Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Herstellung von Guß
stücken, insbesondere zur Herstellung von Brennkraftmaschinen-Motor
blöcken aus Leichtmetallegierungen, mittels als geteilte Kokillen aus
gebildeten Dauerformen mit einer mit Metallschmelze versorgbaren
Gießstation sowie mit einer Arbeitsstation für das Öffnen und Schließen
der Kokillenteile mittels druckmittelbetätigter Mechanismen und zum
Einbau von Kernen und Entnehmen der Gußstücke.
Einrichtungen zur Herstellung von Gußstücken aus Leichtmetallegierungen
sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt, wobei deren jeweiliger
konstruktiver Aufbau von der entsprechenden Arbeitssystematik bestimmt
ist. Die Versorgung mit Metallschmelze kann dabei z. B. über einen
Gießdosierofen oder durch schöpfen aus einem Warmhalteofen erfolgen.
Durch die DE 29 32 836 C2 ist beispielsweise eine nach dein Umlaufsystem
arbeitende Einrichtung zur Herstellung von Zylinderköpfen für Brenn
kraftmaschinen bekannt geworden. Dabei sind aufeinanderfolgende Stati
onen zum Trennen der Kokillenteile, zur Reinigung der geöffneten Dauer
form, zum Einsetzen der verschiedenen Kerne, zum Schließen der Kokil
lenteile, zum Einsetzen eines Deckelkernes und zum Gießen mittels eines
Dosierofens sowie eine Rückführstrecke zurück zur Trenn- und Entnahme
station angeordnet. Auf besagter Rückführstrecke vollzieht sich u. a.
auch das Erkalten des Gußstückes.
Zwar ist mit dieser Anlage eine relativ kurze Taktzeit möglich, so daß
eine Ausbringung von bis zu 240 Abgüssen erfolgen kann; erkauft werden
muß dies allerdings mit einem relativ großen konstruktiven Aufwand (24
Dauerformen, große Anzahl von Einzelstationen) und einem entsprechenden
Raumbedarf.
Die DE 30 02 737 C2 schließlich beschreibt eine weitere Anlage zum
Herstellen von Gußstücken aus Leichtmetallegierungen mittels Dauerfor
men unter Verwendung von geteilten Kokillen, wobei die Bewegung
(Öffnen, Schließen) der Kokillenteile durch druckmittelbetriebene Me
chanismen vorgenommen wird und wobei für das Gießen, das Öffnen der
Kokillenteile, das Entnehmen des Gußstückes, das Einbauen von Kernen
und dergleichen sowie das Schließen der Kokillenteile entsprechende
Stationen vorgesehen sind. Dabei besteht die Anlage lediglich aus drei
Stationen, von denen zwei Stationen Gießstationen sind und eine mittle
re Station als Arbeitsstation dient. Jede wechselseitig zu den Stati
onen verfahrbare Kokille besitzt ein Angußteil mit Fülltrichter an der
jeweils von der Arbeitsstation abgekehrten Stirnseite, d. h. also an
den voneinander abgewendeten Stirnseiten, wobei die Angußteile von
separaten Gießdosieröfen mit Metallschmelze versorgt werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfin
dung, eine Anlage zur Herstellung von Gußstücken bereitzustellen, die
bei vergleichbarer Leistungsfähigkeit einen geringeren konstruktiven
Aufwand erforderlich macht und mit einem weiter reduzierten Raumbedarf
auskommt.
Dies gelingt erfindungsgemäß mit einer Anlage, die nach den kennzeich
nenden Merkmalen des Patentanspruches 1 ausgeführt ist.
