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VERFAHREN UND EINRICHTUNG ZUR HANDHABUNG VON MEHRTEILIGEN
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KOKILLEN IM DURCHLAUFBETRIEB Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Handhabung von mehrteiligen Kokillen im Durchlaufbetrieb, insbesondere zum Einsetzen
von verlorenen Formbestandteilen und/oder zum Entnehmen von Gussteilen in bzw. aus
Kokillen, bei dem eine Mehrzahl von Kokillen nacheinander durch einen Kokillen-Vorbereitungsbereich,
einen Giessbereich, einen Kühlbereich und einen Gussteilentnahmebereich geführt
wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Einrichtung zur Durchführung eines
solchen Verfahrens.
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In der Gss-Seienfertigung von Gussteilen werden verbreitet im Durchlaufbetrieb
arbeitende Mehrfach-Kokillenanordnungen verwendet, wobei die einzelnen Kokillen
in einer Taktstrasse durch die verschiedenen Arbeitsstationen geführt werden.
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Eine solche Taktstrasse kann beispielsweise in Form einer Karussellanordnung
mit kreisförmig umlaufenden Kokillen und am Karussellumfang verteilt angeordneten
Arbeitsstationen ausgebildet sein. Wesentlich für den Aufbau und den Arbeitsablauf
in einer solchen, insbesondere weitgehend automatisierten Giesseinrichtung ist die
diskontinuierliche Vorschubbewegung
bzw. Drehung der Kokillenanordnung,
wobei die Arbeitsgänge an den verschiedenen Stationen wenigstens teilweise im Stillstand
d.h. mit fester Relativstellung der Arbeitsstationen gegenüber der jeweils zu behandelnden
Kokille ausgeführt werden. Dies erleichtert und vereinfacht zwar den Aufbau der
betreffenden Arbeitsstationen mit ihren Werkzeugen sowie deren Arbeitsablauf, stellt
jedoch für den Antrieb und die Vorschubsteuerung der Kokillenanordnung eine an sich
unerwünschte Komplikation mit erhöhtem Bauaufwand und unter Umständen erhöhter Gesamt-Durchlaufzeit
dar. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf den unterschiedlichen Arbeitszeitaufwand
an den einzelnen Stationen und deren Einordnung in den gesamten Vorschub- bzw. Durchlaufzyklus.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur
Handhabung von Kokillen in Mehrfachanordnung sowie einer entsprechenden Einrichtung,
die sich durch einfache Vorschubsteuerung und einen ebensolchen Vorschubantrieb
bei vergleichsweise geringer Gesamt-Durchlaufzeit auszeichnen. Die erfindungsgemässe
Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1, hinsichtlich der entsprechenden Einrichtung durch die Merkmale
des Patentanspruchs 4.
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Die danach für das erfindungsgemässe Verfahren während der Giessvorbereitung
der Kokillen bzw. während der Gussteilentnahme vorgesehene stetige Vorschubbewegung
der Kokillenverbindung mit einer entsprechenden Vorschubkomponente, die den Arbeitsbewegungen
überlagert wird, ermöglicht nicht nur die erwünschte, einfache Vorschubsteuerung
und einen ebensolchen Vorschubantrieb, sondern erlaubt auch eine im wesentlichen
unveränderte Arbeitssteuerung an den betreffenden Stationen bei konstanter Relativstellung
zwischen den Werkzeugen und den Kokillenbestandteilen bzw. dem zu entnehmenden Gussteil.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens
sieht vor, dass die Kokillen bei ihrer Vorschubbewegung wenigstens abschnittsweise
kreisbogenförmig geführt werden, wobei mindestens ein verlorener Forinbestandteil,
beispielsweise ein Kern, während des Einsetzens in die Kokille bzw. ein Gussteil
bei der Entnahme aus der geöffneten Kokille an der kreisbogenförmigen Vorschubbewegung
teilnimmt. Eine solche, kreisbogenförmige Vorschubbewegung lässt sich nicht nur
besonders einfach mit üblichen Mitteln verwirklichen, sondern sie erlaubt auch eine
vergleichsweise
einfache Ueberlagerung dieser Vorschubbewegung mit
den Arbeitsbewegungen und eine genaue Synchronisierung mit der Vorschubbewegung,
indem die Werkzeuge der Arbeitsstationen bzw. die Halterung und Lagerung dieser
Werkzeuge mit den Kokillen oder deren Halterung oder Antriebselementen zeitweise
gekuppelt werden.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens
sieht vor, dass die permanenten Kokillenbestandteile, d.h. die aus Metall bestehenden
und zum Giessen zusammenzufahrenden sowie für die Gussteilentnahme in eine Oeffnungsstellung
zu überführenden Formteile, beim Zusammensetzen und Schliessen zur Giessvorbereitung
bzw. beim Oeffnen zur Gussteilentnahme relativ zueinander Bewegungen mit einer wenigstens
annähernd horizontalen vorzugsweise parallel zur Vorschubbewegung gerichteten Komponente
ausführen. Eine solche Bewegung der permanenten Formbestandteile ermöglicht im wesentlichen
quer zur Vorschubbewegung insbesondere vertikal verlaufende Teilungsflächen der
Kokille und eine vergleichsweise freizügige Zugänglichkeit zum Formhohlraum bei
der Giessvorbereitung bzw. zum Gussteil und gegebenenfalls zum Kern bei der Entnahme
des Gussteils. Für die Zugriffs-und Entnahmebewegungen der Werkzeuge steht dann
nämlich nicht nur der aussen neben der Durchlaufbahn befindliche Raum,
sondern
auch derjenige oberhalb und gegebenenfalls unterhalb der Kokille zur Verfügung.
Die Halterungs- und Verstelleinrichtungen zum Oeffnen und Schliessen der Kokille
können in üblicher Weise bezüglich der Vorschubbewegung vor und hinter der Kokille
untergebracht werden, ohne dass eine störende Ueberschneidung mit den Werkzeugen
und ihren Arbeitsbewegungen eintritt.
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Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Lösung der gestellten Aufgabe
ermöglicht bei einer Dregestell- oder Karusselanordnung für die Vorschubbewegung
der Kokillen infolge der Bogenführung und des Synchronantriebs für ein Kern-Einsetzgerät
bzw.
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für ein Gussteil-Entnahmegerät eine freizügige und auf die Gegebenheiten
der Arbeitsvorgänge abgestellte Bewegungssteuerung der Werkzeuge bei relativer Ruhestellung
der Werkzeug-Ausgangslage zur synchron mit bewegten Kokille. Diese Synchronbewegung
wird durch geeignete Schaltmassnahmen auf das Arbeitsintervall der betreffenden
Station beschränkt, wobei das Einsetz- bzw. Entnahmegerät im Anschluss an ein solches
Arbeitsintervall gegensinnig zur Vorschubbewegung in eine Ausgangslage zurückgeführt
und zu beginn des nächsten Arbeitsintervalls wiederum in einer vorgegebenen Werkzeug-Ausgangslage
bezüglich der nächstfolgenden Kokille in eine der Vorschubbewegung entsprechende
Synchronbewegung versetzt wird.
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Mit besonderem Vorteil wird das Kern-Einsetzgerät bzw. das Gussteilentnahmegerät
als längs einer solchen Bogenflihrung bewegbare
Baueinheit mit
von der Vorschubbewegung unabhängig beweglich gelagertem Werkzeugträger ausgebildet,
wobei der Werkzeugträger in einer unter einem Winkel zur Tangentialrichtung der
Bogenführung angeordneten Richtung oder in mehreren solcher Richtungen beweglich
gelagert ist, um seine Arbeitsfunktionen ausführen zu können. Der Werkzeugträger
kann in diesem Fall innerhalb der Baueinheit des Einsetz- bzw. Entnahmegerätes hinsichtlich
seiner Halterung und Lagerung sowie seines Antriebes und seiner Steuerdung weitgehend
unabhängig von der Vorschubbewegung gestaltet werden.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung betrifft den
Synchronantrieb des Kern-Einsetzgerätes bzw. des Gussteil-Entnahmegerätes. Hiernach
ist für jedes dieser Geräte eine schaltbare Kupplung zur Herstellung einer Synchron-Antriebsverbindung
mit einer jeweils im Bereich der betreffenden Arbeitsstation befindlichen Kokille,
deren Halterung oder dem Drehgestell vorgesehen. Die damit gegebene Zuordnung des
Vorschubantriebs der genannten Geräte zu den einzelnen Bearbeitungsobjekten ermöglicht
eine besonders einfache und genaue Synchronisierung. Dabei ist es insbesondere zweckmässig,
an den einzelnen Kokillen oder ihren Halterungen ein unmittelbar mit der schaltbaren
Kupplung der Geräte in Wirkverbindung tretendes Kupplungsglied vorzusehen. Damit
werden Lage- und Massabweichungen innerhalb der Mehrfach-Kokillenanordnung in Bezug
auf die Antriebs steuerung ohne weiteres ausgeglichen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand des in den
Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels erläutert.
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Hierin zeigt: Fig.l eine schematische Draufsicht einer Kokillen-Giess-
und Handhabungseinrichtung in Form einer Karussellanordnung, Fig.2 eine Draufsicht
eines Kern-Einsetzgerätes bzw. Gussteil-Entnahme gerätes mit zugehöriger Bogenführung
aus der Einrichtung nach Fig.l, Fig.3 eine in Umfangsrichtung der Karussellanordnung
nach Fig.l gesehene Seitenansicht des Einsetz- bzw. Entnahmegerätes nach Fig.2 und
Fig.4 eine in Radialrichtung der Karussellanordnung nach Fig.l gesehene Vorderansicht
des Gerätes nach Fig.2.
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Die Einrichtung nach Fig.l umfasst eine Mehrzahl von üblichen Kokillen
K1, K2, K3, K4 usw., die auf einem im Betrieb kontinuierlich umlaufenden Drehgestell
DG mit nicht näher dargestellten, ebenfalls üblichen Antriebs- und Steuereinrichtungen
angeordnet sind. Die Kokillen durchlaufen nacheinander verschiedene Arbeitsstationen,
nämlich eine Giessstation STg, einen anschliessenden, im vorliegenden Zusammenhang
nicht interessierenden und daher
nicht besonders bezeichneten Kühlbereich,
eine Gussteil-Entnahmestation STe und eine Giess-Vorbereitungsstation STv, zu der
neben einer Kokillen-Reinigungseinrichtung R ein Kern-Einsetzgerät GS gehört. Beim
Uebergang von der Vorbereitungsstation STv zur Giessstation STg werden die - hier
an der Kokille K2 schematisch angezutaten - permanenten Kokillenbestandteile KP
in Richtung des Pfeils P1 in die geschlossene Giesstellung zusammengefahren, wobei
Jeweils ein vorangehend durch das Einsetzgerät GS eingeführter, verlorener Formbestandteil
in Gestalt eines Kokillenkerns KK eingeschlossen wird. Nach dem Giessvorgang und
Abkühlung werden die permanenten Kokillenbestandteile KP zur Vorbereitung der Gussteilentnahme
in Richtung der Pfeile P2 auseinandergefahren, wie dies in Fig.l an der Kokille
Kn schematisch angedeutet ist. Hierbei ist angenommen, dass der Kokillenkern KK
mit dem darin befindlichen und daher nicht gesondert sichtbaren Gussteil, hier einem
Zylinderkopf ZK für die Fertigung von Verbrennungsmotoren, beim Auseinanderfahren
an einem der permanenten Kokillenbestandteile KP verbleibt. Infolge der entstandenen
Lücke zwischen den Kokillenbestandteilen kann der Kern mit dem Gussteil in der folgenden
Entnahmestation STe durch das Entnahmegerät GN aus der Kokille entfernt und nach
Mitlauf bezüglich der Vorschubrichtung P der Kokillenanordnung der Gussteil-Ablagestelle
GA zugeführt werden.
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Dazu wird das mit einem Entnahme-Werkzeugträger WT2 als Baueinheit
ausgebildete Entnahmegerät GN längs einer Bogenführung F2 synchron zur Vorschubbewegung
gemäss Pfeil P über den Bereich der Station STe mitgeführt. Die zur Entnahme erforderliche
Radialbewegung des Werkzeugträgers WT2 wird durch eine zur Baueinheit
des
Entnahmegerätes GN gehörende Horizontalführung FH2 ermöglicht, längs deren sich
der Werkzeugträger mit entsprechendem Eigenantrieb bewegen kann.
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Das Kern-Einsetzgerät GS der anschliessenden Vorbereitungsstation
STv mit Werkzeugträger WT1 und Horizontalführung FHl ist im wesentlichen übereinstimmend
mit dem Entnahmegerät GN ausgebildet, also ebenfalls als längs einer Bogenführung
F1 bezüglich der Vorschubbewegung gemäss Pfeil P synchron mitlaufende Baueinheit.
Für die automatische Einschaltung und Ausschaltung des Synchronantriebes der Baueinheiten
von GN und GS jeweils zu Beginn und Ende der Stationen STe und STv sind an sich
übliche und daher in ihrem Einzelaufbau nicht näher dargestellte Schalter Y vorgesehen.
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Wesentlich ist im vorliegenden Zusammenhang die permanenten Kokillenbestandteile
KP beim Zusammensetzen und Schliessen der Kokille sowie beim Oeffnen relativ zueinander
gemäss Pfeil P1 bzw.
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P2 Horizontalbewegungen parallel zur Vorschubbewegung P ausführen.
Dies ermöglicht die bereits in der Einleitung erörterten Vorteile. Wesentlich ist
ferner die Teilnahme der Baueinheiten des Einsetzgerätes GS und des Entnahmegerätes
GN an der kreisförmigen Vorschubbewegung, wobei auch der Kokillenkern KK und das
bei der Entname hierin befindliche oder mit ihm zusammenhängende Gussteil ZK synchron
an der Vorschubbewegung synchron teilnimmt, so dass die Arbeitsgänge wie bei Ruhestellung
von Kokille und Werkzeugen ablaufen können.
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Aus den Figuren 2 bis 4 ist der Aufbau des Einsetzgerätes GS und des
Entnahmegerätes GN im einzelnen ersichtlich. Die bereits im Zusammenhang mit Fig.l
erläuterten Elemente werden im folgenden nicht mehr besonders erwähnt.
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Das Gerät umfasst einen an der Bogenführung F1, F2 mittels Rollen
RO gelagerten Oberwagen WO mit daran befestigter, bezüglich der Vorschubbewegung
gemäss Pfeil P radialer Horizontalführung FH1, m . An dieser schienenförmigen Führung
sind Halterungsleisten S für die justierbare Anbringung von Steuer- bzw. Endschaltern
SS für die radiale Arbeitsbewegung eines Unterwagens WU vorgesehen, der mit einem
Antriebsaggregat AH für die Aus- und Einfahrgewegung versehen ist. Dieses Aggregat
arbeitet mit einer nicht dargestellten Zahnstange an der Horizontalführungschiene
zusammen. Entsprechendes gilt für einen am Oberwagen WO vorgesehenen Rücklaufantrieb
AR bezüglich einer an der Bogenführung angeordneten, ebenfalls nicht dargestellten
Zahnstange. Dieser Antrieb wird mittels der bereits erwähnten Schalter Y am Ende
der betreffenden Arbeitsstation aktiviert, während für den Mitlauf gemäss Pfeil
P ein gesonderter Synchronantrieb SA mit einer schaltbaren Kupplung KS am Werkzeugträger
WT1 bzw. WT2 vorgesehen ist. Diese Kupplung greift an einem Kupplungsglied KG an,
das in nicht näher dargestellter Weise mit jeder Kokille oder deren Halterung, gegebenenfalls
auch mit einem geeigneten Teil des Drehgestells verbunden ist. Dadurch kann der
Werkzeugträger und mit ihm der Unterwagen sowie über die Horizontal führung das
gesamte Einsetz- bzw. Entnahmegerät an der Vorschubbewegung teilnehmen (siehe Fig.2).
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Für die Arretierung des - ebenfalls mit Rolen RO an der Horizontalführungsschiene
gelagerten - Unterwagens WU mit dem Werkzeugträger WT1 bzw. WT2 in radial nach innen
vorgeschobenen Kern-Einsetzstellung bzw. in der Gussteil-Entnahmestellung ist in
der aus Fig.2 ersichtlichen Weise eine besonders genaue, mechanische Feststellvorrichtung
mit einem Feststellglied FGa am Werkzeugträger und einem komplementären Feststellglied
FGb an der Kokille vorgesehen. Dies erlaubt eine hochgenaue Positionierung des betreffenden
Greifwerkzeuges in Bezug auf die Kokille.
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Entsprechendes ist auch für die Werkzeugarretierung an der ortsfesten
Kern-Aufnahme stellung bzw. an der Gussteil-Ablagestellung vorgesehen, wobei das
Einsetz- bzw. Entnahmegerät vom Mitlauf entkoppelt ist. In der aus Fig.5 ersichtlichen
Weise ist hierfür eine am betreffenden Werkzeug angeordnete, mechanische Feststellvorrichtung
AV vorgesehen.
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Die beiden Geräte GS und GN unterscheiden sich wie erwähnt im wesentlichen
nur durch die eigentlichen Greifwerkzeuge. In Fig.4 sind diese gemeinsam am Werkzeugträger
WT1 bzw WT2 in Form von Auflage- und Halteorganen G1 bzw. G2 angedeutet. Für die
Aufnehme- und Ablege-Arbeitsbewegungen dieser Werkzeuge ist der Werkzeugträger mit
einer vertikalen Arbeitsführung FV1 bzw. FV2 versehen (beide übereinstimmend, jedoch
der Konsequenz halber mit unterschiedlichen Bezugszeichen für die beiden Geräte
versehen).
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Diese vertikalen Arbeitsbewegungen erfolgen mittels eines fluidischen
Antriebsaggregats AV, wobei die genaue Positionierung wiederum durch die erwähnten
Feststellglieder erreicht wird.