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Rüttelformmaschine Stoßffeie Rüttelformmaschinen sind bekannt. Diese
Maschinen besitzen einen auf Federn gelagerten Amboß, der als Rüttelzylinder und
Widerlager für den Formtisch dient. Ihre Arbeitsweise darf als bekannt vorausgesetzt
werden. Sie besitzen alle ein sogenanntes Rüttelventil, welches der Steuerung des
Luftein- und -auslasses dient. Diese Rüttelventile, mögen sie auch noch so einfach
gehalten sein, bilden immer ein sehr empfindliches Maschinenelement. Bei Störungen
an dem Rüttler ist die Ursache meistens in dem Ventil zu suchen. Nachteilig und
zeitraubend ist ferner die Verstellung des Ventils bei wechselnden Nutzlasten. Außerdem
sind diese stoßlosen Rüttler in bekannter Bauart nicht imstande, während des Pressens
weiter zu rütteln. Es wird also immer zuerst gerüttelt und nachfolgend gepreßt.
Ein ,gleichzeitiges Rütteln und Pressen ist nicht möglich. Es ist ferner der Vorschlag
gemacht worden, Rüttelformmaschinen zu bauen, bei welchen der Formkastenträger durch
Druckluft nach unten .gezogen, der Schlagkörper (Amboß) nach oben geschleudert wurde.
Diese Maschinen besaßen zwar kein Ventil, sie haben Jedoch niemals richtig gearbeitet,
weil durch die Druckluft der Formträger schneller nach unten gerissen wurde, als
der im freien Fall herabfallende sandgefüllte Formkasten nachfolgen konnte, so daß
häufig anstatt der gewünschten Sandverdichtung ein Herausschleudern des Sandes aus
dem Formkasten stattfand. Die Maschinen haben sich aus diesem Grunde auch nicht
eingeführt. Ein gleichzeitiges Rütteln und Pressen war auch bei ihnen nicht -möglich.
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Es sind ferner Maschinen bekannt, die gleichzeitig hämmern und pressen.
Es handelt sich jedoch. nicht um Rüttler, sondern um Lufthämmer, die auf dem Boden
des Preßkolbens stehen und mit ihrem Kolben von unten gegen,den Formträger schlagen.
Diese Maschinen sind eigens gebaut für gleichzeitiges Hämmern und Pressen. Die Wirkung
wird dadurch erzielt, daß der Hammer während des Preßvorgangs durch fortgesetzte
Schläge den Sand in Unruhe hält und dadurch eine bessere Ausnutzung des Preßdrucks
ermöglicht. Eine Sandverdichtung durch den Hammer allein findet nicht statt. Dieses
Verfahren hat mancherlei Nachteile. Der Hammer trifft eine eng-begrenzte Fläche
in der Mitte des Formmasseträgers und schlägt diesen nach kurzer Zeit krumm, auch
Modellplatten, soweit sie nicht aus Eisen sind, werden nach kurzer Zeit zerstört.
Die Festigkeit der Form ist in der Mitte am größten und nimmt nach -den Seiten hin
stark ab. Die Maschinen sind nur brauchbar für Formen von geringer Höhe. In der
Form vorhandene Ballen heben sich nicht aus, sondern reißen leicht ab.
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Etwas besser sind die Maschinen, bei welchen
nicht
der Kolben eines feststehenden Hammers oder Vibrators gegen den Formträger schlägt,
sondern ein durch eine Feder abgestützter Zylinder, der auf einem an den Formträger
angegossenen oder angeschraubten Kolben auf- und abgleitet. Der Schlagkörper trifft
hierbei den Formträger auf einem bedeutend größeren. Teil seiner Fläche, wodurch
ein Krummschlagen des Formträgers sowie auch in .der Hauptsache die Zerstörung der
Formplatte vermieden wird. Jedoch sind auch diese Maschinen für gleichzeitiges Rütteln
und Pressen gedacht und nur für geringe Kastenhöhen verwendbar; denn der Schlagkörper
ist nicht imstande, für sich allein eine wesentliche Verdichtung der Formmasse herbeizuführen.
