-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gießen mit einer
Kokille und mit einem Manipulator zur Kippverstellung der Kokille
um wenigstens zwei Kippachsen, die eine Kokillenaufnahme und einen mittels
einer Steuereinrichtung angesteuerten Stelltrieb für die
Kippverstellung umfasst, wobei die Kokille während und/oder
nach einem Gussvorgang mit dem Stelltrieb um die wenigstens zwei
Kippachsen verschwenkbar ist.
-
Derartige
Vorrichtungen werden beispielsweise dazu genutzt, um Kavitäten
einer Kokille ohne Strömungsturbulenzen mit Metall füllen
zu können bzw. um Lufteinschlüsse und dergleichen
im zu gießenden Werkstück zu vermeiden. Dazu ist
es bekannt (
DE
10 204 014 100 B3 ), einen Schwerlastroboter vorzusehen,
mit dem die Kokille gehandhabt und zu verschiedenen Schmelzdosieröfen
bewegt werden kann, wo die Kokille mit der vorgesehenen Legierung
befüllt wird. Während bzw. nach dem Befüllvorgang
mit geschmolzener Legierung wird die Kokille mit dem Schwerlastroboter
in die erforderlichen verschiedenen Achsen verkippt, wonach sie
bis zum Erstarren der Schmelze abgestellt wird. Der wesentliche
Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass hier ein aufwändiger,
steuertechnisch äußerst komplexer und teurer Mehrachsschwerlastroboter
zum Einsatz kommt, der insbesondere bei hohen Kokillengrößen
und -gewichten und bei geringen Stückzahlen kaum rentabel
ist.
-
Nach
einem weiteren bekannten Gussverfahren (
DE 10 205 060 826 A1 )
wird die zu vergießende Schmelze zur Herstellung eines
Gussteils mit einer Kokille zuvor in einen Behälter gefüllt,
wonach die Kokille über dem Behälter bewegt wird
und der Behälter mit der Kokille im Bereich der Beschickungsöffnung
der Kokille dichtend verbunden wird. Kokille und Behälter
werden gemeinsam gedreht, wodurch die Schmelze aus dem Behälter
durch die Beschickungsöffnung hindurch in die Kokille fließt, wonach
die Kokille und der Behälter voneinander getrennt und das
Gussteil nach dem Aushärten aus der Kokille entnommen wird.
Ein ähnliches Verfahren ist zudem aus der
EP 1 155 763 B1 bekannt.
Mit den aus diesen Druckschriften bekannten Vorrichtungen lässt sich
lediglich eine Kippbewegung um eine Achse, nicht aber um wenigstens
zwei Achsen realisieren und besteht somit nicht im gewünschten
Maße die Möglichkeit, die Kippachsen an den Gussvorgang anzupassen,
um die Schmelze ohne Strömungsturbulenzen und -einschlüsse
in die Kokille einbringen zu können.
-
Ausgehend
von einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zu schaffen, die bei möglichst
einfacher Bauweise und geringem Bauaufwand eine automatisierte Kippverstellung
einer Kokille um wenigstens zwei Kippachsen während und/oder
nach einem Gussvorgang gestattet, wobei diese Vorrichtung aufwandsarm
bauen soll und insbesondere an unterschiedlichste Kokillengrößen
angepasst werden können soll.
-
Die
Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der Manipulator
ein Gestell umfasst, das zwei Lager für die Lagerachse
der Kokillenaufnahme aufweist, um welche Lagerachse die Kokille
mit der Kokillenaufnahme schwenkverstellbar ist und von welchen
Lagern wenigstens eines entlang einer Achse quer zur Lagerachse
der Kokillenaufnahme verlagerbar ist.
