ES2280447T3 - Procedimiento y maquina para compactar arena de moldeo. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para compactar arena de moldeo en un espacio de molde definido por una placa portamodelos (1, 105) que se asegura en posición horizontal cuando se compacta la arena de moldeo, un marco nivelador (2, 108) dispuesto para deslizarse verticalmente alrededor de la periferia de la placa portamodelos (1, 105), un elemento de la armadura (3, 120) dispuesto para moverse verticalmente por encima del marco nivelador (2, 108) y un marco de relleno (4, 116) dispuesto para moverse verticalmente por encima del elemento de la armadura (3, 120), comprendiendo el procedimiento las fases que consisten en: - introducir arena de moldeo en el espacio de molde; - realizar una compactación primaria de la arena de moldeo en el espacio de molde desde arriba con un medio de compactación (5) mientras se está colocando como mínimo el marco nivelador (2, 108) de manera que el marco nivelador (2, 108) no pueda descender; y - realizar una compactación secundaria de la arena de moldeo en el espacio de molde desde arriba con el medio de compactación (5) mientras el marco nivelador (2, 108), el elemento de la armadura (3, 120) y el marco de relleno (4, 116) se colocan de manera que puedan descender; en donde una presión para comprimir el marco de relleno (4, 116) hacia abajo contra el elemento de la armadura (3, 120) se mantiene después de que una presión de prensadura hacia abajo desde la parte superior del medio de compactación (5) ha alcanzado un valor máximo.
Description
Procedimiento y máquina para compactar arena de
moldeo.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a una máquina para compactar arena de moldeo.
En un procedimiento convencional de compactación
de arena de moldeo cargada en un espacio de molde definido por una
placa portamodelos y una caja de moldeo, unos medios para compactar
la arena de moldeo y la placa portamodelos se mueven entre sí. En
este procedimiento, una máquina de moldeo necesita un cilindro
hidráulico grande para mover verticalmente la placa portamodelos, y
por tanto tiene un perfil grande. Esto crea un problema en lo que
se refiere, por ejemplo, a que se debe proporcionar un hoyo en el
suelo para instalar la máquina. Además, la separación de un molde
de arena de la placa portamodelos no se puede hacer de manera
estable. Por tanto, es difícil hacer más pequeño el diseño del
molde de arena. Un diseño grande haría que un molde de arena fuera
pesado. Sin duda alguna, esto no es conveniente. Además, incluso
aunque cambien las propiedades de la arena de moldeo, las
condiciones para la compactación no pueden cambiarse fácilmente.
En la publicación de la solicitud de patente
europea EP 1 149 646 y en la publicación de la solicitud de patente
internacional WO 01/78921 se describen ejemplos de mejoras en este
campo. Sin embargo, todavía hay que mejorar y optimizar tales
procedimientos y máquinas de moldeo de arena.
Esta invención se ha creado en vista de los
inconvenientes ya comentados. Es un propósito de la invención
proporcionar un procedimiento que no necesite un cilindro hidráulico
grande para mover verticalmente una placa portamodelos, que
necesita un hoyo, y que pueda compactar, hasta un grado deseado,
casi toda la arena de moldeo que se ha cargado en un espacio de
molde definido por una caja de moldeo y una placa portamodelos.
Otro propósito de la invención es proporcionar
un procedimiento para compactar arena de moldeo en el que se pueda
proporcionar un diseño pequeño para un molde de arena.
Otro propósito de la invención es proporcionar
un procedimiento para compactar arena de moldeo en el que se
produzca un molde de arena con una altura uniforme en las mejores
condiciones de compactación incluso aunque cambien las propiedades
de la arena de moldeo.
Otro propósito de la invención es proporcionar
una máquina de moldeo para poner en práctica el procedimiento de la
invención.
La presente invención proporciona un
procedimiento para compactar arena de moldeo en un espacio de molde
definido por una placa portamodelos, un elemento de la armadura (o
caja de moldeo) y un marco de relleno, como se ha detallado en las
reivindicaciones independientes 1, 6 y 11. La presente invención
también proporciona una máquina para compactar arena de moldeo como
se detalla en la reivindicación 12. Las características preferidas
del procedimiento y máquina de la invención se detallan en las
reivindicaciones dependientes.
Para conseguir el objetivo anterior, el
procedimiento de la presente invención es un procedimiento para
compactar arena de moldeo en un espacio de molde definido por una
placa portamodelos, que se asegura en posición horizontal cuando se
compacta la arena de moldeo, un marco nivelador dispuesto para
deslizarse verticalmente alrededor de la periferia de la placa
portamodelos, un elemento de la armadura dispuesto para moverse
verticalmente por encima del marco nivelador y un marco de relleno
dispuesto para moverse verticalmente por encima del elemento de la
armadura, comprendiendo el procedimiento los fases que consisten en:
introducir arena de moldeo en el espacio de molde; compactar de
manera primaria la arena de moldeo en el espacio de molde desde
arriba con un medio de compactación mientras se está colocando como
mínimo el marco nivelador de manera que el marco nivelador pueda
descender; y compactar de manera secundaria la arena de moldeo en el
espacio de molde desde arriba con el medio de compactación mientras
el marco nivelador, el elemento de la armadura y el marco de
relleno se colocan de manera que puedan descender.
En un aspecto del procedimiento de la invención,
el procedimiento puede incluir la fase de ajustar el volumen del
espacio de molde antes de que tenga lugar la fase de introducir la
arena de moldeo en el espacio de molde.
