EP1270115B1

EP1270115B1 - Niederdruck-Kokillengiessanlage und Verfahren zum Betrieb davon

Info

Publication number: EP1270115B1
Application number: EP20020008894
Authority: EP
Inventors: Harry Hässig
Original assignee: KWC AG
Current assignee: Franke Technology and Trademark Ltd
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2002-04-20
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2022-04-20
Also published as: EP1270115A3; EP1270115A2

Description

Die Erfindung betrifft Niederdruck-Kokillengiessanlagen nach Anspruch 1, Betriebsverfahren nach den Ansprüchen 19 und 20.
Niederdruck-Kokillengiessanlagen sind beispielsweise aus der CH 690 356 und der EP-A 0 824 983 bekannt. Bei bekannten Anlagen sind die aus zwei Kokillenhälften bestehenden Kokillen fest in eine auch als Manipulator bezeichnete Handhabungseinheit eingespannt. Diese ist wiederum fest mit einer Transporteinrichtung verbunden, die den Manipulator mit der Kokille von einer Arbeitsstation zur nächsten bewegt. Der Manipulator enthält einen Öffnungs- und Schliessmechanismus, mit dem die Kokille entsprechend den an der jeweiligen Arbeitsstation durchzuführenden Arbeitsschritten, z.B. Kerneinlegen, Giessen, Gussteilentnahme, Säuberung, Anbringen eines Schlichtefilms, geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Dabei wird die Kokille stets in geschlossenem Zustand transportiert. Wegen des hohen Eigengewichts der Kokille benötigt der Öffnungs- und Schliessmechanismus massive Führungsteile für die Kokillenhälften sowie die entsprechenden Antriebselemente. Der Manipulator muss des weiteren grosse Kräfte aufwenden, um in der Giessstation beide Kokillenhälften gegen den Druck des aufsteigenden flüssigen Metalls zusammenzuhalten, so dass keine Ränder am Gussteil entstehen. Der Manipulator weist daher zur Aufwendung der erforderlichen Schliesskraft und zum Bewegen der Kokillenhälften relativ zueinander ein grosses Eigengewicht auf. Diese Masse muss von der Transporteinrichtung unter entsprechendem Energie- und Zeitaufwand bewegt werden. Der Manipulator ist mechanisch aufwendig konstruiert und ist daher aufwendig herzustellen und zu warten. Zum Öffnen und Schliessen der Kokille in den einzelnen Arbeitsstationen ist jeweils eine gewisse Zeit notwendig, wodurch die Dauer eines gesamten Arbeitszyklus vergrössert wird und die Kokillen unter Umständen unter eine Mindesttemperatur abkühlen, was zusätzliche Heizschritte erforderlich macht.
Neben der hohen Trägheit des Systems durch die grossen Massen ist die mangelnde Flexibilität beim Wechsel der Gussform bzw. der Kokille ein weiterer Nachteil bekannter Anlagen. Die Kokille muss unter entsprechendem Montageaufwand von Manipulator entfernt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Niederdruck-Kokillengiessanlage anzugeben, bei der die genannten Nachteile vermieden werden, deren Manipulatoren mechanisch einfach konstruiert sind und bei der der Transport zwischen den einzelnen Arbeitsstationen schnell und unter vermindertem Energieaufwand abläuft.
Die Aufgabe wird gelöst durch Niederdruck-Kokillengiessanlagen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch Verfahren zum Betrieb einer solchen Niederdruck-Kokillengiessanlage mit den Merkmalen von Anspruch 19 beziehungsweise 20. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Bei einer Niederdruck-Kokillengiessanlage, die wenigstens eine Giessstation und wenigstens eine weitere Arbeitsstation, vorzugsweise eine Kerneinlegestation, eine Entnahmestation, eine Strahlstation und eine Tauch- und/oder Sprühstation, aufweist, sind in einer ersten Variante der Erfindung wenigstens eine erste Handhabungseinheit einer ersten Bauart wenigstens eine zweite Handhabungseinheit einer zweiten Bauart vorhanden. Dabei ist die erste Handhabungseinheit an den Transport einer geschlossen Kokille und die zweite Handhabungseinheit an den Transport einer offenen Kokille angepasst, d.h. jede Handhabungseinheit auf den mit ihr zu erfüllenden Zweck zugeschnitten.
Die Handhabungseinheit der ersten Bauart ist für die Schliessfunktion und den Transport der geschlossenen Kokille optimiert. Die Kokille wird vorzugsweise von einem Aufnahmeschacht aufgenommen, der die geschlossene Kokille von wenigstens zwei Seiten vorzugsweise annähernd passgenau umgibt. Mit einem Schliessmechanismus, der beispielsweise wenigstens einen Schliesskolben umfasst, werden die Kokillenhälften gegeneinander gedrückt und die Kokille innerhalb des Schachts fixiert. Der mechanische Aufwand dazu ist gering, da die Schliesskolben die Kokille nur innerhalb des Aufnahmeschachts verspannen müssen, wobei ein geringer Hub ausreicht. Auf Mittel zum Öffnen der Kokille durch die erste Handhabungseinheit wird verzichtet. Beim Giessen bleibt die Kokille in der ersten Handhabungseinheit.
