EP3411168B1

EP3411168B1 - Vorrichtung zum entkernen eines gegossenen werkstückes

Info

Publication number: EP3411168B1
Application number: EP17711063.2A
Authority: EP
Inventors: Thomas Rathner
Original assignee: Fill GmbH
Current assignee: Fill GmbH
Priority date: 2016-02-02
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2037-02-01
Also published as: AT518203B1; AT518203A1; EP3411168A1; WO2017132715A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entkernen eines gegossenen Werkstückes, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum Entkernen bzw. Entsanden von Werkstücken, die mittels eines Gießverfahrens hergestellt worden sind, können die Werkstücke durch Schläge mit einem Hammer in Schwingung versetzt werden und auf diese Weise der Kern zertrümmert werden.
Eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der DE3802385A1 sowie der JP2012024839A bekannt geworden. Weitere Vorrichtungen zum Entkernen sind aus der DE10136713A1 , der DE2217507A1 sowie der DE102011088933A1 beschrieben.
Nachteilig an den bekannten Lösungen ist vor allem, dass sich bei diesen bauartbedingt keine definierte Schlagfrequenz des Hammers einstellen lässt. Dies hat den Nachteil, dass keine optimale Energieübertragung zur Zertrümmerung des Kerns möglich ist.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Nachteile des Stands der Technik zu überwinden.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannte Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht auf einfache Weise die Einstellung einer definierten Schlagfrequenz. Unter einer definierten Schlagfrequenz wird hierbei eine vorab festgelegte Schlagfrequenz verstanden. Die Schlagfrequenz kann je nach Erfordernis gewählt und eingestellt werden, indem die Frequenz des Kolbenverdichters verändert wird. Aufgrund der direkten Strömungsverbindung zwischen Hammer und Kolbenverdichter folgt die Schlagfrequenz des Hammers unmittelbar der eingestellten Frequenz der Kolbenbewegung. Somit ermöglicht es die Erfindung, in einem weiten Bandbereich die Schlagfrequenz des Hammers gezielt zu verändern und eine optimale und definierte Energieübertragung auf den Kern zu realisieren.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung, welche eine gute Energieübertragung von dem Kolbenverdichter zu dem Hammerkopf ermöglicht, kann es vorgesehen sein, dass ein Arbeitsmedium, welches sich in dem Arbeitszylinder und dem zumindest einen Arbeitsvolumen befindet, ein Gas oder Gasgemisch oder eine Flüssigkeit sein.
Eine gute Kopplung der Schlagfrequenz des Hammers an eine Kolbenbewegung des Kolbenverdichters lässt sich dadurch erreichen, dass der Stößel den Arbeitszylinder des Hammers in zwei Bereiche variabler Größe teilt, einen aus Richtung des Hammerkopfes betrachtet hinter dem Stößel gelegenen hinteren Bereich und einen von dem hinteren Bereich durch den Stößel getrennten vorderen Bereich, wobei der hintere Bereich des Arbeitszylinders des Hammers mit dem zumindest einen Arbeitsvolumen des Kolbenverdichters in einer permanenten Strömungsverbindung steht.
Um eine sehr gute Energieübertragung von dem Stößel auf den Hammer zu ermöglichen, ohne dass der Stößel durch einen Luftpolster abgebremst wird, kann in dem vorderen Bereich des Arbeitszylinders des zumindest einen Hammers zumindest eine Entlüftungsöffnung angeordnet sein, durch welche der Arbeitszylinder zu einer Umgebung hin entlüftet ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann der Stößel von dem Hammerkopf abprallen und dadurch wieder in eine Ausgangslage zurückgebracht werden.
Um zu gewährleisten, dass der Stößel der Bewegung des Kolbenverdichters folgt und an diese fest gekoppelt ist, kann es vorgesehen sein, dass der zumindest eine Kolbenverdichter ein doppelwirkender Kolbenverdichter mit zwei gegenläufig arbeitenden Kolben ist, wobei der vordere Bereich des Arbeitszylinders des zumindest einen Hammers mit einem Arbeitsvolumen eines ersten der beiden Kolben und der hintere Bereich des Arbeitszylinders des zumindest einen Hammers mit einem Arbeitsvolumen eines zweiten der beiden Kolben in einer permanenten Strömungsverbindung steht.
Um einen optimalen Energieeintrag in das Werkstück zu erzielen, kann die Vorrichtung mehrere Hämmer aufweisen.
Vorteilhafterweise kann jeder der Hämmer mit einem Arbeitsvolumen des ersten Kolbens und/oder einem Arbeitsvolumen des zweiten Kolbens in einer permanenten Strömungsverbindung stehen.
Um ein phasenverschobenes Hämmern auf das Werkstück zu ermöglichen, kann ein hinterer Bereich eines Arbeitszylinders zumindest eines ersten Hammers mit dem Arbeitsvolumen des ersten der beiden Kolben und ein hinterer Bereich eines Arbeitszylinders zumindest eines zweiten Hammers mit dem Arbeitsvolumen des zweiten der beiden Kolben in einer permanenten Strömungsverbindung stehen. Hierbei ist es von Vorteil hinsichtlich der Synchronisierung der Hammerschläge mit den Kolbenbewegungen, wenn ein vorderer Bereich des Arbeitszylinders des zumindest einen ersten Hammers mit dem Arbeitsvolumen des zweiten der beiden Kolben und ein vorderer Bereich des Arbeitszylinders des zumindest einen zweiten Hammers mit dem Arbeitsvolumen des ersten der beiden Kolben in einer permanenten Strömungsverbindung stehen.
Als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Steuerung hat es sich herausgestellt, wenn der zumindest eine Kolbenverdichter ein Kurbeltrieb-Kolbenverdichter oder ein Linearkolbenverdichter ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung;

