DE69422875T2

DE69422875T2 - Vakuum-Giessvorrichtung mit Füllrohr

Info

Publication number: DE69422875T2
Application number: DE69422875T
Authority: DE
Inventors: Nakayama Masao; Uozumi Minoru; Sato Mituyoshi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1994-10-05
Publication date: 2000-10-05
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: EP0647490A1; KR0125767B1; US5555925A; JPH07108368A; JP2830714B2; KR950011010A; US5620041A; EP0647490B1; DE69422875D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen an einer Vakuumgießvorrichtung, bei der eine gasdichte Kammer zum Aufnehmen einer Form evakuiert wird, um einen Formhohlraum zu evakuieren, um dadurch eine Metallschmelze durch ein Füllrohr in den evakuierten Hohlraum zu führen, gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 2 und 3, sowie ein Vakuumgießverfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Bei der obenstehend genannten Vakuumgießvorrichtung ist ein Schmelzofen zum Speichern von Metallschmelze im erschmolzenem Zustand außerhalb der gasdichten Kammer angeordnet und über das Füllrohr mit dem Hohlraum verbunden. Hierfür weist die Wandung der gasdichten Kammer eine Durchgangsöffnung auf, durch die das Füllrohr hindurchgeführt ist. Um die Erzielung einer zufriedenstellenden Evakuierung in der gasdichten Kammer zu ermöglichen, ist es nötig, eine zufriedenstellende Abdichtung des Spaltes zwischen der Oberfläche der Durchgangsöffnung und dem Füllrohr zur Verfügung zu stellen. Um diese Anforderung zu erfüllen, sind viele Verfahrensweisen vorgeschlagen worden.
Die am besten bekannte dieser Verfahrensweisen ist ein System, bei dem der Spalt mit einem Flansch abgedichtet wird, der sich vom Außenumfang des Füllrohres erstreckt. Ein Hilfsmittel zum Erzielen einer besseren Abdichtung mit einem solchen Flansch ist in der japani schen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 63-84757 beschrieben. Fig. 20 zeigt diese Verfahrensweise. Hierbei ist ein unteres Wandelement 511 abnehmbar an der Unterseite einer gasdichten Kammer 502 über eine Dichtung 512 angebracht. Eine Nebenkammer 514 ist somit durch die gasdichte Kammer 502 und das untere Wandelement 511 gebildet und steht über eine Durchgangsöffnung 522 mit der gasdichten Kammer 502 in Verbindung. Der Spalt zwischen dem unteren Wandelement 511 und einem Füllrohr 505 ist durch einen auf dem Außenumfang des Füllrohres 505 gebildeten Flansch 505a abgedichtet. Bei diesem System wird die Nebenkammer 514 evakuiert, wodurch es möglich ist, die Menge an Luft, die durch den Spalt zwischen der Oberfläche der Durchgangsöffnung 502b der gasdichten Kammer 502 und dem Füllrohr 505 eindringt, gering zu halten.
Dieses System ist insofern eine wirksame Verfahrensweise, als eine zufriedenstellende Evakuierung der gasdichten Kammer erzielt wird. Es ist jedoch erforderlich, den Flansch 505a auf dem Außenumfang des Füllrohres 505 vorzusehen.
Der Füllrohr sollte nicht von dem Typ sein, der die Metallschmelze durch Freisetzung von Verunreinigungen in diese verunreinigt, wenn er der hohen Temperatur der Metallschmelze ausgesetzt ist. Es ist daher in Erwägung gezogen worden, das Füllrohr aus dem gleichen Metall wie der Metallschmelze zu bilden. Falls das Füllrohr und die Metallschmelze aus dem gleichen Metall bestehen, stellt sich das Problem der Verunreinigung einer Metallschmelze nicht.
Ist das Füllrohr aus dem gleichen Metall wie die Metallschmelze gefertigt, wird es leicht geschmolzen. Es muß daher häufig ersetzt werden, auch wenn das verwendete Füllrohr als Material für die Metallschmelze verwendbar ist und daher nicht zu einer Materialverschwendung führt. Da das Füllrohr jedoch häufig ausgewechselt wird, ist es nötig, das Füllrohr kostengünstig auszubilden.
Bislang wurde ein Flansch auf dem Außenumfang des Füllrohres vorgesehen, um eine verbesserte Abdichtung zu ermöglichen. Ein solcher Flansch erfordert jedoch einen umständlichen Arbeitsschritt zu seiner Ausbildung. Es besteht daher ein Problem im Zusammenhang mit den Kosten der Flanschbildung an dem Füllrohr. Vor diesem Hintergrund bestand ein Bedarf nach einer Verfahrensweise zum Erzielen einer zufriedenstellenden Abdichtung des Spalts mittels eines flanschlosen Füllrohres (im nachfolgenden als gerades rohrförmiges Füllrohr bezeichnet).
Es wird nun eine Verfahrensweise, die in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2-284962 offenbart ist, unter Bezugnahme auf Fig. 18 beschrieben.
Fig. 18 zeigt eine Vakuumgießvorrichtung 402, die in der Hauptsache eine aus Sand gefertigte Form 404 und eine gasdichte Auflageplatte 420 aufweist, auf der die Form 404 aufliegt. Die Form 404 besteht aus einer oberen und einer unteren Formhälfte 406 bzw. 408, die aufeinander aufliegen, so daß sie einen inneren Hohlraum 410 bilden, dessen Formgebung zu derjenigen des Produktes komplementär ist.
Eine Gasdichtheitseinrichtung 418 ist an der oberen Oberfläche der gasdichten Auflageplatte 420 vorgesehen. Die Gasdichtheitseinrichtung 418 besteht aus einem Element, das bei auf die gasdichte Auflageplatte 420 aufgesetzter Form 404 in die aus Sand gefertigte untere Formhälfte 408 eingeschoben wird, um einen einen Einlauf 416 umgebenden Abschnitt der unteren Formhälfte 408 auf deren Mitte hin zu schieben.
Beim Vakuumgießen unter Verwendung der Vakuumgießvorrichtung 402 werden zuerst die obere und untere Formhälfte 406 und 408 der Form 404 mit Hilfe eines Rahmenelements 412 zusammengefügt, das an deren Abschnitten mit der dazwischenliegenden Naht befestigt wird. Daraufhin wird ein gerades rohrförmiges Füllrohr 430 in den Einlauf 416 eingeschoben, der auf der Unterseite der auf die obenstehend beschriebene Weise erstellten Form 404 vorgesehen ist.
Daraufhin wird die Form 404 auf die gasdichte Auflageplatte 420 mit dem durchgesteckten Füllrohr 430 aufgesetzt. Dabei wird die auf der gasdichten Auflageplatte 420 vorgesehene Gasdichtheitseinrichtung 418 in die untere Formhälfte 408 geschoben. Als Ergebnis werden die Wandungen des Einlaufs 416 gegen den Außenumfang des Füllrohres 430 gedrückt, so daß Gasdichtheit zwischen dem Füllrohr 430 und dem Einlauf 416 hergestellt wird.
Des weiteren wird eine Füllrohrfestlegeeinrichtung 422, die auf der Unterseite der gasdichten Auflageplatte 420 vorgesehen ist, mittels eines Luftzylindermechanismus 424 eingespannt, um das Füllrohr 430 an der gasdichten Auflageplatte 420 festzulegen. Daraufhin wird eine gasdichte Kammer 414 so errichtet, daß sie die Form 404 einschließt, und ihr in Kontakt mit der gasdichten Auflageplatte 420 befindlicher Abschnitt abgedichtet, wodurch ein die Form 404 umgebender gasdichter Raum gebildet wird.
In diesem Zustand wird das untere Ende des Füllrohres 430 in Metallschmelze M40 eingetaucht, und der Druck in der gasdichten Kammer 414 mittels einer Vakuumpumpe 434 über eine mit der gasdichten Auflageplatte 420 verbundene Vakuumpumpleitung 432 verringert. Hierdurch wird die Metallschmelze M40 in das Füllrohr 430 eingezogen und füllt den Hohlraum 410 aus. Auf diese Weise kann Vakuumgießen unter Verwendung des geraden rohrförmigen Füllrohres 430 ohne einen Flansch daran durchgeführt werden.
Bei der obenstehenden Vakuumgießvorrichtung 402 ist die Gasdichtheitseinrichtung 418 zum Erzielen eines engen Kontaktes zwischen dem Einlauf 416 der Form 404 und dem Füllrohr 430 vorgesehen. Wenn die Form 404 jedoch aus Sand unter Anwendung einer chemischen Aushärtung auf Grundlage eines Bindemittels ausgebildet wird, kann sie geringfügig verformt werden, so daß es schwierig ist, einen engen Kontakt der Innenwand des Einlaufs 416 mit dem Außenumfang des Füllrohres 430 zu erzielen.
Daher ist es unmöglich, eine ausreichende Gasdichtheit zu erzielen, und durch den Spalt zwischen dem Füllrohr 430 und der Form 404 eingedrungene Außenluft wird während des Evakuierens in den Hohlraum 410 eingeführt, mit dem Ergebnis der Bildung von Poren bzw. Hohlräumen in dem Gußstück, welche die Eigenschaften des Produktes verschlechtern. D. h., es stellt sich das Problem, daß die ausgezeichnete Gießqualität, die ein Merkmal des Vakuumgießverfahrens ist, nicht erzielt werden kann. Des weiteren besteht eine Wahrscheinlichkeit, daß bei einer verformbaren Sandform aus Rohsand oder dergleichen ein Abbröckeln von Sand, eine Verformung eines unnötigen Abschnitts usw. während der Verformung durch die Gasdichtheitseinrichtung 418 stattfinden.
Eine weitere Verfahrensweise, die ebenfalls ein gerades rohrförmiges Füllrohr verwendet, ist in der japani schen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 4-294854 offenbart. Diese Verfahrensweise wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 19 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf Fig. 19 ist mit 450 eine Form, unter 452 eine gasdichte Auflageplatte, unter 460 ein gerades rohrförmiges Füllrohr, und unter 430 ein flexibles Dichtungsbauteil angegeben. Mit 440A und 440B sind Dichtungshalterungshälften in der Art von Ringhälften mit einem sich verjüngenden Außenumfang bezeichnet. Die gasdichte Auflageplatte 452 weist eine Durchgangsöffnung 452a mit einer komplementären, sich verjüngenden Formgebung auf.
Wenn bei dieser Anordnung die Dichtungshalterungshälften 440A und 440B durch die auf die gasdichte Auflageplatte 452 aufgesetzte Form 450 niedergedrückt werden, drücken ihre Schrägflächen das Dichtelement 430 zusammen. Infolgedessen wird die Dichtwirkung zwischen der gasdichten Auflageplatte 452 und dem Füllrohr 460 verbessert. Der Spalt zwischen der gasdichten Auflageplatte 452 und dem Füllrohr 460 kann somit gut abgedichtet werden, wodurch die Unannehmlichkeit der Hohlraumbildung oder dergleichen infolge des Einschlusses von Blasen im Gußstück beträchtlich gebessert wird. Die mit diesem System erzielbare Dichtwirkung ist jedoch der mit dem System unter Verwendung eines Füllrohres mit einem Flansch erzielbaren Dichtwirkung unterlegen.

