Formmaschine zur Herstellung kastenloser Formen

Abstract

 Die Erfindung bezweckt eine Produktionssteigerung von Formmaschinen zur Herstellung kastenloser Formen, in denen die Presskräfte horizontal in den Formsand eingeleitet werden. Ferner bezweckt die Erfindung, dass mit ein und derselben Formmaschine je nach den metallurgischen Gegebenheiten Formballenstränge mit vertikalen Trennfugen oder solche mit horizontalen Trennfugen erzeugt werden können.
Dies gelingt erfindungsgemäss dadurch, dass mehrere Formkästen (3, 4) mit einer gemeinsamen Mittellinie fluchtend in einer horizontalen, in der Press- und Ausschubrichtung liegenden Führung (2) zwischen dem Pressstempel (12) und einer ausschwenkbaren Pressvorrichtung angeordnet und in der Führung verschiebbar sind. Zwischen den einzelnen Formkästen ist je eine Modelltragplatte (21) vorgesehen, die bei auseinandergezogenen Formkästen ein- und ausfahrbar sind. Am Ausgang der Maschine ist eine Kippvorrichtung (30) angeordnet, die wahlweise die gepressten Formballen in unveränderter Trennfugenlage passieren lässt, oder mit der paarweise gepresste Formballen um 90° gekippt werden können.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Formmaschine zur Herstellung kastenloser Formen mit einem Mit seiner Mittellinie horizontal liegenden beidseitig offenen Formkasten, dessen eine Öffnung von einem horizontal wirkenden Preßstempel und die gegenüberliegende Öffnung von einer ausschwenkbaren Preßvorrichtung verschließbar ist, und bei der an mindestens einer der einander zugewendeten Preßflächen je eine Modellhälfte befestigt werden kann, sowie mit einer Stapelvorrichtung, auf die der fertig gepreßte Formballen- nach Ausschwenken der Preßvorrichtung- mit Hilfe des Preßstempels durch den Formkasten hindurch horizontal aufgeschoben werden kann. Bei diesen Maschinen wirken die Preßkräfte auf das Formmaterial in horizontaler Richtung. Es entstehen dabei einteilige Formballen, in deren Stirnflächen je ein Formhohlraum eingepreßt ist, so daß beim Aufschieben auf die Stapelvorrichtung ein Formballenstrang mit vertikalen Trennfugen entsteht (vgl. z.B. DE-PS 12 11 760).

[0002] Dieses Verfahren hat bedeutende Vorteile gegenüber demjenigen, bei dem die Preßkräfte vertikal in den Formsand einwirken. Hierbei benötigt man für jede Form zwei Ballenhälften, für n Formen also 2 n Formhälften. Bei horizontaler Fertigungsrichtung benötigt man lediglich n + 1 Formballen. Dies wirkt sich in einer enormen Reduzierung des Formsandbedarfes und einer entsprechend hohen Einsparung an Energie und Zeit aus. Nach dem Füllen der Formen und Erstarren der Schmelze werden die erhärteten Formen bekanntlich zertrümmert und die Gußstücke werden sondiert. Die Forasandknollen werden dann gemahlen, der wiedergewonnene Sand wird entstaubt und durch Besprühen mit Wasser gekühlt. Nach der Trocknung wird der in dieser Weise wiederaufbereitete Sand zur Formerei transportiert. Dieser Prozeß bedingt einen beträchtlichen Aufwand an Energie und Zeit, der proportional mit der insgesamt in einer Gießerei benötigten Formsandmenge ansteigt. Der gronse: Vorteil der eingangs beschriebenen Formmaschine mit horizontaler Fertigungsrichtung liegt hauptsächlich darin, daß sie im Vergleich zu Maschinen mit vertikaler Fertigungsrichtung fast nur die Hälfte an Formsand erfordert.

