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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Formmaschine zur Herstellung
kastenloser Formen, die mit Mitteln zur automatischen Platzierung
von Kernen in den Hohlräumen
von durch die Formmaschine erzeugten Sandformen versehen ist, wie
im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist.
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STAND DER TECHNIK
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Eine
automatische Kernzulegemaschine ist in der US-A-4 590 982 offenbart.
Bei dieser Maschine sind die Kerne in Taschen in einer Maske getragen, die
die Kerne in den Hohlräumen
der Formen platziert. Typischerweise sind die Kerne durch Unterdruck
gehalten. Die Vorrichtung ist dazu geeignet, Kerne in Formen, die
nach oben öffnende
Formhohlräume
aufweisen, zu platzieren. Dazu wird die Kernmaske nach unten und
seitlich durch einen kurzen Bogen von einer Kernladestellung in
eine Vor-Zulegestellung
geschwenkt und danach vertikal in eine Kernfreigabestellung gesenkt,
um die Kerne in der Form zu platzieren. Wenn sich die Maske in ihrer
Ladestellung befindet, weisen die Taschen von der Formstation weg,
um das Laden der Kerne in die Taschen von der Maschinenseite zu
ermöglichen.
Um die kombinierte Dreh-, seitliche und vertikale Bewegung durchzuführen, wird
der Maskenhalter von einem komplexen Verbindungsmechanismus geführt. Die
Platzierung der Kerne muss jedoch präzise erfolgen und erfordert
relativ hohe Kräfte,
um die Kerne in die Formhohlräume
zu pressen. Überdies
dürfen
die Kräfte
die Konstruktion nicht verformen, da dies zum Bruch des Kerns führen könnte. Es
ist sehr schwierig, diese Kriterien mit dem komplexen Verbindungsmechanismus
der bekannten Kernzulegemaschine zu erfüllen.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Vor
diesem Hintergrund ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
Formmaschine zur Herstellung kastenloser Formen der Art, auf die
zu Beginn Bezug genommen wurde, bereitzustellen, die die oben erwähnten Probleme überwindet.
Dieses Ziel wird in Übereinstimmung
mit einer Formmaschine zur Herstellung kastenloser Formen erreicht,
die einen Unterkasten und einen Oberkasten umfasst, die derart angeordnet
sind, dass sie relativ zueinander bewegbar sind, eine Kernzulegeeinrichtung
zur Platzierung von Kernen in nach oben weisenden Hohlräumen einer
Form, die in dem Unterkasten angeordnet ist, wobei die Kernzulegeeinrichtung
eine Kernmaske mit Taschen umfasst, die wahlweise betätigbar ist,
um Kerne zu halten oder freizugeben, wobei die Kernmaske durch einen
Halter getragen ist, der um eine horizontale Achse herum drehbar
gelagert ist, um zwischen einer Kernfreigabestellung und einer Kernladestellung
zu verschwenken, wobei die Kernmaske nach unten in Richtung der
Form weist, wenn sie sich in der Kernfreigabestellung befindet, und
seitlich von der Form weg weist, wenn sie sich in der Kernladestellung
befindet, wobei der Unterkasten derart angeordnet ist, dass er in
einer im Wesentlichen horizontalen Richtung zu und von einer Kernzulegestellung
direkt unter der Kernmaske in seine Kernfreigabestellung bewegbar
ist, und der Unterkasten derart angeordnet ist, dass er nach oben
zu und nach unten von der Kernmaske bewegbar ist, wenn er sich in
der Kernzulegestellung befindet.
