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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer abgießbaren Markierung an einem Kern oder an einer Gießform, bevorzugt an einem Sandkern oder an einer Sandgießform, für den Abguss eines Gießteiles.
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Um Gießereiprodukte in Serienfertigung eindeutig identifizierbar zu machen, bedarf es einer eindeutigen Kennzeichnung. Zur Vermeidung von Fehlern durch Vertauschen wird eine Kennzeichnung des Gußteiles zu einem möglichst frühen Zeitpunkt des Produktionsprozesses angestrebt. Ziel ist eine direkte Kennzeichnung des Gußteiles während des Urformens.
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Aus dem Stand der Technik bekannt ist die Anordnung einer Gießuhr in einer die Gussteiloberfläche bestimmenden Oberfläche des Formhohlraumes einer Gießform. Eine solche Gießuhr wird beispielsweise in der
DE 199 58 123 C2 beschrieben. Für Gießformen oder Kerne sind derartige Gießuhren jedoch nicht anwendbar. Hinzu kommt, dass die Informationsmenge einer Gießuhr vergleichsweise gering ist.
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Aus der
DE 199 25 674 B4 ist bekannt, mit der Bereitstellung einer Gießform ein Codeplättchen zu erstellen, das vor dem Abguss an einer Gießformoberfläche, die die Gussteiloberfläche bestimmt, befestigt wird. Das Codeplättchen ist so ausgebildet, dass es nach dem Erstarren des Gussteiles zerfällt. Zur Identifizierung des entformten Gussteiles wird der Abguss des Codeplättchens in der Oberfläche des Gussteiles von einem Gerät gelesen. Die Lösung hat jedoch den Nachteil, dass ein Vertauschen der Codeplättchen möglich ist. Die Eindeutigkeit der Markierung eines Gussteiles ist damit nicht zweifelsfrei gegeben. Die Lösung erfordert außerdem zusätzliche Arbeitsschritte, nämlich die Fertigung und das Einlegen der Codeplättchen in die Gießform.
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Eine andere Methode der Fertigung abgießbarer Markierungen an einem Sandkern oder an einer Sandgießform besteht darin, in die die Gussteiloberfläche bestimmende Oberfläche eines fertiggestellten Sandkernes oder einer fertiggestellten Sandgießform nachträglich eine Gravur einzuarbeiten.
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Oliver Fehr beschreibt in „PTS – Einzelteilnachverfolgung in der Gießerei" (Gießerei 94 (2007), Heft 7, Seite 78–82) das Einbringen einer abgießbaren Gravur in einen fertiggestellten Sandkern mittels eines Lasers. Die Laser-Gravurtechnik kann jedoch nur bedingt in bestehende automatisierte Anlagen zur Fertigung von Sandkernen oder Sandgießformen integriert werden. Sie stellt außerdem einen zusätzlichen Arbeitsschritt bei der Fertigung von Sandkernen dar und ist mit hohen Kosten verbunden. Im Artikel „Feine Spuren im Sand: Richter-Gravieranlagen beschriften preiswert Sandkerne in Gießereien" (http://www.werkzeugforum.de/Feine_Spuren_im_Sand_Richter-Gravieranlagen_beschriften_preiswert_Sandkerne_in.4392.98.html) wird die Einbringung einer Gravur in die die Gussteiloberfläche bestimmende Oberfläche eines fertiggestellten Sandkernes mittels spezieller Gravierstichel und einer automatisierten Gravieranlage beschrieben. Auch das Herstellen einer Gravur in die Oberfläche eines fertiggestellten Sandkernes mittels eines Gravierstichels und einer automatisierten Gravieranlage stellt einen zusätzlichen Arbeitsschritt dar und ist mit erheblichen zusätzlichen Kosten verbunden.
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Die Analyse des Standes der Technik zeigt, dass bekannte Lösungen zur Erzeugung einer abgießbaren Markierung an einem Kern oder an einer Gießform, insbesondere an einem Sandkern oder an einer Sandgießform, entweder nicht ausreichend sicher sind, was die Eindeutigkeit der Markierung eines abzugießenden Gussteiles betrifft, oder sich nicht oder nur mit hohem Aufwand in bestehende automatisierte Anlagen zur Fertigung von Kernen oder Gießformen integrieren lassen und mit erheblichen zusätzlichen Kosten verbunden sind. Außerdem sind alle bekannten Lösungen zur Erzeugung einer abgießbaren Markierung an einem Kern oder an einer Gießform mit mindestens einem zusätzlichen Arbeitsschritt bei der Fertigung eines Kernes oder an einer Gießform verbunden.
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Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung einer abgießbaren Markierung an einem Kern oder an einer Gießform für den Abguss eines Gießteiles, die die vorgenannten Nachteile vermeidet.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer abgießbaren Markierung an einem Kern oder an einer Gießform für den Abguss eines Gießteiles mit den Merkmalen des 1. Anspruches gelöst. Die Ansprüche 2 bis 8 beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst mindestens
- a) mehrere positionsvariable mechanische Mittel, die an einem definierten Ort der den Kern abbildenden Form oder des den Formhohlraum der Gießform abbildenden Modells, Formelementes oder Formkastens so angeordnet sind, dass bei der Fertigung des Kernes oder der Gießform abgießbare Aufwölbungen oder Ausnehmungen in einer beim Gießprozess die Oberfläche des Gussteiles bestimmenden Oberfläche des Kernes oder der Gießform ausgebildet werden, wobei die Gesamtheit der von den positionsvariablen mechanischen Mittel ausgebildeten Aufwölbungen oder Ausnehmungen einen Markierungscode darstellen,
- b) ein in Richtung der Oberfläche des Kernes oder der Oberfläche der Gießform vor den die abgießbaren Aufwölbungen oder Ausnehmungen ausbildenden positionsvariablen mechanischen Mitteln angeodnetes elastisch verformbares Element,
- c) ein System zur Erzeugung sowie zur Übertragung einer Stellkraft zur Positionierung der positionsvariablen mechanischen Mittel und
- d) ein mit dem System zur Erzeugung einer Stellkraft verbundenes Steuerungssystem zur Einstellung des Markierungscodes.
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Bevorzugt sind die positionsvariablen mechanischen Mittel als innerhalb eines Grundkörpers zwischen mindestens zwei Positionen bewegbare Stößel ausgebildet. Die Stößel sind in im Grundkörper ausgebildeten Kanälen angeordnet, jeweils separat bewegbar und werden durch das System zur Erzeugung sowie zur Übertragung einer Stellkraft zwischen den mindestens zwei Positionen in den Kanälen gleitend hin- und herbewegt, wobei sie in einer ersten vorgeschobenen Position gegen das elastisch verformbare Element drücken und dieses ausbeulen, so dass in der die Oberfläche des Kernes oder die Oberfläche des Gießhohlraumes der Gießform bestimmenden Oberfläche des elastisch verformbaren Elementes eine Aufwölbung ausgebildet wird, und in einer zweiten zurückgezogenen Position das elastisch verformbare Element nicht verformen.
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Das elastisch verformbare Element weist bevorzugt als Einlauföffnungen für die Stößel Sacklöcher auf, die korrespondierend zu den im Grundkörper befindlichen Kanälen angeordnet sind. Die Stößel greifen mindestens in der ersten vorgeschobenen Position in die Kanäle ein und drücken gegen den Boden des Sackloches, wobei dieser wie vorstehend beschrieben verformt wird, so dass in der die Oberfläche des Kernes oder die Oberfläche des Gießhohlraumes der Gießform bestimmenden Oberfläche eine Aufwölbung ausgebildet wird. Besonders bevorzugt sind das elastisch verformbare Element und die Sacklöcher im elastisch verformbaren Element so ausgebildet, dass die Stößel in allen Positionen ihrer Hin- und Herbewegung mindestens partiell in die Sacklöcher eingreifen.
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Der Boden der Sacklöcher kann eben ausgebildet sein und ebenso die den Sacklöchern abgewandte Oberfläche des elastisch verformbaren Elementes, die die Oberfläche des Kernes oder die Oberfläche des Gießhohlraumes der Gießform bestimmt, welche dann im nicht durch die Stößel verformten Zustand eben bleibt. Die den Sacklöchern abgewandte Oberfläche des elastisch verformbaren Elementes kann im Bereich eines, mehrerer oder aller Sacklöcher jeweils korrespondierend zu einem Sackloch auch konvex gewölbt ausgebildet sein, so dass im nicht durch den Stößel verformten Zustand die in der Oberfläche des elastisch verformbaren Elementes, die die Oberfläche des Kernes oder die Oberfläche des Gießhohlraumes der Gießform bestimmt, im Bereich des Bodens eines Sackloches jeweils eine Ausnehmung ausgebildet wird.