[0003] Es sind bereits verschiedene Vorschläge zur Leistungssteigerung von Formmaschinen mit horizontaler Preßrichtung gemacht worden. So ist z.B. bei der Strangformanlage nach der DE-PS 24 05 371 der Formkastenträger als Drehtisch mit Schrittantrieb ausgebildet, und es sind mehrere Formkästen paarweise einander gegenüberliegend angeordnet, so daß mehrere Verdichtungs- und Ausstoßstationen gebildet sind, die gleichzeitig betätigt werden. Diese Maschine erfordert somit einen beträchtlichen Bauaufwand, denn jede Preßstation benötigt ihre eigene Preßvorrichtung und jede Ausstoßstation ihre eigene Ausstoßvorrichtung. Kompliziert dürfte auch das Einlegen von Kernen sein, was nur in einer Zwischenstation erfolgen kann. Wegen der bei der Drehung auftretenden Fliehkraft müssen die Kerne zusätzlich gesichert, z.B. angenagelt, werden. Ferner muß bei einem Drehtisch ein gewisses Laufspiel vorhanden sein. Das wiederum ergibt eine höhere Gefahr des nicht deckungsgleichen Zusetzens der Formhälften. Es entsteht ein höherer Versatz und damit eine höhere Ausschußgefahr.

[0004] Bei der Formmaschine nach der DE-AS 25 23 645 zur Stapelung von Formballenpaaren mit horizontaler Trennfuge sind je zwei Formhohlräume in zwei Schieberahmen angeordnet, die gegenläufig quer zur horizontalen Preßrichtung verschoben werden. Ein Schieber fertigt dabei untere, der andere obere Formhälften. Die Maschine weist ferner zwei Preßvorrichtungen auf, die beidseitig auf eine zwischen die Schieber geschobene widerlagerplatte einwirken. Mittels Blähdichtungen werden die Fugen zwischen der Widerlagerplatte und den in Preßposition befindlichen Formhohlräumen abgedichtet. Nach dem Preßvorgang werden die Schieber in die Ausstoßpositionen geschoben, und die zwei Formballen werden auf je eine Kippvorrichtung ge-schoben und hier um 90° um eine horizontale Achse quer zur Ausstoßrichtung gekippt. In der Zulegestation wird dann die jeweils obere Ballenhälfte angehoben, und die zugehörige untere Ballenhälfte wird darunter gefahren. Schließlich werden die so zugelegten Formballen paarweise quer auf eine gemeinsame Transporteinrichtung geschoben und in die Gießstation verbracht. Schon die Querbewegung der Schiebeplatten, sei es horizontal oder vertikal, setzt ein gewisses Laufspiel voraus, das die Gefahr eines unzulässig großen Versatzes erhöht. Noch mehr müssen aber die vielen Bewegungen der kastenlosen Formballenhälften in horizontaler und vertikaler Richtung mit Richtungsänderungen die Versatzgefahr und damit den Ausschuß erhöhen.

[0005] Ähnlich dieser Maschine ist auch die Formmaschine nach der DE-OS 22 28 806 mit zwei quer zur horizontalen Preßrichtung verschiebbaren Doppelformkästen ausgestattet, die jedoch in einem solchen Abstand zueinander angeordnet sind, daß zwischen ihnen eine in beiden horizontalen Richtungen wirkende Preßvorrichtung Platz findet, so daß der Formsand von beiden Seiten verdichtet wird. Es entstehen so vier paarweise in Reihe und parallel liegende Formballenstränge. Zur Stapelung von Formballen mit horizontaler Trennfuge werden auch hier außerhalb der Maschine zwei Ballenhälften mit vertikaler Trennfuge zugelegt, mittels einer Kippvorrichtung um 90° gedreht und quer zur Preßrichtung auf ein Transportsystem geschoben. Wegen des unvermeidlichen Laufspieles der beiden Döppelformkästen sowie der großen Verschiebwege der Formballen ist auch bei dieser Maschine ein entsprechend großer Versatz unvermeidlich.

[0006] Schließlich ist mit der USA-PS 36 95 339 eine mit zwei vertikalen Preßstationen arbeitende Formmaschine bekanntgeworden, bei der zwei Formhälften separat gepreßt, die Formkästen dann um 90° gegenläufig gekippt, in einer axialen Führung mit Hilfe zusätzlicher Antriebsvorrichtungen für jeden Kasten zusammengeschoben und mit einer besonderen Ausstoßvorrichtung ausgeschoben werden. Mit dieser Maschine können jedoch keine Ballenstränge mit horizontaler Trennfuge hergestellt werden.