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Durch
Verwendung des Unterkastens zur Ausführung der vertikalen Bewegung
der Form in Richtung der Kernmaske kann der Aufbau des Füh rungsmechanismus
zum Schwenken der Maske zwischen einer Kernladestellung und einer
Kernfreigabestellung deutlich vereinfacht werden. Dies resultiert
in einem steiferen und präziseren
Führungsmechanismus.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird der Führungsmechanismus
durch eine seitliche Welle gebildet, die durch den Rahmen der Formmaschine
drehbar unterstützt
ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
die Steifigkeit der Konstruktion weiter erhöht werden, indem sie Unterstützungspunkte
in der Form von an dem Grundrahmen fixierten Streben umfasst, die
in einer vertikalen Richtung Unterstützung bieten, und die in Kontakt
mit dem Halter gelangen, wenn er sich in der Kernfreigabestellung
befindet, um eine Biegung des Halters zu verringern, wenn die Kerne
in die Form gepresst werden.
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Gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform
ist der Halter um eine weitere im Wesentlichen vertikale Achse drehbar
gelagert, um die Kernzulegeeinrichtung von einem Kernzulegebereich
der Formmaschine weg zu schwenken, um Platz für ein manuelles Zulegen des
Kerns oder ein manuelles Ausblasen von restlichem Sand an einer
Form zu machen.
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Der
Kernmaskenhalter ist gemäß einer
Ausführungsform
als halboffener Kasten ausgebildet und bildet zusammen mit der Kernmaske
einen Unterdruckverteiler zum Halten der Kerne.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Im
folgenden detaillierten Abschnitt der vorliegenden Beschreibung
wird die Erfindung in größerem Detail
unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsformen der Formmaschine
zur Herstellung kastenloser Formen gemäß der Erfindung, die in den
Zeichnungen dargestellt sind, beschrieben, wobei
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1 eine
Ansicht der Formmaschine von der Seite zeigt, wobei sich die Kernmaske
in der Kernladestellung befindet,
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2 eine
Ansicht der Formmaschine von der Seite in einem nächsten Zustand
zeigt, in dem die Kernmaske sich in die Kernfreigabestellung bewegt hat,
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3 dieselbe
Ansicht in einem nächsten Schritt
zeigt, in dem der Unterkasten sich unter die Kernmaske bewegt hat,
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4 dieselbe
Ansicht in einem folgenden Schritt zeigt, in dem der Unterkasten
sich nach oben zu der Kernmaske bewegt hat,
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5 dieselbe
Ansicht in dem folgenden Schritt zeigt, in dem der Unterkasten nach
unten bewegt wird,
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6 dieselbe
Ansicht in dem folgenden Schritt zeigt, in dem der Unterkasten wieder
unter den Oberkasten bewegt wird,
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7 dieselbe
Ansicht in dem folgenden Schritt zeigt, in dem die Kernmaske nach
oben in die Kernladestellung geschwenkt wird und der Unterkasten
nach oben zu dem Oberkasten bewegt wird,
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8 dieselbe
Ansicht in dem folgenden Schritt zeigt, in dem der Schwenkrahmen
um 90° geschwenkt
wird, und
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9 eine
Vorderansicht der Formmaschine ist, in der die Kernmaske in eine
inaktive Stellung von dem Kernzulegebereich weg bewegt ist.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
in den 1 bis 8 gezeigte Formmaschine ist
mit einem Grundrahmen 1 versehen, der die weiteren Komponenten
der Maschine trägt. Ein
Schwenkrahmen 2 ist durch eine Welle 2b drehbar
an dem Grundrahmen 1 befestigt; der Schwenkrahmen 2 ist
durch einen Hydraulikzylinder 2a drehbar. Der Schwenkrahmen 2 unterstützt den
Oberkasten 3 und den Unterkasten 4 sowie die erste
Pressplatte 5 und die zweite Pressplatte 6.
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Der
Oberkasten 3 ist an dem Schwenkrahmen 2 fixiert.
Die erste Pressplatte 5 ist durch zwei Führungsstangen 5a, 5b an
dem Schwenkrahmen aufgehängt.
Die oberen Enden der Führungsstangen 5a, 5b sind
durch einen Bügel 33 miteinander
verbunden. Ein hydraulischer Stellantrieb 7 aktiviert die Auf-
und Abbewegung der ersten Pressplatte. Die erste Pressplatte 5 ist
in dem Oberkasten 3 bewegbar eingepasst.
