DE4112736C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Erstellen einer Form mit variabler Gestalt - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erstellen von Formen mit variabler Gestalt, die zur Herstellung von Metallgußformen und/oder Kunststoffspritzformen für kleine Losgrößen eingesetzt werden. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Erstellen von Formen mit variabler Gestalt unter Verwendung einer Mehrzahl von Metallstiften bzw. Metallstäben.

Metallblechteile, die zusammengesetzte, gekrümmte Formen haben, werden in typischer Weise dadurch hergestellt, daß das Metallblech zwischen einem Paar von Metallformen ver­ formt wird. Aufgrund der Veränderungen der Metallblechmate­ rialeigenschaften jedoch ist zur Erstellung von derartigen Formen relativ viel Zeit erforderlich.

Um diese Zeit zur Erstellung der Formen herabzusetzen, wur­ den einige Gegenmaßnahmen vorgeschlagen, bei denen ein Me­ tallblech-Formungsverfahren bereitgestellt wird, mittels welchem kleine Losgrößen ohne unzumutbare Werkzeugkosten hergestellt werden können. Einige hiervon sind in der JP-A mit den Nummern 56-36343 und 61-47217 angegeben.

Hierbei wird eine Mehrzahl von Metallstiften bzw. Metall­ stäben zur Erstellung einer Form mit variabler Gestalt ein­ gesetzt. Die Stifte sind parallel angeordnet und derart ge­ schichtet, daß man eine in spezieller Weise ausgenommene Formfläche an den einen Enden erhält. Für die Erstellung einer solchen ausgenommenen Formfläche werden einige der aufgeschichteten Stifte axial bezüglich der restlichen, auf­ geschichteten Stifte verschoben. Nachdem die aufgeschichte­ ten Stifte eng aneinanderliegend verknüpft sind, um eine Form mit einer festen variablen Gestalt zu erstellen, ist die Auslegung derart getroffen, daß die ausgenommene Form­ fläche nach oben weist. Dann wird eine Metallschmelze in die Ausnehmung der Form gegossen. Nach dem Abkühlen des Me­ talls wird das Gußerzeugnis aus der Form entnommen. Auf diese Weise läßt sich ein Gußmetallstück mit einer konvexen Formoberfläche herstellen.

Bei dem Verfahren zum Erstellen der Form mit variabler Ge­ stalt erfolgt die Verschiebung der Stifte mittels einer Ultra­ schallschwing-Verschiebeeinrichtung od. dgl.

Dieses Verfahren zum Verschieben des Stifts bringt jedoch die nachstehend angegebenen Nachteile mit sich.

Während der Axialbewegung von ausgewählten Stiften durch die Verschiebeeinrichtung ist die Tendenz vorhanden, daß zu den ausgewählten Stiften benachbart liegende Stifte in unvermeid­ barer Weise aufgrund von dazwischen erzeugten Reibungskräften mitgezogen werden. Hierdurch ergibt sich eine Verminderung der Genauigkeit der wiederzugebenden Gestalt bei der zu er­ stellenden und zu formenden Fläche.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist in der JP-A-61- 276741 vorgeschlagen, gewisse Zwischenräume zwischen benach­ barten Stiften vorzusehen. Durch dieses Vorsehen der Zwi­ schenräume läßt sich das unerwünschte Mitziehen der Stifte vermeiden. Jedoch wird auch hierbei die wirkliche und zu er­ stellende Formfläche nur grob angenähert, da markierte Frei­ stellen auf der Formoberfläche vorhanden sind.

Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16 ist mit der DE 32 10 588 A1 bekannt geworden. Diese Druckschrift beschreibt eine Gießform zum Herstellen von Metallgußstücken, bei der die Formwände mindestens teilweise aus einzelnen Modulen bestehen, wobei die dadurch gebildete Forminnenfläche der Kontur des zu gießenden Gußstückes folgt. Die Module können einen kreisförmigen oder einen polygonen Querschnitt besitzen und werden durch einen Formrahmen gehalten.

Die GB 596 403 beschreibt eine Vorrichtung zum Erzeugen von Gegenständen mit gewölbter oder konturierter Fläche. Bei dieser Vorrichtung wird eine Vielzahl von Stiften verwendet, die in ihrem Höhenniveau einstellbar sind, wobei die Position der Spitze dieser Stifte die einzelnen Koordinatenpunkte der ge­ wünschten Kontur definieren.

Die DD 2 50 875 A1 beschreibt eine mehrteilige Dauergießform für Formguß, welche einen Kokillen-Grundkörper aufweist, in dem aus­ wechselbare, die Kontur des Gußstückes bildende Einsätze angeordnet und fixiert sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Erstellen von Formen mit va­ riabler Gestalt zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung ent­ sprechend dem Anspruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 16.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrich­ tung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Stift­ ablegeeinrichtung gemäß einer ersten be­ vorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Stiftablageein­ richtung, wenn einige Stifte darauf abge­ legt sind,

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine Vorderansicht einer Stiftschichtein­ richtung, die bei der ersten bevorzugten Ausführungsform zum Einsatz kommt, wobei die Einrichtung vollständig aufgefüllt mit Stiften gezeigt ist,

Fig. 6 eine Schnittansicht längs der Linie V-V in Fig. 5,

Fig. 7 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Arbeitsablaufschritte mit Hilfe eines Rechners unter Verwendung der Vorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungs­ form,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines mittels Rechner gestalteten, imaginären Metallguß­ stücks, das mit Hilfe der Form mit variabler Gestalt hergestellt werden soll, die mit der Vorrichtung gemäß der ersten bevorzug­ ten Ausführungsform erstellt wird,

Fig. 9 eine perspektivische jedoch teilweise ge­ schnittene Ansicht der Stiftablageeinrich­ tung, wobei eine Gruppe von Stiften auf dieser abgelegt ist,

Fig. 10 eine Vorderansicht der Stiftschichtein­ richtung in einem Zustand, wenn die in Gruppen zusammengefaßten Stifte aufgeschichtet werden,

Fig. 11 eine Schnittansicht eines Gußmetallstücks, das mit der Form mit variabler Gestalt her­ gestellt wurde, die mit Hilfe der Vorrich­ tung nach der ersten bevorzugten Ausfüh­ rungsform nach der Erfindung erstellt wurde,

Fig. 12 eine perspektivische, jedoch teilweise ge­ schnittene Ansicht einer Stiftablageein­ richtung, welche bei einer Vorrichtung ge­ mäß einer zweiten bevorzugten Ausführungs­ form nach der Erfindung zum Einsatz kommt,

Fig. 13 eine Vorderansicht in teilweise geschnit­ tener Darstellung zur Verdeutlichung einer Stiftschichteinrichtung, die bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform eingesetzt wird,

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht einer Vorrich­ tung gemäß einer dritten bevorzugten Aus­ führungsform nach der Erfindung,

Fig. 15 eine Vorderansicht einer Stiftschichtein­ richtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 16 eine Draufsicht einer Stiftschichteinrich­ tung nach Fig. 15,

Fig. 17, 18 und 19 Vorderansichten von Stiftschichteinrich­ tungen nach Fig. 15, welche in verschiede­ nen Zuständen gezeigt sind,

