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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Gießform in
einer Vorrichtung des Typs, bei dem die Gießform durch Blasen (Schießen) und
Pressen erzeugt wird, wobei die Vorrichtung eine Modellplatte, einen
Formkasten, eine Pressplatte und einen Blaskopf aufweist.
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Stand der Technik
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Die
japanische Veröffentlichung der Patentanmeldung
No. Hei. 6-277 800 , deren Anmelder der gleiche ist wie
der Rechtsinhaber der vorliegenden Erfindung, und das
US-Patent No. 5 409 052 , dessen Rechtsinhaber
der gleiche ist, wie der dieser Erfindung, offenbart eine Vorrichtung
zum Herstellen einer Gießform
des Typs, bei dem die Gießform
durch Blasen bzw. Schießen
und Pressen erzeugt wird. In diesen Vorrichtungen wird Formsand
aus einem Blaskopf in einen Raum eingespeist, der durch einen Formkasten,
eine Modellplatte und eine Pressplatte abgegrenzt ist, und dann
wird der Formsand in dem Raum durch die Pressplatte verdichtet,
um die Gießform
herzustellen.
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Wenn
eine Gieß-
oder Sandform durch Einsatz einer Blas- und Pressformvorrichtung
zur Herstellung der Gießform
eingesetzt wird, ergeben sich die folgenden Probleme, und zwar:
dass die Schüttdichte
des Formsandes, der durch Einblasen (Einschießen) eingespeist wurde, schwankt,
je nachdem, wie die Eigenschaften und/oder der Zustand des Formsandes
sich ändert.
Aus diesem Grunde ändert sich
die Höhe
der Gießform,
die sie nach dem Zusammenpressen des Formsands angenommen hat. Es
kann sich auch die Schüttdichte
des Formsandes ändern,
nachdem diese zusammen gedrückt
worden ist. Der Grund, nach dem sich die Eigenschaften und/oder
der Zustand des Formsandes ändert,
ist der, dass dessen Feuchtigkeit verdampft, wenn der Formsand von
einer Mischvorrichtung mittels eines Bandförderers zum Blaskopf transportiert
wird. Daher ist es schwierig, wenn Formsand durch Einblasen (Einschießen) in
einen Formkasten eingespeist wird, Formsand mit stabilen Eigenschaften
und in einem Zustand, der für
die Herstellung einer Gießform
am günstigsten
ist, zu verwenden.
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Um
die oben genannten Probleme zu lösen, wird
bei der in der
US-Patentschrift
No. 5 409 052 genannten Erfindung eine Höhe (oder
Dicke) der Gießform,
nachdem sie zusammen gedrückt
worden ist, aus der Strecke berechnet, die sich die Pressplatte bewegt
hat, wird der Feuchtigkeitsgehalt des Formsandes aus dem elektrischen
Widerstand berechnet, der unter Verwendung einer Elektrode gemessen wird,
welche an der Pressplatte befestigt ist, und werden die Höhe (oder
Dicke) der Form und der Feuchtigkeitsgehalt des Formsandes als Größen zur
Steuerung der Eigenschaften und des Zustandes des Formsandes, bevor
er dem Blaskopf aufgegeben wird und zur Regelung der Einstellungen
der Vorrichtung zur Herstellung einer Gießform eingesetzt. Die Eigenschaften
und Zustände
der Gießform
und des Formsandes der Gießform,
die durch die Anwendung der genannten Erfindung erzielt werden,
sind nicht notwendigerweise zufriedenstellend.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren
zum Herstellen einer Gießform
mit einer Vorrichtung des Typs, bei dem die Gießform durch Blasen und Pressen
erzeugt wird, bereitzustellen, mit welchem Verfahren die Gießform unter
Herstellungsbedingungen erzeugt werden kann, die sich für deren
Herstellung eignen. Dieses Ziel lässt sich aus dem Grund erreichen,
dass bei der Erfindung selbst wenn irgendwelche Eigenschaften oder
Zustände
des Formsandes sich vor der Einspeisung in den Blaskopf ändern, die
Folgen aus einer solchen Veränderung
korrigiert werden können.
Auf diese Weise können
Gießformen
mit den gewünschten
und geeigneten Eigenschaften hergestellt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 stellt
eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Schuss- und Pressformvorrichtung
zur Herstellung von Gießformen
dar, auf die die vorliegende Erfindung angewendet werden kann.
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2 ist
ein Fließschema,
das die Erfindung erläutert.