En esta invención, el término "elemento de la
armadura" quiere decir una caja de moldeo cuando un molde que se
va a producir es un molde contenido en una caja de moldeo, o una
armadura de moldeo cuando un molde que se va a producir es un molde
sin caja de moldeo. Además, un "molde" que se va a producir
incluye un molde incluido en una caja de moldeo y un molde sin caja
de moldeo, que se ha retirado de una armadura de moldeo una vez
solidificado en la armadura de moldeo. Además, la presión para
compactar de manera secundaria la arena de moldeo puede ser igual a
la presión para compactar de manera primaria la arena de moldeo. Sin
embargo, una presión para compactar de manera secundaria mayor que
la presión para compactar de manera primaria mejoraría el efecto de
la invención. Además, en esta invención, el medio de compactación
puede ser cualquier tipo de elemento individual para compactar
arena de moldeo o una pluralidad de elementos para compactar arena
de moldeo, estando dichos elementos provistos de láminas flexibles
sobre las que se aplica aire a presión, etc. Además, después de la
fase de ajuste de volumen del espacio de molde, la arena de moldeo
puede introducirse en el espacio de molde. Así, las condiciones
para la compactación pueden determinarse fácilmente según el cambio
de arena de
moldeo.
moldeo.
La figura 1 es una vista en sección esquemática
de una máquina de moldeo usada para aplicar el procedimiento de la
presente invención.
La figura 2 es una vista en sección esquemática
de otra máquina de moldeo usada para aplicar el procedimiento de la
presente invención, que muestra la forma de la máquina antes de que
empiece a funcionar.
La figura 3 es una vista de la máquina de moldeo
de la figura 2, que muestra el espacio de molde definido.
La figura 4 es una vista de la máquina de moldeo
de la figura 3, que muestra la arena de moldeo cargándose en el
espacio de molde.
La figura 5 es una vista de la máquina de moldeo
de la figura 4, que muestra la arena de moldeo prensándose en el
espacio de molde.
La figura 6 es una vista de la máquina de moldeo
de la figura 5, que muestra un molde de arena producido retirándose
de la placa portamodelos y la arena de moldeo cargándose en el
tanque de arena de la máquina.
La figura 7 es una vista de la máquina de moldeo
de la figura 6, que muestra una caja de moldeo reemplazada y una
placa portamodelos reemplazada.
La figura 8 es un gráfico para mostrar la
presión usada para elevar el marco nivelador de la máquina de la
figura 2.
La figura 9 es un organigrama que muestra el
control para compactar la arena de moldeo según la presente
invención.
La figura 10 es un gráfico que muestra la
reintroducción de la altura de la caja de moldeo según la presente
invención.
La figura 11 es una vista en sección de la
máquina de moldeo de la presente invención.
Las figuras 12a a 12d son vistas en sección de
la máquina de moldeo de la figura 11, que muestran varias fases de
su funcionamiento.
A continuación se explica, con referencia a la
figura 1, la primera realización de una máquina de moldeo que pone
en práctica la presente invención. La máquina de moldeo comprende
una placa portamodelos 1, asegurada en posición horizontal, un
marco nivelador 2 dispuesto para desplazarse verticalmente alrededor
de la periferia de la placa portamodelos 1, una caja de moldeo 3,
como elemento de la armadura, dispuesta para desplazarse
verticalmente por encima del marco nivelador 2, un marco de relleno
4 dispuesto para desplazarse verticalmente por encima de la caja de
moldeo 3 y un medio de compactación 5 con una parte inferior que
puede entrar en el marco de relleno 4.
La placa portamodelos 1, que incluye una
plantilla, está asegurada en la parte superior de un soporte de
placa portamodelos 19a de un cambiador de placa portamodelos 19 (se
explica después). Si fuera necesario, a la placa portamodelos 1 se
le pueden proporcionar agujeros de ventilación (no se muestran)
empotrados en su superficie superior, dependiendo de la forma de la
plantilla. El marco nivelador 2 está fijado en el soporte de placa
portamodelos 19a de manera que se mueve verticalmente mediante una
pluralidad de cilindros hidráulicos 6, que también están fijados en
el soporte de placa portamodelos 19a en posiciones que están debajo
del marco nivelador para actuar como medio para mover verticalmente
el marco nivelador. Un mecanismo de transferencia 9 mueve la caja
de moldeo 3 hacia delante y hacia atrás (en dirección perpendicular
a la hoja del dibujo). El mecanismo de transferencia 9 consiste en
rodillos con collarín 7, 7 separados en direcciones hacia delante y
hacia atrás y montados en armaduras 8, 8 que, a su vez, cuelgan de
una armadura 10 que se mueve verticalmente. La armadura que se
puede mover verticalmente 10 forma un puente entre los extremos
superiores (distales) de los vástagos de pistón de dos cilindros
hidráulicos orientados hacia arriba 12, que a su vez, están montados
en una base o placa de superficie 11 de la máquina de moldeo cerca
de los lados derecho e izquierdo de la placa 11, de modo que los
cilindros 12, 13 mueven verticalmente la armadura 10.
El marco de relleno 4 cuelga de los vástagos de
pistón de los cilindros hidráulicos orientados hacia abajo 14, 14,
que, a su vez, están montados en las armaduras 8, 8. Uno raíles 20,
20 están asegurados en las armaduras 8, 8. El medio de compactación
5 se monta sobre los raíles 20, 20 a través de unos rodillos con
collarín 21, 21 de manera que se puede mover hacia delante y hacia
atrás. El medio de compactación tiene una pluralidad de elementos
compactadores 18, cada uno de los cuales tiene forma de
paralelepípedo y se puede mover verticalmente. Además, una tolva de
arena (no se muestra) para medir una cantidad de arena de moldeo y
para moverla hacia delante y hacia atrás, está montada en los
raíles 20, 20. Además, el cambiador de placa portamodelos 19 está
montado de manera giratoria por su parte media en uno de los dos
cilindros orientados hacia arriba 12, 13 (en el ejemplo que se
muestra en el dibujo, en el cilindro izquierdo 12). El cambiador de
placa portamodelos 19 tiene otro soporte de placa portamodelos 19b
en un extremo, opuesto al otro extremo en el que se apoya el
soporte de placa portamodelos 19a. El soporte de placa portamodelos
19b sostiene otra placa portamodelos 1a. Un marco nivelador 2 y un
cilindro hidráulico 6, para mover verticalmente el marco nivelador,
están también fijados en el soporte de placa portamodelos 19b
exactamente igual que en el soporte de placa portamodelos 19a.