Die Handhabungseinheit der zweiten Bauart ist für den Transport der offenen Kokille optimiert. Zeit wird gespart, indem die Kokillen zwischen den Arbeitsstationen, die eine Verarbeitung im offenen Zustand erfordern, im offenen Zustand bewegt werden. Die zweite Handhabungseinheit hat zwei Halteelemente, die jeweils zur Halterung einer Kokillenhälfte dienen, wobei die gehalterten Kokillenhälften voneinander beabstandet und vorzugsweise parallel ausgerichtet sind. Je nach auszuführendem Verfahrensschritt wird die geöffnete Kokille zur Weiterverarbeitung an die Arbeitsstation übergeben, z.B. an die Kerneinlegestation, oder bleibt während des entsprechenden Arbeitsschritts an der Handhabungseinheit befestigt, z.B. beim Graphitisieren der Kokille.
Durch die funktionsoptimierte Konstruktion kommen die Handhabungseinheiten weitgehend ohne bewegliche Teile und starre, schwere Führungselemente aus. Die Öffnungs- bzw. Schliessbewegung wird, wo notwendig, durch eine stationäre Öffnungs- und/oder Schliessvorrichtung direkt an den Arbeitsstationen realisiert.
In einer zweiten Variante der Erfindung ist der Giessstation eine Klemmeinheit zur Aufnahme einer Kokille mit Ankopplungselementen zugeordnet, welche die Kokillenhälften während des Giessens zusammenhält. Des weiteren ist ein Greif- und Transportsystem mit wenigstens einer Handhabungseinheit vorhanden, das zur Aufnahme der Kokille durch Angreifen an den Ankopplungselementen und zum Transport der Kokille zwischen der weiteren Arbeitsstation und der Giessstation oder weiteren Arbeitsstationen dient, wobei die Kokille an der Giessstation an die Klemmeinheit übergeben bzw. von dieser übernommen wird. Die Kokillen werden daher nicht fest in einen Manipulator eingespannt, sondern als solche zwischen und in den einzelnen Stationen bewegt. Es können auch Handhabungseinheiten der ersten bzw. zweiten Bauart gemäss der ersten Variante der Erfindung zum Einsatz kommen. In der Giessstation wird die notwendige Schliesskraft durch die stationäre Klemmeinheit aufgewendet, die die Kokille vorzugsweise passend und in klemmender Weise aufnimmt. Da die Kokille unabhängig von der Gussform einheitliche Aussenabmessungen aufweist, z.B. wenigstens eine vorbestimmte Dicke, kann die Klemmeinheit in wesentlichem aus einem Stück gefertigt sein, in das die Kokille eingesetzt wird und, soweit nötig, unter verhältnismässig geringem Kraftaufwand verspannt wird. Die Klemmeinheit muss dabei nicht bewegt werden. Mittels der Handhabungseinheit wird die Kokille in die Klemmeinheit eingesetzt und wieder aus dieser entfernt. Beim Transport selbst müssen keine grossen Kräfte zum Zusammenhalten der Kokillenhälften aufgewendet werden. Die Handhabungseinheit kann daher beispielsweise eine sehr leichte Greif- und Fahreinheit aufweisen, die die Kokillenhälften nur leicht aufeinanderdrückt, um sie geschlossen zu halten. Als Handhabungseinheit kann beispielsweise auch ein Roboter eingesetzt werden. Die Handhabungseinheit muss insgesamt weniger massiv sein als im Falle der Verwendung der bisher üblichen Manipulatoren, da geringere Massen bewegt werden müssen. Sie wird daher konstruktiv einfacher und preisgünstiger.
Die erfindungsgemässen Anlagen können wegen des Verzichts auf die feste Kopplung der Kokille an eine gemeinsame, alle Stationen anfahrende Handhabungseinheit vollständig modular aufgebaut werden. Bei Bedarf können weitere Arbeitsstationen eingefügt oder abgewandelt werden, wodurch die Flexibilität der Anlage erhöht wird.
Die beiden Erfindungsvarianten können auch kombiniert werden, z.B. indem die Kokille im geschlossenen bzw. offenen Zustand mit Handhabungseinheiten der ersten und der zweiten Bauart transportiert und an der Giesstation an eine stationäre Klemmeinheit übergeben wird. Auf diese Weise kann die Handhabungseinheit der ersten Bauart noch leichter ausgeführt werden.
