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Rüttel-Preßformmaschine zur Herstellung von Sandformen
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für Gießerei zwecke Die Erfindung betrifft eine Rüttel-Preßformmaschine
zur Herstellung von Sandformen für Gießereizwecke, mit einem Preßkolben und einem
Preßzylinder, mit einem Maschinentisch, auf dem eine Modellplatte aufliegt, mit
einem auf die Modellplatte aufsetzbaren Formkasten und mit einer Rütteleinrichtung
zum Rütteln des in dem Formkasten befindlichen Formso .ges vor und/oder während
des Preßvorganges, die einen Rüttelkolben und einen Rüttelzylinder aufweist und
die mit einem mit der jeweils vorgegebenen Rüttelfrequenz pulsierenden Druckmedium
beaufschlagbar ist. 4 Derartige Maschinen sind in unterschiedlichen Arten bekannt.
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Sie werden als handbediente Formmaschinen, als Maschinen in mechanisierten
Formanlagen und auch in vollautomatischen Formanlagen eingesetzt und dienen zur
Herstellung von Formen für Grauguß, Sphäroguß, Stahlguß, sowie Leichtmetall- und
Schwermetallguß.
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Allen bekannten Maschinen der eingangs genannten Art ist der Nachteil
gemeinsam, daß während des Rüttelns eine sehr starke Geräuschentwicklung vorhanden
ist. Dies gilt sowohl für die Zeit des sogenannten Vorrüttelns als auch für das
Rütteln während eines Preßvorganges, falls die Maschine
für dieses
Preßrütteln ausgelegt ist. Der Geräuschpegel kann hierbei 105 dB (A) überschreiten.
Sehr nachteilig ist ferner auch die Entstehung starker Erschütterungen in der Umgebung
der Maschine während des Rüttelns bzw. des Preßrüttelns. Oft ist es sogar erforderlich,
die Maschinen auf schwingungsisolierte Fundamente aufzusetzen, wodurch hohe zusätzliche
Kosten verursacht werden.
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Man hat zwar versucht, durch besondere konstruktive Maßnahmen die
Abstrahlung von Schwingungen bzw. die Geräuschentwicklung herabzusetzen. Dies ist
zunächst insoweit gelungen, als sich die Geräuschentwicklung bis auf etwa 90 dB
(A) vermindern ließ. Eine noch weitergehende Herabsetzung der Geräuschentwicklung
ist jedoch wünschenswert.
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Hiervon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Geräuschentwicklung
und die Verursachung von Erschütterungen für Maschinen der eingangs genannten Art
weiter herabzusetzen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
der Rüttelkolben und der Rüttelzylinder einer solchen Maschine mit einem hydraulischen
Druckmedium beaufschlagbar sind, daß die Rüttelfrequenz höher ist als 20 Hz und
daß
der jeweils bewegte Teil der Rüt:-1inrichtung mit einer federnden
Rückstellkraft beaufschlagbar ist.
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Bisher wurde die Rütteleinrichtung mit Druckluft beaufschlagt.
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Die Rüttelfrequenz betrug zwischen 8 und 15 Hz. Demgegenüber schlägt
die Erfindung also jetzt die Verwendung eines hydraulischen Druckmediums vor, z.B.
also die Verwendung von öl, Wasser oder einem Gemisch hieraus. Ferner soll die Rüttelfrequenz
wesentlich höher sein als bisher. Dies läßt sich in besonders günstiger Weise verwirklichen,
wenn der jeweils bewegte Teil der Rütteleinrichtung mit einer federnden Rückstellkraft
beaufschlagt wird. Während die durch das hydraulische Druckmedium bewirkten Rüttelschläge
in senkrechter Richtung nach oben gerichtet sind, erfolgte bisher,die Rückstellung
des jeweils bewegten Teiles der Rütteleinrichtung allein mit Hilfe der Schwerkraft.
Durch die zusätzliche Anwendung einer Rückstellkraft lassen sich entsprechend höhere
Rüttelfrequenzen erreichen.
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Da die Rüttelkraft mittels eines hydraulischen Druckmediums übertragen
wird, das im Gegensatz zu einem pneumatischen Medium nicht oder vernachlässigbar
wenig kompressibel ist, und da ferner die Rüttelfrequenz höher ist als bisher, läßt
sich eine verhältnismäßig hohe Verdichtungsleistung erzielen.
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Hierzu genügt im übrigen ein wesentlich kürzerer Rüttelhub als bisher.