A continuación, se explica el funcionamiento de
la máquina de moldeo. En primer lugar, se accionan los cilindros
hidráulicos 6 del soporte de placa portamodelos 19a para elevar el
marco nivelador 2 hasta su posición más alta, en la que sobresalen
los lados periféricos externos del marco nivelador 2 por la
superficie de la placa portamodelos 1. Los cilindros hidráulicos
orientados hacia arriba 12, 13 se accionan después para replegar
sus vástagos de pistón y bajar la armadura 10 de manera que la caja
de moldeo 3 se coloque sobre el marco nivelador 2. Los cilindros
hidráulicos orientados hacia abajo 14, 14 se accionan después para
hacer descender y colocar el marco de relleno 4 en la caja de
moldeo 3. De este modo, se define un espacio de molde.
La tolva de arena (no se muestra) situada por
encima del espacio de molde introduce una cantidad determinada de
arena de moldeo en el espacio de molde, y después se retira la tolva
del espacio de molde. El medio de compactación 5 se coloca después
por encima del espacio de molde. El fluido que está en el interior
de los cilindros hidráulicos 6 se inmoviliza de manera que sus
vástagos de pistón (y el marco nivelador) no pueden replegarse, y
el fluido que está en el interior de los cilindros hidráulicos
orientados hacia abajo 14, 14 se libera de manera que sus vástagos
de pistón (y el marco de relleno 4) quedan libres para replegarse
(elevarse), mientras que los cilindros hidráulicos orientados hacia
arriba 12, 13 se accionan para hacer descender la armadura y el
medio de compactación 5 para compactar la arena de moldeo. Durante
esta compactación, los elementos compactadores 18, 18 del medio de
compactación 5 se controlan de manera independiente para que se
retiren mientras están compactando la arena de moldeo. De este modo
se compacta la arena de manera primaria (figura 1).
El fluido que está en los cilindros de aplanar
6, 6 se libera para que éstos puedan replegarse libremente, y el
fluido de los cilindros que están orientados hacia abajo 14, 14 se
inmoviliza para que no puedan replegarse, mientras que los
cilindros 12, 13 se repliegan más para hacer descender más el medio
de compactación 5, la caja de moldeo 3 y el marco de relleno 4. Por
tanto, la caja de moldeo y el marco de relleno hacen descender el
marco nivelador 4 mientras que la arena de moldeo desciende junto
con la caja de moldeo 3 y es empujada contra la placa portamodelos
1. Por tanto, la arena de moldeo se compacta más (es decir, de
manera secundaria).
Después de la compactación secundaria de arena
de moldeo, los elementos compactadores 18, 18 se elevan y al mismo
tiempo se extienden los cilindros de aplanar 6, 6, mientras que los
cilindros hidráulicos 12, 13 se extienden para elevar el medio de
compactación 5 y el marco de relleno 4 y enganchar y colgar la caja
de moldeo 3, que contiene el molde producido, mediante los rodillos
con collarín 7, 7 separando así el molde que está en la caja de
moldeo de la placa portamodelos 1. Después de ello, el cambiador de
placa portamodelos 19 gira horizontalmente 180º para colocar el
soporte de placa portamodelos 19b, junto con la placa portamodelos
1a, debajo del medio de compactación 5, mientras que la tolva de
arena dosificadora se llena de arena de moldeo. El medio de
compactación 5 se retira de la placa portamodelos 1a, mientras que
una caja de moldeo vacía 3 se transfiere al mecanismo de
transferencia 9 y la tolva de arena dosificadora se mueve encima de
la placa portamodelos 1a. De este modo se completa un ciclo en el
que se produce un molde.
En la realización anterior, el molde producido
se mantiene en la caja de moldeo. Sin embargo, el molde producido
puede retirarse de la armadura de moldeo con lo cual se convierte en
un molde sin caja de moldeo.
A continuación, se explica la segunda
realización de la máquina de moldeo que aplica el procedimiento de
la invención con referencia a las figuras 2 a 10.
En la figura 2 un par de cilindros de ajuste de
armadura orientados hacia arriba 102, 102 están montados en una
base 101 de la máquina. Una armadura de soporte 103 forma un puente
entre los extremos distales de los vástagos de pistón 102A, 102A de
los cilindros de ajuste de armadura 102, 102. Los cilindros de
ajuste de armadura están configurados para quedar orientados hacia
arriba de manera que se replieguen hacia la base.
Un cambiador de placa portamoldelos 104 está
montado de manera giratoria por su parte central en uno de los
cilindros de ajuste de armadura 102, 102 (el izquierdo en la figura
2) de manera que puede girar en un plano horizontal. El cambiador
de placa portamodelos 104 incluye, en ambos de sus extremos, los
soportes de placa portamodelos 106, 106A, que se colocan
alternativamente en la parte central de la base 1 cuando gira el
cambiador de placa portamodelos 104. La base 1 tiene muelles (no se
muestran) en su superficie superior, de manera que el soporte 106 ó
106A se coloca en la base 1 sobre los muelles con el fondo del
soporte separado 5 mm de la superficie superior de la base 1. Un
marco nivelador cuadrado 108 y un marco nivelador cuadrado 108A
están ligeramente fijados en el soporte de placa portamodelos 106 y
el soporte 106A, respectivamente. El marco nivelador 108 ó 108A
encierra y se desliza verticalmente por la periferia externa de la
placa portamodelos correspondiente 105 ó 105A. Cada uno de los
marcos niveladores 108 está dispuesto para desplazarse entre sus
posiciones inferior y superior. En la posición inferior, la parte
superior del marco nivelador está al nivel de la superficie de la
placa portamodelos 105 ó 105A que está cerca de su periferia externa
(como se muestra en la figura 2). Cuando el marco nivelador es
empujado hasta la posición superior, su parte superior se coloca en
un nivel un poco por encima de la superficie de la placa
portamodelos que está cerca de la periferia externa (como se
muestra en la figura 3). Una pluralidad de cilindros de aplanar 107,
107A están fijados en la base 1 debajo de las esquinas del marco
nivelador cuadrado de manera que sus vástagos de pistón o pasadores
124, 124A pueden mover el marco nivelador entre sus posiciones
inferior y superior. Además, los cilindros de aplanar 107, 107A
tienen una potencia que puede elevar el marco nivelador 108 y el
elemento de la armadura que contiene un molde producido dentro para
separar el molde que se encuentra en el elemento de la armadura de
la placa portamodelos, aunque la potencia no es suficientemente
grande como para extender los cilindros de ajuste de armadura 102,
102. Además, cada uno de los soportes de placa portamodelos 106 y
106A está provisto de un elemento de sujeción (no se muestra),
mientras que la base 101 está provista de un dispositivo de
retención (no se muestra) para retener el elemento de sujeción. El
soporte de placa portamodelos 106 (o 106A) que está situado en la
base 101 se asegura en la misma tirando del elemento de sujeción y
reteniéndolo en la base 101.
