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Vertikalkaltkamniergießeinheit
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Die Erfindung betrifft eine Vertikalkaltkainmergießeinheit, insbesondere
zur Herstellung von DIetalldruckgußstücken mit Einlegeteilen, bei der ein vertikal
beweglicher Gießkolben in eine unten geschlossene und von oben befüllbare Gießkammer
eintaucht, die über einen Verbindungskanal mit einem zweiteiligen Werkzeug verbunden
ist, das mindestens eine bewegliche Formhälfte besitzt.
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Vertikalkaltkammergießmaschinen sind bekannt. Bei ihnen wird die aus
einem Ofen kommende Schmelze durch eine Schöpfeinrichtung von oben in eine vertikal
liegende Gießkammer eingefüllt, die nach unten durch einen vertikal beweglichen
Kolben abgeschlossen ist, der den Verbindungskanal, der von der Gießkammer aus horizontal
zur zweiteiligen Form führt, während des Einfüllvorgangs abschließt.
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Nach Beendigung des Befüllvorganges tritt der ebenfalls vertikal bewegliche
Gießkolben von oben in die Gießkammer ein und drückt die Schmelze zusammen mit dem
Abschlußkolben nach unten, der bei diesem Vorgang die Verbindungsöffnung zur Form
freigibt und die Schmelze gelangt unter Druck in die Form.Die Trennfuge der Form
steht
bei diesem Vorgang senkrecht zu der Gießöffnung in der festen Form, so daß auch
schwierige Gußstücke einwandfrei und schnell hergestellt werden können. Der Nachteil
dieses bekannten Verfahrens und de r der Vertikalkaltkammergießeinheiten besteht
jedoch darin, daß nach jedem Gießvorgang der Abschlußkolben nach oben aus der Gießkammer
ausgefahren werden muß, um den zunächst noch zwischen Gießkolben und Abschlußkolben
befindlichen zylindrischen Gießrestteil vom Anguß abzuscheren und aus der Gießkammer
herauszubefördern, wo er im allgemeinen durch eine gesonderte Abschlagseinrich tung
von dem Abschlußkolben entfernt 1wird. Es wird dann notwendig, sowohl den Abschlußkolben
als auch den Gießkolben zu schnieren, so daß die Takt zeiten bei Vertikalkaltkanmergießmaschinen
relativ hoch sein müssen. Dazu kommt, daß insbesondere das Schmieren des Abschlußkolbens
sehr problematisch ist, weil zuviel Schmiermittel zur Beeinträchtigung des Gußstückes,
zu wenig Schmiermittel zu einer Beeinträchtigung der Funktion führen kann. Insbesondere,
wenn Netalldruckgußstücke hergestellt werden sollen, die mit Einlegeteilen versehen
sind, ie das beispielsweise bei der Herstellung der Rotoren von Elektromotoren der
Fall ist, wo die Blechpakete in die Form eingelegt werden müssen, weisen Vertikalkaltksnmergießeinheiten
auch den Nachteil auf, daß die Einlegeteile nur sehr schwer in die senkrecht stehenden
Formhälften eingelegt werden können.
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Es sind ewar horizontal liegende Kaltkammergießmaschinen bekannt,
bei denen ein Abschlußkolben für die hier horizontal liegende Gießkammer nicht notwendig
ist, die nur einseitig vom Gießkolben und auf der anderen Seite von der Form begrenzt
ist. Auch bei diesen Gießeinheiten ist die Trennfuge der Form jedoch senkrecht gelagert,
so daß bei der Herstellung von Formteilen mit Einlegeteilen die gleichen Schwierigkeiten
auftreten, wie sie vorher enrshnt wurden. Dazu kommt, daß mit Horizontalkaltkainmergießmaschinen
im allgemeinen keine Gießteile mit der Qualität erreicht werden
können,
wie sie bei Vertikalkaltkammergießeinheiten möglich ist, weil es aufgrund des Verfahrens
mit horizontaler Gießkainmer nicht möglich ist, den Druck, der durch den Gießkolben
ausgeübt wird, sofort in voller Höhe auf die eingefüllte Schmelze wirken zu lassen,
eil der Gießkolben zunächst über die Einfüllöffnung geführt werden muß.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Kaltkammergießeinheit mit vertikal liegender Gießkamtner so aus zu bilden, daß der
umständliche und kritische Schmiervorgang für den unteren Abschlußkolben entfallen
kann. Die Erfindung besteht darin, daß der untere Abschluß der Gießkammer durch
eine Ausnehmung in der beweglichen Formhälfte des Werkzeuges gebildet ist und daß
die Gießkammer als eine von oben durch die feste Formhälfte hindurch in die Ausnehmung
der beweglichen Formhälfte hereinragende Hülse ausgebildet ist. Durch diese Ausgestaltung
wird der Vorteil erreicht, daß trotz vertikaler Gießkammer kein unterer Abschlußkolben
der Gießkanmer vorgesehen sein muß, der denzufolge auch nicht geschmiert zu werden
braucht. Alle Vorteile des Vertikalkaltkammergießverfahrens bleiben jedoch erhalten.