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Es sind ferner Maschinen bekannt, bei denen der Preßdrucl: ersetzt
wird durch eine Belastutlgsplatte, die entweder lose auf die Formmasse aufgelegt
wird oder aber auch geführt sein kann. Diese Belastungsplatten sind bezüglich ihres
Gewichts an die Hubkraft des Rüttlers gebunden; denn der Rüttler muß sie ja mit
anheben. Es ist klar, daß bei dem so verbleibenden geringen Gewicht der Platten
ihre Wirkung nicht gleichzusetzen ist der einer Presse, deren Druck auch bei den
kleinsten Maschinen nicht unter 3 Tonnen beträgt. Es handelt sich bei diesen Maschinen
auch nicht um gleichzeitiges Rütteln und Pressen, sondern nur um eine Sandverdichtung
der obersten Sandschicht, die bekanntlich nach dem Rütteln immer noch lose bleibt
und infolgedessen nachgepreßt oder von Hand nachgestampft «-erden muß: Es ist ferner
eine Rüttelfortntnaschine mit Preßvorrichtunbekannt, deren Preßdruck die Hubkraft
des Rüttlers um ein Mehrfaches übertrifft und mit unterhalb des Formkastenträgers
liegender Rüttel= oder Hammervorrichtung, «-elche jede Form sowohl durch Rütteln
allein verdichten, wie auch -während des Pressens weiterrütteln kann, versehen ist.
Diese vereinigte Rüttel- und Preßvorrichtung bestellt aus einem mit dem Formkastenträger
fest verbundenen Kolben und einem Zylinder, der durch Preßluft abwärts geworfen
wird und beim Zurückschnellen unter dem Gegendruck einer Feder Schläge auf den Formkastenträger
ausübt.
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Die Erfindung betrifft eine weitere vorteilhafte.Ausgestaltung einer
solchen Rüttelformmaschine.
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Beim praktischen Betrieb der Rüttelformmaschine gemäß der früheren
Ausführungsform hat sich gezeigt, daß bei verhältnismäßig leichter Ausbildung des
Ambosses sich nur Formen leichteren Gewichts und begrenzter Höhe verdichten lassen.
Es wird nun vorgeschlagen, den zur Führung des Kolbens dienenden "Zylinder im Preßkolben,
beispielsweise mittels eines mit ihm durch Rippen verbundenen Zylindermantels, im
Zylinder zu führen. Dabei ist die Ausbildung dieser Teile s s o vorgenommen worden,
daß während des Rüttelns unter Preßdruck die obere Ringfläche des Preßkolbens gegen
.die untere Kante der Ringfläche des Rütteltisches gepreßt wird, So daß der Amboß
allein die Bewegungen ausführt.
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Mit Hilfe der neuen Ausbildung der Rüttelformtnaschine wird zunächst
die Rüttelbewegung durch das @Iusschalten seitlicher Schwingungen verbessert, die
sonst das Verdichten des Sandes stören und hindern könnten. Es wird ferner durch
Anbringen der Führungsrippen das Gewicht des Rüttelzylinders wesentlich vermehrt
und hierdurch ebenfalls die Rüttelwirkung verstärkt und von dem Einfluß schädlicher
Einwirkungen unabhängig gemacht. Dadurch gelingt es dann, ohne daß das Gewicht des
Ambosses an sich erhöht wird, auch sehr hohe Formen einwandfrei ausschließlich durch
Rütteln zu verbessern.