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3 ist
eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der prozentualen
Abnahme der Höhe
des Formsandes in dem Formkasten ΔL/L
und der prozentualen Verdichtbarkeit α des Formsandes in der erzeugten
Gießform.
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4 ist
eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Verdichtbarkeit
und dem Feuchtigkeitsgehalt des Formsandes, wenn er aus der Mischeinrichtung
abgegeben wird.
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5 ist
eine schematische Ansicht einer Schuss- und Pressformvorrichtung
zur Herstellung von Gießformen,
bei welcher Vorrichtung diese Erfindung eingesetzt werden kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfinder dieser Erfindung haben intensive Untersuchungen angestellt
und haben eine Lösung
des oben angegebenen Problems aus einem anderen Winkel, als er sich
aus der
US-Patentschrift No. 5 409 052 ergibt,
angestrebt. Als Ergebnis haben sie herausgefunden, dass in einer
Vorrichtung, bei der die Gießform
durch Blasen und Pressen erzeugt wird, wie sie in
3 dargestellt
ist, die prozentuale Abnahme des Abstands zwischen einer Modellplatte und
einer Pressplatte, ΔL/L,
die durch das Zusammendrücken
des Formsands bewirkt wird, die berechnet wird durch Teilen des
Werts der Abnahme dieses Abstandes durch das Zusammenpressen des Formsandes, ΔL [= L (der
Abstand zwischen einer Formplatte und einer Pressplatte bevor der
Formsand zusammen gedrückt
wird) – L' (der Abstand nach
dem der Formsand zusammengedrückt
worden ist)], durch den Abstand zwischen der Modellplatte und der
Pressplatte vor dem Zusammendrücken
des Formsands, L, mit der Formsandverdichtbarkeit korreliert ist.
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Aufgrund
dieses Umstandes haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung diese
Erfindung gemacht.
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Folglich
stellte die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Gießform mittels
einer Vorrichtung des Typs, bei dem die Gießform durch Blasen und Pressen
erzeugt wird, zur Verfügung,
wobei die Vorrichtung eine Modellplatte, einen Formkasten, eine
Pressplatte und einen Blaskopf aufweist.
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Das
Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- a)
Herstellen einer Gießform
durch Eingeben von Formsand in einen durch die Modellplatte, den Formkasten
und die Pressplatte bestimmten Formraum, durch Einblasen des Formsandes
in den Formraum und anschließendes
Zusammenpressen des Formsandes unter Verwendung der Pressplatte
unter solchen Bedingungen, die zuvor eingestellt worden sind: eine
optimale Formsandverdichtbarkeit α0, eine zulässige Abweichung ±ε der optimalen
Formsandverdichtbarkeit α0 von der tatsächlich vorliegenden Formsandverdichtbarkeit α, eine Zahl
n an herzustellenden Gießformen,
eine relationale Gleichung, die die Korrelation mit dem Verhältnis aus
der Abnahme ΔL
des Abstands, die sich aus der Subtraktion des Abstands L' zwischen der Modellplatte
und der Pressplatte nach dem Zusammenpressen des Formsands und dem
Abstand L zwischen diesen vor dem Zusammenpressen ergibt, und diesem Abstand
L (d. h. der prozentualen Abnahme des Abstands ΔL/L) und die Formsandverdichtbarkeit α;
- b) Ermitteln der prozentualen Abnahme des Abstands ΔL/L und Ersetzen
der prozentualen Abnahme in der relationalen Gleichung zur Berechnung
der Formsandverdichtbarkeit α der
erzeugten Gießform,
- c) Feststellen, ob sich die Abweichung der vorliegenden Formsandverdichtbarkeit α von der
optimalen Formsandverdichtbarkeit α0 innerhalb
der zulässigen
Abweichung ±ε hält, und
- d) Herstellen der nächsten
Gießform,
wenn sich die Abweichung innerhalb des zulässigen Bereichs hält, oder,
wenn sich die Abweichung außerhalb
des zulässigen
Bereichs befindet, Abändern
einer Bedingung durch Übertragen
eines Befehls zur Veränderung
einer Mischbedingung eines Formsandmischers und dann folgendes Herstellen
der nächsten
Gießform,
wodurch Gießformen
in der gewählten
Anzahl n hergestellt werden.
