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"Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Sandgießformen"
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Herstellen von Sandgießformen mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche
1, 2 und 7.
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Derartige Vorrichtung sind zum Beispiel aus der DE-PS 25 54 414 bekannt.
Bei dieser bekannten Anordnung legt sich der Füllrahmen bei Anheben der Modell-
und Formkastentrageinrichtung abdichtend an die untere Stirnfläche eines gestellfesten
rahmenförmigen Gehäuseteils, der eine Nachverdichtungseinrichtung umgibt, welche
sich gemeinsam mit dem Gehäuseteil an einem gestellfesten und die Anordnung nach
oben abdichtenden Widerlager abstützt. Die Nachverdichtungseinrichtung ist ein Einfach-
oder ein Mehrfachpreßstempel. Die Absaugung zur Herstellung eines Vakuums erfolgt
durch das Modell und/oder die Trageinrichtung sowie durch die Nachverdichtungseinrichtung
hindurch.
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Eine solche Anordnung hat sich in der Praxis bewährt. Sie hat sich
- jedoch insoweit als nachteilig erwiesen, als der zu evakuierende Raum relativ
groß ist, so daß eine erhebliche Energie aufgewendet
werden muß,
Außerdem ist die Anordnung aufwendig durch die Art und Weise der mechanischen Nachverdichtungseinrichtung.
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Ferner ist durch die feste Lage des Füllrahmens die Variationsmöglichkeit
bezüglich der über dem Modell eingefüllten Sandmenge sehr begrenzt. Schließlich
erfordert die Anordnung eine gesonderte Füllstation zum Einfüllen des Formsandes
in den Formrahmen vor dem Einfahren des Formrahmens unter die mechanische Verdichtungseinrichtung.
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Es ist bei einem Schießverfahren ferner bekannt, die Formkammer nach
oben durch einen verschließbaren Rost abzuschließen, der zugleich als Nachverdichtungseinrichtung
dient. Oberhalb des Rostes schließt sich ein in besonderer Weise mit Einschnürung
ausgebildeter Sandbehälter an, aus dem der Sand unter der Wirkung der Druckdifferenz
des Vakuums in der Formkammer und des atmosphärischen Druckes auf der Sand füllung
im Sandbehälter in die Formkammer eingeschossen wird. Die Evakuierung erfolgt auch
hier durch den Modellträger und das Modell und ggf. durch einen unteren und oberen
hohlen Füllrahmen. Hier wird zwar der Nachteil vermieden, daß eine gesonderte Sandfüllstation
vorgesehen sein muß, Auf der anderen Seite ist aber auch hier die Füllmenge nur
in Grenzen variabel und es werden komplizierte Modellträger und Modelle mit Absaugöffnungen
benötigt. Durch die Absaugung an verschiedenen Bereichen der Formkammer ist außerdem
eine erhebliche Saugleistung erforderlich, damit rasch genug der erforderliche Unterdruck
in der Formkammer erzeugt wird.
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Bei den bekannten Einrichtungen kommt hinzu, daß entsprechende Maßnahmen
vorgesehen sein müssen, um die relativ großen Mengen an durch das Absaugen mitgerissenem
Sand aus den Saugwegen auszubringen.
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Es ist ferner bekannt, den gesamten Formkasten als Ganzes in eine
evakuierbare Formkammer einzubringen, die teleskopartig über den Formkasten greift
und mit dem Umfang der Modell-und Formkastentrageinrichtung abdichtet. Bei dieser
Anordnung bilden ein Sandbehälter, ein fest mit diesem verbundener Füllrahmenabschnitt
und ein nach unten ragender und die Formkammer um den Formkasten bildender Schürzenabschnitt
eine Einheit, die als Ganzes gegenüber einem zentral am unteren Ende des Sandbehälters
angeordneten Preßhauptes axial und teleskopartig bewegbar ist, Auf diese Weise wirkt
der Füll rahmenabschnitt mit dem Preßhaupt zur Begrenzung einer ringförmigen Einfüllöffnung
für den Formsand und als Verschluß für das untere Ende des Sandbehälters zusammen.(vgl.
DE-OS 30 02 702).
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Eine solche Anordnung ist relativ aufwendig, da eine große schwere
Einheit auf- und abbewegt und ein großes Volumen evakuiert werden muß. Hinzu kommt,
daß auch hier die Sandfüllrnenge nur in begrenztem Maße variabel ist. Außerdem werden
auch bei dieser Anordnung erhebliche Sandmengen mitgerissen, die aus den Vakuumleitungen
von Zeit zu Zeit entfernt werden müssen,
Es ist Aufgabe der Erfindung
hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere soll ein Arbeitsverfahren angegeben werden,
mit dem es möglich ist, die vorbestimmte Sandmenge mit dem EinfUll- und Nachverdichtungsvorgang
auch vollständig und bündig abschließend in dem rahmenförmigen Formkasten über dem
Modell unterzubringen, so daß es nicht mehr erforderlich ist überstehende Sandmengen
vom Formkasten nachträglich abzuarbeiten.
