-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten
von Formsand.
-
Beschreibung
des Standes der Technik
-
Bei
einem herkömmlichen
Verfahren zum Verdichten von Formsand, der in einen durch eine Formplatte
und einen Formkasten gebildeten Formraum eingefüllt wurde, wird eine Einrichtung
zum Verdichten des Formsandes und die Formplatte relativ zueinander
bewegt. Bei diesem Verfahren benötigt eine
Formmaschine einen großen
Hydraulikzylinder zum vertikalen Bewegen der Formplatte und hat
somit ein große
Bauhöhe.
Dies erzeugt beispielsweise dahingehend ein Problem, dass eine Vertiefung
in einem Boden bereitgestellt werden muss, wenn die Maschine darauf
aufgestellt wird. Des Weiteren kann das Trennen einer erzeugten
Sandform von der Formplatte nicht stabil durchgeführt werden.
Es ist daher schwierig, die Entformungsschräge der Sandform zu verkleinern.
Eine große
Entformungsschräge würde eine
Sandform schwer machen. Dies ist gewiss nicht bevorzugt. Ferner
können,
auch wenn sich die Eigenschaften des Formsandes verändern, die Verdichtungsbedingungen
nicht leicht abgeändert werden.
-
Beispiele
für jüngere Entwicklungen
auf diesem Gebiet sind in der europäischen Offenlegungsschrift
EP 1 149 646 und der internationalen
Offenlegungsschrift WO 01/78921 offenbart. Es bleibt jedoch noch
Raum für
Verbesserungen und Optimierungen derartiger Sandformungsverfahren
und -vorrichtungen.
-
Die
Erfindung wurde angesichts der vorstehend besprochenen Nachteile
konzipiert. Ein Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren
bereitzustellen, das keinen großen
Hydraulikzylinder zum vertikalen Bewegen einer Formplatte erfordert,
der eine Vertiefung benötigt,
und das nahezu den gesamten Formsand, der in einen durch einen Formkasten
und eine Formplatte gebildeten Formraum eingefüllt wurde, bis zu einem gewünschten
Grad verdichten kann.
-
Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verdichten
von Formsand bereitzustellen, bei dem eine kleine Entformungsschräge für eine Sandform
vorgesehen werden kann.
-
Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Verdichten
von Formsand bereitzustellen, bei dem eine Sandform mit einer gleichmäßigen Höhe auch
dann unter besten Verdichtungsbedingungen erzeugt wird, wenn sich
die Eigenschaften des Formsandes verändern.
-
Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Formmaschine zum Ausführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens
bereitzustellen.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Verdichten von Formsand
in einem Formraum bereit, der durch eine Formplatte, ein Rahmenelement
(oder Formkasten) und einen Füllrahmen gebildet
ist, wie in den unabhängigen
Ansprüchen
1, 6 und 11 angegeben. Die vorliegende Erfindung stellt außerdem eine
Vorrichtung zum Verdichten von Formsand bereit, wie in Anspruch
12 angegeben. Bevorzugte Merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
-
Zu
dem oben genannten Zweck ist das erfindungsgemäße Verfahren ein Verfahren
zum Verdichten von Formsand in einem Formraum, der durch eine Formplatte,
die in einer horizontalen Stellung befestigt ist, wenn der der Formsand
verdichtet wird, einen Nivellierrahmen, der zur vertikalen Gleitbewegung
rund um den Außenumfang
der Formplatte angeordnet ist, ein Rahmenelement, das zur vertikalen Bewegung
oberhalb des Nivellierrahmens angeordnet ist, und einen Füllrahmen
gebildet ist, der zur vertikalen Bewegung oberhalb des Rahmenelements angeordnet
ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Zuführen von
Formsand in den Formraum, primäres
Verdichten des Formsandes im Formraum von oben durch eine Presseinrichtung,
wobei zumindest der Nivellierrahmen so eingestellt ist, dass er
nicht abgesenkt werden kann, und sekundäres Verdichten des Formsandes
im Formraum von oben durch die Presseinrichtung, wobei der Nivellierrahmen,
das Rahmenelement und der Füllrahmen
so eingestellt sind, dass diese abgesenkt werden können.
-
Gemäß einem
Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann das Verfahren den Schritt des Einstellens des Volumens des
Formraums umfassen, bevor der Schritt des Zuführens des Formsands in den
Formraum stattfindet.
-
Bei
dieser Erfindung bezeichnet der Begriff "Rahmenelement" einen Formkasten, wenn eine zu erzeugende
Form eine in einem Formkasten gehaltene Form ist, oder einen Formrahmen,
wenn eine zu erzeugende Form eine formkastenlose Form ist. Des Weiteren
umfasst eine zu erzeugende "Form" eine in einem Formkasten
gehaltene Form und eine formkastenlose Form, die aus einem Formrahmen
entfernt worden ist, nachdem sie in dem Formrahmen verfestigt wurde.
Ferner kann der Druck zum sekundären
Verdichten des Formsandes gleich dem Druck zum primären Verdichten
des Formsands sein. Ein höherer
Druck beim sekundären
Verdichten als beim primären
Verdichten würde
jedoch die Wirkung der Erfindung erhöhen. Des Weiteren kann bei
der Erfindung die Presseinrichtung eine beliebige Art eines einzelnen
Elements zum Verdichten von Formsand oder aus mehreren Elementen
zum Verdichten von Formsand sein, wobei derartige Elemente mit flexiblen
Folien versehen sind, auf die Druckluft angelegt wird, etc. Ferner
kann der Formsand nach dem Schritt des Einstellens des Formraumvolumens
dem Formraum zugeführt
werden. Dadurch können
die Verdichtungsbedingungen in Übereinstimmung
mit der Veränderung
des Formsandes leicht festgelegt werden.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
eine schematische Schnittansicht einer zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendeten Formmaschine.