Bevorzugt kommen bei den erfindungsgemässen Anlagen Kokillen mit einer standardisierten äusseren Form zum Einsatz. Eine solche Kokille hat beispielsweise einen die eigentliche Gussform aufweisenden Grundkörper und damit verbundene Ankopplungselemente, z.B. in Form von seitlichen Flanschen bzw. Platten. Diese sind derart angeordnet, dass die räumlichen Abmessungen der Kokille zumindest in einer Raumrichtung unabhängig von der Grösse des Grundkörpers sind. Dies ermöglicht es, ohne konstruktiven Aufwand eine Mehrzahl verschiedener Gussformen zu verwenden und beliebig auszuwechseln. Die Halteelemente bzw. -vorrichtungen der Handhabungseinheiten, die Klemmeinheit und die sonstigen Öffnungs- und Schliessvorrichtungen könne mit einem einheitlichen Greifsystem ausgestattet werden, welches die Manipulation der Kokille in der gewünschten Weise ermöglicht, z.B. Zusammendrücken beim Giessen, Auseinanderziehen und Verschwenken zum Kühlen usw. Der Aufnahmeschacht der ersten Handhabungseinheit hat daher vorzugsweise eine Tiefe, die an den Abstand der Ankopplungselemente der Kokillenhälften im geschlossenen Zustand angepasst ist. Die Handhabungseinheiten sind mit je einer Antriebseinrichtung verbunden und können unabhängig voneinander bewegt werden. Vorzugsweise sind die Handhabungseinheiten entlang einer linearen Führungsschiene beweglich und höhenverstellbar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung haben die Kokillen eine Kodierung, die die Kokillenart, z.B. die Gussform, angibt. Diese wird mittels geeigneter Leseeinheiten an den einzelnen Stationen ausgelesen und über ein entsprechendes Signal an eine Systemsteuerung übermittelt, die zentral oder lokal sein kann. Die Systemsteuerung stellt der Arbeitsstation die notwendigen Daten zur Steuerung des Arbeitsprozesses zur Verfügung. Beispielsweise wird in der Giessstation eine vorbestimmte Druckkurve, d.h. der zeitabhängige Druckverlauf, eingestellt, die an die Form des Gussteils angepasst ist. In der Graphitisierungsstation wird beispielsweise eine vorbestimmte, von der Gussform abhängige Zeit gekühlt. In einer Reinigungsstation werden beispielsweise Reinigungsdüsen je nach Gussform über die geöffnete Kokille bewegt. Die Kodierung ist vorzugsweise mechanisch, z.B. eine Anordnung von Stiften, kann aber auch auf andere Weise realisiert sein, z.B. durch einen Barcode oder einen Datenträger. Eine robuste mechanische Kodierung kann auch beim Einsatz unter den beim Giessen herrschenden wenig sauberen Betriebsbedingungen zuverlässig abgelesen werden.
Vorzugsweise ist jeder Arbeitsstation eine lokale Steuereinheit zugeordnet, die die lokalen Arbeitsabläufe steuert. Die relevanten Prozessdaten werden vorzugsweise an einer zentralen Steuereinheit eingegeben und von der lokalen Steuereinheit abgefragt.
Beispiele für die Ausführung der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen rein schematisch:

Fig. 1a-e: Kokillen zur Verwendung mit dern erfindungsgemässen Anlagen;
Fig. 2a,b: eine erste Handhabungseinheit gemäss der ersten Erfindungsvariante zum Transport einer geschlossenen Kokille;
Fig. 3a,b: eine zweite Handhabungseinheit gemäss der ersten Erfindungsvariante zum Transport einer offenen Kokille;
Fig. 4: eine Niederdruck-Kokillengiessanlage gemäss der ersten Erfindungsvariante;
Fig. 5-10: verschiedene Arbeitsstationen einer Anlage gemäss der ersten Erfindungsvariante;
Fig. 11a,b: Darstellungen der Bewegung der Handhabungseinheiten der Anlage gemäss Fig. 4 zwischen den einzelnen Stationen.
Fig. 12: eine Aufsicht auf eine Anlage gemäss der zweiten Erfindungsvariante;
Fig. 13-15: verschiedene Arbeitsstationen für eine Anlage gemäss der zweiten Erfindungsvariante;
Fig. 16a-c: die Ankopplung einer erfindungsgemässen Kokille an das Greif- und Transportsystem in verschiedenen Ansichten.

