DE1058702B - Verfahren und Vorrichtung zur maschinellen Herstellung von Giessereiformen aus Formsand - Google Patents

Description

DEUTSCHES

INTERNAT. KL.

PATENTAMT

B 27532 VI/31b

A N M E L D E T A G : 18. SEPTEMBER 1953

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

4. JUNI 1959

Es ist bekannt, das sich Formsand, der über einer Modelleinrichtung eingefüllt wird, auf die ein Formkasten aufgesetzt ist, wenn er zwecks Verdichtung mit einer Platte gepreßt wird, über den hohen Modellpartien sehr stark verdichtet, daß jedoch über den anderen Partien die Verdichtung erheblich abfällt. Diese Erscheinung wird in der Praxis noch dadurch verstärkt, daß der Formsand beim Einfüllen meist aus höher gelegenen Silos in starkem Strahl direkt auf die Modelleinrichtung auftrifft und daher besonders über den höheren Modellpartien, aber auch bevorzugt in der Mitte des Formkastens bereits beim Einfüllen stark vorverdichtet wird. Weder durch Rütteln noch durch Aufsetzen von Füllrahmen konnte die daraus resultierende Verdichtungsungleichmäßigkeit beim Endverdichten durch Pressen ganz behoben werden. Auch das Ansetzen von horizontalen oder räumlichen Schwingungen oder anderer Mittel, die in der Praxis angewendet wurden, ergibt unvollkommene Ergebnisse. Bei höheren Modellen ist man daher gezwungen, entweder profilierte Preßklötze zu verwenden oder zwischen dem Vorverdichten durch Rütteln und dem Nachverdichten durch Pressen den Formsand von Hand über den Mittelpartien und über den hohen Modellen wegzunehmen und dem Formkastenrand entlang zu plazieren, um die Verdichtungsungleichmäßigkeit, die sich nach dem Fertigverdichten durch Pressen ergibt, wenigstens auf ein erträgliches Maß zu reduzieren. Es kann aber auch schon deshalb, weil es beim Einfüllen nicht gelingt, auf erfolgreiche Art eine mengenmäßig immer gleich schwere bestimmte Füllung mit Formsand über die Modelleinrichtung zu plazieren, abgesehen von der horizontalen Verteilung, keine gleichmäßige Verdichtung erreicht werden.

Es ist auch vorgeschlagen worden, über dem Formkasten mehr Sand, als für die Herstellung der Form benötigt, aufzufüllen und dieses Mehr an Sand nach dem Vorverdichten wieder abzustreifen. Dieser Vorschlag löst die gestellte Aufgabe, eine gleichmäßige Formsandverdichtung zu erreichen, aber nicht, weil sich der Sand nur in der Mitte des Formkastens zu einem Überschuß anhäuft und an den Stellen, die einer besonders sorgfältigen Verdichtung unterworfen werden müssen, sich kein überschüssiger Sand festsetzen kann. Dies trifft insbesondere für die Randpartie zu, wo der locker aufgefüllte Formsand beim' Einfüllen abgleitet.

Das erfindungsgemäße Verfahren bezweckt, die verschiedenen Nachteile wenigstens zum größten Teil zu be-.zeitigen, um dadurch die Genauigkeit undOberflächenbescliaffenheit derForrrt zu verbessern und einen wesentlichenBeitrag zur Schaffung der Erfordernisse für eine automatisch arbeitende Formmaschine zu leisten.

Verfahren und Vorrichtung

zur maschinellen Herstellung

von Gießereiformen aus Formsand

Anmelder: Erwin Bührer, Schaffhausen (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Hoffmann, Patentanwalt, München 22, Widenmayerstr. 34

Beanspruchte Priorität: Schweiz vom 22. Oktober 1952

Erwin Bührer, Schaff hausen (Schweiz), ist als Erfinder genannt worden

Das Verfahren zur maschinellen Herstellung von Gießereiformen aus Formsand, bei welchem dieser unter Verwendung eines auf dem Formkasten aufsetzbaren Füllrahmens durch Rütteln vorverdichtet und dann einer Nachverdichtung unterworfen wird, kennzeichnet sich dadurch, daß zunächst über der Modelleinrichtung mehr Formsand eingefüllt wird, als die fertige Form benötigt, und dieser Überschuß durch die Formkastenhöhe vergrößernde Mittel derart gestützt wird, daß er über der ganzen Fläche der Modelleinrichtung auffüllbar ist, so daß der überschüssige Formsand beim Rütteln eine Vergleichmäßigung der Vorverdichtung bewirkt, worauf der Überschuß zwischen Vorverdichtung und Nachverdichtung abgetrennt wird.