Dazu wird der große Vorteil erzielt, daß bei der neuen Vertikalkaltkammergieß einheit
die Trennfuge der beiden Formhälften horizontal liegt, so daß die bewegliche Formhälfte,
wenn sie von der festen weggefahren ist, frei von oben zugängig wird. Es können
daher ohne Schazierigkeiten Einlegeteile auf einfache Weise eingebracht werden.
Ein Ausstoßvorgang für den Gießrest wird überflüssig. Dazu kommt, daß die Gießkammer
selbst wesentlich kleiner als bei bekannten Vertikalkaltkammergießeinheiten ausgefuhrt
werden kann und daß kurze Angußwege vorliegen, weil die Schmelze bereits kurz vor
dem Werkstück ansteht. ISt der neuen Gießeinheit können daher kurze Einpreßzeiten
erreicht werden, und die Gefahr der Erzeugung von Luftvenärbelungen, die zu Beeinträchtigungen
der Gußstücke führen können, tritt nicht auf. Da die Gießkammer selbst nicht separat
zu
montieren ist, sondern schon Teil der festen Formhälfte bzw.
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der festen Formenaufspannplatte ist, sind auch Umrüstzeiten wesentlich
kürzer.
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Bei der neuen Vertikalkzltkamnergießeinheit ist zweckmäßig darauf
zu achten, daß die Eintauchtiefe der Hülse in die Ausnehmung auf das Gießvolumen
für das Diuckgußstück abgestimmt ist, daß das Niveau der Schmelze in der Ausnehmung
nach dem Befüllen und bei eingetauchter Hülse niedriger als der Verbindungskanal
zum Werkstück liegt. Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung ergibt sich,
wenn die Hülse fest mit der festen Formhälfte verbunden ist, so daß beim Fornellsechsel
die Gießkarnmer selbst nicht gesondert ausgewechselt zu werden braucht, sondern
zusammen mit dem Formwechsel gleich ausgew!echselt wird. Z1;!eclcnäßig ist es auch,
wenn das in die Ausnehmung hereinragende Ende der Hülse konisch verjüngt ist, weil
dann die Gefahr, daß sich nach dem Guß noch der Angußzapfen am Ende der Hülse festlegt,
geringer wird. Dazu kann auch noch vorgesehen sein, daß der Gießkolben so geführt
ist, daß er mindestens teil:seise über das Ende der Hülse hinaus in die bewegliche
Formhälfte hereindrückbar ist und daß die seine Bewegung und die Öffnungsbewegung
der zweiteiligen Form so aufeinander abgestimmt sind, daß die Form öffnet und der
Gießkolben noch ein Stück in Richtung der öffnungsbewegung nitgeht. Durch diese
Ausgestaltung wird nämlich erreicht, daß der Gießkolben den Gießrest in der Formhälfte
festhält, so daß auch durch diese Maßnahme ein einwandfreies Ablösen vom unteren
Ende der Hülse gewährleistet ist. Das Werkstück kann dann in bekannter Weise aus
der beweglichen Formhälfte herausgenommen werden.
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Zur besseren Befüllung kann die Hülse oben mit einem Einfülltrichter
versehen sein, und es ist möglich auch an der Formenaufspannplatte einen entsprechenden
Trichter vorzusehen. Ganz besonders
vorteilhaft kann die neue Einrichtung
aber dadurch ausgestaltet werden, daß die bewegliche Foiuhälfte auf einem Drehtisch
o.dgl.
