-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umsetzen von Sandformen
und befaßt sich insbesondere mit der Handhabung von Sandformen, die durch Kohlendioxydgas
gehärtet worden sind.
-
Bei der Herstellung solcher Sandformen, beispielsweise von Formhälften
oder Kernen, ist es vorteilhaft, wenn eine Handhabung der Formhälften und Kerne
von Hand ausgeschaltet werden kann; und zwar insbesondere beim Abziehen der Formen
von dem Rahmen, Einlegen der Kerne in die Formhälften und Schließen der Formen.
Nenn eine vollständige Form mit einer automatischen Einrichtung hergestellt wird,
dann sollte eine Handhabung von Hand bei allen Verfahrensschritten ausgeschaltet
sein, einschließlich beim Fördern der vollständig zusammengesetzten Formen von der
Einrichtung weg. Solch eine Einrichtung zum automatischen Herstellen von Gießformen
ist in der deutschen Patentschrift 1261632 beschrieben.
-
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Umsetzen von Sandformen
dadurch gekennzeichnet, daß ein hohler Tragarm an die obere Fläche der Sandform
angelegt und daß aus dem Tragarm Luft kontinuierlich abgesaugt und damit in den
Poren der Sandform ein Unterdruck erzeugt wird, durch den die Sandform an dem Tragarm
gehalten wird.
-
Wenn sich auch die Erfindung ganz allgemein mit der Verwendung eines
»dynamischen Unterdruckes« bei der Handhabung und Behandlung von Sandformhälften
und Kernen befaßt, so ist beabsichtigt, daß dieser Ausdruck, wenn er hierbei verwendet
wird, eine ständige Druckdifferenz beschreibt, welche durch einen stetigen Strom
eines Strömungsmittels (in der Größenordnung von 1,0 bis 2,8 m3 von frischer Luft
pro Minute) durch ein poröses Medium erzeugt wird. Dieser Strom erzeugt einen Druckunterschied
von weniger als 50 cm Wassersäule. Natürlich hängt das Volumen der Frischluft, die
durch die Sandform gesogen wird, von der Fläche der Form, von ihrer Dicke und der
Feinheit des verwendeten Sandes ab. Dennoch ist das Volumen der Luft, das sich durch
die Form bewegt, angegeben, um dessen Größenordnung zu zeigen und um den »dynamischen
Unterdruck« des Verfahrens gemäß der Erfindung mit dem, was man einen »statischen
Unterdruck« oder eine Niederdruckzone nennen kann, zu vergleichen, die in einer
abgedichteten Kammer besteht, wobei der Frischluftstrom zum Aufrechterhalten des
Vakuums eigentlich etwa Null ist (vielleicht 15 cm-3 Frischluft pro Minute) und
wobei der absolute Druck jeden Wert bis beinahe Null annehmen kann.
-
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann dazu verwendet werden, eine
Formhälfte aus einem Formrahmen und von einem Modell abzuziehen, eine obere Formhälfte
und eine untere Formhälfte von ihrem Formrahmen abzuziehen und die Formhälften zusammenzubringen,
einen Kernkastenteil von einem Kernkasten, der einen Kern enthält, zu entfernen,
mehrere Kerne in die entsprechende Form einzulegen und auch bei anderen Arbeitsfolgen
Formteile und Kerne von ihrem Herstellungsort wegzubewegen und sie in der gewünschten
Stellung zueinander anzuordnen.
-
Das Abziehen einer Sandform von seinem Formrahmen und seinem Modell
kann dadurch erleichtert werden, daß Luft durch die Zwischenfläche zwischen der
Form und dem Modell eintreten kann. Diese Luft kann Atmosphärendruck oder einen
höheren Druck haben. Es kann so viel Luft abgesaugt werden, daß die Form von dem
Tragarm selbst beim Umkehren des Tragarmes gehalten wird. Wenn eine derart gehaltene
Form in die gewünschte Stellung gebracht worden ist, dann kann sie von dem Tragarm
dadurch gelöst werden, daß Luft von oder über Atmosphärendruck Zutritt zu dem Tragarm
ermöglicht wird.
