DE3875816T2 - Vollform-giesssystem. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vollform-Gießsystem mit Formbefüllungs- und Entformungsstationen, einer Metallgießstation und beweglichen Gondeln zur Aufnahme der Formkästen.
• Das Vollform- oder Verdampfungsgießverfahren umfaßt das Einbringen eines Modells oder Musters aus Schaumstoff, üblicherweise aufgeschäumtes Polystyren oder Ustyrnfoamll, in einen Behälter oder in einen Formkasten, welches daraufhin von trockenem, nicht gebundenen Sand umgeben wird, der verdichtet wird, um eine Form zu bilden. Das geschmolzene Metall wird dann in diese Form gegossen, führt jeweils zur Verdampfung des Schaumstoffs und füllt den so entstehenden leeren Hohlraum. Das Metall verfestigt sich und bildet ein Gußstück mit der gleichen Kontur, das anschließend aus dem Formkasten entferntwird.
• Ein System zur Handhabung für Handgußformen ist bekannt aus der US-A- 4299 269 und, obgleich es kein Vollformgußstück betrifft, bildet es den Oberbegriff von Anspruch 1.
• Ein Vollformgießverfahren ist zum Beispiel bekannt aus dem europäischen Patent EP-A-0166 228.
• Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein Vollformgießsystem vorgesehen:
• mit einer zum Kreis geschlossenen Laufbahn mit einer Füllstation, einer Metallgießstation und einer Entleerungsstation;
• mit einer Vielzahl von auf der Laufbahn geführten Gondeln zum Transport von Formkästen;
• mit einem Antriebsmittel zur intermittierenden Bewegung der Gondeln zwischen bestimmten Positionen entlang der Kreisbahn;
• und mit einer Vielzahl von Formkästen zur Herstellung der Gießform, eingerichtet für ihre Erfassung in den Gondeln und für ihre lösbare Befestigung darin;
• dadurch gekennzeichnet,
• daß die Füllstation eine Verdichtungsstation aufweist;
• daß jede Gondel Mittel besitzt zur Erfassung eines darauf befindlichen Form-
• kastens für die Ausrichtung in der Verdichtungsstation;
• und daß das System ferner Mittel einschließt, welche jede der Gondel mit jeder angrenzenden Gondel gelenkig verbinden.
• Ein solches System kann einfach in seiner Gestaltung und Handhabung sein und erfordert eine minimale Wartung.
• Beim erfindungsgemäßen System kann eine schonende Bewegung der Formen zwischen Verzögerungspunkten, wo Gießoperationen durchgeführt werden, vorgesehen sein, um so die Abnutzung der System-Komponenten zu verringern und die Unversehrtheit der Formen zu erhalten. Darüberhinaus ist das System flexibel und an unterschiedliche Parameter anpaßbar, so daß das Grundsystem für eine Anzahl von Gießverfahren benutzt werden kann.
• Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung soll die folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispieles dienen, wobei Bezug genommen wird auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung, welche verschiedene Stationen zeigt an denen Verfahrensschritte stattfinden;
• Fig. 2 einen Grundriß eines Systems ähnlich dem gemäß Fig. 1;
• Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie 3/3 in Fig. 2;
• Fig. 4 eine Schnittansicht entlang Schnittlinie 4/4 in Fig. 2;
• Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Gondel des in Fig. 1 und 2 gezeigten Systems, mit einem Beispiel für eine Formkasten-Ausrichtungs-Konstruktion; und
• Fig. 6 eine Seitenansicht eines der Antriebsmittel mit der Darstellung der Anordnung von verschiedenen Fühlern zur Steuerung.
• Die vorliegende Erfindung dient in erster Linie dazu, was die Bauweise betrifft, das Vollform-Gießverfahren zu automatisieren. Daher ist es zu verstehen, daß gewisse Bauteile, die hier herausgestellt und behandelt sind, herkömmliche Gießkomponenten sind, die durch gleichwertige Konstruktionenen ersetzt werden können, um das gleiche Verfahren durchzuführen.
