DE4422353C2

DE4422353C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formen oder Formteilen durch Einblasen eines aus Partikeln bestehenden Materials in eine Formkammer

Info

Publication number: DE4422353C2
Application number: DE4422353A
Authority: DE
Inventors: Jan Bechmann Johansen
Original assignee: Dansk Industri Syndikat AS; Dansk Landbrugs Grovvareselskab AMBA
Current assignee: Disa Industries AS
Priority date: 1993-07-01
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2014-06-28
Also published as: DE4422353A1; DK78193D0; US5547015A; JPH0716704A; DK169203B1; DK78193A; JP2701001B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung von Formen oder Formteilen nach dem Oberbegriff von An spruch 1. Desweiteren betrifft die Erfindung eine Vorrich tung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein Verfahren der obengenannten Art ist in der US-PS 2,779,074 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird der Einblas vorgang, der intermittierend oder stufenweise durchgeführt wird, beendet, wenn der Druck in der Formkammer auf einen be stimmten Wert gestiegen ist. Hierbei handelt es sich offen sichtlich in erster Linie um einen Sicherheitswert, aber es kann natürlich die Möglichkeit nicht ausgeschlossen werden, daß der ausgewählte Druck in einer gewissen Weise auch dem Füllstand der Formkammer entspricht.

Experimente haben gezeigt, daß der Luftdruck in der Formkam mer einen maximalen Wert annimmt, wenn die Formkammer mit Formsand oder einem anderen Formmaterial gefüllt ist, und zwar unabhängig davon, ob die Formkammer groß oder klein oder in der einen oder anderen Weise geformt ist.

Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, ein voll ständiges Füllen der Formkammer zu erreichen, ohne daß es notwendig ist, die erforderlichen Mittel länger als absolut notwendig in den aktiven Zustand zu halten. Desweiteren soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genann ten Art durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils von An spruch 1 gelöst.

Desweiteren ist die Aufgabe bei einer Vorrichtung der ein gangs genannten Art durch die Merkmale des Kennzeichnungs teils von Anspruch 9 gelöst.

Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen wird auf die Unteransprüche und auf die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung verwiesen. In der Zeich nung zeigt

Fig. 1 eine beispielhafte Ausführungsform einer Vor richtung gemäß der vorliegenden Erfindung in teilweise schematischer und teilweise ge schnittener Ansicht,

Fig. 2 ein Flußdiagramm, das als Grundlage zur Pro grammierung der Steuereinrichtung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung verwendet werden kann,

Fig. 3 einen Graph, der den Formkammerdruck als eine Funktion der Zeit zeigt, wenn das in Fig. 2 gezeigte Flußdiagramm als Grundlage zur Programmierung verwendet wird,

Fig. 4 ein weiteres Beispiel eines Flußdiagramms, das als Grundlage zur Programmierung der Steuereinrichtung in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung verwendet werden kann, und

Fig. 5 einen Graph, der den Formkammerdruck als eine Funktion der Zeit zeigt, wenn das in Fig. 4 dargestellte Flußdiagramm als Grund lage zur Programmierung der Steuerung ver wendet wird.

In der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung kann eine Sandzuführ kammer 1, von der nur der unterste Teil dargestellt ist, Sand von einem Sandzuführspeicher, der nicht dargestellt ist, erhalten und diesen Formsand 2 zeitweise speichern. Während des Formherstellungsverfahrens wird saubere Luft unter einem Druck dem abgeschlossenen Raum oberhalb des Form sandes 2 zugeführt, wie durch Pfeile 3 in Fig. 1 angedeutet ist, so daß der Formsand, der durch die durch Fluidisierungs leitungen 5 zugeführte Luft in einem fluidisierten Zustand gehalten wird, nach unten durch einen Auslaß 4 in eine Form kammer 8 hineingedrückt werden kann. Die Luft wird durch sym bolisch angedeutete Einblaseinrichtungen 16 zugeführt, die durch eine Steuereinrichtung 18 in Abhängigkeit von Signalen eines Druckaufnehmers 17, welcher den Druck in der Formkammer 8 in einer noch beschriebene Weise ermittelt, gesteuert werden kann.

Die Formkammer 8, die wie gezeigt unterhalb der Sandzuführ kammer 1 angeordnet ist, ist nach oben und unten durch eine Deckplatte 6 bzw. eine Bodenplatte 7 begrenzt. Zu den Seiten hin ist die Formkammer 8 durch zwei Formplatten 9 und 10 einerseits und zwei Seitenplatten, die diejenigen Seiten der Formkammer 8 abdecken, die dem Betrachter zugewandt und von diesem abgewandt und aus diesem Grund in Fig. 1 nicht sicht bar sind, begrenzt.