Beispiele für erfindungsgemässe Kokillen sind in Figur 1a,b und Figur 1c-e dargestellt. Die Kokille 3 besteht aus zwei spiegelbildlich zueinander ausgebildeten Kokillenhälften 3a, 3b, die jeweils seitliche Ankopplungselemente 4 aufweisen. Diese haben die Form einer Platte 5, die über Stege 34 mit dem die eigentliche Gussform tragenden Grundkörper 9 verbunden ist. Durch Angreifen am Ankopplungselement 4, hier an damit verbundenen Zapfen 15 und/oder darin angebrachten Aussparungen 8, kann die Kokille 3 von der ersten bzw. zweiten Handhabungseinheit 1, 10 aufgenommen und daran befestigt werden. An den Ankopplungselementen 4, z.B. einen in der Platte 5 mittig angeordneten Schlitz 16, können an den Arbeitsstationen angeordnete Öffnungs- und/oder Schliessvorrichtungen, Ausstossvorrichtungen oder sonstige Halteeinrichtungen für die Kokille angreifen. Die Ankopplungselemente 4 sind so gestaltet, dass sich die Ankopplungspunkte für die Handhabungseinheiten 1, 10 bzw. sonstigen Halteeinrichtungen unabhängig von der Grösse und Form des Grundkörpers 9 in geschlossenem Zustand stets in derselben Lage relativ zueinander befinden. Der Grundkörper kann beispielsweise verlängert werden (vgl. Grundkörper 9' in Figur 1a,b) oder eine veränderte Tiefe haben (nicht dargestellt), wobei im letzteren Fall die Stege 34 entsprechend zu verlängern wären.
Fig. 1c-e zeigen eine leicht abgewandelte Kokille 3. An einer der Platten 5 ist eine Kodierung 39, hier mittels einer Anordnung von kurzen Stiften, angebracht, die von einer entsprechenden Leseeinheit gelesen werden kann, z.B. durch mechanisches Abtasten. In den Platten 5 ist eine Öffnung 41 zum Durchstossen des Ausstoss-Zylinders 48 (Fig. 14a) vorhanden. Dieser bewegt eine Ausstossplatte 42, mit der die Gussteile aus ihrer Form gelöst werden.
Die Figuren 1a,b und 2a,b zeigen die beiden Typen von Handhabungseinheiten 1, 10, die bei einer Niederdruck-Kokillengiessanlage nach der ersten Erfindungsvariante zum Einsatz kommen. Die an den Transport der geschlossenen Kokille 3 angepasste erste Handhabungseinheit 1 hat einen im Querschnitt U-förmigen Rahmen 2, durch den ein nach drei Seiten offener Aufnahmeschacht 35 gebildet wird. Die Seitenwände 2a, 2b des Rahmens 2 tragen eine Schliessvorrichtung 6, die vorliegend jeweils vier hydraulisch angetriebene Schliesszylinder 7 umfasst. Wie in Figur 4 gezeigt, sind die Handhabungseinheiten 1, 10 mit jeweils einer Antriebseinrichtung 17 verbunden, mit der sie in horizontaler Richtung entlang einer Führungsschiene 18 und in vertikaler Richtung bewegt werden können. Durch Bewegung in vertikaler Richtung wird der Rahmen 2 auf eine stehend dargebotene geschlossene Kokille 3 aufgesetzt, so dass diese im Aufnahmeschacht 35 mit geringem Spiel aufgenommen wird. Sie wird durch die Schliesszylinder 7 fixiert, die in die Aussparungen 8 im Ankopplungselement 4 eingreifen. Der zum Fixieren notwendige Hub der Schliesszylinder 7 ist mit einigen Millimetern (ca. 10 - 20 mm) sehr gering. Weitere bewegliche Teile weist die erste Handhabungseinheit 1 nicht auf, so dass sie unter geringem konstruktiven Aufwand herstellbar ist. Durch die Schliessvorrichtung 6 wird die geschlossene Kokille 3 sowohl innerhalb der ersten Handhabungseinheit 1 gehaltert als auch während des Giessens zusammengehalten.
Die zweite Handhabungseinheit 10 gemäss den Figuren 3a,b ist an den Transport der offenen Kokille mit voneinander beabstandeten, parallel ausgerichteten Kokillenhälften 3a, 3b angepasst. Sie umfasst ebenfalls einen U-förmigen Rahmen 11, dessen Seitenwände 11a, 11b einen gegenüber dem Rahmen 2 der ersten Handhabungseinheit 1 vergrösserten Abstand haben. Jede Seitenwand 11a, 11b umfasst eine Haltevorrichtung 12, die vorliegend mit den Zapfen 15 der Ankopplungselemente 4 zusammenwirkende Halteelemente 13 und mit den Aussparungen 8 zusammenwirkende Haltezylinder 14 umfasst. Mit der Haltevorrichtung 12 werden die Kokillenhälften 3a, 3b innerhalb der zweiten Handhabungseinheit 10 gehaltert. Die Aufnahme der Kokille erfolgt, indem die zweite Handhabungseinheit 10 von oben auf die stehend dargebotene offene Kokille 3 aufgesetzt und anschliessend die Haltezylinder 14 bewegt werden. Ausser Schliesszylindern sind auch andere Greifmechanismen denkbar. Auch hier sind wie bei der ersten Handhabungseinheit 1 ausser den Schliesszylindern keine beweglichen Teile vorhanden.
