DE3834194A1 - Vorrichtung zur erzeugung von verstellbewegungen in giessereimaschinen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, z.B. Werkzeugmaschinen mit regelbaren, elektro­ motorischen Antrieben zu bauen.

Gießereimaschinen hingegen werden pneumatisch oder hydraulisch angetrieben. Hier sind besonders die Linearbewegungen angespro­ chen. Zu ihrer Ausführung werden vorwiegend Pneumatik- oder Hydraulikzylinder eingesetzt. Durch die enorme Weiterentwicklung der elektronischen Steuerungen in Verbindung mit Mikrorechnern sind dem Einsatz der Pneumatik und Hydraulik bei den Linearan­ trieben jedoch technische und wirtschaftliche Grenzen gesetzt. Anders ausgedrückt: mit Hydraulik- und Pneumatikantrieben können die Vorteile der Mikroelektronik technisch und wirtschaftlich bei Gießereimaschinen nicht optimal genutzt werden.

Die wichtigsten Linearantriebe bei Gießereimaschinen sind Bewe­ gungen zum Spannen und Trennen von Werkzeugen und Formen mit großen Kräften sowie Verschieben von Maschinenteilen zwischen zwei Endpunkten mit großen Kräften. In beiden Fällen ist es sehr wichtig, die Massen vor Erreichen der Endlagen, aber auch in Zwischenpositionen, sanft abzubremsen und wieder sanft zu be­ schleunigen. Dies ist mit Hydraulik- oder Hydraulikzylindern nur schwer oder nur mit großem technischen und wirtschaftlichen Aufwand zu erreichen.

Erfindungsgemäß werden zur Lösung der Aufgaben Spannen und Trennen mit großen Kräften und Verschieben von Maschinenteilen mit geringen Kräften stufenlos regelbare elektromotorische An­ triebe eingesetzt. Die Antriebskraft wird dabei von über Mikro­ rechner geregelten Elektromotoren erzeugt und vorzugsweise über Spindelantriebe auf die Schließ- und Öffnungsbewegungen über­ tragen. Auf der Antriebswelle des Elektromotors aufgeflanschte Rotationsgeber ermöglichen es, über SPS-Steuerung und/oder CNC- DNC-Steuerungen beliebige Wege, Beschleunigungs- und Verzöge­ rungsphasen für den Linearbetrieb zu programmieren.

Für den Anwender von Gießereimaschinen ergibt sich aus der er­ findungsgemäßen Ausführung der Vorteil, Werkzeuge unterschied­ licher Abmessungen auf den Maschinen einzusetzen und die Maschi­ nen mit minimalem Aufwand durch einfaches Programmieren darauf optimal einzustellen.

Für den Hersteller von Gießereimaschinen sind gegenüber den hydraulischen und pneumatischen Antrieben vor allem wirtschaft­ liche Vorteile relevant. Hierzu gehören insbesondere Energie­ einsparung, niedriger Geräuschpegel, Sauberkeit am Arbeitsplatz, Entfall der Notwendigkeit, Endschalter vorrätig u.ä. zu halten, da Programme an Bildschirmen eingegeben werden können. Schließ­ lich ist die Speicherung von verschiedenen Ablaufdiagrammen in der Steuerung möglich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher er­ läutert; in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 als bevorzugtes Anwendungsbeispiel der Erfindung eine Kernformmaschine herkömmlicher Bauart mit Hydraulik­ und Pneumatikantrieben für die Maschinenteilbewegungen und Spannfunktionen, wie sie nunmehr erfindungsgemäß bewirkt werden sollen;

Fig. 2 einen Antrieb mit Elektromotor und Stellspindel;

Fig. 3 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung mit Verstellung durch Motoren statt hydraulischer oder pneumatischer Verstellung;

Fig. 4 einen Antrieb mit Hebelsystem und

Fig. 5 einen Antrieb mit Säulenmuttern.