Dadurch, daß die druckmittelbetätigten Mechanismen in der Weise beweg
lich angeordnet sind, daß sie die Stationen wechselweise beaufschlagen,
so daß diese somit ebenfalls wechselweise zum einen Arbeits- und zum
anderen Gießstationen sind, kann die Anlage auf insgesamt lediglich
zwei Stationen reduziert werden. Damit geht ein geringerer Raumbedarf
einher. Desweiteren können gegenüber dem bekannten Stand der Technik
die Verfahrwege weiter reduziert werden. Besonders vorteilhafte Wei
terbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh
rungsbeispieles nachstehend näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine teilgeschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Gießanlage
zur Herstellung von Brennkraftmaschinen-Motorblöcken,
Fig. 2 eine schematisierte Draufsicht der Anlage gemäß Fig. 1 mit den
wesentlichen Funktionselementen,
Fig. 3 die Metallschmelzen-Versorgungseinrichtung in einer Ansicht
gemäß Pfeil III in Fig. 2,
Fig. 4 eine abschnittsweise Darstellung der Gesamtanlage mit geschlos
senen Kokillen und eingesetzten Gießkernen und
Fig. 5 eine wiederum teilgeschnittene Seitenansicht der Darstellung
gemäß Fig. 4.
Wie sich aus der Zusammenschau der Fig. 1 und 2 ergibt ist jede Dau
erform (Kokillen 1a, 1b) in ihrer Längsmittelebene geteilt und weist
Kokillenteile 2, 3 auf, deren einander zugewandte Randkonturen 4, 5 der
seitlichen Oberflächenform des herzustellenden Gußstückes entsprechen.
Die weitere Formgebung des Gußstückes wird durch jeweils paketweise
zusammengestellte Gießkerne bestimmt, die in automatisierten Anlagen zu
Kernblöcken montiert werden, nämlich zu einem Kurbelraumkernblock 6,
einem oberen Kernblock 7 einschließlich einem Druckmassel dienenden
Deckelkern 8. Diese Kernblöcke 6, 7, 8 werden in der geeigneten Rei
henfolge von oben in an sich bekannter Weise in entsprechender Reihen
folge mittels geeigneter Förderelemente (z. B. Kettenförderer) vor oder
zum Teil auch nach dem Schließen der Kokillenteile 2, 3 abgesenkt, so
daß letzlich für den Gießvorgang die in Fig. 4 gezeigte Einheit ent
steht.
In den Kurbelraumkernblock 6 sind über nahezu die gesamte Länge
desselben reichende, unterhalb der späteren Kurbelwellenlagerung 13
angeordnete Gießläufe 9 eingearbeitet, von denen im Bereich der
einzelnen Zylinder des herzustellenden Brennkraftmaschinen-Motorblockes
weitere Gießkanäle 10 abzweigen, die zu unteren Abgußkonturen
hinführen, von wo aus die Metallschmelze weiter nach oben steigen und
sich verzweigen kann, um die Gießform zu füllen. Die Lage der Gießläufe
9 und Gießkanäle 10 ist so gewählt, daß ein gerichteter Abkühlverlauf
von unten nach oben stattfindet, unterstützt durch die Kühlwirkung der
unteren seitlichen, metallenen Kokillenprofile.
Den oberen Abschluß des Kurbelraumkernblockes 6 bilden eine Anzahl in
Reihe hintereinander angeordneter (vgl. Fig. 5) Zylinderbohrungskerne
14, deren obere Ansätze 15 mit entsprechenden Ausnehmungen 16 in
weiteren Zylinderbohrungskernen 17 im Deckelkern 8 zum Zwecke einer
positionsgerechten Zuordnung zusammenwirken.
Der Deckelkern 8 ist, wie bereits erwähnt, eine an sich bekannte Druck
massel für das Gießen im Schwerkraftverfahren, wobei die durch die
Schwindung des Abgusses zusätzlich benötigte Metallschmelze aus dem
Vorratsraum des Druckmasselkerns herausgeholt wird.
An den Deckelkern 8 ist des weiteren ein jeden Zylinderbohrungskern 17
umgebender Wasserraumkern 18 angesetzt, wodurch beim fertigen Gußstück
(Motorblock) ein die Zylinderbohrung umgebender Kühlkanal entsteht.
Weiterhin wird vom oberen Bereich des Zylinderbohrungskernes 17 eine im
fertigen Gußstück die Zylinderbohrung bildende Zylinderlaufbüchse 19
gehalten, die somit bereits beim Gießprozeß an der ihr vorgegebenen
Stelle in das Werkstück eingegossen wird. Der konstruktive Aufbau der
Zylinderlaufbüchse 19 kann dabei wie in der DE-OS 39 41 381 beschrieben
ausgeführt sein.
Über einander zugeordnete Vorsprünge 20, Ausnehmungen 21, 22, 23, 24 bzw.
Anlageflächen 25 in Kokille 1, Kurbelraumkernblock 6, oberen Kernblock
7 und Deckelkern 8 läßt sich eine eng tolerierte gegenseitige Zuordnung
der genannten Teile zuverlässig erreichen.
Die Kokillenteile 2, 3 sind über eine Gleitführung 26, 27 in Querrichtung
verschiebbar gelagert und sitzen dabei auf einem Rahmen 28 auf. An
einander abgewandten Begrenzungsflächen 29, 30 der Kokillenteile 2, 3
sind Aufnahmebügel 33, 34 befestigt, in die jeweils ein Endstück 35, 36
einer Kolbenstange 37, 38 einer Kolben-Zylindereinheit 39, 40 von unten
kommend einhaken kann. Beim Auseinanderfahren der Kokillenteile 2, 3
wird eine Kippbewegung dadurch erreicht, daß der jeweils endseitige
Bereich 31, 32 der rahmenseitigen Gleitführung 27 geneigt ist. Damit ist
es dem Werker ohne weiteres möglich beispielsweise nach 40 bis 50 Ab
güssen die inneren Randkonturen 4, 5 der Kokillenteile 2, 3 zu reinigen
bzw. dort Trennmittel aufzubringen.
Eine Alternative zu dieser besonderen Gestaltung (geneigte Endbereiche
31, 32) der Gleitführung 27 könnte darin bestehen, daß der untere Teil
jedes Kokillenteiles 2, 3 bei der durch die Kolben-Zylindereinheit 39, 40
hervorgerufenen Öffnungsbewegung an einem Anschlag zur Anlage kommt und
dadurch bei der weiteren Einwärtsbewegung der Kolbenstange 37, 38
zwangsläufig geschwenkt wird. Ein solcher Anschlag könnte auch ver
stellbar ausgeführt sein, so daß allein dadurch die Neigung der Kokil
lenteile 2, 3 in ihrer Endstellung beeinflußt werden kann.
Jede Kolben-Zylindereinheit 39, 40 ist an ihrem der Kolbenstange 37, 38
gegenüberliegenden Ende über einen Anlenkpunkt 43, 44 von einem Stützfuß
45, 46 aufgenommen, welcher auf einer Grundplatte 47, 48 aufsitzt, die
wiederum von einem Untergestell 49, 50 getragen wird und darauf mittels
im Detail nicht näher gezeigter Gleitschienenführung 52 längsbeweglich
(in Fig. 1 in die Zeichenebene hinein) geführt wird.
Bewerkstelligt wird diese Längsbewegung von Station A zu Station B und
wieder zurück, wie Fig. 2 zeigt, durch eine entsprechend gerichtete,
stationär fixierte weitere Kolben-Zylindereinheit 53, 54, wobei deren
Kolbenstange 55, 56 über eine stirnseitige vordere Anschlußstelle 57, 58
an die Grundplatte 47, 48 angeschlossen ist.
Anstatt einer Kolben-Zylindereinheit 53, 54 könnte beispielsweise auch
ein Kettenantrieb verwendet werden.
Besagte Grundplatten 47, 48 sind mit Anschlagbalken 59, 60 ausgestattet,
an die entsprechend nach außen gerichtete rahmenseitige Stege 63, 64 des
in der Höhe verstellbaren Rahmens 28 zur Anlage kommen können. Über
eine geeignete Verriegelung ist dieser während der auf im stattfinden
den Arbeitsprozesse zu arretieren.
Durch an der Unterseite 65 des Rahmens 28 angreifende weitere Kolben-
Zylindereinheiten 66, 67 kann er mit der auf ihm aufsitzenden Kokille
1a, 1b auf einen auf Schienen 68, 69 mittels Rollen 70, 71 beweglichen
Rahmen 72 abgesetzt und auf diese Weise ein einfacher Austausch der
Kokillen 1a, 1b z. B. gegen anders dimensionierte vorgenommen werden.
Über am jeweils vorderen Ende der die Kokillenteile 2, 3 in Querrich
tung bewegenden Kolben-Zylindereinheiten 39, 40 an Drehpunkten 73, 74
angreifende und von grundplattenseitigen Anlenkpunkten 75, 76 aufgenom
mene Hydraulikzylinder 77, 78 ist eine Erweiterung der Bewegungsmöglich
keiten einer jeden Kolben-Zylindereinheit 39, 40 möglich, die noch da
durch ergänzt werden könnte, daß ihre gegenüberliegende Anbindung am
Stützfuß 45, 46 höhenverstellbar gestaltet wird.
Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, sind auf die oberen
Kernblöcke 7 der Kokillen 1a, 1b Einfülltrichter 81, 82 für Metall
schmelze aufgesetzt. Diese Einfülltrichter 81, 82 sind einander
zugewandt, so daß es dadurch in besonders vorteilhafter Weise möglich
ist, mit einem einzigen, in geeigneter Weise mit Metallschmelze
versorgten Gießlöffel 83 auszukommen. Dieser kann dann im
entsprechenden Arbeitszyklus wechselseitig verschwenkt werden
(Schwenkachse 84) und damit den Gießvorgang einleiten.
Wie bereits eingangs erwähnt, ergibt sich aus den Fig. 4 und 5 in ver
schiedenen teilgeschnittenen Ansichten der für den Gießvorgang vorbe
reitete Zusammenbau der Kokillenteile 2, 3 mit ein- bzw. aufgesetztem
Kurbelraumkernblock 6, oberem Kernblock 7 und Deckelkern 8. Mittels in
den Kokillenteilen 2, 3 integrierten und von einem geeigneten Heizmedium
durchflossenen Kanälen 85 sowie über zusätzliche, in unmittelbarer Nähe
des herzustellenden Gußstückes angeordnete Kühlkanäle 86 können bei
entsprechend gesteuerter Beaufschlagung dieser Kanäle 85, 86 die Zyklus
zeiten des Gießvorganges kurz gehalten werden.
Erfahrungen aus praktischen Gießversuchen haben gezeigt, daß durch ein
Erhitzen der die Zylinderbohrungskerne 14, 17 umgebenden Zylinderlauf
büchsen 19 vor dem eigentlichen Gießvorgang das Arbeitsergebnis,d. h.
der Verbund zwischen Metallschmelze und Zylinderlaufbüchsen 19, verbes
sert werden kann. Eine Vorwärmung auf 70 bis 100°C mittels Elektro
strahler, Gasstrahler, Heißluft oder dergleichen hat sich bewährt. Ein
vorzeitiges Erstarren der Schmelze im Umfeld der Zylinderlaufbüchsen 19
konnte dadurch zuverlässig vermieden werden.
Von unten bis in den Bereich der Kurbelwellenlagerung 13 reichende
Kühlelemente 87, die, um beispielsweise Parallelitätstoleranzen aus
gleichen zu können, über Ringzentrierungen 88 geführt und kalottenför
mig gelagert (Kugelkalotten 89) sind, ragen in den Kurbelraumkernblock
6 hinein, um eine an den gewünschten Stellen beginnenden abschreckende
Erstarrung der Metallschmelze herbeizuführen.
Während, wie aus Fig. 5 ersichtlich, der gesamte Kurbelraumkernblock 6
aus einzelnen, an Schnittstellen 93.1-93.3 verklebten Kurbelraumkern
teilen 6.1-6.5 besteht, ist der Zylinderlaufbuchsen-Trägerkern, also
der als Druckmassel dienende Deckelkern 8 einteilig gewählt, um größte
Präzision in der zentrischen Lage zu den Zylinder-Bohrungmitten zu
erreichen.
Wie sich aus Fig. 5 weiter ergibt, wird die Verbindung zwischen
Einfülltrichter 81 und den Gießläufen 9 über den stirnseitigen Abschluß
des oberen Kernblockes 7 und über eine Verteilerkonsole 94 mittels
Gießkanal 97 hergestellt.