ABRISS DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Gasdichtigkeit zwischen dem geraden rohrförmigen Füllrohr und der gasdichten Kammer weiter zu verbessern.
Bei einer Form der Erfindung sind zwei Flansche an einem geraden rohrförmigen Füllrohr angebracht, und der Raum zwischen den beiden Flanschen wird evakuiert.
Bei einer weiteren Form der Erfindung ist ein Flansch an einem geraden rohrförmigen Füllrohr angebracht, und Metallschmelze wird in den Spalt zwischen dem Flansch und dem geraden rohrförmigen Füllrohr eingeführt und erstarrt anschließend darin, wodurch die Gasdichtheit zwischen den beiden Bauteilen gesichert wird.
Bei einer weiteren Form der Erfindung ist ein Flansch an einem geraden rohrförmigen Füllrohr angebracht, und das Füllrohr anschließend von innen nach außen hin erweitert wird, wodurch die Dichtigkeit zwischen den beiden Bauteilen gesichert wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Vakuumgießverfahren.
Bei jeder der obenstehenden Formen der Erfindung kann als Füllrohr ein solches verwendet werden, das durch Biegen eines einzelnen Metallbleches in eine Rohrform gebildet wird.
Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Es zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht der wesentlichen Bestandteile einer Vakuumgießvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittansicht der wesentlichen Bestandteile einer Vakuumgießvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3(A) und 3(B) eine Draufsicht bzw. eine Vorderansicht der wesentlichen Bestandteile einer Vakuumgießvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
Fig. 4(A) und 4(B) eine Draufsicht bzw. eine Vorderansicht der wesentlichen Bestandteile einer Vakuumgießvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
Fig. 5 eine Draufsicht auf die wesentlichen Bestandteile einer Vakuumgießvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform;
Fig. 6 eine Vorderansicht einer Vakuumgießvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform;
Fig. 7(A) bis 7(D) Vorderansichten von Arbeitsschritten der Vakuumgießvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform;
Fig. 8(A) bis 8(C) Vorderansichten von Arbeitsschritten im Anschluß an die in Fig. 7(A) bis 7(D) gezeigten Arbeitsschritte;
Fig. 9 eine Vorderansicht einer Vakuumgießvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform;
Fig. 10 eine Vorderansicht einer Vakuumgießvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform;
Fig. 11(A) und 11(B) eine schematische Darstellung bzw. eine Teildarstellung im vergrößerten Maßstab einer Vakuumgießvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform;
Fig. 12(A) und 12(B) Schnittansichten der Vakuumgießvorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform;
Fig. 13 eine grafische Darstellung, die ein Vakuumgrad-Steuermuster in der Vakuumgießvorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform zeigt;
Fig. 14 eine grafische Darstellung, die ein Vakuumgrad-Steuermuster in einer Vakuumgießvorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform zeigt;
Fig. 15 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Art des Vakuumgießens in einer Vakuumgießvorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform;
Fig. 16 eine Schnittansicht der wesentlichen Bestandteile einer Vakuumgießvorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform;
Fig. 17 eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Bestandteile einer Vakuumgießvorrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform;
Fig. 18 eine Schnittansicht eines Beispiels für eine Vakuumgießvorrichtung des Standes der Technik;
Fig. 19 eine Schnittansicht eines Teils eines weiteren Beispiels für den Stand der Technik;
Fig. 20 eine Schnittansicht eines Teils eines weiteren Beispiels für den Stand der Technik.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Erste Ausführungsform

Es erfolgt nun eine Beschreibung einer ersten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1. Fig. 1 ist eine Schnittansicht, welche die wesentlichen Bestandteile einer Vakuumgießvorrichtung 2 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Diese Ausführungsform weist das Merkmal auf, daß das Eindringen von Außenluft durch eine Druckverringerung in einem Zwischenraum zwischen zwei Flanschen effektiv verhindert wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist die Vakuumgießvorrichtung 2 in der Hauptsache eine aus Muschelsand gefertigte Form 4, eine gasdichte Auflageplatte 10 zum Tragen der darauf aufgesetzten Form 4, und ein über die gasdichte Auflageplatte 10 mit der Form 4 verbundenes, gerades rohrförmiges Füllrohr 30 auf. Das Füllrohr 30 ist ein Rohr aus dem gleichen Material wie demjenigen der Metallschmelze, bei der es sich um das Gußmaterial handelt.
Zwei Flansche 20A und 20B sind in voneinander beabstandeter Beziehung an dem Füllrohr 30 nahe dessen oberem Ende angebracht. Diese Flansche 20A und 20B sind mittels jeweiliger Umfangsdichtungsbauteile 24A und 24B am Außenumfang des Füllrohres 30 angebracht.
Die Flansche 20A und 20B besitzen eine torusartige Formgebung und sind durch Zusammendrücken der verformbaren Umfängsdichtungsbauteile 24A und 24B an dem Füllrohr 30 angebracht. Die Flansche 20A und 20B sind mittels eines Positionierungsmechanismus (nicht gezeigt) derart am Außenumfang des Füllrohres 30 festgelegt, daß sie nicht in der Längsrichtung des Füllrohres 30 verrutschen.
Das Füllrohr 30 mit den daran angebrachten Flanschen 20A und 20B ist über die gasdichte Auflageplatte 10 an der Form 4 angebracht. Insbesondere, wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird der Flansch 20B über ein flaches unteres Dichtungsbauteil 26 in einem mittigen Flanschträgerabschnitt 12 angeordnet, der in der gasdichten Auflageplatte 10 vorgesehen ist. Andererseits ist auf der oberen Oberfläche des weiteren Flansches 20A ein flaches oberes Dichtungsbauteil 22 angebracht, auf das die Form 4 aufgesetzt wird. Hierbei werden die Anbringposition des oberen Flansches 20A, die Dicke des oberen Dichtungsbauteils 22 usw. derart eingestellt, daß sich das obere Ende des Füllrohres 30 in engem Kontakt mit dem unteren Ende eines Einlaufs 6 der Form 4 befindet. Eine gasdichte Kammer (nicht gezeigt) wird von oben so aufgesetzt, daß sie die Form 4 umschließt, und ihre in Berührung mit der gasdichten Auflageplatte 10 befindliche Oberfläche wird abgedichtet, so daß ein die Form 4 umgebender gasdichter Raum gebildet wird. Auf diese Weise ist das Füllrohr 30 derart an der gasdichten Auflageplatte 10 befestigt, daß es nach unten hin eine Öffnung bzw. ein Loch 14 der gasdichten Auflageplatte 10 durchsetzt.
Die gasdichte Auflageplatte 10 weist ein Paar von Verbindungslöchern 10a und 10b auf, die oberhalb des Flanschträgerabschnitts 12 ausgebildet sind. Die Verbindungslöcher 10a und 10b sind über Öffnungen (nicht gezeigt) mit einer externen Vakuumpumpe (nicht gezeigt) verbunden. Durch Betreiben dieser Vakuumpumpe wird der Druck in einem durch die Flansche 20A und 20B, die Form 4 und die gasdichte Auflageplatte 10 begrenzten Raum 16 abgesenkt.
Infolgedessen sinkt der Druck in dem Raum 16 unter den Außendruck ab, so daß er sich während des Vakuumgießens an den Druck in einem Hohlraum (nicht gezeigt) in der Form 4 annähert. Selbst wenn sich zwischen den Flanschen 20A und 20B und dem Füllrohr 30 Zwischenräume gebildeten haben sollten, da diese Teile nicht miteinander verschweißt sind, ist es somit möglich, auf verläßliche Weise die Erzeugung von Gußdefekten zu verhindern, die ansonsten aus dem Eindringen von Außenluft durch solche Lücken in den Hohlraum resultieren könnten.
Somit ist es bei der Vakuumgießvorrichtung 2 dieser Ausführungsform ohne Verschweißen der Flansche 20A und 20B und des Füllrohres 30 miteinander möglich, ein homogenes Gußstück mit ausgezeichneter Qualität und ohne innere Fehler herzustellen, was ein Vorteil des Vakuumgießverfahrens ist.

