DE2134531A1

DE2134531A1 - Vorrichtung zum Herstellen einer Sandform

Info

Publication number: DE2134531A1
Application number: DE19712134531
Authority: DE
Inventors: Lester Charles Cleveland Ohio Young (V.StA.). P
Original assignee: SPO Inc., Cleveland, Ohio (V.St.A.)
Priority date: 1970-07-20
Filing date: 1971-07-10
Publication date: 1972-01-27
Also published as: FR2099471A1; GB1328306A; FR2099471B1; SE383976B

Description

Beschreibung zur Patentanmeldung

der 8PO Incorporated, Cleveland, Ohio/UBA

betreffend

Vorrichtung zum Herstellen einer Bandform.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen einer Sandformο

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verbesserung von Heratellungsvorrichtungen der allgemein al3 "Konturpressmaachinen" bekannten Art,

Eine Konturpreusmasehine ist eine Vorrichtung, bei der eine Vielzahl von Stiftblöcken vorgesehen ist, durch die In einen ü'ormkasten eingefüllter und angedrückter Sand mit einem nach unten gerichteten Verdichtungsdruck beaufschlagt wird. Die Konturpre;.3maschine hat den Vorteil, dass hiermit eine Bandform herstellbar ist, die durchgehend eine im wesentlichen einheitliche Härte hax, so dass der Band in der itorni durchgehend genügend einheitlich zusammengepresst wird_f wobei die j/iaschine mit hoher Dimensionsgenauigkeit arbeitet. .uiti bekannten Vorrichtungen dieser Art haben jedoch den Nachteil, dass die Härte und Festigkeit nicht immer im gewünschten Ausmass g±eichmässig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, durch welche sich eine bessere Festigkeitsverteilung erreichen lässt. Dabei soll der Herstellungszyklus für die Sandform rasch durchlaufen werden können.

109885/1254

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung der genannten Art gelöst, welche sich in Kombination auszeichnet durch: einen Presskopf und einen i'ormkastenträger für einen Formkasten, wobei wenigstens eines der Vorrichtungsteile senkrecht auf das andere Teil zu und von dem anderen Teil wegbewegt werden kann; eine Anzahl von an dem Presskopf durch eine V.erteilerplatte befestigten Stiftkolben; eine Einrichtung zur Beaufschlagung der bezüglich des i'ormkastenträgers in zurückgezogener ütellung befindlichen Stiftkolben mit einem relativ schwachen hydraulischen Druck, so dass diese in ihre unterste Stellung bewegbar sind; eine Anzahl vun an den Enden der Stiftkolben angebrachten und mit dem Sand im i'ormkasten in Berührung bringbaren Stift blöcken; eine Einrichtung zum Sperren des mit den unteren Zylinderräumen für die Stiftkolben kommunizierenden Durchlasses der Verteilerplatte beim In-Berührung-Kommen der Stiftblöcke mit dem in dem Formkasten befindlichen Sand bei Annäherung der die Verdichtung des Sandes bewirkenden Teile; und eine Einrichtung zur Aufreunterhaltung eines vorbestimmten Druckes durch Druckentlastung des abgeschlossenen Durchlasses bei Erreichen des vorbestimmten Maximaldruckes, so days die Stiftkolben beim Verdichten des Sandes in den unter den Stiftblöcken gelegenen Zonen untereinander, abgeglichen werden.

Erfindungsgemäss wird die gleichmässige Härte- und Festigkeitsverteilung der hergestellten Sandform also durch einen automatischen Abgleich zwischen den einzelnen Stiftblöcken oder Stiftzylinderkolben erreicht.