-
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nun bei einer Ausführungsform
einer Umsetzeinrichtung für eine automatische Formmaschine an Hand der Zeichnungen
beispielshalber beschrieben. Dabei zeigt F i g. leine Seitenansicht einer Einrichtung
zur automatischen Herstellung von gießfertigen Formen und F i g. 2 eine Ansicht
einer Umsetzvorrichtung zum Umsetzen von Formen von der Abziehvorrichtung zur Formhälftenschließvorrichtung
von vorn.
-
Die Einrichtung nach F i g. 1 weist eine Reihe von Betriebsstationen
auf, die mit den Bezugszeichen 1 bis 7 bezeichnet sind. Die Station Nr.1 ist eine
Formhälftenschießstation, bei welcher zur Schaffung einer Formhälfte Sand in einen
Rahmen eingeschossen wird. An einer Station Nr. 2 ist eine Formrahmenumsetzvorrichtung
vorgesehen, die zwei diametral gegenüberliegende Arme aufweist, von denen einer
einen unteren Formrahmen und der andere einen oberen Formrahmen trägt.
-
Diese Formrahmen enthalten ein Modell für die untere Formhälfte bzw.
ein Modell für die obere Formhälfte. Die Formrahmenumsetzvorrichtung liefert wechselweise
einen leeren unteren Formrahmen mit Modell und einen leeren oberen Formrahmen mit
Modell an die Formhälftenschießstation und einen gefüllten oberen Formrahmen und
einen gefüllten unteren Formrahmen an eine Station Nr. 3, welche als Formhälftenabziehvorrichtung
dient. Neben der Abziehvorrichtung befindet sich eine Station Nr.4, welche eine
Formhälftenumsetzvorrichtung ist, die mit zwei Armen für die unteren Formhälften
und mit zwei Armen für die oberen Formhälften ausgestattet ist. Wenn der Abziehvorrichtung
ein gefüllter oberer Formrahmen zugeführt ist, wird einer der Arme für die obere
Formhälfte von der Station Nr. 4 so angeordnet, daß er den Abziehvorgang unterstützt
und die abgezogene obere Formhälfte zum Umsetzen zu einer Station Nr. 5, welche
die Formhälftenschließvorrichtung ist, trägt. In ähnlicher Weise erreicht ein Arm
für die untere Formhälfte die Abziehvorrichtung, wenn eine gefüllte untere Formhälfte
der Abziehvorrichtung durch die Formrahmenumsetzvorrichtung bei Station Nr. 2 zugeführt
wird. Der Tragarm für die obere Formhälfte bei Station Nr.4 überführt die fertige
obere Formhälfte einfach der Formhälftenschließvorrichtung, während der Tragarm
für die untere Formhälfte an der Station Nr. 4 beim Überführen einer fertigen unteren
Formhälfte zur Formhälftenschließvorrichtung die untere Formhälfte umkehrt, so daß
an der Formhälftenschließvorrichtung die obere und die untere Formhälfte in der
richtigen, einander zugewandten Stellung ankommen, wobei sie genau ausgerichtet
sind und sich in einem bestimmten Abstand voneinander befinden.
-
In der Zwischenzeit wird an einer Kernschießeinrichtung, welche Station
Nr.7 ist, Sand in einen Kernkasten eingeschossen: und nach dem Schießen werden die
Kerne an der Kernschießeinrichtung automatisch aus der Oberseite des Kernkastens
ausgestoßen, und danach wird der Kernkastenboden mit den
darauf
angeordneten Kernen von der Kernschießeinrichtung zur Formhälftenschließvorrichtung
umgesetzt und während dieses Umsetzens gestürzt.