Zweite Ausführungsform

Es erfolgt nun eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 2. Fig. 2 ist eine Schnittansicht, welche die wesentlichen Bestandteile einer Vakuumgießvorrichtung 52 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weist die Vakuumgießvorrichtung 52 in der Hauptsache eine aus Muschelsand gefertigte Form 54, eine gasdichte Auflageplatte 60 und ein gerades rohrförmiges Füllrohr 80 auf.
Bei dieser Ausführungsform ist in Abweichung von der ersten Ausführungsform nur ein einziger Flansch 70 an dem Füllrohr 80 an dessen oberem Ende angebracht. Der Flansch 70 weist zwei Flanschabschnitte 70A und 70B, d. h. einen oberen und einen unteren auf, welche einen Zwischenraum 66 begrenzen. Ein Paar von Verbindungslöchern 60a und 60b ist für die Verbindung des Raumes 66 mit der Außenseite vorgesehen.
Der Flansch 70 ist mittels zwischen dem Füllrohr 80 und dem oberen und unteren Flanschabschnitt 70A bzw. 70B vorgesehener Dichtungsbauteile 74A und 74B am Außenumfang des Füllrohres 80 angebracht. Der Flansch 70 ist mittels eines Positionierungsmechanismus (nicht gezeigt) derart am Füllrohr 80 befestigt, daß er nicht in der Längsrich tung des Füllrohres 80 verrutscht. Der Flansch 70 ist an der Form 54 mittels eines flachen oberen Dichtungsbauteils 72 und an einem Flanschträgerabschnitt 62 der gasdichten Auflageplatte 60 mittels eines unteren Dichtungsbauteils 76 abgedichtet. Des weiteren ist das obere Ende des Füllrohres 80 derart eingestellt, daß es sich in engem Kontakt mit einem Einlauf 56 der Form 54 befindet.
Bei der Vakuumgießvorrichtung 52 der vorliegenden Ausführungsform wird beim Betreiben einer externen Vakuumpumpe (nicht gezeigt), die an die in der gasdichten Auflageplatte 60 vorgesehenen Verbindungslöcher 60a und 60b angeschlossen ist, der Druck in dem Raum 66 über die Verbindungslöcher 60a und 60b der gasdichten Auflageplatte 60 und die Verbindungslöcher 68a und 68b des Flansches 70 abgesenkt.
Infolgedessen sinkt der Druck in dem Raum 66 während des Vakuumgießens ab, so daß er sich an den Druck in einem Hohlraum (nicht gezeigt) in der Form 54 annähert. Dies hat zum Effekt, daß das ansonsten mögliche Eindringen von Außenluft in den Hohlraum durch schmale Lücken zwischen den Dichtungsbauteilen 74A und 74B und der Innenfläche des Flansches 70 bzw. dem Außenumfang des Füllrohres 80 verläßlich verhindert wird.
Somit ist es bei der Vakuumgießvorrichtung 52 der vorliegenden Ausführungsform möglich, die gleichen Effekte wie bei der ersten Ausführungsform zu erzielen, indem ein einziger Flansch 70 verwendet wird, der an zwei Positionen mit dem Füllrohr 80 in Kontakt steht. Die Ausführungsform besitzt somit insofern einen Vorteil gegenüber der ersten Ausführungsform, als die Anbringung eines Flansches problemloser möglich ist.

Dritte Ausführungsform

Es folgt nun eine Beschreibung einer dritten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 3(A) und 3(B). Fig. 3(A) und 3(B) sind eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht der wesentlichen Teile einer Vakuumgießvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch das Merkmal aus, daß das zuvor in Verbindung mit der ersten und zweiten Ausführungsform beschriebene, auf dem Außenumfang des Füllrohres angebrachte Flanschelement horizontal in zwei Hälften geteilt ist.
Gemäß der Darstellung in den Fig. 3(A) und 3(B) weist ein Flansch 40 bei dieser Ausführungsform miteinander gepaarte Flanschhälften 42 und 44 sowie in die Flanschhälften 42 und 44 eingeschraubte Spannschrauben 46A und 46B auf. Die Flanschhälfte 42 ist an den Spannschrauben 46A und 46B derart angebracht, daß sie zwar drehbar, nicht aber in Axialrichtung bezüglich dieser Schrauben verschiebbar ist. Die weitere Flanschhälfte 44 weist Innengewinde auf, die auf Außengewindeabschnitte der Spannschrauben 46A und 46B aufgeschraubt sind.
Die Flanschhälften 42 und 44 weisen einander gegenüberliegende, halbkreisförmige Einspannflächen 43 und 45 auf, wobei die Flanschhälften 42 und 44 aneinander festgezogen werden, so daß eine mittige Ringöffnung im Flansch 70 gebildet wird. In dieser mittigen Ringöffnung ist das gerade rohrförmige Füllrohr wie etwa das oben bezeichnete Füllrohr 30 oder 80 eingespannt.
Durch Drehen der Spannschrauben 46A und 46B im Uhrzeigersinn werden die Flanschhälften 42 und 44 einander angenähert, und durch Drehen entgegen dem Uhrzeigersinn werden die Flanschhälften 42 und 44 auseinanderbewegt. Auf diese Weise ist der Abstand zwischen den beiden Flanschhälften 42 und 44 einstellbar. Des weiteren sind die Flanschhälften 42 und 44 durch Herausnehmen der Schrauben 46A und 46B aus den Innengewinden der Flanschhälfte 44 voneinander trennbar.
Mit der obenstehenden Anordnung kann der Flansch 40 bei dieser Ausführungsform in Horizontalrichtung am Füllrohr angebracht bzw. davon abgenommen werden. Dies ist insofern ein Vorteil, als der Flansch 40 nach dem Anbringen des Füllrohres in der gasdichten Auflageplatte in der Richtung auf den Außenumfang des Füllrohres hin angebracht werden kann, wodurch der Freiheitsgrad beim Arbeiten erweitert wird. Darüber hinaus kann nach dem Vakuumgießen der einzelne Flansch 40 abgenommen werden, ohne das Füllrohr bezüglich der gasdichten Auflageplatte vertikal zu bewegen. Somit kann das Füllrohr sowohl nach oben als auch nach unten hin herausgenommen werden. Mit anderen Worten, die Freiheit der Richtung des Herausnehmens des Füllrohres ist vergrößert, was für die Automatisierung des Gießvorgangs unter Verwendung einer solchen Vakuumgießvorrichtung wünschenswert ist.