-
Damit
ist bei einer besonders einfachen Vorrichtung gewährleistet,
dass die Kokillenaufnahme samt Kokille um wenigstens zwei Kippachsen schwenkverstellbar
ist. Durch das gleichzeitige Schwenken um einerseits die Lagerachse
der Kokillenaufnahme und anderseits das Verschwenken dieser Achse
um eine Querachse dazu wird eine erheblich bessere und beeinflussbarere
Füllung der Kavität der Kokille gewährleistet
und damit ein besseres Gefüge im zu gießenden
Werkstück erreicht. In jedem Fall fließt die Schmelze
durch das Verschwenken der Kokille um die wenigstens zwei Achsen
bei einem angepassten Schwenkvorgang beruhigter in die Kavität der
Kokille. Im einfachsten Fall könnte die Kokillenaufnahme
samt Kokille kardanisch aufgehängt sein und die Kokille
mit entsprechenden Antrieben von der Steuereinrichtung her angesteuert
um die Kippachsen in entsprechender Weise verschwenkt werden.
-
Besonders
einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn das
Gestell zwei von einem Grundelement wegragende Träger umfasst,
denen je ein Lager für die Kokillenaufnahme zugeordnet
ist und wobei wenigstens eines der beiden Lager entlang wenigstens
einer Achse quer zur Lagerachse der Kokillenaufnahme vorzugsweise
in Trägerlängsrichtung verlagerbar ist. Dabei
ist die Lagerachse über die Lager in je einem Träger
gelagert, die von dem Grundelement wegragen. Das Grundelement kann
bodenfest bzw. an einem Kran od. dgl. befestigt sein und nimmt die
Träger in der vorbeschriebenen Weise auf. Ist wenigstens
eines der beiden Lager in Trägerlängsrichtung
mit einem geeigneten Lineartrieb verlagerbar, so kann die geforderte
Schwenkverstellung um die wenigstens zweite Kippachse mit nur geringem
Bauaufwand erreicht werden. Ist zudem das zweite Lager auch verlagerbar,
lassen sich unter Umständen größere Schwenkwinkel
realisieren bzw. kann die Vorrichtung vorteilhafter unterschiedlichste Kokillengrößen
aufnehmen oder die Kokille bei geringerer Baugröße
um wenigstens zwei Achsen verschwenkt werden. Dass der Lagerachse
ein entsprechender Drehantrieb zugeordnet ist, versteht sich dabei
von selbst.
-
Um
eine Verstellung in weiteren Bereichen, also um beispielsweise drei
Achsen zu ermöglichen, kann wenigstens einer der beiden
Träger am Grundelement entlang wenigstens einer Achse quer
zur Lagerachse der Kokillenaufnahme verlagerbar sein. Somit wäre
der Träger gegenüber dem Grundelement mit einem
entsprechenden Antrieb, insbesondere einem Linearantrieb verlagerbar.
Eine derartige Verstellung ist im Bezug auf das Schwerkraftfeld zwar
nur von geringer Bedeutung, da sich der Winkel der Drehachse aus
der Senkrechten nur geringfügig ändert, allerdings
können somit gegebenenfalls größere Kokillen
auf ein und derselben Vorrichtung aufgenommen und kippverstellt
werden.
-
Um
die Schwenkverstellung der Kokille um wenigstens zwei Achsen problemlos
ermöglichen zu können, empfiehlt es sich, wenn
die Kokillenaufnahmenachse, um welche die Kokillenaufnahme schwenkverstellbar
ist, an den beiden Trägern kardanisch gelagert angreift.
Damit sind die Verstellungen der Kokillenaufnahmenachse um die wenigstens eine
dazu senkrechte Achse problemlos möglich, ohne eine Verspannung
der Vorrichtung zu bewirken. Diese kardanische Lagerung kann durch
Kardangelenke, Kugelgelenke, Membrankupplungen oder dgl. realisiert
werden. Ein Aufbau mit Kardangelenken hat zwar den Nachteil einer
nicht konstanten Winkelgeschwindigkeit an der Kokille bei konstantem
Drehantrieb, dies kann aber steuerungstechnisch ausgeglichen werden.
-
Um
bei einem Verfahren der Kokillenaufnahmenachse einen vorteilhaften
Längenausgleich gewährleisten zu können,
empfiehlt es sich, wenn zu diesem Zweck ineinander greifende Profile
vorgesehen sind.
-
Durch
das Verschwenken der Kokille während des Gussvorganges
ergeben sich nicht unkomplizierte Bewegungsbahnen für die
Beschickungsöffnung der Kokille. Um das Beschicken der
Kokille mit Schmelze dabei dennoch möglichst gleichmäßig
ablaufen lassen zu können und um Schwallbildungen bzw.
Turbulenzen möglichst zu vermeiden, empfiehlt es sich,
wenn der Kokille ein robotergeführter Gießlöffel
zugeordnet ist, der von der Steuereinrichtung derart angesteuert
ist, dass er einer von der von der Steuereinrichtung gesteuerten
Schwenkverstellung der Kokille im Sinne einer Erzielung einer kontinuierlichen
Beschickung der Kokille durch die Beschickungsöffnung folgt.
Der Gießlöffel muss somit der Bewegungsbahn der
Beschickungsöffnung beim Verschwenken der Kokille folgen
und dabei seine Bewegungsbahn und Gießlöffelneigung
entsprechend anpassen.
-
Eine
weiter Möglichkeit der Beschickung besteht darin auf die
in der Beschreibungseinleitung erwähnten Beschickungsverfahren
zurückzugreifen, gemäß denen die zu vergießende
Schmelze zur Herstellung eines Gussteils in einen Gießlöffel
gefüllt wird, wonach die Kokille über den Gießlöffel
verlagert und der Gießlöffel mit der Kokille im
Bereich der Beschickungsöffnung der Kokille dichtend verbunden wird.
Anschließend werden Kokille und Gießlöffel
gemeinsam gedreht, wodurch die Schmelze aus dem Behälter
durch die Beschickungsöffnung hindurch in die Kokille fließt.
-
Um
möglichst rasch und unkompliziert auf unterschiedlichste
Gießlöffel zurückgreifen zu können,
bzw. um diese mit einer einfachen Konstruktion aufnehmen zu können,
ist es von Vorteil, wenn dem robotergeführten Gießlöffel
ein eine Einhängeeinrichtung für den um eine Schwenkachse
verschwenkbaren Gießlöffel aufweisender Roboterarm
zugeordnet ist, wobei der Einhängeeinrichtung Kulissen
und Führungszapfen zugehören, die lösbar
in entsprechende Gegenstücke am Gießlöffel,
nämlich in mit den Kulissen zusammenwirkende Zapfen und
in mit den Führungszapfen zusammenwirkende Führungen
eingreifen. Dadurch, dass die Aufnahmeführungen quer zur Gießlöffeloberfläche
ausgerichtet sind kann auf aufwändige Sicherungen zwischen
Gieslöffel und Einhängeeinrichtung verzichtet
werden. Dies insbesondere, wenn sich der Gießlöffelausgußschnabel
auf der der Schwenkachse zugewandten Seite des angekuppelten Gießlöffels
befindet.
-
Eine
konstruktiv einfache anschlagbegrenzte Aufnahme für den
Gießlöffel wird insbesondere dadurch geschaffen,
dass der der Einhängeeinrichtung zugehörige Führungszapfen
senkrecht zur Schwenkachse des Gießlöffels und
in Kupplungsrichtung ausgerichtet ist, wobei die Kupplungsstellung
durch Kulissen und Zapfen anschlagbegrenzt ist und die in die Kulissen
eingreifenden Zapfen quer zu den Führungszapfen angeordnet
sind.
-
Zur
einfachen Sicherung des angekuppelten Gießlöffels
gegenüber der Einhängeeinrichtung empfiehlt es
sich, wenn der Gießlöffel wenigstens einen Siche rungsansatz
aufweist, der in der Kupplungsstellung von Gießlöffel
und Einhängeeinrichtung von einem auf der Einhängeeinrichtung
federnd gelagerten Haken umgriffen ist. Der vorgeschilderte Gießlöffel eignet
sich darüber hinaus zum Beschicken beliebiger Gussformen.
-
Des
Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Beschicken einer
Kokille mit einer Schmelze, welcher Kokille einer Vorrichtung zum Gießen
der vorgeschilderten Art zugehört. Dabei wird die Kokille
mit einem Manipulator während und/oder nach dem Beschicken
der Kokille mit der Schmelze um wenigstens zwei Achsen kippverstellt,
wobei die Beschickung der Kokille mit einem robotergeführten Gießlöffel
erfolgt, welcher der Beschickungsöffnung der Kokille während
der Schwenkverstellung der Kokille und während ihrer Beschickung
mit Schmelze im Sinne einer Erzielung einer kontinuierlichen Beschickung
mit Schmelze folgt.
-
In
der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
schematisch dargestellt. Es zeigen
-
1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung in Schrägansicht,
-
2 die
Vorrichtung aus 1 in Draufsicht,
-
3 und 4 die
Vorrichtung aus 1 in Vorderansicht mit unterschiedlichen
Schwenklagen der Kokillenaufnahme,
-
5 und 6 die
Vorrichtung aus 1 in Draufsicht ebenfalls mit
unterschiedlichen Schwenklagen der Kokillenaufnahme und
-
7 und 8 einen
der Kokille zugeordneten robotergeführten Gießlöffel
in Schrägansicht und in teilgeschnittener, vergrößerter
Seitenansicht.
-
Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zum Gießen
umfasst eine Kokille 1 und einen Manipulator 2 zur
Kippverstellung der Kokille 1 um wenigstens zwei Achsen.
Des Weiteren umfasst diese Vorrichtung eine Kokillenaufnahme 3 und
einen mittels einer nicht näher dargestellten Steuereinrichtung
angesteuerten Stelltrieb 4 für die Kippverstellung.
Die Kokille 1 ist während und/oder nach einem
Gussvorgang mit dem Stelltrieb 4 um die wenigstens zwei Kippachsen
schwenkverstellbar. Um vorteilhafte Gussverhältnisse zu
schaffen bzw. um ein vorteilhaftes Befüllen der Kavität
der Kokille 1 zu gewährleisten. Dazu umfasst der
Manipulator 2 ein Gestell, das zwei Lager 5 für
die Lagerachse 6 der Kokillenaufnahme 3 aufweist,
um welche Lagerachse 6 die Kokille 1 mit der Kokillenaufnahme 3 schwenkverstellbar
ist und von welchen Lagern 5 wenigstens eines entlang wenigstens
einer Achse 7 quer zur Lagerachse der Kokillenaufnahme 3 verlagerbar
ist.
-
Das
Gestell umfasst dabei zwei von einem Grundelement 8 aufragende
Träger 9, 10, denen je ein Lager 5 für
die Kokillenaufnahme 3 zugeordnet ist und wobei eines der
beiden Lager 5 entlang der Achse 7 quer zur Lagerachse 6 der
Kokillenaufnahme 3 in Längsrichtung des Trägers 10 verlagerbar
ist.
-
Des
Weiteren ist derselbe Träger 10 am Grundelement 8 entlang
einer weiteren Achse 11 quer zur Lagerachse 6 der
Kokillenaufnahme 3 verlagerbar. Die Lagerachse 3,
um welche die Kokillenaufnahme 3 schwenkverstellbar ist,
ist an den beiden Trägern 9, 10 mittels
Kardangelenken 12 kardanisch gelagert, wodurch eine Schwenkverstellung
um wenigstens zwei Achsen ohne Verspannung der Vorrichtung möglich
wird. Zu diesem Zweck ist im Bereich der Kokillenaufnahmenachse 6 ein
Längenausgleich, insbesondere aus ineinandergreifenden
Profilen, vorzusehen, der im dargestellten Ausführungsbeispiel
allerdings nicht gezeichnet ist.
-
Der
Kokille 1 ist ein robotergeführter Gießlöffel 13 zugeordnet,
der von der Steuereinrichtung derart angesteuert ist, dass er der
von der Steuereinrichtung gesteuerten Schwenkverstellung der Kokille 1 im
Sinne einer Erzielung einer kontinuierlichen Beschickung der Kokille 1 durch
eine Beschickungsöffnung 14 folgt.
-
Diesem
bezüglich der Beschickungsöffnung 14 mitfahrenden
Gießlöffel 13, gehört insbesondere eine
Wechseleinrichtung für den Gießlöffel
bzw. für die Gießpfanne zu, damit der Gießlöffel
in vorteilhafter Weise aufgefüllt und gege benenfalls gegen
einen anderen ausgetauscht werden kann. Ebenso kann die Kokille
durch einen Roboter ausrüstbar sein und können
gegebenenfalls mittels entsprechenden Greifern (Sand)kerne in die
Kokille eingelegt und fertige Gussteile aus der Kokille entnommen
werden.
-
Durch
einen verstellbaren Lagerpunkt der Kokille, so umfasst die Kokillenaufnahme 3 einen Schlitten,
indem die Kokille 1 lageverstellbar aufgenommen wird, kann
der Schwerpunkt bzw. die Lage der Kokille in der Kokillenaufnahme
an unterschiedlichste Anforderungen angepasst werden und können
unterschiedliche Kokillen hinsichtlich des erforderlichen Gießwinkels
händisch und automatisiert entsprechend eingestellt werden.
-
Der
robotergeführte Gießlöffel 13 umfasst
einen den Gießlöffel 13 über
eine Einhängeeinrichtung 14 aufnehmenden Roboterarm 15.
Der Gießlöffel 13 ist dabei zum Beschicken
der Kokille 1 mit der Einhängeeinrichtung 14 um
die Schwenkachse 16 verschwenkbar. Der Einhängeeinrichtung 14 gehören Kulissen 17 und
Führungszapfen 18 zu, die lösbar in entsprechende
Gegenstücke am Gießlöffel 1,
nämlich in mit den Kulissen 17 zusammenwirkende
Zapfen 19 und in mit den Führungszapfen 18 zusammenwirkende
Führungen 20 eingreifen. Der der Einhängeeinrichtung 14 zugehörige
Führungszapfen 18 ist senkrecht zur Schwenkachse 16 des
Gießlöffels 13 und in Kupplungsrichtung
ausgerichtet. Die Kupplungsstellung ist durch Kulissen 17 und
Zapfen 19 anschlagbegrenzt, wobei und die in die Kulissen 17 eingreifenden
Zapfen 17 quer zu den Führungszapfen 18 angeordnet
sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die
Einhängeeinrichtung 14 je zwei Kulissen 17 und
Führungszapfen 18 sowie der Gießlöffel 13 je
zwei Zapfen 19 und Führungen 20.
-
Um
den an die Einhängeeinrichtung 14 gekuppelten
Gießlöffel 13 auf der Einhängeeinrichtung 14 zu
sichern weist der Gießlöffel 13 wenigstens
einen Sicherungsansatz 20 auf, der in der Kupplungsstellung
von einem auf der Einhängeeinrichtung 14 federnd
gelagerten Haken 21 umgriffen wird. Zum Lösen
der Kupplung zwischen Einhängeeinrichtung 14 und
Gießlöffel 13 braucht lediglich der Haken 21 durch
entsprechende Betätigung über eine Anlauffläche 22 oder
einen hierfür vorgesehenen Zapfen 23 gegen die
Kraft der Feder 24 beaufschlagt werden. Diese Betätigung
kann bei einem Einschieben des Gießlöffels 13 in
ein Magazin durch vorsehen entsprechender Anlaufflächen
am Magazin automatisiert erfolgen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10204014100
B3 [0002]
- - DE 10205060826 A1 [0003]
- - EP 1155763 B1 [0003]