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angeordnet ist, auf dem mehrere gleiche bewegliche Formhälften angeordnet
sind. Dem Drehtisch können dann nämlich mehrere Arbeitsstationen zur Aufbereitung
der Form und zum Einlegen von Einlegeteilen u.dgl. oder zur automatischen Entnahme
zugeordnet werden, was den Vorteil mit sich bringt, daß diese zusätzlichen Arbeiten
ohne Einfluß auf die Taktzeit des Gießvorganges sind, der mit der neuen Einrichtung
aus den vorher eFJShnten Gründen ohnehin höher als bei bekannten Aggregaten sein
kann. Durch die Kombination mit einem Drehtisch und mit mehreren beweglichen Formhälften
wird somit auch bei der Herstellung komplizierter Teile mit Einlegeteilen o.dgl.
eine hohe Produktion gewährleistet. Auch das Schmieren der bewegliclmn Formhälften
braucht bei dieser Ausführung nicht an der Gießstation vorgenomnen zu werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von einem Ausfuhrungsbeispiel
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen
Schnitt durch den Gießkammer- und Formenbereich einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Vertikalkaltkamnergießeinheit in der Phase nach dem Einfüllen der Schmelze mit geschlossener
Form, Fig. 2 einen Schnitt ähnlich Fig. 1, jedoch in der Arbeitsphase, in der die
Form nach dem Guß geöffnet ist, Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer besonderen
Ausführungsform der neuen Gießeinheit, die mit einem Drehtisch mit mehreren Arbeitsstationen
gekoppelt ist und Fig. 4 din Draufsicht auf die Einrichtung der Fig. 3.
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In der Fig. 1 ist auf der festen Formenaufspannplatte 1 einer Vertikalkaltkammergießeinheit
eine feste Formhälfte 2 aufgespannt, die in der gezeigten Lage nach Fig. 1 fest
auf einer beweglichen Formhälfte 3 aufsitzt, die auf einem Drehtisch 4 angeordnet
ist. Fest verbunden mit der festen Fouienauf spannplatte 1 ist die Vertikaldruckgießeinheit
5, in der ein Gießkolben 6 vertikal geführt wird, wie das auch aus Fig. 3 ersichtlich
ist. Der Gießkolben 6 ist so geführt und angeordnet, daß er längs seiner Achse 7
nach unten in eine Hülse 8 einführbar ist, die fest mit der Formenaufspannplatte
1 und im gezeigten Ausführungsbeispiel auch fest mit der festen Forffllälfte 2 verbunden
ist und eine dem Außendurchmesser des Gießkolbens 6 entsprechenden Innendurchnesser
aufweist. Die Hülse 8 ist an ihrem oberen Ende mit einem Eingußkonus 9 versehen,
der unternalb von einem in der Formenallfspannplatte 1 angeordneten Eingußtrichter
10 für eine Metallschmelze liegt. Die IIetallschmelze llird aus einem aus der Fig.
3 und 4 ersichtlichen lZarnhalte- und Schmelzofen 11 mit Hilfe einer hin- und herschwenl=enuen
Schöpfeinrichtung 12 bei hochgefahrenem Gießkolben 6 in den Trichter 10 und in die
Hülse hereingefüllt. Sie gelangt dadurch nach unten in eine Ausnehnung 13 in der
beweglichen Formhälfte 3, in die auch das untere Ende 8a der Hülse 8 hereinragt.
Die Ausnehmung 13 steht über einen Verbindungskanal 14 mit der eigentlichen Ausnehmung
für das 1Jerkstück 15 in Verbindung, das gegossen werden soll. Die Tiefe der Ausnehmung
13 und das Volumen der einzufüllenden Schmelze sind dabei so aufeinander abzustimmen,
daß nach dem Einfüllen der Schmelze das iTiveau 16 dieser Schmelze unterhalb von
dem Niveau 17 des Verbindungskanales 14 liegt, so daß der verbleibende Höhenunterschied
h zwischen den beiden Niveauhöhen 17 und 16 bei Einfüllen der Schmelze verhindert,
daß diese schon in den Verbindungskanal 14 gelangt. Die Eintauchtiefe des unteren
Endes 8a der Hülse 8 in die Schmelze wird so bemessen, daß zur exakten Dosierung
der unter Druck zu vergießenden Schmelze das innerhalb der Hülse 8
stehende
Schmelzvolumen dem Volumen des zu gießenden Werkstückes 15 entspricht.
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Ist also mit der Schöpf einrichtung 12, die an einem Schwenkarm 18
(Fig. 3) das Schöpfgefäß 19 trägt, nach dem Schwenken des Schwenkarmes 18 im Sinne
der Pfeile 20 die Metallschmelze vom Ofen 11 in die innerhalb der Hülse 8 und der
Ausnehmung 13 gebildetc Gießkamrr gefüllt, so wird mit Hilfe des Preßzylinders 21
über eine an sich bekannte Steuerung der Gießkolben 6 in die IIülse 8 hereingefiThrt
und preßt dann die Schmelze durch den Verblndungskanal 14 in die Ausnehmung für
das Werkstück 15 hunter hohem Druck.
