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Die
Erfindung betrifft eine Rüttelvorrichtung und ein Verfahren
zum Entfernen des Kernsandes aus hohlen Gussstücken mittels
einer Rüttelvorrichtung nach der im Oberbegriff von Patentanspruch
1 näher definierten Art.
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Eine
derartige Rüttelvorrichtung ist z. B. in der
DE 69230160 T2 zur europäischen
Patentschrift
EP 0524302
B1 offenbart. Das Gussstück wird dabei im Innern
der Maschine zwischen einer Stützplatte und einer Spannplatte
eingeklemmt, wonach es klopfsicher festgelegt ist. In der Stützplatte,
die in einer Querebene der insgesamt länglichen Rüttelmaschine
nahe einer ihrer Stirnseiten angeordnet ist, befindet sich zentral
eine Durchtrittsöffnung für einen Klopfhammer,
der horizontal verschiebbar an der Rüttelmaschine angeordnet
ist. Gegen die Klopfrichtung des Drucklufthammers ist die linear
schiebegeführte Gussstückaufnahme federnd nachgiebig über das
Gaspolster eines Niederdruckzylinders abgestützt. Der Führungsschlitten
der Gussstückaufnahme ist über vier parallelogrammartige
Pendelstützen aufgehängt und wird über
einen Kurbelantrieb mit Doppelexzenter von einem Getriebemotor über
einen kurzen Verschiebeweg hin- und herbewegt. Durch diese Pendelschwingung
mit kurzem Hub entsteht bei jedem Richtungswechsel ein Ruck, so
dass aus den Ruckbeschleunigungen die erwünschte Rüttelbewegung
zur weiteren Zerkleinerung der durch Klopfen des Drucklufthammers
vom Gussstück abgelösten Kernsandbrocken entsteht.
Nachdem sich der Gusskern aufgelöst hat, ist vorgesehen,
dass das Gussstück gelöst und mit der offenen
Seite nach unten auf die Aufnahme gelegt wird, wodurch der gelöste
Kernsand durch Schwerkraftwirkung herausrieseln und z. B. auf ein
entsprechend angeordnetes Förderband zum Abtransport des
Formsandes gelangen kann. Als nachteilig kann bei dieser Rüttelmaschine der
Umstand angesehen werden, dass das Lösen der Spanneinrichtung
und das anschließende Umlagern sowie das ggf. erneut erforderliche
Festlegen des Gussstücks manuell vorgenommen werden muss,
was relativ zeitaufwändig ist. Da das Gussstück
dabei im Innern der Rüttelmaschine und dadurch in einem
Abstand zur Bedienperson verbleibt, sind zudem die ergonomischen
Bedingungen für die Bedienperson ungünstig.
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Des
Weiteren ist aus der
DE
2947795 C2 eine Vorrichtung zum Entfernen von Kernen aus Gussstücken
bekannt, wobei die Aufnahme für das Gussstück
selbst ergonomisch günstig auf einer leicht zugänglichen
Seite der Vorrichtung angeordnet ist. Bei der Vorrichtung handelt
es sich jedoch um einen pyramidenförmigen Tragtisch mit
sechs Umfangswänden, der karusselartig drehangetrieben
ist. An den Umfangswänden dieses Tragtisches befindet sich
jeweils eine Aufnahmevorrichtung für ein Gussstück,
die zwei Tragkonsolen und eine in einer Ebene zwischen diesen bewegten
Haltearm umfasst. Durch entsprechende Teildrehung des Drehtisches
werden die Gussstücke somit nacheinander in einer Überdeckungsstellung
zu einem Schlaghammer einer Klopfstation positioniert, wonach das
entsprechend positionierte Gussstück vom Schlaghammer geklopft
werden kann. Diese Vorrichtung arbeitet ausschließlich mit
der Klopftechnik, wodurch sich die Sandstrahlwirkung von Kernbrocken
und Sandkörnern nur sehr unvollkommen für den
Entkernungsvorgang nutzen lässt. Somit ist diese Vorrichtung
zum Entkernen schlagempfindlicher Gussstücke wenig geeignet.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rüttelvorrichtung
und ein zugehöriges Verfahren zum Entfernen des Kernsandes
aus hohlen Gussstücken dahin gehend zu verbessern, dass ein
schnelles und vollständiges Entfernen des Kernsandes unter
günstigen ergonomischen Bedingungen für die Bedienperson
möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen
und durch ein Verfahren mit den in Anspruch 15 genannten Merkmalen
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Da
sich der die Aufnahmeeinrichtung für das Gussstück
aufweisende Teil der Rüttelvorrichtung erfindungsgemäß im
Gestellrahmen drehen lässt, kann das in der Aufnahmeeinrichtung
festgelegte Gussstück von seiner Klopfstellung zum Ablösen
des Kernsandes in eine Ausschüttstellung für den
abgelösten Kernsand gedreht werden, ohne dass die Spanneinrichtung
vorher umständlich gelöst werden müsste.