Figur 4 zeigt einen bevorzugten Aufbau der erfindungsgemässen Niederdruck-Kokillengiessanlage als Linearanordnung. Eine Giessstation 19 und weitere Arbeitsstationen, hier eine Kerneinlegestation 20, eine Entnahmestation 21, eine Kokillenwechselstation 22, eine Reinigungsstation 23 und eine Graphitisierungsstation 24, sind entlang einer Geraden in vorzugsweise gleichen Abständen angeordnet. Zwischen der Giessstation 19 und der Kerneinlegestation 20 befindet sich eine Warteposition 22', wobei auch der Bereich über der Kokillenwechselstation 22 als Warteposition dienen kann, wenn gerade keine Kokille ausgewechselt wird. Im linken Teil der Zeichnung ist die Giessstation 19 in einer um 90° gedrehten Seitenansicht gezeigt. Die Giessanlage hat eine erste Handhabungseinheit 1 und zwei zweite Handhabungseinheiten 10,10', die jeweils mit einer Antriebseinrichtung 17 verbunden sind. Diese bewegt die Handhabungseinheiten 1,10,10' entlang einer linearen Führungsschiene 18 und erlaubt zudem die Höhenverstellbarkeit der Handhabungseinheiten. Die Handhabungseinheiten 1,10,10' sind unabhängig voneinander verfahrbar. Ihre Bewegung wird durch eine nicht dargestellte Steuereinrichtung gesteuert. Da die Kokillen nicht fest mit einer bestimmten Handhabungseinheit verbunden sind, können auf vorteilhafte Weise auch in der vorliegenden Linearanordnung drei Handhabungseinheiten verwendet werden. Dadurch wird die Taktzahl der Anlage gegenüber bekannten Anlagen deutlich erhöht.
Ein Beispiel für die Bewegung der Kokillen ist in Figur 11a,b dargestellt. Demnach nimmt die erste Handhabungseinheit 1 an der Kerneinlegestation eine geschlossene Kokille auf und fährt diese zur Giessstation 19 und anschliessend zur Entnahmestation 21. Die geschlossene Kokille wird an die Entnahmestation 21 übergeben, dort geöffnet, worauf das Gussteil entnommen wird. Währenddessen fährt die erste Handhabungseinheit 1 bereits wieder zur Kerneinlegestation, um eine neue Kokille zu übernehmen. Die entleerte Kokille wird an der Entnahmestation 21 von der zweiten Handhabungseinheit 10 abgeholt und in offenem Zustand zur Reinigungsstation 23 transportiert und an diese übergeben. Die zweite Handhabungseinheit 10 bewegt sich nach dieser Übergabe in die Warteposition 22'. Die gereinigte Kokille wird schliesslich von der weiteren zweiten Handhabungseinheit 10' aus der Reinigungsstation 23 abgeholt und in die Graphitisierungsstation 24 gebracht, wo sie während der Graphitisierung an der weiteren zweiten Handhabungseinheit 10' bleibt. Anschliessend wird sie zur Kerneinlegestation 20 gefahren, wo der Zyklus erneut beginnt. Die währenddessen ausgeführten Bewegungen der beiden anderen Handhabungseinheiten können Figur 11a entnommen werden. Insgesamt gelingt es, synchron mit drei Kokillen zu arbeiten, wobei Taktzeiten der Anlage im Bereich von 40 - 60 Sekunden realisierbar sind. Da jede Kokille nach der dreifachen Taktzeit wieder zur Giessstation 19 gelangt, sind keine zusätzlichen Heizschritte notwendig, um die Kokille auf der gewünschten Temperatur zu halten. Die Temperatur der Kokille wird gemessen und über die Wasch- bzw. Sprühzeit konstant gehalten.
Die Figuren 5 - 10 zeigen schematisch den Aufbau der einzelnen Arbeitsstationen, die im folgenden nur so weit erläutert werden, wie der Aufbau von bekannten Stationen abweicht. Der Aufbau der in Figur 5 gezeigten Giessstation 19 mit einem Induktionsofen entspricht dem Stand der Technik. Mit der ersten Handhabungseinheit 1, die auch die nötige Schliesskraft zum Schliessen der Kokillenhälften 3a,3b aufbringt, wird die Kokille auf das Steigrohr 25 des Ofens aufgesetzt.