• Bezugnehmend auf die Figuren 1 und 2 ist zu erkennen, daß bei dem System ein geschlossener, krummliniger Schienensatz 11 benutzt wird, um eine Vielzahl von Stationen miteinander zu verbinden, an welchen die Schritte des Vollform-Gießverfahrens ausgeführt werden. Die Stationen können eine Verdichtungsstation 12 einschließen, welche auch als Schaumstoff-Füllstation dienen kann, abhängig von der ausgewählten Verdichtungseinheit; ferner eine Gießstation 13, wo eine oder mehrere automatisch oder manuell gesteuerte Gießeinheiten geschmolzenes Metall in die Form ausgießen; und eine Entladestation 14, wo die Form geleert wird. Weitere Stationen, wie zum Beispiel eine robotergestützte Gußstück-Entnahmestation 16 kann ebenfalls vorgesehen sein, abhängig von den Wünschen der Gießerei und den spezifischen Handhabungs-Erfordernissen des Gußstücks. Die Laufbahn 11 ist gebildet durch ein Paar Schienen 11a und 11b, die in herkömmlicher Weise zusammengesetzt sein können, abhängig vom vorhandenen Raum und den Kühlungsanforderungen des benutzten Metalls. In den hier gezeigten Ausgestaltungen, ist die Laufbahn 11 oval ausgebildet und schließt einen geradlinigen Abschnitt 17 ein, der hinzugefügt oder entfernt werden kann, sowie feste Abschnitte 18, die einen vorbestimmten Kurvenradius aufweisen. Vorzugsweise ist die Laufbahn 11 angehoben, um einen leichten Zugang zu den Komponenten für Wartungszwecke zu ermöglichen und um die Konstruktion des Systems zu vereinfachen und zu verbilligen.
• Die Schienen 11a und 11b tragen eine Vielzahl von Wagen oder Gondeln 19, die miteinander verbunden sind, um einen endlosen Zug auf der Laufbahn 11 zu bilden. Die Gondeln 19 werden von einem Antriebsmechanismus 21 (Fig. 2) bewegt, der für die Bewegung in Teilschritten sorgt und die Gondeln 19 für angemessene Stillstandszeiten an jeder Verfahrensstation positioniert.
• Jede Gondel 19 trägt einen Formkasten 22, der im wesentlichen ein Hohlbauteil ist, in welchem ein Schaumstoffmodell angeordnet und mit Sand umgeben ist, der verdichtet ist, um eine Gußform zu bilden. Die spezielle Ausgestaltung des Formkastens 22 ist abhängig von der in den verschiedenen Verfahrensstationen benutzten Ausrüstung. Zum Beispiel wird die für den Gebrauch in der Verdichtungsstation 12 erhältliche Ausrüstung von einer Vielzahl von Zulieferern geliefert, und für jeden Typ ist eine unterschiedliche Weise des Eingriffs mit dem Formkasten 22 vorgesehen. Daher wird hier eine spezielle Formkastenkonfiguration als Beispiel für einen Formkasten 22 erörtert, der die Merkmale aufweist, die seinen Gebrauch im vorliegenden System erlauben. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist zu erkennen, daß der Formkasten 22 ein aufgerichteter Hohlbehälter ist mit einem Hauptteil 23, einem Sockelteil und Ausrichtungsmittel 26 mit in dieser Ausgestaltung drei vom Sockelteil 24 hängenden Streben 27. Die Pfosten sind nach unten offen, so daß von der an der Verdichtungsstation 12 nach oben gerichtete, in Fig. 3 gezeigte Halter 30 klemmend eingreifen. Der Formkasten 22 weist ferner einen Flansch 29 an seiner Oberseite auf, der stabil genug ist, um daran das Anheben des Formkastens und seines Inhalts zu erlauben.
• Die Gondel 19 ist dafür eingerichtet, den Formkasten 22 aufzunehmen gemeinsam mit den Ausrichtungsmitteln 26, so daß der Formkasten 22 in Bezug auf die Verdichtungsstation 12 und die Entladestation 14 richtig positioniert ist, um deren richtige Arbeitsweise zu erlauben. In der gezeigten Ausgestaltung besteht die Gondel 19 im wesentlichen aus einem offenen Rahmen 31, der ein Ausrichtungsblech 32 mit gegenüberliegenden Ausnehmungen 33 aufweist, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Die Ausnehmungen besitzen angeschrägte Kanten 34 und sind soweit ausgespart, daß das Ausrichtungsblech 32 dann zwischen zwei Tragpfosten paßt, wenn der Formkasten 22 in Bezug auf die Gondel 19 richtig ausgerichtet ist. Der Sockel 24 ruht auf dem Rahmen 31 und die Pfosten 27 greifen durch den Rahmen hindurch, um so mit der Verdichtungsstation 12 in Eingriff zu gelangen. Die mit einem offenen Rahmen versehene Gondel 19 kann auch mit anderen Verdichtungsvorrichtungen genutzt werden insofern, als sie erlaubt, daß der Formkasten 22 vom Rahmen 31 abgehoben werden kann für die Bearbeitung durch die Verdichtungsvorrichtung. Auf diese Weise ist weder die Gondel 19 noch die Laufbahn 11 durch die Verdichtungskräfte beaufschlagt.