Fig. 20 eine Fig. 16 ähnliche Ansicht zur Verdeut­ lichung eines Zustands, wenn eine Metall­ schmelze in einen Hohlraum gegossen wird, der von einem der Enden der aufgeschichte­ ten Stifte gebildet wird,

Fig. 21 eine Schnittansicht eines Gußmetallstücks, das aus dem Formhohlraum der aufgeschichte­ ten Stifte nach Fig. 20 entnommen wurde,

Fig. 22 eine Fig. 18 ähnliche Ansicht zur Verdeut­ lichung einer Stiftschichteinrichtung, welche bei einer Vorrichtung gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung zum Einsatz kommt,

Fig. 23 eine Fig. 18 ähnliche Ansicht zur Verdeut­ lichung einer Stiftschichteinrichtung, die bei einer fünften bevorzugten Ausführungs­ form nach der Erfindung zum Einsatz kommt,

Fig. 24 eine perspektivische Ansicht einer Vorrich­ tung gemäß einer sechsten bevorzugten Aus­ führungsform nach der Erfindung,

Fig. 25 eine Draufsicht auf die Stiftschichtein­ richtung, die bei der sechsten bevorzugten Ausführungsform zum Einsatz kommt,

Fig. 26 eine Vorderansicht der Stiftschichteinrich­ tung nach Fig. 25,

Fig. 27, 28 und 29 Vorderansichten der Stiftschichteinrichtung nach Fig. 25 in verschiedenen Zuständen derselben,

Fig. 30 eine perspektivische Ansicht eines mittels Rechner gestalteten, imaginären Teils, das mit einer Form mit einer variablen Gestalt hergestellt werden soll, die mit Hilfe der Vorrichtung gemäß der sechsten bevorzugten Ausführungsform erstellt wird,

Fig. 31 eine Draufsicht der Stiftschichteinrich­ tung in einem Zustand, wenn die Metall­ schmelze in einen Hohlraum gegossen wird, der von den aufgeschichteten Stiften be­ grenzt wird,

Fig. 32 eine Schnittansicht eines Gußmetallstücks, das aus dem Hohlraum der aufgeschichteten Stifte nach Fig. 31 entnommen wird,

Fig. 33 eine perspektivische Ansicht einer Vorrich­ tung gemäß einer siebten bevorzugten Aus­ führungsform nach der Erfindung,

Fig. 34 eine Draufsicht auf eine Stiftschichtein­ richtung gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 35 und 36 Schnittansichten einer Stiftschichteinrich­ tung nach Fig. 34 zur Verdeutlichung von zwei Zuständen derselben,

Fig. 37 und 38 vergrößerte Ansichten zur Verdeutlichung von wesentlichen Teilen der Einrichtung nach Fig. 36,

Fig. 39 eine Draufsicht auf die Stiftschichtein­ richtung nach Fig. 34 zur Verdeutlichung eines Zustandes, wenn eine Metallschmelze in einen Hohlraum gegossen wird, der von den aufgeschichteten Stiften begrenzt wird,

Fig. 40 eine Schnittansicht eines Gußmetallstücks, das aus dem Formhohlraum gebildet von den aufgeschichteten Stiften nach Fig. 39 ent­ nommen wird,

Fig. 41 eine Fig. 37 ähnliche Ansicht zur Verdeut­ lichung einer Stiftschichteinrichtung ge­ mäß einer achten bevorzugten Ausführungs­ form nach der Erfindung, und

Fig. 42 eine Fig. 36 ähnliche Ansicht zur Ver­ deutlichung einer Stiftschichteinrich­ tung, die bei einer neunten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung zur Anwendung kommt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 11 und insbesondere auf Fig. 1 ist eine Vorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung gezeigt.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Magazin, in dem eine Mehrzahl von vier­ eckförmigen Metallstiften 2 aufgenommen sind, bezeichnet. Mit 3 ist eine Stiftablageeinrichtung, mit 4 eine Stiftschichtein­ richtung, mit 5 ein Schichtablageroboter, mit 6 ein Stifthand­ habungsroboter, mit 7 und 8 Robotersteuerungen und mit 9 eine Hauptsteuereinrichtung bezeichnet, die einen Rechner bzw. einen Computer aufweist.

Das Magazin 1 hat einen unteren Boden, welcher geringfügig ge­ neigt ist, und an der stromabwärtigen Seite ist eine Stift­ rückhalteeinrichtung 10 sowie ein Paar von Stiftschiebern 11a und 11b vorgesehen. Durch das Arbeiten der Stiftrückhalte­ einrichtung 10 und der Stiftschieber 11a und 11b werden die Stifte 2 in dem Magazin 1 aus diesem einzeln in vorgegebenen Intervallen ausgegeben. Die ausgegebenen Stifte 2 werden ein­ zeln mit Hilfe einer Manipulatorhand 12 des Stiftablagerobo­ ters 5 ergriffen und zu vorbestimmten Positionen einer Stift­ tragfläche (kein Bezugszeichen) der Stiftablageeinrichtung 3 gelegt.

Wenn die Stifte 2 auf der Stifttragfläche eine gewisse Anzahl erreicht haben, d. h. beispielsweise (eine Gruppe 13 umfassend Stifte 2) werden diese am Stück mit Hilfe einer Manipulator­ hand 14 des Stifthandhabungsroboters 6 ergriffen und auf eine vorbestimmte Stelle auf einer Stifttragfläche (kein Bezugszeichen) der Stiftschichteinrichtung 4 gelegt.

Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, weist die Stift­ ablageeinrichtung 3 ein ebenes Plattenteil 16 auf, das an einem Grundkörper 15 angebracht ist. Ein Paar von Schiebern 17 und 18 ist auf dem Grundkörper 15 auf eine solche Weise angeordnet, daß zwischen dieselben das ebene Plattenteil ge­ legt werden kann. Der Schieber 17 umfaßt einen Hydraulikzy­ linder 19 und ein gegabeltes Handteil 20, das mit Hilfe des Zylinders 19 in axialer Richtung eingetrieben wird. Der andere Schieber 18 umfaßt einen Hydraulikzylinder 21 und ein flaches Handteil 22, das durch den Zylinder 21 in axia­ ler Richtung angetrieben wird. Der Zylinder 21 hat eine stär­ kere Leistung als der Zylinder 19. Das ebene Plattenteil 16 hat drei Ausnehmungen (kein Bezugszeichen), in die die Gabeln des Handteils 20 einführbar sind.

Wenn wie aus den Fig. 3 und 4 zu ersehen ist, eine vorbe­ stimmte Anzahl von Stiften 2 auf das ebene Plattenteil 16 mit Hilfe des Stiftablageroboters 5 gelegt wurde, wird das fla­ che Handteil 22 zu einer Seitenfläche des ebenen Plattenteils 16 vorgeschoben, und zugleich wird das gegabelte Handteil 20 in die Ausnehmung des Plattenteils 16 eingeführt, um dazwischen in enger Anlage und eingespannt die in Gruppen angeordneten Stifte 2 zu halten.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, sind die in Gruppen angeordne­ ten Stifte 2 (welche nachstehend als "Stiftgruppe" 13 aus Über­ sichtlichkeitsgründen bezeichnet wird) sind derart angeordnet, daß sie durch eines ihrer Enden ein Teil einer nachstehend noch näher angegebenen, jeweils speziellen Formoberfläche begrenzen.