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Dic innerhalb der Hülse noch befindliche Luft kann bei diesem Vorgang
nicht in das IJerlistuck gelangen, sondern entweicht zwischen Gießkolben und Hülse.
Besondere Vorkehrungen zur Verhinderung, daß diese Luft in die eigentliche Form
eintritt, sind daher nicht zu treffern. Ist die Schmelze in die Form für das Werkstück
15 hereingepreßt, so wird nach der entsprechenden Ablainlzeit die Form geöffnet,
so daß die in der Fig. 2 gezeigte Stellung im Bereich der Gießkammer eingenommen
wird. Ehe die bewegliche Formhälfte 3 jedoch nach unten abgefahren wird, was im
gezeigten Beispiel durch Absenken des Drehtisches 4 erfolgt, bewegt sie sich die
ersten itillimeter des Öffnungsweges von der festen Formhälfte 2 weg, synchron mit
dem noch weiter nach unten laufenden Gießkolben 6, der zu diesen Zweck mit seiner
unteren Stirnfläche 6a über die untere Begrenzung am Ende der Gießhülse 8 hinausbewegbar
ist. Die Bewegung der beweglichen Formhälfte 3 und des Gießkolbens 6 kann durch
bekannte Mittel in dieser Weise über den kurzen Hub synchron gesteuert werden. Das
bringt den Vorteil mit sich, daß der Gießkolben 6 beim Lösen der Form den Gießrest
22 fest in der Ausnehmung 13 hält, so daß sich dieser becherförmige Gießrest leicht
vom unteren Ende 8a der Hülse 8 ablösen läßt. Das untere Ende 8a der Hülse 8 ist
zu diesem Zweck außerdem noch leicht konisch verjüngend ausgebildet, damit das Ablösen
des Gießrestes 22 leicht erfolgt.
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Aus der in der Fig. 2 gezeigten Lae wird die beweliche Formhälfte
3 mit dem fertigen Werkstück dann durch Drchen des Drehtisches 4 im Sinne des teiles
23 an eine andere Arbeitsstation gebracht. Es ist dann möglich, das Werkstück zu
entnehmen, zu entgraten und weiterzuverarbeiten, wobei während dieses Entna'hne-und
Weiterverarbeitungsvoranrn0es eine andere bewegliche Formhälfte unter den Gießkolben
6 und unter die feste Formhälfte 2 gefahren werden kann, so daß unabhängig von der
weiteren Bearbeitung und auch unabhangig davon, wie die bewegliche Formhälfte vorbereitet
wird, der eigentliche Druckgießvorgang unabhängig mit der Takt zahl erfolgen kann,
die die Gießeinrichtung selbst zuläßt. Es ist leicht zu sehen, daß auf diese Weise
eine sehr wirtschaftliche Produktion möglich ist, denn es genügt, den Gießkolben
6 wieder in die in Fig. 1 gezeigte Lage zurückzubewegen, das Innere der Hülse 8
kurz mit Schmiermittel zu besprühen und neue Schmelze für einen neuen Gießvorgang
einzufüllen. Die bewegliche Formhälfte 3 kann an einer anderen Stelle.gereinigt
und entsprechend eingesprüht worden sein, wie das am Beispiel der Anlage der Fig.
3 und 4 noch kurz erläutert sein soll. Bereits jetzt darf aber darauf hingewiesen
werden, daß es nicht notwendig ist, in jedem Fall die in den Fig. 3 und 4 gezeigte
Drehtischanordnung mit zusätzlichen Arbeitsstationen zu wählen, obwohl diese Ausführung
eine besonders günstige ist, sondern daß es auch auf andere Weise möglich wäre,
die bewegliche Formhälfte 3 von dem fertigen Werkstück 15 zu befreien und mit ein-
und derselben oder auch nur mit einer Austauschformhälfte die neue Gießeinheit zu
betreiben.
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In den Fig. 3 und 4 ist jedoch eine besonders günstige Ausfühiungsform
gezeigt, für die sich auch die neue Vertikalkaltkammergießeinheit besonders eignet.
Illit der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Anlage können nämlich Druckgußteile hergestellt
werden, bei denen in das
Druckgußteil vor dem Gießen Teile eingelegt
werden sollen. Die Anlaec der Fig. 3 und 4 ist zur IIerstellung von sogenannten
Lüfterpolradern, d.h. also für die herstellung von Rotoren von Elektromotoren ausgelegt
und dafür besonders geeignet. Es ist bekannt, daß für diese Rotoren Blechpakete
im Inneren angeordnet werden nissen, die vor dem Druckguß in die Form eingelegt
werden müssen.
