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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entkernen
vom Gussstücken.
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Es
ist bekannt, dass die hohlen Bereiche eines Gussstückes gewöhnlich unter
Rückgriff
auf einige aus Sand hergestellte Kerne gebildet werden. Solche Kerne
weisen eine der erwünschten
Hohlform komplementäre
Form auf und das geschmolzene Metall wird um die Kerne herum vergossen.
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Wenn
das Gussstück
ausgekühlt
ist, muss man es von den Kernen trennen und je verwickelter die
Form des Gussstücks,
desto schwieriger gestaltet sich die Entfernung des Sandes.
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Nach
dem Stand der Technik werden die Kerne entfernt, indem das Gussstück auf einen
Support festgesetzt wird und es einem Prozess des Hämmerns und
eines nachfolgenden Vibrierens unterworfen wird. Durch Schläge gegen
das Gussstück
mit einem aus Hämmern
bestehenden System wird die Trennung des Sandes vom Metall und ein
teilweises Zerbrechen des Kerns erreicht. Die Trennung der Kernfragmente
vom Guss wird vervollständigt,
indem der Guss selbst einer Schwingbewegung ausgesetzt wird, so
dass der Sand durch die Schwerkraft beseitigt werden kann.
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Diese
Technik ist in der Vergangenheit bereits weit fortentwickelt worden
und es gibt verschiedene Vorrichtungen, die die Entfernung der Kerne mittels
Hämmer-
und Vibrationsverfahren durchführen.
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Insbesondere
das Europäische
Patent
EP 0 652 063
A beschreibt eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch:
- – ein
steifes Gestell, auf dem das Gussstück verriegelt wird und dieses
Gestell wird auf einem, mittels einer Vielzahl von elastisch verformbaren
Verbindungselementen verankert;
- – ein
Verriegelungssystem für
das Gussstück,
das den Guss selbst vollständig
in das Gestell integriert;
- – ein
aus einer Vielzahl von pneumatischen Hämmern aufgebautes Hämmersystem,
das seitlich des Gestells und auf einer dazu senkrechten Ebene angeordnet
ist;
- – ein
aus zwei, an den Seiten des Gestells angeordneten Vibratoren gebildetes
Schwingungssystem, wobei die Symmetrieachsen des Gestells senkrecht
zur Gestellebene selbst liegen.
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Das
Gussstück
ist durch das Verriegelungssystem auf dem steifen Gestell festgelegt.
Dieses Verriegelungssystem wird im Allgemeinen von einem festen
und einem beweglichen Element gebildet, das das Gussstück gegen
das feste Element festspannt.
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Wenn
der Guss verriegelt ist, wird er der Wirkung von einem oder mehreren
pneumatischen Hämmern
unterzogen, die auf die Gussoberfläche schlagen, um zur Trennung
des Kerns vom Guss und um zu einem teilweisen Bruch des Kerns zu
führen.
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Der
Hämmerphase
folgt die Vibrationsphase. Es werden ein oder mehrere Vibratoren
betätigt, um
auf das steife Gestell, auf dem der Guss befestigt ist, eine Schwingbewegung
zu übertragen.
Die Vibration des Gestells wird durch die Tatsache ermöglicht, dass
die das Gestell mit dem festen Support verbindenden Gelenke elastisch
verformbar sind. Die Schwingbewegung erlaubt es, den Kern vom Guss wegzuräumen und
den Sand durch Schwerkraft abströmen
zu lassen.
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Die
oben erwähnte
Technik ist in der Vergangenheit weit fortentwickelt worden. Die
heute verlangte Leistungsanforderung ist jedoch sehr hochgespannt
und die am Ende des Verfahrens im Guss vorhandene Mengentoleranz
an Sand ist sehr streng (einige Gramm, auch für komplexe Gussstücke von
beachtlicher Größe). Nicht
alle derzeit benutzten Vorrichtungen sind in der Lage, diese Anforderungen
zu erfüllen.
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Die
mit dem beschriebenen Prozess verbundenen hauptsächlichen Probleme beschränken sich auf
die Vibrationsphase.
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Nach
dem Stand der Technik kann die Schwingung des Gussstücks durch
die Funktion eines oder mehrerer Vibratoren bewirkt werden, die
in das Gestell integriert sind, auf dem der Guss befestigt ist und
die geeignet sind, eine Schwingbewegung des Gestells einzuleiten.
Gewöhnlich
wird nicht ein einzelner Vibrator benutzt, sondern zwei oder ein Mehrfaches
von zwei Vibratoren. Die Schwingbewegung derartiger Vorrichtungen
kann nicht zu einer effektiven Vibration des Gusses führen, da
die verschiedenen Vibratoren sich gegenseitig beeinflussen können, so
dass ihre Beiträge
die Schwingbewegung dämpfen,
anstatt sie zu steigern.