Wenn der Stiftablageroboter 5 Befehlssignale von der Robo­ tersteuerung 7 erhält, wird dieser derart betrieben, daß die folgende Stiftgruppe 13, die auf der Stiftablageeinrich­ tung 3 angeordnet wurde, sich in der Form von der zuvor ange­ gebenen Stiftgruppe 13 unterscheidet, die in die Stiftschicht­ einrichtung 4 gebracht wurde.

Wie aus den Fig. 1 und 5 zu ersehen ist, weist die Stift­ schichteinrichtung 4 eine vertikale Grundplatte 23 und vier ebene Wandteile 24, 25, 26 und 27 auf. Die vier Wandteile 24, 25, 26 und 27 sind auf der vertikalen Grundplatte 23 derart angeordnet, daß man einen viereckförmigen Rahmen 28 erhält, wie dies aus Fig. 5 zu ersehen ist. Beim Stiftaufschichtver­ fahren wird das obere Wandteil 25 von der Grundplatte 23 ent­ fernt gehalten, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

Wie sich aus Fig. 5 ersehen läßt, haben das obere Wandteil 25 und das Seitenwandteil 26 jeweils eine bewegliche Andrück­ platte 29 oder 30, die mit Hilfe von vier Schrauben 33 an diesen gelagert sind.

Durch die Manipulatorhand 14 des Stifthandhabungsroboters 6 wird die Stiftgruppe 13 auf der Stiftablageeinrichtung 3 zu der inneren Fläche des unteren Wandteils 4 zwischen dem Sei­ tenwandteil 7 und der beweglichen Andrückplatte 30 übergeben und hierauf abgesetzt. Darauffolgende Stiftgruppen 13 werden auf die zuvor abgelegte Stiftgruppe 13 einzeln gelegt.

Wenn der Stifthandhabungsroboter 6 Befehlssignale von der Robotersteuerung 8 erhält, wird dieser derart betrieben, daß die aufeinanderfolgenden Stiftgruppen 13 an gegebenen Stel­ len der zuvor angeordneten Stiftgruppe 13 einzeln abgelegt und sauber aufgeschichtet werden.

Wenn man das vorstehend angegebene Stiftablegen und Stiftauf­ schichten vorbestimmte Male wiederholt, läßt sich ein ausge­ nommener Block 31 aus aufgeschichteten Stiften 2 in der Rahmenkonstruktion 28 der Stiftschichteinrichtung 4 erstel­ len, wie dies aus den Fig. 5 und 6 zu ersehen ist. Anschließend wird das obere Wandteil 25 mit der vertikalen Grundplat­ te 23 verschraubt, um die Rahmenkonstruktion 28 fertigzustel­ len. Dann werden die zugeordneten Schrauben 33 des oberen Wand­ teils 25 und jene des Seitenwandteils 26 so beaufschlagt, daß die zugeordneten Andrückplatten 29 und 30 gegen die obere Fläche und die Seitenflächen des ausgenommenen Blocks 31 ge­ drückt werden. Mit diesen Schritten erhält man nach Fig. 5 eine sogenannte "Form mit variabler Gestalt" 31, die eine be­ sonders gestaltete Formfläche 32 hat. Diese besonders gestal­ tete Formoberfläche 32 wird von den einen Enden der aufge­ schichteten Stifte 2 gebildet.

Wie ferner aus Fig. 6 zu ersehen ist, wird die Stiftschicht­ einrichtung 4 zusammen mit der festen Form 31 angehoben, so daß die ausgenommene Formoberfläche 32 der Form 31 nach oben weist, und dann wird eine Metallschmelze 34 in die Ausnehmung 32 der Form 31 gegossen.

Nachstehend wird die Verfahrensweise zum Erstellen der Form 31 mit variabler Gestalt detailliert unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 näher erläutert. Fig. 7 zeigt ein Flußdia­ gramm zur Verdeutlichung der Verfahrensablaufschritte, welche mit dem Rechner der Hauptsteuereinrichtung 9 (siehe Fig. 1) vorgegeben werden. Fig. 8 ist ein mittels eines Rechners gestaltetes, imaginäres Metallgußstück 37, das mit Hilfe der Form 31 mit variabler Gestalt herzustellen ist. Mit 38 ist eine glatte konvexe Formoberfläche gezeigt, die das imaginäre Teil 37 aufweist.

In einem Schritt S1 wird das imaginäre Teil 37 in eine Mehr­ zahl (beispielsweise "l"×"m"×"n") von kleinen, viereck­ förmigen Stiftteilen mit gleichem Querschnitt dadurch un­ terteilt, daß sich wechselseitig schneidende imaginäre Schnittebenen bereitgestellt werden, die senkrecht zu der ebenen Bodenfläche der imaginären Form 37 sind. Hierin be­ deuten

"n": Anzahl der Stifte 2, die vom Stifthandhabungs­ roboter 6 in einem Überführungsvorgang transportiert wer­ den (beispielsweise die Anzahl der Stifte 2, die eine Stift­ gruppe 13 bilden),
"m": Anzahl der Male, mit der der Stifthandhabungs­ roboter 6 den Stiftgruppenübergabevorgang wiederholt, um ei­ ne Schicht mit Stiften 2 auf der Stiftschichteinrichtung 4 zu bilden (beispielsweise die Anzahl der Stiftgruppen 13, die zur Bildung einer Lage von Stiften 2 auf der Stiftschicht­ einrichtung 4 erforderlich ist), und
"l": Anzahl der Schichten von Stiften 2, die zur Bildung der Gesamtgestalt der Form 31 erforderlich sind.

In einem Schritt S2 wird die dreidimensionale Lage (X, Y, Z) eines Stifts 2, der sich an der Stelle "nk" einer Stift­ gruppe 13 befindet, die an der Stelle "li" und "mj" ange­ ordnet ist, ermittelt, und in einem Schritt S3 wird die Po­ sition des Stifts 2 bezüglich des ebenen Plattenteils 16 der Stiftablageeinrichtung 3 ermittelt.

In einem Schritt S4 wird der Stiftablageroboter 5 gesteuert, um den Stift 2 auf das ebene Plattenteil 16 an der ermittelten Position abzulegen.

Dieser Schritt wird vorgegebene Male "n" wiederholt. Dies bedeutet, daß in einem Schritt S5 ermittelt wird, ob dieser Schritt eine vorgegebene Anzahl von Malen wiederholt wird oder nicht (d. h. "k"="n" oder nicht). Wenn die Antwort auf die Abfrage "Ja" ist, wie dies aus Fig. 9 zu ersehen ist, ist eine Stiftgruppe 13, die an der Stelle "li" und "mj" vorzusehen ist, auf dem ebenen Plattenteil 16 der Stiftab­ lageeinrichtung 3 angeordnet.

In einem Schritt S6 wird die Position der Stiftgruppe 13 bezüglich der Rahmenkonstruktion 28 der Stiftschichtein­ richtung 4 ermittelt.

In einem Schritt S7 wird der Stifthandhabungsroboter 6 ge­ steuert, um die Stiftgruppe 13 in die Rahmenkonstruktion 28 an einer Stelle zu überführen, welche zuvor ermittelt wurde.