[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Mängel der zuvor beschriebenen Maschinen das Leistungsvermögen von Formmaschinen mit horizontaler Preßrichtung zu steigern und so auszubilden, daß wahlweise auch Formballenstränge mit horizontaler Trennfuge der Formballenhälften erzeugt werden können. Trotz der Überlegenheit der Maschinen mit horizontaler Preßvorrichtung hinsichtlich Fertigungszeiten, Formsandbedarf und dergl. sind diese Maschinen vor allem für das Herstellen von Formen für flächige, relativ schmale Gußstücke dann nicht geeignet, wenn hohe Anforderungen an ein homogenes Gefüge gestellt sind. Dies gilt z.B. für aus verschleißfesten Hartgußlegierungen gegossene Bremsscheiben, Kupplungsscheiben, und dergl. Werden diese hochkant stehend gegossen, dann erstarrt hauptsächlich unter Einfluß der Gravitation ein inhomogenes kristallines Gefüge, das an den Arbeitsflächen dieser Maschinenelemente unterschiedliche Reibungskoeffizienten verursacht. Man war daher bisher gezwungen, allein für solche Bedarfsfälle Formmaschinen mit vertikaler Preßrichtung einzusetzen.

[0008] Die Erfindung besteht darin, daß mindestens ein weiterer beidseitig offener Formkasten mit dem ersten Formkasten fluchtend zwischen dem Preßstempel und der Preßvorrichtung angeordnet ist, alle Formkästen in einer gemeinsamen horizontalen, in der Preß-und Ausschubrichtung liegenden Führung längs der Formkasten-Mittellinie verschiebbar sind, und daß zwischen zwei benachbarten Formkästen je eine Modelltragplatte vorgesehen ist, deren Querschnitt dem lichten Querschnitt der Formkästen entspricht, und die - in an sich bekannter weise- bei auseinandergezogenen Formkästen ein- und ausfahrbar ist bzw. sind.

[0009] Mit nur einem Satz Preßwerkzeugen werden also erfindungsgemäß mehrere Formballen erzeugt. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß die gepreßten Formballenhälften schon innerhalb der Maschine zugelegt werden, so daß ein Minimum an Versatz gewährleistet ist. Mit der erfindungsgemäßen Kombination von in einer Reihe axial verschieblichen Formkästen und ein- und ausfahrbaren Modelltragplatten ist diese Maschine vorzüglich geeignet zum Beschichten der Modelle außerhalb der Formmaschine. Bei den weiter oben zum Stande der Technik erläuterten Maschinen wären solche Verfahren - wenn überhaupt - so doch nur äußerst umständlich anwendbar.

[0010] Zur Erzielung der alternativen Fertigungsmöglichkeit ist in Weiterbildung der Erfindung am Ausgang der Maschine eine Kippvorrichtung angeordnet, die wahlweise die gepreßten Formballen in unveränderter Trennfugenlage passieren läßt, oder mit der paarweise gepreßte Formballen um 90° gekippt werden.

[0011] Gegen die Erfindung könnte man einwenden, daß damit die Kosten für die Herstellung und Lagerung der Modelle auf ein Vielfaches ansteigen, wenn nur ein und dieselbe Form hergestellt werden soll. Für eine Großgießerei dürfte das kaum ins Gewicht fallen. Man kann aber auch - wie bisher - mit

[0012] je einem Paar Modellhälften auskommen, wenn gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung an den Preßwerkzeugen und an den Modelltragplatten alternierend verschiedene Modellhälften angebracht werden.

[0013] Im folgenden wird die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Formmaschine mit zwei Formkästen in der Arbeitsstellung "Pressen",

Fig. 2 die Formmaschine nach Fig. 1 in der Arbeitsstellung "Ausschieben".

Fig. 3 Die am Ausgang der Formmaschine angeordnete Kippvorrichtung zum Stapeln von Ballensträngen mit vertikalen Trennfugen in der Passierposition,

Fig. 4 die Kippvorrichtung nach Fig. 3 zum Stapeln von Ballensträngen mit horizontaler Trennfuge in der Ladeposition,

Fig. 5 die Kippvorrichtung nach Fig. 4 nach Schwenkung um weitere 90 in der Entladeposition,

Fig. 6 den Längsschnitt durch eine Formmaschine analog Fig. 1 und 2 mit drei Formkästen in der Preßposition,

Fig. 7 die Draufsicht auf die Ein- und Ausfahrvorrichtung für die Modelltragplatte.