Während bei bekannten Maschinen und pneumatischem Antrieb der Rütteleinrichtung
der Hub etwa zwischen 12 und 25 mm liegt, kann der Rüttelhub bei einer nach der
Erfindung ausgeführten Maschine zwischen 0,5 und 2 mm betragen.
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Die Rüttelfrequenz, die zweckmäßig zwischen 30 Hz und 300 Hz betragen
kann, wird man auf die Größe des Rüttelhubes entsprechend abstimmen, wobei eine
Vergrößerung der Frequenz jeweils zu einer Verringerung des Hubes führen wird.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die während des
Rüttelns wirksame Rückstellkraft zumindest zeitweise und/oder teilweise durch ein
Luftpolster gebildet ist. Alternativ ist aber z.B. auch die Verwendung von Federelementen
denkbar.
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Die Größe der jeweils gewählten Rückstellkraft sollte zwischen 1 und
7 bar betragen und in ihrer Größe an der Maschine einstellbar sein.
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Die Erfindung ist grundsätzlich bei allen Rüttel-Preßformmaschinen
der eingangs genannten Art anwendbar. Besonders geeignet ist die Erfindung jedoch
für eine Anwendung bei einer
Rüttel-Preßformmaschine, bei der der
Preßkolben gleichzeitig als Rüttelzylinder ausgebildetist, welcher einen feststehenden
Rüttelkolben umgibt. Für eine solche Ausführung der Maschine wird erfindungsgemäß
weiterhin vorgeschlagen, daß die Zuführung des hydraulischen Druckmediums so gesteuert
ist, daß durch einen beim Pressen eintretenden Unterdruck im Rüttelzylinder zusätzliches
hydraulisches Medium angesaugt wird.
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Des kann erfindungsgemäß in besonders vorteilhafter Weise erfolgen,
wenn eine in den Rüttelzylinder mündende Zuführungsleitung für das Druckmedium über
ein Ventil mit einem hydraulisches Medium enthaltenen Vorratstank verbindbar ist.
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In diesem Zusammenhang ist es gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung
vorteilhaft, wenn das Ventil in einer solchen Weise steuerbar ist, daß die Zuführungsleitung
während eines ohne gleichzeitiges Rütteln erfolgenden ersten Teils des Preßvorganges
mit dem Vorratstank verbunden ist. In dieser Zeit kann ein das Druckmedium mit der
Rüttelfrequenz pulsierend fördernder Impulserzeuger abgeschaltet sein, so daß von
hier aus die in den Vorratstank führende Leitung nicht beaufschlagt wird.
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Weiterhin wird in diesem Zusammenhang erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß der das Druckmedium mit der Rüttelfrequenz beaufschlagende Impulserzeuger während
des Ansaugens vom hydraulischen Medium aus dem Vorratstank mit der zum Rüttelzylinder
führenden Zuführungsleitung verbunden bleibt und daß das Ventil als in Richtung
auf den Vorratstank sperrendes Rückschlagventil ausgebildet ist. Es ist also nicht
ein Abtrennen des Impulserzeugers von der Zuführungsleitung bzw. der zum Vorratstank
führenden Leitung erforderlich. Es ergibt sich ferner eine technisch einfache Ausführung
für das Ventil, wenn es als Rückschlagventil ausgebildet ist und während des Rüttelns
die Verbindung zum Vorratstank gegebenenfalls auch selbsttätig sperrt.
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Für eine Maschine, bei der der Preßkolben gleichzeitig als Rüttelzylinder
ausgebildet ist, welche einen feststehenden Rüttelkolben umgibt, wird erfindungsgemäß
weiterhin vorgeschlagen, daß der Preßkolben in der zur Preßrichtung entgegengesetzten
Richtung mittelbar oder unmittelbar mit Luftdruck oder einer anderen Rückstellkraft
beaufschlagbar ist.
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Hierzu kann die Maschine in einer ersten 'Ausführungsform so ausgebildet
sein, daß der Preßkolben einen äußeren
Ringflansch aufweist, der
von einem im Querschnitt entsprechend größeren Teil des Preßzylinders umgeben ist,
und daß dieser Teil des Preßzylinders und der Ringflansch des Preßkolbens in einer
zur Preßrichtung entgegengesetzten Richtung unmittelbar mit Luftdruck beaufschlagbar
sind.