Dieser Schritt wird eine bestimmte Anzahl von Malen wieder­ holt, um die Stiftgruppen 13 in der Rahmenkonstruktion 28 schichtmäßig anzuordnen, wie dies aus Fig. 10 zu ersehen ist.

In einem Schritt S8 erfolgt somit eine Abfrage, ob "j" ist "m" oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" ist, wird in einem Schritt S9 abgefragt, ob "i" gleich "l" ist oder nicht. Wenn die Antwort "Ja" ist, wird das Aufschichten mit Hilfe des Stifthandhabungsroboters 6 gestoppt.

Mit diesen Schritten wird eine vorbestimmte Anzahl von Stif­ ten 2 in Schichten in der Rahmenkonstruktion 28 der Stift­ schichteinrichtung 4 angeordnet.

Wie ferner aus Fig. 1 zu ersehen ist, wird das obere Wandteil 25 mit der vertikalen Grundplatte 23 verschraubt, und die Schrauben 33 des Wandteils 25 und 26 werden in entsprechender Weise beaufschlagt. Durch diese Schritte wird die Form 31 mit variabler Gestalt nach Fig. 5 in der Stiftschichteinrich­ tung 4 fixiert.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird dann die Stiftschichtein­ richtung 4 zusammen mit der fest vorgegebenen Form 31 der­ art angehoben, daß die ausgenommene Formoberfläche 32 der Form 31 nach oben weist, und dann wird eine Metallschmelze 34 in die Ausnehmung des Formwerkzeugs 31 gegossen.

Nach dem Gießen wird der Gußmetallblock 35 (siehe Fig. 11) aus der Form 31 entnommen. Aufgrund der Ungleichmäßigkeit der ausgenommenen Formoberfläche 32 der Form 31 hat der herge­ stellte Metallblock 35 eine ungleichmäßig ausgebildete kon­ vexe Formteilfläche 36. Daher wird der Block 35 derart be­ arbeitet, daß man eine gleichmäßige Teilfläche 36 erhält. Auf diese Weise hat der Block 35 eine gleichmäßige, konvexe Oberfläche, die mit der Formfläche 38 des imaginären Teils 37 nach Fig. 8 übereinstimmt.

Obgleich sich die voranstehende Beschreibung auf ein Bei­ spiel zur Erstellung einer Gußmetallform 35 bezieht, läßt sich ein verlorenes Modell für Gußmetallstücke im wesentli­ chen mit den gleichen Schritten erstellen. So können bei­ spielsweise Styrolharzstränge in die Ausnehmung 32 des Form­ werkzeugs 31 eingebracht werden, und dann kann Wärme zur Ein­ wirkung unter Druck aufgebracht werden, so daß man ein ge­ schäumtes, verlorenes, d. h. sich auflösendes Modell, erhält.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 12 und 13 sind jeweils eine Stiftablageeinrichtung 41 und eine Stiftschichteinrichtung 45 gezeigt, die bei einer zweiten bevorzugten Ausführungs­ form nach der Erfindung zum Einsatz kommen.

Wie in Fig. 12 gezeigt ist, hat die Stiftablageeinrichtung 41 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform ein Plat­ tenteil 42, das von parallelen Ausnehmungen mit Sägezähnen im Querschnitt gebildet wird. Eine vorbestimmte Anzahl von hexagonalen Metallstiften 43 wird anstelle der viereckförmi­ gen Stifte 2 verwendet, welche in die Ausnehmungen gelegt werden, um die Stiftgruppe 44 zu bilden. Die Stiftgruppen 44, die von der Stiftablageeinrichtung 41 gebildet werden, werden zu der Stiftschichteinrichtung 45 übergeben (siehe Fig. 13, und zwar einzeln hintereinander auf die zuvor im Zusammenhang mit der ersten bevorzugten Ausführungsform be­ schriebene Weise).

Wie aus Fig. 13 zu ersehen ist, ist einer der Stifte 43 ein zylindrischer Stift 46. In diesem Fall ist ein geeigneter Zwischenraum 47 um den Stift 46 vorgesehen, welcher als ein Gasabgabekanal beim Vergießen einer Metallschmelze dienen kann.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 14 bis 21 und insbesondere auf Fig. 14 ist eine Vorrichtung gemäß einer dritten bevorzug­ ten Ausführungsform nach der Erfindung gezeigt.

In Fig. 14 ist mit 1 ein Magazin bezeichnet, in dem eine Mehrzahl von viereckförmigen Metallstiften 2 aufgenommen ist. Mit 48 ist ein Stifthandhabungsroboter und mit 50 ist eine Stiftschichteinrichtung bezeichnet.

Der Stifthandhabungsroboter 48 hat eine Manipulatorhand 52 an einem vorderen Ende eines Arms 54. Bei Erhalt von Befehls­ signalen von einer rechnergestützten Robotersteuerung (nicht gezeigt) ergreift der Handhabungsroboter 48 einen der Stif­ te 2 aus dem Magazin 1 und bringt diesen zu der vorbestimm­ ten Position in der Stifthandhabungseinrichtung 50. Dieser Vorgang wird eine vorbestimmte Anzahl von Malen zur Er­ stellung eines ausgenommenen Blockes aus aufgeschichteten Stiften 2 auf der Stiftschichteinrichtung 50 ausgeführt.

Wie in den Fig. 14, 15 und 16 gezeigt ist, weist die Stift­ schichteinrichtung 50 eine Kanalstruktur 60 auf, welche die schneidenden Seitenwände 56 und 58 umfaßt. Die Kanalstruk­ tur 60 ist schwenkbeweglich an einer Grundplatte 62 über eine Gelenkeinrichtung angebracht, die eine erste Stütze 64, die fest mit der Kanalkonstruktion 60 verbunden ist, eine zweite Stütze 66, die fest mit der Grundplatte 62 verbunden ist, und einen Schwenkzapfen 68 umfaßt, welcher die ersten und zweiten Stützen 64 und 66 schwenkbeweglich verbindet.

Wie in Fig. 15 gezeigt ist, sind erste und zweite Anschlag­ teile 70 und 72 an der Grundplatte 62 an verschiedenen Stel­ len angebracht, um selektiv die Kanalkonstruktion 60 in einer geneigten Position "P1" und einer angehobenen Position "P2" (siehe Fig. 19) zu halten. Hierzu hat das erste Anschlagteil 70 eine geneigte Anschlagfläche 70a, gegen die die Seiten­ wand 58 zur Anlage kommt, wenn die Kanalkonstruktion 60 die geneigte Position "P1" einnimmt. Das zweite Anschlagteil 72 hat hingegen eine horizontale Anschlagfläche 72a, gegen die die andere Seitenwand 56 zur Anlage kommt, wenn die Kanal­ konstruktion 60 ihre angehobene Position "P2" einnimmt. Vorzugsweise ist die geneigte Anschlagfläche 70a um etwa 45° bezüglich der oberen, ebenen Fläche der Grundplatte 62 ge­ neigt.

Obgleich in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist, wird die Schwenkbewegung der Kanalkonstruktion 60 zwischen der ge­ neigten Position "P1" und der angehobenen Position "P2" mit Hilfe eines hydraulisch betriebenen Systems durchgeführt.