Vierte Ausführungsform

Es folgt nun eine Beschreibung einer vierten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 4(A) und 4(B). Fig. 4(A) und 4(B) sind eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht der wesentlichen Teile einer Vakuumgießvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform. Bei der vierten Ausführungsform wird wie bei der dritten Ausführungsform ein Flansch verwendet, der in Horizontalrichtung in zwei Hälften zerlegbar ist.
Gemäß der Darstellung in den Fig. 4(A) und 4(B) weist ein Flansch 90 bei dieser Ausführungsform miteinander gepaarte Flanschhälften 94A und 94B auf, die gleitverschieblich auf einer Flanschbasis 92 angebracht sind, sowie Spannzylindermechanismen 96A und 96B zum Hervorrufen einer Gleitverschiebung dieser Flanschhälften 94A und 94B.
Die Flanschhälften 94A und 94B, wie schon die Flanschhälften 42 und 44 bei der dritten Ausführungsform, weisen halbkreisförmige Einspannflächen 95A und 95B auf. Wie Fig. 4(B) des weiteren zeigt, sind alle Bestandteile des Flansches 90 in der gasdichten Auflageplatte 10 eingebettet.
Mit diesem Aufbau des Flansches 90 bei dieser Ausführungsform können die Flanschhälften 94A und 94B mechanisch in Bezug zueinander angezogen und gelöst werden. Somit kann die Einspannkraft problemlos gewährleistet werden, und es ist möglich, ein automatisches Öffnen und Schließen des Flansches 90 zu gestatten. Da des weiteren der gesamte Flansch, anders als die in den Fig. 1, 2, 3(A) und 3(B) gezeigten Flansche, in der gasdichten Auflageplatte eingebettet ist, kann der Flansch im wesentlichen ohne Zeiterfordernis montiert werden.

Fünfte Ausführungsform

Es folgt nun eine Beschreibung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 5. Fig. 5 ist eine Draufsicht auf die wesentlichen Teile einer Vakuumgießvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, weist der Flansch 190 bei dieser Ausführungsform miteinander gepaarte Flanschhälften 194A und 194B auf, die auf einer Flanschbasis 192 gleitverschieblich angebracht sind. In der Flanschbasis 192 sind zwei Paare von Spannschrauben 196A und 196C sowie 196B und 196D zum Veranlassen einer Gleitverschiebung der Flanschhälften 194A und 194B angebracht. In der Mitte der Flanschbasis 192 ist ein Paar, d. h. eine linke und eine rechte Schubstange 199A und 199B gleitverschieblich angebracht, und Schubzylindermechanismen 198A und 198B sind zum Veranlassen der Gleitverschiebung der Schubstangen 199A und 199B vorgesehen. Wie auch der Flansch 90 bei der vierten Ausführungsform ist der gesamte Flanschaufbau in der gasdichten Auflageplatte eingebettet.
Bei diesem Aufbau des Flansches 190 in dieser Ausführungsform können die Flanschhälften 194A und 194B durch Drehen der Spannschrauben 196A und 196C sowie 196B und 196D manuell angezogen und gelöst werden. Des weiteren besteht die Möglichkeit, daß gelegentlich Metallschmelze die Einspannflächen 195A und 195B der Flanschhälften 194A und 194B benetzt und daran haftenbleibt. In einem solchen Fall kann ein Abtrennen der Flanschhälften 194A und 194B vom Außenumfang des Füllrohres undurchführbar werden. Selbst in einem solchen Fall können dann die Einspannflächen 195A und 195B der Flanschhälften 194A und 194B vom Füllrohr getrennt und die Flanschhälften 194A und 194B aus dem Füllrohr herausgenommen werden, indem die Schubzylindermechanismen 198A und 198B betrieben und die Schubstangen 199A und 199B ausgefahren werden.

Sechste Ausführungsform

Es folgt nun eine Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 6, 7(A) bis 7(D) und 8(A) bis 8(C). Die Fig. 6, 7(A) bis 7(D) und 8(A) bis 8(C) sind Vorderansichten, die einen Teil einer Vakuumgießvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigen. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch das Merkmal aus, daß daß ein aus einem verformbaren metallischen Material ausgebildetes Füllrohr gespreizt wird, um das Füllrohr mit einem Flansch in Kontakt zu bringen.
Gemäß der Darstellung von Fig. 6 wird bei der Vakuumgießvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform eine gasdichte Auflageplatte 126 durch einen auf einer Förderauflage 134 vorgesehenen Rollenförderer 132 automatisch bewegt. In Fig. 6 ist ein Zustand gezeigt, in dem die gasdichte Auflageplatte 126 sich in einem Füllrohrspreizabschnitt mit einer darin vorgesehenen Füllrohrspreizeinheit 103 befindet.
Die Füllrohrspreizeinheit 103 weist einen Füllrohr- Spreizzylindermechanismus 110 auf, und am unteren Ende einer Füllrohr-Spreizstange 116 ist ein Füllrohr-Spreizelement 118 befestigt. Bei Betrieb des Spreizzylindermechanismus 110 wird die Füllrohr-Spreizstange 116 bezüglich des Füllrohr-Spreizzylindermechanismus 110 vertikal ausgefahren und zurückgezogen, um das Füllrohr-Spreizelement 118 zu heben und zu senken.
Ein Hubtisch 136 ist unter der Füllrohrspreizeinheit 103 angeordnet und dazu ausgelegt, mit dem Betrieb eines Hubzylindermechanismus 140 angehoben und abgesenkt zu werden. Ein Trägerelement 141 ist am Oberteil des Hubtisches 136 befestigt, und ein Füllrohr 130 ist aufrecht, mit seinem unteren offenen Ende auf dem Trägerelement 141 angebracht, auf den Hubtisch 136 aufgesetzt. Das Füllrohr 130 ist ein Rohr aus dem gleichen metallischen Material wie demjenigen der Metallschmelze, bei der es sich um das Gießmaterial handelt. Ein Flansch 128 ist in einer mittigen Öffnung 126a der gasdichten Auflageplatte 126 angeordnet.
Es folgt nun eine Beschreibung des Betriebs der Füllrohrspreizeinheit 103 mit dem obenstehend beschriebenen Aufbau unter Bezugnahme auf Fig. 6 und 7(A) bis 7(D).
In dem in Fig. 6 gezeigten Zustand wird der Hubzylindermechanismus 140 so betrieben, daß er den Hubtisch 136 anhebt, bis das Füllrohr 130 eine Öffnung 128a des Flansches 128 gemäß der Darstellung von Fig. 7(A) durchsetzt. Daraufhin wird der Füllrohr-Spreizzylinder 110 so betrieben, daß er das Füllrohr-Spreizelement 118 zusammen mit der Füllrohr-Spreizstange 116 absenkt und dadurch das Ende des Füllrohr-Spreizelements 118 von dem oberen Ende des Füllrohres 130 her in dieses einsetzt, wie in Fig. 7(B) gezeigt ist. Als Ergebnis wird das obere Ende des aus einem verformbaren metallischen Material gefertigten Füllrohres 130 so gespreizt, daß es sich an die Endform des Füllrohr-Spreizelements 118 anpaßt. Somit wird der Außenumfang des derart gespreizten Füllrohres 130 gegen die Innenfläche der Öffnung 128a des Flansches 128 gedrückt und damit in enge Berührung gebracht.
Wenn das Füllrohr-Spreizelement 118 auf ein vorgegebenes Höhenniveau abgesenkt wird, wird der Füllrohr- Spreizzylindermechanismus 110 so betrieben, daß er das Füllrohr-Spreizelement 118 gemäß der Darstellung von Fig. 7(C) in die Ausgangsposition zurückführt. Daraufhin wird der Hubtisch 136 abgesenkt und läßt dabei das Füllrohr 130 zurück, wie in Fig. 7(D) gezeigt ist, womit der Vorgang des Spreizens des Füllrohres durch die Füllrohrspreizeinheit 103 beendet ist.
Daraufhin wird die gasdichte Auflageplatte 126 gleichzeitig mit dem Betrieb des Rollenförderers 132 in der Horizontalrichtung zu einem Gießabschnitt verfahren, wie in den Fig. 8(A) bis 8(C) gezeigt ist.
Im Gießabschnitt wird eine Form 144 mit einer oberen und einer unteren Formhälfte 146 und 148 durch einen Formhaltemechanismus (nicht gezeigt) zugeführt, wie in Fig. 8(A) gezeigt ist. Die Form 144 wird daraufhin so auf die gasdichte Auflageplatte 126 aufgesetzt, daß ihre Unterseite sich in engem Kontakt mit dem Flansch 128 befindet, wie in Fig. 8(B) gezeigt ist. Daraufhin wird eine gasdichte Kammer 150 durch einen Kammerhaltemechanismus (nicht gezeigt) von oberhalb der Form 144 zugeführt, wie in Fig. 8(C) gezeigt ist. In diesem Zustand wird eine externe Vakuumpumpe (nicht gezeigt) betrieben, um die gasdichte Kammer 150 über eine mit der gasdichten Kammer 150 verbundene Vakuumpumpleitung (152) zu evakuieren. Als Resultat wird Metallschmelze durch das Füllrohr 130 abgezogen und füllt den Hohlraum in der Form 144 zum Vakuumgießen.
Wie gezeigt ist, wird das Füllrohr 130 in der Vakuumgießvorrichtung der vorliegenden Vorrichtung bei auf dem Außenumfang des Füllrohres 130 aufgebrachtem Flansch 128 von seiner Innenseite her durch die Füllrohrspreizeinheit 103 gespreizt, um den Einlauf 130 in engen Kontakt mit dem Flansch 128 zu bringen. Somit kann ohne Verschweißen von Füllrohr und Flansch eine ausreichende Gasdichtheit gewährleistet werden, und Vakuumgießen wird unter zufriedenstellenden Bedingungen ausgeführt.