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Weiterhin soll eine Vorrichtung von wesentlich einfacherem Aufbau
geschaffen werden, bei der ein deutlich kleineres Volumen evakuiert werden muß und
gleichzeitig die Nachteile von mitgerissenem Sand in den Vakuumleitungen weitgehend
vermieden werden können, während eine erhebliche Variationsbreite für die über das
Modell unterschiedlicher Größe einzufüllende Sandmenge erschlossen wird.
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Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß durch die Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
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Das neue Verfahren ermöglicht eine genaue Einstellung der aus Modell-
und Formkastentrageinrichtung, dem Formkasten selber und dem Füllrahmen gebildeten
geschlossenen Einheit, welche die Formkammer begrenzen, so daß das Sandfüllvolumen
dieser Formkammer jeweils an das konkret verwendete Modell genau angepaßt werden
kann, und zwar unter Berücksichtigung der verschiedenen Faktoren wie Formsandtyp,
Formsandfeuchtigkeit, Preßdruck und dergleichen. Dadurch läßt sich die vorgegebene
Sandmenge vollständig in dem Formkasten einformen und verdichten. Es kommt damit
das sonst notwendige Entfernen
des Sandüberstandes vom Formkasten
in Fortfall, auch wenn abwechselnd Modelle sehr unterschiedlichen Volumens auf der
gleichen Maschine ausgeformt werden müssen.
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Die vorrichtungsgemäße Lösung der Aufgabe ergibt sich einmal aus den
Merkmalen des Anspruchs 2 und für eine parallele Lösung aus den Merkmalen des Anspruchs
7.
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Derartige Anordnungen sind außerordentlich einfach, da keine, die
gesamte Formkammer von außen umschließende Einrichtung benötigt wird und evakuiert
werden muß. Es können vielmehr übliche rahmenförmige Formkästen genormter Größe
verwendet werden. Es liegt keine schwere Einheit aus Sandbehälter, Füllrahmen und
die Formkammer bildenden Schürzenabschnitt vor, die angehoben und gesenkt werden
muß und es entfallen auch die dazu erforderlichen Hub- und Führungseinrichtungen.
Der Sandbehälter kann vielmehr gestellfest angeordnet sein, ebenso die das untere
Ende des Sandbehälters umgebende Vakuumvorkammer. Diese dient zugleich als Grobfilter
für den mitgerissenen Sand. Dieser sammelt sich am unteren, durch den Füllrahmen
teleskopartig verschlossenen Ende der Vakuumvorkammer, so daß der Sand jedesmal
nach Ende eines Verdichtungsvorganges beim Absenken des Füllrahmens in die Offenstellung
selbsttätig aus dem Sandvorfilter entleert wird. Der Füllrahmen.wird selbsttätig
durch die heb- und senkbare Modell- und Formkastentrageinrichtung teleskopartig
gegenüber dem unteren offenen Ende des Sandvorfilters und dem unteren Ende des Sandbehälters
bewegt. Dabei kann die relative Stellung des Füllrahmens gegenüber dem unteren Ende
des Sandbehälters in weiten Grenzen variiert werden, so daß
auch
weite Einstellgrenzen für die in den Formkasten einzufüllende Sandmenge zur Verfügung
stehen. Durch das merkliche radiale Spiel zwischen dem Füllrahmen und dem unteren
Ende des Sandbehälters ergibt sich ein ausreichend weiter Absaugweg, so daß eine
rasche und wirksame Evakuierung möglich ist.
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Die neue Anordnung ist einfach und raumsparend ausgebildet und bedarf
nur weniger Energie für den Betrieb und die Erzeugung des Vakuums, Sie ermöglicht
überdies einen Einsatz unter weithin variierenden Umständen, ohne daß der Füllrahmen
ausgetauscht zu werden braucht.
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Durch die zusätzlich an dem Füllrahmen angreifende Verstellt einrichtung
wird es möglich nach Schließen der Formkammer die diese Formkammer begrenzenden
Teile als Einheit gegenüber der mechanischen Nachverdichtungsvorrichtung zu verstellen
und so das Sandfüllvolumen über dem Modell zu variieren und einzujustieren und zwar
in direkter Abhängigkeit von dem Verhältnis des Eigenvolumens des Modells zu dem
genormten Volumen des Formkastens Die Unterschiede zwischen den beiden Lösungsvorschlägen
werden in der nachfolgenden Figurenbeschreibung im einzelnen deutlich.