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Bei einer anderen Ausführungsform, bei der der Preßkolben den Maschinentisch,
die Modellplatte und den Formkasten trägt, kann der Preßkolben während des Rüttelns
mittelbar durch eine auf den Formkasten einwirkende Rückstellkraft beaufschlagbar
sein. In diesem Fall ist also die Verwendung eines zweiseitig beaufschlagbaren Preßkolbens
nicht erforderlich. Die Rückstellkraft kann z.B. von einem auf den Formkasten aufgesetzten,
pneumatisch betätigbaren Rahmen, vorzugsweise einem Füllrahmen, ausgehen.
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Wenn bisher vom Aufbringen einer Rückstellkraft während des Rüttelns
gesprochen wurde, so ist hiermit im wesentlichen das Vorrütteln gemeint. Während
des Vorrüttelns ist der Preßkolben noch nicht mit Preßdruck beaufschlagt. Demgegenüber
ist das Aufbringen einer Rückstellkraft während des Preßrüttelns wirkungslos, da
die wesentlich größere Preßkraft die Rückstellkraft in jedem Fall aufheben würde.
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Nachfolgend werden zwei besonders bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
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Im einzelnen zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung eine nach
der Erfindung ausgebildete Maschine in einer ersten Ausführungsform, und zwar in
der Betriebsstellung vor dem Vorverdichten; Fig. 2 dieselbe Maschine in derjenigen
Stellung, in der sie zum Fertigverdichten der Form bereit ist; Fig. 3 die Rüttel-Preßeinrichtung
einer anderen Maschine in abgesenkter Stellung; Fig. 4 die Rüttel-Preßeinrichtung
nach Figur 3 in angehobener Stellung.
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Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt
eine insbesondere für Rüttel-Preß-Abhebeformmaschinen geeignete Rüttel-Preßeinrichtung,
während die Rüttel-Preßeinrichtung nach Figur 3 und Figur 4 insbesondere für Rüttel-Preß-Absenkformmaschinen
in Betracht kommt.
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Zunächst soll die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Rüttel-Preßeinrichtung
für eine Rüttel-Preß-Abhebeformmaschine beschrieben werden.
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Ein Maschinentisch 10 dient in diesem Fall gleichzeitig als Rütteltisch
und wird von einem Preßkolben 11 getragen, der seinerseits gleichzeitg als Rüttelzylinder
ausgebildet ist. Der Preßkolben 11 ist in seinem oberen Bereich in einem hülsenförmigen
Teil 12 geführt, an den nach unten hin dr eigentliche Preßzylinder 13 anschließt.
Letzterer hat einen gegenüber dem Teil 12 größeren Durchmesser, der an den vergößerten
Durchmesser eines den unteren Teil des Preßkolbens 11 bildenden Ringflansches 14
angepaßt ist.
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In der in Figur 1 gezeigten Stellung ist oberhalb des Ringflansches
14 ein Ringraum 15 vorhanden, der über eine Leitung 16 mit Druckluft beaufschlagbar
ist.
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Åuf den Boden des Preßzylinders 13 ist ein Rüttelkolben 17 fest aufgesetzt,
im unteren Teil ist der Preßkolben 11 ausgebohrt, so daß hierdurch der den Rüttelkolben
17 umgebende Rüttelzylinder gebildet wird. Auf eine gegenüber dem Rüttelkolben 17
im Durchmesser größere Fußplatte 18 ist ein elastischer Aufschlagring 19 aufgelegt.
Auf diesem kommt der diesem Durchmesserbereich zugeordnete untere Teil des Preßkolbens
11 in der untersten Stellung des bein zur Auflage.
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Durch den Rüttelkolben 17 führt ein zentraler Kanal 20, der am Boden
des Preßzylinders 13 mit einer Zuführungsleitung 21 verbunden ist.
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Auf den Maschinentisch 10 ist eine Modellplatte 22 aufgespannt. Diese
trägt ein Modell 23 sowie einen Formkasten 24.
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Oberhalb desselben ist an einem-Preßholm 25 eine Gegenpreßplatte 26
gehalten.
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Vorratstanks 27 enthalten öl. Diese Tanks können aber auch zu einem
einzigen Vorratstank zusammengefaßt sein.
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Eine durch einen Motor 28 angetriebene Pumpe 29 fördert das öl zunächst
in einen Druckspeicher 30. An die Druckseite der Pumpe ist über ein Rückschlagventil
31 ein Impulserzeuger 32 angeschlossen, der zur Beaufschlagung des Drucköls mit
der Rüttelfrequenz dient. Der Ausgang des Impulserzeugers 32 ist mit der Zuführungsleitung
21 und über ein steuerbares Rückschlagventil 33 mit einem der Vorratstanks bzw.
dem gemeinsamen Vorratstank 27 verbunden.
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Die zum Pressen in den Preßzylinder 13 von unten einzuführende Druckluft
wird über die Leitung 34 zugeführt und über ein Ventil 35 gesteuert. Zur Steuerung
der über die Leitung 16 in den Ringraum 15 einzuführenden Druckluft dient ein weiteres
Ventil 36. Die beiden Ventile 35 und 36 sowie das
steuerbares Rückschlagventil
33 werden über ein hier nicht dargestelltes zentrales Steuersyster betätigt. Um
mit den Ventilen 35 und 36 den Ringraum 15 bw. den Preßzylinder 13 auch entlüften
zu können, sind diese Ventile als
Ventile ausgebildet. Im übrigen ergibt sich folgende Arbeitsweise: In der Betriebsstellung
nach Figur 1 ist die Preß- und Rütteleinrichtung der Rüttel-preßformmaschine zum
Vorrütteln bereit. Der Formkasten 24 befindet sich auf der Modellplatte 22 und ist
mit Formsand gefüllt. Zunächst wird der Ringraum 15 durch Betätigung des Ventiles
36 über die Leitung 16 mit Druckluft beaufschlagt. Mit geringer Verzögerung hierzu
wird das gesteuerte Rückschlagventil 33 geschlossen. Die4Druckstöße des zuvor bereits
eingeschalteten Impulserzeugers 32 gelangen somit über die Zuführungsleitung 21
und den Kanal 20 in den Zylinderraum des im Preßkolben 11 befindlichen Rüttelzylinders.
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Die Impulsstoße lassen den Preßkolben 11 in seiner Funktion als beweglicher
Rüttelzylinder ein wenig vom Boden des Preßzylinders 13 abheben und am Ende des
Impulses jeweils wieder auf den Auf schlagring 19 bzw. den Boden des Preßzylinders
13 zurückfallen. Das Fallen am Ende eines Impulses wird beschleunigt durch den im
Ringraum 15 herrschenden Luftdruck. Diese Rüttelvorgänge wiederholen sich in der
jeweils vorgegebenen Rüttelfrequenz.
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Anschließend erfolgt das Pressen. Hierzu wird der Preßzylinder 13
durch betätigen des Ventils 35 über die Leitung 34 mit Druckluft beaufschlagt. Der
Preßkolben 11 wird angehoben, bis der Formsand im Formkasten 24 mit der Gegenpreßplatte
26 in Berührung kommt und an diese angepreßt wird. Während des Anhebens des Preßkolbens
11 wird über den Kanal 20 und die Zuführungsleitung 21 sowie über das Ventil 33
öl aus dem Vorratstank 27 nachgesaugt. Während
der Impulserzeuger 32, so daß keine Rüttelimpulse auf das nachgeschaltete Leistungssystem
gelangen. Sobald dieser Vorgang beendet ist, schließt das gesteuerte Rückschlagventil
33 selbsttätig. Die von dem Impulserzeuger 32 ausgehenden Rüttelimpulse können jetzt,
da das Leitungssystem nach dem Schließen des Rückschlagventils 33 wieder geschlossen
ist, über die Zuführungsleitung 21 und den Kanal 20 im Rüttelzylinder zur Wirkung
kommen. Während also der Preßkolben 11 nach wie vor mit Preßdruck beaufschlagt ist
und den Formsand im Formkasten 24 weiter verdichtet, wird gleichzeitig auch gerüttelt.
Die auf die Form einwirkende dynamische Preßkraft beträgt hierbei etwa das drei-
bis vierfache der statischen Preßkraft des Preßzylinders.
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Während der Preßkolben 11 mit Preßdruck beaufschlagt ist, ist der
über die Leitung 16 zugeführte und den Ringflansch 14 beaufschlagende Gegendruck
abgeschaltet Es kann zwar deshalb vom Ringraum 15 aus der Rüttelvorgang nicht mehr
wirksam durch
einen solchen Gegendruck unterstützt werden. Bei
gleichzeitigem Pressen jedoch wird durch die verhältnismäßig hohe Rüttelfrequenz.der
Formsand selbst in anhaltende Schwingungen versetzt, d.h., daß der Sand wegen der
Höhe der Rüttelfrequenz jetzt nicht mehr zur Ruhe kommt, wie es früher bei der Anwendung
niedrigerer Frequenzen der Fall war. Der schwingende Sand erhält somit eine federähnliche
Wirkung, die den Rüttelvorgang in ähnlicher Weise unterstützt wie die vom Ringraum
15 her beim Vorrütteln ausgeübte Gegenkraft.