• Die Gondel 19 wird getragen durch eine innere und äußere schwenkbare Laufrolle 36 bzw. 37. Die innere Laufrolle 36 befindet sich außerhalb der hinteren innenseitigen Ecke der Gondel 19 in Bezug auf die Förderrichtung auf der Laufbahn und ist an einer innenseitig nach hinten zurückreichenden, an der Gondel angeformten Lasche 38 befestigt. Die Lasche 38 ist so gestaltet, daß sie mit einem innenseitigen und nach vorn reichenden Kupplungsdorn 39 zusammenarbeitet, die an der innenseitigen vorderen Ecke der Gondel 19 angeformt ist, so daß die Lasche 38 jeder Gondel 19 hierin den Kupplungsdorn 39 der nachfolgenden Gondel 19 aufnimmt. Ein Verriegelungsstift 40 verbindet dreh bar die Teile 38 und 39, um jede Gondel 19 mit der benachbarten Gondel zu sichern. Es ist darauf hinzuweisen, daß mit dieser Anordnung jede Gondel 19 auf der inneren Schiene 11 a sich auf beiden Laufrollen 36 abstützt, nämlich auf der an der eigenen Lasche 38 befestigten als auch an der Laufrolle 36, die an der führenden Gondel befestigt ist. Die äußeren Laufrollen 37 jeder Gondel 19 tragen die einzelne Gondel auf der äußeren Schiene 11b und sind etwa in der Mitte des Rahmens 31 angeordnet. Die innere Laufrolle 36 ist mit einem Satz von Führungsrollen 41 versehen, welche die Laufrollen auf der inneren Schiene 11azentrieren.
• Die Laschen 38 der Gondeln 19 dienen zu mehr als nur zur Verbindung zwischen den Gondeln. Sie bilden auch den Punkt, an welchem die Kraft des Antriebsmittels 21 angreift, um den Gondelzug über die Laufbahn 11 zu bewegen. Das Antriebsmittel 21 ist in Fig. 6 als hydraulisch angetriebener Schlitten 42 dargestellt, der sich parallel zu dem geradlinigen Laufbahnabschnitt bewegt, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Es ist so zu verstehen, daß auch andere Ausgestaltungen, wie zum Beispiel eine Malteserkreuzbewegung zur Anwendung kommen kann. In der erläuterten Ausgestaltung schließt der Wagen ein Verriegelungsglied 43 ein, welches gelenkig angebracht und vorgespannt ist für die Bewegung entlang einer Horizontalachse parallel zur Laufbahn 11, und dessen rückwärtigerTeil 44 angeschrägt ist. Sobald der Riegel 43 zurückgezogen wird, gelangt das angeschrägte rückwärtige Teil in Eingriff mit der Lasche 38 der nächsten Gondel 19 und bewirkt ähnlich wie eine Nockenoberfläche, daß die Lasche 43 sich auswärts dreht, sobald der Wagen 42 in seine Ausgangsposition zurückkehrt. Ein vor dem Antrieb angeordneter stoßdämpfender Anschlag 45 stellt sicher, daß der Zug an der richtigen Position zum Halt kommt durch Eingriff mit der Gondel 19 am Ende eines Bewegungsinkrements. Dieser Anschlag ist gelenkig angebracht, um aus dem Weg der Lasche 38 der Gondel geschwenkt zu werden, während des ersten Teils eines jeden Arbeitshubs des Antriebs. Eine Rückstoßlasche 46 ist am rückwärtigen Teil des Antriebs 21 angebracht, um den Rückstoß des Gondelzugs beim Aufprall auf den Anschlag 45 zu verhindern. Die Rückstoßlasche ist in gleicher Weise konstruiert wie die Lasche 43, jedoch ist sie nicht beweglich auf einem Schlitten. Eine Vielzahl von Begrenzungsschaltern 47 ist am Schlitten 21 und am Anschlag 45 angebracht, um Hinweissignale zu geben über die Stellung des Wagens und die Halteposition, wie auch hinsichtlich der Geschwindigkeit des Wagens 42.
• Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 mit der Verdichtungsstation 12 und dem Antrieb 21 kann eine Vielzahl körperlicher Ausgestaltungen der Gießstation 13 vorgesehen sein einschließlich entweder einer manuellen oder selbsttätigen Gießvorrichtung. In gleicher Weise kann der Formkasten 22 so abgewandelt sein, daß er mit einer Dampfabzugs-Einrichtung zusammenarbeitet, die hier angeordnet ist, um das Entweichen giftiger Dämpfe zu verhindern, die während des Gießprozesses entstehen. Immer wenn das System einen geschlossenen Kreislauf bildet, müssen die Formkästen von der Sandform und den Gußstücken an einem Punkt während des Kreislaufs geleert werden, und dies erfolgt in der Entleerungsstation 14. Eine Entleerungseinheit 49, die in Fig. 4 gezeigt ist, besitzt einen Hauptrahmen 51, einen Hubrahmen 52, eine Entleerungsrutsche 53 und einen Hydraulikzylinder 54 zum Anheben des Hubraums 52, der einen Klemm-Mechanismus 56 besitzt, welcher mit dem Flansch 29 des Formkastens zusammenarbeitet. Der Klemm-Mechanismus besitzt ein Paar für den Eingriff mit dem Flansch formangepaßte Klauen 57, die diesen mit einer nach oben gerichteten Kraftkomponente beaufschlagen, so daß die Oberseite des Flansches 29 und des Formkastens 22 in dichten Eingriff mit dem Boden der Entleerungsrutsche 53 kommen. Eine Vielzahl von Begrenzungsschaltern 58 dient dazu, die Position des Klemm-Mechanismus 56 und des Hubarmes 52 zu erfassen.
• In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, das Gußstück aus dem Formkasten zu entfernen, bevor dieser die Entleerungsstation 14 erreicht. In solchen Fällen wird eine von einem Roboter beaufschlagte Entnahmestation 16 zwschen der Gießstation 13 und der Entleerungsstation angeordnet. Diese Entnahmestation ist im wesentlichen ein beweglicher Greifarm 59, welcher das Gußstück aus dem Formkasten 22 entnehmen kann, während der Formkasten in der Gondel 19 ist. Der Arm 59 kann abhängig vom verfügbaren Platz für die Ablage des Gußstücks auf einen Hilfswagen 60 für die weitere Bearbeitung schwenk- oder geradlinige Bewegungen ausführen.
• Die Begrenzungsschalter 47 und 58 wie auch ähnliche Fühler an der Verdichtungsstation 12, der Gießstation 13 und der Entnahmestation 16 erzeugen Signale für eine Steuerung 61, welche als ein programmierbarer Mikroprozessor ausgebildet sein kann. Die Signale melden die Position oder den Zustand der verschiedenen Komponenten an die Steuerung 61, welche programmiert ist zur Betätigung des Antriebs 21, der Verdichtungsstation 12, der Gießeinrichtung, des Hubzylinders 54 und des Klemm-Mechanismus 56, sowie des Entnahmearms 59 in einer festgelegten Abfolge und in vorbestimmten Zeitintervallen. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, das System so zu betreiben, daß ein Zug mit 30 Formkästen einen Kreis in einer Stunde schließt, wobei 30 Gußstücke an die Hilfswagen übergeben werden. Die Steuerung würde dann so programmiert werden, daß diese Abfolge an jeder Station einmal während jedes Zwei-Minuten-Intervalls beginnt. Durch die Verwendung einer programmierbaren Steuerung 61 und eines steuerbaren Antriebs 21 ist bei solchen Geschwindigkeiten ein stoßfreier und schonender Betrieb möglich, wenn der Zug bewegt wird.
• Während die vorliegende Erfindung in ihren einzelnen Komponenten einfach gestaltet ist, stellt die Kombination der Elemente ein bemerkenswert vielseitig einsetzbares Fördersystem dar. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist zu sehen, daß das gesamte Fördersystem so gestaltet ist, daß es auf dem Boden aufgelagert ist, so daß ein einfacher Zugang zu den Einrichtungen erleichtert ist und die Installation vereinfacht ist. Es ist ferner hervorzuheben, daß die separate Anordnung von Formkästen und Gondeln gestattet, daß ein Formkasten für bestimmte Betriebsfälle von der Gondel entfernt wird und in entsprechender Ausrichtung für nachfolgende Arbeitsschritte an verschiedenen Stationen ausgetauscht wird, und daher gestattet, daß das System auf die besonderen Bedürfnisse und Mittel der Gießerei zugeschnitten werden kann, wo es installiert wird.