Hierdurch ergibt sich eine vereinfachte Handhabung der Rüttelvorrichtung
für deren Bedienperson bzw. für einen zur Automatisierung
eingesetzten Roboter. Unter Klopfstellung wird hierbei die Ausgangsposition
des Gussstücks verstanden, in der die Ausgießöffnung
des Gussstücks nach oben oder zur Seite gewandt ist, was
in Abhängigkeit der Gestalt des Gussstücks und
der Lage des Hohlraums variieren kann. Unter Ausschüttstellung
wird demgegenüber eine Position des Gussstücks
verstanden, in der die Hohlraumöffnung des Gussstücks
nach unten gewandt ist, so dass der Kernsand unter Schwerkrafteinfluss
und insbesondere unter der Einwirkung von Vibrationen restlos aus
dem Hohlraum des Gussstücks herausfallen bzw. herausrieseln
kann.
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Vorzugsweise
verläuft die Drehachse des drehbeweglichen Teils der Rüttelvorrichtung
annähernd horizontal, da das Gussstück hierdurch
während seiner Drehung innerhalb einer vertikalen Querebene
der Rüttelvorrichtung verbleibt. Hierdurch bleibt die Zugänglichkeit
des Gussstücks für die Bedienperson während
der Drehung erhalten und das Gussstück muss mittels der
Spanneinrichtung nur in einer Ebene festgelegt werden, was mit einfacheren Spannelementen
möglich ist.
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Vorteilhaft
ist die den Gusskern enthaltende Hohlraumöffnung des Gussstücks
in der Ausschüttstellung in eine Stellung überführt,
in der sie nach unten gewandt ist.
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Eine
sehr stabile Lagerung des drehbeweglichen Teils der Rüttelvorrichtung
wird möglich, wenn dieser als Trommel ausgebildet ist,
die über Drehteller an ihren Trommelenden auf entgegengesetzten Seiten
am Gestellrahmen gelagert ist.
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Um
unter den rauen Betriebsbedingungen der Rüttelvorrichtung
eine sehr robuste Lagerung der Trommel zu erreichen, ist diese vorzugsweise über Führungsrollen gelagert,
die über den Umfang der Drehteller verteilt angeordnet
sind und die zugeordneten Drehteller am Außenumfang führen.
Für den motorischen Drehantrieb der Trommel ist ein ebenfalls
sehr robuster Kettentrieb besonders geeignet.
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Um
in der Rüttelvorrichtung durch Vibrationsmotoren gegenläufig
wirkende Massenschwingungen erzeugen zu können, sind einer
oder mehrere Vibrationsmotoren der Trommel über einen Zwischenrahmen
elastisch gegenüber dem Gestellrahmen aufgehängt.
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Eine
bequeme Zugänglichkeit der Aufnahme für das Gussstück
ergibt sich, wenn die Aufnahme auf einer zugänglichen Stirnseite
eines Drehtellers der Trommel angeordnet ist. Das Gussstück
lässt sich auf einfache Weise durch Aufsetzen auf zwei Tragkonsolen
in die Aufnahme der Rüttelvorrichtung stellen, die im Abstand
voneinander aus dem Drehteller der Trommel herausstehen. Vorteilhaft
wird das Gussstück durch einen mit einer Hilfskraft schwenkbeweglichen
Spannhebel, in seine Auflagestellung auf den Konsolen niedergedrückt.
Aufgrund der relativ kleinen Querschnitte der beiden Konsolen und
des gegenüberliegenden Spannhebels wird das Ausfließen
des Kernsandes aus dem Gussstück in keiner Drehstellung
der Trommel nennenswert behindert.