Siebte Ausführungsform

Es folgt nun eine Beschreibung einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 9. Fig. 9 ist eine Schnittansicht einer Vakuumgießvorrichtung 202 gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Diese Ausführungsform ist wie die sechste Ausführungsform eine Vakuumgießvorrichtung von dem System, bei dem das Füllrohr gespreizt wird, so daß es in engen Kontakt mit dem Flansch gebracht wird. Diese Ausführungsform zeichnet sich jedoch durch das Merkmal aus, daß ein Überprüfungsmechanismus vorgesehen ist, um die durch das Spreizen des Füllrohres erzielte Gasdichtheit zu überprüfen.
Insbesondere, wie in Fig. 9 gezeigt ist, weist die Vakuumgießvorrichtung 202 eine Füllrohrspreizeinheit 203, eine gasdichte Kammer 220 zum Messen des Vakuumgrades, eine Vakuumgradmeßeinheit 206, eine Vakuumpumpe 224, eine Steuereinheit 204 zum Steuern des Gesamtbetriebs des Systems usw. auf.
Gemäß der Darstellung von Fig. 9 ist die gasdichte Kammer 220 auf eine im Füllrohrspreizabschnitt angeordnete, gasdichte Auflageplatte 226 aufgesetzt und wird durch einen Schubzylindermechanismus 210 angeschoben, wodurch Gasdichtheit hergestellt wird.
Eine Füllrohr-Spreizstange 216 erstreckt sich in die gasdichte Kammer 220 sowie ein am Ende der Füllrohr- Spreizstange 216 befestigtes Füllrohr-Spreizelement 218. Die Reibflächen der gasdichten Kammer 220 und der Füllrohr-Spreizstange 216 sind so miteinander abgedichtet, daß das Füllrohr-Spreizelement 218 vertikal verschiebbar ist, ohne daß die Gasdichtheit der gasdichten Kammer 220 unterbrochen wird.
Eine Vakuumpumpe 224 ist über eine Vakuumpumpleitung 222 mit der gasdichten Kammer 220 verbunden. Die Vakuumgradmeßeinheit 206 ist über Vakuumgrad-Meßröhrenleitungen 208 mit der gasdichten Kammer 220 verbunden.
Ein Hubtisch 236, ein Hubzylindermechanismus 240, ein Rollenförderer 232 usw. weisen jeweils den gleichen Aufbau wie diejenigen in der sechsten Ausführungsform auf. Steuersignalleitungen 232a und 240a sind aus der Steuereinheit 204 herausgeführt und mit dem Rollenförderer 232 und dem Hubzylindermechanismus 240 verbunden. Eine Meßsignalleitung 206a ist aus der Vakuumgradmeßeinheit 206 herausgeführt und mit der Steuereinheit 204 verbunden.
Bei der Vakuumgießvorrichtung 202 mit dem obenstehend beschriebenen Aufbau wird nach der Durchführung des Arbeitsganges zum Spreizen eines Füllrohres 230 mittels des Füllrohr-Spreizelements 218 die Vakuumpumpe 224 betrieben, um den Druck in der gasdichten Kammer 220 abzusenken. Die Vakuumgradmeßeinheit 206 mißt den erhaltenen Vakuumgrad.
Die Oberfläche des Hubtisches 236, auf dem das Füllrohr 230 aufliegt, ist durch ein Dichtungsbauteil 242 abgedichtet. Somit wird der Grad der engen Anlage zwischen einem Flansch 228 und dem gespreizten Füllrohr 230 als der Vakuumgrad in der gasdichten Kammer 220 gemessen.
Somit wird, sobald ein vorgegebener Grad erhalten wurde, ein Steuersignal von der Steuereinheit 204 über die Steuersignalleitung 240a an den Hubzylinder 240 eingegeben, um den Betrieb des Hubzylinders 240 derart zu veranlassen, daß der Hubtisch 236 abgesenkt wird. Daraufhin wird ein Steuersignal von der Steuereinheit 204 über die Steuersignalleitung 232a an den Rollenförderer 232 eingegeben. Des weiteren wird der Rollenförderer 232 so betrieben, daß er die gasdichte Auflageplatte 226 zusammen mit dem darin angebrachten Flansch 228 und Füllrohr 230 für den nächsten Vakuumgießvorgang zum nächsten Gießabschnitt bewegt.
Falls der vorgegebene Vakuumgrad nicht erhalten wurde, wird das gespreizte Füllrohr entfernt, und ein neues Füllrohr wird zugeführt, um den Füllrohrspreizvorgang von neuem auszuführen.

Achte Ausführungsform

Eine achte Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben. Fig. 10 ist eine Vorderansicht, die eine Vakuumgießvorrichtung gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Diese Ausführungsform weist, wie schon die siebte Ausführungsform, einen Überprüfungsmechanismus zum Überprüfen der durch das Spreizen des Füllrohres erzielten Gasdichtheit auf. Die vorliegende Ausführungsform zeichnet sich jedoch dadurch aus, daß der durch das Spreizen des Füllrohres erzielte Vakuumgrad während der Durchführung des Füllrohrspreizvorganges überprüft wird.
Wie in Fig. 10 gezeigt ist, weist die Vakuumgießvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform eine Messungssteuereinheit 254 sowie eine gasdichte Vakuumgradmeßkammer 270, Schubzylindermechanismen 262A und 262B, eine Vakuumpumpe 274 usw. wie in der siebten Ausführungsform auf. Die Messungssteuereinheit 254 besitzt die Funktionen der Vakuumgradmeßeinheit 206 und der Steuereinheit 204 in der siebten Ausführungsform und ist über Vakuumgrad-Meß röhrenleitungen 258 mit der gasdichten Kammer 270 verbunden.
Eine Steuersignalleitung 260a ist von der Messungssteuereinheit 254 zu einem Füllrohr-Spreizzylindermechanismus 260 geführt.
Bei der Vakuumgießvorrichtung 252 mit dem obenstehend beschriebenen Aufbau wird der Vakuumgrad gleichzeitig mit dem Füllrohrspreizvorgang unter Steuerung durch die Messungssteuereinheit 254 gemessen.
Genauer gesagt liegt gemäß der Darstellung von Fig. 10 ein Füllrohr 280 auf einem Hubtisch 286 auf, so daß es eine Öffnung in einem Flansch 278 durchsetzt, der auf eine gasdichte Auflageplatte 276 aufgesetzt ist. In diesem Zustand wird der Füllrohr-Spreizzylindermechanismus 260 so betrieben, daß er ein Füllrohr-Spreizelement 268 zum Spreizen des Füllrohres 280 absenkt. Gleichzeitig wird die Vakuumpumpe 274 betrieben, um den Druck in dem durch die gasdichte Auflageplatte 276 und die gasdichte Kammer 270 begrenzten Hohlraum abzusenken. Der Vakuumgrad in dem Hohlraum wird durch die Messungssteuereinheit 254 gemessen. Bis der Vakuumgrad einen vorgegebenen Wert erreicht hat, wird der Füllrohrspreizvorgang unter Steuerung durch ein Steuersignal von der Messungssteuereinheit 254 fortgeführt.
Sobald der Vakuumgrad den vorgegebenen Wert erreicht hat, wird das Füllrohr-Spreizelement 268 unter Steuerung durch die Messungssteuereinheit 254 angehoben. Auf diese Weise wird der Füllrohrspreizvorgang beendet, und das gespreizte Füllrohr 280 wird zusammen mit dem Flansch 278 auf die gasdichte Auflageplatte 276 aufgesetzt und durch den Rollenförderer 282 der nächsten Arbeitsstation zugeführt.
Wie gezeigt wurde, wird das Füllrohr bei dieser Ausführungsform gespreizt, während der Vakuumgrad gemessen wird. Somit ist es möglich, die Gasdichtheit durch das Spreizen des Füllrohres zuverlässig zu gewährleisten. Des weiteren kann im Vergleich mit dem Fall, in dem der Vakuumgrad gemessen wird, die Zykluszeit verringert werden.