-
2 ist
eine schematische Schnittansicht einer anderen, zum Ausführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendeten Formmaschine, die eine Darstellung der Maschine vor
Betriebsbeginn zeigt.
-
3 ist
eine Ansicht der Formmaschine gemäß 2, die das
Bilden eines Formraums zeigt.
-
4 ist
eine Ansicht der Formmaschine gemäß 3, die das
Einfüllen
des Formsands in den Formraum zeigt.
-
5 ist
eine Ansicht der Formmaschine gemäß 4, die das
Pressen des Formsands im Formraum zeigt.
-
6 ist
eine Ansicht der Formmaschine gemäß 5, die das
Trennen einer erzeugten Sandform von der Formplatte und das Einfüllen des
Formsands in den Sandbehälter
der Maschine zeigt.
-
7 ist
eine Ansicht der Formmaschine gemäß 6, die einen
ausgetauschten Formkasten und eine ausgetauschte Formplatte zeigt.
-
8 ist
ein Diagramm zur Darstellung des zum Aufwärtspressen des Nivellierrahmens
der Maschine gemäß 2 verwendeten
Druckes.
-
9 ist
ein Flussdiagramm, das die Steuerung zum erfindungsgemäßen Verdichten
des Formsandes zeigt.
-
10 ist
ein Diagramm, das das erfindungsgemäße Rückführen der Höhe des Formkastens zeigt.
-
11 ist
eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Formmaschine.
-
12a–12d sind Schnittansichten der Formmaschine gemäß 11,
die verschiedene Betriebsphasen darstellen.
-
Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
-
Die
erste Ausführungsform
einer die vorliegende Erfindung ausführenden Formmaschine wird nun
unter Bezugnahme auf 1 erläutert. Die Formmaschine umfasst
eine Formplatte 1, die in einer horizontalen Stellung befestigt
ist, einen Nivellierrahmen 2, der zur vertikalen Gleitbewegung
rund um den Außenumfang
der Formplatte 1 angeordnet ist, einen Formkasten 3 als
Rahmenelement, der zur vertikalen Bewegung oberhalb des Nivellierrahmens 2 angeordnet
ist, einen Füllrahmen 4,
der zur vertikalen Bewegung oberhalb des Formkastens 3 angeordnet ist,
und eine Presseinrichtung 5 mit einem unteren Abschnitt,
der in den Füllrahmen 4 eintreten
kann.
-
Die
ein Muster umfassende Formplatte 1 ist an der Oberseite
eines Formplattenträgers 19a eines Formplattenwechslers 19 (nachfolgend
erläutert)
befestigt. Sofern erforderlich, kann die Formplatte 1 mit Luftlöchern (nicht
gezeigt) versehen sein, die in Abhängigkeit von der Form des Musters
in ihre Oberseite eingelassen sind. Der Nivellierrahmen 2 ist
derart in den Formplattenträger 19a eingesetzt,
dass er durch mehrere Hydraulikzylinder 6 vertikal bewegt wird,
die ebenfalls in den Formplattenträger 19a an Stellen
unterhalb des Nivellierrahmens eingelassen sind, um als Mittel zum
vertikalen Bewegen des Nivellierrahmens zu fungieren. Der Formkasten 3 wird durch
einen Transportmechanismus 9 vorwärts und rückwärts befördert (in die senkrecht zur
Ebene der Zeichnung verlaufende Richtung). Der Transportmechanismus 9 besteht
aus Flanschrollen 7, 7, die in Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
mit Abstand voneinander angeordnet und an Rahmen 8, 8 befestigt sind,
die wiederum an einem sich vertikal bewegenden Rahmen 10 aufgehängt sind.
Der vertikal bewegbare Rahmen 10 übergreift die oberen (distalen)
Enden der Kolbenstangen zweier nach oben weisender Hydraulikzylinder 12, 13,
die wiederum auf einer Basis oder Flächenplatte 11 der
Formmaschine nahe der rechten und linken Seite der Flächenplatte 11 montiert
sind, so dass der Rahmen 10 durch die Zylinder 12, 13 vertikal
bewegt wird.
-
Der
Füllrahmen 4 ist
an den Kolbenstangen der nach unten weisenden Hydraulikzylinder 14, 14 aufgehängt, die
wiederum an den Rahmen 8, 8 montiert sind. Schienen 20, 20 sind
an den Rahmen 8, 8 befestigt. Die Presseinrichtung 5 ist über Flanschrollen 21, 21 an
den Schienen 20, 20 montiert, so dass sie sich
vorwärts
und rückwärts bewegen
kann. Die Presseinrichtung weist mehrere Presselemente 18 auf,
von denen jedes als Parallelepiped ausgebildet ist und die vertikal
bewegbar sind. Des Weiteren ist ein Sandeinfülltrichter (nicht gezeigt)
zum Abmessen einer Menge Formsand und zur Vorwärts- und Rückwärtsbewegung auf den Schienen 20, 20 montiert. Ferner
ist der Formplattenwechsler 19 an seinem mittigen Abschnitt
drehbar an einem der zwei nach oben weisenden Zylinder 12, 13 (bei
dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel am linken Zylinder 12)
montiert. Der Formplattenwechsler 19 weist einen weiteren Formplattenträger 19b an
einem Ende auf, das dem anderen Ende, an dem der Formplattenträger 19a gehalten
ist, entgegengesetzt ist. Der Formplattenträger 19b trägt eine
weitere Formplatte 1a. Ein Nivellierrahmen 2 und
Hydraulikzylinder 6 zum vertikalen Bewegen des Nivellierrahmens
sind, genauso wie beim Formplattenträger 19a, ebenfalls
in den Formplattenträger 19b eingelassen.