Una tolva de arena 112 cuelga de la armadura de
soporte 103. La tolva de arena 112 tiene en su parte superior una
boca de introducción de arena 110, que se abre y se cierra con una
compuerta de guillotina 109, y en la parte superior de uno de sus
lados un tubo de introducción de aire 111 a través del cual y a
través de una válvula (no se muestra) unida al tubo 111 se
introduce una corriente de aire a baja presión (por ejemplo entre
0,05 y 0,18 Mpa) en la tolva de arena. Además, la tolva de arena
está también provista de una pluralidad de cámaras de expulsión de
aire a chorro (no se muestran) situadas en el interior de sus
paredes verticales o inclinadas, teniendo las cámaras comunicación
de fluido con una fuente de suministro de aire comprimido (no se
muestra). Las cámaras están configuradas para lanzar aire a baja
presión (por ejemplo entre 0,05 y 0,18 Mpa) al interior de la tolva
de arena 112 para airear la arena de moldeo 5 a fin de hacerla
flotar y fluidificarla. Además, una pluralidad de pies de
prensadura 113, 113 (medio prensador) de tipo segmento están
dispuestos en la parte inferior de la tolva de arena 112, y una
pluralidad de boquillas 114, 114 están dispuestas alrededor de los
pies de prensadura 113, 113 para cargar la arena de moldeo.
Un marco de relleno 116, soportado por unos
cilindros orientados hacia abajo 117, 117, está dispuesto para
moverse verticalmente fuera del grupo de los pies de prensadura 113,
113 y las boquillas de carga de arena 114, 114. Los cilindros
orientados hacia abajo se aseguran en la tolva de arena 112 con
elementos asociados como en la figura 2. Como alternativa, pueden
asegurarse con tales elementos asociados en las armaduras 118, 118,
que, a su vez, cuelgan de la armadura de soporte 103, como en la
primera realización que se muestra en la figura 1. En las figuras 3
a 7, se omiten los elementos asociados. El marco de relleno 116 está
formado con agujeros pasantes como agujeros de ventilación 115, 115
en comunicación de fluido con una cámara (no se muestra) para
controlar la cantidad de aire que se va a descargar a través de
ellos. Un transportador 119 para colocar una caja de moldeo 120
debajo de la tolva de arena, cuelga de las armaduras 118, 118, que
se extienden hacia abajo sobrepasando los pies de prensadura 113,
113, en los lados derecho e izquierdo de la tolva de arena.
A continuación se explica el funcionamiento de
la máquina de moldeo configurada como se ha descrito. En primer
lugar, la tolva de arena 112 se llena de arena de moldeo S, y se
traslada una caja de moldeo vacía 120 por el transportador 119
hasta la posición de debajo de la tolva de arena (figura 2).
Desde el estado que se muestra en la figura 2,
los pies de prensadura 113, 113 se disponen de manera que el fondo
de la tolva de arena tenga una superficie cóncava y convexa (los
pies de prensadura 113, 113 sobresalen de la parte inferior de las
boquillas) con la superficie cóncava y convexa orientada hacia la
superficie de la placa portamodelos 105 (el modelo de la placa
portamodelos sobresale del resto de la superficie de la placa
portamodelos). El marco nivelador 108 está situado en su posición
superior, es decir, su parte superior sobresale de la superficie de
la placa portamodelos que está cerca de la periferia de la placa
portamodelos. El soporte de placa portamodelos 106 se fija con el
dispositivo de retención en la base 101 de la máquina de moldeo.
La compuerta de guillotina 109 se acciona para
que cierre la boca de introducción de arena, y los cilindros 117,
117 se extienden después para hacer descender el marco de relleno
116 y empujarlo de manera obturadora contra la superficie superior
de la caja de moldeo 120, mientras que los cilindros de ajuste de
armadura 102, 102 se repliegan para empujar la caja de moldeo
contra el marco nivelador 108, que sobresale de la superficie de la
placa portamodelos 105 por su periferia externa (figura 3).
Después, se introducen chorros de aire a baja
presión procedentes de las cámaras de expulsión de aire a chorro en
la tolva de arena 112 para airear la arena de moldeo S a fin de
hacerla flotar y fluidificarla, mientras que otro aire, con menos
presión, se introduce en la tolva de arena 112 a través de una
válvula (no se muestra) y el tubo de introducción de aire 111. De
este modo, la arena de moldeo S se carga en el espacio de molde
mediante aireación de presión baja, como se muestra en la figura 4.
El aire suministrado durante esta carga de aireación se descarga
por los agujeros de ventilación 115 o los agujeros de ventilación
(no se muestran) formados en la placa portamodelos 105 o ambos. La
cantidad de aire a descargar por los agujeros de ventilación (no se
muestran) formados en la placa portamodelos puede controlarse
controlando a su vez la cantidad de aire a descargar por los
agujeros de ventilación 115 mediante dicha cámara de control. Si se
hace esto, se puede ajustar localmente la densidad de una parte
limitada de la arena de moldeo cargada en el espacio de molde
situado en una parte de la placa portamodelos 105 que tiene una
forma complicada (figura 4).