Neunte Ausführungsform

Es folgt nun eine Beschreibung einer neunten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 11(A), 11(B), 12(A), 12(B) und 13. Fig. 11(A) und 11(B) sind eine schematische Darstellung bzw. eine Teilansicht im vergrößerten Maßstab, die eine Vakuumgießvorrichtung 302 gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung zeigen. Fig. 12(A) und 12(B) sind Schnittansichten, die die Art der Vakuumgießvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen. Fig. 13 ist eine Ansicht, welche ein Muster der Steuerung des Vakuumgrads in einer Vakuumgießvorrichtung in dieser Ausführungsform beschreibt.
Die vorliegende Ausführungsform zeichnet sich durch das Merkmal aus, daß der Spalt zwischen dem Füllrohr und dem Flansch mit Metallschmelze ausgefüllt wird, indem über eine vorgegebene Zeitspanne ein aus dem Überfließen von abgezogener Metallschmelze aus dem oberen Ende des Füllrohres resultierender Zustand beibehalten wird.
Wie in Fig. 11(A) und 11(B) gezeigt ist, ist bei der Vakuumgießvorrichtung 302 eine Steuereinheit 314 über eine Steuersignalleitung 314a mit einer Vakuumpumpe 324 für die Verringerung des Drucks in einer gasdichten Vaku umkammer 350 verbunden. Bei dieser Ausführungsform steuert die Steuereinheit 314 den Betrieb der Vakuumpumpe 324 derart, daß der Betrag der durch ein Füllrohr 330 abgezogenen Metallschmelze (d. h. die Abzugshöhe) eingestellt wird.
Bei der Vakuumgießvorrichtung 302, wie bei jeder der vorausgegangenen Ausführungsformen, sind ein Flansch 328 und ein Füllrohr 330 über eine gasdichte Auflageplatte 326 an einer Form 344 angebracht, und die gasdichte Kammer 350 über diese Bauteile gesetzt. Der Druck in der gasdichten Kammer 350 wird von einer Vakuumpumpe 324 über eine Vakuumpumpleitung 322 für das Vakuumgießen abgesenkt.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Dichtungsmaterial 320 über den gesamten Umfang der Kontaktflächen des Flansches 328 und des Füllrohres 330 beschichtet, wie in Fig. 11(B) gezeigt ist. Das Dichtungsmaterial 320 ist ein feuerfestes Dichtungsmaterial, das aus feinen feuerfesten Partikeln, einem anorganischen Bindemittel wie kolloidaler Kieselsäure und einem geringen Betrag an organischem Bindemittel zusammengesetzt ist. Das Dichtungsmaterial 320 gewährleistet die Gasdichtheit zwischen dem Füllrohr 330 und dem Flansch 328 in einem Anfangsstadium des Vakuumgießens.
Bei Betrieb der Vakuumpumpe 324 wird Metallschmelze M30 in dem Schmelzegefäß 340 in das Füllrohr 330 abgezogen, wie in Fig. 12(A) gezeigt ist. Der Betrieb der Vakuumpumpe 324 wird so gesteuert, daß ein oberer Abschnitt M34 der Metallschmelze einen unteren Abschnitt eines Einlaufs 306 der Form 344 füllt, wie in Fig. 12(A) gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das Füllrohr 330 durch die Metallschmelze erwärmt, und das Dichtungsbauteil 320 wird thermisch abgebaut, so daß es allmählich die Dichteigenschaft verliert. Gleichzeitig dringt jedoch die vom oberen Ende des Füllrohres 330 überfließende Metallschmelze M34 zwischen die Kontaktflächen des Füllrohres 330 und des Flansches 328 ein, so daß es zunehmend abgekühlt wird und erstarrt. Somit ist die Gasdichtheit zwischen dem Füllrohr 330 und dem Flansch 328 gewährleistet, und die Gasdichtheit wird trotz des thermischen Abbaus des Dichtungsmaterials 320 nicht verringert.
Nachdem die Gasdichtheit somit hergestellt wurde, wobei der Kopf der Metallschmelze auf dem in Fig. 12(A) gezeigten Niveau gehalten wird, wird die Abziehintensität der Vakuumpumpe 324 zum weiteren Abziehen von Metallschmelze erhöht. Somit wird Metallschmelze M36 in den Hohlraum 310 in der Form 344 eingefüllt, wie in Fig. 12(B) gezeigt ist. Auf diese Weise wird Vakuumgießen bewerkstelligt.
Fig. 13 zeigt, wie sich der Vakuumgrad bei dem obenstehend beschriebenen Vakuumgießverfahren ändert. Die Steuereinheit 314 steuert den Vakuumgrad gemäß dem in Fig. 13 gezeigten Evakuierungsmuster. Konkret wird gemäß der Darstellung in Fig. 13 in einem Anfangsstadium t&sub1;&sub1; des Vakuumgießens der Vakuumgrad im Zeitverlauf erhöht, wodurch veranlaßt wird, daß Metallschmelze in das Füllrohr 330 abgezogen wird. Wenn ein Zustand erreicht ist, in dem die Metallschmelze über das obere Ende des Füllrohres 330 ausfließt (der in Fig. 12(A) gezeigte Zustand), wird der entsprechende Vakuumgrad eine vorgegebene Zeitspanne t&sub1;&sub2; lang beibehalten.
Daraufhin wird der Vakuumgrad über eine Zeitspanne t&sub1;&sub3; abrupt erhöht. Während dieser Zeit wird die Metallschmelze gemäß der Darstellung von Fig. 12(B) in einen Hohlraum 310 eingefüllt. Daraufhin wird die Metallschmelze in dem Hohlraum 310 über eine Zeitspanne t&sub1;&sub4; zum Erstarren abgekühlt. Daraufhin wird das Vakuum über eine Zeitspanne t&sub1;&sub5; entspannt, womit das Vakuumgießen abgeschlossen ist.
Bei dieser Ausführungsform ist das Dichtungsmaterial 320, wie in Fig. 11(B) gezeigt ist, auf die Unterseite des Flansches 328 beschichtet, die sich nicht direkt in Berührung mit Metallschmelze befindet. Es ist somit möglich, Abbrand von oder Gasentwicklung aus dem Dichtungsmaterial zu verhindern, der bzw. die sich ansonsten aus dem Kontakt des Dichtungsmaterials mit Metallschmelze ergeben könnte. Des weiteren ist es möglich, den Zeitraum zu verlängern, über den die Dichtigkeit aufrechterhalten wird.
Obgleich bei dieser Ausführungsform die Unterseite der Form 344 und die obere Oberfläche des Flansches 328 in engem Kontakt miteinander gehalten sind, ist es des weiteren möglich, die Dichtungsqualität zu verbessern, indem ein Spalt zwischen diesen beiden Teilen vorgesehen und das Überfließen von Metallschmelze in diesen Spalt veranlaßt wird.

Zehnte Ausführungsform

Es erfolgt nun eine Beschreibung einer zehnten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 14. Fig. 14 ist eine Ansicht, welche ein Muster der Steuerung des Vakuumgrads in einer Vakuumgießvorrichtung gemäß der zehnten Ausführungsform beschreibt.
Diese Ausführungsform zeichnet sich durch das Merkmal aus, daß die anfängliche Evakuierung weniger abrupt als bei der neunten Ausführungsform durchgeführt wird, um die Zeitspanne t&sub2;&sub1; bis zum Überfließen von Metallschmelze aus dem oberen Ende eines Füllrohres zu verlängern, wie in Fig. 14 gezeigt ist. D. h., die Evakuierungsrate im anfänglichen Vakuumgießzustand t&sub2;&sub1; wird niedriger als in der neunten Ausführungsform eingestellt.
Bei dieser Anordnung ist es möglich, Gasdichtheit ohne Beschädigung des Dichtungsmaterials herzustellen, was die Gasdichtheit zwischen dem Füllrohr und dem Flansch selbst dann herstellt, wenn es sich bei dem Dichtungsmaterial um ein hartes Material handelt, bei dem die Möglichkeit eines Bruches infolge einer plötzlichen Evakuierung besteht.
Bei dieser Ausführungsform wird auf die die Vakuumgrad-Aufrechterhaltungszeit t&sub1;&sub2; der neunten Ausführungsform verzichtet, um die Zeit für den Gießzyklus zu verkürzen.

Elfte Ausführungsform

Es folgt nun eine Beschreibung einer elften Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 15. Fig. 15 ist eine Ansicht, welche ein Muster der Steuerung des Vakuumgrads in einer Vakuumgießvorrichtung gemäß der elften Ausführungsform beschreibt.
Die vorliegende Ausführungsform zeichnet sich durch das Merkmal aus, daß gemäß der Darstellung von Fig. 15 die anfängliche Evakuierung bei einem Vakuumgießen schnell durchgeführt wird, um die Zeit t&sub3;&sub1; bis zum Überfließen von Metallschmelze aus dem oberen Ende eines Füllrohres zu verkürzen.
Bei dieser Anordnung ist es auch dann möglich, wenn es sich bei dem Dichtungsmaterial um ein organisches Material oder dergleichen handelt, das durch lange anhaltende Erwärmung einen Abbau erfährt, die Gasdichtheit dadurch herzustellen, daß Überfließen und Verfestigen von Metallschmelze hervorgerufen wird, bevor der Vakuumgrad infolge des Abbaus des Dichtungsmaterials verringert wird. Auf diese Weise ist es selbst bei Verwendung eines Dichtungsmaterials, das leicht einen thermischen Abbau erfährt, möglich, die Gasdichtheit für ein zufriedenstellendes Vakuumgießen herzustellen.