Das Einfüllen des Formsandes erfolgt vorzugsweise durch Einstreuen. Durch das Verfahren entsteht nach dem Vorverdichten und nach dem Abtrennen des Formsandüberschusses eine vorverdichtete Form, bei der der Formsand um die für das Nachverdichten notwendige Höhe über die Formkastenoberkante vorsteht, d. h., es ist gewichtsmäßig ü1)cr den erhöhten Modellpartien weniger, dagegen über den übrigen Partien der Modelleinrichtung mehr Formsand als nach den bisher üblichen Verfahren vorhanden. Diese bessere Horizontalverteilung des Formsandes über der Modelleinrichtung vor dem Nachverdichten — das mindestens teilweise durch Pressen zu erfolgen hat — erlaubt, auf eine quer zur Preßrichtung wirkende Verdichtung zu verzichten. Dies ist um so wesentlicher, als Versuche

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festgestellt haben, daß beim Pressen von Formsand die Verdichtungs wirkung quer zur Preß richtung unbedeutend klein ist und auch durch höchste Preßdrücke wegen der inneren Selbsthemmung des Formsandes nicht gesteigert werden kann. Dieses Verfahren hat aber auch zur Folge, daß die vorverdichtet über der Modelleinrichtung liegende Formsandmenge gewichtsmäßig eine bestimmte, weitgehendst regelmäßige Größe aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht ferner vor, daß das Vorverdichten durch vorzugsweise senkrecht zur Modellebene im Formsand selbst wirkende Trägheitskräfte erfolgt, und im weiteren, daß diese durch Rütteln erzeugt werden. Dadurch wird die Vorverdichtung in den tiefen Partien des Sandes größer und nimmt nach oben ab. Beide Maßnahmen verbessern die vorverdichtete Form als Ausgangszustand für das Nachverdichten. Um am Ende eine möglichst gleichmäßig verdichtete Form zu erhalten, sieht das Verfahren vor, daß der Rüttelschlag elastisch so stark gedämpft wird, daß beim Vorverdichten im unteren Teil höherer Sandschichten eine gewollte stärkere Verdichtung erzeugt wird als im unteren Teil niederer Sandschichten, ferner daß die Vorverdichtungsintensität so stark gewählt wird, daß im untersten Teil der höchsten Sandschichten bereits die angestrebte volle Verdichtung erreicht wird. Dadurch wird, wie die Rechnung und die Versuche zeigen, die Verdichtungsgleichmäßigkeit weiter verbessert. Es sind wohl Vorschläge, weiche Unterlagen zwischen Rüttelmasse und Amboß zu schalten oder membranartige, federnde Stahlteller zu verwenden, gemacht worden; die Wirkung dieser Unterlagen ist jedoch zu gering, um den vorstehend beschriebenen höhenabhängigen Verdichtungsunterschied zu erzeugen. Die bekannten Vorschläge hatten den Sinn, die Pressung, die der Rüttelschlag auf den Amboß erzeugt, zu verkleinern. Es ist hierbei hervorzuheben, daß die Dämpfung des Rüttelschlages zur Erzeugung verschiedener Verdichtungsintensitäten bei verschiedenen Sandhöhen erst sinnvoll wird bei Anwendung des vorliegenden Verfahrens. Das vorgeschlagene Einstreuen erhöht die Bildsamkeit des Sandes und damit das Nachbilden z.B. von Schriften auf Modelleinrichtungen usw. Ferner wird dabei die Vorverdichtung beim Einfüllen kleiner und die Verteilung des Sandes über die gesamte Kastenfläche gleichmäßiger.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens, es stellt dar:

Fig. 1 einen Aufrißschnitt der Einrichtung nach Schnittlinie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Grundriß derselben nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Seitenriß von Fig. 1, teilweise nach Schnittline H-II in Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht des Füllrahmens, in Richtung des Pfeiles A in Fig. 3 gesehen.