Die in Figur 6a-b gezeigte Kerneinlegestation 20 umfasst einen quer zur Ausrichtung der Führungsschiene 18 (Figur 4) bewegbaren Wagen 27, mit dem eine Öffnungs- und Schliessvorrichtung 26 um eine horizontale Achse schwenkbar verbunden ist. Im liegenden Zustand (linker Teil von Figur 6a) kann die Öffnungs- und Schliessvorrichtung eine geöffnet dargebotene Kokille 3 aufnehmen. Die Kokille wird dabei an ihren Ankopplungselementen 4 von der Öffnungs- und Schliessvorrichtung 26 gegriffen. Dies ist schematisch in Figur 6c-d gezeigt: Die Kokille 3 wird von oben auf Haltezylinder 14' aufgesetzt, die in untere Aussparungen 8 in der Platte 5 eingreifen. Schliesszylinder 7' fahren anschliessend in seitliche Aussparungen 8 in der Platte 5 ein, so dass diese eingespannt wird. Durch Verschwenken der Öffnungs- und Schliesvorrichtung 26 um 90° (rechter Teil von Figur 6a) gelangen die Kokillenhälften 3a,3b in eine horizontale Lage, so dass der Sandkern manuell eingelegt werden kann. Die Kokille 3 wird schliesslich geschlossen und die Öffnungs- und Schliessvorrichtung in die liegende Position zurück geschwenkt. Die erste Handhabungseinheit 1 kann die geschlossene Kokille 3 in diesem Zustand abholen. Figur 6b zeigt die in Figur 4 skizzierte Ansicht der Kerneinlegestation, während Figur 6a eine um 90° gedrehte Ansicht dazu zeigt.
Die Entnahmestation 21 in Figur 7 erhält von der ersten Handhabungsstation 1 eine geschlossene Kokille, die sie mit einer internen Öffnungs- und Schliessvorrichtung 26' öffnet, so dass das Gussteil 28 mit einer Ausstossvorrichtung ausgestossen und entnommen werden kann. Die Kokille wird anschliessend in geöffnetem Zustand abgeholt.
Eine geöffnete Kokille wird mit einer zweiten Handhabungseinheit 10 an die in Figur 8 skizzierte Reinigungsstation übergeben, die in einem Gehäuse 30 eine geeignete Aufnahme für die geöffnete Kokille aufweist. Die Kokille wird programmiert gestrahlt oder gewaschen. Anschliessend wird die Kokille von der weiteren zweiten Handhabungseinheit 10' abgeholt und zur in Figur 9 gezeigten Graphitierungsstation 24 gefahren. Dort wird sie mitsamt der Handhabungseinheit 10' abgesenkt, durch ein Sprühgerät 31 mit Schlichte eingesprüht und wieder angehoben.
Die Kokillenwechselstation 22 gemäss Figur 10 umfasst einen Wagen 32 für den Wegtransport einer auszuwechselnden Kokille und einen Wagen 33 für den Zutransport einer neuen vorgeheizten Kokille. Die Wagen sind quer zur Ausrichtung der Führungsschiene 18 (Figur 4) beweglich. Nachdem Deponieren einer auszuwechselnden Kokille wird der Wagen 32 zur Seite gefahren, so dass der Wagen 33 dessen ursprüngliche Position einnimmt und die Kokillenhälften 3a,3b im geöffneten Zustand ergriffen werden.
Fig. 12 zeigt eine Aufsicht auf eine Niederdruck-Kokillengiessanlage nach der zweiten Erfindungsvariante mit einer Giessstation 19, einer Entnahme- und Reinigungsstation 21/23, einer Kokillenwechselstation 22, einer Kühl- und Schlichtstation mit Kerneinlegestation 20 und einem Greif- und Transportsystem zum Fördern der Kokillen. Das Greif- und Transportsystem umfasst drei Handhabungseinheiten, die entlang von in Form eines Dreiecks angeordneten Führungsschienen 18 bewegt werden. Die Kokillen 3 sind in Fig. 1a-e gezeigt, die einzelnenen Stationen in den Fig. 13-15.
Fig. 13a,b zeigen eine an sich bekannte Giessstation 19 mit einer Klemmeinheit 43 in Seitenansicht bzw. Aufsicht. Die Klemmeinheit 43 besteht dazu aus einem rechteckförmigen, geschlossenen Rahmen 43a, der in seinem Inneren Aufnahmeelemente 44 zur Aufnahme der Ankopplungselemente 4 der Kokille 3 aufweist. Dabei wird die Kokille 3 von oben in die Klemmeinheit 43 eingeführt. Zur Halterung der Kokille 3 können zusätzlich Spannelemente vorgesehen sein, die die Kokille 3 nach dem Einführen in der Klemmeinheit 43 verspannen. Die Klemmeinheit 43 ist an einer vertikal orientierten Drehsäule 45 befestigt und kann um eine vertikale Achse verschwenkt sowie in vertikaler Richtung verfahren werden.