Zwölfte Ausführungsform

Es folgt nun eine Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 16. Fig. 16 ist eine Schnittansicht, welche die wesentlichen Bestandteile einer Vakuumgießvorrichtung gemäß der zwölften Ausführungsform zeigt.
Bei dieser Ausführungsform wird es nach der Durchführung eines Vakuumgießens unter Verwendung eines Dichtungsmaterials wie in der neunten bis elften Ausführungsform ermöglicht, den Flansch durch Entfernen von daran haftendem Dichtungsmaterial wiederzuverwenden.
Konkret weist die Vakuumgießvorrichtung dieser Ausführungsform einen Flanschsäuberer 360 auf, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Der Flanschsäuberer 360 umfaßt einen auf einem Boden 366 installierten Hubzylindermechanismus 364 und ein an einem unteren Ende einer Hubstange (nicht gezeigt) des Hubzylindermechanismus 364 befestigtes Flanschsäuberungselement 362. Das Flanschsäuberungselement 362 ist ein zylindrisches Element mit einer Schulter, welche ein Querschnittprofil gemäß der Darstellung von Fig. 16 aufweist. Seine Oberseite besitzt einen Außendurchmesser, der gleich dem Innendurchmesser einer Öffnung 328a eines Flansches 328 ist.
Der Betrieb des Flanschsäuberers 360 mit einem solchen Aufbau wird nun beschrieben. Nach dem Vakuumgießen unter Verwendung des Dichtungsmaterials wie in der neunten bis elften Ausführungsform wird eine gasdichte Auflageplatte 326 durch einen Fördermechanismus (nicht gezeigt) in eine Position oberhalb des Flanschsäuberers 360 gemäß der Darstellung von Fig. 16 verfahren.
In diesem Zustand wird der Hubzylindermechanismus 364 betrieben, wodurch veranlaßt wird, daß das Flanschsäuberungselement 362 zusammen mit einer Hubstange (nicht gezeigt) angehoben und durch die Öffnung 328a des Flansches 328 eingeschoben wird. Falls der Flansch 328 vom unterteilten Typ gemäß der Darstellung der Fig. 3(A), 3(B), 4(A), 4(B) und 5 ist, wird er durch einen Spannmechanismus (nicht gezeigt) eingespannt, so daß er nicht auseinandergeht.
Daraufhin wird das Flanschsäuberungselement 362 durch einen Drehmechanismus (nicht gezeigt) für einen Reibungskontakt des Außenumfangs eines oberen Abschnitts des Flanschsäuberungselements 362 mit der Oberfläche der Flanschöffnung 328a gedreht. Auch wird die obere Oberfläche eines unteren Abschnitts des Flanschsäuberungselements 362 in Kontakt mit der unteren Oberfläche der Flanschöffnung 328a gebracht und gleitet über diese. Daraufhin wird der Hubzylindermechanismus 364 betätigt, um das Flanschsäuberungselement 362 abzusenken, so daß es vom Flansch 328 abgelöst wird.
Auf diese Weise haftet das auf dem Umfang der Öffnung 328a des Flanschelements 328 verbliebene Dichtungsmate rial 320 am Flanschsäuberungselement 362 an und wird entfernt.
Auf diese Weise wird das auf der Flanschöffnung 328a verbliebene Dichtungsmaterial 320 abgenommen, so daß der gesäuberte Flansch 328 im nächsten Vakuumgießvorgang wieder verwendet werden kann.

Dreizehnte Ausführungsform

Es folgt nun eine Beschreibung einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 17. Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht, welche den Aufbau eines bei einer Vakuumgießvorrichtung gemäß der dreizehnten Ausführungsform der Erfindung verwendeten Füllrohres zeigt.
Bei dieser Ausführungsform ist gemäß der Darstellung von Fig. 17 ein gerades, röhrenförmiges Füllrohr 380 durch Biegen eines flachen Bleches aus dem selben metallischen Material wie dem Gußmaterial in eine zylindrische Form gebracht. Ein feuerfestes Dichtungsmaterial, bei dem es sich um das gleiche wie in der neunten bis zwölften Ausführungsform handelt, ist auf eine Naht 384 eines flachen Bleches 382 beschichtet, so daß es vorläufig in den Spalt der Naht 384 eingebettet wird.
Wenn Metallschmelze nach dem Start des Vakuumgießens in ein Füllrohr 380 abgezogen wird, dringt Metallschmelze in den Spalt der Naht 384 ein. Somit wird abgekühlte und verfestigte Metallschmelze in den Spalt eingebettet, um den Abbau des feuerfesten Dichtungsmaterials auszugleichen, wodurch Gasdichtheit hergestellt wird. Bei dieser Ausführungsform wird Gasdichtheit des Füllrohres 380 gemäß der Darstellung dadurch hergestellt, daß das Ein fließen von Metallschmelze in den Spalt der Naht 384 und ihre Verfestigung veranlaßt wird.
Es gab bisher viele Fälle, in denen eine handelsübliche Standardmetallröhre mittels Schneiden verwendet wird. Bei solchen Standardmetallröhren gibt es ein vorgegebenes Verhältnis zwischen Röhrendurchmesser, -dicke und -länge, und diejenigen, bei denen das Verhältnis von den vorgegebenen Bereichen abweicht, waren äußerst schwierig zu reparieren.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Füllrohr 380 jedoch aus dem flachen Blech 382 ausgebildet, weshalb seine Größe frei einstellbar ist. Somit ist es möglich, ein optimales Füllrohr in Abhängigkeit von der Größe und Formgebung des Metallschmelzegefäßes, der Form, der Temperatur oder der Gießmenge der Metallschmelze zu verwenden.
Bei dieser Ausführungsform wird das feuerfeste Material einfach dadurch in dem Spalt der Naht 384 eingebettet, daß die Endabschnitte der Naht 384 überlappt werden. Als Alternative ist es möglich, die Naht 384 ohne Verwendung irgendwelchen Dichtungsmaterials punktzuverschweißen oder ein Ende des flachen Bleches 382 umzufalten, wodurch die Verfestigung der eingedrungenen Metallschmelze unterstützt wird.
Während das gerade röhrenförmige Füllrohr bei der obenstehenden Beschreibung der Ausführungsformen als Zylinderform mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnittprofil angegeben wurde, ist es des weiteren möglich, ein Füllrohr mit einem ovalen Querschnittprofil o. dgl. zu verwenden. Des weiteren ist es möglich, ein teilweise oder zur Gänze gekrümmtes Füllrohr einzusetzen.
Darüber hinaus sind Aufbau, Form, Größe, Material, Menge usw. der weiteren Bestandteile der Vakuumgießvorrichtung nicht auf diejenigen der Ausführungsformen beschränkt.
Die erfindungsgemäße Vakuumgießvorrichtung weist Mittel zum Reduzieren des Drucks in dem Hohlraum auf, der zwischen zwei am Außenumfang eines geraden röhrenförmigen Füllrohres angebrachten Flanschen gebildet ist, weshalb es möglich ist, die Gasdichtheit des Hohlraums ohne Verschweißen des geraden röhrenförmigen Füllrohres und der Flansche herzustellen. Es ist daher möglich, Gußstücke mit ausgezeichneter Qualität herzustellen. Somit ist die erfindungsgemäße Vakuumgießvorrichtung sehr praktisch und gestattet die problemlose Herstellung von Gußstücken mit ausgezeichneter Qualität bei niedrigen Kosten.
Des weiteren kann bei der Vakuumgießvorrichtung mit Einrichtungen zum Spreizen des Füllrohres an der Anbringposition des Flansches das gerade röhrenförmige Füllrohr in engem Kontakt mit dem Flansch gehalten und die Gasdichtheit des Formhohlraums ohne Verschweißen von Füllrohr und Flansch hergestellt werden. Die Vakuumgießvorrichtung ist somit sehr praktisch und gestattet die problemlose Herstellung von Gußstücken mit ausgezeichneter Qualität bei niedrigen Kosten.
Ferner kann bei der Vakuumgießvorrichtung mit in dem Spalt zwischen dem Füllrohr und dem Flansch eingebetteter Metallschmelze die Gasdichtheit zwischen dem geraden röhrenförmigen Füllrohr und dem Flansch ohne Verschweißen der beiden Teile hergestellt werden. Somit ist es möglich, ein Gußprodukt herzustellen, das frei von Gießfehlern ist und eine ausgezeichnete Qualität besitzt.
Des weiteren läßt sich der Flansch bei der Vakuumgießvorrichtung unter Verwendung des geteilten, vom Füllrohr abtrennbaren Flansches nach dem Vakuumgießen problemlos abtrennen, und es ist ohne Probleme möglich, eine Automatisierung des Vakuumgießvorgangs zu verwirklichen. Daher ist die Vakuumgießvorrichtung sehr praktisch und gestattet die problemlose Herstellung von Gußstücken mit ausgezeichneter Qualität bei niedrigen Kosten.
Des weiteren können bei der Vakuumgießvorrichtung, bei der das gerade röhrenförmige Füllrohr mittels Biegen eines flachen Bleches und Einbetten von Metallschmelze in dem Spalt der Naht des Bleches im anfänglichen Vakuumgießstadium ausgebildet wird, Durchmesser, Dicke und Länge des Füllrohres frei gewählt werden. Somit kann ein Füllrohr mit optimaler Größe je nach der Größe des Formhohlraums, der Temperatur der Metallschmelze usw. verwendet werden, und die Vakuumgießvorrichtung ist sehr praktisch und gestattet problemlos Gußstücke mit ausgezeichneter Qualität und bei niedrigen Kosten.
Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen davon beschrieben wurde, wird angemerkt, daß Modifikationen oder Variationen einfach durchgeführt werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der durch die beigefügten Patentansprüche begrenzt ist.