Wie in Fig. 18 gezeigt ist, weist die Stiftschichteinrich­ tung 50 ferner eine abnehmbare Hilfskanalkonstruktion 74 auf, welche im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die vorste­ hend angegebene Kanalkonstruktion 60 hat. Die Hilfskanal­ konstruktion 74 umfaßt wechselseitig die schneidenden Sei­ tenwände 76 und 78. Wenn wie gezeigt die Hilfskanalkonstruk­ tion 74 in geeigneter Weise an der Grundkanalkonstruktion 60 angebracht ist, ist die Seitenwand 76 der Seitenwand 56 zu­ gewandt und die Seitenwand 78 ist der Seitenwand 58 zuge­ wandt.

Obgleich in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann eine geeignete Befestigungseinrichtung vorgesehen werden, um diese beiden Kanalkonstruktionen 74 und 60 zu kombinieren.

Es ist jedoch noch zu erwähnen, daß während des Stiftschicht­ vorgangs die Hilfskanalkonstruktion 74 von der Stiftschicht­ einrichtung 50 entfernt gehalten wird, wie dies aus Fig. 14 zu ersehen ist.

Nachstehend wird das Verfahren zum Erstellen eines Metall­ formteils 35 (siehe Fig. 21) unter Bezugnahme auf die Zeich­ nung und insbesondere auf Fig. 14 derselben beschrieben.

Zuerst wird eine Form 31 mit variabler Gestalt für die Her­ stellung des Formteils 35 erstellt.

Vor dem Ausführen des Stiftschichtvorganges mit Hilfe des Stifthandhabungsroboters 48 wird die Kanalkonstruktion 60 der Stiftschichteinrichtung 50 zwangsweise so bewegt, daß sie die geneigte Position "P1" einnimmt.

Unter Verwendung eines Rechners, wie eines Computers, wird die Form 35 (siehe Fig. 21), welche zu erstellen ist, zur Aufbereitung von Daten analysiert, die in dreidimensionaler Form die Gestalt der Form 35 wiedergeben.

Nach Maßgabe dieser Daten wird der Stifthandhabungsroboter 48 betrieben, um die Stifte 2 von dem Magazin 1 an gegebene Positionen der Kanalkonstruktion 60 einzeln zu überführen. Wie aus Fig. 15 zu ersehen ist, wird ein erster Stift 2 in den untersten Teil der V-förmigen Ausnehmung "R" der Kanal­ konstruktion 60 gelegt, und dann werden der zweite und der dritte Stift an gegebenen Stellen des ersten Stiftes auf­ gelegt, um eine zweite Schicht aus aufgeschichteten Stiften zu bilden. Dann werden dritte, vierte und fünfte Stifte auf die zweiten und dritten Stifte gelegt, um eine dritte Schicht von aufgeschichteten Stiften zu bilden. Auf diese Weise wird der Stiftaufschichtvorgang fortgesetzt, bis die Stifte 2 einen im allgemeinen viereckförmigen Block 31 aus aufge­ schichteten Stiften 2 bilden, wie dies in Fig. 17 gezeigt ist.

Wie aus Fig. 16 zu ersehen ist, hat der Block 31 eine ausge­ nommene Formfläche 31a, die von einer der Enden der aufge­ schichteten Stifte 2 begrenzt wird.

Wie ferner aus Fig. 18 zu ersehen ist, wird die Hilfskanal­ konstruktion 74 an der Grundkanalkonstruktion 60 festge­ legt. Hierdurch wird der Block 31 fixiert, um die aus Stif­ ten erstellte Form 31 fertigzustellen, d. h. man erhält eine Form 31 mit variabler Gestalt.

Wie ferner aus Fig. 19 zu ersehen ist, wird die Einheit aus den Kanalkonstruktionen 60 und 74 verschwenkt, um die angehobene Position "P2" einzunehmen.

Wie ferner aus Fig. 20 zu ersehen ist, wird die gesamte Kon­ struktion der Stiftschichteinrichtung 50 angehoben, so daß die ausgenommene Fläche 31a der Form 31 nach oben weist, und dann wird eine Metallschmelze 34 in die Ausnehmung 31a der Form 31 gegossen.

Nach dem Abkühlen wird das gegossene Metallformteil 35 aus der mit Hilfe von Stiften erstellten Form 31 entnommen. Die ungleichmäßige konvexe Fläche 36 des Formteils 35 wird vergleichmäßigt, und das Formteil 35 ist fer­ tiggestellt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 22 und 23 werden Stiftschicht­ einrichtungen 50 gemäß vierten und fünften bevorzugten Aus­ führungsformen nach der Erfindung gezeigt.

Bei der vierten bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 22 wird eine geeignete Anzahl von zylindrischen Stiften 46 an­ stelle der aufgeschichteten, viereckförmigen Stifte 2 ver­ wendet. In diesem Fall erhält man eine Mehrzahl von Zwischen­ räumen "G" um die zylindrischen Stifte 46, die als Gasabgabe­ kanäle beim Metallgießen dienen.

Bei der fünften bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 23 sind die eingesetzten Stifte alle zylindrisch. In diesem Fall erhält man eine Vielzahl von Gasabgabekanälen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 24 bis 32 und insbesondere auf Fig. 24 wird eine Vorrichtung gemäß einer sechsten bevor­ zugten Ausführungsform nach der Erfindung verdeutlicht.

In Fig. 24 ist mit 1 ein Magazin bezeichnet, in dem eine Mehr­ zahl von viereckförmigen, gleichen Metallstiften 2 in geeigne­ ter Weise aufgenommen sind. Mit 48 ist ein Stifthandhabungs­ roboter und mit 50 eine Stiftschichteinrichtung bezeichnet.

Der Stifthandhabungsroboter 48 hat eine Manipulatorhand 52 an einem vorderen Ende eines Arms 54. Beim Erhalt von Befehls­ signalen von einer rechnergestützten Robotersteuerung (nicht gezeigt) ergreift der Stifthandhabungsroboter 48 einen der Stifte 2 in dem Magazin 1 und bringt diesen an eine vorbe­ stimmte Stelle in der Stiftschichteinrichtung 50. Dieser Vorgang wird eine vorbestimmte Anzahl von Malen wiederholt, um einen ausgenommenen Block 31 aus aufgeschichteten Stiften 2 auf der Stiftschichteinrichtung 50 zu erstellen.

Wie in den Fig. 24, 25 und 26 gezeigt ist, weist die Stift­ schichteinrichtung 50 eine horizontale Grundplatte 80, einen Hubtisch 82, der vertikal beweglich auf der Grundplatte 80 angeordnet ist, ein hydraulisch betriebenes System 84 zum Aus­ führen der Vertikalbewegung des Hubtisches 82, ein Paar von Seitenwänden 86 und 88, die in Querrichtung gleitbeweglich an der Grundplatte 80 angebracht sind, welche den Hubtisch 82 hat, und eine abnehmbare obere Wand 90 auf.

Wie aus den Fig. 25 und 26 zu ersehen ist, wird die Querbe­ wegung der jeweiligen Seitenwand 86 oder 88 mit Hilfe des hydraulischen Antriebssystems durchgeführt, die einen Hy­ draulikzylinder 92 oder 94 und eine Kolbenstange 96 oder 98 umfaßt.