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Als mechanische Nachverdichtungseinrichtung kann ein gestell festes
Preßhaupb am unteren Ende des Sandbehälters oder ein Füllrost vorgesehen sein, wobei
im letzteren Fall
die Sandzuführung zentral und nicht durch eine
Ringöffnung erfolgt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an
mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 in Seitenansicht eine Ausführungsform der Erfindung
wobei die beiden Hälften in der Figur unterschiedliche Arbeitsphasen zeigen.
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Fig. 3 im Ausschnitt und in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 ein abgewandeltes
Ausführungsbeispiel.
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Fig. 2 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 3 ein weiteres abgewandeltes
Ausführungsbeispiel und Fig. 4 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 eine AusfUhrungX
der Erfindung, bei der die Funktionen von Vakuumvorkammer und Sandvorfilter aus
dem Füllrahmen in einen gesonderten Bereich oberhalb des Füllrahmens verlegt sind.
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Bei der Ausführung nach Fig 1 bis 3 ist ein unteres Maschinenbett
1 vorgesehen, von dem Säulen 2 nach oben ragen um ein oberes Maschinenbett 3 zu
unterstützen Im unteren Maschinenbett 1 ist ein Hubzylinder 5 angeordnet, der die
Modell- und Formkastentrageinrichtung 6 unterstützt und entsprechend dem Doppelpfeil
anheben und absenken kann.
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An dem oberen Maschinenbett 3 sind der obere Abschnitt 4 eines Sandbehälters
sowie über Streben 13 ein zentrales gestellfestes Preßhaupt 12 abgestützt.
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Auf der Trageinrichtung 6 sind das Modell 7 und der Formkasten 9 abgestützt
Die den Formkasten aufnehmenden Bahnen sind bei 8 angedeutet Im dargestellten Beispiel
ist der Formkasten 9 durch einen hohlen, in sich geschlossenen Rahmen gebildet,
der radial nach außen und zur halben Rahmenhöhe schräg verlaufende Umfangsflächen
aufweist, von denen die obere mit 20 bezeichnet ist. Oberhalb des Formkastens 9
ist ein Füllrahmen 10 angeordnet. Dieser ist hohl ausgebildet und an seinem unteren
Ende offen, und zwar in einem Bereich radial innerhalb der unteren, mit einer Dichtung
21 ausgerüsteten Stirnfläche der äußeren Wand des hohlen Füllrahmens 10. In der
dargestellten geschlossenen Stellung wird der Rüllrahmen durch den Formkasten 9
nach oben mitgenommen, wobei die Abdichtung des Füllrahmens 10 auf der Schrägfläche
20 aufsitzt. Die innere Begrenzungswand
des Füllrahmens ist kürzer
gehalten und endet im Abstand vorder oberen Stirnseite des Formkastens 9 und bildet
somit einen Ringspalt, durch den die Evakuierung der durch den Formkasten 9 begrenzten
Formkammer erfolgt.
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er Füllrahmen ist auf seiner Oberseite mit einem nach oben ragenden
Schürzenabschnitt 11 versehen, dessen oberes Ende mit Spiel den oberen Abschnitt
4 des Sandbehälters teleskopartig umgibt. Der Schürzenabschnitt 11 bildet somit
den unteren Abschnitt des Sandbehälters.
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Aus der rechten Hälfte der Figur 1 erkennt man, daß der Füllrahmen
in der angehobenen Stellung zusammen mit dem zentralen Preßshaupt 12 einen Verschluß
für den Sandbehälter bietet. Bei Absenkung der Anordnung in die Stellung gemäß der
linkgen Hälfte der Figur 1 wird eine ringförmige Füllöffnung 16 des Sandbehälters
freigelegt. Die Größe der Füllöffnung wird durch ihre axiale Höhe x bestimmt. Die
gesamte wirksame Füllrahmenhöhe ist mit y bezeichnet, während mit h der Bereich
bezeichnet ist, über den der Füllrahmen unter Veränderung der Größe der Sandeinlaßöffnung
der Höhe nach verstellt werden kann, um unterschiedliche Füllmengen zwischen Oberseite
des Mpdells und Preßhaupt zuzulassen. Der hohle Füllrahmen ist bei 14 an eine Unterdruckquelle
angeschlossen. Der Modell- und Forkastenträger 6 weist eine Ringdichtung 22 auf,
die mit der unteren Stirnseite des Formkasten abdichten kann.
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Die ringförmige Sandfüllöffnung ist mit 16 bezeichnet, während der
sich beim Absaugen in dem Füllrahmen sammelnde Sand mit 23 angegeben ist Beim Öffnen
der Presse trennt sich der Formkasten von dem Füllrahmen und gibt die nach unten
freie und offene Seite des Füllrahmens frei, so daß die in dem Füllrahmen angesammelte
Sandmenge 23 leicht und selbsttätig nach außen gelangt. Der Füllrahmen bildet somit
einen Sandvorfilter zur Großentfernung des beim Evakuieren mitgerissenen Sandes.