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In der beiliegenden Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. In dem Zylinder i, der durch die Leitung 2 mit dem Druckwindkessel
in Verbindung stellt, bewegt sich der Preßkolben 3. In dem Preßkolben 3 ist schließend
geführt der Amboß 4, der von einer auf dem Boden des Preßkolbens 3 aufsitzenden
Feder 5 getragen wird. Statt der einen Feder können bei größeren 1laschinen sinngemäß
mehrere Federn verwendet werden. Der Amboß ist ausgebildet als Rüttelzylinder für
den Rüttelkolben 6, der an den Rütteltisch 7 angegossen oder angeschraubt ist und
gleichzeitig als Auflage für den Rütteltisch dient. 8 ist eine zur Aufnahme des
Rüttelstoßes bestimmte, etwas elastische Einlage. Der Rütteltisch 7 ist durch zwei
Stangen 9 in Augen io des Preßzylinders i geführt und hubbegrenzt. Die Preßluftzuführung
in den Rüttelzylinder erfolgt, wie in der Zeichnung beispielsweise dargestellt,
durch die Leitung i i und Kanäle 12, von hier aus gellt die Preßluft durch Kanäle
13, Ringkanäle 14, 15 und Kanäle 16 in den Zylinderraum 17. Die einströmende Preßluft
liebt den Preßkolben 6 finit dem Rütteltisch und der darauf befindlichen Nutzlast
an und drückt gleichzeitig den Amboß nach unten, dabei die Feder 5 spannend. Bei
dieser gegenseitigen Bewegung der beiden Teile erreicht die Unterkante des Ringkanals
14 die obere Kante des Ringkanals 15, wodurch die weitere Preßluftzufuhr unterbunden
wird. Infolge ihres Beharrungsvermögens setzen aber sowohl Amboß als auch Rütteltisch
ihre Bewegung fort, bis die Unterkante des Rüttelkolbens
6 über
.die Unterkante des Ringkanals 18 tritt und den Auspuff freigibt; der Rütteltisch
mit der Nutzlast fällt herab, der Amboß wird durch die .gespannte Feder dem Rütteltisch
entgegengeschleudert, der Zusammenprall beider Teile bildet den Rüttelstoß. Die
verbrauchte Luft aus dem Zylinder -entweicht durch Bohrungen r9 in den Hohlraum
des Preßkolbens und von hier aus durch Kanäle 2o im Amboß und Aussparungen 2 1 im
Auflagering 25 des Rütteltisches 7 ins Freie. Diese im ganzen Umfang des Preßzylinders
zwischen Zylinder und Sandschutzhaube mit größter Geschwindigkeit austretende Luft
bildet einen wirksamen Schutz gegen Eindringen von Staub und Sand. Auf dem Rütteltisch
7 is't die Modellplatte 22 befestigt, welche .den Formkasten 23 mit dem Auffüllrahmen
2.4 trägt. Das Pressen der Form erfolgt in bekannter Weise, indem -der Gegenpreßholm
eingeschwenkt und durch die Leitung 2 Druck unter den Preßkolben gegeben wird.
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Entscheidend für das richtige Arbeiten der Maschine ist das Verhältnis
zwischen Rüttelkolbenfläche und Federleistung. Bei den bisher bekannten Rüttelformmaschinen
wurde die Rüttelkolbenfläche berechnet aus dem Höchstgewicht aller durch den Rüttelkolben
zu hebenden Teile nebst einem Sicherungszuschlag, dividiert durch den zur Verfügung
stehenden Luftdruck in Atmosphären. Dasselbe galt für -die Berechnung der Feder.
Kolben sowohl wie Feder waren also durch die zulässige Nutzlast bereits bis an die
Grenze ihrer Leistungsfähigkeit belastet, so daß durch eine weitere Belastung des
Rüttlers dieser zum Erliegen kommen mußte, weil die Feder nicht mehr genügend Bewegungsfreiheit
besaß. Bei der vorliegenden Erfindung dagegen sind sowohl Kolbenfläche wie Feder
derart bemessen, daß beide Teile beim freien Rütteln nur zu einem Teil in Anspruch
genommen sind und erst voll beansprucht werden, wenn der Rütteltisch blockiert ist.