Die Formplatten 9, 10 werden von Quetsch- bzw. Preßplatten 11, 12 getragen. Eine Kolbenvorrichtung, von der nur eine Kolbenstange gezeigt ist, kann die beiden Preßplatten 11, 12 und damit die beiden Formplatten 9, 10 aufeinanderzu mit großer Kraft bewegen.

Wenn die Formplatten 9, 10 aufeinanderzu bewegt werden, wird der Sand, der in den zwischen ihnen liegenden Raum einge füllt worden ist, verdichtet, so daß eine Form oder ein Form teil (nicht gezeigt) gebildet wird. In dem vorliegenden Bei spiel kann die Form bzw. das Formteil eines von einer Anzahl von individuellen Formteilen darstellen, die eng zueinander angeordnet sind, um eine sogenannte Formkette (Formstring) zu bilden, wie sie beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung PCT/DK90/00079 des vorliegenden Anmelders beschrieben ist.

Während des Verdichtungsvorgangs muß die in dem Sand enthal tene Luft notwendigerweise aus der Formkammer entweichen. Zu diesem Zweck vorgesehene Mittel, die in Fig. 1 sichtbar sind, umfassen eine Anzahl von Luftleitungen 14, die in den Formplatten 9, 10 ausgebildet sind, und Spalte 15 zwischen einerseits den Deck- und Bodenplatten 6, 7 und andererseits den Formplatten 9, 10 und den Preßplatten 11, 12. Weitere Luftleitungen können in den Seitenwandungen der Formkammer 8, die vor und hinter der Zeichnungsebene angeordnet sind, ausgebildet sein. Außerdem besteht die Möglichkeit, Luftleitungen in der Deckenwandung der Formkammer vorzusehen.

Der Einfüllvorgang des Sandes in die Formkammer 8, der nachfolgend als "Sandeinschießvorgang" bezeichnet werden wird, wird nun im einzelnen in erster Linie unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben.

In der Tat sprechen die Fig. 2 und 3 für sich selbst, aus welchem Grund es ausreichend sein sollte, kurz festzustel len, daß das Sandeinschießen unterbrochen wird, wenn der Formkammerdruck P_MC, nachdem er ein Maximum durchlaufen hat, auf einen Wert, der um dP niedriger liegt, abgesunken ist, sofern man nicht entschieden hat, während der Dauer eines kurzen Intervalls von x Sekunden zu warten. Somit besteht das Hauptkriterium zur Beendigung des Sandeinschießens darin, daß der Formkammerdruck P_MC ein Maximum durchlaufen hat.

Man kann auch sagen, daß die Fig. 4 und 5 für sich selbst sprechen. Die in diesen Figuren beschriebenen Verfahren unterscheiden sich von den Verfahren gemäß den Fig. 2 und 3 darin, daß das Hauptkriterium zur Beendigung des Sandein schießens darin besteht, daß die Ableitung des Formkammer druckes nach der Zeit dP/dt einen bestimmten negativen Wert ε hat. Ein solcher negativer Wert kann natürlich nur auftreten, nachdem der Formkammerdruck P_MC ein Maximum durchschritten hat. In diesem Fall ist es auch möglich, die Beendigung des Sandeinschießens um ein kurzes Intervall von x Sekunden herauszuzögern.

Es ist nicht undenkbar, daß der Formkammerdruck unter be stimmten Bedingungen intermittierend oder schrittweise in einer solchen Weise ansteigen kann, daß er mindestens ein Maximum durchläuft, bevor er auf das Maximum ansteigt, von dem die Erfahrung gezeigt hat, daß es dem Zustand ent spricht, in dem die Formkammer gefüllt ist. Wenn dies so ist, würde die Steuereinrichtung, die auf der Grundlage des in Fig. 2 oder Fig. 4 gezeigten Flußdiagramms programmiert worden ist, natürlich das Sandeinschießen frühzeitig been den. Dies kann dadurch verhindert werden, daß Schleifen in die betroffenen Programme einbaut werden, die die abgelau fene Zeit und/oder den Formkammerdruck überwachen und die Be endigung des Sandeinschießens verhindern, wenn ein oder meh rere Maxima auftreten, bevor ein vorgegebenes Zeitintervall abgelaufen ist und/oder ein vorgegebener Formkammerdruck, der etwas niedriger als der erwartete Maximaldruck ist, er reicht werden sollte. Solche Schleifen sind in der Zeichnung nicht gezeigt, aber Personen mit Grundkenntnissen in der Pro grammierung werden leichthin der Lage sein, solche Schleifen in das Programm zu integrieren, um zu gewährleisten, daß das Sandeinschießen nicht frühzeitig beendet wird.

