 30), welches an der beweglichen Platte 16 befestigt ist, bezüglich des Formbretts 11 nach oben und nach unten zu bewegen. Die Halterohre 13 sind an der Trägerplatte 17 in der Weise angeordnet, dass sie sich in Richtung auf das Formbrett 11 vertikal nach unten erstrecken.
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Jedes Halterohr 13 ist als Hohlstruktur ausgebildet, wie in 2A dargestellt ist, wobei im Inneren des Halterohrs 13 als Rohrkanal 18 ein Kanal 18 gebildet ist. Die Schneidwerkzeuge 15 des Lochwerkzeugs 30 sind an dem vorderen Ende der jeweiligen Halterohre 13 angebracht.
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Bezüglich der oben erläuterten Struktur lässt sich feststellen, dass das Lochwerkzeug 30 dieser Ausführungsform umfasst: die Trägerplatte 17, die Halterohre 13 an der Trägerplatte 17, welche sich nach unten erstrecken, und die Schneidwerkzeuge 15, die an den Halterohren 13 angebracht ist, sowie deren untere Endabschnitte.
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Außerdem ist der Luftkompressor 14 an den Halterohren 13 angeschlossen, wobei als Fluid Luft aus dem Luftkompressor 14 in den Rohrkanal 18 eingeleitet wird. Die zugeführte Luft wird aus dem Rohrkanal 18 an das Lochwerkzeug 30 geleitet.
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Jedes Schneidwerkzeug 15 des Lochwerkzeugs 30 besitzt einen Außenkörper 15C, an welchem Schlitze 21 und Vorsprünge 22, die weiter unten noch näher erläutert werden, zu der in 2A bis 4 dargestellten Hohlstruktur ausgebildet sind, wobei das Schneidwerkzeug außerdem einen Kanal 19, durch den die Luft als Fluid hindurchströmt, im Inneren des Außenkörpers 15C als Werkzeugkanal 19 aufweist. An der Innenfläche des Werkzeugkanals 19 ist ein Innengewinde 20 ausgebildet, welches in Eingriff steht mit einem nicht dargestellten Außengewinde am vorderen Ende des Halterohrs 13, so dass das Schneidwerkzeug 15 mit dem vorderen Ende des Halterohrs 13 durch Gewindeeingriff verbunden ist. Das Anbringen des Schneidwerkzeugs 15 an dem Halterohr 13 führt dazu, dass der Werkzeugkanal 19 mit dem Rohrkanal 18 des Halterohrs 13 kommuniziert.
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Eine Mehrzahl von (bei der vorliegenden Ausführungsform sechs) Schlitzen 21 ist am Außenumfang des Außenkörpers 15C des Schneidwerkzeugs 15 in dessen Umfangsrichtung ausgebildet, um sich von einem vorderen oder Führungsende 30A zu einem Basisende 30B des Schneidwerkzeugs 15, das heißt des Lochwerkzeugs 30, zu erstrecken, wobei Schneiden (Schneidkanten) 23 an den vorderen Enden der Vorsprünge 22 an dem Außenkörper 15C des Lochwerkzeugs 30 zwischen den Schlitzen 21 ebenfalls an dem Außenkörper 15C ausgebildet sind.
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Wie in 2A und in 6A dargestellt ist, sind die Schneiden 23 in einer zur Innenseite des Schneidwerkzeugs 15 des Lochwerkzeugs 30 hin geneigten Weise ausgebildet. Wenn dann das Lochwerkzeug 30 in Richtung einer Achse O (axiale Richtung O) des Rohrs 13 in Gang gesetzt wird, um in der Form 1 das Entgasungsloch 9 auszubilden, wirken die Schneiden 23 so, dass sie den Sand 3 der Form 1 zur Innenseite des Lochwerkzeugs 30 hin abbrechen (das heißt zur Innenseite des Schneidwerkzeugs 15 in Richtung der Achse O des Lochwerkzeugs 30).
