EP0263977B1 - Vorrichtung zur Verdichtung von Formsand - Google Patents

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EP0263977B1
EP0263977B1 EP19870113236 EP87113236A EP0263977B1 EP 0263977 B1 EP0263977 B1 EP 0263977B1 EP 19870113236 EP19870113236 EP 19870113236 EP 87113236 A EP87113236 A EP 87113236A EP 0263977 B1 EP0263977 B1 EP 0263977B1
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EP
European Patent Office
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rams
press
compressed gas
openings
moulding box
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EP0263977A2 (de
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Herbert Dipl.-Ing. Grolla
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Heinrich Wagner Sinto Maschinenfabrik GmbH
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Heinrich Wagner Sinto Maschinenfabrik GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C15/00—Moulding machines characterised by the compacting mechanism; Accessories therefor
    • B22C15/28—Compacting by different means acting simultaneously or successively, e.g. preliminary blowing and finally pressing

Definitions

  • the invention relates to a device for compacting molding sand filled in a molding box, which is placed on a model plate provided with ventilation bores, with a surface pressing device which is displaceably arranged in a chamber which is open on one side and adapted to the molding box and which is height-displaceably arranged in the chamber, which is pressure-tight the molding box or on a filling frame placed on the molding box can be placed and is provided with a compressed gas connection, via which compressed gas can be applied to the molding sand via openings arranged in the surface pressing device.
  • DE-AS 29 30 874 describes a device in which a pre-compression by means of compressed air and a post-compression by means of a flat press plate takes place, the special feature being that the compressed air can act directly on the entire surface of the molding sand and during the post-compression acts through the mechanical press plate on the surface of this press plate, so that additional driving forces can be saved for the pressing process.
  • the surface of the molding sand which is acted upon by compressed gas or compressed air can be changed so that an adaptation to the shape of the molded model is achieved.
  • a large number of press rams is used, between which the compressed air or the compressed gas reaches the surface of the molding sand.
  • Such an arrangement is known in principle from DE-OS 3 034 653, which presses the molding sand located in the molding box over the entire surface of the molding box, but which does not consist of a flat press plate, but consists of a large number of individual punches, each one have their own drive.
  • the press rams are advantageously connected to double-acting hydraulic cylinders, which all have the same cross-section, so that the same force is exerted on the molding sand by all the press cylinders. Due to the relative displaceability of the individual punches against one another, the molding sand can be solidified uniformly over the surface of the casting mold, without a different degree of compaction being obtained due to inhomogeneities in the mold, as is the case with the previously known planar pressing devices.
  • Openings are left between the individual adjacent punches through which the compressed air or the compressed gas can pass for the pre-consolidation of the molding sand, so that there is a A large number of stamps and thus also a large number of openings is present, a uniform application of the compressed air or the compressed gas to the surface of the molding sand is obtained. This contributes to a uniform compression of the molding sand over the surface, local trough formation being avoided by the relatively large opening cross section for the compressed gas, which is arranged distributed over the surface of the molding box.
  • the flow through the compressed gas or compressed air is, however, determined by the housing of the individual plunger and can only be changed if the housing is adapted accordingly.
  • the arrangement therefore permits variable post-compression by means of the stamp, but the associated pre-compression is relatively rigid and cannot be varied depending on the model.
  • the invention has for its object to provide an initially described device for the compression of the molding sand so that on the one hand an optimal pre-compression by compressed gas and an optimal post-compression is obtained by mechanical pressing of the sand.
  • the device for compression is designated by 1 in FIGS. 1 and 2.
  • the device consists of a chamber 2, in which a plurality of piston-cylinder units 3 are arranged distributed over the surface, as can also be seen in FIG. 2, in which the piston-cylinder units are represented by crosses are indicated. All piston-cylinder units 3 are supplied or relieved of pressure oil via common connections 4, 5. All piston-cylinder units have the same cross-section.
  • a stamp 6 is arranged at the ends of the pistons 17 of each piston-cylinder unit, the internal stamps having the same surface 7, but the edge stamps can be designed with smaller surfaces in order to achieve a higher specific pressure. Openings 8 are left between different stamps 6, which serve for the passage of compressed air, which is supplied via pipes 9, which are designed with a relatively large cross-section. As can be seen from FIGS. 1 and 2, all pipelines 9 are connected to a valve 10, via which the compressed air is switched.
  • the device 1 is advantageously arranged such that it can be displaced in height, so that it can be placed on the filling frame 11, which rests on a molding box 12. Molding box 12 and filling frame 11 are filled with molding sand 13.
  • the model 14 is arranged on a model plate 15 which is provided with a plurality of ventilation bores 16.
  • the molding sand is compacted in two phases. First, the device 1 is placed on the filling frame 11, which rests on the molding box 12. A pressure-tight connection is made here. Following this, the valve 10 is opened and compressed air is applied to the molding sand via the pipes 9 and the openings 8 formed between the punches 6. Due to the large number of openings that are spread over the area, the Compressed air evenly applied to the surface so that uniform pre-consolidation is obtained here. The compressed air escapes through the ventilation holes 16 in the mold plate 15 from the mold box 12.
  • the piston cylinder units 3 are pressurized with pressure oil via the pressure oil connection 4, so that the punches 6 are pressed against the molding sand, with the same pressure in each case , since all stamps are designed with the same surface, this pressure is evenly transmitted into the molding sand.
  • the molding sand is thus compacted evenly to the desired extent over the surface of the molding box. The compression is much better and more uniform than can be obtained with a continuous flat press plate.
  • the pre-compression by the compressed gas is much more uniform and effective, since the compressed gas hits the surface of the molding sand essentially perpendicularly through the openings between the punches. This is not the case in the prior art or only to a small extent. Furthermore, it has proven to be advantageous to make the openings 8 as large as possible so that a uniform, but relatively low flow velocity of the air or the compressed gas is obtained.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdichten von in einem Formkasten eingefüllten Formsand, der auf einer mit Entlüftungsbohrungen versehenen Modellplatte aufgesetzt ist, mit einer in einer einseitig offenen und dem Formkasten angepaßten Kammer verschiebbar angeordneten Flächenpreßvorrichtung, die höhenverschiebbar in der Kammer angeordnet ist, welche druckdicht auf den Formkasten bzw. auf einen auf dem Formkasten aufgesetzten Füllrahmen aufsetzbar und mit einem Druckgasanschluß versehen ist, über den Druckgas über in der Flächenpreßvorrichtung angeordneten Öffnungen auf den Formsand aufbringbar ist.
  • Aus der DE-AS 12 97 818 ist es bekannt, das Verdichten des Formsandes durch mechanische Druckkräfte vorzunehmen, die über eine Preßplatte auf den Formsand ausgeübt werden. Es hat sich gezeigt, daß eine gleichförmige Verdichtung des Formsandes allein mit einer derartigen mechanischen Vorrichtung nicht erhalten werden kann.
  • Aus der DE-AS 26 08 740 ist des weiteren bekannt, den Formsand in Kombination durch Druckluft und eine Preßplatte zu verdichten, wobei in der Modellplatte Entlüftungsbohrungen angeordnet sind, über die die Druckluft aus dem Formkasten wieder austreten kann. Die Druckluft wird über in der Preßplatte angeordnete Öffnungen in den Formsand eingeblasen. Der Nachteil hierbei besteht darin, daß durch die lokale Einleitung der Druckluft es zu einer ungleichförmigen Verdichtung des Sandes sowie zu Mulden in der Nähe der Öffnungen für die Druckluft kommen kann.
  • Aus der DE-AS 28 44 464 ist des weiteren ein Verfahren bekannt, bei dem gleichfalls eine mechanische wie auch eine Druckgasverdichtung erfolgt, wobei zunächst mit impulsartig aufgebrachter Druckluft eine Vorverdichtung des Formsandes erfolgt, wobei gleichfalls Entlüftungsbohrungen in der Formplatte vorgesehen sind und anschließend eine Nachverdichtung mittels einer mechanischen flächenhaften Preßvorrichtung.
  • Die DE-AS 29 30 874 beschreibt eine Vorrichtung, bei der gleichfalls eine Vorverdichtung mittels Druckluft und eine Nachverdichtung mittels einer flächenhaften Preßplatte erfolgt, wobei die Besonderheit hierin besteht, daß die Druckluft einmal unmittelbar auf die gesamte Oberfläche des Formsandes einwirken kann und bei der Nachverdichtung durch die mechanische Preßplatte auf die Oberfläche dieser Preßplatte wirkt, so daß hier zusätzliche Antriebskräfte für den Preßvorgang eingespart werden können.
  • Allen bekannten Vorrichtungen für die Verdichtung des Formsandes ist es jedoch gemein, daß zwar durch das impulsartige Aufbringen der Druckluft eine gute Vorverdichtung erhalten wird, daß jedoch die mechanische Nachverdichtung durch die flächenhafte Preßplatte nur unvollkommen ist, da die Druckeinleitung in den Formsand über die Fläche nicht gleichmäßig ist.