Los cilindros de ajuste de armadura 102, 102 se
repliegan más, cuando los cilindros 117 se están replegando, para
hacer descender la armadura de soporte 103 y los otros elementos que
se apoyan en la armadura de soporte 103 hasta que los pies de
prensadura 113, 113 llegan al nivel del fondo de la tolva de arena
(o las boquillas). De este modo, la arena de moldeo se compacta de
manera primaria. Durante esta compactación primaria, la compuerta
de guillotina 109 se acciona de manera opuesta para abrir la boca de
introducción de arena 110. El repliegue de los cilindros de ajuste
de armadura durante la compactación primaria continúa hasta que la
presión de prensadura que se aplica en la arena alcanza un valor
predeterminado para la prensadura primaria, o hasta que una marca
de codificación en los cilindros de ajuste de armadura llega a una
posición determinada para la prensadura primaria.
Después se libera el fluido de los cilindros de
aplanar 107, 107A, mientras se están replegando los cilindros de
ajuste de armadura 102, 102 a una presión mayor que en la
compactación primaria, haciendo así descender la caja de moldeo
120, el marco de relleno 116 y los pies de prensadura 113, 113
juntos para compactar de manera secundaria toda la arena de moldeo
S (es decir, para realizar la segunda fase de compactación). De
este modo, se hace descender el marco nivelador hasta su posición
inferior, donde su parte superior está al nivel de la superficie
adyacente de la placa portamodelos, a medida que se repliegan los
pasadores 124, 124A de los cilindros de aplanar 107, 107A (figura
5).
Si la presión de prensadura en ese momento no
alcanza el valor calculado de la presión de prensadura secundaria
cuando el marco nivelador 108 desciende hasta su posición inferior,
se realiza otra prensadura replegando más los cilindros del marco
de relleno 117, 117.
Si la presión de prensadura en ese momento
alcanza el valor calculado de la presión de prensadura secundaria,
empieza a funcionar un temporizador (no se muestra) para estabilizar
la prensadura a fin de mantener la prensadura por debajo del valor
de presión calculado durante un periodo de tiempo determinado. Si el
marco nivelador 108 no alcanza su posición inferior durante este
mantenimiento, la caja de moldeo 116 desciende extendiendo los
cilindros del marco de relleno 117, 117 hasta que el marco nivelador
108 alcanza su posición inferior. Al hacer esto, el fondo de la
caja de moldeo 120 y el fondo del molde producido siempre están
sustancialmente alineados entre sí.
A continuación, se explica la fase en la que se
retira el molde producido de la placa portamodelos. Los cilindros
de ajuste de armadura 102, 102 están en sus posiciones completamente
extraídas cuando ha terminado la prensadura secundaria
(compactación) de la arena de moldeo. Además, los cilindros de
aplanar están en sus posiciones completamente extraídas. Ahora, los
cilindros de ajuste de armadura 102, 102 se extienden a velocidad
lenta, mientras que los cilindros de aplanar 107, 107A también se
extienden a una velocidad no inferior a la de los cilindros de
ajuste de armadura. Los cilindros de aplanar están configurados de
manera que puede ajustarse su velocidad aplicando aceite a presión
en sus circuitos hidráulicos.
Los cilindros de aplanar tienen una potencia que
puede elevar la caja de moldeo 120 que contiene el molde producido,
aunque no es suficiente para extender los cilindros de ajuste de
armadura. Además, el fluido que está en el cilindro del marco de
relleno está inmovilizado.
Como los pies de prensadura 113, 113 y el marco
de relleno 116 se elevan cuando se extienden los cilindros de
ajuste de armadura, y los cilindros de aplanar 107, 107 se extienden
al mismo tiempo a una velocidad no inferior a la de los cilindros
de ajuste de armadura, el marco nivelador 105 eleva y separa la caja
de moldeo 120 de la placa portamodelos 105 mientras está siendo
empujada contra el marco de relleno 116.
Como durante esta separación la potencia de los
cilindros de ajuste de armadura es grande y el diámetro de los
cilindros es también grande, y como la separación se realiza cuando
los vástagos de pistón 102A, 102A de los cilindros de ajuste de
armadura 102, 102 están completamente extraídos, la precisión de la
separación es grande. Además, el molde producido se separa junto
con la caja de moldeo 120 elevándose un poco con respecto al estado
en el que descansan.
Después de la separación, el marco de relleno
116 y los pies de prensadura 113, 113 se elevan extendiendo más los
cilindros de ajuste de armadura. Durante esta extensión adicional de
los cilindros, el transportador 119 atrapa y eleva la caja de
moldeo 120, que contiene el molde producido, y la separa
completamente de la placa portamodelos 105, mientras que la tolva
de arena 112 se está llenando de arena de moldeo (figura 6).
El transportador 119 traslada la caja de moldeo
120, que contiene el molde producido, alejándola de la máquina
mientras que una caja de moldeo vacía es transportada hasta la
máquina, y el cambiador de placa portamodelos 104 gira 180 grados
para sustituir la placa portamodelos 105 por una placa portamodelos
105A (figura 7). La operación descrita se repite para producir un
molde de arena.
La figura 8 muestra los detalles de
funcionamiento del marco nivelador 108 durante la compactación de la
arena de moldeo después de introducirla en el espacio de molde. La
compactación incluye la primera fase en la que el medio de
compactación compacta la arena de moldeo que está en el espacio de
molde desde arriba, en la condición en la que el marco nivelador
108 está inmovilizado de manera que no se puede hacer que descienda,
y la segunda fase en la que el medio de compactación compacta más
la arena de moldeo que está en el espacio de molde desde arriba, en
la condición en la que el marco nivelador, el marco de relleno y el
elemento de la armadura se ajustan para poder hacer que
desciendan.