-
Nun
wird der Betrieb der Formmaschine erläutert. Zunächst werden die Hydraulikzylinder 6 des Formplattenträgers 19a betätigt, um
den Nivellierrahmen 2 in seine höchste Stellung anzuheben, in
der der Nivellierrahmen über
die Oberfläche
der Formplatte 1 nahe ihren Außenumfangsseiten hinausragt. Dann
werden die nach oben weisenden Hydraulikzylinder 12, 13 zum
Einfahren ihrer Kolbenstangen betätigt, um den Rahmen 10 abzusenken,
so dass der Formkasten 3 auf dem Nivellierrahmen 2 platziert wird.
Dann werden die nach unten weisenden Hydraulikzylinder 14, 14 betätigt, um
den Füllrahmen 4 abzusenken
und auf dem Formkasten 3 zu platzieren. Dadurch wird ein
Formraum gebildet.
-
Der über dem
Formraum befindliche Sandeinfülltrichter
(nicht gezeigt) führt
dem Formraum eine vordefinierte Menge Formsand zu, und der Einfülltrichter
wird dann vom Formraum weg bewegt. Die Presseinrichtung 5 befindet
sich dann über
dem Formraum. Das Fluid in den Hydraulikzylindern 6 wird
blockiert, so dass ihre Kolbenstangen (und der Nivellierrahmen)
nicht eingefahren werden können, und
das Fluid in den nach unten weisenden Hydraulikzylindern 14, 14 wird
freigegeben, so dass ihre Kolbenstangen (und der Füllrahmen 4)
frei sind, eingefahren (angehoben) zu werden, während die nach oben weisenden
Hydraulikzylinder 12, 13 betätigt werden, um den Rahmen 10 und
die Presseinrichtung 5 zum Verdichten des Formsands abzusenken. Während dieser
Verdichtung werden die Presselemente 18, 18 der
Presseinrichtung 5 unabhängig voneinander gesteuert,
um eingefahren zu werden, während
sie den Formsand verdichten. Dadurch wird der Formsand primär verdichtet
(1).
-
Das
Fluid in den Nivellierzylindern 6, 6 wird freigegeben,
so dass sie frei sind, eingefahren zu werden, und das Fluid in den
nach unten weisenden Zylindern 14, 14 wird blockiert,
so dass sie nicht eingefahren werden können, während die Zylinder 12, 13 weiter
eingefahren werden, um die Presseinrichtung 5, den Formkasten 3 und
den Füllrahmen 4 weiter
abzusenken. Dementsprechend wird der Nivellierrahmen 4 durch
den Formkasten 3 und den Füllrahmen abgesenkt, während der
Formsand zusammen mit dem Formkasten 3 abgesenkt und gegen
die Formplatte 1 gepresst wird. Dementsprechend wird der
Formsand weiter (d.h. sekundär)
verdichtet.
-
Nach
dem sekundären
Verdichten des Formsands werden die Presselemente 18, 18 angehoben und
gleichzeitig die Nivellierzylinder 6, 6 ausgefahren,
während
die Hydraulikzylinder 12, 13 ausgefahren werden,
um die Presseinrichtung 5 und den Füllrahmen 4 anzuheben
und den die erzeugte Form haltenden Formkasten 3 mittels
der Flanschrollen 7, 7 einzuhaken und aufzuhängen, wodurch
die in dem Formkasten gehaltene Form von der Formplatte 1 getrennt
wird. Danach wird der Formplattenwechsler 19 horizontal
um 180 Grad gedreht, um den Formplattenträger 19b zusammen mit
der Formplatte 1a unter der Presseinrichtung 5 zu
positionieren, während
der Sanddosier-/Einfülltrichter
mit Formsand gefüllt
wird. Die Presseinrichtung 5 wird von der Formplatte 1a weg
bewegt, während
ein leerer Formkasten 3 auf den Transportmechanismus 9 befördert wird,
wobei der Sanddosier-/Einfülltrichter über die Formplatte 1a bewegt
wird. Somit ist ein Herstellungszyklus einer Form abgeschlossen.
-
Bei
der vorstehenden Ausführungsform
wird die erzeugte Form im Formkasten gehalten. Die erzeugte Form
kann jedoch aus einem Formrahmen entfernt werden, so dass sie zu
einer formkastenlosen Form wird.
-
Die
zweite Ausführungsform
der das erfindungsgemäße Verfahren
ausführenden
Formmaschine wird nun unter Bezugnahme auf die 2–10 beschrieben.
-
In 2 ist
ein Paar nach oben weisender Rahmeneinstellzylinder 102, 102 auf
einer Basis 101 der Maschine montiert. Ein Halterahmen 103 überbrückt die
distalen Enden der Kolbenstangen 102A, 102A der
Rahmeneinstellzylinder 102, 102. Die Rahmeneinstellzylinder
sind nach oben weisend ausgestaltet, so dass sie in Richtung der
Basis eingefahren werden.
-
Ein
Formplattenwechsler 104 ist an seinem mittigen Abschnitt
drehbar an einem der Rahmeneinstellzylinder 102, 102 (dem
linken in 2) montiert, so dass er sich
in einer horizontalen Ebene drehen kann. Der Formplattenwechsler 104 trägt an seinen beiden
Enden Formplattenträger 106, 106A,
die abwechselnd auf dem zentralen Abschnitt der Basis 1 platziert
werden, wenn sich der Formplattenwechsler 104 dreht. Die
Basis 1 weist auf ihrer Oberseite Federn (nicht gezeigt)
auf, so dass der Träger 106 oder 106A durch
die Federn derart auf der der Basis 1 platziert wird, dass
die Unterseite des Trägers
in einem Abstand von ungefähr
5 mm zur Oberseite der Basis 1 angeordnet ist. Ein viereckiger
Nivellierrahmen 108 und ein viereckiger Nivellierrahmen 108A sind
lose in den Formplattenträger 106 bzw.
den Träger 106A eingesetzt.