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Zwischen einem Stößel und dem Boden eines Sackloches kann ein Koppelelement vorgesehen sein, um den Boden eines Sackloches an einen Stößel anzukoppeln, so dass dieser jeder Hin- und Herbewegung des Stößels folgt und entsprechend Aufwölbungen oder Ausnehmungen in der Oberfläche des elastisch verformbaren Elementes, die die Oberfläche des Kernes oder die Oberfläche des Gießhohlraumes der Gießform bestimmen, ausgebildet werden.
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Ein Stößel kann auch in mehr als in zwei Positionen einer Hin- und Herbewegung, beispielsweise in drei Positionen, positionierbar sein. Er kann dann in einer ersten vorgeschobenen Position gegen das elastisch verformbare Element drücken und dieses ausbeulen, so dass korrespondierend zum Boden eines Sackloches, d. h. im Wirkbereich des Stößels, in der die Oberfläche des Kernes oder die Oberfläche des Gießhohlraumes der Gießform bestimmenden Oberfläche des elastisch verformbaren Elementes eine Aufwölbung ausgebildet wird. In einer zweiten zurückgezogenen Position des Stößels wird korrespondierend zum Boden eines Sackloches eine Ausnehmung in der die Oberfläche des Kernes oder die Oberfläche des Gießhohlraumes der Gießform bestimmenden Oberfläche des elastisch verformbaren Elementes ausgebildet und in einer dritten Position des Stößels wird die die Oberfläche des Kernes oder die Oberfläche des Gießhohlraumes der Gießform bestimmende Oberfläche des elastisch verformbaren Elementes im Wirkbereich des Stößels eben sein.
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Zur Erzeugung eines Matrixcodes als abgießbare Markierung sind in einem Grundkörper mehrere positionsvariable mechanische Mittel, beispielsweise in Form von in Kanälen gleitenden beweglichen Stößeln, angeordnet, wobei die Gesamtheit der angeordneten Kanäle bzw. Stößel eine Matrix bilden. Die die Oberfläche eines Kernes oder die Oberfläche eines Gießhohlraumes einer Gießform bestimmende Oberfläche der Vorrichtung wird von einem am Grundkörper angeordneten, die Öffnungen der die beweglichen Stößel führenden Kanäle überdeckenden elastischen Element gebildet. Jeder Stößel ist durch das System zur Erzeugung sowie zur Übertragung einer Stellkraft einzeln ansteuerbar und kann je nach Ausbildung in zwei oder mehr Positionen positioniert werden. Durch das Steuerungssystem wird ein aus Aufwölbungen und Ausnehmungen bzw. ebenen Oberflächenabschnitten bestehender Matrixcode generiert, der über das System zur Erzeugung sowie zur Übertragung einer Stellkraft entsprechende Positionen der Stößel bewirkt. Je nach Position eines Stößels wird in der Oberfläche des elastisch verformbaren Elementes, die die Oberfläche des Kernes oder die Oberfläche des Gießhohlraumes der Gießform bestimmt, an der mit dem Stößel korrespondierenden Stelle eine Aufwölbung, eine Ausnehmung bzw. ein ebener Oberflächenabschnitt gebildet. Die Gesamtheit der Aufwölbungen, Ausnehmungen bzw. ebenen Oberflächenabschnitte bilden den Matrixcode.
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Die Einbringung abgießbarer Markierungen in einen Kern oder eine Gießform für den Abguss eines Gießteiles hat den Vorteil, dass die Vorrichtung zur Erzeugung dieser abgießbaren Markierungen nicht durch den Gießprozess belastet wird und daher nicht für entsprechend hohe Temperaturen ausgelegt sein muss.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für die Erzeugung einer abgießbaren Markierung an einem Sandkern oder an einer Sandgießform anwendbar. Sie kann aber mit Vorteil auch für die Erzeugung einer abgießbaren Markierung an einem Wachskern oder an einer Wachsgießform sowie an einem Kern oder einer Gießform für das Lost-Foam-Verfahren angewendet werden.
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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass die positionsvariablen mechanischen Mittel nicht direkt mit dem Formstoff, z. B. Formsand des Sandkernes oder der Sandgießform, mit Bestandteilen des Formstoffbinders oder ggf. auch mit Schlichte in Kontakt kommen. Dadurch wird eine Verschmutzung der positionsvariablen Mittel und ggf. der Gleitbahnen, in denen sie sich bewegen, mit Formstoff oder mit Bestandteilen des Formstoffbinders, ggf auch mit Schlichte, verhindert.