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Der Füllrahmen erfüllt mehrere Funktionen, Einmal seine übliche Funktion
als Füllrahmen. Zum anderen bildet der Füllrahmen den unteren Verschluß für den
Sandbehälter Weiterhin ist der Füllrahmen als Sandvorfilter und Vakuumvorkammer
ausgebildet und stellt einen ringförmigen Absaugkanal vor. Schließlich bildet der
Füllrahmen den unteren teleskopartig beweglichen Teil des Sandbehälters. Der Füllrahmen
ist zweckmäßigerweise mittels gesteuerter Halteorgane höhenverstellbar und kraftschlüssig
mit dem Maschinenrahmen verbunden.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist das Preßhaupt ersetzt durch
einen Füllrost 36, der durch einen Rostschieber 37 mit Betätigungseinrichtung 38
geschlossen werden kann und zugleich die mechanische Nachverdichtungseinrichtung
bildet. Hier wird also der Sand aus dem Sandbehälter 35 durch den Rost 36 in den
Formkasten 9 eingefüllt. Mit dem Formkasten 9 dichtet ein nach unten offener Füllrahmen
40 ab, der einen ringförmigen Absaugkanal
bildet und bei 42 an
eine unterdruckquelle angeschlossen ist. Der Füllrahmen 40 umgibt das untere Ende
des Sandbehälters 35 mit geringem Spiel und ist an diesem durch eine Lippendichtung
41 oder eine andere Dichtmanschette abgedichtet, welche eine relative teleskopartige
Bewegung zwischen Sandbehälter 35 und Füllrahmen 40 zuläßt. Auch hier bildet der
Füllrahmen 40 einen sich selbst reinigenden Sandvorfilter sowie eine Vakuumvorkammer,
so daß insoweit ähnliche Verhältnisse vorliegen wie bei der Ausführung nach Fig.
1.
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Die Fig. 3 zeigt eine Ausführung die sich von der nach Fig. 1 nur
dadurch unterscheidet, daß ein Formkasten 30 mit senkrecht zur Maschinenachse verlaufenden
Stirnflächen vorgesehen ist, Hier ist der Füllrahmen gegenüber der Ausführung nach
Fig. 1 so abgewandelt, daß er bei 31 mit dem oberen, radial nach außen ragenden
Flansch des Formkastens 30 abdichtend zusammenwirkt. Im übrigen ist die Anordnung
gleich der nach Fig. 1.
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Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist wie bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 2 der Sandbehälter 35 an seinem unteren Ende durch einen Rost 36 begrenzt,
der über einen Rostschieber 37 mit Betätigungseinrichtung 38 verschlossen werden
kann.
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Auch hier bildet der Rost die mechanische Nachverdichtungsein richtung.
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Der Sandbehälter 35 ist durch einen Kasten umschlossen, der eine ringförmige
und den Sandbehälter umgebende Vakuumvorkammer 45 begrenzt, die bei 46 an eine Unterdruckquelle
angeschlossen
ist. Die Vakuumvorkammer 45 ist nach unten offen.
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In das untere offene Ende greift der ebenfalls nach unten offene hohle
Füllrahmen 47 unter Zwischenschaltung einer Dichtungsmanschette 48 oder dgl. ein.
Der Füllrahmen bildet also den unteren1 zu öffnenden Verschluß der Vakuumvorkammer.
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In dieser sich ablagernder Sand; der bei 49 gezeigt ist, wird also
beim Öffnen der Presse selbsttätig nach unten entleert.
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Die Vakuumvorkammer bildet also auch hier einen Sandvorfilter.
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Der Füllrahmen 47 umgibt auf der anderen Seite mit merklichem radialen
Spiel 50 das untere Ende des Sandbehälters 35, so daß das Vakuum frei durch den
Ringspalt in die unter dem Rost liegende Formkammer greifen kann Auch hier sitzt
der Füllrahmen unter Abdichtung auf dem Formkasten auf. Die Anordnung unterscheidet
sich von der nach Fig. 1 dadurch, daß die Vakuumvorkammer und der Sandvorfilter
in einen besonderen Teil 45 verlagert und nicht in den Füllrahmen 47 integriert
sind. Auch hier kann die Füllhöhe des Sandes über dem Modell durch Veränderung der
relativen Lage des Füllrahmens und des Formkastens verändert werden, wie die entsprechend
der Fig. 1 auch hier angegebenen Maße y, x und h andeutet Die an dem Füllrahmen
angreifende und zur Einjustierung des Sandfüllvolumens der Formkammer dienende Verstelleinrichtung
ist in Fig, 1 bie 10a und in Fig. 4 bei 47a angedeutet.
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