Der Nivellierrahmen 108 oder 108A umschließt den Außenumfang
der entsprechenden Formplatte 105 oder 105A und
gleitet vertikal auf diesem. Die Nivellierrahmen 108, 108A sind jeweils
so angeordnet, dass sie sich gleitend zwischen ihrer oberen und
unteren Stellung bewegen. In der unteren Stellung befindet sich
die Oberseite des Nivellierrahmens auf dem Niveau der Oberfläche der Formplatte 105 oder 105A nahe
deren Außenumfang (wie
in 2 gezeigt). Wenn der Nivellierrahmen aufwärts in die
obere Stellung gedrückt
wird, befindet sich seine Oberseite auf einem Niveau, das etwas höher als
die Oberfläche
der Formplatte nahe deren Außenumfang
liegt (wie in 3 gezeigt). Mehrere Nivellierzylinder 107, 107A sind
an unter den Ecken des viereckigen Nivellierrahmens befindlichen
Stellen in die Basis 1 eingelassen, so dass ihre Kolbenstangen
oder -stifte 124, 124A den Nivellierrahmen zwischen
seiner unteren und seiner oberen Stellung bewegen können. Des
Weiteren haben die Nivellierzylinder 107, 107A eine
Leistung, die den Nivellierrahmen 108 und das eine erzeugte
Form haltende Rahmenelement anheben kann, um die im Rahmenelement
gehaltene Form von der Formplatte zu trennen, wobei die Leistung
jedoch nicht groß genug
ist, um die Rahmeneinstellzylinder 102, 102 auszufahren.
Des Weiteren ist jeder der Formplattenträger 106 und 106A mit
einem Feststellelement (nicht gezeigt) versehen, während die
Basis 101 mit einer Feststelleinrichtung (nicht gezeigt)
zum Festklemmen des Feststellelements versehen ist. Der auf der Basis 101 befindliche
Formplattenträger 106 (oder 106A)
wird an dieser durch Ziehen des Feststellelements zur Basis 101 und
Festlegen desselben daran befestigt.
-
Ein
Sandeinfülltrichter 112 ist
am Halterahmen 103 aufgehängt. Der Sandeinfülltrichter 112 ist an
seiner Oberseite mit einer Sandeinfüllöffnung 110, die durch
einen Schieber 109 geöffnet
und verschlossen wird, und an seiner oberen Seite mit einem Lufteinlassrohr 111 versehen,
durch welches und durch ein am Rohr 111 befestigtes Ventil
(nicht gezeigt) ein Luftstrom von niedrigem Druck (z.B. 0,05–0,18 MPa) in
den Sandeinfülltrichter
eingebracht wird. Des Weiteren ist der Sandeinfülltrichter auch mit mehreren Luftausstoßkammern
(nicht gezeigt) ausgestattet, die sich in seinen vertikalen oder
schrägen
Wänden befinden,
wobei die Kammern über
ein Ventil (nicht gezeigt) mit einer Druckluftquelle (nicht gezeigt)
in Strömungsverbindung
stehen. Die Kammern sind so ausgestaltet, dass sie unter niedrigem
Druck (z.B. 0,05–0,18
MPa) stehende Luft in den Sandeinfülltrichter 112 ausstoßen, um
dem Formsand S Luft zuzuführen,
um ihn zum Schweben und Fluidisieren zu bringen. Ferner sind mehrere
segmentartige Pressstempel 113, 113 (Presseinrichtungen)
am unteren Abschnitt des Sandeinfülltrichters 112 angeordnet und
mehrere Düsen 114, 114 zum
Einfüllen
des Formsands rund um die Pressstempel 113, 113 angeordnet.
-
Ein
von den nach unten weisenden Zylindern 117, 117 getragener
Füllrahmen 116 ist
zur vertikalen Bewegung außerhalb
der Gruppe von Pressstempeln 113, 113 und Sandeinfülldüsen 114, 114 angeordnet.
Die nach unten weisenden Zylinder sind durch zugehörige Elemente
am Sandeinfülltrichter 112 befestigt,
wie in 2 gezeigt. Alternativ können sie durch derartige zugehörige Elemente
an den Rahmen 118, 118 befestigt werden, die wiederum
am Halterahmen 103 aufgehängt sind, wie bei der in 1 gezeigten,
ersten Ausführungsform.
In den 3–7 sind
die zugehörigen
Elemente weggelassen worden. Im Füllrahmen 116 sind
Durchgangsbohrungen als Luftlöcher 115, 115 ausgebildet,
die mit einer Kammer (nicht gezeigt) zum Steuern der durch diese
abzugebenden Luftmenge in Strömungsverbindung
stehen. Ein Fördermittel 119 zum
Bringen eines Formkastens 120 unter den Sandeinfülltrichter ist
an den Rahmen 118, 118 aufgehängt, die sich an den rechten
und linken Außenseiten
des Sandeinfülltrichters
nach unten über
die Pressstempel 113, 113 hinaus erstrecken.
-
Es
wird nun der Betrieb der wie vorstehend ausgeführt ausgestalteten Formmaschine
erläutert. Zunächst wird
der Sandeinfülltrichter 112 mit
dem Formsand S befüllt
und ein leerer Formkasten 120 längs des Fördermittels 119 in
die unter dem Sandeinfülltrichter
befindliche Stellung befördert
(2).