Fig. 14a-c zeigen eine Entnahme- und Reinigungsstation 21/23 in Ansicht von der Seite senkrecht zur Transportrichtung (Fig. 14a), von oben (Fig. 14b) und von der Seite in Transportrichtung (Fig. 14c). Es ist eine Öffnungs- und Schliessvorrichtung 26 vorhanden, die für Kokillen 3 von oben zugänglich ist. Die Öffnungs- und Schliessvorrichtung 26 weist Halteelemente 13 auf, die ebenfalls an den seitlichen Platten 5 der Ankopplungselemente 4 der Kokillen 3 angreifen. Der in Transportrichtung gesehene Abstand der Halteelemente 13 ist hier veränderbar, damit die beiden Kokillenhälften 3a, 3b zum Entnehmen des Gussteils und zum Reinigen auseinandergezogen werden können (gestrichelte Darstellung der Kokillenhälfte 3b'). Die Öffnungs- und Schliessbewegung der Aufnahmeeinheit 26 wird durch Zylinder 46 veranlasst. Führungsstangen 27 dienen zum Führen der Halteelemente 13 in horizontaler Richtung. Ein Ausstoss-Zylinder 48 dient zum Bewegen einer in Fig. 1c-d näher dargestellten Ausstossplatte 42, mit der die fertigen Gussteile 28 aus der Form gelöst werden, so dass sie von einer Entnahmeeinheit 51 übernommen werden können. Nach der Entnahme wird eine Reinigungsdüse 29 entlang der geöffneten Kokillenteile 3a, 3b bewegt. Die Bewegung der Düse 29 kann in Abhängigkeit von der Gussform gesteuert werden. Die Station weist des weiteren ein Strahl-Aggregat 49 auf.
Fig. 15a,b zeigen eine Kühl- und Schlichtstation mit einer Kerneinlegestation in Seitenansicht bzw. Aufsicht. Die Kokille 3 befindet sich in einer Öffnungs- und Schliessvorrichtung 26'. Deren Halteelemente 13 sind im wesentlichen so gestaltet wie die der Giessstation 19 bzw. Reinigungsstation und greifen wiederum an den Ankopplungselementen 4 der Kokillenhälften 3a, 3b an. Die Halteelemente 13 bewegen sich zum Öffnen der Kokille 3 auseinander (gestrichelt dargestellt) und schwenken um horizontale Achsen D1, D1', um die Kokillenhälften 3a, 3b in das Kühl- und Schlichtebad 35 einzutauchen. Nach dem Rückschwenken in die Ausgangsposition mit vertikalen Kokillenhälften 3a, 3b verschwenkt die gesamte Öffnungs- und Schliessvorrichtung 26' um eine weitere horizontale Achse D2 (weitere gestrichelt dargestellte Position). In dieser Lage werden die Kerne auf die untere Kokillenhälfte 3a gelegt, die Kokille 3 wird geschlossen, die Öffnungs- und Schliessvorrichtung 26' zurück geschwenkt und die Kokille 3 mit dem Greif- und Transportsystem in vertikaler Richtung entnommen.
Fig. 16a-c zeigen die Ankopplung einer erfindungsgemässen Kokille 3 an eine Handhabungseinheit, die für die zweite Erfindungsvariante sowie für den geschlossenen Transport bei der ersten Erfindungsvariante verwendet werden kann. Die Handhabungseinheit umfasst eine horizontale Platte 53, an deren Unterseite Halteelemente 13' angeordnet sind, deren lichte Weite veränderlich ist. Sie weisen eine Einkerbung auf, die in eine entsprechende Kerbe der Zapfen 15 der Ankopplungselemente 4 eingreift. Die Kokillen werden somit sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung fixiert und werden beim Transport geschlossen gehalten.

Claims

Niederdruck-Kokillengiessanlage mit wenigstens einer Giessstation (19), wenigstens einer weiteren Arbeitsstation (20, 21, 22, 23, 24) und wenigstens einer Handhabungseinheit (1, 10, 10') zum Transport einer aus zwei Kokillenhälften (3a, 3b) bestehenden Kokille (3) sowie Mitteln zum Öffnen und Schliessen der Kokille (3), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste Handhabungseinheit (1) einer ersten Bauart vorhanden ist, die unter Verzicht von Mitteln zum Öffnen der Kokille (3) an den Transport einer geschlossen Kokille (3) angepasst ist, dass wenigstens eine zweite Handhabungseinheit (10, 10') einer zweiten Bauart vorhanden ist, die an den Transport einer offenen Kokille (3) angepasst ist, und dass wenigstens eine stationäre Öffnüngs- und/oder Schliessvorrichtung (26, 26') vorhanden ist.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Handhabungseinheit (1) derart angeordnet ist, dass sie eine geschlossene Kokille (3) von und/oder zu der Giessstation (19) zu transportieren imstande ist, und dass die zweite Handhabungseinheit (10, 10') derart angeordnet ist, dass sie eine offene Kokille (3) von und/oder zu der weiteren Arbeitsstation (20, 21, 22, 23, 24) zu transportieren imstande ist.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Handhabungseinheit (1) einen Aufnahmeschacht (35) und einen Schliessmechanismus (6) aufweist, wobei der Querschnitt des Aufnahmeschachts (35) an den Querschnitt einer geschlossenen Kokille (3) derart angepasst ist, dass die Kokille (3) im Aufnahmeschacht (35) aufgenommen werden kann, und wobei der Schliessmechanismus (6) die Kokillenhälften (3a, 3b) einer im Aufnahmeschacht (35) aufgenommenen Kokille (3) gegeneinanderzudrücken imstande ist.