[0014] Es bezeichnen 1 das Maschinenbett mit den Schwalbenschwanzführungen 2, in denen die horizontal liegenden Formkästen 3 und 4 axial verschieblich gelagert sind. An der Oberseite hat jeder Formkasten eine Öffnung 7, 8, über denen die Formsandtrichter 9, 10 angebracht sind. Am linken Ende des Maschinenbettes 1 ist der Preßzylinder 11 befestigt, dessen Preßstempel 12 in den Formkasten 3 eingedrungen ist. Am gegenüberliegenden Ende befindet sich die Preßvorrichtung 13 mit einem kastenförmigen, durch inneren Druck spreizbaren Preßkopf 14, der mittels eines Schwenkarmes 16 an der Welle 17 des Stellmotors 18 befestigt und von diesem sowohl axial verschoben als auch geschwenkt werden kann.

[0015] Der Stellmotor 18 selbst ist auf einem die Ausgangsöffnung 19 umschließenden Rahmen 20, der zugleich als Formkastenanschlag beim Ausschieben der Formballen dient, befestigt (Fig. 2). Zwischen den beiden Formkästen 3,4 befindet sich die Modelltragplatte 21, deren Querschnitt dem lichten Querschnitt der Formkästen 3,4 entspricht und die durch Innendruck ebenfalls spreizbar ausgebildet sind. Sie ist zwischen den Formkästen in Richtung der Formkasten-Mittellinie axial verschieblich (schwimmend) gelagert, um unterschiedlicher Druckbeaufschlagung von einer Seite ausweichen zu können, und wird mit dem in Fig. 7 gezeigten Stellzylinder 52 quer zur Preß- und Ausschubrichtung ein- und ausgefahren.

[0016] Die Formkasten 3,4 sind mittels mechanischer Kupplungen 50,51 an den Preßstempel 12 und den Preßkopf 14 ankuppelbar, so daß sie von diesem für die verschiedenen Arbeitstakte hin- und hergeschoben werden können. Mit 27a, 27b und 28a, 28b sind die zueinander gehörigen Modellhälften bezeichnet, die hier verschiedene Konturen aufweisen.

[0017] In der Ausgangsstellung sind die beiden Formkästen 3,4 auseinandergefahren, die Modelltragplatte 21 befindet sich außerhalb der Haschine. Die einzelnen Arbeitsstufen laufen wie folgt ab, wobei die jeweiligen. Endpositionen durch entsprechende Anschläge gesichert sind:

1. Einfahren der Modelltragplatte 21 mit den Modellhälften 28a, 28b,

2. Ankuppeln des Formkasten 4 an das Preßwerkzeug 14 (NB. der Formkasten 3 ist noch vom vorausgegangenen Arbeitsgang an den Preßstempel 12 gekuppelt),

3. Schließen der beiden Formkästen 3,4 durch axiales Verschieben,

4. Einbringen des Formmaterials, gegebenenfalls mit pneumatischer Unterstützung,

5. Abkuppeln der Formkästen und gleichzeitige Druckbeaufschlagung des Preßstempels) der Preßvorrichtung sowie der Hodelltragplatte,

6. Ankuppeln und Auseinanderzichen der beiden formkästen 3,4,

7. Ausfahren der Modelltragplatte 21,

8. gegebenenfalls Kerne einlegen,

9. Abkuppeln des Formkasten 4, Ausfahren und Ausschwenken des Preßkopfes 14,

10. Verschieben der Formkästen 3,4 bis zum Anschlag am Rahmen 20,

11. Abkuppeln des Formkastens 3 und Ausschieben beider Formballen durch die Ausgangsöffnung 19 zum Formballenstrang 29 und Rückführen der am Preßstempel 22 angekuppelten Formkästen 3,4 in ihre Ausgangspositionen, wobei der Formkasten 4 - nach Erreichen seiner Ausgangspositionvom Preßstempel 12 abgekuppelt wird,

[0018] In Fig. 6 ist eine prinzipiell gleiche Formmaschine wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, jedoch mit drei Formkästen 3' , 4', 4" zwischen denen eine der Zahl der Formkastenstöße gleiche Anzahl von Modelltragplatten 22', 21", angeordnet sind. Da diese spreizbar sind und mit dem gleichen Druck beaufschlagt werden wie die Preßwerkzeuge 11' und 13' ist sichergestellt, daß das Formmaterial im mittleren Formkasten 4' genauso verdichtet wird wie in den an den Enden liegenden Formkästen 3' und 4". Theoretisch könnte somit die Anzahl der Formkästen beliebig erweitert werden.