-
Ausgehend
von dem in 2 gezeigten Zustand werden die
Presstempel 113, 113 so angeordnet, dass die Unterseite
des Sandeinfülltrichters
so geformt ist, dass sie eine konkave und konvexe Oberfläche aufweist
(die Pressstempel 113, 113 ragen über die
Unterseite der Düsen
hinaus), wobei die konkave und konvexe Oberfläche der konkaven und konvexen
Oberfläche
der Formplatte 105 zugewandt ist (das Muster der Formplatte
ragt über
die übrige Oberfläche der
Formplatte hinaus). Der Nivellierrahmen 108 befindet sich
in seiner oberen Stellung, d.h. seine Oberseite ragt über die
Oberfläche
der Formplatte nahe dem Umfang der Formplatte hinaus. Der Formplattenträger 106 wird
durch die Feststelleinrichtung an der Basis 101 der Formmaschine
befestigt.
-
Der
Schieber 109 wird betätigt,
um die Sandeinfüllöffnung zu
verschließen,
wobei die Zylinder 117, 117 dann ausgefahren werden,
um den Füllrahmen 116 abzusenken
und ihn dicht gegen die Oberseite des Formkastens 120 zu
pressen, während
die Rahmeneinstellzylinder 102, 102 eingefahren
werden, um den Formkasten gegen den Nivellierrahmen 108 zu
pressen, der über
die Oberfläche
der Formplatte 105 an deren Außenumfang hinausragt (3).
-
Luftstrahlen
von niedrigem Druck werden dann über
die Luftausstoßkammern
in den Sandeinfülltrichter 112 eingebracht,
um dem Formsand S Luft zuzuführen,
um ihn zum Schweben und Fluidisieren zu bringen, während weitere
Luft von niedrigem Druck über
ein Ventil (nicht gezeigt) und das Lufteinlassrohr 111 in
den Sandeinfülltrichter 112 eingebracht
wird. Somit wird der Formsand S durch eine Luftzufuhr von niedrigem
Druck in den Formraum eingefüllt,
wie in 4 gezeigt. Die während dieser Luftzufuhr eingebrachte
Luft wird über
die Luftlöcher 115 oder
die in der Formplatte 105 ausgebildeten Luftlöcher (nicht
gezeigt) oder beides abgegeben. Die über die in der Formplatte ausgebildeten
Luftlöcher
(nicht gezeigt) abzugebende Luftmenge kann durch Steuern der über die
Luftlöcher 115 abzugebenden
Luftmenge über
die Steuerkammer gesteuert werden. Dadurch kann der Dichtegrad eines
lokalen Abschnitts des eingefüllten
Formsands im Formraum, der sich an einem eine komplizierte Form
aufweisenden Abschnitt der Formplatte 105 befindet, lokal
eingestellt werden (4).
-
Die
Rahmeneinstellzylinder 102, 10 werden weiter eingefahren,
während
die Zylinder 117, 117 eingefahren werden, um den
Halterahmen 103 und die anderen durch den Halterahmen 103 getragenen Elemente
abzusenken, bis die Pressstempel 113, 113 auf
dem Niveau der Unterseite des Sandeinfülltrichters (oder der Düsen) liegen.
-
Dadurch
wird der Formsand primär
verdichtet. Während
dieses primären
Verdichtens wird der Schieber 109 in umgekehrter Richtung
betätigt,
um die Sandeinfüllöffnung 110 zu öffnen. Das
Einfahren der Rahmeneinstellzylinder wird während des primären Verdichtens
fortgesetzt, bis der auf den Formsand ausgeübt Pressdruck einen vordefinierten
Wert für
das primäre
Pressen erreicht oder bis eine Codemarkierung auf den Rahmeneinstellzylindern
eine vordefinierte Position für
das primäre
Pressen erreicht.
-
Das
Fluid in den Nivellierzylindern 107, 107A wird
dann freigegeben, während
die Rahmeneinstellzylinder 102, 102 mit einem
höheren
Druck als beim primären
Verdichten eingefahren werden, wodurch der Formkasten 120,
der Füllrahmen 116 und
die Pressstempel 113, 113 zusammen abgesenkt werden,
um den gesamten Formsand S sekundär zu verdichten (d.h. die zweite
Verdichtungsphase durchzuführen).
Dadurch wird der Nivellierrahmen in seine untere Stellung abgesenkt,
in der sich seine Oberseite auf dem Niveau der benachbarten Oberfläche der Formplatte
befindet, während
die Stifte 124, 124A der Nivellierzylinder 107, 107A eingefahren
werden (5).
-
Wenn
der tatsächliche
Pressdruck den geplanten Wert des sekundären Pressdruckes nicht erreicht,
während
der Nivellierrahmen 108 in seine untere Stellung abgesenkt
wird, dann wird ein weiteres Pressen durchgeführt, indem die Rahmeneinstellzylinder 102, 102 weiter
eingefahren werden und die Füllrahmenzylinder 117, 117 ebenfalls
eingefahren werden.
-
Wenn
der tatsächliche
Pressdruck den geplanten Wert des sekundären Pressdruckes erreicht, beginnt
ein Zeitgeber (nicht gezeigt) zum Stabilisieren des Pressens zu
arbeiten, um das Pressen mit dem geplanten Druckwert über eine
vordefinierte Zeitspanne aufrechtzuerhalten. Wenn der Nivellierrahmen 108 während dieser
Aufrechterhaltung seine untere Stellung nicht erreicht, dann wird
der Formkasten 116 abgesenkt, indem die Füllrahmenzylinder 117, 117 ausgefahren
werden bis der Nivellierrahmen 108 seine untere Stellung
erreicht. Dadurch werden die Unterseite des Formkastens 120 und
die Unterseite der erzeugten Form jedes Mal im Wesentlichen zueinander
ausgerichtet.
-
Es
wird nun der Schritt des Trennens der erzeugten Form von der Formplatte
erläutert.
Die Rahmeneinstellzylinder 102, 102 befinden sich
in ihrer vollständig
eingefahrenen Stellung, wenn das sekundäre Pressen (Verdichten) des
Formsands abgeschlossen ist. Die Nivellierzylinder befinden sich ebenfalls
in ihrer vollständig
eingefahrenen Stellung. Nun werden die Rahmeneinstellzylinder 102, 102 mit niedri ger
Geschwindigkeit ausgefahren, während
die Nivellierzylinder 107, 107A mit einer Geschwindigkeit,
die nicht niedriger als die Geschwindigkeit der Rahmeneinstellzylinder
ist, ebenfalls ausgefahren werden. Die Nivellierzylinder sind so
ausgestaltet, dass ihre Geschwindigkeit durch Anwenden von unter
Druck stehendem Öl
auf ihre Hydraulikkreisläufe eingestellt
werden kann.
-
Die
Nivellierzylinder haben eine Arbeitsleistung, die den die erzeugte
Form haltenden Formkasten 120 anheben kann, jedoch nicht
ausreichend ist, um die Rahmeneinstellzylinder auszufahren. Des Weiteren
wird das Fluid im Füllrahmenzylinder
blockiert.
-
Da
die Pressstempel 113, 113 und der Füllrahmen 116 angehoben
werden, wenn die Rahmeneinstellzylinder ausgefahren werden, und
da die Nivellierzylinder 107, 107A gleichzeitig
mit einer Geschwindigkeit ausgefahren werden, die nicht niedriger
als die der Rahmeneinstellzylinder ist, wird der Formkasten 120 nach
oben gedrückt
und durch den Nivellierrahmen 108 von der Formplatte 105 getrennt,
während
er gegen den Füllrahmen 116 gedrückt wird.
-
Da
bei dieser Trennung die Arbeitsleistung der Rahmeneinstellzylinder
hoch ist und der Durchmesser der Zylinder groß ist und da die Trennung durchgeführt wird,
wenn die Kolbenstangen 102A, 102A der Rahmeneinstellzylinder 102, 102 vollständig ausgefahren
sind, ist die Präzision
der Trennung hoch. Des Weiteren wird die erzeugte Form zusammen
mit dem Formkasten 120 getrennt, indem sie um einen kleinen
Betrag aus dem Zustand angehoben werden, in dem sie aufliegen.
-
Nach
der Trennung werden der Füllrahmen 116 und
die Pressstempel 113, 113 durch weiteres Ausfahren
der Rahmeneinstellzylinder angehoben. Während des weiteren Ausfahrens
derselben wird der die erzeugte Form haltende Formkasten 120 durch
das Transportfördermittel 119 erfasst
und angehoben und somit vollständig
von der Formplatte 105 getrennt, während der Sandeinfülltrichter 112 mit Formsand
gefüllt
wird (6).
-
Der
die erzeugte Form haltende Formkasten 120 wird durch das
Transportfördermittel 119 von
der Maschine weg befördert,
während
ein leerer Formkasten in die Maschine befördert wird, wobei der Formplattenwechsler 104 um
180 Grad gedreht wird, um die Formplatte 105 durch die
Formplatte 105A zu ersetzen (7). Der
vorstehend beschriebene Betrieb wird zur Herstellung einer Sandform
wiederholt.
-
8 zeigt
die Details des Betriebs des Nivellierrahmens 108 während des
Verdichtens des Formsands, nachdem er dem Formraum zugeführt worden
ist. Die Verdichtung umfasst die erste Phase, in der der Formsand
im Formraum durch die Presseinrichtung von oben verdichtet wird,
vorausgesetzt, dass der Nivellierrahmen 108 blockiert ist,
so dass er nicht abgesenkt werden kann, und die zweite Phase, in
der der Formsand im Formraum durch die Presseinrichtung weiter von
oben verdichtet wird, vorausgesetzt, dass der Nivellierrahmen, der
Füllrahmen und
das Rahmenelement so eingestellt sind, dass sie abgesenkt werden
können.
-
In
der ersten Phase verfügt
das Öl
in den Nivellierzylindern über
genügend
Druck, um die Stellung des blockierten Nivellierrahmens gegen den
von oben kommenden, steigenden Druck der Presseinrichtung beizubehalten.
Des Weiteren wird, wenn die Verdichtung von der ersten auf die zweite
Phase umgeschaltet wird, der Öldruck
in den Nivellierzylindern gelöst.
Schließlich
wird der Öldruck
auf null gebracht, wenn die zweite Phase abgeschlossen ist. Dementsprechend
beginnt die Trennung, wenn der Formkasten nach Abschluss der zweiten
Phase von der Formplatte getrennt wird, mit einem Öldruck in
den Nivellierzylindern von im Wesentlichen null.
-
Des
Weiteren wird der durch die Presseinrichtung von oben ausgeübte Pressdruck
erhöht, wenn
die zweite Phase beginnt. Durch diesen Druck wird die endgültige Dichte
des verdichteten Formsands bestimmt. In der zweiten Phase ist der
Druck variabel.
-
Nachdem
der maximale Pressdruck erreicht worden ist, wird der den Füllrahmen
nach unten pressende Druck über
eine kurze Zeitspanne aufrechterhalten. Dies dient dazu, die zweite
Phase zu stabilisieren.