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Die
Abwandlung(en) zu der Mischbedingung des Mischers kann bzw. können jene
sein der eingestellten Verdichtbarkeit des Formsands, wenn er aus dem
Mischer abgegeben wird, und jene jeglicher anderer Bedingung(en),
die zur Realisierung der Veränderungen
der ein gestellten Verdichtbarkeit erforderlich ist bzw. sind. Die
Bedingung zur Verwirklichung der Modifikation der eingestellten
Verdichtbarkeit umfasst bzw. umfassen z. B. die Menge an Wasser,
die mit dem Formsand vermischt wird, da es allgemein bekannt ist,
dass (wie in 4 dargestellt) die Verdichtbarkeit
des Formsandes mit dem Feuchtigkeitsgehalt korreliert ist. Die Bedingung(en)
zur Verwirklichung der Veränderung
der eingestellten Verdichtbarkeit umfasst bzw. umfassen auch die
Temperatur und die Feuchtigkeit in der Anlage und die Temperatur
des Sandes.
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Die
relationale Gleichung, die die Abhängigkeit zwischen der prozentualen
Abnahme des Abstandes, (ΔL/L),
und der Verdichtbarkeit wiedergibt, ist z. B. y
(Verdichtbarkeit, %) = 2,75 × (ΔL/L, %) – 30,4.
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Wenn
die eingestellte Verdichtbarkeit des Formsandes Bei Abgabe aus dem
Mischer verändert wird,
kann die Menge des Wassers, das mit dem Formsand in dem Mischer
vermischt wurde, errechnet werden unter Verwendung beispielsweise
der Gleichung: y (Feuchtigkeitsgehalt, %) = 0,027 × (Verdichtbarkeit, %)
+ 1,67.
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Diese
Gleichung entspricht der relationalen Linie, die in 4 gezeigt
ist.
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Beschreibung der Erfindung
im einzelnen
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Nachfolgend
werden einige der bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung
im einzelnen näher
erläutert.
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1 zeigt
eine Vorrichtung zum Herstellen einer Gießform durch Blasen und Pressen,
auf welche Vorrichtung diese Erfindung angewendet werden kann. Diese
Vorrichtung umfasst eine Modellplatte 1, einen Formkasten 2,
einen Formkasten 3, eine Pressplatte 6, eine Pressplatte 7 und
einen Blaskopf 8.
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Die
Modellplatte 1 wird auch als Wendeplatte (zweiseitige Modellplatte)
bezeichnet. Die Modellplatte 1 hat zwei Formen, eine auf
der Vorderseite und eine auf der Rückseite. Die Formkästen 2 und 3 können so
angeordnet werden, dass sie die Modellplatte 1 passend
umschließen.
Die Pressplatten 6 und 7 können mit Hilfe von Arbeitszylindern 4 und 5 jeweils
verstellt werden. Die Pressplatten 6 und 7 werden
an den Innenflächen
der Formkästen 2 und 3 verschoben.
In dem Formraum, der durch die Formplatte 1, dem Formkasten 2 und
die Pressplatte 6 bestimmt ist, wird das Formsand S aus
dem Blaskopf 8 durch eine Blasdüse 11 eingeblasen.
Gleichzeitig wird ein Formraum, der durch die Formplatte 1,
den Formkasten 3 und die Pressplatte 7 bestimmt
ist, der Formsand S aus dem Blaskopf 8 durch eine Blasdüse 12 eingeblasen
bzw. eingeschossen. Die Blasdüse 11,
die unter dem Blaskopf 8 angeordnet ist und mit diesem
in Verbindung steht, kann mit dem Formkasten 2 über eine Öffnung 9 in
der oberen Wand des Formkastens 2 verbunden werden. Die
Blasdüse 12, die
unterhalb des Blaskopfes 8 angeordnet ist und mit dieser
in Verbindung steht, kann mit dem Formkasten 3 über eine Öffnung 10 in
der oberen Wand des Formkastens 3 verbunden werden. Die
Blasdüsen 11 und 12 können in
die Öffnungen 9 und 10 jeweils
eingeführt
werden, indem der Blaskopf 8 nach unten vorbewegt wird.
In 1 befindet sich der Blaskopf 8 in seiner
untersten Stellung. Mit dem oberen Teil des Blaskopfes 8 ist
eine Verbindungsleitung 14 verbunden. An diese Leitung 14 ist
ein Ventil 13 zur Regelung des Drucks angeschlossen. Die
Leitung 14 ist an eine nicht dargestellte Druckluftquelle angeschlossen.
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Mit
der Pressplatte 6 ist der obere Teil eines Bewegungssensors 15,
der am Maschinengestell angebracht ist, an welchem der Arbeitszylinder 4 befestigt
ist, verbunden. Der Bewegungssensor 15 wird für die Messung
des Weges, den die Pressplatte 6 bewegt wird, verwendet.