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Die
vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung
zu schaffen, bei der das Schwingungssystem in der Lage ist, eine
effektive Schwingbewegung des Gussstücks zu bewirken, um eine hohe
Produktivität
zu gewährleisten.
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Ein
weiteres, mit der Vibrationsphase verknüpftes Problem besteht in dem
Risiko, dass die Schwingung des Gussstücks sich nach dem Ende des
Sandabfuhrprozesses zu lange hinzieht und dabei die Bedienungsperson
davon abhält,
den Guss sofort von dem Support zu lösen, auf dem er fixiert ist,
was auf diese Weise zu Verzögerungen
in der Fertigungslinie führt.
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Ein
Ziel einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die
geeignet ist, diese Nachteile zu beseitigen, um so die Totzeiten
des Verfahrens zu minimieren.
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Die
obige Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung zum Entfernen
von Sandkernen aus Gussstücken
wie in Anspruch 1 definiert, erreicht.
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Weitere
Zielsetzungen kommen durch bevorzugte Ausführungsformen zustande, die
in den abhängigen
Ansprüchen
festgelegt werden.
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Die
Erfindung unterscheidet sich von der im Patent
EP 0 652 063 A beschriebenen
Vorrichtung und von anderen bekannten Vorrichtungen dadurch, dass
sie eine andersartige Anordnung der Elemente des Schwingungssystems
vorschlägt.
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In
vielen bekannten Vorrichtungen liegen die Symmetrieachsen der Vibratoren
in einer der Symmetrieebenen des Vorrichtungsbereichs, der zum Schwingen
vorgesehen ist. Bei anderen bekannten Vorrichtungen ist die von
den Symmetrieachsen der Vibratoren bestimmte Ebene parallel zu einer
jener Symmetrieachsen.
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Im
Gegensatz dazu greift die erfindungsgemäße Vorrichtung auf zwei Vibratoren
zurück,
die so angeordnet sind, dass die durch die Symmetrieachsen der Vibratoren
bestimmte Ebene durch das geometrische Zentrum des oben erwähnten Rahmens läuft und
bezüglich
der Symmetrieachsen des Rahmens unter einem Winkel größer null
und von 90° abweichend
geneigt ist.
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Diese
Lösung
ermöglicht
es, dass die Schwingung der beiden Vibratoren effektiv auf den Rahmen
und konsequenterweise auf das in den Rahmen integrierte Gussstück übertragen
wird. Daher ist beim Entkernen des Gusses eine hohe Leistung der Vorrichtung
gewährleistet.
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Bei
den bekannten Vorrichtungen wird die Vibration im Allgemeinen durch
Vibratoren mechanischer Bauart erzeugt, die einen Kurbeltrieb beinhalten.
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In
vorteilhafter Weise setzt die erfindungsgemäße Vorrichtung dagegen elektrische
Motorvibratoren ein und dieser Lösungsansatz
erlaubt es, die Abmessungen der Vorrichtung beachtlich zu reduzieren.
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Daneben
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
vorzugsweise mit einem zusätzlichen
Verriegelungssystem versehen, das in den im Fundament fixierten
Support integriert ist.
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Im
Falle, dass der Rahmen und mit ihm das Gussstück nach Beendigung des Entkernungsprozesses
zu vibrieren fortfährt,
kann das zusätzliche Verriegelungssystem
eingreifen, um die Schwingbewegung zu blockieren und es der Bedienungsperson zu
erlauben, das Gussstück
sofort freizugeben und mit der Bearbeitung des folgenden Gusses
fortzufahren.
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Auf
diese Art ist es möglich,
die Verfahrensdauer zu optimieren und die Anzahl der in einem gegebenen
Zeitabschnitt behandelten Gussstücke
zu steigern.
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Ein
Ausführungsbeispiel
wird unter Bezug auf die hierzu beigefügten Zeichnungen näher beschrieben
werden. Es zeigen:
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1 stellt
eine Draufsicht der Vorrichtung entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung dar;
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2 ist
eine Vorderansicht der in 1 gezeigten
Vorrichtung;
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3 ist
eine Draufsicht gemäß einer
Ausführungsvariante
der Erfindung;
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4 ist
eine Vorderansicht der in 3 gezeigten
Vorrichtung.
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Unter
Hinweis auf die 1 und 2 wird eine,
als Ganzes mit der Referenznummer 1 angegebene Vorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung gezeigt.
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Ein
steifer Rahmen 5 mit einem rechteckigen Querschnitt ist
auf einem mit dem Fundament verschraubten festen Grundgestell 3 montiert.