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Wie in 2B und 3C dargestellt ist, wird jeder Schlitz definiert durch einander gegenüberliegende Seitenflächen 24 der beiden Vorsprünge 22, die an dem Außenumfang des Außenkörpers 15C des Schneidwerkzeugs 15 gebildet sind, in Umfangsrichtung zueinander benachbart. Die Luft, die aus dem Rohrkanal 18 des Halterohrs 13 dem Werkzeugkanal 19 des Lochwerkzeugs 30 zugeleitet wird, strömt, wie durch Pfeile in 6A dargestellt ist, in die Schlitze 21, wobei die Luft den von den Schneiden 23 abgebrochenen Sand 13 der Form 1 in die Schlitze 21 trägt und den Sand 3 während der Zeitspanne austrägt, wenn die Luft von dem vorderen Ende 30A zu dem Basisende 30B des Schneidwerkzeugs 15 des Lochwerkzeugs 30 durch die Schlitze 21 strömt.
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Wie in 3A und 3B dargestellt ist, sind die Vorsprünge 22 an der Außenumfangsfläche des Außenkörpers 15C des Lochwerkzeugs 30 in geneigter Weise entsprechend einem vorbestimmten Drallwinkel θ bezüglich der axialen Richtung O des Lochwerkzeugs 30 ausgebildet. Das Lochwerkzeug 30 einer in 3A dargestellten Spezifikation A weist einen Drallwinkel θ von 5,5° auf. In dem Lochwerkzeug 30 der in 3B dargestellten Spezifikation B beträgt der Drallwinkel 13,4°. Wenn das Lochwerkzeug 30 in axialer Richtung O bewegt wird, um das Entgasungsloch 9 in der Form 1 zu bilden, fungieren die Seitenflächen 24 der geneigten Vorsprünge 20 als Schneiden (Schneidkanten), welche den in den Schlitzen 21 vorhandenen Sand 3 allmählich abbrechen. Außerdem sind in dem Lochwerkzeug 30 eine in 3C dargestellten Spezifikation C die Vorsprünge 22 parallel (θ = 0°) zur axialen Richtung O des Lochwerkzeugs 30 ausgebildet.
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Wenn die Vorsprünge 22 geneigt zu der axialen Richtung O angelegt sind, ist jeder der Schlitze 21 definiert zwischen den beiden benachbarten Vorsprüngen 22 an dem Außenumfang des Schneidwerkzeugs 15 des Lochwerkzeugs 30, wobei jeder Schlitz in ähnlicher Weise zu der axialen Richtung O des Schneidwerkzeugs bei gleichem Drallwinkel θ geneigt ist wie die Vorsprünge 22.
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Wenn die Vorsprünge 22 parallel zur axialen Richtung O angelegt sind, ist jeder der Schlitze 21 in ähnlicher Weise parallel zur axialen Richtung O des Lochwerkzeugs 30 angelegt.
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Wenn die Schlitze 21 entsprechend dem Drallwinkel θ bezüglich der axialen Richtung O des Lochwerkzeugs 30 geneigt sind, wirbelt die Luft, die aus dem Werkzeugkanal 19 des Lochwerkzeugs 30 in die Schlitze 21 geströmt ist, von dem Führungsende 30A zu dem Basisende 30B des Schneidwerkzeugs 15 des Lochwerkzeugs 30.
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Wie in 2B und 3C dargestellt ist, ist jede Seitenfläche 24 des Vorsprungs 22 in einer Weise ausgehend von einer Seitenkante α einer vorderen Stirnfläche 22A des Vorsprungs 22 zu einem Basisbereich 225 des Vorsprungs 22 derart geneigt, dass der Basisbereich 225 eine geringere Breite hat als die Stirnfläche 22A. Diese Struktur verhindert ein Abbrechen des Sands in einem Bereich außerhalb der Schlitze 21 (auf der Außenseite in radialer Richtung des horizontalen Querschnitts des Lochwerkzeugs 30), auch dann, wenn die Seitenfläche 24 als Schneide fungiert (Spezifikation A in 3A und Spezifikation B in 3B), oder nicht als Schneide fungiert (Spezifikation C in 3C).