-
Nachdem
der den Füllrahmen
abwärts
pressende Druck gelöst
worden ist, wird ein nahe dem maximalen Pressdruck liegender Pressdruck über einen
Zeitraum aufrechterhalten. Dieser Zeitraum beträgt bevorzugt ein oder zwei
Sekunden, weil ein längerer
Zeitraum die Formungsdauer erhöht.
-
Vor
dem Trennen des die erzeugte Form haltenden Formkastens von der
Formplatte 105 oder 105A wird der Druck zum Absenken
des Füllrahmens 116 selektiv
ausgeübt.
Dadurch wird der Fall, dass der Nivellierrahmen 108 seine
untere Stellung nicht erreicht, ausgeschlossen, d.h. der Füllrahmen 116 wird
abgesenkt, bis der Nivellierrahmen 108 seine untere Stellung
erreicht, indem die Füllrahmenzylinder 117, 117 ausgefahren
werden. Somit wird die Unterseite des Formkastens 120 jedes
Mal mit der Unterseite der erzeugten Form ausgerichtet.
-
9 zeigt
ein Flussdiagramm zum Steuern der Verdichtung von Formsand. Zunächst wird
zum Einstellen des Formraumvolumens die Höhe einer nach ihrer zweiten
Pressphase erzeugten Form gemessen, der Unterschied zwischen der
gemessenen Höhe
und der Zielhöhe
der Sandform ermittelt und ein Korrekturwert basierend auf dem ermittelten
Unterschied berechnet. Diese Korrektur (Korrekturwert) ist z.B.
ein Unterschiedswert (Zielhöhe
minus gemessene Höhe)
dividiert durch das Kompressionsverhältnis des Formsands. Zum Erhalten
des Zielvolumens des Formraums wird die Korrektur zum gegenwärtigen Formraumvolumen
rückgeführt, mit
anderen Worten, zur Höhe
des Formraums (die Gesamthöhe der
Rahmen [des Füllrahmens,
des Formkastens und des Nivellierrahmens] ausgehend von der Oberseite der
Formplatte nahe des Füllrahmens,
wenn der Formsand auf das Niveau der Oberseite des Füllrahmens
eingefüllt
ist, oder der Höhe
des in den Formraum eingefüllten
Formsands, wenn die Oberseite des eingefüllten Formsands niedriger als
die Oberseite des Füllrahmens
ist, wie in 4). Beim Herstellen der ersten
Form wird ein vordefinierter Anfangswert als ermittelte Höhe verwendet.
Wenn beispielsweise die Höhe
des Formraumes 430 mm und die Zielhöhe der Form 280 mm beträgt und wenn
die tatsächliche,
gemessene Höhe
der erzeugten Form 300 mm beträgt,
beträgt
das Kompressionsverhältnis des
Formsands 300/430 (d.h. ungefähr
0,70). Somit beträgt
die Korrektur (280–300)/0,70
mm (d.h. ungefähr –28,6 mm).
Daher wird diese Korrektur zur Höhe des
Formraums von 430 addiert und dann die nächste Zielhöhe des Formraums, 401,4 mm,
erhalten.
-
10 zeigt
ein Diagramm eines Beispiels des Rückführens der Höhe einer Form, wenn die Zielhöhe der Form
270 mm plus oder minus 5 mm beträgt.
Bei diesem Beispiel ist die Korrektur ein Wert des Unterschieds
zwischen der gemessenen Höhe und
der Zielhöhe
der Sandform. Beim Herstellen der ersten Form beträgt die Höhe des Formraums
400 mm und die gemessene Höhe
der erzeugten Form 280,2 mm. Somit beträgt der Unterschied zwischen der
Zielhöhe
und der gemessenen Formhöhe –10,2 mm.
Dieser Wert wird zur Höhe
des Formraums addiert, um die Zielhöhe des Formraums zu erhalten. Dann
werden 389,8 mm als die nächste
Zielhöhe
des Formraums erhalten. Durch mehrmaliges Wiederholen dieser Korrektur
konvergiert die Formhöhe,
um den Zielwert zu erreichen, wie in dem Diagramm gezeigt. Diese
Rückführsteuerung
der Formhöhe
ermöglicht
es, durch Herstellen mehrerer Formen eine Form mit einer Zielhöhe auch
dann herzustellen, wenn ein Muster geändert wird oder wenn sich die
Eigenschaften des Formsands verändern.
-
11 zeigt
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Formmaschine 210 und
die 12(a)–12(d) stellen
die verschiedenen Betriebsphasen der Maschine dar. Die Maschine 210 ist
der Formmaschine gemäß der zweiten
Ausführungsform ziemlich ähnlich,
die in den 2–10 gezeigt und
erläutert
ist. In den 11 und 12 sind
für dieselben
Elemente wie bei der zweiten Ausführungsform dieselben Bezugszeichen
verwendet.
-
Bei
der Formmaschine 210 gemäß 11 befindet
sich das Luftzufuhrrohr 111, wie bei der zweiten Ausführungsform,
an der Außenwand
des Sandbehälters 112.
Das Luftzufuhrrohr 111 wurde jedoch in 11 weggelassen.
Bei dem Sandbehälter 112 sind
die Luftausstoßkammern
(nicht gezeigt) in seinen vertikalen und schrägen Wänden angeordnet, um den darin
befindlichen Formsand zu fluidisieren, wie bei der zweiten Ausführungsform.
Die Pressstempel 113, 113 sind, wie bei der zweiten
Ausführungsform,
am unteren Abschnitt des Sandbehälters 112 montiert.
Bei dieser Ausführungsform
werden die Pressstempel 113, 113 durch Luftzylinder 113A betätigt.