Fig. 1: eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2: eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3: eine dritte Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 4: eine vierte Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
Gemäß Fig. 1 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Entkernen eines gegossenen Werkstückes 2 einen Hammer 3 auf. Der Hammer 3 umfasst einen Hammerkopf 4 und einen Stößel 6 zur Energieübertragung auf den Hammerkopf 4. Der Stößel 6 ist in einem Arbeitszylinder 5 des Hammers 3 beweglich angeordnet. Der Arbeitszylinder 5 steht mit Arbeitsvolumen 7a, 7b eines zyklisch arbeitenden Kolbenverdichters 8 in einer permanenten Strömungsverbindung.
Als Arbeitsmedium, welches sich in dem Arbeitszylinder 5 und den Arbeitsvolumen 7a, 7b befindet, kann ein Gas oder Gasgemisch oder eine Flüssigkeit, beispielsweise Hydrauliköl, verwendet werden.
Der Stößel 6 teilt den Arbeitszylinder 5 des Hammers 3 in zwei Bereiche 9, 10 variabler Größe - einen aus Richtung des Hammerkopfes 4 betrachtet hinter dem Stößel 6 gelegenen hinteren Bereich 9 und einen von dem hinteren Bereich 9 durch den Stößel 6 getrennten vorderen Bereich 10.
Der Kolbenverdichter 8 kann ein doppelwirkender Kolbenverdichter mit zwei gegenläufig arbeitenden Kolben 14, 15 sein. Der hintere Bereich 9 des Arbeitszylinders 5 des Hammers 3 steht mit dem Arbeitsvolumen 7b eines Kolbens 15 des Kolbenverdichters 8 in einer permanenten Strömungsverbindung. Während der vordere Bereich 10 mit dem Arbeitsvolumen 7a eines Kolbens 14 permanent in Verbindung steht. Permanent bedeutet in dem vorliegenden Zusammenhang, dass das Arbeitsmedium stets frei zwischen einem der Arbeitsvolumen 7a, 7b und dem jeweiligen verbundenen vorderen 10 und/oder hinteren Bereich 9 des Arbeitszylinders 5 strömen kann. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der vordere Bereich 9 des Arbeitszylinders 5 mit dem Arbeitsvolumen 7a über eine Leitung 11 und der hintere Bereich 9 des Arbeitszylinders 5 mit dem Arbeitsvolumens 7b des Kolbenverdichters 8 über eine Leitung 12 verbunden.
Gemäß Figur 2 kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 1a auch zwei Hämmer 3a, 3b aufweisen, die in den vorderen Bereichen 10a, 10b des Arbeitszylinders 5a, 5b je mindestens eine Entlüftungsöffnung 13a, 13b aufweisen, durch welche der Arbeitszylinder 5a, 5b zu einer Umgebung hin entlüftet ist. Auf diese Weise wird bei einer Abwärtsbewegung des Stößels 6a, 6b die zwischen dem Stößel 6a, 6b und dem jeweiligen Hammerkopf 4a, 4b befindliche Luft aus dem vorderen Bereich 9 gepresst. Ansonsten gleicht der Aufbau der Hämmer 3a, 3b jenem in Fig. 1 dargestellten Hammer 3.
Wie in Fig. 3 dargestellt, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 1b auch mehrere Hämmer 3a...3f aufweisen.
Hierbei kann ein Teil der Hämmer 3a...3f mit dem Arbeitsvolumen 7a des ersten Kolbens 14 und ein anderer Teil der Hämmer 3a... 3f mit dem Arbeitsvolumen 7b des zweiten Kolbens 15 in einer permanenten Strömungsverbindung stehen.
Hierbei sind die aus Sicht der Hammerköpfe 4c, 4e hinter den Stößeln 6c, 6e gelegenen Bereiche 9c, 9e der Hämmer 3c, 3e mit dem Arbeitsvolumen 7a und die aus Sicht der Hammerköpfe 4d, 4f hinter den Stößeln 6d, 6f gelegenen Bereiche 9d, 9f der Hämmer 3d, 3f mit dem Arbeitsvolumen 7b verbunden. Die vorderen Bereiche 10c ... 10f der Arbeitszylinder 5c... 5f können jeweils so wie in Fig. 2 dargestellt zur Umgebung hin entlüftet sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bewegen sich die Hämmern 3c, 3e gegengleich zu den Hämmern 3d, 3f.
Gemäß Fig. 4 können die vorderen Bereiche 10g, 10i der Arbeitszylinders 5g, 5i der Hämmer 3g, 3i mit dem Arbeitsvolumen 7b des zweiten Kolbens 15 und die vorderen Bereiche 10h, 10j der Arbeitszylinder 5h, 5j der Hämmer 3h, 3j mit dem Arbeitsvolumen 7a des ersten Kolbens 14 in einer permanenten Strömungsverbindung stehen. Die Hämmer 3g bis 3j können hierbei so wie der Hammer 3 aus Fig. 1 aufgebaut sein.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