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Handhabungseinheit (1) mit Ausnahme des Schliessmechanismus (6) keine beweglichen Teile enthält.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schliessmechanismus (6) wenigstens einen hydraulisch betriebenen Schliesszylinder (7) umfasst.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Handhabungseinheit (10, 10') zwei Haltevorrichtungen (12) aufweist, die jeweils zur Halterung einer Kokillenhälfte (3a, 3b) derart dienen, dass die Kokillenhälften (3a, 3b) voneinander beabstandet und vorzugsweise parallel ausgerichtet sind.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (12) einen Greifmechanismus umfassen, mit dem die Kokillenhälften (3a, 3b) gefasst werden.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Handhabungseinheit (10, 10') mit Ausnahme der Haltevorrichtung (12) keine beweglichen Teile enthält.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinheiten (1, 10, 10') unabhängig voneinander antreibbar sind.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Kerneinlegestation (20) und die Entnahmestation (21) die Öffnungs- und/oder Schliessvorrichtung (26, 26') aufweist, die eine Kokille (3) aufzunehmen und sie zu öffnen und/oder zu schliessen imstande ist.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Handhabungseinheit (1) der ersten Bauart und wenigstens zwei Handhabungseinheiten (10, 10') der zweiten Bauart vorhanden sind.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Giessstation (19) eine Klemmeinheit mit einem Rahmen (43a) zur Aufnahme einer Ankopplungselemente (4) aufweisenden Kokille (3) zugeordnet ist, wobei die Kokille (3) im geschlossenen Zustand in den Rahmen (43a) einführbar und darin verspannbar ist und wobei die Klemmeinheit (43) imstande ist, die Kökillenhälften (3a, 3b) während des Giessens zusammen zu halten, und dass die Handhabungseinheiten imstande sind, die Kokille (3) durch Angreifen an den Ankopplungselementen (4) aufzunehmen.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Satz von Kokillen (3) mit jeweils einem Grundkörper (9, 9') und damit verbundenen Ankopplungselementen (4), die derart angeordnet sind, dass die räumlichen Abmessungen der Kokillen (3) des Satzes zumindest in einer Raumrichtung unabhängig von der Grösse ihrer Grundkörper (9, 9') sind.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach Anspruch 13, da durch gekennzeichnet, dass jeder Kokillenhälfte (3a, 3b) wenigstens ein Ankopplungselement (4) einer vorbestimmten Form und Grösse zugeordnet ist und dass die räumliche Lage der Ankopplungselemente (4) relativ zueinander unabhängig von der Grösse des Grundkörpers (9, 9') ist.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende weitere Arbeitsstationen vorhanden sind: eine Kerneinlegestation (20), eine Entnahmestation (21), eine Reinigungsstation (23) und eine Graphitisierungsstation (24).
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach einem der Ansprüche 13 oder 14,dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (9, 9') quaderförmig und in zwei Hälften teilbar ist und die Ankopplungselemente (4) seitlich vom Grundkörper (9, 9') parallel zueinander angeordnete, mit dem Grundkörper über Stifte (34) verbundene Platten (5), Streben oder sonstige Kupplungsteile sind, an denen eine Handhabungseinheit angreifen kann, wobei die Platten (5), Streben oder sonstige Kupplungsteile unabhängig von der Grösse des Grundkörpers (9, 9') die gleiche Form und voneinander den gleichen Abstand aufweisen.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach einem der Ansprüche 13, 14 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille (3) zum Zusammenhalten der Kokillenhälften (3a, 3b) ein Verriegelungssystem aufweist.
Niederdruck-Kokillengiessanlage nach einem der Ansprüche 13, 14, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille (3) eine Kodierung (39) aufweist, die vorzugsweise mechanisch oder elektronisch ist.
Verfahren zum Betrieb einer Niederdruck-Kokillengiessanlage nach einem Ansprüche 1-11, wobei die erste Handhabungseinheit (1) eine Kokille (3) in geschlossenem Zustand von einer Kerneinlegestation (20) zur Giessstation (19) transportiert, während des Giessens gefasst hält und nach dem Giessen in geschlossenem Zustand an eine Entnahmestation (21) übergibt, in der die Kokille (3) geöffnet wird, und wobei die zweite Handhabungseinheit (10, 10') die geöffnete Kokille (3) aus der Entnahmestation (21) übernimmt und im geöffneten Zustand zu einer weiteren Arbeitsstation (22, 23, 24) transportiert.
Verfahren zum Betrieb einer Niederdruck-Kokillengiessanlage nach Anspruch 12, wobei die betreffende Handhabungseinheit die Kokille (3) an der Giessstation (19) an die Klemmeinheit (43) übergibt bzw. von dieser übernimmt.