Die Zeichnung zeigt eine Formmaschine mit einem Maschinenständer 1, einem Preßkolben 2 und einem Rüttelkolben 3, der durch ein Druckmedium in bekannter Weise angehoben wird und nach Ablassen .dieses Druckmediums durch sein Eigengewicht auf den Preßkolben 2 zurückfällt, welcher während des Rüttelprozesses auf dem Boden des Maschinenständers 1 aufliegt. Sämtliche Steuerorgane und Leitungen sind der Übersichtlichkeit wegen nicht in die Figuren eingezeichnet. Der Rüttelkolben 3 trägt den Rütteltisch 3ö,■ auf welchem eine Modellplatte 4 mit einem Modell 5 aufliegt. Auf der Modellplatte 4 stützt sich der Formkasten 6 ab, auf dessen oberem Rand der Füllraum 7 aufliegt. Dieser hat an seiner unteren Seite einen verstärkten Rand 7 a, der auf seinen Innenseiten schräg nach unten und nach außen gerichtete Flächen 7 & aufweist, welche zur Bildung S einer abgestumpften Pyramidenform des Sandes dienen, das Abheben des Füllrahmens 7 vom Formkasten 6 erleichtern und beim Nachverdichten verhindern, daß Formsand über den Formkastenrand fällt. Unter Formsand wird dabei tongebundener

ίο Quarz-, Schamotte-, Zirkonsand od. dgl. verstanden.

Auf dem verstärkten Rand 7 a sitzen, mit diesem

verbunden, gegenüberliegend die parallelen Wände "ic, während auf einem Randteil die Schaufel 8 und auf dem anderen Randteil die Klappe 9 aufliegt. Die beiden Wände 7 c sind durch die Wand 7 ei und das Rohrstück 7e miteinander verbunden (Fig. 1, 3). Der Sandbehälter des Füllrahmens 7 ist demzufolge durch die Seitenwände 7 c, die Schaufel 8 und die Klappe 9 begrenzt. Die Schaufel 8 liegt mit den Enden ihrer Unterkante 8 a auf dem über die Wände 7 c nach innen vorstehenden Rand 7 a auf, während die Enden ihrer Oberkante 8 b mit zwei endlosen Ketten 10 verbunden sind. Diese Ketten sind über Kettenräder 12 und 13 geführt, die auf den Wellen 14 und 15 sitzen, welche in den Wänden 7c gelagert sind. Auf der Welle 14 sitzt ferner ein Zahnrad 17, das in die als Zahnstange ausgebildete Kolbenstange 18 greift, deren Kolben 18 a in dem Zylinder 19 in beiden Richtungen durch Preßluft bewegt wird (Fig. 4). Die Kolbenstange 18 gleitet im Führungsstück 20. Außerhalb der Ketten sind auf Bolzen 22 Sektoren 23 schwenkbar gelagert, an denen die Klappe 9 befestigt ist. In den Kettenrädern 13 sitzen, wie Kurbelzapfen angeordnet, BoI-zen 24, die zeitweise unter die Rippen 25 der Sektoren 23 greifen. In der einen Wegrichtung wird die Schaufel 8 in der Richtung zur Klappe 9 bewegt, die durch die Bolzen 24 gleichzeitig angehoben wird, damit der durch die Schaufel 8 abgeschobene Sand aus dem Füllrahmen 7 in den mit einem Rost 7 6 abgedeckten Sandrückförderkanal 27 fallen kann.

Der Rahmen 7 wird mittels einer pneumatischen Hebevorrichtung auf den Formkasten abgesenkt und nach erfolgter Füllung desselben und Vorverdichten des Formsandes so hoch vom Formkasten abgehoben, daß die am Schwenkarm 45 befestigte Preßplatte 30, welche zum Nachverdichten dient, über die Form geschwenkt werden kann. Die Hebevorrichtung ist an einem Ständer 31 angeordnet, an dem auch die Preßplatte 30 um die Achse 32 geschwenkt werden kann. An dem Rand 7 a des Füllrahmens 7 befinden sich zwei Augen 33 und 34 und am oberen Rand der zugehörigen Rahmenwand 7 c ein Auge 35. Diese Augen sind mit konischen Bohrungen versehen, in welche die an dem Kopf 36 befestigten konischen Zentrierbolzen 37 eingreifen. Der Kopf 36 ist an der Kolbenstange 38 befestigt, deren Kolben 39 im Zylinder 40 sitzt, welcher am Ständer 31 befestigt ist. Die Kolbenstange 38, die durch Keil 41 gegen Verdrehen gesichert ist, bewegt sich so weit nach unten, daß die konischen Bolzen 37 aus den Bohrungen heraustreten, wenn der Füllrahmen 7 auf dem Formkasten aufliegt, so daß dieser beim Vorverdichten ungehindert die Rüttelbewegungen des Formkastens 6 mitmachen kann. Oberhalb der obersten Stellung des Füllrahmens 7 ist ein Rüttelsieb 42 am unteren Ende eines Formsandsilos 43 angeordnet, dessen Rüttelbewegung durch einen Elektromagneten 44 erzeugt wird und dessen Rüttelzeit durch einen Zeitschalter steuerbar ist. Das Einschalten des