Claims (10)

1. Vollform-Gießsystem mit einer geschlossenen Kreisbahn (11)

- mit einer Füllstation (12), einer Metall-Gießstation (13) und einer Entformungsstation (14);

- mit einer Vielzahl von auf der Kreisbahn (11) geführten Gondeln (19) zum Transport von Formkästen;

- mit Antriebsmitteln (21) zur intermittierenden Bewegung der Gondeln (19) zwischen bestimmten Positionen entlang der Kreisbahn (11);

- und mit einer Vielzahl von Formkästen (22) zur Herstellung der Gießform eingerichtet für ihre Erfassung in den Gondeln und für ihre lösbare Befestigung darin,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Füllstation eine Verdichtungsstation (12) aufweist;

daß jede Gondel (19) Mittel (26) besitzt zur Erfassung eines Formkastens (22) darauf zur Ausrichtung in der Verdichtungsstation (12); und

daß das System darüberhinaus Mittel (38-40) umfaßt, welche jede der Gondeln (19) mit jeder angrenzenden Gondel gelenkig verbinden.

2. Vollform-Gießsystem nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Kreisbahn (11) ein Paar horizontal beabstandete, normalerweise parallele Schienen (11a,11b) aufweist und daß jede Gondel (19) getragen wird auf einer der Schienen (11a,11b) von einer inneren und äußeren Laufrolle (36,37) beziehungsweise daß mit der inneren Laufrolle (36) einer jeden Gondel zusätzlich eine benachbarte Gondel (19) getragen wird.

3. Vollform-Gießsystem nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Formkästen (22) mit daran befestigten Mitteln (27) zum Eingriff mit der Verdichtungsstation (12) versehen sifld, so daß die Formkästen (22) während des Verdichtens der Form im Formkasten von der Gondel (19) abgehoben werden können.

4. Vollform-Gießsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit

(a) einem längsgerichteten Rahmen (31); mit

(b) einer Vielzahl von horizontal angeordneten Stützgliedern (32), die am Rahmen (31) befestigt und hiervon im Abstand gehalten sind, um den Formkasten (22) zu stützen und den Eingriff der Eingriffmittel (27) mit der Verdichtungsstation (12) zu gestatten; mit

(c) Führungsmitteln (33) für die Erfassung des Formkastens auf den Stützgliedern; und mit

(d) Haltemitteln (41) zur Halterung der Gondel an der Laufbahn (41).

5. Vollform-Gießsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeder der Formkästen (22) ein sich daraus nach außen ausdehnendes oberes Umfangsteil (29) aufweist, das für den Eingriff mit der Entformungsstation beim Entfernen von der Gondel (19) dient.

6. Vollform-Gießsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß sich die Mittellinie der Kreisbahn (11) mit der Mittellinie der Füll- und Verdichtungsstation (12), der Gießstation (13) und der Entformungsstation (14) deckt und daß jede Gondel (19) an einer Innenecke eine seitwärts herausragende Lasche (38) und an einer zweiten Innenecke einen Kupplungsdorn (39) aufweist, wobei die Gondeln (19) miteinander mittels der Lasche und des Dorns gekoppelt sind.

7. Vollform-Gießsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine Vielzahl von Sensoren (47,58) um die Kreisbahn (11) herum angeordnet sind, die zur Feststellung der Position der Gondeln (19), des Zustands der Entformungsstation (14) und der Antriebsmittel (21) und zur Abgabe eines hierauf ansprechenden Signals dienen, und daß ein programmierbares Regelorgan (61) für den Empfang der von der Vielzahl der Sensoren abgegebenen Signale ausgestattet mit Kenngrößen zur Regelung der Systemkomponenten in Übereinstimmung mit den Signalen und einem Satz vorbestimmter Regelparameter vorgesehen ist.

8. Vollform-Gießsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß ferner Mittel (16) zur Entfernung eines Gußstücks aus dem Formkasten (22) zwischen der Gießstation (13) und der Entformungsstation (14) vorgesehen sind.

9. Vollform-Gießsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Vielzahl der auf der Kreisbahn (11) geführten Gondeln (19) so miteinander verbunden sind, daß sie einen ununterbrochenen um die gesamte Kreisbahn reichenden Kreisring von Gondeln bilden.

10. Vollform-Gießsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Gondeln (19) Mittel zur Erfassung der Formkästen (22) aufweisen für die richtige Zuordnung zu den einzelnen Bearbeitungsstationen.