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Die graphische Darstellung in 5 repräsentiert Gestalten einzelner Schneidwerkzeuge 15 des Lochwerkzeugs 30 der Spezifikationen A, B und C. In 5 repräsentiert der „Außendurchmesser” einen Abstand zwischen den äußeren Stirnflächen 22A der einander abgewandten Vorsprünge 22 in dem Schneidwerkzeug 15 des Lochwerkzeugs 30, und die „Schaftlänge” repräsentiert eine Länge des Schneidwerkzeugs 15 in der axialen Richtung O. Der „Drallwinkel” repräsentiert den Drallwinkel θ der Vorsprünge 22 und der Schlitze 21 bezüglich der axialen Richtung des Schneidwerkzeugs 15 des Lochwerkzeugs 30, und die „Anzahl von Ausschnitten” bedeutet die Anzahl der Schlitze 21. Die „Ausschnitt-Breite” repräsentiert die Breite W (siehe 2B, 3C) der Schlitze 21, und die „Luftblasfläche” repräsentiert einen Strömungskanalquerschnitt des Werkzeugkanals 19 des Schneidwerkzeugs 15. Die „Sandaustragfläche” bedeutet die Summe der Flächen der Schlitze 21. Das Schneidwerkzeug 15 des Lochwerkzeugs 30 ist beispielsweise aus Werkzeugstahl SKD61 gefertigt.
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Im folgenden wird eine Betriebsweise der Form-Lochvorrichtung 10 beschrieben.
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Die in 1 dargestellte Form-Lochvorrichtung 10 enthält das Form-Lochwerkzeug 30 mit dem Schneidwerkzeug 15 an den vorderen jeweiligen Enden der Halterohre 13, und der Formrahmen 2 steht in Berührung mit dem Formbrett 11 in der Weise, dass die Form 1 (die obere Formhälfte 1A) mit der Kavität 14 nach oben weisend an dem Formbrett 11 platziert ist.
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Als nächstes wird die Zylinderanordnung 12 betätigt, um die Trägerplatte 17 abzusenken, so dass das Lochwerkzeug 30 mit den Halterohren 13 in deren axialer Richtung nach unten bewegt wird und die Schneidwerkzeuge 15 des Lochwerkzeugs 13 in den Sand 3 der Form 1 eingesenkt werden. Der Luftkompressor 14 wird bei der Abwärtsbewegung der Halterohre 13 des Lochwerkzeugs 30 betrieben, und wie in 6A dargestellt ist, wird Luft durch den Werkzeugkanal 19 jedes Schneidwerkzeugs 15 über den Rohrkanal 18 jedes Halterohrs 13 geleitet.
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Bei der Struktur der oben beschriebenen Form-Lochvorrichtung 10 meißeln die Schneiden (Schneidkanten) 23 der jeweiligen Schneidwerkzeuge 15 in den Sand 3 der Form 1 auf der Innenseite des Schneidwerkzeugs 15 und brechen den Sand ab, so dass der von den Schneiden 23 abgebrochene Sand zur Außenseite der Form 1 hin über die Schlitze 21 ausgetragen wird aufgrund der Wirkung der Luft, die aus dem Werkzeugkanal 19 in die Schlitze 21 strömt.
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Bezüglich des Form-Lochwerkzeugs 30 der Spezifikation A (3A) und der Spezifikation B (3B), fungieren beim Abwärtshub des Lochwerkzeugs 30 die Seitenflächen 24 der Vorsprünge 22 als Schneiden, die den Sand 3 allmählich in die Schlitze 21 hinein abbrechen. Der so allmählich abgebrochene Sand wird ausgetragen durch die Wirkung der Luft nach außerhalb der Form 1 durch die Schlitze 21, zusammen mit dem von den Schneiden 23 abgebrochenen Sand 3. Auf diese Weise werden die Entgasungslöcher 9 in der Form 1 ausgebildet.
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Im folgenden werden charakteristische Größen (Lochzeitspannen, Durchmesser der geformten Löcher) der jeweiligen Lochwerkzeuge 30 (Schneidwerkzeuge 15) der Spezifikation A, B und C miteinander anhand der 7 bis 12 verglichen.
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Es wurden zweiunddreißig Versuchsbeispiele zum Vergleichen der Lochzeitspannen und zweiunddreißig Versuchsbeispiele zum Vergleichen der Lochdurchmesser durchgeführt, wobei die Lochwerkzeuge 30 (einschließlich der Schneidwerkzeuge 15) der Spezifikation nach 5 für die jeweiligen Versuchsbeispiele verwendet wurden. Dabei betrug der von dem Luftkompressor 14 auf das Lochwerkzeug 3 gegebene Luftdruck 0,3 MPa, die Kraft der Zylinderanordnung 12 zum Bewegen des Lochwerkzeugs 30 in axialer Richtung O (O-Achse) betrug 27,4 kN, und die Dicke der Form 1 betrug 280 mm.
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Wie in 7 gezeigt ist, beträgt die durchschnittliche Lochungs-Zeitspanne bei den zweiunddreißig Versuchsbeispielen zum Vergleichen der Lochzeitspannen 4,2 Sekunden bei dem Lochwerkzeug 30 der Spezifikation A, wobei dieser Wert kleiner ist als bei dem Lochwerkzeug 30 der anderen Spezifikationen. Darüber hinaus beträgt die Standardabweichung der Lochzeitspannen 0,9 bei dem Lochwerkzeug der Spezifikation A, wobei dieser Wert kleiner ist als bei dem Lochwerkzeug 30 der anderen Spezifikationen. Schwankungen der Lochungs-Zeitspannen, welche durch die Standardabweichung repräsentiert werden, werden anhand der graphischen Darstellungen in den 9A bis 9C bestimmt.
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Das heißt: in den 9A bis 9C sind Daten bezüglich der Lochungszeiten gemäß 7 für jede Spezifikation auf der Grundlage folgender Klassifikation graphisch dargestellt die Anzahl von Versuchsergebnissen in einem Bereich gleich oder kleiner 3,0 Sekunden (beispielsweise zwei im Fall der Spezifikation A); die Anzahl von Versuchsbeispielen in einem Bereich von größer als 3,0 Sekunden und gleich oder kleiner 3,5 Sekunden (für den Fall der Spezifikation A beispielsweise neun); die Anzahl von Versuchsergebnissen in einem Bereich von mehr als 3,5 Sekunden und gleich oder kleiner als 4,0 Sekunden (beispielsweise drei im Fall der Spezifikation A); die Anzahl von Versuchsergebnissen in einem Bereich von mehr als 4,0 Sekunden und gleich oder kleiner als 4,5 Sekunden (beispielsweise sieben im Fall der Spezifikation A); und die Anzahl von Versuchsbeispielen in Bereichen, die in ähnlicher Weise auf jeweils 0,5 Sekunden eingestellt sind.
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Wie oben angesprochen, zeigen die 9A bis 9C, dass das Lochwerkzeug 30 der Spezifikation A, welches die kleinsten Schwankungen der Lochungszeiten aufweist, das beste Werkzeug ist.
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Wie in 8 gezeigt ist, beträgt der durchschnittliche Lochdurchmesser in den zweiunddreißig Versuchsbeispielen zum Vergleichen der Lochdurchmesser etwa 10,5 mm in dem Schneidwerkzeug 15 des Lochwerkzeugs 30 der Spezifikation A, wobei dieser Wert etwas kleiner ist als der bei den Spezifikationen B und C. Darüber hinaus beträgt die Standardabweichung der Lochdurchmesser etwa 0,12 für die Spezifikation A, und dieser Wert ist kleiner als der für die anderen Spezifikationen. Schwankungen der Lochdurchmesser, die durch die Standardabweichung repräsentiert werden, werden anhand der graphischen Darstellungen in den 10A bis 10C festgestellt.
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Das heißt, in den 10A bis 10C sind Daten für die in 8 dargestellten Lochdurchmesser für jede Spezifikation auf der Grundlage folgender Klassifikation graphisch dargestellt: die Anzahl von Versuchsergebnissen in einem Bereich von mehr als 10 mm und gleich oder weniger als 10,2 mm (beispielsweise ein Beispiel im Fall der Spezifikation A); die Anzahl von Versuchsbeispielen im Bereich von mehr als 10,2 mm und gleich oder weniger als 10,4 mm (zum Beispiel sechs im Fall der Spezifikation A); die Anzahl von Versuchsbeispielen im Bereich von mehr als 10,4 mm und gleich oder weniger als 10,6 mm (zum Beispiel dreiundzwanzig im Fall der Spezifikation A); und die Anzahl von Versuchsbeispielen in Bereichen, die in ähnlicher Weise auf jeweils 0,2 mm eingestellt sind.
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10A bis 10C zeigen, dass das Schneidwerkzeug 15 des Lochwerkzeugs 30 der Spezifikation A, die die geringsten Schwankungen bei den Durchmessern der ausgebildeten Löchern aufweist, das beste ist.
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11 ist eine Tabelle, in der die Durchschnittswerte und die Standardabweichungen der Lochungszeiten, die in 7 dargestellt sind, und die Durchschnittswerte und die Standardabweichungen der Lochdurchmesser, die in 8 dargestellt sind, summarisch für jede Spezifikation des Lochwerkzeugs 30 dargestellt sind.
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12 ist eine graphische Darstellung, welche die Lochungszeiten und die Lochdurchmesser nach 11 in der Weise darstellt, dass die Werte für jede Spezifikation aufgezeichnet sind, wobei die horizontale Achse die Lochungszeit und die vertikale Achse den Lochdurchmesser darstellt. 12 zeigt außerdem, dass das Schneidwerkzeug 15 des Lochwerkzeugs 30 der Spezifikation A die optimale Form bezüglich Lochungszeit und Lochdurchmesser besitzt.
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Die vorliegende Ausführungsform mit der oben beschriebenen Struktur und Konfiguration liefert die folgenden vorteilhaften Funktionsweisen und Effekte (1) bis (4):
- (1) Wie in 6A gezeigt ist, brechen die Schneiden 23 der Schneidwerkzeuge 15 des Form-Lochwerkzeugs 30 der Form-Lochvorrichtung 10 den Sand 3 der Form zum Inneren des Schneidwerkzeugs 12 des Lochwerkzeugs 30 hin weg, und der weggebrochene Sand wird durch die Luft zur Außenseite der Form 1 hin ausgetragen, welche aus dem Werkzeugkanal 19 des Schneidwerkzeugs 15 in die Schlitze 21 strömt. Wenn also das Entgasungsloch 9 in der Form 1 ausgebildet wird, wirkt keine übermäßig große Druckkraft auf den Sand 3 der Form 1, wodurch die auf die Form 1 beim Lochvorgang aufgebrachte Last reduziert wird, was wiederum ein Brechen der Form verhindert, insbesondere ein Bruch an der Durchdringungs-Grenzseite 25 der Form 1.
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Da außerdem keine übermäßige Druckkraft auf die Form 1 einwirkt, wenn ein Loch in der Form 1 ausgebildet wird, lässt sich das Entgasungsloch 9 in der Form 2 unter Aufbringung einer geringen Last auf das Lochwerkzeug 30 ausbilden, so dass ein Bruch des Schneidwerkzeugs 15 und des Halterohrs 13 des Form-Lochwerkzeugs 30 verhindert werden kann. Im Ergebnis können in der Form 1 mehrere Entgasungslöcher 9 mit jeweils kleinem Durchmesser gebildet werden.