Bezugszeichenaufstellung

1, la...c: Vorrichtung
2: Werkstück
3, 3a...j: Hammer
4, 4a...j: Hammerkopf
5, 5a...j: Arbeitszylinder
6, 6a..j: Stößel
7a, b: Arbeitsvolumen
8: Kolbenverdichter
9, 9a...j: Bereich
10, 10a...j: Bereich
11: Leitung
12: Leitung
13a, 13b: Entlüftungsöffnung
14: Kolben
15: Kolben

Claims

Vorrichtung (1, 1a...1c) zum Entkernen eines gegossenen Werkstückes (2), wobei die Vorrichtung (1) zumindest einen Hammer (3) aufweist, wobei der zumindest eine Hammer (3) einen Hammerkopf (4) und zumindest einen auf den Hammerkopf (4) Energie übertragenden, in einem Arbeitszylinder (5) des Hammers (3) beweglich angeordneten Stößel (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder (5) mit zumindest einem Arbeitsvolumen (7a, 7b) eines zyklisch arbeitenden Kolbenverdichters (8) in einer permanenten Strömungsverbindung steht.
Vorrichtung nach einem der Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsmedium, welches sich in dem Arbeitszylinder (5) und dem zumindest einen Arbeitsvolumen (7a, 7b) befindet, ein Gas oder Gasgemisch oder eine Flüssigkeit ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (6) den Arbeitszylinder (5) des Hammers (3) in zwei Bereiche (9, 10) variabler Größe teilt, einen aus Richtung des Hammerkopfes (4) betrachtet hinter dem Stößel (6) gelegenen hinteren Bereich (9) und einen von dem hinteren Bereich (9) durch den Stößel (6) getrennten vorderen Bereich (10), wobei der hintere Bereich (9) des Arbeitszylinders (5) des Hammers (3) mit dem zumindest einen Arbeitsvolumen (7a, 7b) des Kolbenverdichters (8) in einer permanenten Strömungsverbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem vorderen Bereich (10) des Arbeitszylinders (5a, 5b) des zumindest einen Hammers (3a, 3b) zumindest eine Entlüftungsöffnung (13a, 13b) angeordnet ist, durch welche der Arbeitszylinder (5a, 5b) zu einer Umgebung hin entlüftet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kolbenverdichter (8) ein doppelwirkender Kolbenverdichter mit zwei gegenläufig arbeitenden Kolben (14, 15) ist, wobei der vordere Bereich (10) des Arbeitszylinders (5) des zumindest einen Hammers mit einem Arbeitsvolumen (7a) eines ersten Kolbens (14) der beiden Kolben (14, 15) und der hintere Bereich (9) des Arbeitszylinders (5) des zumindest einen Hammers (3) mit einem Arbeitsvolumen (7b) eines zweiten Kolbens (15) der beiden Kolben (14, 15) in einer permanenten Strömungsverbindung steht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Hämmer (3a ...3k) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Hämmer (3a ...3j) mit einem Arbeitsvolumen (7a) des ersten Kolbens (14) und/oder einem Arbeitsvolumen (7b) des zweiten Kolbens (15) in einer permanenten Strömungsverbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein hinterer Bereich (9a...9j) eines Arbeitszylinders (5a ... 5j) zumindest eines ersten Hammers (3a ...3j) mit dem Arbeitsvolumen (7a) des ersten Kolbens (14) der beiden Kolben (14, 15) und ein hinterer Bereich (9a...9j) eines Arbeitszylinders (5a ... 5k) zumindest eines zweiten Hammers (9a...9j) mit dem Arbeitsvolumen (7b) des zweiten Kolbens (15) der beiden Kolben (14, 15) in einer permanenten Strömungsverbindung stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorderer Bereich (10, 10a ...10j) des Arbeitszylinders (5, 5a ...5j) des zumindest einen ersten Hammers (3a... 3j) mit dem Arbeitsvolumen (7b) des zweiten Kolbens (15) der beiden Kolben (14, 15) und ein vorderer Bereich (10, 10a...10j) des Arbeitszylinders (5, 5a ...5j) des zumindest einen zweiten Hammers (3a... 3j) mit dem Arbeitsvolumen (7a) des ersten Kolbens (14) der beiden Kolben (14, 15) in einer permanenten Strömungsverbindung stehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kolbenverdichter (8) ein Kurbeltrieb-Kolbenverdichter oder ein Linearkolbenverdichter ist.