10988 5/12 54

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den -"-nsprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt bzw. zeigen

Figur 1 a - 1 d

in schematischer Darstellung senkrechte Schnittansichten von Teilen eines bevorzugten Ausführun^sbeispieles in verschiedenen Betriebszuständen,

Figur 2

in vergrösserter Darstellung einen senkrechten Schnitt, aus dem der Zusammenhang zwischen einem Teil einer Verteilerplatte und einem der Stiftkolben hervorgeht,

Figur 3

in vergrössertem Maßstab eine Anordnung von Stift backen zum Verdichten und Zusammenpressen von Sand in die gewünschte Form in der Draufsicht, teilweiseweggebrochen;

Figur 4

in vergrössertem Maßstab, in der Draufsicht, teilweise weggebrochen, eine Anzahl von Verteilern in der Verteilerplatte, in der die Stiftkolben gleitbeweglich angeordnet sind;

und Figur 5

im teilweisen seitlichen Schnitt die in Figur 4 gezeigte Verteilerplatte.

Figur 1 a zeigt einen auf einem Formkastenträger 8 befestigten Formkasten 7, wobei der Formkastenträger eine Vorlage trägt. Der Formkasten 7 ist mit oand 1o gefüllt. Der Formkasten 7 weist Trennelemente 7' auf. Oberhalb des formkastenträgers 8 ist ein Presskopf 1 angeordnet. Der Presskopf 1 weist einen Zylinder 1» auf, der auf ein Flieesmittel, beispielsweise Luft, einwirken kann. Y/eiterhin weist der Press-

109885/125 4

kopf 1 einen Presskolben 2 auf, der gleitbeweglich im Zylinder 1' angeordnet ist. Mit dem unteren Ende des Presskolbens 2 ist eine Pressplatte 3 einstückig verbunden. An der unteren Fläche der Pressplatte 3 ist eine Verteilerplatte 4 auswechselbar befestigt. Im Zylinderbohrungen 21' (Figur 5)» die in die Verteilerplatte 4 gebucht sind, ist jeweils gleitbeweglich ein Stiftkolben 5 mit einem Stiftblock 6 an der Spitze angeordnet. Die Stiftkolben 5 sind in einer Vielzahl von Gruppen angeordnet, so dass die Hubräume der Zylinderbohrurigen 21· oberhalb der Kolben 5 jeder Gruppe miteinander kommunizieren, wobei die Kommunikation über einen entsprechenden Abschnitt eines in der Verteilerplatte 4 ausgebildeten Durchlasses für hydraulisches Fliessmittel erfolgt. Der Durchlass 11 für hydraulisches Fliessmittel ist weiterhin in eine Vielzahl von Verteilern unterteilt, die mit entsprechenden Leitungen 12 verbunden sind, die über Aussenleitungen 16 mit einem Fliessmittelreservoir 17 in Verbindung stehen. In der Aussenleitung 16 ist parallel zu einem Eückschlagventil 14 ein Druckminderungsventil 15 angeordnet. Im unteren Teil des Fliessmittelreservoirs 17 befindet sich hydraulisches Fliessmittel 19, welches durch ein Fliessmittel 2o, beispielsweise Luft, das unter Druck durch eine Leitung 18 zugeführt wird, mit Druck beaufschlagtwird.

In Figur 3 ist eine bevorzugte Anordnung der Stiftblöcke 6 gezeigt, wobei diese quadratisch ausgebildet und verhältnismässig dicht beieinander angeordnet sind, so dass sie eine Fläche einnahmen, die im wesentlichen gleich der gesamten Fläche des Formkastens 7 ist, mit Ausnahme der Flächenabschnitte, die den Trennelementen 7' des Formkastens 7 entsprechen. Vorzugsweise weist jeder Stiftblock eine Pressfläche von etwa 26,2 bis 32,8 cm² (4-5 Quadratinch) auf, wobei die Stiftblöcke einen gegenseitigen Abstand von annähernd 1,27 cm (o,5 inch) aufweisen. Die Zylinderbohrungen 21' sind in die Verteilerplatte 4 in der in Figur 4 und 5 gezeigten Weise eingebohrt, so dass sie den entsprechenden Stiftblöcken 6, die in der in Figur 3 gezeigten Weise angeordnet sind, gegenüberliegen. Diese Zylinderbohrungen 21 sind ebenfalls

10988 5/1254

in eine -"-nzahl von Gruppen unterteilt, so dass eine Gruppe von Zylinderbohrungen 21· durch den zugeordneten Verteiler des Durchlasses 11 für das hydraulische x⁽'liessmittel mit einer Öffnung 11.. verbunden werden kann, während eine andere Gruppe von Zylinderbohrungen durch den zugeordneten Verteiler des Durchlasses 11 für das hydraulische Ii¹IIessmittel mit einer Öffnung 11p verbunden werden kann.

Figur 2 zeigt im Detail den Zusammenhang zwischen einem Teil der Verteilerplatte 4 und einem der Stiftkolben 5« Wie aus Figur 2 zu entnehmen ist, ist ein Ende eines äusseren Zylinderteiles 21 mittels Bolzen oder Schrauben 23 in der Zylinderbohrung 21' der Verteilerplatte 4 befestigt. Der Stiftkolben 5 liegt innerhalb des äusseren Zylinderteiles 21. Ein Stift 22, der nahe dem inneren Ende des Stiftkolbens 5 quer durch den Stiftkolben verläuft, begrenzt die Abwärtsbewegung des Stiftkolbens 5. Der obere Teil der Zylinderbohrung 21' bildet ein Teil des Durchlasses 11 für das hydraulische Fliessmittel.

Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser Vorrichtung beschrieben. In der in Figur 1a gezeigten Stellung ist die Vorrichtung zur Ausführung des Pressvorganges bereit. Der Presskolben 2 des Presskopfes 1 wird durch das unter Druck stehende, auf seine Unterfläche einwirkende fliessmittel bzw. die Pressluft, bezüglich des feststehenden Formkastenträgere θ in seine obere oder zurückgezogene Stellung gedrückt. In dieser Stellung steht der .Durchlass 11 in der Verteilerplatte 4, der durch die Pressplatte ö am Presskolben 2 festgelegt ist, über die Leitungen 12 und 16 mit dem Reservoir 17 in Verbindung. Durch die Leitung 18 wird das hydraulische Fliessmittel 19 in dem Reservoir 17 mit Luftdruck beaufschlagt, wobei der Druck vorzugsweise im Bereich von etwa ο,35 bis θ 5»65 kp/cm (5 - 8o lbs/sq.inch) liegt. Dieser Druck wird daher durch die Rückschlagventile 14 auf das hydraulische Fliesemittel aufgegeben, welches sich in de» Durchlass 11 befindet» der in der Verteilerplatte 4 ausgebildet ist. In diese* Tall

109885/1254

befinden sich die Druckminderungsventile 15 in geschlossener Stellung und bewirken keine Druckminderung oder Druckentlastung. Der Fliessmitteldruck im Durchlass 11 wirkt auf alle Stiftkolben 5 ein, die daher in untere Endstellung ausgefahren werden, welche durch den in Figur 2 gezeigten Stift 22 festgelegt ist. -Uie Stiftkolben 5 haben natürlich die Tendenz, sich unter dem Einfluss ihres eigenen Gewichtes nach unten zu bewegen, wobei der niedrige Druck des hydraulischen Fliessmittels diese Abwärtsbewegung der Stiftkolben 5 unterstützt. Hierdurch wird ein rascher Arbeitszyklus beim kontinuierlichen Betrieb der Maschime sichergestellt.

Dann entweicht, wie es in Figur 1 b gezeigt ist, die auf die untere Fläche des Presskolbens 2 einwirkende Pressluft durch eine Entlüftungsöffnung 13· Zur gleichen Zeit wird auf die obere Fläche des Presskolbens 2 zur Ausführung des Pressvorganges Pressluft aufgegeben. Infolge der Beauf-■chlagung der oberen Fläche des Preaskolbens 2 mit Pressluft beginnt der Presskolben 2 sich unter dem Einfluss sowohl des Luftdruckes als auch seines eigenen Gewichtes abwärts zu bewegen. Diese Abwärtsbewegung wird solange fortgesetzt, bis die Stiftblöcke 6 an den voll ausgefahrenen Stiftkolben 5 mit der Oberfläche des Sandes 1o in Berührung kommt. Der im formkasten 7 befindliche Sand 1o ist verhältnismässig lose gepackt, obwohl er schon angedrückt worden ist. Der Sand 1o wird also infolge des durch die Stiftblöcke 6 ausgeübten Druckes allmählich zusaamsngepresst, während der Presskolben 2 weiter nach unten bewegt wird. In diesem Stadium wird die Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung der Stiftkolben 5 gegenüber der Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung des Presskolben« 2 infolge des Widerstandes des Sandes 1o allmählich verringert, Hierdurch werden die Stiftkolben 5 weiter in die Stiftaylinder zurückgedrückt, wodurch, sich da« Volumen des oberen Hubraumes der Stiftzylinder, der Bit dem Durchlass 11 in Verbindung steht ι verringert. Pas im Durchlass 11 befindliche hydraulische Flieesmittel sucht also nach rückwärts in das Reservoir 17 zurückiuflieasen. Ein Rüokfliessen in das Reservoir 17 ist

109885/1254

aber wegen der Rückschlagventile 14 nicht möglich. Der hydraulische Kreislauf ist abgeschlossen, so dass sich im Durchlass 11 der -tf'liessmitteldruck aufbaut. Dieser Druckaufbau erfolgt in gleichem Ausmass, in dem der Sand allmählich zusammengedrückt wird, wobei die Stiftkolben in der in Figur 1 b gezeigten Weise zurückgezogen werden. Dieses Stadium oder dieser Zustand wird als Vorverdichtungszustand bezeichnet.

Während der Abwärtshub des Presskolbens 2 sich fortsetzt, steigt der Fliessmitteldruck im abgeschlossenen hydraulischen Kreislauf rasch an, bis schliesslich ein bestimmter Druck von etwa 7o - 1o6 kp/cm (1ooo - 15oo lbs/sqinch)erreicht ist. Da die Druckminderungs- oder Entlastungsventile 15 so ausgelegt sind, dass sie bei einem bestimmten, innerhalb dieses Druckbereiches liegenden Druck betätigt werden, kehrt das hydraulische Fliessmittel durch die Druckminderungsventile 15 in das Reservoir 17 zurück, so dass der Fliessmitteldruck im Durchlass 11 auf einem konstanten Maximalwert gehalten werden kann. Dieser maximale Fliessmitteldruck wird (jileichiüässig auf alle Stiftkolben 5 aufgegeben, so dass die Stiftkolben 5 den Sand 1o je nach der Konfiguration des Sandes oder der Vorlage in den darunter befindlichen Zonen verdichten, bis der örtlich ausgeübte Druck den maximalen ^'liessmitteldruck erreicht. Mit anderen Worten werden einige der Stiftkolben 5 bzw. der Stiftblöcke 6 tief in den Sand hineingedrückt, nämlich diejenigen btiftkolben 5, denen ein geringerer Widerstand als den anderen entgegengesetzt wird, ziehen sich weniger weit in die Stiftzylinder zurück als die anderen. Andererseits werden einige der übrigen Stiftivolben 5, denen durch den Sand ein grösserer Widerstand entgegengesetzt wird, weniger tief in den Sand hingingedrückt, d.h. die betreffenden Stiftkolben 5 ziehen sich weiter in die Stiftzylinder zurück. Auf diese Weise verdichten die einzelnen Stiftkolben 5 den Sand in den darunter gelegenen Zonen durch den oben beschriebenen Maximaldruck. Dies bedeutet, dass die kompensierende oder vergleiclimäs Bigende Wirkung

109886/1254

für den FlieSmitteldruck deshalb erzielt werden kann, weil die Stiftzylinder in jeder Gruppe durch den Fliessmitteldurchlass 11 miteinander kommunizieren. Hierin ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung zu erblicken.