Der Rahmen 5 ist an das feste Grundgestell 3 durch
vier elastisch verformbare Verbindungselemente 7 angeschlossen.
Bei der gezeigten Ausführungsform
sind die Verbindungselemente 7 aus elastisch verformbarem
Kunststoff hergestellt.
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Die
Vorrichtung schließt
weiter ein System 20 zur Verriegelung der Gussstücke 11 ein,
ein System 30 zum Hämmern
der Gussstücke 11,
ein System 40 zum Vibrieren der Gussstücke 11 und schließlich ein
System 50 zum schnellen Blockieren der Gussstücke 11 am
Ende des Entkernverfahrens.
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Das
an einem Ende des Rahmens 5 angeordnete Verriegelungssystem
kann zwei Gussstücke 11 zu
gleicher Zeit erfassen, indem es vertikal von oben nach unten wirkt.
Das Verriegelungssystem 20 weist einen festen Teil oder
eine Basis 21 sowie einen beweglichen Teil oder Platten 24 auf,
und diese Teile werden an den Enden eines Dreharms 25 angeordnet
und durch zwei pneumatische Aktoren 23 betätigt, die
zwischen Arm 25 und den Platten 24 angeordnet
sind. Der Arm 25 kann um den Schaft 27 um 90° drehen,
um die Platten 24 wegzuschwenken und das Beladen der Basis 21 mit
den Gussstücken 11 zu erlauben.
Sobald die Gussstücke 11 geladen
sind, wird der Arm 25 gedreht, so dass die Platten 24 mit der
Basis 21 fluchten. Die pneumatischen Aktoren 23 werden
dann expandiert, um die Platten 24 zur Anlage an den Gussstücken 11 zu
bringen und sie fest gegen die Basis 21 zu pressen, wobei
einer der Aktoren auf der rechten und der andere auf der linken
Seite des Drehzapfens 27 liegt.
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In
vorteilhafter Weise können
die pneumatischen Aktoren 23 durch Einleiten von Luft gefüllt oder durch
Absaugen entlüftet
werden. Die Aktoren 23 können je nach Bedarf mit dem
Einlass oder dem Auslass eines Luftkompressors (in der Zeichnung nicht
dargestellt) verbunden werden. Wenn die Gussstücke 11 festgespannt
werden müssen,
werden die Aktoren 23 an den Pumpenauslass angeschlossen und
dann aufgefüllt:
Derart können
die Akto ren die Platten 24 auf die Gussstücke 11 drücken, um
sie gegen die Basis 21 angepresst zu halten. Wenn die Gussstücke 211,
nachdem der Sand entfernt worden ist, gelöst werden müssen, werden die Aktoren 23 durch
Betätigung
eines sie mit dem Pumpeneinlass verbindenden Bypassventils entlüftet. Auf
diesem Weg wird die in der Aktorenkammer vorhandene Luft schnell
abgesaugt und erlaubt dabei die Freisetzung der Gussstücke 11.
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Ein
das Gewicht der Gussstücke 11 kompensierendes
Gegengewicht 9, das den Rahmen 5 im Gleichgewicht
hält, befindet
sich, in Bezug auf das Verriegelungssystem 20, auf der
entgegengesetzten Seite des Rahmens 5.
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Das
Vorhandensein des Gegengewichts 9 ist für die beschriebene Ausführungsform
von besonderer Bedeutung. Bei anderen Ausführungsformen kann es zum Beispiel
möglich
sein, anstatt des Gegengewichts 9 ein zweites, zum Verriegelungssystem 20 symmetrisches
Verriegelungssystem 20 einzusetzen, so dass es möglich ist,
gleichzeitig die Entkernung von vier Gussstücken zu betreiben, anstatt nur
den Kern von zwei Gussstücken
zu entfernen.
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Das
Hämmersystem 30 ist
aus vier pneumatischen Hämmern 31 zusammengesetzt,
auf das Verrieglungssystem 20 bezogen zwei auf der rechten und
zwei auf der linken Seite. Die Hämmer 31 sind auf
die Gussstücke 11 hin
ausgerichtet und auf Trägern 33 montiert,
um mit einer zur Ebene des Rahmens 5 senkrechten Ebene
zu fluchten. Da die Träger 33 auf
dem Gestell 3 befestigt sind, das wiederum im Boden verankert
ist und die Träger 33 vom Rahmen 5 unabhängig sind,
werden die Hämmer 31 den
Schwingungen während
der Vibrationsphase nicht ausgesetzt sein.
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Die
Vibrationseinrichtung 40 wird durch zwei an entgegengesetzten
Seiten des Rahmens 5 angeordneten Vibratoren 41 gebildet,
die im Betrieb ein Schwingungsmoment im Rahmen 5 verursachen.