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Elektromagneten kann von Hand oder durch einen nicht näher bezeichneten Kontakt erfolgen, der geschlossen wird, nachdem der Rahmen auf den Formkasten aufsitzt. Zweckmäßig ' wird dieser Kontakt durch die noch weiter nach unten absitzende Kolbenstange 38 betätigt.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, daß eine fertige Form, eben fertig verdichtet durch Pressen, wie Fig. 3 dies zeigt, sich auf der Maschine befindet. Nun wird durch Betätigung eines nicht gezeichneten Steuerorgans das Druckmedium unter dem Preßkolben 2 abgelassen, der Preßkolben 2 und damit der Rütteltisch 3 a mit der Modelleinrichtung 4 bzw. 5 und der fertigen Form senken sich. Die Preßplatte 30 wird in die ausgeschwenkte Stellung bewegt, wie sie Fig. 2 zeigt, und die fertige Form auf bekannte Art abgehoben. Nach dem Aufsetzen eines neuen Formkastens 6 wird durch Betätigung eines weiteren, ebenfalls nicht gezeichneten Steuerorgans,' welches mit dem bereits erwähnten kombiniert sein kann, das Druckmedium unter dem Kolben 39 abgelassen, dieser senkt sich und senkt damit auch den Füllrahmen 7, bis er auf dem Formkasten 6 aufsitzt, wo er durch Anschläge 7/, wie Fig. 1 zeigt, auf dem Formkasten 6 in horizontaler Richtung geführt wird, worauf durch weiteres Absenken des Kolbens 39 bis auf den Boden des Zylinders 40 die konischen Bolzen 37 aus den Augen 33, 34, 35 herausgezogen werden, so daß der Füllrahmen 7 ohne körperlichen Zusammenhang mit den Bolzen 37 und damit mit der Kolbenstange 38 usw. ist. Gleichzeitig wird durch Betätigung eines Kontaktes dem Elektromagneten 44 Strom zugeführt und damit das Rüttelsieb 42 betätigt.

Der Formsand wird nun auf die Modelle 5 und die Formplatte 4 aufgestreut, wobei dieser dauernd aus dem Silo 43 nachströmt. Nach dem Aufsieben der notwendigen, an einem Zeitschalter einstellbaren Menge wird der Strom unterbrochen, der Elektromagnet 44 steht still, und das Aufsieben des Formsandes hört auf. Das nun einsetzende Vorverdichten durch Rütteln wird durch Betätigung des bereits erwähnten Steuerorgans auf bekannte Weise durchgeführt. Nachdem der Formsand vorverdichtet ist, wird durch Betätigung eines weiteren Steuerorgans, das mit den bereits erwähnten ebenfalls kombiniert sein kann, dem Zylinder 19 über die Öffnung 19 a ein Druckmedium zugeführt, während das auf der Gegenseite befindliche Druckmedium über die Öffnung 19 b abströmen kann. Die Schaufel 8 wird somit durch Bewegung des Kolbens 18 a über Kolbenstange 18, Zahnrad 17, Kettenräder 12 und Ketten 10 von der in Fig. 1 gezeichneten Stellung in die in Fig. 4 dargestellte Stellung geschoben, während gleichzeitig die Klappe 9 durch die Bolzen 24 in die in Fig. 4 gezeichnete Stellung angehoben wird. Dadurch wird der über dem Formkasten 6 befindliche überschüssige Formsand bis auf die Höhe des innen vorstehenden Randes 7 a des Füllrahmens 7 abgeschält und fällt durch den Gitterrost 26 in den Sandrückförderkanal 27. Durch Rückführung des entsprechenden Steuerorgans erhält der Zylinder 19 über die Öffnung 19 & ein Druckmedium zugeführt, während das auf der Gegenseite befindliche Druckmedium über die Öffnung 19 a abströmen kann, wodurch gegenläufig dem bereits erwähnten Vorgang die Schaufel 8 in die in Fig. 1 gezeichnete Stellung zurückgezogen und die Klappe 9 in die in Fig. 1 gezeichnete Stellung abgesenkt wird. Gleichzeitig erhält der Zylinder 40 Druck, hebt den Kolben 39, damit die Kolbenstange 38, den Kopf 36 mit den darin befestigten Zentrierbolzen 37 an, wobei nach Zurücklegung eines Teilhubes über die konischen Bohrungen in den Augen 33, 34 und 35 auch der Füllrahmen 7 in die in Fig. 3 gezeichnete Stellung angehoben wird, die durch die ■ Hubbegrenzung des Kolbens 39 in der abgesetzten Bohrung des Zylinders 40 festgelegt ist, Nach dem Einschwenken der Preßplatte 30 von der in Fig. 2 gezeichneten in die in Fig. 3 dargestellte Lage wird unter den Preß -