-
Sämtliche obengenannten Arbeitsgänge sind zeitlich derart aufeinander
abgestimmt, daß zu einem gegebenen Zeitpunkt an der Formhälftenschließvorrichtung
eine untere Formhälfte mit nach oben weisenden Hohlräumen, der Kernkasten in gestürzter
Stellung und darüber eine fertige obere Formhälfte in gestürzter Stellung mit nach
unten weisenden Hohlräumen vorhanden sind. In dieser Vorrichtung werden der Kernkastenboden
und die untere Formhälfte zusammengebracht, um die Kerne in die untere Formhälfte
einzusetzen und um die Kerne unmittelbar danach aus dem Kernkastenboden zu entnehmen,
der dann automatisch zu der Kernschießeinrichtung zurückgeführt wird. Unmittelbar
danach wird die Anordnung aus unterer Formhälfte und Kernen mit der fertigen oberen
Formhälfte zusammengebracht, die Form geschlossen, woraufhin die fertige Form, die
noch immer von dem zu der Station Nr. 4 gehörenden Tragarm für die untere Formhälfte
gehalten wird, zum Gießen zu einer Abgabestelle übergeführt wird.
-
Eine besondere Sandmischung gehört nicht zur Erfindung, jedoch ist
eine für die Praxis geeignete Mischung folgendermaßen zusammengesetzt: 45 kg Shinrock-Nr.-3-Sand
90 kg gewaschener Silica-Sand 83 AFS 1,35 kg Sandflo (Flugasche) 6 kg Maroc (Natriumsilikat
mit Zusätzen) 1,41 Kerosene Wasser - etwa 0,7 1, und zwar auch mehr oder
weniger zur Korrektur einer Abweichung der Trockensandfeuchtigkeit vom Normalwert
von 0,4 %. Die obige Sandmischung hat im grünen Zustand einen Kompressionsfaktor
von 1,5, einen Feuchtigkeitsgehalt von 3,2%, eine Scherfestigkeit im trockenen Zustand
(dry shear) von 2,7 kg/cm2 und eine Ritzhärte von 55. Bei einer typischen Einrichtung
füllt eine Sandmenge von 22 kg den Sandzylinder zum Formenschießen, und der größere
Teil dieses Sandes wird mit Hilfe von Luft gegen das Modell in den Formrahmen eingeschossen,
die von einem Akkumulator unter einem Druck von 5,5 kg/cm2 geliefert wird. Nachdem
die Form gefüllt und verdichtet worden ist, wird die Sandform dadurch gehärtet,
daß sie mit Kohlendioxydgas bei Raumtemperatur oder für eine schnellere Härtung
in erhitztem Zustand behandelt wird, wobei reines Kohlendioxydgas oder, zur besseren
Verteilung, mit Luft vermischtes Kohlendioxydgas verwendet werden kann.
-
F i g. 2 zeigt die Formhälftenumsetzvorrichtung der Station Nr. 4,
mit der die abgezogenen oberen und unteren Formhälften von der Abziehvorrichtung
zu der Formhälftenschließvorrichtung umgesetzt werden. An der Station Nr. 4 befindet
sich eine Säule 34, an welcher zwei Formentragarme 35 für die oberen Formhälften
und zwei Formentragarme 36 für die unteren Formhälften befestigt sind. Es ist eine
Einrichtung 37 vorhanden, die die oberen Formentragarme 35 gemeinsam dreht, eine
Einrichtung 38, die einen unteren Formentragarm 36 dreht und eine Einrichtung
35a, die den anderen unteren Formentragarm 36 getrennt dreht. Jeder der unteren
Formentragarme ist mit einem Mechanismus versehen, durch den ein zugehöriger Formentragarmteil41
in einer vertikalen Ebene aus der Stellung, die in F i g. 2 auf der linken Seite
gezeigt ist, in eine Stellung, die in F i g. 2 auf der rechten Seite gezeigt ist,
umgedreht wird, damit die Form gewendet wird.