Obgleich in der Zeichnung nicht dargestellt ist, wird eine geeignete Befestigungseinrichtung, wie Schrauben und Muttern, verwendet, um die abnehmbare, obere Wand 90 fest mit den Sei­ tenwänden 86 und 88 zu verbinden. Während des Stiftaufschicht­ vorganges jedoch ist die obere Wand 90 von der Stiftschicht­ einrichtung 50 entfernt, wie dies aus Fig. 24 zu ersehen ist.

Nachstehend wird die Verfahrensweise zum Erstellen eines Gußmetallstücks 35 (siehe Fig. 32) näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung und insbesondere auf Fig. 24 beschrieben.

Zuerst wird eine Form 31 mit variabler Gestalt für die Her­ stellung des Formstücks 35 erstellt.

Vor der Durchführung des Stiftschichtvorganges mit Hilfe des Stifthandhabungsroboters 48 wird der Hubtisch 82 der Stift­ schichteinrichtung 50 in die oberste Position angehoben, und die Seitenwände 86 und 88 sind etwas von den Seitenkanten des Hubtisches 82 abgerückt, um eine Vertikalbewegung des Hubtisches 82 zuzulassen. Mit dem Bezugszeichen "C" in Fig. 26 ist ein kleiner Zwischenraum zwischen dem Hubtisch 82 und der jeweiligen Seitenwand 86 oder 88 bezeichnet.

Unter Verwendung eines Rechners wird das Endprodukt, d. h. das Gußmetallstück 35 (siehe Fig. 32) analysiert, um eine Reihe von Daten zu erstellen, welche die Form des Gußstücks 35 wiedergeben. Nach Maßgabe dieser Daten wird der Stift­ handhabungsroboter 48 betrieben, um die Stifte 2 von dem Ma­ gazin 1 zu gegebenen Stellen in der Stiftschichteinrichtung 50 einzeln zu bringen.

Wie aus Fig. 30 zu ersehen ist, wird ein rechnergestütztes Bild für das Formstück 35 erstellt und dieses in eine Mehr­ zahl von kleinen, viereckförmigen Stiftteilen mit identi­ schem Querschnitt unterteilt, indem man wechselseitig sich schneidende, imaginäre Schnittebenen verwendet, die senk­ recht zu einer ebenen Bodenfläche des imaginären Formteils 35 sind.

Es ist noch zu erwähnen, daß die viereckförmigen Stiftteile, welche mit N1, N2, . . . Nn bezeichnet sind, jene sind, die eine erste Schicht der aus Stiften erstellten Form 31 bilden, die mit Hilfe der Stiftschichteinrichtung 50 zu erstellen ist.

Wie aus Fig. 26 zu ersehen ist, wird ein erster Stift 2 an eine erste vorgegebene Position des Hubtisches 82 gelegt, und dann wird ein zweiter Stift 2 an einer zweiten vorbestimmten Position neben der ersten vorgegebenen Position gelegt, und dann werden auf ähnliche Weise dritte, vierte, fünfte und eine gegebene Anzahl von Stiften 2 an den jeweils vorgege­ benen Positionen abgelegt, bis die erste Schicht der aus Stiften erstellten Form 31 bereitgestellt ist, wobei dieser Schicht die Stiftteile N1, N2, . . . Nn zugeordnet sind.

Wenn die Stifte 2, die die erste Schicht bilden, abgelegt sind, wird der Hubtisch 82 um einen Weg nach unten bewegt, welcher der Dicke des Stifts 2 entspricht. Dann wird ein ähnlicher Stiftvorgang mit Hilfe des Stifthandhabungsro­ boters 48 ausgeführt, bis eine zweite Lage für die aus Stiften erstellte Form 31 fertiggestellt ist, wie dies aus Fig. 27 zu ersehen ist.

Dieser Stiftschichtvorgang wird wiederholt, bis die Stifte 2 vollständig die aus Stiften erstellte Form 31 bilden, wie dies aus Fig. 28 zu ersehen ist. Die aus Stiften erstellte Form 31 hat eine ausgenommene Formoberfläche 31a, die von den jeweiligen Enden der aufgeschichteten Stifte 2 gebildet wird.

Dann werden die Seitenwände 86 und 88 mit Hilfe der hydrau­ lischen Antriebseinrichtung vorgeschoben, so daß die aus Stiften erstellte Form 31 eng anliegend zwischen denselben angeordnet ist. Unter Verwendung von Schrauben 100 werden dann die Seitenwände 86 und 88 fest mit dem Hubtisch 82 ver­ bunden.

Wie ferner aus Fig. 29 zu ersehen ist, wird die obere Wand 90 an den Seitenwänden 86 und 88 mit Hilfe von Schrauben 102 fest angebracht. Auf diese Weise wird die aus Stiften erstellte Form 31 in der Stiftschichteinrichtung 50 fixiert.

Dann wird nach Fig. 31 die gesamte Konstruktion der Stift­ schichteinrichtung 50 geschwenkt, so daß die ausgenommene Formoberfläche 31a der Form 31 nach oben weist, und dann wird eine Metallschmelze 34 in die Ausnehmung 31a der Form 31 gegossen.

Nach dem Abkühlen wird der gegossene Metallblock (d. h. das Gußmetallstück 35) aus der aus Stiften erstellten Form 31 entnommen. Die ungleichmäßige konvexe Oberfläche 36 (siehe Fig. 32) des Blocks wird vergleichmäßigt, und das Gußstück 35 ist fertiggestellt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 33 bis 40, insbesondere auf Fig. 33, ist eine Vorrichtung einer siebten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung gezeigt.

In Fig. 33 ist mit 1 ein Magazin bezeichnet, in dem eine Mehrzahl von viereckförmigen, übereinstimmenden Metall­ stiften 2 in geeigneter Weise abgelegt ist. Mit 48 ist ein Stifthandhabungsroboter und mit 50 ist eine Stiftschichtein­ richtung bezeichnet.

Der Stifthandhabungsroboter 48 hat eine Manipulatorhand 52 an einem vorderen Ende eines Arms 54. Beim Erhalt von Be­ fehlssignalen von einer rechnergestützten Robotersteuerung (nicht gezeigt) ergreift der Stifthandhabungsroboter 48 ei­ nen der Stifte 2 im Magazin 1 und bringt diesen in eine vor­ bestimmte Stelle der Stiftschichteinrichtung 50. Dieser Vor­ gang wird eine vorbestimmte Anzahl von Malen wiederholt, bis ein ausgenommener Block 31 aus aufgeschichteten Stiften 2 in der Stiftschichteinrichtung 50 erstellt ist.

Wie in den Fig. 33, 34 und 35 gezeigt ist, weist die Stift­ schichteinrichtung 50 eine horizontale Grundplatte 104, die parallele Ausnehmungen 104a mit sägezahnförmigem Querschnitt hat, ein Paar von gegenüberliegenden Seitenwänden 106 und 108, die über Schrauben 110 fest mit der Grundplatte 104 verbunden sind, und eine abnehmbare, obere Wand 112 (siehe Fig. 36) auf. Die abnehmbare obere Wand 112 hat parallele Ausnehmungen mit sägezahnförmigem Querschnitt an ihrer un­ teren Fläche.