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Damit
automatisch eine richtige Zuordnung des Klopfhammers bzw. der Klopfhämmer
zum festgelegten Guss stück erfolgt, ist jeder Klopfhammer der
Rüttelvorrichtung unter Zuordnung zur Gussstückaufnahme
mitdrehend am Drehteller angeordnet. Gerade bei schlagempfindlichen
Gussstücken ist es zweckmäßig, anstelle
eines schweren Klopfhammers mehrere leichte, parallel arbeitende
Klopfhämmer zu verwenden. Bei bekannten Pneumatikhämmern
nach dem Stößelprinzip besteht wegen ihrer schlanken
Bauweise problemlos die Möglichkeit, der Aufnahme für
das Gussstück zwei, drei oder auch mehr Klopfhämmer
zuzuordnen.
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Um
die Herstellkosten für die Rüttelvorrichtung gering
zu halten, wird der tragende Rahmen des Gestell vorzugsweise quaderförmig
gestaltet und aus abgelängten Halbzeugprofilen zusammengesetzt. Für
den Gestellrahmen besonders geeignet sind geschlossene Hohlprofile,
wobei Vierkantprofile z. B. durch Schraub- oder auch durch Schweißverbindungen
besonders problemlos und sauber zu fügen sind.
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Durch
die erfindungsgemäße Rüttelvorrichtung
wird ein neues Verfahren zum Entfernen des Kernsandes aus hohlen
Gussstücken möglich, das eine deutlich schnellere
Entkernung des Gussstücks ermöglicht als herkömmliche
Verfahren, bei denen das Gussstück nur gehämmert
und gerüttelt wird. Dieser Vorteil liegt darin begründet,
dass das Gussstück nicht mehr umgespannt werden muss, sondern bis
zum Abschluss der Entkernung in seiner Aufnahme verbleibt. Durch
das Drehen der Trommel ent stehen auch keine Zeitverluste, wenn während
der Drehung der Trommel gleichzeitig gerüttelt wird. Möglicherweise
kann die Trommel aber auch bereits in der letzten Klopfphase gedreht
werden, um die Effizienz des Verfahrens weiter zu steigern.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend sind
Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
prinzipmäßig dargestellt.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Schrägansicht der gesamten Rüttelvorrichtung,
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2 die
Beschickungsseite der Rüttelvorrichtung in Vorderansicht,
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3 die
Beschickungsseite gemäß 2 bei gedrehter
Gussstückaufnahme,
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4 eine
Seitenansicht der Rüttelvorrichtung, und
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5 eine
Unteransicht der Rüttelvorrichtung.
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In 1 ist
eine Rüttelvorrichtung 10 zu sehen, die zum Entfernen
von Gusskernen aus den Hohlräumen von Gussstücken
dient. Diese Rüttelvorrichtung 10 ist mittels
eines Gestells 11 insgesamt quaderförmig ausgebildet,
wobei entlang den Kanten des Quaders jeweils ein Vierkantrohr mit
gleichem Querschnitt verläuft. Die Vierkantrohre sind handelsübliche
Stahlrohrhalbzeuge, die durch Ablängen mittels eines Trennwerkzeuges
zugeschnitten und über aufgeschweißte Flanschplatten 12 an
ihren Enden miteinander verschraubt sind. Hierdurch ergibt sich ein
insgesamt sehr belastungsfähiger Rohrrahmenkäfig
als Basis für das Gestell 11.
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Der
Rechteckrahmen des Gestells 11 ist auf der vorderen Beschickungsseite
der Rüttelvorrichtung 10 sowie auf der gegenüberliegenden
Rückseite jeweils mit einer Tragplatte 13 bzw. 13' ausgefacht, wobei
die Tragplatten 13 bzw. 13' auf der Innenseite ihres
zugeordneten Rechteckrahmens des Gestells 11 aufliegend
befestigt und somit sehr stabil angebracht sind. Beide Tragplatten 13 und 13' weisen
im Mittelbereich zueinander spiegelsymmetrische runde Öffnungen
auf, durch deren Kreismitten die horizontale Drehachse einer Trommel 14 verläuft,
die über Drehteller 15 bzw. 15' an ihren
Enden und über die Tragplatten 13 und 13' im
Gestell 11 gelagert ist, wie an späterer Stelle
noch beschrieben werden wird. Die planen Drehteller 15 und 15' liegen
jeweils in einem geringen Abstand auf der Innenseite der ihnen zugeordneten
Tragplatte 13 bzw. 13' zu deren Ebene parallel
und überdecken dabei die runde Mittelöffnung in der
Tragplatte 13 bzw. 13'. Der Durchmesser der Drehteller 15 und 15' entspricht
dabei nahezu dem Abstand der seitlichen Vierkantrohre voneinander.
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Durch
eine Öffnung im Drehteller 15, die im unteren
Bereich angeordnet ist, stehen zwei Tragkonsolen 16 aus
der Trommel 14 heraus, die sich auf gleicher Höhe
befinden aber in einem seitlichen Abstand voneinander angeordnet
sind. Mit ihrer überwiegenden Länge befinden sich
die Tragkonsolen 16 dabei in der Nische, die am Umfang
vom Portal aus Vierkantrohr begrenzt ist. Auf die Tragkonsolen 16 ist ein
hohles Gussstück 17, z. B. ein Zylinderkopf aufgesetzt,
dessen Gusskern aus Formsand entfernt werden soll. Oberhalb des
aufgesetzten Gussstücks 17 ist ein Endbereich
eines Spannhebels 18 zu sehen, der zum Festlegen des Gussstücks 17 mittels
eines Spannvorganges nach unten verfahren werden kann. Hierzu dient
ein doppeltwirkender Pneumatikzylinder 19, durch dessen
Ansteuerung der Spannhebel 18 in der vertikalen Ebene zwischen
den Tragkonsolen 16 zum Festlegen und Lösen des
Gussstücks 17 in entgegengesetzten Richtungen
geschwenkt werden kann. Oberhalb der Spanneinrichtung sind am Drehteller 15 zwei
pneumatische Klopfhämmer 20 angeordnet, deren
als Hammerkopf dienende Stößel senkrecht nach
unten auf das Gussstück 17 gerichtet sind. Durch
pulsierendes Ausfahren der Klopfhammerstößel und
Auftreffen derselben am Gussstück, wird das Gussstück 17 somit
in bekannter Weise geklopft, wodurch der Gusskern nach einiger Zeit mittelbar
zu mehr oder weniger groben Brocken zerschlagen wird.
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Um
auf schnelle und bequeme Weise ein Entkernen von Gussstücken
zu ermöglichen, ist eine Drehung der Trommel 14 unter
Rüttelbeanspruchung der Rüttelvorrichtung 10 vorgesehen,
wobei die Trommel 14 z.B. von ihrer in 1 und 2 gezeigten
Klopfstellung um 180 Grad in ihre in 3 gezeigte
Wendestellung gedreht werden kann. Ein günstiger Drehmodus
muss nach den Besonderheiten der jeweiligen Gussstückserie
aufgefunden werden. So kann die Wirkung der Rüttelvorrichtung 10 bei
einigen Gussstücken besonders effektiv sein, wenn die Trommel
zunächst unter Rüttelbelastung um 90 Grad gedreht,
dann in der Zwischenstellung von 90 Grad gerüttelt und
danach in die Ausschüttstellung weitergedreht wird. Selbstverständlich
kann nach dem Klopfen auch eine kontinuierliche Drehung der Trommel 14 vorgesehen
werden. Sobald die Bedienperson feststellt, dass in der Ausschüttstellung kein
Kernsand mehr aus dem Gussstück rieselt, ist die Entkernung
abgeschlossen und das Gussstück 17 kann nach Drehung
der Trommel 14 in die Klopfstellung abgenommen werden.
Dieser Zustand kann auch auf einfache Weise sensorisch erfasst werden, wodurch
der Entkernungsvorgang mit geringem Steueraufwand vollautomatisch
ablaufen kann.