Gemäß Fig. 1 sind einem Maschinengestell 1 einer Kernformmaschine die verschiedenen Baugruppen zugeordnet, die gemäß dem derzeiti­ gen Stand der Technik mit aufwendigen Hydraulik- und Pneumatik­ antrieben zu verstellen sind. Hierbei handelt es sich insbesondere um die Schießvorrichtung 2, die, um zum Einsatz gebracht oder in der Außerbetriebsstellung umgerüstet bzw. gewartet werden zu können, an einem linear verfahrbaren Wagen 3 gehalten ist. Die lineare bzw. translatorische Bewegung des Wagens 3 wird mit einer pneumatisch oder hydraulisch betätigten Kolben-Zylinder­ einheit 4 bewirkt. Das mit der Schießvorrichtung 2 zusammenwir­ kende Werkzeug ist einem Schlitten 5 zugeordnet, der ebenso wie der Wagen 3 linear verfahrbar ist und dem hierzu eine entspre­ chende Kolben-Zylindereinheit zugeordnet ist. In der in Fig. 1 rechten Darstellung der Kernformmaschine liegt die Werkzeug­ wechselstation links vom Maschinengestell 1, während eine zweite, mittels der Kolben-Zylindereinheit anfahrbare Station rechts vom Maschinengestell zum Ausstoßen des gefertigten Kernes dient, wo­ zu eine vertikale Bewegung eines Ausstoßwerkzeuges 6 bewirkt werden muß, was beim Stand der Technik wiederum hydraulisch oder pneumatisch geschieht. Zwischen den beiden Maschinenständern 1 a, 1 b liegt die Arbeitsstation des Werkzeuges. In dieser Station ist das Werkzeug auf einem Tisch 7 abgestützt, der zwischen der Betriebsstellung und der Außerbetriebsstellung mittels einer weiteren pneumatischen oder hydraulische Kolben-Zylindereinheit 8 in vertikaler Richtung heb- und senkbar ist (Fig. 1, linke Dar­ stellung). Schließlich müssen in der Wechselstation noch die Zerlegung und der Zusammenbau des mehrteiligen Werkzeuges mög­ lich sein, wozu eine weitere pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylindereinheit 9 vorgesehen ist. Wie ein Blick auf eine derart aufgebaute Kernformmaschine zeigt, weist die Maschine eine große Anzahl von Leitungen, Regel- und Steuerventilen und Betätigungselementen auf, die der Maschine ein wenig zeit­ gemäßes Aussehen geben, die ihre Fertigung sehr aufwendig machen und ihre Wartung schwierig, neben den weiter oben im einzelnen beschriebenen Nachteilen für Hersteller und Betrei­ ber. Obwohl diese Nachteile evident sind, sind bisher keine Versuche bekannt geworden, hieran etwas grundsätzliches zu ändern.

Als bevorzugte Ausführungsform für einen erfindungsgemäßen Linearantrieb mit mikroelektronisch geregeltem Elektromotor (Achsantrieb AC und DC) ist in Fig. 2 ein solcher Antrieb in Verbindung mit einem Spindelantrieb dargestellt. Eine solche Anordnung ist an der Stelle jeder Kolben-Zylindereinheit der Maschine gemäß Fig. 1 einzusetzen, wobei es nicht entscheidend ist, ob auf kurzen Wegen große Kräfte aufgebracht werden müssen, wie insbesondere beim Spannen und Trennen des Werkzeuges oder ob in Verbindung mit großen Verstellbewegungen relativ kleine Ver­ stellkräfte benötigt werden, wie beispielsweise beim Verstellen des Wagens 3 und des Schlittens 5.

Ein Servo-Elektro-Motor 10 (DC oder AC, d.h. Gleich- oder Wech­ selstrom) ist mit einem Rotationsgeber 11 versehen und seine Abtriebswelle 12 ist über einen Riementrieb 13 mit einer Spin­ del 14 gekoppelt. Der Spindel 14 ist ebenfalls ein Rotations­ geber 15 zugeordnet und im Gehäuse 16 ist die drehbare Spindel 14 durch eine unverdrehbare und demzufolge beim Drehen der Spindel 14 mittels des Motors 10 linear verstellbare Mutter 17 hindurchgeführt. Das Gehäuse 16 ist in einem Spannlager 18 ge­ halten und aus dem Gehäuse 16 ist eine mit der Mutter 17 fest verbundene Hülse 19 herausgeführt. An dem aus dem Gehäuse 16 herausgeführten Ende ist der Hülse 19 eine mit der Mutter 17 und der Hülse 19 linear verstellbare Spannplatte 20 verbunden, die das bewegliche Teil 21 eines Werkzeuges zuzuordnen ist, dessen anderes, festes Teil 22 zum Zweck des Zusammenbaus oder Zerlegens des Werkzeuges 21, 22 in einem Festlager 23 gehalten ist. Mittels des Elektromotors 10 ist über den Riementrieb 13, als Beispiel für ein mögliches Getriebe die Spindel 14 zu dre­ hen und demzufolge sind die Mutter 17, die Hülse 19, die Spann­ platte 20 linear zu verstellen und damit wiederum ist der Ab­ stand zwischen beweglichem Werkzeugteil 21 und festem Werkzeug­ teil 22 zu verringern oder zu vergrößern, um das Werkzeug 21, 22 zu montieren oder zu demontieren. Für die Erzeugung der Steue­ rung des Motors sind die Rotationsgeber 11, 15 in einen Steuer­ kreis integriert. Das nur schematisch dargestellte zweiteilige Werkzeug 21, 22 kann ein Kernkasten, eine Kokille oder ein son­ stiges Gießwerkzeug sein.