Die Vorspannung der Feder 5 ist so gewählt, daß bei Belastung durch den Amboß, den
Rütteltisch und die höchste Nutzlast der Rütteltisch 7 mit seiner Ringfläche 25
auf der oberen Ringfläche 26` des Kolbens 3 gerade aufliegt oder sich nur wenige
Millimeter über ihr befindet. Soll nun die Form zunächst nur gerüttelt werden, so
ist der Arbeitsvorgang folgender: Nach Öffnen eines hier nicht gezeichneten Durchgangshahns
bekannter Bauart tritt Preßluft durch die Kanäle 1r, 12, 13, z4., 15, 16 in den
Raum 17 und treibt den Rüttelkolben 6 mit dem Rütteltisch 7 und der darauf
befindlichen Nutzlast nach oben, gleichzeitig aber durch die Wirkung des Luftstoßes
den auf der Feder 5 ruhenden Amboß q. nach unten. Die Feder 5 wird hierbei gespannt.
Sobald die untere Kante des Ringkanals rd. die obere Kante des Ringkanals
15
erreicht hat, wird der Zustrom der Preßluft abgesperrt. Beide Teile setzen
aber infolge der Ausdehnung der im Zylinderraum 17 eingeschlossenen @en Pneßluft
einerseits siowie ihres Beharrungsvermögens andererseits ihre auseinanderstreben.de
Bewegung fort, bis -die Unterkante des Rüttelkolbens 6 über die Unterkante des Ringkanals
18 tritt und dadurch der im Zylinderiaum 17 eingeschlossenen Luft die Möglichkeit
gibt, in den Raum 2o und von dort aus durch Löcher 21 ins Freie zu entweichen. In
diesem Augenblick wird die aufs höchste gespannte Feder plötzlich um das Gewicht
des Rütteltisches und der Nutzlast entlastet, sie wird also .den Amboß sofort nach
oben schnellen, und zwar erfolgt diese Bewegung infolge des leichteren Amboßgewichts
und der stärkeren Feder erheblich schneller als bei den Rüttelpreßformmaschinen
üblicher Bauart. Der freie Fall des Rütteltisches dagegen beginnt nicht sofort,
er wird im Gegenteil infolge seines Beharrungsvermögens noch einige Millimeter steigen,
zum Stillstand kommen und langsam zu fallen beginnen. Die Folge ist also, daß der
Amboß einen viel größeren Weg zurücklegt als der herabfallende Rütteltisch und daß
der Zusammenprall notwendigerweise in einer Ebene stattfinden muß, die ganz erheblich
über der Ruhestellung ges Rütteltisches liegt. Hierdurch wurde es möglich, den Rütteltisch
in Ruhestellung auf dem Preßkolben aufliegen, den den Rüttelstoß erzeugenden Zusammenprall
von Tisch und Amboß aber erheblich über der Ruhestellung stattfinden zu lassen,
so daß keinerlei Stöße auf das Maschinenunterteil und damit auf das Fundament kommen.
Durch die Tatsache, daß der Rütteltisch in Ruhestellung mit seiner Ringfläche 25
auf der oberen Ringfläche 26 des Preßkolben.s 3 aufliegt oder sich nur wenige Millimeter
über ihr befindet, wird zugleich die Möglichkeit für das gleichzeitige Rütteln und
Pressen geschaffen. Es ist nämlich nunmehr einerlei, ob bei dem nun folgenden Pressen,
wobei Preßkolben, Rütteltisch und Form angehoben und unter die Gegenpreßplatte gedrückt
werden, ein Druck von wenigen zoo kg oder von vielen Tonnen auf die Form ausgeübt
wird; Rütteltisch und Preßkolben können immer nur aufeinander gepreßt werden, sie
lagen aber vorher schon auf. Eine zusätzliche Vorspannung der Feder, die .das freie
Spiel des Ambosses behindern könnte, tritt also auch durch einen noch größeren Druck
nicht auf; die Steuerung des Rüttlers arbeitet in derselben Weise wie beim freien
Rütteln, es können jetzt Amboß und Rütteltisch
nicht mehr auseinanderstrebende
Bewegungen nach unten und oben ausführen, weil ja der Rütteltisch auf dem Preßkolben
blockiert ist. Der Amboß führt vielmehr den ganzen Hub allein aus. Die Rüttelkolbenfläche
ist' derart bemessen, daß sie auch in dieser Stellung imstande ist, den Amboß so
weit nach unten zu schleudern und die Feder so weit zu spannen, daß eine genügende
Öffnung des Auspuffs gewahrt bleibt. Wenn also der Rüttler beim freien Schlag einwandfrei
arbeitet, so muß er es auch unter Belastung, d. 1i. wenn Rütteltisch und Preßkolben
blockiert sind, tun, weil ja die Vorspannung der Feder dieselbe geblieben ist.