En la primera fase, el aceite que hay en los
cilindros de aplanar tiene suficiente presión para mantener la
posición del marco nivelador inmovilizado haciendo frente al aumento
de presión del medio de compactación desde arriba. Además, cuando
la compactación cambia de la primera a la segunda fase, se libera la
presión del aceite de los cilindros de aplanar. Finalmente, cuando
termina la segunda fase, se anula la presión del aceite. Por tanto,
cuando se separa la caja de moldeo de la placa portamodelos una vez
terminada la segunda fase, comienza la separación con la presión
del aceite de los cilindros de aplanar sustancialmente nula.
Además, la presión de prensadura que aplica el
medio de compactación desde arriba aumenta cuando comienza la
segunda fase. Mediante esa presión, se determina la densidad final
de la arena de moldeo compactada. En la segunda fase, la presión es
variable.
Una vez alcanzada la máxima presión de
prensadura, la presión que empuja el marco de relleno hacia abajo se
mantiene durante un periodo de tiempo corto. Esto ayuda a
estabilizar la segunda fase.
Una vez liberada la presión que empuja el marco
de relleno hacia abajo, una presión de prensadura que es casi la
máxima presión de prensadura se mantiene durante un periodo de
tiempo. Se prefiere que este periodo de tiempo sea de uno o dos
segundos, ya que un periodo más largo aumenta el tiempo de
moldeo.
Antes de retirar la caja de moldeo, que contiene
el molde producido, de la placa portamodelos 105 ó 105A, se aplica
de manera selectiva la presión para hacer descender el marco de
relleno 116. Haciendo esto, se resuelve el caso de que el marco
nivelador 108 no alcanza su posición inferior, es decir, se hace
descender el marco de relleno 116 hasta que alcanza su posición
inferior extendiendo los cilindros del marco de relleno 117, 117.
Por tanto, el fondo de la caja de moldeo 120 se alinea siempre con
el fondo del molde producido.
La figura 9 muestra un organigrama para
controlar la compactación de la arena de moldeo. En primer lugar,
para ajustar el volumen del espacio de molde, se mide la altura de
un molde que se ha producido después de su segunda fase de
prensadura, se detecta la diferencia entre la altura medida y la
altura deseada del molde de arena y se calcula un valor de
corrección en base a la diferencia detectada. Esta corrección (valor
de corrección) es, por ejemplo, un valor de la diferencia (la
altura deseada menos la altura medida) dividido entre el grado de
compresión de la arena de moldeo. Para obtener el volumen deseado
del espacio de molde, se reintroduce la corrección al volumen
presente en el espacio de molde, es decir, a la altura del espacio
de molde (la altura total de las armaduras [el marco de relleno, la
caja de moldeo y el marco nivelador] desde la parte superior de la
placa portamodelos cerca del marco de relleno cuando se introduce la
arena de moldeo hasta el nivel de la parte superior del marco de
relleno o la altura de la arena de moldeo cargada en el espacio de
molde cuando la superficie superior de la arena de moldeo cargada
está por debajo de la superficie superior del marco de relleno,
como en la figura 4). Al producirse el primer molde, se utiliza un
valor inicial predeterminado como una altura detectada. Por
ejemplo, si la altura del espacio de molde es de 430 mm y la altura
deseada del molde es de 280 mm, y si la altura real medida del
molde producido es de 300 mm, el grado de compresión de la arena
de moldeo es de 300/430 (es decir, aproximadamente 0,70). Por tanto
la corrección es (280 - 300)/0,70 mm (es decir, aproximadamente -
28,6 mm). Por tanto, esta corrección se añade a la altura del
espacio de molde de 430 y se obtiene la siguiente altura deseada
del espacio de molde, 401,4 mm.
La figura 10 muestra un gráfico de un ejemplo en
el que se reintroduce la altura de un molde cuando la altura
deseada del molde es de 270 mm más o menos 5 mm. En este ejemplo, la
corrección es un valor de la diferencia entre la altura medida y la
altura deseada del molde de arena. Al producir el primer molde, la
altura del espacio de molde es de 400 mm, y la altura medida del
molde producido es de 280,2 mm. Por tanto, la diferencia entre la
altura deseada y la altura medida del molde es de - 10,2 mm. Este
valor se añade a la altura del espacio de molde para obtener la
altura deseada del espacio de molde. Por tanto, 389,8 mm es la
siguiente altura deseada que se obtiene del espacio de molde.
Repitiendo esta corrección varias veces, la altura del molde
converge para alcanzar el valor deseado, como se muestra en el
gráfico. Este control por realimentación para la altura del molde
permite producir un molde con una altura deseada produciendo varios
moldes, cuando se cambia una plantilla, o cuando cambian las
propiedades de la arena de moldeo.
La figura 11 muestra una realización de la
máquina de moldeo 210 de la presente invención, y las figuras
12(a) a 12(d) muestran las diferentes fases de
funcionamiento de la máquina. La máquina 210 es bastante parecida a
la máquina de moldeo de la segunda realización, que se muestra en
las figuras 2 a 10. En las figuras 11 y 12 se usan los mismos
números de referencia que en la segunda realización para los mismos
elementos.
La máquina de moldeo 210 de la figura 11 tiene
el tubo de abastecimiento de aire 11 en la pared externa del tanque
de arena 112, como en la segunda realización. Sin embargo, el tubo
de abastecimiento de aire se omite en la figura 11. El tanque de
arena 112 tiene las cámaras de expulsión de aire a chorro (no se
muestran) dispuestas dentro de sus paredes verticales e inclinadas
para fluidificar la arena de moldeo que hay dentro, como en la
segunda realización. Los pies de prensadura 113, 113 están montados
en la parte inferior del tanque de arena 112, como en la segunda
realización. En esta realización, unos cilindros de aire 113A
accionan los pies de prensadura 113, 113.
La máquina de moldeo 210 incluye una base 201
con una parte central superior 202 y una parte inferior 203. Los
cilindros de aplanar 107, 107A para mover verticalmente el marco
nivelador 108 están montados en la parte inferior 203. El soporte
de placa portamodelos 106, que tiene una muesca en el fondo, está
colocado en la parte superior 202. Un cilindro posicionador 209,
fijado en la base 201, se acopla en la muesca del soporte de placa
portamodelos 106 para colocar e inmovilizar el soporte 106 en la
base 201.