Die Verteilerkonsole 94 kann auf dem Rahmen 28 fest montiert aber auch,
wie strichpunktiert angedeutet, dort schwenkbar gelagert sein (Schwenk
arin 95). In die Verteilerkonsole 94 eingearbeitete Kühlkanäle 95 sowie
eine ebenfalls darin eingesetzte Heizpatrone 96 können zyklisch beauf
schlagt werden und dienen dazu, nach Einfüllen der Metallschmelze in
die Kokillenform die Schmelze so rasch wie möglich "einfrieren" (er
starren) zu lassen, damit die Form möglichst bald wieder getrennt
werden kann bzw., bei Wirksamwerden der Heizpatrone 96, zu verhindern,
daß die Metallschmelze beim Einfüllen in den Gießkanal zu stark
abkühlt.
Durch eine an den Rahmen 28 angesetzte federbelastete (Druckfeder 98)
Zentriereinrichtung 99, die in eine Zentrierbohrung 100 des oberen
Kernblockes 7 eingreift, kann eine genaue Positionierung des gesamten
Kernpaketes beim Absenken auf den Rahmen 28 erreicht werden.
Die dem Einfülltrichter 81 gegenüberliegende Stirnseite der Kokillen
form wird zweckmäßigerweise von einem im rahmenseitigen Drehpunkt 101
schwenkbar gelagerten, mittels Hydraulikzylinder 102 beaufschlagten
Schließteil 103 gebildet. Damit sind auch "negative" Stirnflächenkontu
ren des herzustellenden Gußstückes möglich. Dies wäre hingegen nicht
möglich, wenn der stirnseitige Abschluß gleichzeitig auch von den nur
seitlich bewegbaren (vgl. Fig. 1 u. 2) Kokillenteilen 2, 3 gebildet
werden müßte. Anstatt einer Schwenkbewegung über Drehpunkt 101 wäre
natürlich auch eine reine Schließteil-Horizontalbewegung denkbar.
Die erfindungsgemäße Gießanlage weist des weiteren noch eine vom prin
zipiellen Aufbau her aus der bereits eingangs erwähnten DE 29 32 836 C2
bekannte Ausstoßvorrichtung 105 auf. Der wesentliche Unterschied liegt
allerdings darin, daß sie von der einen zur anderen Station A,B ver
fahrbar ausgebildet ist. Hierzu ist ein Hubzylinder 106 an der
Unterseite eines Tragbalkens 107 befestigt, dessen endseitig angeordne
te Rollen 108, 109 auf vom Untergestell 49, 50 wegragende Schienen
110, 111 aufsitzen. Die Schienenlänge ist so ausreichend bemessen, daß
eine Verfahrbewegung von Station A nach Station B (und umgekehrt) mög
lich ist.
Die nach oben durch eine Öffnung 112 des Tragbalkens 107 ragende Kol
benstange 113 ist am freien Ende mit einem Doppelhakenteil 114 ausge
stattet, dessen Hakenenden einen Flanschteil 115 eines hängend an einem
stationären Hubbalken 116 befestigten Bolzen 117 übergreifen, wenn der
Tragbalken 107 mit Hubzylinder 106 in den Bereich des Bolzens 117 ver
fahren wird (z. B. mittels hier nicht gezeigter Hydraulikeinheiten oder
Kettenantriebe). Über eine entsprechende Bewegung der Kolbenstange 113
können dann mit dem Hubbalken 116 verbundene und bis zur Kokille 1a, 1b
reichende Auswerferstößel 118 in bekannter Weise arbeiten.
Ist die für den Durchtritt des Bolzens 117 im Rahmen 28 vorgesehene
Öffnung 119 entsprechend ausgeführt und der Bolzen-Flanschteil 115 mit
dem Doppelhakenteil 114 der Kolbenstange 113 koppelbar sowie der Hub
balken 116 in gewissen Grenzen in der Verfahrrichtung des Tragbalkens
107 bewegbar, so könnten auch innerhalb einer Station A, B die Angriff
spunkte der Auswerferstößel 118 variiert werden.
Mit der vorbeschriebenen Gießanlage ist somit jede der beiden Stationen
A, B wechselweise zum einen Gießstation und zum anderen Arbeitsstation.