Nachstehend wird die Verfahrensweise zum Herstellen eines Metallgußstücks 35 (siehe Fig. 40) unter Bezugnahme auf die Zeichnung und insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 33, be­ schrieben.

Zuerst wird eine Form 31 mit variabler Gestalt (siehe Fig. 36) zur Herstellung des Formstücks 35 erstellt.

Vor dem Beginn des Stiftschichtvorganges mit Hilfe des Stift­ handhabungsroboters 48 wird die obere Wand 112 von der Stift­ schichteinrichtung 50 entfernt, wie dies aus Fig. 33 zu er­ sehen ist.

Unter Verwendung eines Rechners wird das Formstück 35, das herzustellen ist, analysiert, um mehrere Daten bereitzustel­ len, die die Form des Formstücks 35 wiedergeben. Nach Maß­ gabe dieser Daten wird der Stifthandhabungsroboter 48 betrie­ ben, um die Stifte 2 von dem Magazin 1 zu vorbestimmten Po­ sitionen in der Stiftschichteinrichtung 50 einzeln zu über­ geben. Wie insbesondere aus Fig. 35 zu ersehen ist, wird ein erster Stift 2 in die am weitesten links liegende Ausnehmung 104a der mit einer Ausnehmung versehenen Grundplatte 104 ge­ legt, und dann wird ein zweiter Stift 2 in die benachbarte Ausnehmung 104a gelegt, und dann werden ein dritter, vierter und eine gegebene Anzahl von Stiften in die jeweiligen Ausneh­ mungen 104a gelegt, bis sie eine erste Schicht der aufge­ schichteten Stifte 2 bilden.

Wenn mit Hilfe des Stifthandhabungsroboters 48 die erste Lage von Stiften 2 erstellt wurde, beginnt dieselbe wiederum zu arbeiten, um eine zweite Lage aus Stiften 2 auf der ersten Lage anzuordnen, indem ähnliche Stifttransportschritte durch­ geführt werden.

Dieser Stiftaufschichtvorgang wird wiederholt, bis die Stifte die aus Stiften erstellte Form 31 bilden, wie dies aus Fig. 36 zu ersehen ist. Aus aus Stiften erstellte Form 31 hat eine aus­ genommene Formoberfläche 31a, die von den jeweiligen Enden der aufgeschichteten Stifte 2 gebildet wird.

Wie aus den Fig. 37 und 38 zu ersehen ist, sind die Stifte 116 und 118, die an den Querseiten der aus Stiften erstell­ ten Form 31 angeordnet sind, Teile, die einen dreieckför­ migen Querschnitt oder einen kreisförmigen Querschnitt haben. Mit diesen Teilen wird die Bildung von Gasauslaßzwi­ schenräumen verhindert.

Dann wird die obere Wand 112 an den Seitenwänden 106 und 108 mit Hilfe von Schrauben 114 befestigt. Dann wird die aus Stiften erstellte Form 31 in der Stiftschichteinrichtung 50 fixiert. Wie ferner aus Fig. 39 zu ersehen ist, wird die ge­ samte Anordnung der Stiftschichteinrichtung 50 verschwenkt, so daß die ausgenommene Formoberfläche 31a nach oben weist, und dann wird eine Metallschmelze 34 in die Ausnehmung 31a der Form 31 gegossen.

Nach dem Abkühlen wird der Gußmetallblock (bzw. das Guß­ metallstück 35) aus der aus Stiften erstellten Form 31 ent­ nommen. Die ungleichmäßige, konvexe Oberfläche 36 (siehe Fig. 40) des Formstücks 35 wird vergleichmäßigt, und man erhält das Formstück 35.

Unter Bezugnahme auf Fig. 41 ist eine Stiftschichteinrich­ tung 50 gezeigt, die gemäß einer achten bevorzugten Aus­ führungsform nach der Erfindung ausgelegt ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform hat jede Seitenwand 106 und 108 obere und untere Flansche, die parallele Ausnehmungen 106a und 106b (oder 108a und 108b) haben, die an diesen ausgebildet sind. Durch das Vorsehen dieser Ausnehmungen wird das Zusammenarbeiten der Seitenwände 106 und 108 mit der horizontalen Grundplatte 104 und der abnehmbaren obe­ ren Wand 122 unterstützt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 42 ist eine Stiftschichteinrichtung 50 gezeigt, die gemäß einer neunten bevorzugten Ausführungs­ form nach der Erfindung ausgelegt ist. Bei dieser bevor­ zugten Ausführungsform werden anstelle von viereckförmigen Stiften sechseckförmige Stifte 114 eingesetzt.

Obgleich sich die vorliegende Beschreibung auf Verfahren zur Erstellung eines Formwerkzeugs zum Verformen von Metallblech bezieht, ist die Erfindung auch bei Verfahren zur Erstellung einer Form für Kunststofformteile und/oder Metallgußstücke anwendbar.

Claims (20)