ίο kolben 2 durch Betätigung eines Steuerorgäns ein Druckmedium zugeführt, worauf sich dieser und damit der Rütteltisch 3 α, die Formplatte 4, das Modell 5 und der Formkasten 6 anheben und die vorverdichtete Form so gegen die Preßplatte 30 anpressen, daß der im vorverdichteten Zustand den Formkasten in der Form einer abgestumpften Pyramide überragende Formsand bis zur Formkastenoberkante zusammengedrückt wird. Nach dem Fertigverdichten beginnt die Arbeitsfolge von neuem.

Die Idee der Erfindung ist nicht an die beschriebene Einrichtung gebunden und auch nicht ausschließlich an die beschriebene Arbeitsfolge. Es kann z. B. das Vorverdichten durch Rütteln bereits während des Einfüllens des Formsandes eingeleitet werden. Ferner ist im speziellen darauf hinzuweisen, daß das Verfahren weder an die gezeichnete Siloform noch an das Aufstreuen gebunden ist. Das Verfahren kann an allen Formmaschinentypen, sowohl an »Abhebemaschinen« als auch an »Wendemaschinen«, angewendet werden; es ist lediglich an das Vorhandensein entsprechender Mittel zum Vorverdichten und Nachver- . dichten gebunden. Anstatt mit geradlinig geführten flachen Schaufeln die überschüssige körnige Masse über dem Formkasten eben abzutrennen, kann die Abschnittfläche auch zwei- oder dreidimensional uneben erzeugt werden. Ferner ist es nicht notwendig, die Schaufeln zum Abtrennen der überschüssigen körnigen Masse mit dem Füllrahmen zu kombinieren. Dieser letztere kann mehrteilig ausgebildet sein, so daß die Abtrennmittel selbständig getrennt gelagert werden können.

Claims (6)

1. Patentansprüche·.

   I.Verfahren zur maschinellen Herstellung von Gießereiformen aus Formsand, bei welchem dieser unter Verwendung eines auf dem Formkasten aufsetzbaren Füllrahmens durch Rütteln vorverdichtet und dann einer Nachverdichtung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst über der Modelleinrichtung mehr Formsand eingefüllt, als die fertige Form benötigt, und dieser Überschuß durch die Formkastenhöhe vergrößernde Mittel derart gestützt wird, daß er über der ganzen Fläche der Modelleinrichtung auffüllbar ist, so daß der überschüssige Formsand beim Rütteln eine Vergleichmäßigung der Vorverdichtung bewirkt, worauf der Überschuß zwischen Vorverdichtung und Nachverdichtung abgetrennt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rüttelschlag beim Vorverdichten elastisch so stark gedämpft wird, daß der Formsand im unteren Teil höherer Füllungsschichten stärker vorverdichtet wird als im unteren Teil niederer Schichten.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverdichtungsintensität so stark gewählt wird, daß im untersten Teil der höchsten Füllungsschichten des Formsandes bereits der angestrebte Endverdichtungs- grad erreicht wird.
4. 4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen auf den Formkasten aufsetzbaren Füllrahmen (7), der mit einer Vorrichtung, z. B. mit einer Schaufel (8), zur Abtrennung des Überschusses des Formsandes versehen ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllrahmen (7) einen nach unten vorstehenden Rand (7 b) aufweist, der zweckmäßigerweise pyramidenförmig angeschrägt ist und dessen Höhe der Volumenverminderung beim Nachverdichten entspricht.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Kolbenstange (38) befestigte Kopf (36) konische Bolzen (37) aufweist, die in konische Löcher (33 bis 35) des Füllrahmens greifen und aus diesen heraustreten, sobald der Füllrahmen auf dem Formkasten aufsitzt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 741 383;
   österreichische Patentschriften Nr. 57 020, 169 105; britische Patentschrift Nr. 394 667;
   USA.-Patentschrift Nr. 1 554 402.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen