EP0268656B1 - Verfahren zur herstellung von formen und formteilen für gie ereizwecke, insbesondere zur herstellung von kernen, und einrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur herstellung von formen und formteilen für gie ereizwecke, insbesondere zur herstellung von kernen, und einrichtung zur durchführung des verfahrens Download PDF

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EP0268656B1
EP0268656B1 EP87903870A EP87903870A EP0268656B1 EP 0268656 B1 EP0268656 B1 EP 0268656B1 EP 87903870 A EP87903870 A EP 87903870A EP 87903870 A EP87903870 A EP 87903870A EP 0268656 B1 EP0268656 B1 EP 0268656B1
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EP
European Patent Office
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core
box
partial
joining
base
Prior art date
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EP87903870A
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English (en)
French (fr)
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EP0268656A1 (de
Inventor
Herbert Schilling
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Eb Bruehl Aluminiumtechnik Te Bruehl Bondsre GmbH
Original Assignee
Eisenwerk Bruehl GmbH
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Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/103—Multipart cores

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of molds and molded parts for foundry purposes, in particular for the production of cores which are assembled from at least two core parts and are firmly connected to one another, the individual core parts in molding machines operating independently of one another in a core box consisting of at least two partial boxes are formed for themselves, whereby after the completion of the molding process of the individual core parts, the core box is opened so that the core part remains connected to a partial box, then the core parts to be joined are joined together by a defined relative movement of the partial boxes and each time after the joining together, first of all Part box solved and then the assembled core is ejected from the other part box, as well as a device for performing the method.
  • core in the sense of this application is to be understood as meaning once assembled molded parts which are placed in a casting mold and solve cavities, undercuts and similar problem areas of the casting mold design on the finished casting, that is to say foundry cores in the conventional sense.
  • the term in the sense of the present invention also includes the casting mold itself, which is composed of several parts, but which are produced from the same molding material and according to the same process as foundry cores; depending on the shape of the casting to be created, both the inner wall and / or the outer wall of the casting can be limited by the composite "core parts".
  • composite cores have been produced by shaping the individual core parts, removing them from the core mold and temporarily storing them, and then assembling them by hand.
  • the fixed connection between the individual core parts was carried out either by screwing or by frictional engagement via conical pins and conical receptacles each arranged on the core parts, a corresponding pressing pressure having to be applied.
  • the complete core thus firmly assembled was then placed on a conveying means, for example a pallet, and then blackened by dipping for certain applications using a corresponding device, the excess of the dipping liquid being thrown off here.
  • This method is very time-consuming and also has the disadvantage that the depositing and resuming of the individual core parts between the individual production stages exposes them to unnecessary stresses, which lead to chipping or abrasion, which leads to dimensional deviations, misalignment of the core parts can lead to each other, columns or the like.
  • the result of this is that the castings produced with such cores have to be reworked with a considerable amount of work, in particular burrs arising from offset or gaps on the casting, which burrs have to be removed at least in the areas which are no longer in the subsequent mechanical processing of the casting to be edited.
  • these areas are sometimes very difficult to access, so that the removal of casting burrs is very labor-intensive.
  • the invention is based on the object of improving the process for the production of molds and moldings for foundry purposes, in particular for the production of cores which are composed of a plurality of core parts which are to be firmly connected to one another, so that more complicated cores which are composed of a plurality of core parts are produced by machine and can be put together, as well as a higher dimensional accuracy and better shape accuracy is achieved.
  • This output is achieved with the method according to the invention in that the part box (base part box) of a core part defined as the base core part remains connected to it as a carrier and centering element, detached from the molding machine and successively to carry out the subsequent joining operation to the respectively opened core box of the next, move the core part to be added and to carry out the joining operation is moved against the core part still held in a partial box and picks it up and releases it from its partial box, and so on all other core parts are assembled by assembling on the base core part and then the complete core is ejected from the base part box serving as a carrier element.
  • the particular advantage of the method according to the invention is that after the molding process has been completed, the individual core parts are not completely detached from their core boxes, but remain connected to a partial box and are joined together by relative movement of the partial boxes holding them. Since the geometrical assignment required for the assembly and the resulting relative movement of the core parts to be joined to one another is effected by the corresponding alignment and movement of the part boxes to one another, the joining process can be carried out with great precision, since the core parts held in their part box have a spatial orientation , which would never be achieved again after a complete molding.
  • the advantage is taken of the fact that the basic part box provides a defined and thus reproducible geometric alignment can be maintained so that the individual core parts can be assembled with great precision.
  • the mutually associated contact surfaces of the individual core parts are not subject to any wear during the transport processes, so that they lie precisely with one another both with their surfaces and with their edges, so that neither gaps nor offset edges can form.
  • Such cores composed of a plurality of core parts can also be firmly connected to one another in a wide variety of ways, depending on the geometric shape of the core, it being possible to use the most varied of connection methods.
  • So core parts can both frictionally, d. H.
  • Conical pins on one core part and conical recesses in the other core part can be used in the same way as adhesive connections or screw connections.
  • the method according to the invention has the advantage that, due to the precisely defined joining movement, the conical pins are not subjected to abrasion on one side, but the surfaces forming the frictional connection practically only immediately before the core parts are in contact touch each other and be pressed against each other.
  • the invention further relates to a device for carrying out the method, with at least two core molding machines for producing core parts, each having a core box composed of at least two partial boxes.
  • the device is designed according to the invention in such a way that at least one partial box (basic partial box) is connected to at least one core molding machine with a moving device that connects the core molding machine to at least one joining station, that the joining station is provided with a centering device for the basic partial box to be moved and an ejection device for the core part to be joined together with the base core part is provided.
  • the centering device for the base part box With the help of the centering device for the base part box, this is given a precisely defined position in space, in which it can then be brought together with the other part box, which contains the core part to be added.
  • the joining movement can consist in a pure translational movement, so that the joining device can essentially be formed by a pneumatic or a hydraulic cylinder.
  • the joining device is to be designed such that a superimposition of at least two translational movements, but possibly also the superimposition of translational movements and rotation movements can be performed to insert the core part into the core part held in the base part box.
  • a plurality of basic part boxes are then to be provided in the device, which are to be guided in the circuit between the associated molding machine and the joining station or stations, so that the individual core molding machines of the device can work largely in unison.
  • the joining device has holding and centering elements both for the base part box and for the part box with the core part to be added, which engage with one another during the relative movement of the two part boxes and are dimensioned such that the centering elements are in engagement with one another, before the core parts are put together.
  • the holding and centering elements can be part of the joining device and center both part boxes relative to one another before the joining movement begins.
  • the holding and centering elements are arranged directly on the partial boxes, so that the partial boxes to be brought together center themselves regardless of the structure of the joining device. This allows the basic part box to be moved freely.
  • the joining device is formed in each case by the subsequent core molding machine, the open, unfilled part box serving in each case as a receptacle for the base part box.
  • This has the advantage that the existing precision of the core molding machine can also be used for the joining operation when opening and closing the two associated sub-boxes.
  • the base part box is opened, ie. H. unfilled part of the core molding machine fed and picked up by this.
  • the base part box with its core part which can also be assembled from previous joining operations, is then guided against the other part box of the core molding machine, which holds the core part to be added and is joined to it.
  • the base part box After detaching the attached core part from its part box, for example by means of an ejector, the base part box is then lowered again via the normal opening movement and can then be picked up again by the moving device and transported freely to the next core molding machine acting as a joining station.
  • the base part box on its mold cavity side and on its side facing away from the mold cavity and in each case the core box halves for the core part to be added to the core molding machine serving as a joining device each have corresponding centering elements on the mold cavity side.
  • the partial boxes center each other, so that the precision of the joining device is not the only decisive factor, be it a separate joining device or a core molding machine acting as a joining device.
  • the centering can be checked and reworked each time the partial boxes are revised. It is advantageous here if the centering elements are designed as centering pins on one side of the box and as recesses on the other side of the box.
  • the centering pin is held longitudinally displaceably in the partial box against a compression spring element and is designed to be tapered at its free end. This ensures that when the partial boxes are brought together, they are first centered against each other and only then does the partial box move relative to one another. This also makes it possible to design the guide for the centering pin with a high quality of fit, since because of the previous centering there is no longer any risk of tilting, especially since the movement is essentially carried out by the core molding machine, which is designed for precise guidance of the part boxes.
  • the conical design of the free pin end in particular if, according to a further embodiment of the invention, the recess in the partial box for receiving the centering pin is designed to taper from the opening area, the "threading" of the centering pin into the recess of the other partial box is simplified, especially practical small transverse forces can be exerted between the two parts without longitudinal movement of the centering pin.
  • the device is designed in such a way that the parting plane of the mold boxes of the individual core molding machines is oriented essentially horizontally, the base part box also being moved in this orientation, it is not only ensured that the core package, which is gradually built up on the base part box also cannot be detached from the base part box due to any vibrations during the process.
  • a reliable "automatic" locking is achieved during the movement sequences during the joining operation.
  • the longitudinally displaceable centering pins are each arranged facing downward on the part boxes of the core molding machine and on the base part boxes. This prevents detached molding material particles from getting into the pin guides. Is expedient it occurs when the recess has an opening that extends through to the outside in its base region. This ensures that no mold material particles falling away from the core parts can collect in the upwardly open recesses.
  • the process sequence is first explained in a simplified manner using the example of a two-part core which, for a casting with internal undercuts, has to be composed, for example, of two core parts. Accordingly, the two necessary core parts for such a core are produced with the help of two core molding machines 1 and 11, which are shown in the flow diagram in accordance with FIG. Fig. 1 are indicated only schematically by their core boxes 3 and 4.
  • the core molding machines are of conventional design and work, for example, in a core molding process with activation of the binder by introducing a catalytically active gas into the closed mold filled with molding material, for example core sand.
  • the core boxes 3 and 4 are opened; H. the sub-boxes 3 "and 4" are lifted off so that the core parts 5 and 6 each remain connected by their liability to the sub-boxes 3 'and 4'.
  • the sub-box 3 is moved with the aid of a displacement device 7, which is only shown in the flow diagram by the strongly drawn arrow, into a joining station 8 and is fixed and centered there with fixing devices (not shown in more detail), for example hydraulically or pneumatically actuated clamping claws.
  • fixing devices for example hydraulically or pneumatically actuated clamping claws. It practically depends on the shape of the core part, the orientation of its dividing line and its core marks, whether the centering and fixing in the joining station 8 takes place in a horizontal orientation, as shown, or in another orientation, for example inclined or vertical.
  • the sub-box 4 'with the core part 6 is also moved via a moving device 9 to the joining station 8 in such a way that the sub-box 4' is positioned exactly vertically above the sub-box 3 'in the joining station.
  • the sub-box 4 'with the core part 6 is then lowered onto the sub-box 3' with the core part 5 and a joint between the two core parts is then via a joining device 10, which can be arranged stationary or can also be connected to the movable part of the displacement device 9. Since the assembled core is continued with the partial box 3 'after the joining operation, this forms the basic partial box.
  • Rigid guide elements 11, for example guide rods, guide pins or the like, which are either permanently connected to the receptacle of the joining station 8 or can also be permanently connected to the partial box 3 'serving as the basic part box, is now taken care of when lowering the Sub-box 4 'with the help of the joining device 10, the core part 6 is added in an exact geometrical orientation to the core part 5, wherein depending on the shape of the core parts and also the core marks assigned to one another, the guide elements 11 can be provided with stops which make the joining movement in the direction of the base part box limit.
  • the now inserted core part 6 is detached from its partial box 4 'via an ejection mechanism of a known type, and the partial box 4' is raised again and returned to the core molding machine 2 via the displacement device 9.
  • the fixed connection between the assembled core parts can now be made by frictional engagement, for example by conical pins on one core part and correspondingly assigned conical recesses on the other core part, so that both core parts are firmly connected to one another by the joining movement solely by pressing the pins into the recesses.
  • the fully assembled core can now be ejected from the base part box 3 'and transported away immediately after the part box 4' has been lifted off by means of an ejection mechanism of a known type.
  • the base part box 3 ′ can be moved back into the core molding machine 1 via the moving device 7 and the next molding process can take place.
  • the two core parts are firmly connected to one another in the usual way with the aid of special screws.
  • the screwing can be carried out by hand with a pressure run or with electric screwdrivers in the joining station 8 before ejection.
  • the finished core 5/6 can now be ejected from the base part box 3 'via ejector 15 within the screwing station 13 or also in a downstream transfer station 14, picked up by a gripper element 16 and fed to the further production process.
  • a larger number of base part boxes 3 ' must be provided in a workflow in which a base part box 3' passes through several stations before the finished assembled core is ejected cycle through.
  • the structure and sequence of the individual work cycles of the device explained with reference to FIG. 1 is now essentially dependent on the size and shape of the core parts to be joined. It can easily be seen that here, for example, a plurality of core molding machines can be arranged in a star or beam shape around the joining station 8 if, for example, more than two core parts are to be joined together.
  • FIG. 2 shows in the form of a flow diagram a process sequence modified from FIG. 1 for a core composed of three core parts. It can be seen from the following description that this process sequence is particularly suitable for the precise assembly of a large number of core parts to form a core package. For the sake of simplicity, however, the process sequence is only described for the example of a core package composed of three core parts.
  • the device has three core molding machines 1, 11 and 111, in which the core parts A, B and C are formed.
  • the core boxes are each formed by the partial boxes 3 ', 3 "of the core molding machine I and B4', B4" as well as C4 'and C4 "of the core molding machine II and 111.
  • the core part A forms the basic core part, so that the partial box 3' accordingly Forms base part box, which is detachably connected to the core molding machine and can be moved within the device using a traversing device, not shown in detail, here represented by the strongly drawn arrows.
  • the part boxes B4 "and C4" are each fixed with their associated core molding machine II or 111 connected.
  • the base part box 3 ' is picked up by the moving device and moved to the core molding machine II.
  • the core part B is already shaped, so that the core box opens and the sub-box B4 "is moved downwards so far that the base part box 3 'can move into the core box 4 thus opened.
  • the core part B to be added is here by the Sub-box B4 '.
  • the core box B4 is closed, so that the base box 3' located above it is received centering by the sub-box B4 "and is guided with its core part A against the core part B in the sub-box B4 'until the core part B and the Core part A are assembled in the manner described above.
  • the core part B is then released from the part box B4 'by means of an ejection mechanism in the part box B4', which is not shown here, so that when the part box B4 "is lowered, the now assembled part package can be moved back down to the travel position 'Move from the moving device into the now opened part box C4' of the core molding machine 111, in which the core package is completed in the same way by adding the core part C in the manner described above.
  • the base part box 3 'with the now completely assembled core package then becomes an ejector 15 and then released from the base part box 3 'and fed to the casting station.
  • the now empty base part box 3' is returned via the traversing device back to the core molding machine I.
  • the method and thus also the devices described on the basis of the flow diagram according to FIGS. 1 and 2 can be modified in such a way that, for example in the case of a core composed of four parts, in each case in a joining operation as described in FIG. 1, two Core parts are assembled and then one of the core parts assembled from two core parts are then moved in the same way with the partial box previously used as the basic part box in a final assembly and are assembled there via this basic part box with the basic part box of the other core part package.
  • each core part can be manipulated in a targeted manner via the part shape connected to it, intermediate operations can also be provided for individual part forms in this workflow. For example, areas or edges of the core that are particularly at risk during the casting process can be provided with a black coating by spraying or brushing. Due to the spatial assignment clearly defined via the connection to the partial shape, this process can also be carried out mechanically.
  • Fig. 3 shows a section as an application example of a rotationally symmetrical, bowl-shaped casting 17 with a plurality of undercuts.
  • the mold required for this, including the cores, cannot be made from one piece, but rather has to be assembled from four core parts.
  • FIG. 4 The joining operation is now shown in FIG. 4 in the four individual steps a) to d).
  • a device as described with reference to FIG. 2 is used for the production, but here a total of four core molding machines are used instead of three core molding machines.
  • the sectional view in FIG. 4 a) shows the production of the base core part 19 with the aid of a core shape which is divided into a lower part U1 and an upper part 01.
  • the base core part 19 remains in the lower mold U1, which at the same time represents the base part box, which is used for fixing and centering in all subsequent joining operations.
  • the base part box U1 is now moved to the subsequent core molding machine 11 and geometrically precisely fixed there.
  • the core part 19 is thus also geometrically precisely aligned in space.
  • the base core part 19 is brought up to the core part 20 to be added, which is connected to its partial form 02, and joined together, the pin 22 of the core part 20 being inserted into the recess 21 in the core part 19.
  • guide pins 23 on the base part box U1 engage in the part box 02, so that regardless of any alignment errors in the closing movement of the core molding machine 11, the two part boxes and thus the two core parts are inserted exactly into one another.
  • the core parts 24 and 25 are then inserted in steps c) and d) in the same way, the connection of the individual cores to one another again taking place via corresponding conical pins. Since the individual core parts must be firmly connected to one another to form the overall core, this can be done, for example, by means of an adhesive connection or a frictional connection in the region of the conical pins.
  • the complete casting mold is then ejected from the base part box U1 via an ejector device, not shown, of conventional design and can then be removed for the further manufacturing process.
  • the base part box U1 is then, as shown in FIG. 2, returned to the associated core molding machine I via a corresponding conveyor.
  • the joining operation shown and described can also be carried out in such a way that the base part box U1 is opened once and all associated other part boxes 02, 03 and 04 are successively guided to a joining station. After each joining operation, the base part box U1 can also be carried out by one cycle to a correspondingly multi-part, separate joining station, so that always several part cores are joined together at the same time.
  • the outer mold can now be produced from the same molding material used for the production of the cores and by the same method. Since the actual core and the outer mold are produced from the same molding material and in the same process, that is to say with the same accuracy and the same strength properties, the outer mold and the core can now also be joined in accordance with the process according to the invention.
  • the division of core and outer shape can be so be made that parts of the outer shape and parts of the core are alternately joined together when joining in successive joining operations.
  • the upper box B4 ' is provided on the mold trough side with centering pins 26 which are held in the partial box B4' against a compression spring element 27 so as to be longitudinally displaceable.
  • the guide of the centering pin 26 can be designed in a high-quality, play-free fit, since molded sand parts cannot get into the guide above.
  • the free end 28 of the guide pin 26 is tapered.
  • the movable base part box 3 ' is provided on its underside facing away from the mold cavity in the same way with centering pins 26 which are longitudinally displaceable against a compression spring element 27 and which are likewise conical at their free end 28.
  • the centering pin 26 of the base part box 3 ' can be made shorter here, since the base part box 3' only ever on the open, ie. H. empty lower sub-box B4 ".
  • the centering pins 26 on the upper sub-box B4 ' must be made longer, since here the height of the base core part A and the height of the core part B to be added as well as a minimum space for the centering movement described in more detail below must be available .
  • the tapered recesses 29 are each in their bottom area with an outward through opening 30 provided so that falling into the recess 29 molding sand particles can not accumulate in the recess and thus trouble-free operation is guaranteed over a long period of operation.
  • the base part box 3 'fed via the moving device is now initially received by the lower part box B4 "which moves in the closing direction (arrow 31), the conical ends 28 of the centering pins 26 initially engaging in the recesses 29 and centering the base part box 3' exactly the further course of the movement, the centering pins 26 are pressed in against the force of the compression spring element 27 until the base part box 3 'rests on the dividing surface of the part box B4 "and is lifted from the moving device in the further course of the closing movement and is guided against the upper part box B4'.
  • the centering pins 26 are then pressed in, the closing movement being carried out until the two core parts A and B are joined together in the intended manner.
  • the movement in the opening direction (arrow 32) is initiated so that the base part box 3 'with the core part B now firmly attached to the core part A is lowered, if necessary after actuation of an ejection mechanism not shown here on the part box B4 ".

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formen und Formteilen für Gießereizwecke, insbesondere zur Herstellung von Kernen, die aus wenigstens zwei Kernteilen zusammengesetzt und fest miteinander verbunden werden, wobei die einzelnen Kernteile in voneinander unabhängig arbeitenden Formmaschinen jeweils in einem aus wenigstens zwei Teilkästen bestehenden Kernkasten für sich geformt werden, wobei jeweils nach Abschluß des Formprozesses der einzelnen Kernteile deren Kernkasten so geöffnet wird, daß der Kernteil mit einem Teilkasten verbunden bleibt, danach die zusammenzufügenden Kernteile durch definierte Relativbewegung der Teilkästen zueinander zusammengefügt werden und jeweils nach dem Zusammenfügen zunächst aus dem einen Teilkasten gelöst und danach der zusammengefügte Kern aus dem anderen Teilkasten ausgestoßen wird, sowie eine Einrichtung zur Durchfürhrung des Verfahrens.
  • Mit dem Begriff "Kern" im Sinne dieser Anmeldung sind einmal zusammengesetzte Formteile zu verstehen, die in eine Gießform eingelegt werden und am fertigen Gußstück Hohlräume, Hinterschneidungen und ähnliche Problembereiche der Gießformgestaltung lösen, also Gießereikerne im herkömmlichen Sinne. Zum anderen umfaßt der Begriff im Sinne der vorliegenden Erfindung auch die Gießform selbst, die aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, die aber aus dem gleichen Formstoff und nach dem gleichen Verfahren wie Gießereikerne hergestellt werden; je nach der Form des zu erstellenden Gußstücks kann hierbei sowohl die Innenwandung und/oder auch die Außenwandung des Gußstücks durch die zusammengesetzten "Kernteile" begrenzt werden.
  • Die Herstellung von zusammengesetzten Kernen erfolgte bisher in der Weise, daß die einzelnen Kernteile geformt, aus der Kernform herausgenommen und zwischengelagert wurden und dann von Hand zusammengefügt wurden. Die feste Verbindung zwischen den einzelnen Kernteilen erfolgte hierbei entweder durch Verschrauben oder durch Reibschluß über jeweils an den Kernteilen angeordnete konische Zapfen und konische Aufnahmen, wobei ein entsprechender Preßdruck aufgebracht werden mußte. Der so fest zusammengefügte vollständige Kern wurde dann auf einem Fördermittel, beispielsweise einer Palette, abgelegt und für bestimmte Einsatzfälle anschließend über eine entsprechende Vorrichtung durch Tauchen geschwärzt, wobei hier der Überschuß der Tauchflüssigkeit abgeschleudert wurde. Dieses Verfahren ist sehr zeitaufwendig und hat darüber hinaus den Nachteil, daß durch das jeweils zwischen den einzelnen Fertigungsstufen erfolgte Ablegen und Wiederaufnehmen der einzelnen Kernteile diese unnötigen Beanspruchungen ausgesetzt sind, die zu Ausbrüchen oder aber auch zu Abrieb führen, der zu Maßabweichungen, Versatz der Kernteile zueinander, Spalten oder dgl. führen kann. Das hat zur Folge, daß die mit derartigen Kernen hergestellten Gußstücke mit einem erheblichen Arbeitsaufwand nachgearbeitet werden müssen, wobei insbesondere durch Versatz oder Spalten am Gußstück Grate entstehen, die zumindest in den Bereichen entfernt werden müssen, die bei der anschließenden mechanischen Bearbeitung des Gußstückes nicht mehr bearbeitet werden. Bei komplizierten Gußformen, wie beispielsweise Motorblöcken für Kraftfahrzeugmotoren, sind diese Bereiche zum Teil nur sehr schwer zugänglich, so daß das Entfernen von Gußgraten sehr arbeitsintensiv ist.
  • Aus der DE-A-1 253 415 und der den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildenden DE-A1-3 200 193 sind Vorrichtungen bekannt, bei denen in nur einem Kernformkasten zwei Kernteile geformt werden und anschließend das Zusammenfügen der beiden Kernhälften durch eine Relativbewegung beider Kernkastenhälften noch in der Kernformmaschine erfolgt. Die Kernkastenhälften bleiben hier fest miteinander bzw. mit der Kernformmaschine verbunden, so daß die Führung und Zentrierung der zusammenzufügenden Kernteile über die Kernkastenhälften durch Ankoppelung erfolgt. Der Nachteil dieser vorbekannten Verfahren besteht darin, daß nur zweiteilige Kerne und damit praktisch nur Gießereikerne im herkömmlichen Sinne herstellbar sind; komplizierte mehrteilige Gießformen lassen sich auf diese Weise nicht herstellen.
  • Aus der DE-B1-1 758 959 ist es ferner bekannt, für einen aus zwei Teilen zusammengesetzten grünen Kern jeden Teil gesondert zu formen, die Teilkerne jeweils im Formunterkasten zu einer Fügestation zu transportieren und dort zusammenzupressen. Mit diesem Verfahren ist es jedoch nicht möglich, Kerne mit großer Formgenauigkeit oder aus mehr als zwei Teilen aufgebaute Kern herzustellen.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Herstellung von Formen und Formteilen für Gießereizwecke, insbesondere zur Herstellung von Kernen, die aus mehreren fest miteinander zu verbindenden Kernteilen zusammengesetzt sind, so zu verbessern, daß kompliziertere, aus mehreren Kernteilen zusammengesetzte Kerne maschinell hergestellt und zusammengefügt werden können, sowie eine höhere Maßhaltigkeit und eine bessere Formgenauigkeit erreicht wird.
  • Diese Ausgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß der Teilkasten (Basisteilkasten) eines als Basiskernteil definierten Kernteils als Träger- und Zentrierelement mit diesem verbunden bleibt, von der Formmaschine gelöst und zur Durchführung der nachfolgenden Fügeoperation nacheinander zu dem jeweils geöffneten Kernkasten des nächstfolgenden, anzufügenden Kernteils verfahren und zur Durchführung der Fügeoperation gegen den noch in einem Teilkasten gehaltenen Kernteil bewegt wird und diesen aufnimmt und aus seinem Teilkasten löst, und so alle anderen Kernteile durch Zusammenfügen auf dem Basiskernteil aufgebaut werden und danach der vollständige Kern aus dem als Trägerelement dienenden Basisteilkasten ausgestoßen wird.
  • Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß nach Abschluß des Formprozesses die einzelnen Kernteile nicht vollständig aus ihren Kernkästen gelöst werden, sondern mit einem Teilkasten verbunden bleiben und durch Relativbewegung der sie haltenden Teilkästen zueinander zusammengefügt werden. Da nun die für das Zusammenfügen erforderliche geometrische Zuordnung und die daraus resultierende Relativbewegung der zusammenzufügenden Kernteile zueinander durch die entsprechende Ausrichtung und Bewegung der Teilkästen zueinander erfolgt, läßt sich der Fügevorgang mit großer Präzision durchführen, da die jeweils in ihrem Teilkasten gehaltenen Kernteile eine räumliche Ausrichtung aufweisen, wie sie nach einem vollständigen Ausformen nie wieder zu erreichen wäre. Hierbei wird mit Vorteil ausgenutzt, daß bei einem Formprozeß, bei dem das Bindemittel des Kernsandes nicht durch Temperatur, sondern durch chemischkatalytische Vorgänge aktiviert wird, die Teilkästen der einzelnen Formmaschinen während der Betriebsdauer praktisch eine gleichbleibende Temperatur aufweisen und so keine Maßabweichungen der Teilformen zueinander durch Wärmedehnungen auftreten. Damit ist es möglich, die einzelnen Teilkästen mit einander zuordenbaren Führungs-und Zentrierflächen zu versehen, so daß die Genauigkeit beim Zusammenfügen durch die Teilkästen selbst bewirkt werden kann. Da die räumlich-geometrische Ausrichtung nunmehr durch entsprechende Zentriermittel an dem jeweiligen Teilkasten vorgegeben werden kann, ist es selbst bei komplizierten Fügebewegungen möglich, das Zusammenfügen maschinell durchzuführen, beispielsweise durch die Überlagerung von Translations- und Drehbewegungen an einem oder beiden Teilkästen. Damit ist es möglich, nur einen der ein Kernteil haltenden und als Basisteilkasten definierten Teilkästen von seiner Kernformmaschine zu lösen und die einzelnen Fügeoperationen nacheinander durchlaufen zu lassen, da die Teilkästen jeweils selbstzentrierend sind. Da die zusammengefügten Kernteile nach der Fügeoperation und dem Lösen aus ihrem Teilkasten mit dem Basiskernteil nunmehr verbunden sind und damit vom Basisteilkasten getragen werden, bleibt die räumlich-geometrische Ausrichtung weiterhin aufrechterhalten, so daß auch nachfolgende maschinelle Fügeoperationen exakt durchgeführt werden können. Erst wenn alle Fügeoperationen abgeschlossen und alls Kernteile vollständig zusammengefügt sind, wird der fertige Kern aus dem Basisteilkasten ausgestoßen und kann dann beispielsweise von einem Greifer abgenommen und weiteren Behandlungsstationen zugeführt werden, beispielsweise zum Schwärzen getaucht werden.
  • Insbesondere bei Kernen, die, wie eingangs erläutert, eine Gießform bilden und in der Regel aus mehr als zwei Kernteilen zusammengesetzt sind, so daß nacheinander mehrere Fügeoperationen zu durchlaufen sind, wird mit Vorteil ausgenutzt, daß durch den Basisteilkasten eine definierte und damit reproduzierbare geometrische Ausrichtung aufrechterhalten werden kann, so daß die einzelnen Kernteile mit großer Präzision zusammengefügt werden können. Die einander zugeordneten Anlageflächen der einzelnen Kernteile sind hierbei während der Transportvorgänge keinerlei Verschleiß unterworfen, so daß sie präzise sowohl mit ihren Flächen als auch mit ihren Kanten zueinander liegen, so daß sich weder Spalten noch Versatzkanten bilden können. Auch derartige aus mehreren Kernteilen zusammengesetzte Kerne können je nach geometrischer Gestalt des Kerns in der unterschiedlichsten Weise fest miteinander verbunden werden, wobei es möglich ist, die unterschiedlichsten Verbindungsmethoden einzusetzen. So können Kernteile sowohl reibschlüssig, d. h. über konische Zapfen an einem Kernteil und konische Ausnehmungen im anderen Kernteil in gleicher Weise bewirkt werden wie Klebeverbindungen oder auch Schraubverbindungen. Insbesondere bei der reibschlüssigen Verbindung, aber auch bei der Klebeverbindung, hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß durch die genau definierte Fügebewegung die konischen Zapfen nicht einseitig einem Abrieb ausgesetzt sind, sondern die den Reibschluß bildenden Flächen praktisch erst unmittelbar vor Erreichen der Anlage der Kernteile aneinander sich berühren und gegeneinander gepreßt werden.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit wenigstens zwei Kernformmaschinen zur Herstellung von Kernteilen, die jeweils einen aus wenigstens zwei Teilkästen zusammengesetzten Kernkasten aufweisen. Die Einrichtung ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß zumindest ein Teilkasten (Basisteilkasten) wenigstens einer Kernformmaschine mit einer Verfahreinrichtung in Verbindung steht, die die Kernformmaschine mit wenigstens einer Fügestation verbindet, daß die Fügestation mit einer Zentriereinrichtung für den zu verfahrenden Basisteilkasten versehen ist und eine Ausstoßvorrichtung für den jeweils mit dem Basiskernteil zusammenzufügenden Kernteil vorgesehen ist. Mit Hilfe der Zentriervorrichtung für den Basisteilkasten wird diesem eine im Raum genau definierte Lage vorgegeben, in der er dann mit dem anderen Teilkasten, der den anzufügenden Kernteil enthält, zusammengeführt werden kann. Bei einfach gestalteten Kernteilen kann die Fügebewegung in einer reinen Translationsbewegung bestehen, so daß die Fügevorrichtung im wesentlichen durch eine Pneumatik oder einen Hydraulik-Zylinder gebildet werden kann. Bei geometrisch komplizierteren Kernteilen ist die Fügevorrichtung so auszubilden, daß eine Überlagerung von wenigstens zwei Translationsbewegungen, ggf. aber auch der Überlagerung von Translationsbewegungen und Drehbewegungen ausgeführt werden kann, um den Kernteil in den in dem Basisteilkasten gehaltenen Kernteil einzufügen. Bei der Einrichtung sind dann mehrere Basisteilkästen vorzusehen, die im Kreislauf zwischen der zugehörigen Formmaschine und der oder den Fügestationen zu führen sind, damit die einzelnen Kernformmaschinen der Einrichtung weitgehend im Gleichtakt arbeiten können.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Fügevorrichtung Halte- und Zentrierelemente sowohl für den Basisteilkasten als auch für den Teilkasten mit dem anzufügenden Kernteil aufweist, die bei der Relativbewegung beider Teilkästen ineinandergreifen und so bemessen sind, daß die Zentrierelemente miteinander im Eingriff stehen, bevor die Kernteile zusammengefügt werden. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Zentrierung der Teilkästen zueinander bereits erfolgt ist, bevor die miteinander zu verbindenden Kernteile sich berühren. Die Halte- und Zentrierelemente können ein Teil der Fügevorrichtung sein und beide Teilkästen zueinander zentrieren, bevor die Fügebewegung einsetzt. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn die Halte- und Zentrierelemente unmittelbar an den Teilkästen angeordnet sind, so daß unabhängig vom Aufbau der Fügevorrichtung sich die zusammenzuführenden Teilkästen selbst zentrieren. Dies erlaubt es, den Basisteilkasten frei zu verfahren.
  • In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß die Fügevorrichtung jeweils durch die nachfolgende Kernformmaschine gebildet wird, wobei der offene, ungefüllte Teilkasten jeweils als Aufnahme für den Basisteilkasten dient. Dies hat den Vorteil, daß die vorhandene Präzision der Kernformmaschine beim Öffnen und Schließen der beiden damit verbundenen Teilkästen zugleich für die Fügeoperation ausgenutzt werden kann. Durch die Verfahreinrichtung wird der Basisteilkasten dem offenen, d. h. ungefüllten Teilkasten der Kernformmaschine zugeführt und von diesem aufgenommen. Durch die normale Schließbewegung der Kernformmaschine wird dann der Basisteilkasten mit seinem Kernteil, der auch schon von vorhergehenden Fügeoperationen zusammengesetzt sein kann, gegen den anderen Teilkasten der Kernformmaschine geführt, der den anzufügenden Kernteil hält und mit diesem zusammengefügt. Nach Lösen des angefügten Kernteils aus seinem Teilkasten, beispielsweise mittels eines Ausstoßers, wird dann der Basisteilkasten wieder über die normale Öffnungsbewegung abgesenkt und kann dann von der Verfahreinrichtung wieder aufgenommen und frei zur nächsten, als Fügestation wirkenden Kernformmaschine transportiert werden.
  • Zweckmäßig ist es, wenn der Basisteilkasten auf seiner Formmuldenseite und auf seiner der Formmulde abgekehrten Seite und jeweils die Kernkastenhälften für das anzufügende Kernteil der als Fügevorrichtung dienenden Kernformmaschine jeweils auf der Seite der Formmulde miteinander korrespondierende Zqntrierelemente aufweisen. Hierdurch bewirken die Teilkästen untereinander eine Zentrierung, so daß nicht allein die Präzision der Fügevorrichtung ausschlaggebend ist, sei es nun eine gesonderte Fügevorrichtung, sei es eine als Fügevorrichtung wirkende Kernformmaschine. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei jeder Überarbeitung der Teilkästen die Zentrierung kontrolliert und ebenfalls nachgearbeitet werden kann. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Zentrierelemente an einer Teilkastenseite als Zentrierzapfen und an der anderen Teilkastenseite als Ausnehmungen ausgebildet sind.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zentrierzapfen jeweils im Teilkasten gegen ein Druckfederelement längsverschiebbar gehalten und an seinem freien Ende konisch zulaufend ausgebildet ist. Hierdurch wird erreicht, daß bei der Zusammenführung der Teilkästen diese zunächst gegeneinander zentriert werden und erst dann die Bewegung der Teilkästen relativ zueinander erfolgt. Dies erlaubt es auch, die Führung für den Zentrierzapfen mit einer hohen Passungsgüte auszubilden, da wegen der voraufgegangenen Zentrierung die Gefahr eines Verkantens nicht mehr gegeben ist, zumal die Bewegung im wesentlichen durch die Kernformmaschine erfolgt, die auf eine genaue Führung der Teilkästen ausgelegt ist. Durch die konische Ausbildung des freien Zapfenendes, insbesondere, wenn entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Ausnehmung im Teilkasten zur Aufnahme des Zentrierzapfenen vom Öffnungsbereich her konisch zulaufend ausgebildet ist, wird das "Einfädeln" des Zentrierzapfens in die Ausnehmung des anderen Teilkastens vereinfacht, zumal praktisch ohne Längsbewegung des Zentrierzapfens geringe Querkräfte zwischen beiden Teilen ausgeübt werden können.
  • Bildet man entsprechend einer weiteren Ausgestaltung die Einrichtung so aus, daß die Teilungsebene der Formkästen der einzelnen Kernformmaschinen im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist, wobei auch der Basisteilkasten in dieser Ausrichtung verfahren wird, so ist nicht nur sichergestellt, daß das sich stufenweise auf dem Basisteilkasten aufbauende Kernpaket auch durch etwaige Erschütterungen während des Verfahrens sich nicht von dem Basisteilkasten lösen kann. Zum anderen wird im Zusammenwirken zwischen dem Gewicht des vom offenen Teilkasten einer Kernformmaschine aufzunehmenden Basisteilkastens und den Zentrierzapfen eine zuverlässige "selbsttätige" Verriegelung während der Bewegungsabläufe bei der Fügeoperation erreicht.
  • Bei einer derart ausgebildeten Einrichtung ist es zweckmäßig, wenn die längsverschieblichen Zentrierzapfen jeweils nach unten weisend an den Teilkästen der Kernformmaschine und an den Basisteilkästen angeordnet sind. Dadurch wird vermieden, daß abgelöste Formstoffteilchen in die Zapfenführungen gelangen. Zweckmäßig ist es hierbei, wenn die Ausnehmung in ihrem Bodenbereich eine nach außen durchgehende Öffnung aufweist. Hierdurch ist gewährleistet, daß in den nach oben offenen Ausnehmungen sich keine von den Kernteilen abfallenden Formstoffteilchen ansammeln können.
  • Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles näher dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1 den Verfahrensablauf in Form eines Fließbildes,
    • Fig. 2 einen modifizierten Verfahrensablauf in Form eines Fließbildes,
    • Fig. 3 ein Gußstück im Schnitt,
    • Fig. 4 in einem Schnitt das Zusammenfügen von mehreren Kernteilen zu einer vollständigen Gießform zur Erzeugung des Gußstückes gem. Fig. 3,
    • Fig. 5 eine Ausführungsform für ein Zentrierelement.
  • Der Verfahrensablauf wird zunächst vereinfacht am Beispiel eines zweiteiligen Kernes erläutert, der für ein Gußstück mit innenliegenden Hinterschneidungen beispielsweise aus zwei Kernteilen zusammengesetzt werden muß. Dementsprechend werden die beiden notwendigen Kernteile für einen derartigen Kern mit Hilfe von zwei Kernformmaschinen 1 und 11 hergestellt, die im Fließbild gem. Fig. 1 nur schematisch durch ihre Kernkästen 3 und 4 angedeutet sind. Die Kernformmaschinen sind üblicher Bauart und arbeiten beispielsweise in einem Kernformverfahren mit Aktivierung des Binders durch die Einleitung eines katalytisch wirkenden Gases in die geschlossene, mit Formstoff, beispielsweise Kernsand, gefüllte Form.
  • Nach dem Abbinden des Formstoffes werden die Kernkästen 3 und 4 geöffnet, d. h. die Teilkästen 3" und 4" werden so abgehoben, daß die Kernteile 5 und 6 jeweils durch ihre Haftung mit den Teilkästen 3' und 4' verbunden bleiben.
  • Nunmehr wird der Teilkasten 3' mit Hilfe einer Verfahreinrichtung 7, die im Fließbild lediglich durch den stark ausgezogenen Pfeil verdeutlicht ist, in eine Fügestation 8 verfahren und dort mit nicht näher dargestellten Fixiervorrichtungen, beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Spannratzen fixiert und zentriert. Hierbei hängt es praktisch von der Form des Kernteiles, der Ausrichtung seiner Teilungslinie und seiner Kernmarken ab, ob die Zentrierung und Fixierung in der Fügestation 8 in horizontaler Ausrichtung, wie dargestellt, oder in einer anderen Ausrichtung, beispielsweise geneigt oder vertikal erfolgt.
  • Der Teilkasten 4' mit dem Kernteil 6 wird ebenfalls über eine Verfahreinrichtung 9 zur Fügestation 8 so verfahren, daß der Teilkasten 4' genau senkrecht über dem Teilkasten 3' in der Fügestation positioniert ist. Über eine Fügevorrichtung 10, die stationär angeordnet sein kann oder aber auch mit dem bewegbaren Teil der Verfahreinrichtung 9 verbunden sein kann, wird dann der Teilkasten 4' mit dem Kernteil 6 auf den Teilkasten 3' mit dem Kernteil 5 abgesenkt und hierbei beide Kernteile zusammengefügt. Da nach der Fügeoperation der zusammengefügte Kern mit dem Teilkasten 3' weitergeführt wird, bildet dieser den Basisteilkasten. Über starre Führungselemente 11, beispielsweise Führungsstangen, Führungszapfen oder dgl., die entweder mit der Aufnahme der Fügestation 8 fest verbunden sind oder aber such mit dem als Basisteilkasten dienenden Teilkasten 3' fest verbunden sein können, wird nun dafür Sorge getragen, daß beim Absenken des Teilkastens 4' mit Hilfe der Fügevorrichtung 10 den Kernteil 6 in exakter geometrischer Ausrichtung zum Kernteil 5 angefügt wird, wobei je nach Form der Kernteile und auch der einander zugeordneten Kernmarken die Führungselemente 11 mit Anschlägen versehen sein können, die die Fügebewegung in Richtung auf den Basisteilkasten begrenzen. Sobald die Fügebewegung beendet ist, wird über einen nicht näher dargestellten Ausstoßmechanismus bekannter Bauart das nunmehr eingefügte Kernteil 6 von seinem Teilkasten 4' gelöst und der Teilkasten 4' wieder angehoben und über die Verfahreinrichtung 9 in die Kernformmaschine 2 zurückgeführt.
  • Die feste Verbindung zwischen den zusammengefügten Kernteilen kann nun durch Reibschluß erfolgen, beispielsweise durch konische Zapfen an einem Kernteil und entsprechend zugeordnete konische Ausnehmungen am anderen Kernteil, so daß mit der Fügebewegung allein durch das Eindrücken der Zapfen in die Ausnehmungen beide Kernteile fest miteinander verbunden sind. Bei dieser Verbindungsart kann nun unmittelbar nach dem Abheben des Teilkastens 4' durch einen Ausstoßmechanismus bekannter Bauart der vollständig zusammengefügte Kern aus dem Basisteilkasten 3' ausgestoßen und abtransportiert werden. Nach dem Lösen der Fixiervorrichtung kann der Basisteilkasten 3' über die Verfahreinrichtung 7 wieder in die Kernformmaschine 1 verfahren werden und der nächste Formvorgang ablaufen.
  • Muß aus Gründen der Größe und/oder des Gewichtes und/oder der auf den Kern einwirkenden Kräfte beim Gießvorgang eine festere Verbindung gegeben sein, so werden die beiden Kernteile in üblicher Weise mit Hilfe von Spezialschrauben fest miteinander verbunden. Das Verschrauben kann wie bisher von Hand mit Drucklauf oder mit Elektroschraubern noch in der Fügestation 8 vor dem Ausstoßen durchgeführt werden.
  • Da jedoch auch der Kern insgesamt vor dem Ausstoßen über den Basisteilkasten 3' eine reproduzierbare exakte räumliche Ausrichtung beibehält, kann dieser Arbeitsvorgang ebenfalls mechanisiert werden. Auch hier können entsprechende Schrauber noch in der Fügestation 8 nach dem Abfahren des Teilkastens 4' ansetzen. Zur Erhöhung des Arbeitstaktes der Maschine ist es jedoch zweckmäßig, über eine entsprechende weitere Verfahreinrichtung 12 den Basisteilkasten 3' aus der Fügestation 8 in eine "Schraubstation" 13 zu verfahren, dort über entsprechende Fixiervorrichtungen festzulegen und zu zentrieren und dann mit Schraubwerkzeugen 13' die Kernteile fest miteinander zu verschrauben.
  • Nach dem Verschrauben kann nun noch innerhalb der Schraubstation 13 oder aber auch in einer nachgeschalteten Übergabestation 14 der fertige Kern 5/6 über Ausstoßer 15 aus dem Basisteilkasten 3' ausgestoßen, von einem Greiferelement 16 aufgenommen und dem weiteren Produktionsablauf zugeführt werden.
  • Um nun mit den beiden Kernformmaschinen in etwa im Gleichtakt arbeiten zu können, muß bei einem Arbeitsablauf, bei dem ein Basisteilkasten 3' mehrere Stationen durchläuft, bevor der fertig zusammengefügte Kern ausgestoßen wird, eine größere Zahl von Basisteilkästen 3' vorgesehen werden, die die Einrichtung im Kreislauf durchlaufen.
  • Der Aufbau und der Ablauf der einzelnen Arbeitstakte der anhand von Fig. 1 erläuterten Einrichtung ist nun im wesentlichen von der Größe und der Form der zusammenzufügenden Kernteile abhängig. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß hier beispielsweise mehrere Kernformmaschinen stern- oder strahlenförmig um die Fügestation 8 angeordnet sein können, wenn beispielsweise mehr als zwei Kernteile zusammenzufügen sind.
  • Je nach Art und Zeitdauer der einzelnen Fügeoperationen kann es aber auch zweckmäßig sein, mehrere Kernformmaschinen in Reihe aufzustellen, jeder Kernformmaschine eine Fügestation zuzuordnen, die dann nacheinander von dem Basisteilkasten 3' durchlaufen werden, so daß jeweils dann ein weiterer Kernteil zugefügt wird. Mit Rücksicht auf die hohen Kosten für die mit großer Präzision herzustellenden Teilkästen braucht dann nur für eine der Kernformmaschinen, nämlich für diejenige, die den Basiskernteil formt, eine entsprechende Vielzahl von Basisteilkästen vorgesehen zu werden. Bei allen anderen Kernformmaschinen lassen sich noch hinreichende Leistungen erzielen, wenn jeweils der Teilkasten 4' nach dem Öffnen des Kernkastens zur zugehörigen Fügestation verfahren wird, die Fügeoperation durchgeführt wird und dann anschließend der leere Teilkasten 4' wieder zurück in die Kernformmaschine für einen neuen Formprozeß verfahren wird. Insbesondere bei Kernen, die aus mehr als zwei Kernteilen aufgebaut sind, können unterschiedliche Verbindungsverfahren angewendet werden, so können beispielsweise zwei Kernteile durch Kleben oder Reibschluß miteinander verbunden werden und anschließend nach dem Zufügen eines dritten oder vierten Kernteils das gesamte Paket miteinander verschraubt werden.
  • In Fig. 2 ist in Form eines Fließbildes ein gegenüber der Fig. 1 modifizierter Verfahrensablauf für einen aus drei Kernteilen zusammengesetzten Kern dargestellt. Aus der nachfolgenden Beschreibung läßt sich ersehen, daß gerade dieser Verfahrensablauf für ein präzises Zusammenfügen einer Vielzahl von Kernteilen zu einem Kernpaket besonders geeignet ist. Der Einfachheit halber ist jedoch der Verfahrensablauf nur für das Beispiel eines aus drei Kernteilen zusammengesetzten Kernpakets beschrieben.
  • Die Einrichtung weist drei Kernformmaschinen 1, 11 und 111 auf, in denen die Kernteile A, B und C geformt werden. Die Kernkästen werden jeweils durch die Teilkästen 3', 3" der Kernformmaschine I sowie B4', B4" sowie C4' und C4" der Kernformmaschine II bzw. 111 gebildet. Der Kernteil A bildet den Basiskernteil, so daß der Teilkasten 3' dementsprechend den Basisteilkasten bildet, der lösbar mit der Kernformmaschine verbunden ist und über eine nicht näher dargestellte Verfahreinrichtung, hier dargestellt durch die stark ausgezogenen Pfeile, innerhalb der Einrichtung verfahren werden kann. Die Teilkästen B4" und C4" sind jeweils fest mit ihrer zugehörigen Kernformmaschine II bzw. 111 verbunden.
  • Nachdem in der Kernformmaschine I der Basiskernteil A geformt worden ist, wird der Basisteilkasten 3' von der Verfahreinrichtung aufgenommen und zur Kernformmaschine II verfahren. In der Kernformmaschine II ist der Kernteil B bereits geformt, so daß der Kernkasten öffnet und der Teilkasten B4" nach unten so weit verfahren wird, daß der Basisteilkasten 3' in den so geöffneten Kernkasten 4 einfahren kann. Der anzufügende Kernteil B wird hierbei von dem Teilkasten B4' gehalten. Nun wird der Kernkasten B4 geschlossen, so daß durch den Teilkasten B4" der darüber befindliche Basisteilkasten 3' zentrierend aufgenommen wird und mit seinem Kernteil A gegen den Kernteil B im Teilkasten B4' geführt wird, bis der Kernteil B und der Kernteil A in der vorbeschriebenen Weise zusammengefügt sind. Danach wird über einen hier nicht näher dargestellten Ausstoßmechanismus im Teilkasten B4' der Kernteil B aus dem Teilkasten B4' gelöst, so daß beim Absenken des Teilkastens B4" das nunmehr zusammengefügte Teilpaket nach unten bis in die Verfahrposition zurückbewegt werden kann. Danach wird der Basisteilkasten 3' von der Verfahreinrichtung in den nunmehr geöffneten Teilkasten C4' der Kernformmaschine 111 verfahren, in der in gleicher Weise durch das Anfügen des Kernteils C in der vorbeschriebenen Weise das Kernpaket komplettiert wird. Danach wird der Basisteilkasten 3' mit dem nunmehr vollständig zusammengefügten Kernpaket einem Ausstoßer 15 zugeführt und hierbei vom Basisteilkasten 3' gelöst und der Gießstation zugeführt. Der nunmehr geleerte Basisteilkasten 3' wird über die Verfahreinrichtung zurück zur Kernformmaschine I geführt. Dieser vorbeschriebene Verfahrensablauf läßt erkennen, daß für die Kernformmaschine I entsprechend der Taktzahl der Gesamteinrichtung mehrere Basisteilkästen 3' vorgesehen werden müssen, die dann im Kreislauf durch die Einrichtung geführt werden. Bei dieser Form der Einrichtung übernehmen somit die nachfolgenden Kernformmaschinen 11 und 111 zusätzlich jeweils noch die Funktion der Fügestation, so daß die durch die Kernformmaschinen vorgegebene Präzision auch für die Fügeoperation vorteilhaft ausgenutzt wird. Da jeweils die Teilkästen B4' und B4" bzw. C4' und C4" der nachfolgenden Kernformmaschinen 11 und 111 zur Erhöhung der Formgenauigkeit jeweils mit Zentrierungen versehen sind, bietet dies auch die Möglichkeit, den jeweils aufzunehmenden Basisteilkasten 3' bei entsprechender Ausstattung mit Zentrierungen am Kasten selbst jeweils vom offenen Teilkasten B4" bzw. C4" zentriert aufzunehmen und so eine selbstzentrierende Fügeoperation durchführen zu können.
  • Das Verfahren und damit auch die anhand des Fließbildes nach Fig. 1 und Fig. 2 beschriebenen Einrichtungen können in der Weise abgewandelt werden, daß beispielsweise bei einem aus vier Teilen zusammengesetzten Kern jeweils in einer Fügeoperation, wie sie in Fig. 1 beschrieben ist, zwei Kernteile zusammengefügt werden und anschließend einer der aus zwei Kernteilen zusammengefügten Teilkerne dann in gleicher Weise mit dem bisher als Basisteilkasten genutzten Teilkasten in eine Schlußmontage verfahren werden und dort über diesen Basisteilkasten mit dem Basisteilkasten des anderen Kernteilpaketes zusammengefügt werden.
  • Da nach dem Öffnen des Kernkastens jeder Kernteil über die mit ihm verbundene Teilform gezielt handhabbar ist, können für einzelne Teilformen in diesem Arbeitsablauf auch noch Zwischenoperationen vorgesehen werden. So können beispielsweise beim Gießvorgang besonders gefährdete Zonen oder Kanten des Kerns durch Besprühen oder Bestreichen mit einem Schwärzeüberzug versehen werden. Aufgrund der über die Verbindung mit der Teilform eindeutig definierten räumlichen Zuordnung kann auch dieser Vorgang maschinell ausgeführt werden.
  • Fig. 3 zeigt in einem Schnitt als Anwendungsbeispiel ein drehsymmetrisches, schüsselförmiges Gußstück 17 mit einer Vielzahl von Hinterschneidungen. Die hierzu notwendige Gießform einschließlich der Kerne kann nicht aus einem Stück hergestellt werden, sondern muß vielmehr aus vier Kernteilen zusammengefügt werden.
  • Die Fügeoperation ist nun in Fig. 4 in den vier Einzelschritten a) bis d) gezeigt. Zur Herstellung wird eine Einrichtung eingesetzt, wie sie anhand von Fig. 2. beschrieben ist, wobei jedoch hier statt drei Kernformmaschinen insgesamt vier Kernformmaschinen eingesetzt werden. Die Schnittdarstellung in Fig. 4 a) zeigt die Herstellung des Basiskernteils 19 mit Hilfe einer Kernform, die in einen Unterteil U1 und einen Oberteil 01 geteilt ist. Nach dem Öffnen der Kernform, wie in Fig. 2 für die Kernformmaschine I beschrieben, verbleibt das Basiskernteil 19 in der Unterform U1, die zugleich den Basisteilkasten darstellt, der zum Fixieren und Zentrieren bei allen folgenden Fügeoperationen dient. Der Basisteilkasten U1 wird nun zur nachfolgenden Kernformmaschine 11 verfahren und dort geometrisch exakt fixiert. Damit ist auch der Kernteil 19 geometrisch exakt im Raum ausgerichtet.
  • Anschließend wird nun der Basiskernteil 19 an den anzufügenden Kernteil 20, der mit seiner Teilform 02 verbunden ist, herangeführt und mit diesem zusammengefügt, wobei in die Ausnehmung 21 im Kernteil 19 der Zapfen 22 des Kernteils 20 eingeführt wird. Bevor sich jedoch die Kernteile 19 und 20 überhaupt berühren, greifen Führungsbolzen 23 am Basisteilkasten U1 in den Teilkasten 02 ein, so daß unabhängig von etwaigen Ausrichtungsfehlern in der Schließbewegung der Kernformmaschine 11 die beiden Teilkästen und damit die beiden Kernteile exakt ineinander eingefügt werden. Anschließend werden dann in gleicher Weise in den Schritten c) und d) die Kernteile 24 und 25 eingefügt, wobei die Verbindung der einzelnen Kerne untereinander wiederum über entsprechende konische Zapfen erfolgt. Da die einzelnen Kernteile zur Bildung des Gesamtkerns fest miteinander verbunden sein müssen, kann dies beispielsweise über eine Klebeverbindung oder auch eine reibschlüssige Verbindung im Bereich der konischen Zapfen erfolgen.
  • Nach dem Einfügen und Lösen des letzten Kernteils 25 aus dem Teilkasten 04 wird anschließend über eine nicht dargestellte Ausstoßvorrichtung konventioneller Bauart die vollständige Gießform aus dem Basisteilkasten U1 ausgestoßen und kann dann für den weiteren Fertigungsvorgang abgenommen werden. Der Basisteilkasten U1 wird dann, wie in Fig. 2 dargestellt, über eine entsprechende Fördereinrichtung zur zugehörigen Kernformmaschine I zurückgeführt.
  • Die dargestellte und beschriebene Fügeoperation kann auch so vorgenommen werden, daß der Basisteilkasten U1 einmal aufgespannt wird und alle zugehörigen anderen Teilkästen 02, 03 und 04 nacheinander zu einer Fügestation geführt werden. Man kann auch nach jeder Fügeoperation den Basisteilkasten U1 zu einer entsprechend mehrteilig ausgebildeten gesonderten Fügestation um einen Takt weiterführen, so daß immer mehrere Teilkerne gleichzeitig zusammengefügt werden.
  • Das anhand von Fig. 3 und 4 beschriebene Beispiel zeigt, daß gerade die Herstellung vollständiger Gießformen einschließlich der einzulegenden Kerne im eigentlichen Sinne vollautomatisch erfolgen kann. Anstelle der üblichen Formkästen, mit denen durch Einrütteln eines Holzmodelles in Sand die Gießform gebildet wird, kann nun aus dem gleichen, zur Herstellung der Kerne verwendeten Formstoff und nach dem gleichen Verfahren die Außenform hergestellt werden. Da der eigentliche Kern und die Außenform aus dem gleichen Formstoff und in dem gleichen Verfahren, also mit gleicher Genauigkeit und gleichen Festigkeitseigenschaften hergestellt werden, kann nun auch das Zusammenfügen von Außenform und Kern entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgen. Die Teilung von Kern und Außenform kann hierbei so vorgenommen werden, daß beim Zusammenfügen in aufeinanderfolgenden Fügeoperationen ggf. abwechselnd Teile der Außenform und Teile des Kerns zusammengefügt werden. Hierbei ist es sogar möglich, an sich zum Kern gehörige Teile in den entsprechenden Teil der Außenform zu integrieren und zusammen mit diesem zu formen, so daß sich beispielsweise ein schichtweiser Aufbau der Gießform ergibt.
  • Da üblicherweise zur Herstellung derartiger Kerne bzw. Gießformen Sand verwendet wird, und auch bei den vorbeschriebenen voll mechanisierten Form- und Fügeverfahren nicht ausgeschlossen werden kann, daß in geringfügigem Maße Abrieb oder nicht ausreichend eingebundene Sandkörner lose anfallen, besteht die Gefahr, daß einzelne Sandkörner in die Zentrierelemente gelangen und diese blockieren, sofern man nicht zusätzliche Reinigungsvorrichtungen vorsehen will, die vor jeder Fügeoperation automatisch die Führungs- und Zentrierelemente, beispielsweise wie in Fig. 1 dargestellt, reinigen. Insbesondere für den anhand von Fig. 2 beschriebenen Verfahrensablauf, bei dem die einzelnen Kernformmaschinen selbst die Fügeoperation übernehmen, ist es wichtig, daß die Zentrierelemente unmittelbar mit den Kernkastenteilen verbunden sind. Eine besondere Ausführungsform wird nachstehend anhand einer vereinfachten Zeichnung für die Kernformmaschine 11 gem. Fig. 2 beschrieben. Gleiche Teile sind hierbei mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Wie Fig. 5 zeigt, ist der Oberkasten B4' formmuldenseitig mit Zentrierzapfen 26 versehen, die im Teilkasten B4' gegen ein Druckfederelement 27 längsverschiebbar gehalten sind. Die Führung des Zentrierzapfens 26 kann hierbei in einer hochwertigen spielfreien Passung ausgebildet werden, da Formsandteile nicht in die obenliegende Führung gelangen können. Das freie Ende 28 des Führungszapfens 26 ist konisch zulaufend ausgebildet.
  • Der verfahrbare Basisteilkasten 3' ist auf seiner der Formmulde abgekehrten Unterseite in gleicher Weise mit gegen ein Druckfederelement 27 längsverschiebbaren Zentrierzapfen 26 versehen, die ebenfalls an ihrem freien Ende 28 konisch ausgebildet sind. Die Zentrierzapfen 26 des Basisteilkastens 3' können hierbei kürzer ausgebildet sein, da der Basisteilkasten 3' immer nur auf dem offenen, d. h. leeren unteren Teilkasten B4" abgesetzt wird. Die Zentrierzapfen 26 am oberen Teilkasten B4' müssen dagegen länger ausgebildet sein, da hier jeweils die Höhe des Basiskernteils A und die Höhe des anzufügenden Kernteils B sowie ein Mindestfreiraum für die nachstehend noch näher beschriebene Zentrierbewegung vorhanden sein muß.
  • Der untere Teilkasten B4" sowie der Basisteilkasten 3' sind auf der Seite ihrer Formmulde mit konisch zulaufenden Ausnehmungen 29 versehen, die dem konisch zulaufenden Ende 28 der zugehörigen Zentrierzapfen 26 zugeordnet sind. Die konisch zulaufenden Ausnehmungen 29 sind jeweils in ihrem Bodenbereich mit einer nach außen durchgehenden Öffnung 30 versehen, so daß in die Ausnehmung 29 einfallende Formsandteilchen sich in der Ausnehmung nicht ansammeln können und somit über eine lange Betriebszeit ein störungsfreier Betrieb gewährleistet ist.
  • Der über die Verfahreinrichtung zugeführte Basisteilkasten 3' wird nun zunächst von dem sich in Schließrichtung (Pfeil 31) bewegenden unteren Teilkasten B4" aufgenommen, wobei zunächst die konischen Enden 28 der Zentrierzapfen 26 in die Ausnehmungen 29 eingreifen und den Basisteilkasten 3' exakt zentrieren. Im weiteren Verlauf der Bewegung werden die Zentrierzapfen 26 gegen die Kraft des Druckfederelementes 27 eingedrückt, bis der Basisteilkasten 3' auf der Teilungsfläche des Teilkastens B4" aufliegt und im weiteren Verlauf der Schließbewegung von der Verfahreinrichtung abgehoben und gegen den oberen Teilkasten B4' geführt wird. Auch hier greifen zunächst die Zentrierzapfen 26 des Teilkastens B4' mit ihren konischen Enden 28 in die konischen Ausnehmungen 29 auf der Formmuldenseite des Basisteilkastens 3' ein, so daß hier die exakte Zentrierung gegeben ist, bevor die beiden zusammenzufügenden Kernteile A und B sich überhaupt berühren. Im weiteren Verlauf der Schließbewegung werden dann die Zentrierzapfen 26 eingedrückt, wobei die Schließbewegung so weit geführt wird, bis die beiden Kernteile A und B in der vorgesehenen Weise zusammengefügt sind. Anschließend wird die Bewegung in Öffnungsrichtung (Pfeil 32) eingeleitet, so daß der Basisteilkasten 3' mit dem nunmehr fest an den Kernteil A angefügten Kernteil B, ggf. nach Betätigung eines hier nicht näher dargestellten Ausstoßmechanismus am Teilkasten B4" abgesenkt wird.
  • Sobald die Verfahreinrichtung erreicht ist, löst sich beim weiteren Absenken der Basisteilkasten 3' vom Teilkasten B4", so daß der Basisteilkasten 3' frei zur nächsten Fügeoperation verfahren werden kann.

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung von Formen und Formteilen für Gießereizwecke, insbesondere zur Herstellung von Kernen, die aus mehreren fest miteinander zu verbindenden Kernteilen zusammengesetzt sind, wobei die einzelnen Kernteile in voneinander unabhängig arbeitenden Formmaschinen (1, 2) jeweils in einem aus wenigstens zwei Teilkästen (3', 3"; 4', 4") bestehenden Kernkasten (3, 4) für sich geformt werden, wobei jeweils nach Abschluß des Formprozesses der einzelnen Kernteile (5, 6) deren Kernkasten so geöffnet wird, daß der Kernteil mit einem Teilkasten verbunden bleibt, danach die zusammenzufügenden Kernteile durch definierte Relativbewegung der Teilkästen (3', 4') zueinander zusammengefügt werden und jeweils nach dem Zusammenfügen zunächst aus dem einen Teilkasten (4') gelöst und danach der zusammengefügte Kern (5, 6) aus dem anderen Teilkasten (3') ausgestoßen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Teilkasten (3') (Basisteilkasten) eines als Basiskernteil (5) definierten Kernteils als Träger- und Zentrierelement mit diesem verbunden bleibt, von der Formmaschine gelöst und zur Durchführung der nachfolgenden Fügeoperationen nacheinander zu dem jeweils geöffneten Kernkasten des nächstfolgenden, anzufügenden Kernteils verfahren und zur Durchführung der Fügeoperation gegen den noch in einem Teilkasten (4') gehaltenen Kernteil bewegt wird und diesen aufnimmt und aus seinem Teilkasten löst, und so alle anderen Kernteile (6) durch Zusammenfügen auf dem Basiskernteil (5) aufgebaut werden und danach der vollständige Kern (5, 6) aus dem als Trägerelement dienenden Basisteilkasten (3') ausgestoßen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffnetem Kernkasten jeweils der offene Teilkasten (B4', C4') für den anzufügenden Kernteil (B, C) den Basisteilkasten (3') aufnimmt und die Fügeoperation durch die Schließbewegung dieses Kernkastens erfolgt und anschließend durch eine Rückbewegung des offenen Teilkastens (B4', C4') der Basisteilkasten (3') mit den zusammenzufügenden Kernteilen (A, B, C) für den Weitertransport freigegeben wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kernteile (A, B, C) beim Zusammenfügen fest miteinander verbunden werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernteile (A, B, C) erst nach dem vollständigen Zusammenfügen fest miteinander verbunden werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des vollständig zusammengefügten Kerns insbesondere durch Verschrauben erfolgt.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, mit wenigstens zwei Kernformmaschinen (1, 11) zur Herstellung von Kernteilen, die jeweils einen aus wenigstens zwei Teilkästen (3', 3"; 4', 4") zusammengesetzten Kernkasten (3, 4) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teilkasten (Basisteilkasten 3') wenigstens einer Kernformmaschine (1) mit einer Verfahreinrichtung (7) in Verbindung steht, die die Kernformmaschine (1) mit wenigstens einer Fügestation verbindet, daß die Fügestation (8) mit einer Zentriereinrichtung (11) für den zu verfahrenden Basisteilkasten (3') versehen ist und eine Ausstoßvorrichtung (10) für den jeweils mit dem Basiskernteil zusammenzufügenden Kernteil vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügevorrichtung (8) Halte-und Zentrierelemente (11; 26, 29) sowohl für den Basisteilkasten (3') als auch für den Teilkasten (4") mit dem anzufügenden Kernteil (6; B) aufweist, die bei der Relativbewegung beider Teilkästen (3', 4") ineinandergreifen und so bemessen sind, daß die Zentrierelemente (11; 26, 29) miteinander im Eingriff stehen, bevor die Kernteile zusammengefügt werden.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügevorrichtung jeweils durch die nachfolgende Kernformmaschine (11, 111) gebildet wird, wobei der offene, ungefüllte Teilkasten (B4°, C4") jeweils als Aufnahme für den Basisteilkasten (3') dient.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteilkasten (3') auf seiner Formmuldenseite und auf seiner der Formmulde abgekehrten Seite und jeweils die Kernkastenhälften für das anzufügende Kernteil (B, C) der als Fügevorrichtung dienenden Kernformmaschine (11, 111) jeweils auf der Seite der Formmulde miteinander korrespondierende Zentrierelemente (26, 29) aufweisen.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierelemente an einer Teilkastenseite als Zentrierzapfen (26) und an der anderen Teilkastenseite als Ausnehmungen (29) ausgebildet sind.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierzapfen (26) jeweils im Teilkasten gegen ein Druckfederelement (27) längsverschiebbar gehalten und an seinem freien Ende (28) konisch zulaufend ausgebildet ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (29) im Teilkasten (3', 4") zur Aufnahme des Zentrierzapfenendes (28) vom Öffnungsbereich her konisch zulaufend ausgebildet ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (29) in ihrem Bodenbereich eine nach außen durchgehende Öffnung (30) aufweist.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteilkasten mit Mitteln zum Ausstoßen des vollständigen Kernes versehen ist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsebene der Formkästen in den einzelnen Kernformmaschinen (1, 11, 111) im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.
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