-
Das Abziehen geschieht vorzugsweise durch das Zusammenwirken von Vakuum
an den Sandoberflächen, die in dem Formrahmen frei liegen und durch Luftdruck, der
durch Öffnungen in dem Formrahmen an der Seite der Form wirkt, welche sich in dem
Rahmen befindet, wodurch die Form aus ihrem Kasten befreit wird. Da der Sand der
Form, nachdem er gehärtet worden ist, immer noch porös ist, kann die Form an einem
Unterdruck-Formentragarm oder hohlen Formentragarm dadurch festgehalten werden,
daß Luft ständig abgesaugt wird, während die Form von einer Stelle zur anderen umgesetzt
wird. Dementsprechend sind in den Tragarmteilen 41 und 42 Vorrichtungen vorgesehen,
die Luft absaugen, oder es sind in den Formköpfen (nicht dargestellt) entsprechende
Vorrichtungen vorgesehen, die Druckluft zuführen.
-
Wenn man annimmt, daß sich ein oberer Formrahmen in seiner Stellung
auf einem Formrahmentragarm 27 oder 28 befindet und daß einer der oberen Formentragarme
35 den oberen Tragarmteil 42 in die richtige Stellung bewegt hat, dann hebt sich
ein Tisch 32, der die Sandoberfläche der Form gegen den Tragarmteil stoßen läßt,
woraufhin durch das Zusammenwirken eines Unterdruckes durch den oberen Tragarmteil
und eines Luftüberdruckes durch den Formkopf und das Modell die Form aus dem Formrahmen
herausgezogen und an dem oberen Tragarmteil festgehalten wird, durch den sie dann
bei Drehung des Formentragarmes 35 zur Formhälftenschließvorrichtung bewegt wird.
Eine ähnliche Arbeitsweise ergibt sich dann, wenn sich ein unterer Formrahmen auf
seinem Formrahmentragarm 27 oder 28 befindet, jedoch muß dann einer der unteren
Formentragarme 36 einen unteren Tragarmteil 41 in die Stellung über den unteren
Formrahmen bringen. Die untere Form wird dann aus dem Formrahmen in derselben Weise,
wie es oben an Hand der oberen Form beschrieben wurde, herausgezogen, wobei der
einzige Unterschied darin besteht, daß sich dann, wenn sich der untere Formentragarm
36 dreht, um die untere Formhälfte zur Formhälftenschließvorrichtung zu bewegen,
die Wendevorrichtung betätigt wird, damit die untere Form umgekehrt wird, so daß
ihre Aussparung oder ihre Aussparungen nach oben zeigen. An der Formhälftenschließvorrichtung
der Station Nr. 5 befindet sich dann eine untere Formhälfte 43, die umgekehrt worden
ist, so daß ihre Aussparung oder ihre Aussparungen nach oben zeigen, und eine obere
Formhälfte 44, die nicht gestürzt worden ist und deren Aussparungen deshalb nach
unten zeigen.
-
Die verschiedenen Maschinenteile sind ganz genau gegeneinander ausgerichtet.
Außerdem sind die beiden Tragarme von Station Nr. 2 und die Tragarmpaare von Station
Nr. 4 identisch, und die Begrenzungsanschläge für die Bewegungen der verschiedenen
Tragarme sind in allen Ebenen genau begrenzt. Wenn die Maschine einmal eingestellt
worden ist, dann kommen die obere und die untere Formhälfte, da sie an ihren Tragarmteilen
nicht verschiebbar festgehalten werden, immer in die richtige Stellung an der Formhälftenschließvorrichtung
der Station Nr. 5,
ohne daß Stifte oder andere Ausrichtevorrichtungen
verwendet werden müssen.
-
Wenn für die Form kein Kern erforderlich ist, werden die untere und
die obere Formhälfte dann geschlossen. Wenn Kerne erforderlich sind, werden die
Kerne zunächst in der Station Nr. 7 durch Schießen hergestellt.