Fig. 1 zeigt nur einen einzigen Druckaufnehmer 17, aber es wird offensichtlich im Schutzumfang der Erfindung liegen, eine Mehrzahl von Sensoren zu verwenden, die an strategi schen Punkten in den Formkammerwandungen vorgesehen sind, und die Steuereinrichtung 18 so anzupassen, daß sie die Signale von diesen Druckaufnehmern 17 hinsichtlich eines optimalen Füllens der Formkammer 8 verarbeiten.

Bezugszeichenliste

1 Sandzuführkammer
2 Formsand
3 Pfeile
4 Auslaß
5 Fluidisierungsleitungen
6 Deckplatte
7 Bodenplatte
8 Formkammer
9 Formplatte
10 Formplatte
11 Preßplatte
12 Preßplatte
13 Kolbenstange
14 Luftleitungen
15 Spalt
16 Einblaseinrichtung
17 Druckaufnehmer
18 Steuereinrichtung

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Gußformen oder Teilen sol cher Formen, welches Verfahren das schnelle Einblasen von aus Partikeln bestehendem Material wie beispielswei se Formsand in eine Formkammer umfaßt, wobei der Ein blasvorgang zu einem Zeitpunkt, der eine Funktion des Druckes in der Formkammer ist, beendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt gegeben ist, wenn der Druck in der Formkammer ein Maximum durchlaufen hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einblasvorgang bis zu einem nächsten Maximum weiter durchgeführt wird, wenn ein Maximum auftritt, be vor der Druck einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn ein Maximum auftritt, bevor ein vorgegebenes Zeitintervall nach dem Beginn des Einblasvorgangs abge laufen ist, der Vorgang bis zum nächsten Maximum fort gesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einblasvorgang nach dem Auftreten des Maximums ein vorgegebenes Zeitintervall lang weiter fortgesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einblasvorgang nach dem Auftreten des Maximums fortgesetzt wird, bis die Ableitung des Druckes nach der Zeit in der Formkammer einen vorgegebenen negativen Wert annimmt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einblasvorgang nach dem Auftreten des Maximums fortgesetzt wird, bis der Druck in der Formkammer auf einen Wert abgesunken ist, der in einer vorgegebenen Weise von dem Wert des Maximums abweicht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert, auf den der Druck in der Formkammer gesun ken ist, in einem vorgegebenen Verhältnis zu dem Druck an dem Maximum gewählt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß der Unterschied zwischen dem Maximum und dem gewähl ten Wert, auf den der Druck in der Formkammer abgesun ken ist, als vorgegebene konstante Größe gewählt wird.

9. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit

a) einer Vorkammer (8),
b) einer Einblaseinrichtung (16) zum Einblasen von aus Partikeln bestehendem Material wie Formsand in die Formkammer (8),
c) einem Druckaufnehmermittel (17) zur Ermittlung des Druckes in der Formkammer (8),
d) einer Steuereinrichtung (18) zum Steuern des Einblas mittels (16) in Abhängigkeit von Signalen, die von dem Druckaufnehmermittel (17) empfangen werden, in einer solchen Weise, daß der Einblasvorgang zu einem Zeitpunkt beendet wird, der eine Funktion des Druckes in der Formkammer (8) ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

e) die Steuereinrichtung (18) geeignet ist, den Einblas vorgang zu einem Zeitpunkt zu beenden, an dem der Druck in der Formkammer (17) ein Maximum durchlaufen hat.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) geeignet ist, in dem Fall, daß ein Maximum auftritt, bevor der Druck in der Formkammer (8) einen vorgegebenen Wert erreicht hat, den Einlaßvorgang bis zum nächsten Maximum fortzusetzen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet daß die Steuereinrichtung (18) geeignet ist, in dem Fall, daß ein Maximum während des Durchlaufens eines vorgegebenen Zeitintervalls nach Beginn des Einlaßvorgangs auftritt, diesen Vorgang bis zum nächsten Maximum fortzusetzen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) geeignet ist, den Einlaßvorgang während eines vorgegebenen Zeitintervalls nach dem Auftreten des Maximums fortzusetzen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) geeignet ist, den Einlaß vorgang nach dem Auftreten des Maximums fortzusetzen, bis die Ableitung des Druckes in der Formkammer nach der Zeit einen bestimmten negativen Wert annimmt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) geeignet ist, den Ein laßvorgang kurz nach dem Auftreten des Maximums fortzu setzen, bis der Druck in der Formkammer auf einen Wert abgesunken ist, der in einer vorgegebenen Weise von dem Druck an dem Maximum abweicht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) geeignet ist, den Wert, auf den Druck in der Formkammer abgesunken ist, so zu wählen, daß er in einem vorgegebenen Verhältnis zu dem Druck an dem Maximum steht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) geeignet ist, den Unter schied zwischen dem Maximum und dem gewählten Wert, auf den der Druck in der Formkammer abgesunken ist, als eine vorgegebene konstante Größe zu wählen.