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Die Höhe des zum Rütteln zu verwendenden hydraulischen Drucks wird
sich aus der übrigen Auslegung der Maschine ergeben. Es ist ferner ein Umlaufventil
38 vorgesehen über das der von der Pumpe 29 erzeugte Druck für diejenige Zeit abgeleitet
wird, in der der Impulserzeuger 32 sperrt.
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Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Ausführungsform betrifft eine
abgewandelte Ausführung, nämlich eine Rüttel- und Preßeinrichtung für eine sogenannte
Rüttel-Preß-Absenkformmaschine. Ein großer Teil der einzelnen Bauelemente dieser
Rüttel- und Preßeinrichtung ist den entsprechenden Bauelementen der Rüttel- und
Preßeinrichtung nach den Figuren 1 und 2 gleich. Insoweit sind hier auch dieselben
Bezugsziffern verwendet. Auch ist der Hydraulik-Schaltungsteil derselbe.
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Es wurde deshalb die Schaltung nicht dargestellt. Die Rüttelfrequenz
wird dem im PreR!colben 11 befindlichen Rutte1zylinder wiederum über den Kanal 20
und die Zuführungsleitung 21 zugeführt.
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Es bestehen jedoch gegenüber der Ausführungsform nach den Figuren
1 und 2 folgende Unterschiede: Die Zuführung von Druckluft in den Ringraum 15 erfolgt
jetzt über einen Kanal 39, der im Randbereich des Preßkolbens 11 verläuft, zuführungsseitig
in den Maschinentisch 10 mündet und an seinem Ende mit der Leitung 16 verbunden
ist.
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Um die Form jeweils durch Absenken aus dem Formkasten 24 entfernen
zu können, sind teleskopartig aus- und einfahrbare Stempel 40 vorgesehen. Diese
werden pneumatisch betätigt, indem über eine Leitung 41 entsprechender Luftdruck
zugeführt wird.
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Es können jetzt also der Maschinentisch 10 und'der Preßkolben 11 zusammen
mit dem Preßzylinder 13 angehoben und abgesenkt werden. Hierbei ist der Preßzylinder
13 seinerseits in einem Führungszylinder 42 gehalten und geführt, in den die Stempel
40 hineinragen.
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In diesem Fall wird also nicht Preßdruck in den Preßzylinder 13 hineingegeben,
sondern es werden die Stempel 40 mit dem entsprechenden Preßdruck beaufschlagt.
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In der in Figur 3 gezeigten Betriebsstellung ist die Rüttel-Preßeinrichtung
Die in Figur 4 dargestellte Betriebsstellung entspricht der angehobenen
Lage des Preßzylinders 13 mit dem Preßkolben 11 und dem Maschinentisch 10 nach dem
Pressen während des Endverdichtens, bei dem gleichzeitig gepreßt und gerüttelt wird.
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Wenn der Verdichtungsvorgang abgeschlossen ist, kann der Maschinentisch
10 mit Hilfe der Stempel 40 so weit abgesenkt werden, daß
den hier nicht dargestellten Formkasten 24 nach unten hin verlassen kann.
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Zur weiteren Verbesserung der Schalldämmung können die innerhalb des
Preßkolbens 11 und im Bereich der übrigen Maschinenteile vorhandenen Hohlräume mit
schallschluckendem Material ausgekleidet werden. Gegebenenfalls kann die Maschine
auch so konstruiert werden, daß zusätzliche Hohlräume entstehen, die zur Aufnahme
von schallschluckendem Material geeignet sind. Es kann z.B. Kunststoff in die Hohlräume
eingespritzt werden; es ist aber auch eine Auskleidung mit plastischen oder festen
Kunststoffelementen denkbar.
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Bezugsziffernliste 10 Maschinentisch 11 Preßkolben 12 Teil 13 Preßzylinder
14 Ringflansch 15 Ringraum 16 Leitung 17 Rüttelkolben 18 Fußplatte 19 Aufschlagring
20 Kanal 21 Zuführungsleitung 22 Modellplatte 23 Modell 24 Formkasten 25 Preßholm
26 Gegenpreßplatte 27 Vorratstank 28 Motor 29 Pumpe 30 Druckspeicher 31 Rückschlagventil
32 Impulserzeuger 33 Rückschlagventil 34 Leitung 35 Ventil 36 Ventil 38 Umlaufventil
39 Kanal 40 Stempel 41 Leitung 42 Führungszylinder