1. Vorrichtung zum Erstellen einer Form mit einer variablen Gestalt unter Verwendung einer Mehrzahl von Stiften (2), gekennzeichnet durch:
eine Stiftvorratseinrichtung (1) zum Ablegen von Stiften (2);
eine Stiftschichteinrichtung (4), in der die Form (31) mit variabler Gestalt zu erstellen ist, und
eine Robotereinrichtung mit:
einer Stiftablageeinrichtung (3), mit der eine vorbestimmte Anzahl von Stiften (13) abgelegt werden kann,
einem rechnergesteuerten Stiftablageroboter(5), der eine vorbestimmte Anzahl von Stiften von der Stiftvorratseinrichtung (1) auf die Stiftablageeinrichtung (3) einzeln transportiert, und
einem Stifthandhabungsroboter (6), der die vorbestimmte Anzahl von Stiften (2) auf einmal zu der Stiftschichteinrichtung (4) bringt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Robotereinrichtung einen Stifthandhabungsroboter (6) aufweist, der die Stifte (2) von der Stiftvorratseinrichtung zu der Stiftschichteinrichtung (4, 50) einzeln nach Maßgabe von Informationssignalen, basierend auf diesen Daten, transportiert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei diese Stiftschichteinrichtung (4) beinhaltet:
eine Grundplatte (62),
eine erste Kanalstruktur (60), die schwenkbeweglich an der Grundplatte (62) befestigt ist, wobei die Kanalstruktur (60) zwischen einer geneigten Position und einer stabilen flachen Konstruktion schwenkbar ist, und wobei diese erste Kanalstruktur diese vorbestimmte Anzahl von Stiften aufnimmt, wenn sie sich in dieser geneigten Position befindet; und
eine zweite Kanalstruktur (76, 78), welche lösbar an dieser ersten Kanalstruktur befestigt ist, um die aufgeschichteten Stifte (13) in diesen ersten und zweiten Kanalstrukturen fest zusammenzuhalten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftschichteinrichtung (4; 50) ferner eine Anschlageinrichtung (70, 72) aufweist, mittels der die erste Kanalkonstruktion (60) in den geneigten und angehobenen Positionen angehalten wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftschichteinrichtung aufweist:
eine Grundplatte (80),
einen Hubtisch (82), der auf der Grundplatte (80) vertikal beweglich angeordnet ist,
eine hydraulische Antriebseinrichtung (84) zum Ausführen einer Vertikalbewegung des Hubtisches (82),
ein Paar von Seitenwänden (86, 88), die in Querrichtung beweglich an der Grundplatte (80) vorgesehen sind, zwischen denen der Hubtisch (82) angeordnet ist,
eine hydraulische Antriebseinrichtung (92, 94, 96, 98) zum Ausführen der Querbewegung der Seitenwände (86, 88) relativ zur Grundplatte (80),
eine abnehmbare obere Wand (90), die lösbar an den Seitenwänden (86, 88) festlegbar ist, und
eine Steuereinrichtung zum Steuern der hydraulischen Antriebseinrichtungen, derart, daß jedesmal dann, wenn eine Schicht aus Stiften auf der Stiftschichteinrichtung erstellt ist, der Hubtisch (82) um einen Abstand nach unten bewegt wird, welcher der Dicke des Stiftes (2) entspricht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die abnehmbare obere Wand (90) mit den Seitenwänden (86, 88) mit Hilfe von Schrauben verbindbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (86, 88) mit dem Hubtisch (82) mit Hilfe von Schrauben verbindbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftschichteinrichtung (50) folgendes aufweist:
eine Grundplatte (104) mit parallelen Nuten (104a),
ein Paar von gegenüberliegenden Seitenwänden (106, 108), die an der genuteten Oberfläche (104a) der Grundplatte (104) angebracht sind, und
eine abnehmbare obere Wand (112), die darin ausgebildete Nuten aufweist, wobei die abnehmbare obere Wand (112) mit den oberen Enden der Seitenwände (106, 108) derart verbindbar ist, daß die Nuten der oberen Wand (112) den Nuten (104a) der Grundplatte (104) zugewandt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Seitenwand (106, 108) obere und untere Flansche hat, daß die oberen und unteren Flansche jeweils mit parallelen Nuten (106a, 106b; 108a, 108b) versehen sind, welche zu den Nuten der oberen Wand (112) und der Grundplatte (104) jeweils passen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftablageeinrichtung aufweist:
einen Grundkörper (15),
ein ebenes Plattenteil (16), das auf dem Grundkörper (15) angebracht ist, und
ein Paar von hydraulisch betriebenen Schiebern (17, 18), die auf dem Grundkörper (15) angeordnet sind, welche das ebene Grundteil (16) hat, wobei die Schieber (17, 18) derart ausgelegt sind, daß bei der Erregung einer hydraulischen Antriebseinrichtung (19, 21) die Schieber (17, 18) aufeinander zu bewegt werden, um dazwischen das ebene Plattenteil (16) anzuordnen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das ebene Plattenteil (16) darauf ausgebildete, parallele Ausnehmungen hat.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Schieber (17) einen ersten Hydraulikzylinder (19) und ein gegabeltes Handteil (20) umfaßt, welches durch den ersten Hydraulikzylinder (19) angetrieben wird, daß der andere Schieber (80) einen zweiten Hydraulikzylinder (21) und ein ebenes Handteil (22) umfaßt, welches durch den zweiten Hydraulikzylinder (21) angetrieben wird, und daß das ebene Plattenteil (16) Ausnehmungen hat, in welche die Gabeln des gegabelten Handteils (20) einführbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (21) für das ebene Handteil (22) eine Kraft aufbringt, die größer als jene des Zylinders (19) für das gegabelte Teil (20) ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftvorratseinrichtung aufweist:
ein Magazin (1), das eine Bodenfläche hat, die in einem gewissen Maße geneigt ist,
einen Stiftanschlag (10), der an einer stromabwärtigen Seite des geneigten Bodens angeordnet ist,
ein Paar von Stiftschiebern (11a, 11b), die in der Nähe des Stiftanschlages (10) angeordnet sind, und
eine Steuereinrichtung zum Steuern des Stiftanschlages (10) und der Stiftschieber (11a, 11b), derart, daß die Stifte (2) im Magazin (1) einzeln in vorgegebenen Intervallen abgegeben werden.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftschichteinrichtung (4) aufweist:
eine vertikale Grundplatte (23),
zwei Seitenwände (24, 25), eine untere Wand (26) und
eine obere Wand (27), welche auf der vertikalen Hauptfläche der Grundplatte (23) derart angeordnet sind, daß man eine rechteckige Rahmenkonstruktion (28) erhält, wobei die obere Wand (25) lösbar von den restlichen Wänden angeordnet ist,
eine erste Andrückplatte (29, 30), die in der rechteckigen Rahmenkonstruktion (28) vorgesehen und mit Hilfe einer der Seitenwände horizontal beweglich ist,
eine erste Einrichtung zum Ändern des Abstandes zwischen der ersten Andrückplatte und einer der Seitenwände bei einer Betätigung,
eine zweite Andrückplatte (29), die an der oberen Wand vertikal beweglich gelagert ist, und
eine zweite Einrichtung zum Ändern des Abstandes zwischen der zweiten Andrückplatte (29) und der oberen Wand bei einer Betätigung.

16. Verfahren zum Erstellen einer Form mit einer variablen Gestalt unter Verwendung einer Mehrzahl von gleichen Stiften, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• (a) Vorrätighalten von Stiften in einer Stiftvorratseinrichtung (1) und Bereitstellung einer Stiftschichteinrichtung (4),
• (b) Analysieren eines imaginären Gußmetallformstückes, das mit Hilfe der Form mit variabler Gestalt herzustellen ist, um eine Anzahl von Daten bereitzustellen, welche die Form des Gußmetallstückes wiedergeben,
• (c) Übergeben der Stifte von der Stiftvorratseinrichtung (1) zu vorgegebenen Positionen der Stiftschichteinrichtung (4) unter Verwendung einer Robotereinrichtung (5), derart, daß die Form mit variabler Gestalt von den Stiften nach Maßgabe dieser Daten erstellt wird, wobei die Robotereinrichtung eine vorbestimmte Anzahl von Stiften von dieser Stiftvorratseinrichtung auf eine Stiftablageeinrichtung ablegt, und wobei ein Stifthandhabungsroboter die vorbestimmte Anzahl von Stiften (13) von der Stiftablageeinrichtung (3) zu der Stiftschichteinrichtung (4) transportiert.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabe der Stifte von der Stiftvorratseinrichtung zu der Stiftschichteinrichtung einzeln erfolgt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse des imaginären Metallgußstückes derart vorgenommen wird, daß rechnerunterstützt ein Bild des Stückes erstellt und in eine Mehrzahl von kleinen Stiftteilen mit gleichem Querschnitt unter Verwendung von sich wechselseitig schneidenden, imaginären Schnittebenen erstellt wird, die senkrecht zu einer ebenen Bodenfläche des Formabbildes sind.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß während des Schrittes (c) unterschiedliche Arten von Stiften anstelle von gleichen Stiften eingesetzt werden, so daß die Form mit variabler Gestalt somit aus Stiften unterschiedlicher Arten erstellt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß während des Schrittes (c) die Stiftschichteinrichtung intermittierend nach unten bewegt wird, um den Stiftschichtvorgang auf der Stiftschichteinrichtung zu erleichtern.