-
Die
Formmaschine 210 umfasst eine Basis 201, die einen
oberen, mittigen Abschnitt 202 und einen unteren Abschnitt 203 aufweist.
Die Nivellierzylinder 107, 107A zum vertikalen
Bewegen des Nivellierrahmens 108 sind auf dem unteren Abschnitt 203 montiert.
Der Formplattenträger 106,
der in seiner Unterseite eine Aussparung aufweist, wird auf dem oberen
Abschnitt 202 platziert. Ein in die Basis 201 eingelassener
Positionierungszylinder 209 gerät mit der Aussparung des Formplattenträgers 106 in
Eingriff, um den Träger 106 auf
der Basis 201 zu positionieren und zu verrasten.
-
Die
Rahmeneinstellzylinder 102, 102 zum vertikalen
Tragen des Halterahmens 103 verfügen über einen Fluidkreislauf 219.
Der Fluidkreislauf 219 weist einen Drucksensor 220 auf,
der den Druck ermittelt, der von dem zu verdichtenden Formsand auf die
Pressstempel 113 wirkt. Der Sensor 220 erzeugt ein
Signal, wenn der auf die Pressstempel wirkende Druck größer als
ein vordefinierter Druckwert ist, damit die Luftzylinder 103A eingefahren
werden können.
-
Der
Betrieb der derart ausgestalteten Formmaschine wird nachfolgend
unter Bezugnahme auf die 12a–12d erläutert.
-
Zunächst wird
der Positionierungszylinder 209 ausgefahren, um den Formplattenträger 106 auf der
Basis 201 zu positionieren und zu verrasten. Dann werden
die Nivel lierzylinder 108 ausgefahren, um den Nivellierrahmen 108 in
seine obere Stellung anzuheben, und die Rahmeneinstellzylinder 102, 102 eingefahren,
um den Formkasten 120 auf der Formplatte 105 zu
platzieren. Dann arbeiten die Füllrahmenzylinder 117, 117,
um den Füllrahmen 116 abzusenken
und auf dem Formkasten 120 zu platzieren, während die
mittigen Luftzylinder 113A ausgefahren werden, um die mittigen
Pressstempel 113 abzusenken. Somit wird der Formraum H
durch die Formplatte 105, den Nivellierrahmen 108,
den Formkasten 120, den Füllrahmen 116, den
Sandbehälter 112 und die
Pressstempel 113, 113 begrenzt und die erforderlichen
Abstände
zwischen den Pressstempeln und der Formplatte (einschließlich des
Musterabschnitts) gebildet. Durch ein derartiges Anordnen der Pressstempel,
wenn die unterschiedlichen Abstände
A und B zwischen den Pressstempeln 113 und der Formplatte 105,
die einander gegenüberliegen,
zu a bzw. b werden, nachdem der Formsand verdichtet worden ist,
wird das Verhältnis
a/A = b/B erhalten.
-
Der
Formsand im Sandbehälter 112 wird
in den Formraum H eingefüllt,
wie in 12b gezeigt, und dann primär verdichtet,
indem die Rahmeneinstellzylinder 102, 102 eingefahren
werden, um den Sandeinfülltrichter 112 und
die Pressstempel 113 auf dieselbe Art und Weise wie bei
der zweiten Ausführungsform
abzusenken. Während
oder nach diesem primären
Verdichten und wenn sich der Formsand, der nun primär verdichtet
worden ist oder wird, derart verfestigt hat, dass er bei dem darauf
folgenden sekundären
Verdichten in eine tiefer liegende Stellung bewegt werden kann,
werden alle Luftzylinder eingefahren, um die Pressstempel 113 anzuheben.
Dadurch wird im mittigen Abschnitt der Oberfläche des Formsands eine konkave
Höhlung
gebildet. Der Sensor 220 ermittelt, ob sich der Formsand
derart verfestigt hat, dass er bewegt werden kann.
-
Die
Nivellierzylinder 108, 108A werden dann eingefahren,
um den Nivellierrahmen 108 abzusenken, während die
Rahmeneinstellzylinder 102, 102 eingefahren werden
(12), wodurch der Formsand im Formraum
H auf dieselbe Art und Weise wie bei der zweiten Ausführungsform
sekundär
verdichtet werden. Da während
des sekundären
Verdichtens ein Teil des oberen Abschnitts des Formsands im Formraum
H in die konkave Höhlung
bewegt wird, wird der gesamte Formsand im Formraum bis zu einer
gewünschten
Dichte im Wesentlichen gleichmäßig verdichtet.
-
Das
Entfernen des Formkastens, das Befördern des Formkastens und eines
leeren Formkastens, etc. wird auf dieselbe Art und Weise durchgeführt wie
bei der zweiten Ausführungsform.
Demgemäß ist somit
ein Herstellungszyklus einer in einem Formkasten gehaltenen Form
abgeschlossen.
-
Obgleich
der Drucksensor 20 bei der vorstehenden Ausführungsform
im Hydraulikkreislauf 19 als Einrichtung zum Ermitteln
des vom Formsand auf die Pressstempel wirkenden Druckes bereitgestellt ist,
ist die Einrichtung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Der
Drucksensor kann beispielsweise im Luftzylinder 113A bereitgestellt
werden oder die Ermittlungseinrichtung kann eine an einem oder mehreren
der Pressstempel 113, 113 angebrachte Messdose
sein.
-
Es
wird darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Ausführungsformen
nur Beispiele darstellen. Der Schutzumfang der Erfindung wird ausschließlich durch
die beigefügten
Ansprüche
begrenzt. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass weitere
Modifikationen und Variationen der vorstehenden Ausführungsformen
möglich
sind. Es versteht sich, dass die Ansprüche derartige Modifikationen und
Variationen einschließen.