Claims

1. Vakuumgießvorrichtung (2), mit:

einer gasdichten Kammer, die ein Einfügeloch zum Einfügen eines Füllrohres (30) aufweist und durch eine Entleerungseinrichtung entleert wird, wenn ein Vakuumgießen durchgeführt wird;

einer Form (4), die in der gasdichten Kammer angeordnet ist;

einem geraden rohrförmigen Füllrohr (30), das durch das Einfügeloch der gasdichten Kammer eingefügt wird, um der Form (4) Metallschmelze zuzuführen, und das mit Flanschen (20A, 20B) eine Dichtung ausformt;

dadurch gekennzeichnet, daß

zwei Flansche (20A, 20B) mittels jeweiliger Umfangsdichtungsbauteile (24A, 24b) an dem Außenumfang des Einfügeseitenendabschnittes des Füllrohres (30) angebracht sind;

ein Flansch (20B) mittels eines flachen unteren Dichtungsbauteils (26) in einem mittigen Flanschhalteabschnitt (12) angeordnet ist, der in einer gasdichten Auflageplatte (10) vorgesehen ist, und an dem anderen Flansch (20A) ein flaches oberes Dichtungsbauteil (22) angebracht ist, auf welchem die Form (4) angeordnet ist, worin der Raum (16) zwischen den zwei Flanschen (20A, 20B) mit der Entleerungseinrichtung in Verbindung steht.

2. Vakuumgießvorrichtung (102), mit:

einer gasdichten Kammer (150), die ein Einfügeloch zum Einfügen eines Füllrohres (130) aufweist und durch eine Entleerungseinrichtung entleert wird, wenn ein Vakuumgießen durchgeführt wird;

einer Form (14), die in der gasdichten Kammer (150) angeordnet ist;

einem geraden rohrförmigen Füllrohr (130), das durch das Einfügeloch der gasdichten Kammer (150) eingefügt wird, um der Form (144) Metallschmelze zuzuführen, und das mit einem Flansch (128) eine Dichtung ausformt;

dadurch gekennzeichnet, daß

der Flansch (128) in einer mittigen Öffnung (126a) einer gasdichten Auflageplatte (126) angeordnet ist; und

das Füllrohr (130) einen oberen Abschnitt aufweist, der an einer Position erweitert ist, an der das Füllrohr (130) den Flansch (128) durchdringt, wenn es angebracht wird, wobei somit der Außenumfang des erweiterten Füllrohrs (130) mit den Innenumfang des Flansches (128) in engem Kontakt steht.

3. Vakuumgießvorrichtung (302), mit:

einer gasdichten Kammer (350), die ein Einfügeloch zum Einfügen eines Füllrohres (330) aufweist und durch eine Entleerungseinrichtung (324) entleert wird, wenn ein Vakuumgießen durchgeführt wird;

einer Form (344), die in der gasdichten Kammer (350) angeordnet ist;

einem geraden rohrförmigen Füllrohr (330), das durch das Einfügeloch der gasdichten Kammer (350) eingefügt wird, um der Form (344) Metallschmelze zuzuführen, und das mit einem Flansch (328) eine Dichtung ausformt;

dadurch gekennzeichnet, daß

der Flansch (328) in einer mittigen Öffnung einer gasdichten Auflageplatte (326) angeordnet ist;

über dem gesamten Umfang der Kontaktflächen des Flansches (328) und des Füllrohres (330) ein Dichtungsmaterial (320) angeordnet ist, damit in einem Anfangsstadium des Vakuumgießens die Gasdichtheit zwischen dem Füllrohr (330) und dem Flansch (328) sichergestellt ist;

die Entleerungseinrichtung (324) den Druck in der Kammer (350) auf ein erstes Niveau verringert, auf welchem zwar Metallschmelze durch den Endabschnitt des Füllrohres (330) zu einem Einlaßabschnitt der Form (344) gesaugt wird, welches aber nicht dafür ausreichend ist, daß Metallschmelze in den Hohlraum der Form (344) gesaugt wird, wobei die Entleerungseinrichtung (324) über einem vorbestimmten Zeitraum den Druck auf dem ersten Niveau hält und anschließend den Druck auf ein zweites Niveau verringert, auf welchem Metallschmelze in den Hohlraum der Form (344) gesaugt wird; und

worin das Füllrohr (330) an der Form (344) derart angebracht ist, daß ein Spalt zwischen dem oberen Endabschnitt des Füllrohres (330) und dem Flansch (328) durch die Metallschmelze gefüllt werden kann, die über den Endabschnitt des Füllrohres (330) hinausströmt.

4. Vakuumgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Flansch (20A, 20B, 128, 328) aus zwei Hälften hergestellt ist, die in einer Richtung voneinander wegbewegt werden können, die auf der Längsrichtung des Füllrohres (30, 130, 330) im wesentlichen senkrecht steht.

5. Vakuumgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das gerade rohrförmige Füllrohr (380) eine Längsnaht (384) aufweist, wodurch die Metallschmelze beim Ansaugen der Metallschmelze in das Füllrohr (380) in die Naht (384) eindringen und in dieser erstarren kann.

6. Verfahren zum Herstellen eines Vakuumgießstücks mit den folgenden Schritten:

Vorsehen einer Vakuumgießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und

Verringern des Drucks in der gasdichten Kammer, um durch das Füllrohr in die Form Metallschmelze zu saugen.

7. Verfahren zum Herstellen einem Vakuumgießstücks unter Verwendung einer Vakuumgießvorrichtung (302), die aufweist:

eine gasdichte Kammer (350), die ein Einfügeloch zum Einfügen eines Füllrohres (330) aufweist und durch eine Entleerungseinrichtung entleert wird, wenn ein Vakuumgießen durchgeführt wird;

eine Form (344), die in der gasdichten Kammer (350) angeordnet ist;

ein gerades rohrförmiges Füllrohr (330), das durch das Einfügeloch in die gasdichte Kammer (350) eingefügt ist, um der Form (344) Metallschmelze zuzuführen;

einen Flansch (328), der in einer mittigen Öffnung einer gasdichten Auflageplatte (326) angeordnet ist, wobei zwischen dem Flansch (328) und dem oberen Endabschnitt des Füllrohres (330) ein Spalt vorhanden ist;

ein Dichtungsmaterial (320), das über den gesamten Umfang der Kontaktflächen des Flansches (328) und des Füllrohres (330) angeordnet ist;

worin das Füllrohr (330) und der Flansch (328) eine Dichtung ausformen;

wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Verringern des Drucks in der Kammer (350) auf ein erstes Niveau, auf welchem zwar Metallschmelze durch den Endabschnitt des Füllrohres (330) zu einem Einlaßabschnitt der Form (344) gesaugt wird, welches aber nicht ausreichend ist, daß die Metallschmelze in den Hohlraum der Form (344) gesaugt wird, worin der Spalt zwischen dem oberen Endabschnitt des Füllrohres (330) und dem Flansch (328) durch die Metallschmelze gefüllt wird, die über den Endabschnitt des Füllrohres (330) hinausströmt;

Aufrechterhalten des Druckes auf dem ersten Niveau über einen vorbestimmten Zeitraum; und

anschließendes Verringern des Druckes auf ein zweites Niveau, auf welchem Metallschmelze in den Hohlraum der Form (344) gesaugt wird.