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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein automatisiertes Entkernungssystem
von Gusskernen aus Gussstücken und die Entkernungsvorrichtungen,
die das Entkernungssystem enthält.
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Ein
Gussstück, das hohle Bereich enthält, wird im
Allgemeinen um eine Mischung aus Sand und Harz, Gusskern genannt,
herum mit zu den hohlen Bereichen komplementären Formen
gegossen. Die Gusskerne werden anschließend entfernt, insbesondere,
wenn die Form des Gussstücks komplex ist, indem letzteres
einem Hämmern, um die Gusskerne vom Stück zu lösen,
und dann Schwingungen unterworfen wird, um die Kerne zu zerbröckeln
und die Bruchstücke durch Schwerkraft zu entfernen.
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Aus
der Patentanmeldung
FR 2 711
931 ist eine Entkernungsvorrichtung bekannt, die aus einem Rahmen
besteht, der mit einem festen Träger über vier
vertikale zylindrische Gelenke verbunden ist, die elastisch querverformbar
und bezüglich der Symmetrieachse des Rahmens symmetrisch
angeordnet sind, die seinem Schwerpunkt entspricht. Der Rahmen besteht
aus drei horizontalen symmetrischen Platten, die durch zwei an die
Platten geschweißte Kerne miteinander verbunden sind. Zwei
Unwuchtmotoren mit vertikaler Drehachse und auf jeder Seite des
Rahmens in der Symmetrieebene der drei Platten montiert, ermöglichen
es, die zu entkernenden Gussstücke zu schütteln.
Der Rahmen weist zwei rechteckige Öffnungen an jedem Ende
des Rahmens auf. Ein Druckluftzylinder ist in jeder dieser Öffnungen
angeordnet, um ein Werkstück zwischen dem Zylinder und
einer Seite der Öffnung an jedem Ende des Rahmens zu halten.
Diese letztere Seite der Öffnung ist durchbohrt, um einen
Drucklufthammer durchzulassen, der das Werkstück hämmert.
Die zwei Zylinder sind zueinander entgegengesetzt montiert. Es ist
ein Nachteil dieser Entkernungsvorrichtung, dass sie platzraubend
ist. Daher führt ihr Einbau an einem Industriestandort
zu schwerwiegenden Raumerfordernissen. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung
ist, dass sie schwer ist, also mit großen Motoren versehen,
was zu hohen Herstellungskosten und einem großen Energieverbrauch
führt. Außerdem führt dies zu einer relativ
geringen Bewegungsamplitude, also zu einer langen Zerfalldauer des Kerns.
Ein dritter Nachteil dieser Vorrichtung ist es, dass der Zugang über
zwei einander entgegengesetzte Stellen erfolgt, was für
das Laden der Werkstücke wenig praktisch ist. Außerdem
kann die Vorrichtung erst gestartet werden, wenn zwei Werkstücke geladen
und festgehalten sind, jedes in einer der Öffnungen des
Rahmens, was die Wartezeit zwischen zwei Zyklen ziemlich lang macht.
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, bestimmte Nachteile des Stands
der Technik zu beheben, indem sie ein automatisiertes Entkernungssystem
vorschlägt, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Mehrzahl
von Entkernungsvorrichtungen aufweist, wobei jede Entkernungsvorrichtung
aus einem Rahmen in Form einer Gabel mit zwei Armen besteht, wobei
der Raum, der sich zwischen den beiden Armen der Gabel befindet,
zum Aufnehmen eines zu entkernenden Werkstücks bestimmt
ist, und wobei jede Entkernungsvorrichtung in einer Umschließung mit
einer einzigen Werkstück-Ladetür eingeschlossen
ist, und dass die Mehrzahl von Entkernungsvorrichtungen in einem
Aktionsradius eines Beladungsroboters angeordnet ist, der zum Laden
des zu entkernenden Werkstücks über eine einzige
Seite der Entkernungsvorrichtung in den zu diesem Zweck vorgesehenen
Raum der Entkernungsvorrichtung vorgesehen ist.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Entkernungsvorrichtung
des Entkernungssystems vorzuschlagen, dadurch gekennzeichnet, dass
der Rahmen mit einem einzigen Raum versehen ist, der das Aufnehmen
eines zu entkernenden Werkstücks erlaubt, wobei dieser
Raum an einem der Enden des Rahmens angeordnet ist, dass der Rahmen
von vier elastischen Aufhängungen mit einer im Wesentlichen vertikalen
Achse gehalten wird, die quer verformbar sind, wobei jede Aufhängung
einstückig mit einem Sockel ist, dass der Rahmen von zwei
Unwuchtmotoren mit einer im Wesentlichen vertikalen Achse zum Schwingen
gebracht wird, die jeweils an einer Seite des Rahmens in der Nähe
von zwei der elastischen Aufhängungen befestigt sind, und
dass eine Vorrichtung zum Festhalten des zu entkernenden Werkstücks
an einem der Arme des Rahmens montiert ist, wobei die Festhaltevorrichtung
aus einem Zylinder besteht, an welchem eine Halteplatte montiert
ist, wodurch ein Festhalten des zu entkernenden Werkstücks
zwischen der Platte und der Innenfläche des anderen Arms
ermöglicht wird, wobei die beiden anderen elastischen Aufhängungen
derart angeordnet sind, dass der Schwerpunkt der beladenen Entkernungsvorrichtung
zwischen den Befestigungspunkten der vier Aufhängungen
bleibt, damit diese im Wesentlichen die gleiche Masse tragen.
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Gemäß einer
anderen Besonderheit ist der Rahmen im Wesentlichen horizontal,
wobei die beiden anderen elastischen Aufhängungen in der
Nähe des Raums angeordnet sind, der sich zwischen den beiden
Armen des Rahmens befindet, und die Motoren drehen in die gleiche
Richtung, wobei sie eine Drehung des Rahmens um die Achse bewirken,
die an dem Schnittpunkt zwischen der mittleren Ebene der Motoren
und der Ebene quer zu dem Rahmen angeordnet ist.
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Gemäß einer
anderen Besonderheit ist eine Öffnung an dem Arm des Rahmens
geformt, der den Zylinder nicht trägt, wobei diese Öffnung
das Ende von mindestens einem Drucklufthammer aufnimmt, der an zumindest
einer mit dem Sockel einstückigen Ausstrebung befestigt
ist, der es erlaubt, das zu entkernende Werkstück derart
zu hämmern, wenn letzteres in dem Rahmen festgehalten ist,
dass die Gusskerne zerfallen.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit weist der Raum, der sich zwischen den Armen
des Rahmens befindet, einen mit einer Öffnung versehenen Boden
auf, damit gleichzeitig das Festhalten des zu entkernenden Werkstücks
und das Entsorgen des Sands aus dem Rahmen heraus vereinfacht werden.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit weist die Entkernungsvorrichtung zwei Paare
von seitlicher Federn mit im Wesentlichen horizontaler Achse auf, die
gleichzeitig mit dem Rahmen und mit einer Ausstrebung, die am Sockel
befestigt ist, einstückig sind, wodurch ermöglicht
wird, dass das Mitschwingen des Rahmens in Gang gesetzt wird.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit besteht der Rahmen aus einem Körper
und einem Kopf, wobei der Kopf die beiden Arme des Rahmens aufweist und
einstückig mit einem Schaft ist, der durch den Körper
des Rahmens hindurch geht, und mittels eines Motors zum Drehen um
die Achse des Rahmens gebracht wird.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit ist der Rahmen im Wesentlichen vertikal, und
die Motoren drehen in entgegengesetzter Richtung, wodurch eine alternative
Translationsbewegung des Rahmens entlang der Achse bewirkt wird,
die sich an der Schnittlinie der mittleren Ebene des Rahmens und
der Ebene quer zu den Motoren befindet, die durch die Mitte der Motoren
verläuft.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit weist die Entkernungsvorrichtung mindestens
ein Paar von Drucklufthämmern auf, welches an mindestens
einer mit dem Sockel einstückigen Ausstrebung befestigt ist,
welches ein Hämmern des zu entkernenden Werkstücks
von jeder Seite des Rahmens erlaubt, wenn letzteres in dem Raum
festgehalten ist, der sich zwischen den beiden Armen des Rahmens
befindet, so dass die Gusskerne zerfallen.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit ist die Halteplatte mit einem Blas-System
ausgestattet, um das Entfernen des Sandes aus dem zu entkernenden Werkstück
heraus zu begünstigen.
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Weitere
Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen klarer
aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die sich auf die beiliegenden
Zeichnungen bezieht. Es zeigen:
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1 eine
horizontale Entkernungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform,
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2 eine
horizontale Entkernungsvorrichtung mit seitlichen Federn gemäß einer
zweiten Ausführungsform,
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3 eine
horizontale drehende Entkernungsvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform,
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4 eine
vertikale Entkernungsvorrichtung gemäß einer vierten
Ausführungsform,
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5 ein
Entkernungssystem mit mehreren Entkernungsvorrichtungen.
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Die
Entkernungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
der 1 weist einen im Wesentlichen horizontalen Rahmen
(1) in Form einer Gabel mit zwei Armen (11, 12) auf.
Der Rahmen (1) wird von vier elastischen Aufhängungen
(2) mit im Wesentlichen vertikaler Achse getragen, die
sich quer verformen können und auf einem Sockel (3)
verteilt sind, um je im Wesentlichen die gleiche Masse zu tragen. Die
Entkernungsvorrichtung weist ebenfalls zwei Unwuchtmotoren (4)
auf, die je auf einer Seite hinter der Gabel am Rahmen befestigt
sind. Der Raum (13) zwischen den zwei Armen (11, 12)
des Rahmens (1) ermöglicht es, das zu entkernende
Werkstück aufzunehmen. Es wird zwischen der Innenwand eines
der Arme (12) und einer im Wesentlichen vertikalen Platte
(nicht in 1 dargestellt, aber mit dem
Bezugszeichen 6 in den 3 und 4)
gehalten, die mit Hilfe von Zäpfchen (50) fest
mit einem Arbeitszylinder (5), zum Beispiel einem Druckluftzylinder,
verbunden ist, der in die Innenwand des anderen Arms (11)
montiert ist. Die Platte weist in einer nicht dargestellten Ausführungsvariante
Blas-Vorrichtungen auf, um das Entfernen des Sands aus dem zu entkernenden Werkstück
zu begünstigen. Der Raum (13) zwischen den Armen
(11, 12) des Rahmens (1) weist einen
mit einer Öffnung (135) versehenen Boden auf,
was es ermöglicht, sowohl das Einsetzen des zu entkernenden
Werkstücks als auch das Entfernen des Sands aus dem Rahmen
(1) zu erleichtern. Die Wand des Arms (12), die
nicht den Zylinder (5) trägt, ist mit einer Öffnung
(125) versehen, durch die das Ende mindestens eines im
Wesentlichen horizontalen Drucklufthammers (7) geht, der
auf eine Ausstrebung (8) montiert ist, die am Sockel (3)
befestigt ist. Wenn die Vorrichtung mehrere Hämmer (7)
aufweist, sind letztere übereinander lotrecht zur Mittelebene
des Rahmens (1) angeordnet.
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Die
Unwuchtmotoren (4) der Entkernungsvorrichtung gemäß der
Ausführungsform der 1 drehen
in gleicher Richtung, wenn die Vorrichtung in Betrieb ist. Die resultierende
Bewegung des Rahmens (1) führt dann zu einer Drehung
des Werkstücks um die vertikale Achse (z-z), die sich an
der Schnittstelle der Ebene (y-z), die durch das Paar von Motoren
(4) verläuft, und der vertikalen Achse (x-z) quer
zum Rahmen (1) befindet. Wenn es dieser Bewegung ausgesetzt
ist, ist das Werkstück dann abwechselnd in Kontakt mit
den Hämmern (7) und nicht in Kontakt mit den Hämmern,
was ein Hämmern des Werkstücks durch die Hämmer
(7) ermöglicht. In einer Ausführungsvariante
wird das Hämmern vor dem Start der Motoren durchgeführt.
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Die
Ausführungsform der 2 ist die
gleiche wie diejenige der 1, mit zusätzlich
vier seitlichen Federn (9) mit im Wesentlichen horizontaler Achse,
die paarweise auf jeder Seite des Rahmens (1) quer zu diesem
befestigt sind. Eines ihrer Enden ist an den Armen (11, 12)
des Rahmens (1) und ihr anderes Ende an einer Ausstrebung
(10) befestigt, die am Sockel (3) befestigt ist.
Die Drucklufthämmer (7) sowie die Platte (6),
die sich am Ende des Zylinders (5) anordnet, auch wenn
sie nicht in 2 dargestellt sind, sind Teil
der Entkernungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform.
Das Vorhandensein der Federn (9) verändert die
Eigenresonanzfrequenz des Rahmens (1), um sie auf den Wert
der Schwingungsfrequenz der Motoren (4) zu bringen. Auf
diese Weise wird die Schwingungsfrequenz des Rahmens erhöht,
zum Beispiel um einen Faktor 10, was es mit einer geringen Anregungskraft
ermöglicht, einen für das Entkernen akzeptablen
Amplitudenwert zu erhalten. Das Vorhandensein dieser Federn (9)
ermöglicht es also, die Leistung, die Größe
und das Gewicht der Unwuchtmotoren (4) beträchtlich
zu verringern. Diese müssen nämlich nicht mehr
die für die Schwingung notwendige Kraft liefern, sondern
nur noch die Vorrichtung auf ihre Resonanzfrequenz anregen. Ein Umrichter
ermöglicht es, die Anregungsfrequenz an die genaue Frequenz
des Rahmens (1) anzupassen.
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In
der Ausführungsform der 3 besteht der
Rahmen (1) in Form einer im Wesentlichen horizontalen Gabel aus
zwei Teilen: dem Körper (14) einerseits und dem
Kopf (15) andererseits. Der Kopf (15) des Rahmens,
der aus zwei Armen (11, 12) der Gabel besteht,
ist fest mit einem Schaft (16) verbunden, der den Körper
(14) des Rahmens (1) durchquert, und parallel
zur Achse (x-x) des Rahmens (1). Dieser Schaft (16),
geführt von einer Führung (17) im Inneren
des Körpers (14) des Rahmens (1), kann
um die Achse (x-x) des Rahmens (1) mit Hilfe eines Motors
(18) drehen, mit dem er verbunden ist, der am Sockel (3)
befestigt ist. Der Körper (14) wird von den vier
gleichen elastischen Aufhängungen (2) getragen wie
in der Ausführungsform der 1, die so
verteilt sind, dass sie im Wesentlichen je die gleiche Masse tragen.
Der Körper (14) schwingt um die vertikale Achse
(z-z) aufgrund von zwei in gleicher Richtung drehenden Unwuchtmotoren
(4) mit einer im Wesentlichen vertikalen Achse, die am
Körper (14) des Rahmens (1) jeder auf
einer Seite des Rahmens (1) befestigt sind. Der Kopf (15)
des Rahmens (1) weist wie in der Ausführungsform
der 1 einen Arbeitszylinder (5), zum Beispiel
einen Druckluftzylinder, auf, auf den eine Platte (6) gelegt
wird, um das zu entkernende Werkstück in dem Raum (13)
zu halten, der sich zwischen den zwei Armen (11, 12)
befindet. Die Entkernungsvorrichtung weist ebenfalls mindestens
einen Drucklufthammer für das Hämmern auf, der
nicht dargestellt ist. In der Ausführungsform dieser Vorrichtung
wird das Hämmern vor dem Start der Motoren durchgeführt.
Diese Ausführungsform ermöglicht ebenfalls ein
ausgezeichnetes Ausleeren des Sands, da das Werkstück um
360° gedreht werden kann.
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In
der Ausführungsform der 4 ist der Rahmen
(1), im Wesentlichen vertikal. Wie in der Ausführungsform
der 1 wird er von vier elastischen Aufhängungen
(2) mit vertikaler Achse getragen, die an einem Sockel
(3) befestigt sind, wobei diese Aufhängungen sich
quer elastisch verformen können. Wie in den anderen Ausführungsformen
sind sie so verteilt, dass sie je im Wesentlichen die gleiche Masse
tragen. Zwei Unwuchtmotoren (4), die in Gegenrichtung drehen,
sind am Rahmen befestigt, jeder auf einer Seite eines der Arme (11).
Das zu entkernende Werkstück soll mit Hilfe eines Zylinders
(5), zum Beispiel eines Druckluftzylinders, auf den eine Platte
(6) gelegt wird, und der in die Innenwand eines der Arme
(11) montiert ist, in dem Raum (13) festgehalten
werden, der zwischen den zwei Armen (11, 12) des
Rahmens (1) liegt. Die resultierende Bewegung des Rahmens
(1) führt dann zu einer abwechselnden Translationsbewegung
des Werkstücks gemäß der horizontalen
Achse (x-x), die sich an der Schnittstelle der Mittelebene (x-z)
des Rahmens (1) und der Ebene (x-y) quer zu den Motoren
(4) befindet, die durch die Mitte der Motoren geht.