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Wie
in Verbindung mit den 4 und 5 zu erkennen
ist, sind im verjüngten Mittelbereich der Trommel 14 zwischen
den Drehtellern 15 und 15' zwei Vibrationsmotoren 21 angeordnet,
die mit der Ober- bzw. Unterseite eines Zwischenrahmens 22 fest
verschraubt sind. Bei den Vibrationsmotoren 21 handelt
es sich um handelsübliche Ausführungsformen, bei
der eine Schwungmasse exzentrisch rotiert, wobei die Unwucht zu
den Rüttelschwingungen führt. Der Zwischenrahmen
mit rechteckiger Grundform ist auf entgegengesetzten Seiten jeweils über
zwei Gummilager 23 elastisch an parallel gegenüberliegenden
Trommelwänden aufgehängt, wodurch er über
den Federweg der Gummilager relativbeweglich zur Trommel 14 schwingen
kann. Ferner ist er über zwei schwanenhalsförmige
Hebelarme mit den beiden Tragkonsolen 16 verbunden. Die
Rüttelschwingung der Vibrationsmotoren 21 wird
somit über die Tragkonsolen 16 in das zu entkernende
Gussstück 17 eingeleitet.
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Um
eine robuste Drehlagerung der Trommel 14 zu erreichen,
sind die Drehteller 15 und 15' über pilzkopfförmige
Führungsrollen 24 gelagert, die über den
Umfang des zugeordneten Drehtellers 15 bzw. 15' verteilt
angeordnet sind. Die Führungsrollen 24 stehen
von der inneren Breitseite der Tragplatte 13 bzw. 13' ab
und umgreifen den Umfang des zugeordneten Drehtellers 15 bzw. 15'.
Der zylindrische Schaft der Führungsrollen 24 besteht
hier aus drehbaren Lagerhülsen und wälzt sich
dadurch beim Drehen der Drehteller 15 bzw. 15' auf
dem Umfang des zugeordneten Drehtellers 15 bzw. 15' ab.
Als Antriebsmittel für die Trommel 14 dient ein
robuster Kettenantrieb. Hierzu ist der Drehteller 15' mit
einem Zahnring versehen, auf dem eine ihn umschlingende Rollenkette 25 läuft,
die ihrerseits von einem Ritzel 26 angetrieben wird. Das
Ritzel 26 ist in einem Abstand oberhalb des Drehtellers 15' auf
der Tragplatte 13' angeordnet, wodurch die Rollenkette 25 über
Kettenspanneinrichtungen straff gespannt gehalten ist.
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Die
Rüttelvorrichtung 10 könnte bei entsprechender
Auslegung auch auf der zugänglichen Seite des Drehtellers 15' mit
einer spiegelsymmetrischen Anordnung aus Tragkonsolen 16,
Spannhebel 18 und Klopfhämmern 20 versehen
sein, um die parallele Entkernung von zwei Gussstücken
mittels einer Rüttelvorrichtung zu ermöglichen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren umfasst insgesamt vier
Arbeitsgänge mit teilweise mehreren Arbeitsschritten.
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Im
ersten Arbeitsgang wird das Gussstück 17 auf die
Tragkonsolen 16 aufgesetzt und durch Herunterschwenken
des Spannhebels 18 mittels des nach Ansteuerung ausfahrenden
Pneumatikzylinders 19 zwischen Tragkonsolen 16 und
Spannhebel 18 fest eingeklemmt.
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Danach
wird das Gussstück 17 im zweiten Arbeitsgang von
den senkrecht nach unten ausfahrenden Stößeln
der beiden Klopfhämmer 20 geklopft, bis der Gusskern
zumindest in grobe Brocken zerfallen ist.
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Im
dritten Arbeitsgang wird das Gussstück 17 unter
Verbleib in der Aufnahme der Rüttelvorrichtung 10 gerüttelt
und dabei in Richtung der Ausschüttstellung gedreht. Hierbei
kommt es durch die Reibung der Formsandklumpen zum Zerbröseln
des Kernsandes.
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Danach
wird das Gussstück im vierten Arbeitgang durch Weiter-
oder durch Zurückdrehen der Trommel 14 in seine
Klopfstellung gedreht und der Pneumatikzylinder 19 hochgefahren,
wonach die Spanneinrichtung gelöst ist und das entkernte
Gussstück 17 von den Tragkonsolen 16 abgenommen werden
kann.
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Da
der Rüttelbetrieb der Vorrichtung 10 auch in der
Ausschüttstellung aufrechterhalten wird, kann die vollständige
Entfernung des Kernsandes in dieser Position zuverlässig
erreicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 69230160
T2 [0002]
- - EP 0524302 B1 [0002]
- - DE 2947795 C2 [0003]