Fig. 3 zeigt im Vergleich mit Fig. 1, daß sich am generellen Aufbau der Maschine durch die Zuordnung der erfindungsgemäßen Antriebe nichts ändern muß, es ist jedoch ersichtlich, daß durch die Anwendung von Antrieben 24 gemäß Fig. 2 an der Stelle der Hydraulik- oder Pneumatikantriebe gemäß Fig. 1 eine wesentliche Vereinfachung zu erzielen ist und trotzdem die Maschine eher eine flexible Arbeitsweise hat.

In Fig. 4 wirkt der Servo-Elektro-Motor 10 über ein Getriebe, wiederum ein Riementrieb 13 auf eine Spindel 14, die auf einen zweiteiligen Kniehebelantrieb 25, 26 einwirkt, um durch Ver­ stellen des Kniehebelantriebes die Spannplatte 27 einer Kern­ kasteneinrichtung zu verstellen. Diese Lösung bietet sich an, wenn ein großflächiges Bauteil einer Gießereimaschine ohne ver­ kantet zu werden, linear verstellt werden soll. Zur exakt line­ aren Verstellbewegung der Spannplatte 27 ist diese auf seitli­ chen Säulen 28, 29 geführt.

In Fig. 5 ist eine Spannplattenverstellung über Säulenmuttern und wiederum AC- oder DC-Motor dargestellt. Der Motor 10 mit Rotationsgeber 11 verstellt über eine Übersetzung 35 einen end­ losen, über Spannrollen 30, 31 geführten Ketten- oder Riementrieb 32, der über vier Muttern 33 geführt ist, die auf den Säulen 34 in deren Längsrichtung verstellbar sind, um die auf ihnen abge­ stützte Spannplatte 27 in Längsrichtung der Säulen zu verstellen.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Erzeugen von Linearbewegungen von Baugruppen einer Gießereimaschine unter Aufbringung einer hohen Kraft, die über einen kleinen Verstellweg wirkt oder einer relativ kleinen Kraft, die über einen großen Verstellweg wirkt, gekennzeichnet durch stufenlos regelbare elektromotorische Antriebe für jede Bewegungsart, die über einen Mikrorechner gesteuert werden und über mechanische Antriebe auf die je­ weilige zu verstellende Baugruppe einwirken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellbewegungen mit großen Kräften auf kleinen Wegen erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verstellende Baugruppe ein jeweiliger Kernkasten ist, dessen eine Hälfte fest angeordnet ist und dessen andere Hälfte linear verstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verstellende Baugruppe eine Kokille mit festem und linear verstellbarem Teil ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verstellende Baugruppe ein mehrteiliges Gießwerkzeug mit festem und linear verstellbarem Teil ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellbewegung mit kleinen Kräften auf großen Wegen erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verstellende Baugruppe ein linear verfahrbarer Werk­ zeugschlitten ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearbewegung des Werkzeugschlittens horizontal gerich­ tet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. eine Linearbewegung des Werkzeugschlittens vertikal gerichtet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verstellende Baugruppe der linear zu verfahrenden Wagen einer Gießereimaschine ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Antrieb ein Spindel­ trieb ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der mechanische Antrieb ein Kniehebel­ antrieb ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Antrieb ein Ketten- oder Riementrieb ist, der gleichzeitig auf die Säulenmuttern einer Spannplattenverstellung wirkt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch auf der Antriebswelle des jeweiligen Elektromotors auf­ geflanschte Rotationsgeber zur Steuerung beliebiger Wege, Verzögerungs- und/oder Beschleunigungsphasen für den Linear­ antrieb über SPS- und/oder CNC-DNC-Steuerungen.