Wie vorstehend gezeigt, wird der im Formkasten 7 befindliche Sand durchgehend in den entsprechenden, den Stiftblöcken 6 gegenüberliegenden Zonen einheitlich verdichtet. Der Sand kann aleo soweit verdichtet werden, dass er vollständig die Gestalt der "Vorlage annimmt, wobei der Verdichtungsgrad in der durch die Vorrichtung hergestellten Sandform überall vollständig gleich ist.

Nach Beendigung der Verdichtung,,- xsi siehe -*'igur 1 c, wird der Presskolben 2 wieder in die in Figur 1 a gezeigte, zurückgezogene Stellung zurückbewegt. Der zurückgezogene Presskolben 2 nimmt die in Figur 1 d gezeigte Stellung ein. Auf die Stiftkolben 5 wird wiederum der Anfangs-Reservoirdruck aufgegeben, um die Stiftkolben 5 in ihre durch die untere Begrenzung festgelegte, voll ausgestreckte Stellung zu bringen. Anschliessend wird der Formkasten 7 vom Formkastenträger -8 abgenommen, um die fertig gestellte Sandform herauszunehmen.

Erfindungsgemäss ist der Durchlass 11 in eine Vielzahl von Verteilern unterteilt, so dass es möglich ist, die maximale Druckeinstellung für den an der Peripherie gelegenen Verteiler, der mit der Öffnung H₁ verbunden ist, höher zu wählen als die maximale Druckeinstellung für den zentralen Verteiler, der mit der Öffnung 11g verbunden ist. Es liegt jedoch auf der Hand, dass die maximale Druckeinstellung auch für alle Verteiler gleich gewählt werden kann. Weiterhin kann ein einziges Verteilersystem vorgesehen sein, wenn ein einziges Ventil für den erforderlichen grossen Fliessmittelfluss aus-

• Obwohl bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel auf die Anordnung Bezu^ genommen ist, bei welcher der Formkastenträger feststeht und der Presskopf senkrecht bezüglich

109885/1254

des feststehenden Formkastenträgers beweglich ist, kann der iOrmkastenträger auch senkrecht bezüglich des dann feststehenden Presskopfes bewegt werden.

Innerhalb des Erfindungsgedankens sind verschiedene Abwandlungen und Ausgestaltungen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeipsieles möglich.

109885/1254

Claims

Anspruch

Vorrichtung zum Herstellen einer Sandform, gekennzeichnet in Kombination durch: einen Presskopf (1) und einen Formkastenträger (8) für einen J'ormkasten (7), wobei wenigstens eines der Vorrichtungsteile (1,8) senkrecht auf das andere Teil zu und von dem anderen Teil wegbewegt werden kann; eine ^nzhal von an dem Presskopf (1) durch eine Verteilerplatte (4) befestigten Stiftkolben (5); eine Einrichtung zur Beaufschlagung der bezüglich dea Formkastenträgers (8) in zurückgezogener Stellung befindlichen Stiftkolben (5) mit einem relativ schwachen hydraulischen Druck, so dass diese in ihre unterste Stellung bewegbar sind; eine Anzahl von an den Enden der Stiftkolben (5) angebrachten und mit dem Sand (1o) im Formkasten (7) in Berührung bringbaren StiftbBcken (6); eine Einrichtung (14) zum Sperren des mit den unteren Zylinderräumen für die Stiftkolben (5) kommunizierenden Durchlasses (11) der Verteilerplatte (4) beim In-Berührung-Kommen der Stiftblöcke (6) mit dem in dem Formkasten (7) befindlichen Sand bei Annäherung der die Verdichtung des Sandes (1o) bewirkenden Teile; und eine Einrichtung (15) zur Aufrechtβrhaltung eines vorbestimmten Druckes durch Druckentlastung dea abgeschlossenen Durchlasses (11) bei Erreichen des vorbestimmten Maxiaaldruokee, so dasa di· Stiftkolben (5) beim Verdichten dee Sandes (io) in den unter den Stifttfciken (6) gelegenen Zonen untereinander abgeglichen werden·

109885/1254

Lee rs e i t e