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Die Ausbildung des elastisch verformbaren Elementes bestimmt wesentlich die durch die positionsvariablen mechanischen Mittel, beispielsweise die Stößel, in einer ersten vorgeschobenen Position bewirkten Aufwölbungen. Diese Aufwölbungen bilden sich bei geeigneter Ausbildung des elastisch verformbaren Elementes weitgehend unabhängig von der Form eines Stößels als gut abgießbare ballige Aufwölbung aus. Kanten, die insbesondere bei Sandkernen oder Sandgießformen zum Abbrechen neigen, werden vermieden. Die vorgenannte Ausbildung des elastisch verformbaren Elementes betrifft die Abmessungen des elastisch verformbaren Elementes, insbesondere die Abmessungen des Bodens der Sacklöcher und natürlich die elastischen Eigenschaften des elastisch verformbaren Elementes.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung für die Erzeugung einer abgießbaren Markierung an einem Sandkern oder an einer Sandgießform weiter erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
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1: die Draufsicht auf die die Oberfläche eins Sandkernes oder des Gießhohlraumes einer Sandgießform bestimmende Oberfläche einer Vorrichtung mit einem Matrixcode, in
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2: einen Schnitt durch eine Vorrichtung (schematisch), in
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3: einen Schnitt durch eine weitere Vorrichtung (schematisch), in
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4: eine 3-D-Darstellung der die Oberfläche eins Sandkernes oder des Gießhohlraumes einer Sandgießform bestimmenden Oberfläche einer Vorrichtung mit einem Matrixcode und in
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5: einen Schnitt durch eine weitere Vorrichtung (schematisch).
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1 zeigt die Draufsicht auf die die Oberfläche 1 eines Sandkernes oder des Gießhohlraumes einer Sandgießform bestimmende Oberfläche einer Vorrichtung mit einem Matrixcode aus 6 Zeilen und 6 Spalten mit insgesamt 36 positionsvariablen mechanischen Mitteln in Form von in entsprechend der gezeigten Matrix angeordneten Kanälen 2 in einem Grundkörper 3 hin- und herbewegbaren Stößeln 4. Von den hin- und herbewegbaren Stößeln 4 sind 23 in einer ersten vorgeschobenen Position positioniert, während 13 in einer zweiten zurückgezogenen Position positioniert sind. 2 zeigt einen Schnitt durch die vorbeschriebene Vorrichtung entlang der Schnittlinie A-A. In einem Grundkörper 3 sind Kanäle 2 eingearbeitet, in denen Stößel 4 hin- und herbewegbar angeordnet sind. Die Stößel 4 sind mit einem System 5 zur Erzeugung sowie zur Übertragung einer Stellkraft wirkverbunden, und zwar derart, dass jeder Stößel 4 einzeln hin- und herbewegt und in zwei Positionen, einer ersten vorgeschobenen Position 6 und einer zweiten zurückgezogenen Position 7, positioniert werden kann. Gegenüberliegend zum System 5 zur Erzeugung sowie zur Übertragung einer Stellkraft ist am Grundkörper 3 ein elastisch verformbares Element 8 angeordnet. Zur Halterung und Fixierung des elastisch verformbaren Elementes 8 greift dieses in eine umlaufende Nut 9 am Grundkörper 3 ein. Im elastisch verformbaren Element 8 sind in der dem Grundkörper 3 zugewandten Fläche Sackbohrungen 10 korrespondierend zu den Kanälen 2 im Grundkörper 3 angeordnet, in die die Stößel 4 eingreifen, und zwar sowohl in der ersten vorgeschobenen Position 6 als auch in der zweiten zurückgezogenen Position 7.
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In der ersten vorgeschobenen Position 6 drückt ein Stößel 4 gegen den Boden des Sackloches 10 und verformt diesen dabei derart, dass an der dem Grundkörper 3 gegenüberliegenden Oberfläche 1 des elastisch verformbaren Elementes 8 eine Aufwölbung 11 ausgebildet wird. In der zweiten zurückgezogenen Position 7 liegt der Stößel 4 lediglich am Boden des Sackloches 10 an, ohne dass dabei das elastisch verformbare Element 8 verformt wird. Die dem Grundkörper 3 gegenüberliegende Oberfläche 1 bleibt im Wirkbereich eines in der zweiten zurückgezogenen Position 7 positionierten Stößels 4 unverformt, d. h. eben.