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Ein
Unterkasten 4 ist unter dem Oberkasten 3 angeordnet.
Der Unterkasten 4 ist durch ein Paar Führungsstangen 8, 9 derart
an dem Schwenkrahmen 2 aufgehängt, dass eine lineare Bewegung
in Bezug auf Letzeren zugelassen wird. Zwei hydraulische Stellantriebe 10 sind
an einem Ende des Unterkastens 4 und an dem gegenüberliegenden
Ende an dem Schwenkrahmen 2 befestigt. Somit kann der Unterkasten 4 durch
den zweiten hydraulischen Stellantrieb 10 nach oben und
nach unten bewegt werden, um den Unterkasten 4 nach oben
in Richtung des Oberkastens 3 und von diesem weg zu bewegen.
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Der
Unterkasten 4 ist ferner durch ein zweites Paar sich horizontal
erstreckender Führungsstangen 71, 72 derart
an dem Schwenkrahmen aufgehängt,
dass eine lineare Bewegung von einer Stellung direkt unter dem Oberkasten 3 in
eine Kernzulegestellung direkt unter der Kernmaske 45 (siehe 3)
(wenn sie sich in ihrer Kernfreigabestellung befindet, wie unten
erläutert)
zugelassen wird. Ein Paar siebter hydraulischer Stellantriebe 44 ist
an einem Ende an dem Schwenkrahmen 2 und mit seinem gegenüberliegenden
Ende an dem Unterkasten 4 befestigt. Somit ist der Unterkasten 4 durch
Betätigung des
siebten hydraulischen Stellantriebes 44 vorwärts und
rückwärts bewegbar.
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Der
Oberkasten 3 und der Unterkasten 4 definieren
auf ihrer linken Seitenwand („links" wie in 1)
eine Sandfüllöffnung 12 (9).
Diese Sandfüllöffnungen
sind so angeordnet, dass sie an die Sandblasdüsen 24, 25 stoßen, wenn
der Oberkasten 3 und der Unterkasten 4 durch den
Schwenkrahmen 2 in die vertikale Stellung gedreht werden.
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Eine
Formplatte ist derart an dem Schwenkrahmen 2 aufgehängt, dass
eine horizontale translatorische Bewegung auf der Formplatte in
den und aus dem Raum zwischen den Kästen 3, 4 zugelassen wird.
Ein vierter hydraulischer Stellantrieb (nicht gezeigt) aktiviert
die Bewegung der Formplatte in die und aus der Formmaschine.
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Ein
von dem Grundrahmen 1 getragener Pressrahmen 18 erstreckt
sich horizontal, und ist derart an dem Grundrahmen aufgehängt, dass
eine horizontale übertragene
Bewegung zugelassen wird, um einen Ausgleich der auf die Pressplatte 5, 6 ausgeübten Kraft
zu ermöglichen.
Ein fünfter
hydraulischer Stellantrieb 22 ist an einem Ende des Pressrahmens 18 befestigt
und kann auf die zweite Pressplatte 6 wirken. Der Peesrahmen 18 überträgt die Kraft
auf ihr anderes Ende, um dieselbe Kraft auf die erste Pressplatte 5 aufzubringen.
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Ein
Blaskopf 23 mit einem Sand-Einlass-Abschnitt der Oberseite
zu Sandblasdüsen 24, 25 ist
an dem Grundrahmen 1 in einer derartigen Stellung befestigt,
dass die Sandblasdüsen 24, 25 mit
den jeweiligen Sandfüllöffnungen 12 des
Unterkastens und des Oberkastens in Eingriff treten, wenn letztere
sich in ihrer vertikalen Stellung befinden.
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Die
Kernzulegeeinrichtung 40 umfasst eine Kernmaske 45 mit
einer flachen Seite 47, die mit Taschen 49 zur
Aufnahme der Kerne 50 versehen ist. Die Kernmaske 45 ist
wahlweise betätigbar,
um die Kerne 50 zu halten und freizugeben. Die Kerne sind in
den Taschen 49 durch Aufbringen von Unterdruck gehalten.
Ein Halter (Kernrahmen 55) hält die Kernmaske. Der Kernrahmen 55 ist
mit einer Unterdruckquelle (nicht gezeigt) zur wahlweisen Aufbringung von
Unterdruck zum Halten der Kerne 50 in den Taschen 49 verbunden.
Die Kernmaske 45 ist durch eine erste horizontale Welle 60 drehbar
aufgehängt, die
eine Drehbewegung zwischen der Kernladestellung und der Kernfreigabestellung
zulässt.
Ein achter hydraulischer Stellantrieb 62 ist wirksam mit
dem Kernrahmen 55 verbunden, um die Schwenkbewegung des
Kernmasts 45 zwischen der Kernladestellung und der Kernfreigabestellung
zu bewirken.
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Der
Kernrahmen 55 wird in der Kernfreigabestellung durch Streben 70,
die an dem Grundrahmen 1 fixiert sind, getragen. Vorzugsweise
sind die drei Ecken des Kernrahmens 55 (wobei die vierte
durch die horizontale Welle 60 belegt ist) in der Kernfreigabestellung
des Kernrahmens 55 durch die Streben 70 in Eingriff
gebracht. Die Kraft, mit der der Unterkasten 4 nach oben
zu der Kernmaske 45 drückt,
ist beträchtlich.
Die Streben 70 minimieren die Verformung der Kernmaske 45 während dieser
Phase, wodurch die Gefahr eines Kernbruchs verringert wird.
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Die
Welle 60 ist direkt an einem Unterrahmen 80 aufgehängt und
ist somit nur indirekt an dem Grundrahmen 1 aufgehängt. Der
Unterrahmen 80 ist an dem Grundrahmen 1 durch
eine zweite im Wesentlichen horizontale Achse aufgehängt. Die
Kernzulegeeinrichtung 40 mit der Welle 60, dem
Kernrahmen 55 und der Kernmaske 45 kann somit
von einer aktiven Stellung in eine inaktive (gepunktete Linien) Stellung
von dem Kernzulegebereich der Formmaschine weg geschwenkt werden
(siehe 9). Diese Bewegung wird händisch ausgeführt. Dies
erlaubt ein manuelles Zulegen des Kerns direkt in die Form in dem
Unterkasten 4 und / oder ein Ausblasen von restlichem Sand
an der Form oder in den Formhohlräumen mit Druckluft.
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Ein
Lichtgitter 90 sichert den Kernzulegebereich, wobei ein
Teil des Lichtgitters, der durch den Kernrahmen 55 unterbrochen
wird, wenn er sich in der Kernladestellung befindet, abgeschaltet
wird, so dass die Bedienung der Maschine nicht unterbrochen wird,
wenn der Halter sich in der Kernladestellung befindet.
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Arbeitsweise
der Maschine
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Die
Kernmaske 45 wird mit Kernen in einer herkömmlichen
Art und Weise beladen, wenn die Kernmaske 45 sich in der
in 1 gezeigten Stellung befindet, in der die flache
Seite 47 der Kernmaske 45 einen Winkel von annähernd 15° mit der
Vertikalen bildet, so dass die Kernmaske 45 geringfügig nach oben
weist.
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Nachdem
die Kernmaske 45 mit Kernen 50 beladen wurde,
wird Unterdruck aufgebracht, um die Kerne zu halten, und die Kernmaske
wird in die Kernfreigabestellung geschwenkt, wie durch den Pfeil
in 2 angezeigt. In dieser Stellung weisen die Kerne nach
unten.
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Im
nächsten
Schritt wird der Unterkasten 4 durch den siebten hydraulischen
Zylinder 44 in einer horizontalen Richtung von der Stellung
direkt unter dem Oberkasten 3 in eine Kernzulegestellung
direkt unter der Kernmaske 45 bewegt, wie durch den Pfeil in 3 angezeigt.
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Der
Unterkasten 4 wird danach durch den zweiten Stellantrieb 10 nach
oben in Richtung der Kernmaske 45 bewegt (4),
wie durch den Pfeil in 3 angezeigt. In dem Unterkasten 4 befindet
sich eine Formhälfte
(eine untere Formhälfte),
die in dem vorhergehenden Produktionszyklus gebildet wurde. Der
Unterkasten 4 wird angehoben, bis die Kerne 50 in
die Hohlräume
in der Form gepresst werden. Die Kerne 50, die mittels
Unterdruck in der Kernmaske gehalten wurden, werden nun freigegeben,
indem nicht länger
Unterdruck aufgebracht wird. Somit werden die Kerne 50 in
die Hohlräume
der Form gelegt und der Unterkasten 4 wird wieder nach
unten bewegt (5) und danach in einer horizontalen
Richtung bewegt, um ihn direkt unter dem Oberkasten 3 anzuordnen.
Danach wird die Kernmaske 45 von ihrer Kernfreigabestellung
in Richtung ihrer Kernladestellung, wie durch den Pfeil in 7 angezeigt, über einen
Winkel von 90° bis
110° geschwenkt,
in Abhängigkeit
von dem bevorzugten Kernladewinkel (0° bis 15° mit der Vertikalen).
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Während der
Bediener damit beschäftigt
ist, die Kerne in die Kernmaske zu laden, wird der Unterkasten 4 angehoben,
bis die obere Fläche
des Unterkastens 4 mit der unteren Fläche des Oberkastens 3 in
Kontakt steht, was bewirkt, dass die Formfläche der Oberform mit der Formfläche der unteren
Formhälfte
in Kontakt gebracht wird, wobei die Kerne 50 in den Hohlräumen platziert
sind (7).
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Danach
(nicht gezeigt) wird die erste Pressplatte 5 gesenkt, um
die Oberform und die untere Formhälfte von dem Oberkasten 3 und
dem Unterkasten 4 zu trennen. Die zweite Pressplatte 6 wird gleichzeitig
gesenkt und dient als Tisch für
die überlagerte
Oberform und untere Formhälfte
und befördert
die Oberform und die untere Formhälfte nach unten in eine Stellung,
in der die überlagerte
Oberform und untere Formhälfte
von der Formmaschine ausgestoßen
werden können.
Im nächsten
Schritt (nicht gezeigt) drückt
ein sechster hydraulischer Stellantrieb 28 die überlagerte
Oberform und untere Formhälfte
von der abgesenkten Pressplatte 6 auf ein Fördermittel
neben der Maschine.
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Die
Formmaschine fährt
fort, indem sie den Unterkasten 4 senkt und die Formplatte 15 seitlich
in den Raum zwischen dem Oberkasten 3 und dem Unterkasten 4 (der
Arbeitsschritt ist nicht gezeigt) verschiebt. Dieser Schritt wird
als Beginn eines neuen Zyklus betrachtet. Der Unterkasten 4 und
die zweite Pressplatte werden durch den zweiten Stellantrieb 10 bzw.
die dritten Stellantriebe 13a nach oben in Richtung des
Oberkastens bewegt, wodurch die Formplatte zwischen den Oberkasten
und den Unterkasten 4 geklemmt wird.
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Im
nächsten
Schritt wird der Schwenkrahmen durch den hydraulischen Stellantrieb 2a über 90° von der
horizontalen Stellung in die vertikale Stellung gedreht, wie in 8 gezeigt.
Die Sandblasdüsen 24, 25 des
Blaskopfes 23 stoßen
nun an die Sandfüllöffnungen 12 des
jeweiligen Kastens. Im folgenden Schritt werden die Räume der
Kästen,
die die Formhälften
bilden, mit Sand gefüllt,
indem Druckluft in den Blaskopf 23 zugeführt wird.
Dann wird der Sand verdichtet, indem der fünfte Stellantrieb betätigt wird,
der auf den Pressrahmen wirkt. Als Ergebnis werden durch Kompression
in dem Oberkasten und dem Unterkasten 4 eine Oberform und
eine untere Formhälfte
geformt. Nach einem vorbestimmten Intervall wird der Schwenkrahmen 2 über 90° von der vertikalen
Stellung zurück
in seine Ausgangsstellung gedreht, in der der Oberkasten 3 und
der Unterkasten 4 ihre horizontalen Stellungen einnehmen.
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Im
nächsten
Schritt werden der Unterkasten 4 und die untere Pressplatte 6 in Übereinstimmung gesenkt
und die Formplatte wird gesenkt, um ihre Stellung zwischen dem Oberkasten
und dem Unterkasten einzunehmen, wodurch bewirkt wird, dass die Formplatte
sich von dem Oberkasten 3 trennt (nicht gezeigt). Die Formplatte
wird aus dem Raum zwischen dem Oberkasten 3 und dem Unterkasten 4 zurückgezogen
und der selbe Zustand des Produktionszyklus wie in 1 ist
erreicht und ist bereit für den
nächsten
Zyklus, der für
eine Massenproduktion von kastenlosen Formen wiederholt werden kann.
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Somit
hat der Bediener nahezu die gesamte Zeit des Produktionszyklus zum
Laden der Kerne 50 in die Kernmaske 45 zur Verfügung.
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Obwohl
vorstehend eine spezifische Ausführungsform
der Formmaschine beschrieben wurde, sind verschiedene Abwandlungen
innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert
ist, möglich.
Zum Beispiel können
die Kerne 50 mechanisch oder pneumatisch mit aufblasbaren
Elementen in der Kernmaske gehalten werden.
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Das
Schwenken der Kernmaske ist nicht auf den achten hydraulischen Stellantrieb 62 begrenzt, sondern
kann durch jeden beliebigen anderen herkömmlichen Stellantrieb wie z.
B. einen pneumatischen Stellantrieb oder einen elektrischen Stellantrieb
bewirkt werden, oder das Schwenken kann manuell bewirkt werden.
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Das
Schwenken der Kernzulegeeinrichtung kann durch jeden beliebigen
anderen geeigneten Stellantrieb an Stelle des neunten hydraulischen Stellantriebes 85 bewirkt
werden. Weitere Beispiele für
geeignete Stellantriebstypen sind pneumatische Stellantriebe und
elektrische Stellantriebe. Das Schwenken kann auch manuell bewirkt
werden.
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- 1
- Grundrahmen
- 2
- Schwenkrahmen
- 2a
- Stellantrieb
- 2b
- Welle
- 3
- Oberkasten
- 4
- Unterkasten
- 5
- erste
Pressplatte
- 5a
- Führungsstange
- 5b
- Führungsstange
- 6
- zweite
Pressplatte
- 7
- erster
Stellantrieb
- 8
- Führungsstange
- 9
- Führungsstange
- 10
- zweiter
Stellantrieb
- 12
- Sandfüllöffnung
- 13
- Führungsstange
- 14
- Führungsstange
- 18
- Pressrahmen
- 22
- fünfter Linear-Stellantrieb
- 23
- Blaskopf
- 24
- Sandblasdüse
- 25
- Sandblasdüse
- 28
- sechster
Stellantrieb
- 33
- Bügel
- 34
- Führungsrahmen
- 40
- Kernzulegeeinrichtung
- 44
- siebter
hydraulischer Stellantrieb
- 45
- Kernmaske
- 47
- flache
Seite
- 49
- Tasche
- 50
- Kern
- 55
- Kernrahmen
- 60
- erste
horizontale Welle
- 62
- achter
hyraulischer Stellantrieb
- 70
- Streben
- 71
- Führungsstange
- 72
- Führungsstange
- 80
- Unterrahmen
- 90
- Lichtgitter