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In
dieser Ausführungsform weist die Entkernungsvorrichtung
mindestens zwei Drucklufthämmer (7) auf, die paarweise
an Ausstrebungen befestigt sind, die am Sockel (3) befestigt
sind. Das Ende der Hämmer (7) befindet sich nicht
mehr im Rahmen (1), wie in der Ausführungsform
der 1, sondern auf jeder Seite des Arms (12)
entgegengesetzt zu derjenigen, auf die der Zylinder (5)
montiert ist. So wird das Hämmern auf den Teilen des zu
entkernenden Werkstücks durchgeführt, die auf
jeder Seite des Rahmens (1) vorstehen. Diese Ausführungsform
ist also besonders gut geeignet, um Werkstücke großer Abmessungen
zu entkernen. In einer Ausführungsvariante wird das Hämmern
vor dem Start der Motoren durchgeführt.
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In
allen oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Entkernungsvorrichtung
in einer schalldichten Umschließung (19) eingeschlossen,
die einen automatisch oder manuell verschließbaren Zugang
(20) aufweist, der es ermöglicht, ein zu entkernendes
Werkstück in die Entkernungsvorrichtung zu laden und dort
festzuhalten. Das Laden und Entladen kann manuell oder mit Hilfe
eines Roboters (21) erfolgen.
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In
dem Fall, in dem der Zugang der Umschließung zur Entkernungsvorrichtung
automatisch verschließbar ist und in dem das Laden und
Entladen automatisiert sind, können mehrere Entkernungsvorrichtungen
gleichzeitig verwendet werden, um mehrere Werkstücke zugleich
zu entkernen, wie dies in 5 dargestellt
ist. Für diese Verwendung sind die Entkernungsvorrichtungen
entweder parallel zueinander gemäß einer Geraden
angeordnet, wobei die Zugänge sich alle auf der gleichen
Seite der Geraden befinden, oder auf einem Kreisbogen angeordnet, wobei
die Zugänge dann alle zur Mitte dieses Kreisbogens ausgerichtet
sind. Die Kreisbogenvariante ermöglicht es aber, schneller
von einer Entkernungsvorrichtung zu einer anderen zu gehen, also
den Wirkungsgrad des Entkernens zu erhöhen.
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Ein
solches automatisiertes Verfahren ermöglicht es, gleichzeitig
verschiedene Entkernungsvorrichtungen gemäß den
Ausführungsformen der 1, 2, 3 und 4 oder
auch jede andere Art von Vorrichtung zu verwenden. Wenn die Entkernungsvorrichtung
gemäß der Ausführungsform der 3 im
Rahmen eines automatisierten Verfahrens dieses Typs verwendet wird,
ist es notwendig, dass der Kopf (15) des Rahmens (1)
sich in der horizontalen Stellung befindet, wenn der Entkernungszyklus
endet.
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Im
Fall eines automatisierten Verfahrens, das die gleichzeitige Verwendung
von mehreren Vorrichtungen erlaubt, können das Entladen,
das Laden und das Entkernen auf den gleichen Vorrichtungen versetzt
erfolgen.
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In
allen oben erwähnten Ausführungsformen besteht
der Rahmen (1) aus zwei parallelen Platten, die von Querträgern
verbunden werden. Außerdem drehen die Unwuchtmotoren (4)
beim Start nicht unbedingt in Phase, sondern kommen nach etwa einer halben
Umdrehung in Phase.
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Es
muss dem Fachmann klar sein, dass die vorliegende Erfindung Ausführungsformen
in vielen anderen spezifischen Formen erlaubt, ohne sich vom beanspruchten
Anwendungsgebiet der Erfindung zu entfernen. Folglich müssen
die vorliegenden Ausführungsformen als Veranschaulichung
angesehen werden, können aber im von der Reichweite der
beiliegenden Ansprüche definierten Bereich verändert werden,
und die Erfindung darf nicht auf die oben angegeben Details beschränkt
werden.
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So
können andere Ausführungsformen, die zwei oder
mehrere der oben beschriebenen Ausführungsformen kombinieren,
in Betracht gezogen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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