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Zum bestimmungsgemäßen Gebrauch der Vorrichtung zur Erzeugung einer abgießbaren Markierung wird diese so in einer Form zur Herstellung eines Sandkernes oder eines den Formhohlraum einer Sandgießform abbildenden Modells, Formelementes oder Sandformkastens angeordnet, dass die Oberfläche 1 des elastisch verformbaren Elementes 8 einen Teil der Oberfläche der Form zur Herstellung eines Sandkernes oder des Modells, Formelementes oder Sandformkastens bildet, die die Oberfläche des Sandkernes oder des Formhohlraumes der Sandgießform bestimmt.
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3 zeigt den Schnitt einer anderen Ausbildung einer Vorrichtung zur Erzeugung einer abgießbaren Markierung an einem Sandkern oder an einer Sandgießform. Das elastisch verformbare Element 8 ist bei dieser Ausbildung der Vorrichtung deutlich breiter ausgebildet und zur Halterung und Fixierung mit dem Grundkörper 3 verklebt. Die Sacklöcher 10 im elastisch verformbaren Element 5 sind entsprechend tiefer ausgebildet.
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4 veranschaulicht in einer dreidimensionalen Darstellung die Oberfläche 1 des elastisch verformbaren Elementes 8 mit Aufwölbungen 11. Die Aufwölbungen 11 weisen eine ballige Form auf. Kanten werden weitgehend vermieden.
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Schließlich zeigt 5 den Schnitt einer anderen Ausbildung einer Vorrichtung zur Erzeugung einer abgießbaren Markierung an einem Sandkern oder an einer Sandgießform, wobei bei dieser Ausbildung die Stößel 4 in drei Positionen positionierbar sind. Dies sind eine erste vorgeschobene Position 6, eine zweite zurückgezogene Position 7 und eine Zwischenposition 12. Die Stirnseiten der Stößel 4 sind jeweils mit einem Koppelelement 13 an den Boden eines Sackloches angekoppelt.
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Das elastisch verformbare Element 8 ist bei dieser Ausbildung der Vorrichtung so ausgebildet, dass im unverformten Zustand jeweils korrespondierend zum Ort eines Sackloches 10 bzw. zum Boden eines Sackloches in der Oberfläche 1 eine Ausnehmung 14 ausgebildet ist. Wird ein Stößel 4 in der ersten vorgeschobenen Position 6 positioniert, wird das elastisch verformbare Element 8 im Wirkbereich dieses Stößels 4 bzw. im Bereich dieses Sackloches 10 soweit verformt, dass in der Oberfläche 1 eine Aufwölbung 11 ausgebildet wird. Wird ein Stößel 4 in der zweiten zurückgezogenen Position 7 positioniert, bleibt das elastisch verformbare Element 8 im Wirkbereich dieses Stößels 4 bzw. im Bereich dieses Sackloches 10 unverformt, so dass in der Oberfläche 1 eine Ausnehmung 14 verbleibt. Wird ein Stößel 4 in der Zwischenposition 12 positioniert, wird das elastisch verformbare Element 8 im Wirkbereich dieses Stößels 4 bzw. im Bereich dieses Sackloches 10 soweit verformt, dass die Oberfläche 1 eben ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Oberfläche
- 2
- Kanal
- 3
- Grundkörper
- 4
- Stößel
- 5
- System zur Erzeugung sowie zur Übertragung einer Stellkraft
- 6
- erste vorgeschobene Position (eines Stößels 4)
- 7
- zweite zurückgezogene Position (eines Stößels 4)
- 8
- elastisch verformbares Element
- 9
- Nut
- 10
- Sackloch
- 11
- Aufwölbung
- 12
- Zwischenposition (eines Stößels 4)
- 13
- Koppelelement
- 14
- Ausnehmung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19958123 C2 [0003]
- DE 19925674 B4 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Oliver Fehr beschreibt in „PTS – Einzelteilnachverfolgung in der Gießerei” (Gießerei 94 (2007), Heft 7, Seite 78–82) [0006]
- Artikel „Feine Spuren im Sand: Richter-Gravieranlagen beschriften preiswert Sandkerne in Gießereien” (http://www.werkzeugforum.de/Feine_Spuren_im_Sand_Richter-Gravieranlagen_beschriften_preiswert_Sandkerne_in.4392.98.html) [0006]