Los cilindros de ajuste de armadura 102, 102
para mover verticalmente la armadura de soporte 103 tienen un
circuito de fluido 219. El circuito de fluido 219 tiene un sensor de
presión 220 que detecta la presión que actúa sobre los pies de
prensadura 113 desde la arena de moldeo que se va a compactar. El
sensor 220 genera una señal cuando la presión que actúa sobre los
pies de prensadura es superior a un valor predeterminado para la
presión, a fin de permitir que se replieguen los cilindros de aire
103A.
El funcionamiento de la máquina de moldeo
configurada de este modo se explica a continuación con referencia a
las figuras 12a a 12d.
En primer lugar, el cilindro posicionador 209 se
extiende para colocar e inmovilizar el soporte de placa portamodelos
106 sobre la base 201. Los cilindros de aplanar 108 se extienden
después para elevar el marco nivelador 108 hasta su posición
superior y los cilindros de ajuste de armadura 102, 102 se repliegan
para colocar la caja de moldeo 120 sobre la placa portamodelos 105.
Los cilindros del marco de relleno 117, 117 funcionan después para
hacer descender y colocar el marco de relleno 116 en la caja de
moldeo 120, mientras los cilindros de aire centrales 113A se
extienden para hacer descender los pies de prensadura centrales 113.
Por tanto, el espacio de molde H queda definido por la placa
portamodelos 105, el marco nivelador 108, la caja de moldeo 120, el
marco de relleno 116, el tanque de arena 112 y los pies de
prensadura 113, 113, y se definen las distancias necesarias entre
los pies de prensadura y la placa portamodelos (incluida una parte
de plantilla). Colocando así los pies de prensadura, si las
diferentes distancias A y B entre los pies de prensadura 113 y la
placa portamodelos 103 se convierten en a y b, respectivamente, una
vez compactada la arena de moldeo, se obtiene la relación a/A =
b/B.
La arena de moldeo que está en el tanque de
arena 112 se carga en el espacio de molde H como en la figura 12b y
después se compacta de manera primaria replegando los cilindros de
ajuste de armadura 102, 102 para hacer descender la tolva de arena
112 y los pies de prensadura 113 del mismo modo que en la segunda
realización. Durante o después de esta compactación primaria, y
cuando la arena de moldeo, que se ha sometido o se está sometiendo
a la compactación primaria, se solidifica de manera que se puede
mover hasta una posición inferior en la siguiente compactación
secundaria, todos los cilindros de aire se repliegan para elevar los
pies de prensadura 113. De este modo se forma una cavidad cóncava
en la parte central de la superficie de la arena de moldeo. El
sensor 220 detecta si la arena de moldeo se ha solidificado de
manera que se puede mover.
Los cilindros de aplanar 108, 108A se repliegan
después para hacer descender el marco nivelador 108, mientras los
cilindros de ajuste de armadura 102, 102 se repliegan (figura 12),
compactando así de manera secundaria la arena de moldeo que está en
el espacio de molde H del mismo modo que en la segunda realización.
Como durante la compactación secundaria, una parte de la parte
superior de la arena de moldeo que está en el espacio de molde H se
introduce en la cavidad cóncava, toda la arena de moldeo del espacio
de molde se solidifica sustancialmente de manera uniforme hasta una
densidad deseada.
La retirada, traslado y vaciado de la caja de
moldeo, etc, se realizan del mismo modo que en la segunda
realización. De este modo se completa un ciclo de producción de un
molde dentro de la caja de moldeo.
Aunque en la realización anterior el sensor de
presión 20 está situado en el circuito hidráulico 10 como medio
para detectar la presión que actúa sobre los pies de prensadura
desde la arena de moldeo, el medio no se limita a ese ejemplo. Por
ejemplo, el sensor de presión puede colocarse en el cilindro de aire
113A, o el medio detector puede ser un indicador de presiones unido
a uno o más pies de prensadura 113, 113.
Se debe entender que las realizaciones
anteriores son únicamente ejemplos. El objeto de la invención sólo
está limitado por las reivindicaciones en anexo. Cualquiera versado
en la materia puede entender que son posibles otras modificaciones
y variaciones de las realizaciones anteriores. Se pretende que se
entienda que tales modificaciones y variaciones están incluidas en
las reivindicaciones.
Claims (12)
1. Procedimiento para compactar arena de
moldeo en un espacio de molde definido por una placa portamodelos
(1, 105) que se asegura en posición horizontal cuando se compacta la
arena de moldeo, un marco nivelador (2, 108) dispuesto para
deslizarse verticalmente alrededor de la periferia de la placa
portamodelos (1, 105), un elemento de la armadura (3, 120)
dispuesto para moverse verticalmente por encima del marco nivelador
(2, 108) y un marco de relleno (4, 116) dispuesto para moverse
verticalmente por encima del elemento de la armadura (3, 120),
comprendiendo el procedimiento las fases que consisten en:
- introducir arena de moldeo en el
espacio de molde;
- realizar una compactación primaria
de la arena de moldeo en el espacio de molde desde arriba con un
medio de compactación (5) mientras se está colocando como mínimo el
marco nivelador (2, 108) de manera que el marco nivelador (2, 108)
no pueda descender; y
- realizar una compactación secundaria
de la arena de moldeo en el espacio de molde desde arriba con el
medio de compactación (5) mientras el marco nivelador (2, 108), el
elemento de la armadura (3, 120) y el marco de relleno (4, 116) se
colocan de manera que puedan descender;
en donde una presión para comprimir el marco de
relleno (4, 116) hacia abajo contra el elemento de la armadura (3,
120) se mantiene después de que una presión de prensadura hacia
abajo desde la parte superior del medio de compactación (5) ha
alcanzado un valor máximo.
2. Procedimiento según la reivindicación
1, en donde la presión de prensadura del medio de compactación (5),
próxima a su presión máxima, se mantiene una vez liberada la presión
para comprimir el marco de relleno (4, 116) hacia abajo contra el
elemento de la armadura (3, 120).
3. Procedimiento según la reivindicación
1 ó 2, en donde el marco nivelador (2, 108) se acciona con
cilindros hidráulicos, incluyendo también el procedimiento la fase
que consiste en separar el molde producido del elemento de la
armadura (3, 120), en donde la separación comienza siendo la presión
del aceite para usos hidráulicos sustancialmente nula.
4. Procedimiento según la reivindicación
3, en donde se aplica una presión al marco de relleno (4) para
comprimirlo contra el elemento de la armadura (3, 120) cuando
comienza la separación.
5. Procedimiento según la reivindicación
4, en donde se cambia desde la compactación primaria a la
compactación secundaria mediante un determinado valor de presión de
prensadura del medio de compactación (5).
6. Procedimiento para compactar arena de
moldeo en un espacio de molde definido por una placa portamodelos
(1, 105) que se asegura en posición horizontal cuando se compacta la
arena de moldeo, un marco nivelador (2, 108) dispuesto para
deslizarse verticalmente alrededor de la periferia de la placa
portamodelos (1), un elemento de la armadura (3, 120) dispuesto
para moverse verticalmente por encima del marco nivelador (2, 108) y
un marco de relleno (4, 116) dispuesto para moverse verticalmente
por encima del elemento de la armadura (3, 120), procedimiento que
comprende las fases que consisten en:
- introducir arena de moldeo en el
espacio de molde;
- realizar una compactación primaria
de la arena de moldeo en el espacio de molde desde arriba con un
medio de compactación (5) mientras se está colocando como mínimo el
marco nivelador (2, 108) de manera que el marco nivelador (2, 108)
no pueda descender; y
- realizar una compactación secundaria
de la arena de moldeo en el espacio de molde desde arriba con el
medio de compactación (5) mientras el marco nivelador (2, 108), el
elemento de la armadura (3, 120) y el marco de relleno (4, 116) se
colocan de manera que puedan descender; y
- cambiar el volumen del espacio de
molde antes de cargar una cantidad de arena de moldeo en el espacio
de molde.
7. Procedimiento según la reivindicación
6, en donde la fase que consiste en cambiar el volumen del espacio
de molde incluye las fases que consisten en medir una altura del
molde producido mediante la compactación secundaria, calcular una
diferencia entre la altura medida y la altura deseada del molde que
se va a producir, calcular una corrección para el volumen deseado
del espacio de molde en base a la diferencia y reintroducir la
corrección al volumen del espacio de molde para obtener el volumen
deseado del espacio de molde.
8. Procedimiento según la reivindicación
7, en donde la corrección es un valor de la diferencia dividido
entre el grado de compresión de la arena de moldeo.
9. Procedimiento según las
reivindicaciones 1 a 8, en donde la arena de moldeo se carga en el
espacio de molde usando una corriente de aire.
10. Procedimiento según las
reivindicaciones 1 a 8, en donde la arena de moldeo se carga en el
espacio de molde mediante la caída libre de la arena de moldeo.
11. Procedimiento para producir un molde de
arena compactando arena de moldeo en un espacio de molde definido
por una placa portamodelos (105), una caja de moldeo (120), un marco
de relleno (116), un tanque de arena (112) y una pluralidad de pies
de prensadura (113) accionados mediante cilindros hidráulicos, de
manera que el molde de arena producido tenga una densidad
sustancialmente uniforme y una altura predeterminada, comprendiendo
el procedimiento las fases que consisten en:
- definir el espacio de molde con la
placa portamodelos (105) que tiene una parte de modelo, la caja de
moldeo (120), el marco de relleno (116), el tanque de arena (112) y
los pies de prensadura (113), estando los pies de prensadura (113)
dispuestos en posiciones predeterminadas de manera que quedan
separados de la parte de modelo y de la superficie de la placa
portamodelos (105) distancias predeterminadas;
- cargar la arena de moldeo en el
espacio de molde desde el tanque de arena (112);
- realizar una compactación primaria
de la arena de moldeo en el espacio de molde moviendo relativamente
el tanque de arena (112) y los pies de prensadura (113) hasta la
placa portamodelos (105);
- elevar los pies de prensadura (113)
cuando la compactación primaria haya solidificado la arena de
moldeo de manera que la arena de moldeo pueda moverse; y
- realizar una compactación secundaria
de la arena de moldeo en el espacio de moldeo moviendo además y de
manera relativa el tanque de arena (112) y los pies de prensadura
(113) hasta la placa portamodelos (1).
12. Máquina para producir un molde de arena
compactando arena de moldeo en un espacio de molde definido por una
placa portamodelos (105), una caja de moldeo (120), un marco de
relleno (116), un tanque de arena (112) y una pluralidad de pies de
prensadura (113) accionados mediante cilindros hidráulicos de manera
que el molde de arena producido tenga una densidad sustancialmente
uniforme y una altura predeterminada, comprendiendo la máquina:
- una placa portamodelos (105);
- una caja de moldeo (3) para
colocarla sobre la placa portamodelos (1);
- un marco de relleno (4) para moverse
verticalmente por encima de la caja de moldeo (3) y colocarse sobre
la caja de moldeo (3);
- un tanque de arena (112) dispuesto,
para moverse verticalmente, por encima de la caja de moldeo
(3);
- una pluralidad de pies de prensadura
montados en la parte inferior del tanque de arena (112); moviéndose
los pies de prensadura verticalmente mediante unos cilindros
hidráulicos;
- un medio para mover relativamente el
tanque de arena (112) junto con los pies de prensadura hasta la
placa portamodelos (1) para compactar de manera primaria y compactar
de manera secundaria la arena de moldeo; y
- un sensor para detectar una presión
que actúa sobre los pies de prensadura desde la arena de moldeo
cuando los pies de prensadura compactan la arena de moldeo, en donde
el sensor determina si la arena de moldeo se ha solidificado
mediante la compactación primaria de manera que la arena de moldeo
puede moverse para la compactación secundaria y para generar una
señal para elevar los pies de prensadura si se ha solidificado la
arena de moldeo.
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