Der Sensor 15 gibt Daten über den Wert des zurückgelegten
Wegs an einen nicht dargestellten Mikrocomputer ab. Dieser Mikrocomputer
ist so ausgebildet, dass er ein Steuersignal abgibt, nämlich die
eingestellte Verdichtbarkeit des Formsands S, wenn der Formsand
aus einem nicht dargestellten Mischer zur Herstellung des Formsands
S abgegeben wird. Wenn die eingestellte Verdichtbarkeit verändert werden
muss, werden zur Vornahme der Änderung
aller anderen Bedingung(en), die sich auf die eingestellte Verdichtbarkeit
beziehen, z. B. die Menge des Wassers, gleichzeitig verändert.
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Als
nächstes
wird das Verfahren zum Herstellen einer Gießform unter Verwendung der
zuvor erläuterten
Vorrichtung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 näher erläutert.
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Dem
Mikrocomputer werden eingegeben 1) die Verdichtbarkeit αo, die für das Herstellen
einer Gießform
am günstigsten
ist, 2) die zulässige
Abweichung ±ε zwischen αo und der
tatsächlichen
Verdichtbarkeit, α,
3) die Anzahl, n, der herzustellenden Gießformen und 4) die relationale
Gleichung, die die Korrelation mit dem Verhältnis aus der Abnahme ΔL des Abstands
und der Verdichtbarkeit angibt. Hier wird ΔL aus der Differenz des Abstands
L' zwischen der
Modellplatte 1 und der Pressplatte 6 (7)
nach dem Zusammenpressen des Formsands S und dem Abstand L zwischen
diesen vor dem Zusammenpressen gewonnen und diese Differenz bezogen
auf den Abstand L ergibt die prozentuale Abnahme des Abstands ΔL/L).
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Anschließend wird
Druckluft mit einem vorbestimmten Druck in den Blaskopf 8 über eine
vorbestimmte Zeitdauer durch die Verbindungsleitung 14 eingeleitet.
Während
dieser Zeitdauer befindet sich der Blaskopf 8 in der in 1 dargestellten
Position. Durch Zufuhr der Druckluft in den Blaskopf 8 wird
der Formsand S in den Formraum, der durch die Modellplatte 1,
den Formkasten 2 und die Pressplatte 6 durch die
Blasdüse 11,
die mit der Öffnung 9 verbunden
ist, und in den Formraum, der durch die Modellplatte 1,
den Formkasten 3 und die Pressplatte 7 bestimmt
ist, durch die Blasdüse 12,
die mit der Öffnung 10 verbunden
ist, eingeblasen.
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Anschließend bewegen
die Arbeitszylinder 4 und 5 gleichzeitig die Pressplatten 6 und 7 mit
einem eingestellten Druck, um den Formsand S, der bereits eingebracht
ist, zusammenzudrücken
oder zu pressen. Auf diese Weise werden die beiden Gießformen erzeugt.
Dann werden die Gießformen
aus der Modellplatte 1 und den Formkästen 2 und 3 herausgenommen.
Die Gießformen
werden wie üblich
weiterbehandelt.
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Mit
Hilfe des Mikrocomputers wird die Verdichtbarkeit der Gießform, die
in dem Formkasten 2 hergestellt wurde, berechnet. Das heißt, durch
Abziehen des Abstandes L' zwischen
der Modellplatte 1 und der Pressplatte 6, nachdem
der Formsand S zwischen ihnen zusammengedrückt worden ist, von dem Abstand
L vor dem Zusammendrücken
des Formsandes S wird die Verminderung des Abstands ΔL gewonnen.
Dann wird aus der relationalen Gleichung, die die Korrelation zwischen
der prozentualen Abnahme des Abstandes ΔL/L und der Verdichtbarkeit
die aktuelle Verdichtbarkeit α des
Formsands S, aus dem die Gießform
gebildet ist, errechnet. Die relationale Gleichung lautet beispielsweise y (Verdichtbarkeit, %) = 2,75 × (ΔL/L, %) – 30,4.
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Diese
Gleichung ist als Linie in 3 dargestellt.
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Anschließend wird
mittels des Computers berechnet, ob der Unterschied zwischen der
tatsächlichen
Verdichtbarkeit α und
der optimalen Verdichtbarkeit αo
sich innerhalb des zuläs sigen
Bereichs ±ε befindet.