  • Es ist darüberhinaus aber auch wünschenswert, daß die durch Druckgas oder Druckluft beaufschlagte Oberfläche des Formsandes verändert werden kann, damit eine Anpassung an die Gestalt des eingeformten Modelles erreicht wird. Voraussetzung dafür ist, daß anstelle einer flächenhaften Preßplatte eine Vielzahl von Preßstempeln verwendet wird, zwischen denen die Druckluft oder das Druckgas auf die Oberfläche des Formsandes gelangt. Aus der DE-OS 3 034 653 ist eine solche Anordnung prinzipiell bekannt, die zwar den in den Formkasten befindlichen Formsand über die gesamte Fläche des Formkastens zusammenpreßt, die jedoch nicht aus einer flächenhaften Preßplatte, sondern aus einer Vielzahl von Einzelstempeln besteht, die jeweils einen eigenen Antrieb aufweisen. Die Preßstempel sind vorteilhaft an doppelt wirkenden Hydraulikzylindern angeschlossen, die alle den gleichen Querschnitt aufweisen, so daß durch sämtliche Preßzylinder die gleiche Kraft auf den Formsand ausgeübt wird. Durch die relative Verschiebbarkeit der einzelnen Stempel gegeneinander kann der Formsand über die Fläche des Gießform gleichmäßig verfestigt werden, ohne daß durch Inhomogenitäten im Formsamd ein unterschiedlicher Verdichtungsgrad erhalten wird, wie das bei den vorbekannten flächenhaften Preßvorrichtungen der Fall ist. Zwischen den einzelnen benachbarten Stempeln sind Öffnungen belassen, durch die die Druckluft oder das Druckgas zur Vorverfestigung des Formsandes durchtreten kann, so daß, da hier eine Vielzahl von Stempeln und somit auch eine Vielzahl von Öffnungen vorhanden ist, eine gleichmäßige Beaufschlagung der Oberfläche des Formsandes mit der Druckluft oder dem Druckgas erhalten wird. Dies trägt zu einer gleichmäßigen Verdichtung des Formsandes über die Fläche bei, wobei durch den relativ großen Öffnungsquerschnitt für das Druckgas, der über die Fläche des Formkastens verteilt angeordnet ist, örtliche Muldenbildung vermieden wird.
  • Die Durchströmung des Druckgases bzw. der Druckluft ist allerdings durch die Gehäuse der einzelnen Preßkolben festgelegt und kann nur verändert werden, wenn die Gehäuse entsprechend adaptiert werden. Die Anordnung gestattet deshalb zwar eine variable Nachverdichtung durch die Stempel, die zugehörige Vorverdichtung aber ist relativ starr gestaltet und kann nicht modellspezifisch variiert werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs beschriebene Vorrichtung für die Verdichtung des Formsandes so auszubilden, daß zum einen eine optimale Vorverdichtung durch Druckgas wie auch eine optimale Nachverdichtung durch mechanisches Pressen des Sandes erhalten wird.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Durch die Erfindung werden die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermieden. Ein Eingriff in den Strömungsquerschnitt des Druckgases oder der Druckluft für die Vorverdichtung des Formsandes erfolgt nunmehr am Stempel selbst, während die Stempelgehäuse unverändert bleiben. Auch deren Anordnung in der Flächenpreßvorrichtung braucht nicht verändert zu werden. Da der Austausch der einzelnen Stempel relativ problemlos ist, läßt sich eine einzige Vorrichtung einer Vielzahl von Modellen in optimaler Weise anpassen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen in Verbindung mit Zeichnung und Beschreibung hervor.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben, in dieser zeigen:
    • Fig.1
    eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung im Schnitt und
    Fig.2
    eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig.1.
  • Die Vorrichtung zur Verdichtung ist in den Fig. 1 und 2 mit 1 bezeichnet. Die Vorrichtung besteht aus einer Kammer 2, in der über die Fläche verteilt eine Vielzahl von Kolbenzylindereinheiten 3 angeordnet sind, wie dies auch aus Fig. 2 hervorgeht, in der die Kolbenzylindereinheiten durch Kreuze angedeutet sind. Alle Kolbenzylindereinheiten 3 werden über gemeinsame Anschlüsse 4, 5 mit Druckoel versorgt bzw. entlastet. Alle Kolbenzylindereinheiten haben den gleichen Querschnitt. An den Enden der Kolben 17 jeder Kolbenzylindereinheit ist ein Stempel 6 angeordnet, wobei die innenliegenden Stempel die gleiche Fläche 7 aufweisen, die Randstempel aber zur Erreichung eines höheren spezifischen Druckes mit kleineren Flächen ausgeführt werden können. Zwischen verschiedenen Stempeln 6 sind Öffnungen 8 belassen, die für den Durchtritt von Druckluft dienen, die über Rohrleitungen 9 zugeführt wird, die mit einem relativ großen Querschnitt ausgebildet sind. Alle Rohrleitungen 9 sind, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, an ein Ventil 10 angeschlossen, über das die Druckluft geschaltet wird.