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Bezüglich des Bruchs der Form 1 wird beispielsweise im Fall des durch den Lochungsstift 101 nach 6B des herkömmlichen Beispiels gebildeter Lochdurchmesser ein abgebrochenes Sandstück (Bruchsand 105) mit einem Durchmesser von etwa 100 mm und einer Tiefe von 30 mm in der Nähe des Lochs an der Durchdringungsgrenze 104 des Lochungsstifts 101 gebildet. Im Gegensatz dazu wird im Fall der Verwendung insbesondere des Lochwerkzeugs 30 der Spezifikation A gemäß der vorliegenden Ausführungsform bloß ein abgebrochenes Sandstück mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Dicke von 10 mm in der Nähe des Lochs an der Durchdringungsgrenze 25 der Form 1 gebildet.
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- (2) Wie in den 3A bis 3C gezeigt ist, ist das Lochwerkzeug 30 mit den Vorsprüngen 22 und den Schlitzen 21 in einer Weise um einen vorbestimmten Drallwinkel θ (θ = 5,5°, θ = 13,4°) bezüglich der axialen Richtung (O-Achse) des Lochwerkzeugs 30 geneigt. Wenn folglich das Lochwerkzeug 30, das heißt insbesondere das Schneidwerkzeug 15, in axialer Richtung bewegt wird, kann die Seite der Flächen 24 der Vorsprünge 22 allmählich den Sand 3 der Form 1 in den Schlitzen 21 abmeißeln, und die Luft strömt als Wirbelströmung durch die Schlitze 21 und fördert damit den Austrag des Sands 3. Im Ergebnis zeigt sich, dass insbesondere das Lochwerkzeug 30 der Spezifikation A und der Spezifikation B ein Loch in der Form 1 mit hoher Genauigkeit bilden kann.
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Insbesondere im Fall des Verdrallungwinkels θ der Vorsprünge 22 und der Schlitze 21 an dem Außenkörper 15C des Schneidwerkzeugs 15 des Lochwerkzeugs 30 von 5,5° wird die Sand-Austragleistung des durch die Schlitze 21 führenden Luftstroms noch weiter verbessert, so dass in diesem Fall ein Loch mit noch höherer Genauigkeit in der Form 1 ausgebildet (gestanzt) werden kann.
- (3) Wie in 2B und 3C gezeigt ist, ist jede Seitenfläche 24 des Vorsprungs 22 des Lochwerkzeugs 30 in einer Weise ausgebildet, dass sie von einer Seitenkante α der Stirnfläche 22A des Vorsprungs 22 zu dem Basisbereich 22B des Vorsprungs 22 hin geneigt ist. Folglich lässt sich verhindern, dass ein Bereich des Sands auf der Außenseite der Schlitz 21 abgebrochen wird, demzufolge der Durchmesser des erzeugten Lochs (des Entgasungslochs 9) vor einer unbeabsichtigten Vergrößerung bewahrt werden kann und darüber hinaus die Bohrgenauigkeit diesbezüglich für die Form 1 verbessert werden kann.
- (4) Das Lochwerkzeug 30 wird von der Zylinderanordnung 12 (1) ohne Drehung in axialer Richtung bewegt, und dementsprechend ist kein Mechanismus erforderlich, der das Lochwerkzeug 3 dreht. Hierdurch lässt sich die gesamte Anlage der Form-Lochvorrichtung 10 kompakt ausgestalten.
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Schließlich sei erwähnt, dass zwar die vorliegende Erfindung oben anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, die vorliegende Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt ist, sondern zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen möglich sind, ohne vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
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Beispielsweise ist bei der vorliegenden Ausführungsform zwar Luft als Fluid erwähnt, die im Inneren der Schlitze des Lochwerkzeugs strömt, jedoch können zahlreiche andere Fluide wie beispielsweise Gase außer Luft oder auch Wasser eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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