-
Dann wird eine Membranenanordnung über den Oberteil des Kernkastens
gespannt, und Kohlendioxydgas wird durch Öffnungen im Oberteil des Kernkastens unter
die Membran eingeblasen und die Luft durch Öffnungen im Unterteil des Kernkastens
hinausgedrückt, an die vorzugsweise ein Unterdruck angelegt wird, damit das Strömen
der Luft und des Gases unterstützt wird. Wenn die Kerne durch die Kohlendioxydgasbehandlung
gehärtet worden sind, wird Druckluft in den Raum über der Membran eingeführt, damit
sich die Membran nach unten in die Kernschießöffnungen ausbaucht, damit die Kerne
aus dem Oberteil des Kernkastens ausgestoßen werden, wenn der Tisch 47 abgesenkt
wird. Durch diesen Arbeitsgang werden die Kerne aus dem Oberteil des Kernkastens
befreit und verbleiben damit im Unterteil des Kernkastens. Die Luft wird dann aus
dem Kerntragarmkopf 48 abgesaugt, damit ein Unterdruck unter dem Kernkasten entsteht,
damit die darin enthaltenen Kerne durch Unterdruck von dem Kopf 48 gehalten werden,
wenn der Kernkasten an dem Kerntragarmkopf vor der Station Nr. 7 zur Station Nr.
5 zum Zusammenbau bewegt wird, wobei er während dieser Bewegung auf die gleiche
Weise wie die unteren Formhälften gewendet wird.
-
In der Formhälftenschließvorrichtung, der Station Nr. 5, werden der
Kern oder die Kerne mit der entsprechenden Aussparung oder den Aussparungen in ;
der unteren Formhälfte ausgerichtet. Dann wird dem Kerntragarmkopf Druckluft zugeführt,
damit die Kerne von dem Unterteil des Kernkastens freigegeben werden, wodurch die
einzelnen Kerne in die entsprechenden Aussparungen in der unteren Formhälfte eingesetzt
werden. Der Kerntragarmkopf kehrt dann zur Kernschießeinrichtung, Station Nr.7,
zurück, und der Tragarmteil 41 wird daraufhin gehoben, damit er die untere Formhälfte
und die eingesetzten Kerne mit der oberen Formhälfte 44 in Berührung bringt, wodurch
die Form geschlossen und fertiggestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird dann der
Unterdruck, der durch den oberen Tragarmteil einwirkt, abgeschaltet, so daß dann,
wenn dieser Tragarmteil41 wieder abgesenkt wird, die vollständige Form mit ihm absinkt.
Derjenige untere Tragarm, der sich zu diesem Zeitpunkt in der Formhälftenschließvorrichtung
befindet, wird dann beispielsweise um 90° zu einer Entnahmevorrichtung gedreht,
wo die fertiggestellte Form mit Hilfe eines Stößels von dem Tragarmteil 41 auf eine
Fördereinrichtung geschoben wird, durch die sie zum Gießen weiterbefördert wird.
-
Wenn der Oberteil des Kernkastens verhältnismäßig dünn ist und wenn
insbesondere viele kleine Kerne ausgestoßen werden sollen, dann kann die Membran
mit Knöpfen versehen sein, von denen jeder gegen einen Kern während des Ausstoßens
drückt. Auf diese Weise kann die Ausstoßkraft der Membran nur auf die einzelnen
Kerne konzentriert werden. In besonderen Fällen kann der Unterdruck unter der Membran
dazu verwendet werden, die Kerne ohne zusätzliche, nach unten gerichtete Kraft am
Oberteil des Kernkastens auszustoßen, oder er kann andererseits zusätzlich zu dem
Druck vor der Membran verwendet werden, damit der Ausstoßvorgang, der durch den
Druck der Membran ausgeübt wird, unterstützt wird. Andererseits kann zum Ausstoß
auch Druckluft verwendet werden, die direkt auf die Kerne einwirkt.
-
Natürlich können die einzelnen Verfahrensschritte in bestimmter Folge
entsprechend anderen Verfahrensschritten in der automatischen Herstellung von Formen
durch die beschriebene Einrichtung ausgeführt werden. Ein zugehöriges Programmsteuergerät
ist nicht Teil der Erfindung und wurde deshalb nicht beschrieben.