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Die Maschine bietet also den Vorteil, daß man in jeder gewünschten
Weise mit ihr arbeiten kann. Es ist möglich, die Form in der bisher üblichen Weise
zunächst durch Rüttelschläge zu verdichten, dann den Rüttler stillzusetzen und den
oberen Teil der Form nachzupressen. Es kann aber auch, während der Rüttler weiterarbeitet,
Preßdruck gegeben werden, ohne daß der Rüttler zum Stillstand kommt. Es ist auch
möglich, wenn die Eigenart der Form es erfordert, zuerst v orzurütteln, dann zu
pressen und zum Schluß noch einige Rüttelschläge zu geben, um eine erhöhte Festigkeit
der Form zu erzielen. Es kann aber auch von vornherein durch gleichzeitiges Öffnen
von Preß- und Rüttelbahn gleichzeitig gerüttelt und gepreßt werden. Durch ihre Vielseitigkeit
ist die Maschine für die Verdichtung jedes Materials geeignet. Sie wird mit Vorteil
nicht nur in Eisen- und Metallgießereien, zur Herstellung von Formen aus Grauguß,
Stahl- oder Rotguß, sondern auch in Kunststeinfabriken, in der keramischen Industrie
und in der Herstellung von Pflastersteinen und sonstigen Gegenständen aus Beton-
oder Zementmischungen verwendet.
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Ein ganz besonderer Vorteil der Maschine liegt noch darin, daß durch
das gleichzeitige Rütteln und Pressen der zur Verfügung stehende Preßdruck um ein
Vielfaches gesteigert werden kann. Wenn nämlich beim Pressen die Aufwärtsbewegung,des
Preßkolbens bzw. das Eindringen der Gegenpreßplatte in die Form -infolge der Reibung
der zu verdichtenden Masseteilchen aneinander zum Stillstand gekommen ist, werden
letztere durch den Stoß des Ambosses wiederum aus der Ruhe gebracht, so daß der
unter Druck stehende Preßkolben die Möglichkeit hat, bei jedem weiteren Rüttelstoß
wieder nachzurücken. Während also der Amboß beim freien Rütteln die Aufgabe hat,
eine Verdichtung der Form herbeizuführen, besteht seine Aufgabe beim gleichzeitigen
Rütteln und Pressen darin, durch seine Stöße eine Erhöhung des Preßdrucks um das
Mehrfache herbeizuführen.
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Früher war es notwendig, neben den normalen Maschinen, die zur Herstellung
von Formen in Grauguß dienten, noch Maschinen in ganz gleicher Bauart, jedoch mit
einem erheblich stärkeren Preßdruck zu bauen, sobald es sich um Abgüsse in Stahlguß
oder Rotguß handelte, nur weil diese einen stärkeren Druck erforderten.
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Durch die vorliegende Erfindung ist dieses nicht mehr notwendig, es
können normale :Maschinen für alle Zwecke verwendet werden. Wird ein höherer Druck
verlangt, so genügen einige Rüttelschläge während des Pressens. Ganz besonders günstig
wirkt sich die Erfindung auf dem Gebiet der Fabrikation von Kunststeinen und keramischen
Artikeln aus, wobei es möglich gewesen ist, bei Anwendung des gleichzeitigen Rüttelns
und Pressens mit 1/,, bis lflo des bisherig en reinen Preßdrucks auszukommen.
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Die Erfindung stellt also einen erheblichen technischen Fortschritt
und gleichzeitig eine Verbilligung des Formverfahrens dar.
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Der allgemeine Gedanke, den als Amboß ausgebildeten Rüttelzylinder
in einem anderen Zylinder zu führen, ist nicht Gegenstand der Erfindung.