Wenn die Differenz sich innerhalb des zulässigen Bereichs ±ε bewegt,
wird die nächste
Gießform
ohne Änderung
der Bedingungen hergestellt. Wenn sich die Differenz außerhalb
des zulässigen Bereichs ±ε, je nach
den Bedingungen der hergestellten Gießform, befindet, erzeugt der
Mikrocomputer ein Steuersignal, das eine Bedingung zum Herstellen einer
Gießform
verändert.
Die Bedingung, die verändert
werden kann, umfasst eine Bedingung zur Herstellung des Formsandes
S in dem Mischer. Insbesondere wird zur Veränderung der eingestellten Verdichtbarkeit
des Formsandes, mit welcher dieser aus dem Mischer abgegeben wird,
eine der Mischbedingungen verändert,
z. B. die Menge an Wasser, oder die Temperatur des als Ausgangssand
verwendeten Sandes oder die Zusammensetzung der Rohmaterialien oder
die Temperatur und die Feuchtigkeit des Raums, in dem der Mischer
betrieben wird. Die Verdichtbarkeit des Formsandes S bei der Abgabe
aus dem Mischer wird am stärksten
durch die Menge an Wasser beeinflusst. Fernerhin ist, wie dies in 4 dargestellt
ist, die Korrelation zwischen der Verdichtbarkeit (die wie oben
erläutert
berechnet werden kann oder welche mit Hilfe einer genormten Methode bestimmt
wird) und der Feuchtigkeitsgehalt bekannt. Aus diesem Grund wird
die Veränderung
der eingestellten Verdichtbarkeit üblicherweise durch Veränderung
der Menge an Wasser bewirkt.
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In
dem Mischer wird der Formsand S derart zubereitet, dass er eine
Verdichtbarkeit aufweist, die größer ist
als die optimale Verdichtbarkeit α0,
da während
der Zeit, die der Formsand S vom Mischer zum Blaskopf transportiert
wird, der Formsand S austrocknet und dadurch die Verdichtbarkeit
vermindert wird. Die gewünschte
Verdichtbarkeit des Formsandes S, der in dem Mischer gewonnen wird,
ist die eingestellte Verdichtbarkeit.
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Die
Bedingungen, mit denen der Sand vermischt wird, können nur
wenn eine neue Charge an Mischsand S erzeugt wird, verändert werden.
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Für jeden
Satz an hergestellten Gießformen wird
die tatsächliche
Verdichtbarkeit α errechnet
und mit der optimalen Verdichtbarkeit α0 verglichen. Wie bereits oben
näher erläutert, wird bei
Bedarf, d. h. wenn die tatsächlich
Verdichtbarkeit α sich
außerhalb des
zulässigen
Bereichs ±ε befindet,
jede Bedingung, deren Veränderung
erforderlich ist, geändert
werden, bevor der nächste
Satz an Gießformen
hergestellt wird. Folglich wird eine zuvor festgelegte Anzahl n von
zu erzeugenden Gießformen
hergestellt.
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Bei
der in 1 dargestellten Vorrichtung werden gleichzeitig
jeweils 2 Gießformen
hergestellt. Es ist jedoch die Anzahl der gleichzeitig herstellbaren Gießformen
nicht begrenzt. Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise auch
auf eine Vorrichtung angewendet werden, mit welcher zu einer gegebenen
Zeit jeweils nur eine Gießform
oder drei oder mehr Gießformen
gleichzeitig hergestellt werden. Auch die Ausrichtung der Modellplatte 1 ist
nicht eingeschränkt.
Die vorliegende Erfindung kann auch bei einer Vorrichtung eingesetzt
werden wie sie beispielsweise in 5 dargestellt
ist, bei der die Modellplatte 1 zwei Modelle aufnimmt,
eine auf der oberen Seite und eine auf der unteren Seite.
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Wirkungen der Erfindung
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Mit
der vorliegenden Erfindung kann aus den Werten, die durch Messung
der Höhe
(oder Dicke) des Formsandes in dem Formkasten, die Verdichtbarkeit
des Formsandes, aus dem die Gießform
hergestellt wird, errechnet werden. Dem gemäß kann schnell beurteilt werden,
ob sich die Verdichtbarkeit innerhalb eines zulässigen Bereichs befindet. Ferner, wenn
die Verdichtbarkeit außerhalb
eines zulässigen Bereichs
liegt, kann die nächste
Gießform
hergestellt werden, nachdem eine Mischbedingung des Mischers abgeändert worden
sind. Folglich können selbst
dann, wenn sich die Eigenschaften und Zustände des Formsandes ändern, Gießformen
mit den gewünschten
und geeigneten Eigenschaften und Zuständen stetig hergestellt werden.