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Verfahren und Vorrichtung zum Ausformen von Trichtern in einem Formkasten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausformen
von Trichtern in einem Formkasten bei intermittierend oder kontinuierlich arbeitenden
Formanlagen, wie Standbahn-, Rollenbahn- oder Karussellanlagen.
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Zur Ausformung von Eingußtrichtern, Gießtümpeln, Steigern oder Luftpfeifen
sind die folgenden Arbeitsweisen bekannt: Einmal ist es bekannt, den Trichterformkörper
von Hand zu setzen. Dabei handelt es sich zumeist um einen Trichterformkörper mit
Federbolzen, der vor Beginn des Formvorganges von Hand auf die Modellplatte aufgesetzt
und nach dem Formen, aber vor dem Abheben von Hand wieder gezogen wird. Der entstandene
Trichterraum wird anschließend ausgeblasen. Bei Formanlagen, die auf eine kontinuierliche
Fertigung abgestimmt sind, wie Standbahnen mit übersetzgeräten oder Durchlaufformmaschinen,
ist diese Trichterausformung mit einem Zeitverlust verbunden. Um die erforderlichen
Arbeitsgänge (Trichtersetzen und Trichterziehen) durchführen zu können, muß die
Anlage oder das betreffende Gerät stillgesetzt werden, so daß der kontinuierliche
Arbeitsablauf an dieser Stelle unterbrochen wird. Bei automatisch gesteuerten Anlagen
liegt darüber hinaus Unfallgefahr vor, weil sich der jeweilige Arbeiter in den Arbeitsbereich
der Maschine begeben muß, um die genannten Arbeitsgänge auszuführen.
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Weiterhin ist es bekannt, den gesamten Trichter als formgerecht konischen
Federbolzen fest auf der jeweiligen Modellplatte zu befestigen. Diese Art der Trichterform
hat gegenüber einem normalen Eingußtrichter den Nachteil, daß dadurch ein höherer
Kreislaufanteil anfällt. Dies ergibt sich aus der Forderung nach einem bestimmten
Eingußquerschnitt, der so groß sein muß, daß er den zum Füllen der Form erforderlichen
Gießstrahl fassen kann. Von diesem Querschnitt muß der Trichterbolzen formgerecht
konisch zur Modellplatte ausgeführt werden, was eine Verbreiterung des Querschnittes
zum Anschnitt hin erfordert und unter Umständen für das Gießen ungünstige Strömungsverhältnisse
mit sich bringt. In formtechnischer Hinsicht ist diese Trichterformmethode für den
Einsatz an kontinuierlich arbeitenden Formanlagen geeignet, weil bei ihrer Anwendung
der Arbeitsablauf nicht unterbrochen werden muß. Beim Pressen wird der Federbolzen
komprimiert. Sobald die Preßkraft nachläßt, wird das Oberteil des Federbolzens durch
die Federkraft nach oben gedrückt. Dabei wird eine eventuell über den Einguß gepreßte
Sandschicht durchbrochen und kann ohne Mühe von Hand weggeblasen werden. Bei dieser
Trichterkonstruktion wirkt sich jedoch eindringender Sand und nachlassende Federkraft
nachteilig aus. Nach einer bestimmten Zahl von Formgängen muß die Feder ausgewechselt
und der Bolzen überholt werden. Zur Vermeidung von Störungen ist eine ständige Überwachung
unerläßlich.
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Schließlich ist es bekannt, den Trichter in zwei ineinander übergehende
Abschnitte zu unterteilen, d. h. Trichterschaft und Trichtermündung getrennt auszuformen.
Der dazu verwendete Trichterschaftkörper ist dabei fest auf der Modellplatte befestigt,
während der Trichtermündungskörper mit der Preßplatte verbunden ist. Dieser Trichtermündungskörper
ist hohl ausgebildet und schiebt sich beim Pressen über den auf der Modellplatte
befestigten Trichterschaftkörper. Eine derartige Formeinrichtung ist besonders bei
kontinuierlich arbeitenden Anlagen sehr störanfällig, weil der Hohlraum des Trichtermündungskörpers
oft durch eingepreßten Sand verstopft und gereinigt werden muß, damit der Trichterschaftkörper
beim nachfolgenden Arbeitsgang nicht verbogen oder abgebrochen wird. Dieser Nachteil
kann dadurch behoben werden, daß man den Hohlraum des Trichtermündungskörpers durch
die Preßplatte hindurchführt, um das Verstopfen zu vermeiden und ein eventuell erforderliches
Reinigen zu erleichtern. In diesem Fall ist der Nachteil vorhanden, daß die Preßplatte
nur für eine einzige oder eine sehr begrenzte Anzahl von Modelleinrichtungen geeignet
ist, weil jede Trichteranordnung auf der Modellplatte eine entsprechende Bohrung
in der Preßplatte erfordert. Bei einem Modellwechsel auf der Formmaschine muß folglich
die Trichterplatte ebenfalls mit gewechselt werden, was einen erheblichen zusätzlichen
Zeitaufwand erfordert.