  • Die Vorrichtung 1 ist vorteilhaft höhenverschiebbar angeordnet, so daß diese auf den Füllrahmen 11 aufsetzbar ist, der auf einem Formkasten 12 ruht. Formkasten 12 und Füllrahmen 11 sind mit Formsand 13 befüllt.
  • Das Modell 14 ist auf einer Modellplatte 15 angeordnet, die mit mehreren Entlüftungsbohrungen 16 versehen ist.
  • Die Verdichtung des Formsandes erfolgt in zwei Phasen. Zunächst wird die Vorrichtung 1 auf den Füllrahmen 11 aufgesetzt, der auf dem Formkasten 12 ruht. Es wird hier eine druckdichte Verbindung hergestellt. Im Anschluß hieran wird das Ventil 10 geöffnet und Druckluft über die Rohrleitungen 9 und die zwischen den Stempeln 6 ausgebildeten Öffnungen 8 auf den Formsand aufgebracht. Durch die große Anzahl der Öffnungen, die über die Fläche verteilt liegen, wird die Oberfläche gleichmäßig mit Druckluft beaufschlagt, so daß hier eine gleichmäßige Vorverfestigung erhalten wird. Die Druckluft entweicht durch die Entlüftungsbohrungen 16 in der Formplatte 15 aus dem Formkasten 12. Nach dieser Vorverdichtung werden über den Druckölanschluß 4 die Kolbenzylindereinheiten 3 mit Druckoel beaufschlagt, so daß die Stempel 6 gegen den Formsand gepreßt werden, und zwar mit jeweils gleichem Druck, wobei, da sämtliche Stempel mit der gleichen Oberfläche ausgebildet sind, dieser Druck gleichmäßig in den Formsand weitergeleitet wird. Der Formsand wird somit an jeder Stelle über die Fläche des Formkastens gleichmäßig im gewünschten Umfang verdichtet. Die Verdichtung ist wesentlich besser und auch gleichmäßiger als sie mit einer durchgehenden flächenhaften Preßplatte erhalten werden kann.
  • Des weiteren ist auch die Vorverdichtung durch das Druckgas wesentlich gleichmäßiger und wirkungsvoller, da das Druckgas durch die Öffnungen zwischen den Stempeln im wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche des Formsandes auftrifft. Dies ist beim Stand der Technik nicht oder nur in geringem Umfang gegeben. Des weiteren hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Öffnungen 8 möglichst so groß auszubilden, daß eine gleichmäßige, jedoch relativ kleine Strömungsgeschwindigkeit der Luft bzw. des Druckgases erhalten wird.

Claims (3)

  1. Vorrichtung zum Verdichten von in einem Formkasten (12) eingefüllten Formsand (13), der auf einer mit Entlüftungsbohrungen (16) versehenen Modellplatte aufgesetzt ist, mit einer in einer einseitig offenen und dem Formkasten (12) angepaßten Kammer (2) verschiebbar angeordneten Flächenpreßvorrichtung (1), die höhenverschiebbar in der Kammer (2) angeordnet ist, welche druckdicht auf den Formkasten (12) bzw. auf einen auf dem Formkasten (12) aufgesetzten Füllrahmen aufsetzbar und mit einem Druckgasanschluß versehen ist, über den Druckgas über in der Flächenpreßvorrichtung (1) angeordneten Öffnungen (8) auf den Formsand (13) aufbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßvorrichtung (1) aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter und unabhängig zu verschiebender Preßstempel (6) besteht und daß zwischen den benachbarten Preßstempeln (6) Öffnungen (8) für den Durchtritt von Druckgas ausgebildet sind, daß jeder einzelne Stempel (6) an einer Kolbenstange eines doppelt wirkenden Hydraulikzylinders befestigt ist, daß die Stempelflächen (7) größer als die sie tragenden Kolbenstangen sind und daß die Öffnungen (8) zwischen den benachbarten Stempeln (6) so groß bemessen sind, daß eine gleichmäßige Luftströmung über die Fläche des Formkastens (12) erhalten wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben der Hydraulikzylinder (3) alle die gleiche Fläche aufweisen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich des Randes liegenden Stempel (6) eine größere Fläche als die übrigen Stempel (6) aufweisen.
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