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Bei
der beschriebenen Ausführungsform werden
zwei elektrische Monovibratoren eingesetzt, um die Abmessungen der
Vorrichtung im Vergleich zu den traditionellen Vorrichtungen, die
die Mechaniken vom Kurbeltriebtyp verwenden, zu verringern.
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Es
wird darauf aufmerksam gemacht, dass es bei der gegebenen Geometrie
des Rahmens 5 möglich
ist, eine Längssymmetrieebene
L und eine Quermittelebene T zu definieren, die als Symmetrieebene
unter der Voraussetzung, dass das Gegengewicht 9 als äquivalent
zum Verriegelungssystem 20 angesehen wird, betrachtet werden
kann.
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Wenn
die von den beiden vertikalen Symmetrieachsen der beiden Motorvibratoren 41 definierte Ebene
mit V bezeichnet wird, wird klar, dass die Ebene V durch das Zentrum
des Rahmens 5 verläuft
und mit den Symmetrieebenen L und T jeweils einen Winkel α und einen
Winkel β bildet,
beide nicht null und abweichend von 90°, vorzugsweise etwa 45°.
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Diese,
für die
erfindungsgemäße Vorrichtung eigentümliche Winkellage
gewährleistet
eine wirksame Übertragung
des Schwingbewegung von den beiden Motorvibratoren 41 auf
den Rahmen 5. Auf diese Weise wird eine hohe Leistung beim
Entfernen des Sandes aus dem Gussstück 11 garantiert.
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Ein
weiteres Merkmal der Vorrichtung ist die Bereitstellung eines zusätzlichen
Blockiersystems 50. Dieses System wird durch zwei pneumatische Aktoren 51 gebildet,
deren Funktionsweise ähnlich jener
der pneumatischen Aktoren 23 ist und auf denen Platten 53 montiert
sind. Die Aktoren 51 sind auf dem festen Gestell 3 montiert
und nicht mit dem Rahmen 5 verknüpft. Als Folge davon sind sie
während der
Vibrationsphase der Gussstücke 11 keinen Schwingungen
ausgesetzt.
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Falls
sich die Schwingung des Rahmens 5 über das Ende des Entkernungsprozesses
hinzieht oder überhaupt
zur schnelleren Beendigung der Schwingungen kann das Blockiersystem 50 eingreifen;
die Aktoren 51 drücken
die Platten 53 gegen die Gussstücke 11 und stoppen
ihre Schwingbewegung ab.
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Es
ist auch möglich,
eine mit den Motorvibratoren 41 verbundene Zeituhr einzusetzen,
die die Aktoren 51 nach einem vorbestimmten Zeitabschnitt nach
dem Stopp der Motorvibratoren 41 betätigt.
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3 und 4 zeigen
eine zweite Ausführungsform
der Erfindung, die sich von der bisher beschriebenen Ausführung des
Verriegelungssystems unterscheidet und das mit der Referenznummer 20' bezeichnet
wird.
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Bei
der Ausführungsform
der 3 und 4 (bei denen das zusätzliche
Blockiersystem 50 im Interesse der Einfachheit weggelassen
wurde) ist das Verriegelungssystem 20' zur Fixierung der Gussstücke 11 seitwärts statt
im oberen Teil angeordnet. Die von den pneumatischen Aktoren 23a, 23b betä tigten Platten 24a, 24b bilden
den beweglichen Teil des Verriegelungssystems 20'. Die pneumatischen Aktoren 23a, 23b arbeiten
nach derselben Wirkungsweise wie die pneumatischen Aktoren 23 der
oben beschriebenen Ausführungsform.
Was den festen Teil des Verriegelungssystems 20' angeht, so
weist die Wandung 13 des Rahmens 5 einige Schlitze 15 auf:
In diesen Schlitzen 15 sind einige Passelemente befestigt,
gegen die die Aktoren 23a, 23b die zu behandelnden
Gussstücke 11 drücken. Die
Passelemente können
jederzeit nach Bedarf ausgewählt
und positioniert werden, um sie an die Form der Gussstücke 11 anzupassen,
die entkernt werden müssen.
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Da
die Fixierung seitwärts
erfolgt, ist die Verwendung eines Plattenpaares 24a für die obere
Partie der Gussstücke 11 und
eines Plattenpaares 24b für ihre untere Partie erforderlich,
um eine wirksame Fixierung zu gewährleisten.
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Dank
der Möglichkeit,
entsprechend den zu bearbeitenden Gussstücken unterschiedliche Passelemente
zu verwenden, kann sich die laterale Fixierung als vielseitiger
und an Gussstücke
von sehr unterschiedlicher Form besser zugeschnitten erweisen als
die vertikale Fixierung.