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Weiterhin ist eine Vorrichtung zum Bohren eines oder mehrerer Eingußtrichter
in die Oberkastenform bei automatischen Formanlagen bekannt (deutsche
Patentschrift
1051464), die nur als zusätzliches Aggregat in neue Anlagen eingeplant werden kann
und in nachteiliger Weise eigenen Raum und eigene Arbeitszeit in Anspruch nimmt.
Die Folge beim Einsatz einer derartigen Bohrvorrichtung ist eine Verlängerung der
gesamten Taktzeit.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Ausformen von Trichtern in einem Formkasten bei intermittierend oder kontinuierlich
arbeitenden Formanlagen zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile bekannter Verfahren
bzw. Vorrichtungen nicht aufweisen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist im wesentlichen gekennzeichnet
durch eine derartige Verformung des Trichterschaftes einerseits und der Trichtermündung
andererseits, daß nach dem Pressen des Formmaterials zwischen dem Trichterschaft
und der Trichtermündung eine dünne Materialtrennschicht verbleibt, die anschließend
durchstoßen und entfernt wird. Die im Zusammenhang mit den bekannten Verfahren erwähnten
Nachteile, wie Unterbrechung des Arbeitsablaufes, erhöhter Kreislaufanteil oder
Störung des Arbeitsablaufes durch Verstopfen des hohlen Trichtermündungskörpers,
fallen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren fort. Das erfindungsgemäße Verfahren
ist weiterhin gekennzeichnet durch Verwendung eines Trichterschaftkörpers und eines
Trichtermündungskörpers, deren addierte Höhe kleiner ist als der Abstand der parallelen
Ebenen des Formkastens, von denen aus sich die beiden Körper jeweils in das Kasteninnere
erstrecken. Gemäß einem besonders zweckmäßigen Vorschlag nach der Erfindung beträgt
die Differenz zwischen der Höhe des Formkastens und der Höhe der beiden Trichterkörper
bei Verwendung von unnachgiebigem Material zur Herstellung der Trichterkörper 3
bis 8 mm. Bei Verwendung hartelastischer Materialien zur Herstellung der Trichterkörper
kann sie geringer sein.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zeichnet sich dadurch aus, daß der feste und formgerecht konische Trichterschaftkörper
auf der Modellplatte befestigt ist und daß der Trichtermündungskörper als Massivkörper
ausgebildet und an der Preßplatte befestigt ist. Zweckmäßigerweise besitzt der Trichtermündungskörper
eine etwa halbkugelförmige Gestalt.
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Gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung ist eine Ausblas-
und Durchstoßvorrichtung zur Entfernung der zwischen dem Trichterschaft und der
Trichtermündung verbleibenden Materialtrennschicht mit einer der Zahl der Trichter
entsprechenden Anzahl von Düsen vorgesehen. Die Düsen sind in besonders vorteilhafter
Weise an einem Rahmen oder Gitter in ihrer jeweiligen Lage verstellbar angebracht.
Sie sind zweckmäßigerweise an ihrem Ende konisch ausgebildet und besitzen einen
scharfen Rand zum Durchstoßen der Materialtrennschicht.
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Bei Anpassung des Außendurchmessers der rohrförmigen Düse an den Durchmesser
des zu bildenden Durchbruches zwischen Trichterschaft und Trichtermündung läßt sich
mit der Düsenaußenseite der nach dem Durchstoßen verbleibende rauhe Rand leicht
glattpressen.
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Jede Düse ist in vorteilhafter Weise in ihrem oberen Bereich mit einer
oder mehreren schräg nach unten gerichteten Ausblasöffnungen zum Ausblasen der Trichtermündung
versehen. Als besonders zweckmäßig hat sich eine gleichmäßige Verteilung der Ausblasöffnungen
am Umfang der Düsen in Form eines Blaskranzes herausgestellt. Zur Erzielung eines
Luftstaues in den Düsen ist eine durch eine Querschnittsverengung begrenzte Düsenkammer
vorgesehen, an die die Ausblasöffnungen angeschlossen sind.
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Weitere wesentliche Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung
beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung
nach der Erfindung mit einem Oberkasten, in dem die Trichtermündungen und die Trichterschäfte
zweier Trichter ausgeformt sind, vor dem Entfernen der zwischen Mündung und Schaft
gebildeten Trennschicht, F i g. 2 eine entsprechende Ansicht, in der die gemäß der
Erfindung ausgebildete, einem Formkastenübersetzgerät zugeordnete Ausblas- und Durchstoßvorrichtung
zur Entfernung der Trennschicht dargestellt ist, und F i g. 3 eine der Düsen der
Ausblas- und Durchstoßvorrichtung in vergrößertem Maßstab.
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Aus F i g. 1 ist ein Formkasten 1 ersichtlich, in dem die beiden im
Schnitt dargestellten Trichter 2 jeweils zwei Abschnitte 3 und 4 umfassen, die durch
eine Formsandtrennschicht 5 voneinander getrennt sind.
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Diese Trichtergestalt ergibt sich nach Durchführung des ersten Verfahrensschrittes.
Auf in der Zeichnung nicht näher veranschaulichte Weise wird zu diesem Zweck auf
der Modellplatte ein fester, formgerecht konischer Trichterschaftkörper angebracht.
An der Preßplatte ist der Trichtermündungskörper als Massivkörper angebracht. Die
Form des Trichterschaftkörpers entspricht selbstverständlich der in F i g. 1 angedeuteten
Form des zu bildenden Trichterschaftes 4, und die Form des Trichtermündungskörpers
stimmt dementsprechend mit der Gestalt der zu bildenden Trichtermündung 3 überein.
Gemäß der Erfindung ist die Summe der Höhe des Trichterschaftkörpers und des Trichtermündungskörpers
etwa 3 bis 5 mm kleiner als die Höhe des Formkastens 1, d. h. als der Abstand
der parallelen Ebenen 6,7 des Formkastens, von denen aus sich die beiden
Körper jeweils in das Kasteninnere erstrecken. Diese Höhendifferenz ist erforderlich,
damit sich die beiden Formkörper beim Pressen nicht berühren. Beim begrenzten Pressen
soll die Differenz etwa 3 mm, beim Pressen in den Kasten ohne Begrenzung mindestens
5 mm, höchstens aber 8 mm betragen, damit auch hier mit Sicherheit eine Berührung
beim Pressen vermieden wird. Dies gilt insbesondere bei Verwendung von metallischen,
d. h. aus unnachgiebigem Material hergestellten Trichterkörpern. Beim Einsatz von
hartelastischen Materialien zur Bildung der Trichterkörper, wie z. B. Hartgummi
oder Kunststoff, können die Differenzmaße geringer gehalten werden, weil ein elastischer
Trichterkörper beim Pressen immer etwas nachgiebt.
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Die Entfernung der Trennschicht 5 geschieht in einem nachfolgenden
Arbeitsgang, und zwar mit Hilfe der in F i g. 2 veranschaulichten Ausblas- und Durchstoßvorrichtung
B. Diese Vorrichtung weist eine Reihe von Düsen 9 auf, die in einem Rahmen
oder
Gitter 10 so verstellbar angebracht sind, daß sie in der erforderlichen Anzahl und
Größe auf jeden beliebigen Punkt des Formkastens 1 gerichtet werden können. Diese
Düsen 9 stehen über nicht näher dargestellte Ventile mit einer Druckluftquelle in
Verbindung. Wie sich aus der Zeichnung (F i g. 3) ergibt, sind die zylindrischen
Düsen an ihrem unteren Drittel konisch verjüngt. Der verjüngte Abschnitt der Düsen
läuft in einen scharfen Rand zum Durchstoßen der beim Formen verbleibenden Sandtrennschicht
5 bei möglichst geringem Druck auf die Sandoberfläche aus. Beim Einfahren der Düse
9 in den vorgeformten Hohlraum der Trichtermündung 3 wird die Sandtrennschicht 5
teilweise durchgestoßen und teilweise herausgeschnitten. Der verbleibende rauhe
Sandrand wird durch den oberen zylindrischen Teil der Düse 9 glattgepreßt. Zu diesem
Zweck ist der Außendurchmesser der Düse 9 dem Durchmesser des zu bildenden Durchbruches
zwischen Trichterschaft 4 und Trichtermündung 3 angepaßt. Etwa in der Trichtermündung
3 verbleibende lose Sandreste werden ausgeblasen. Zu diesem Zweck weist jede Düse
9 in ihrem oberen Bereich einen Kranz am Düsenumfang gleichmäßig verteilter, schräg
nach unten gerichteter Ausblasöffungen 11 auf. Unterhalb der Ausblasöffnungen 11
ist im Düseninneren eine Querschnittsverengung zur Erzielung eines Luftstaues in
einer von ihr begrenzten Düsenkammer 12 vorhanden, an die die Ausblasöffnungen 11
angeschlossen sind.
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Bei dem in F i g. 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die
Ausblas- und Durchstoßvorrichtung 8 dem Formkastenübersetzgerät 13 der Zulegestation
zugeordnet. Der die Düsen 9 tragende Rahmen 8 könnte statt dessen auch über der
Abrollstrecke einer Rollenbahn vertikal beweglich befestigt sein. In dem veranschaulichten
Beispiel fährt die Ausblas- und Durchstoßvorrichtung immer mit dem übersetzgerät
13 mit.
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Der Arbeitsablauf der Ausblas- und Durchstoßvorrichtung nach der Erfindung
ist wie folgt: Der geformte Kasten sitzt abgehoben auf den aufgefahrenen Abhebestiften
der Formmaschine. Das Formkastenübersetzgerät fährt über die Formmaschine, senkt
ab, greift den Formkasten, fährt auf und aus zur Zulegestation. Das ist der normale
Arbeitsablauf eines übersetzgerätes. Die Durchstoß- und Ausblasarbeit der erfindungsgemäß
dem Übersetzgerät 13 zugeordneten Ausblas- und Durchstoßvorrichtung erfolgt während
des Absenkens, Greifens und Auffahrens des übersetzgerätes. Die Befestigungshöhe
und die Baulänge der Düsen 9 sind so gewählt, daß sie beim Greifen des auf den aufgefahrenen
Abhebestiften liegenden Formkastens 1 etwa zur Hälfte in die durchzustoßende Sandtrennschicht
5 einfahren. Beim Zulegen des Oberkastens können dann die Düsen mit dem Sand im
geformten Kasten nicht mehr in Berührung kommen, weil dieser unterhalb der Düsen
in der Haltevorrichtung des betreffenden übersetzgerätes 13 liegt.
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Ist die Ausblas- und Durchstoßvorrichtung an einer Abrollstrecke angebracht,
so wird der geformte Kasten vor dem Einlauf in die Zulegestation angehalten, die
Ausblasvorrichtung senkt ab, stößt die Sandtrennschicht 5 durch, bläst dabei den
Trichter 3, 4 aus und fährt auf. Beim Auffahren der Ausblas- und Durchstoßvorrichtung
wird dann für den Formkasten der Weg in die Zulegestation freigegeben. Zweckmäßigerweise
erfolgt die Steuerung der Arbeitsvorgänge des Ausblas- und Durchstoßgerätes auf
elektrischem oder pneumatischem Wege. Das Gerät kann so mit Hilfe einer vollautomatischen
Folgeschaltung, z. B. der des Kastenübersetzgerätes, parallel zu einem anderen Arbeitstakt
ausgelöst werden. Bei Einsatz des Gerätes an einer Rollenbahnanlage löst der ablaufende
Formkasten selbst das Ausblas- und Durchstoßgerät aus, indem er einen elektrischen
oder pneumatischen Endschalter anfährt.
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Bei pneumatischer Steuerung wird ein Relaisventil, das die Hauptluft
absperrt, durch einen Luftimpuls geöffnet und läßt die Druckluft durch die Ausblasdüsen
ausströmen. Bei elektrischer Steuerung wird durch einen elektrischen Impuls entweder
ein Magnetventil, das direkt in der Hauptluftleitung angeordnet ist und einen ausreichenden
Durchgangsquerschnitt besitzt, geöffnet, oder es wirkt nur als pneumatischer Impulsgeber
zur Steuerung eines pneumatischen Relaisventils. Es gibt somit mehrere Steuermöglichkeiten
unter Verwendung eines elektrischen oder pneumatischen Impulsgebers, der zu einem
bestimmten Zeitpunkt automatisch oder von Hand betätigt wird und mittels des Impulses
ein in der Hauptluftleitung gelegenes Ventil öffnet, wodurch der Austritt der Druckluft
aus den Düsen ausgelöst wird.
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Zusammenfassend ist festzustellen, daß sich beim Einsatz der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in vollautomatischen Formanlagen folgende Vorteile ergeben: keine .
Unterbrechung eines kontinuierlichen Arbeitsablaufes, hohe Betriebssicherheit, geringe
Wartung, kein störender Aufenthalt beim Modellplattenwechsel durch zusätzlichen
Preßplattenaustausch, keine Unfallgefahr, kein zusätzlicher Arbeitstakt, so daß
die Taktzeit der Formanlage nicht beeinträchtigt wird.