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In den Fig. 3 und 4 ist nun vorgesehen, daß beispielsweise an der
Arbeitsstation 24 ein Einlegeteil A von einem Schwingförderer 25, beispielsweise
das Einlegeteil SIagnetsenent und ein weiteres Einlegeteil B, das ein Ausgleichsgewicht
sein kann, vom Schwingförderer 26 kommend gemeinsam zu der Zuführeinrichtung 27
gelangt, die jeweils mit einer Übenachungseinrichtung 28 für die Zufuhr der Einlegeteile
ausgerüstet ist und diese beiden Einlegeteile automatisch in die zu diesem Zweck
auf dem Drehtisch 4 vor die Arbeitsstation 24 gefahrene untere Formhälfte 3a legt.
Ist das geschehen, so wird beim nächsten Arbeitstakt der Drehtisch 4 um 900 weitergeschaltet,
so daß die bewegliche Formhälfte 3a nunmehr die Lage 3b vor der Arbeitsstation 29
einnimmt, mit der noch ein weiteres Einlegeteil, beispielsweise die Nabe für das
Polrad, ebenfalls von einem Scfringförderer 30 kommend durch die entsprechende Einlegeeinrichtung
31 in die Formhälfte 3b eingelegt wird. Auch hier kann eine gesonderte Überwachungseinrichtung
32 vorgesehen sein, durch die sichergestellt wird, daß das Einlegeteil an dieser
Stelle auch in die Form gelangt. Zum gleichen Zeitpunkt ist an der Stelle 3a eine
andere bewegliche Formhälfte mit den ersten Einlegeteilen bestückt worden.
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Nach einem weiteren Arbeitstakt schaltet der Drehtisch wieder um,
so daß die Formhälfte 3 nun die dem Schmelzofen 11 gegenüberliegende Lage einnimmt,
die auch in den Fig. 1 und 2 gezeigt und beschrieben wurde. Es findet der Befüll-
und der Gießvorgang statt. Anschließend ird durch eine erneute Drehung des Drehtisches
4 die Formhälfte hinter der Gießstation zu einer Ausstoßstation 33 gefahren, wo
aus der nun
in der Lage 3c befindlichen Formhälfte das Werkstück
automatisch mit einem Entnahmedoppelgreifer 34 entnommen und beispielsweise zu einer
Entgratpresse 35 befördert wird. Das entgratete Fertigteil gelangt dann über eine
Greifeinrichtung 36 und eine Rutsche 37 auf ein Förderband 38,während die abgedrückten
Gießrest auf ein Förderband 39 herunterfallen und von diesem in einen Transportbehälter
40 für die Gießrcste gelangen.
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Gelangt die bewegliche Formhälfte aus ihrer Stellung 3c beim Drehen
des Drehtisches 4 in die Lage 3a, so i rd sie vorher durch eine stationäre Sprüheinrichtung
41 mit Schmiermittel besprüht und steht für einen neuen Gießgang zur Verfügung.
Wie vorher angedeutet, wird auch der Gießkolben 6 und die Ihilse 8 nach jedem Gießvorgang
mit Schmiermittel besprüht und das geschieht durch die aus Fig. 3 ersichtliche Sprüheinrichtung
42. Auch die feste Formhälfte wird nach jeden Gießvorgang eingesprüht, wozu die
stationäre Sr£;iieinrichtung rC3 für die feste Formhälfte vorgesehen ist. Die Anlage
der Fig. 3 und 4 kann automatisch laufen, wozu noch entsprechende Schaltschränke
und Versorgungsaggregate in bekannter Weise vorzusehen sind. Die Anlage der Fig.
3 und 4 weist auch den Vorteil auf, daß beispielsweise bei der terstellung von Rotoren
für Elektronotoren im Behälter 14 die Hilfseinrichtung, nämlich die Hilfssteckachse
wieder aufgefangen wird, die zum Einlegen der Blechpakete in die Form notwendig
war. Nach der Entnahme des Werkstückes und dem Befreien von dem Gießrest steht auch
diese Hilfseinrichtung somit wieder zur Verfügung und kann zurSick zur Einlegeeinrichtung
gebracht werden. Es ist natürlich auch möglich, den Einlegevorgang von IIand durchzuführen.
Auch dann bietet die neue Gießeinrichtung den großen Vorteil, daß die belregliche
Formhälfte jeweils frei von oben zugängigzur Verfügung steht, so daß keine Schwierigkeiten
beim Einlegen von Teilen zu erz arten sind.