[0019] Beim Aufschieben der Formballen zum Ballenstrang 29 passieren sie eine Kippvorrichtung 30, die an Hand der Fig. 1,3,4 und 5 näher erläutert wird.

[0020] Die Kippvorrichtung 30 besteht aus einer von dem hydrostatischen Motor 33 angetriebenen Tragplatte 35 mit - in der 0°-Stellung- der oberen Tragfläche 35a und der parallelen unteren Tragfläche 35b. Sie ist in der Mitte um die horizontal, quer zur Förderrichtung angeordnete Achse 36 in den Seitenwänden 34 drehbar gelagert und in ihrer Stärke so bemessen, daß die Tragfläche 35a, 35b in der jeweiligen Arbeitsposition mit dem Niveau der Stapelvorrichtung und des Ausganges der Formmaschine fluchten. An den schmalen Längsseiten der Tragplatte 35 sind an entgegengesetzten Enden sowie an einem Steg 37 die Arretierungslöcher 33,39 und 40 eingearbeitet, in die der Arretierungsbolzen 41 in den ßewegungsphasen 0°, 90° und 180° einrastet.

[0021] Unter der Tragplatte 35 (betrachtet in der 0°-Stellung) ist die Verschiebevorrichtung 42, bestehend aus dem hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Stenzylinder 43 und dem rechtwinklig zur unteren Tragfläche 35b ausgerichteten Schubschild 44 angebracht.

[0022] Fig. 1 zeigt die Kippvorrichtung in der Arbeitsstellung, bei der die aus der Formmaschine kommenden Formballen 45, in deren beiden Stirnseiten je eine halbe Form eingeformt ist, zu einem Formballenstrang 29 mit vertikalen Trennfugen 46 zusammengeschoben werden. Dabei passieren sie die obere Tragfläche 35a der Kippvorrichtung 30.

[0023] Bei der Herstellung und Stapelung von Formballen mit horizontaler Trennfuge wird nur mit zwei Formkästen (Fig. 1 u.2) gearbeitet, und es werden die Formhälften 27a, 27b ausgebaut. Die Arbeitsgänge sind die gleichen wie oben unter 1. bis 12. aufgeführt. Lediglich beim Arbeitsgang 11 werden die beiden Formballen 47 nicht bis zum Ballenstrang, sondern auf den Schubschild 44 der um 90° geschwenkten und hier fixierten Kippvorrichtung 30 geschoben, wobei die untere Tragfläche 35b zugleich als Anschlag dient (Fig. 4). Anschließend wird die Tragplatte 35 um weitere 90° in die 13°-Drehphase gedreht und im Arretierloch 40 verriegelt. In dieser Stellung schiebt die Verschiebevorrichtung 42 den um 90° gewendeten Formballen 47 mit der Breite b gegen den Formballenstrang 48, bei dem die Trennfugen 49 dann horizontal liegen (Fig. 5).

Ansprüche

1. Formmaschine zur Herstellung kastenloser Formen mit einem mit seiner Mittellinie horizontal liegenden, beidseitig offenen Formkasten, dessen eine Öffnung von einem horizontal wirkenden Preßstempel und die gegenüberliegende Öffnung von einer ausschwenkbaren Preßvorrichtung verschließbar ist, und bei der an mindestens einer der einander zugewendeten Preßflächen eine Modellhälfte befestigt wird, sowie mit einer Stapelvorrichtung, auf die der fertig gepreßte Formballen - nach Ausschwenken der Preßvorrichtung - mit Hilfe des Preßstempels durch den Formkasten hindurch horizontal aufgeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer beidseitig offener Formkasten (4) mit dem ersten Formkasten (3) fluchtend zwischen dem Preßstempel (12) und der Preßvorrichtung (13) angeordnet ist, alle Formkästen (3,4) in einer gemeinsamen horizontalen, in der Preß-und Ausschubrichtung liegenden Führung (2) längs der Formkasten-Mittellinie verschiebbar sind, und daß zwischen zwei benachbarten Formkästen (3,4 bzw. 3',4',4') je eine Modelltragplatte (21) worgesehen ist, deren Anzahl gleich der Zahl der formkastenstöße ist, deren Querschnitt dem lichten Querschnitt der Formkästen (3,4) entspricht, und die - in an sich bekannter Weise - bei auseinandergezogenen Formkästen (3,4) ein- und ausfahrbar ist bzw. sind.

2. Formmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Modelltragplatte(n) (21) in der Preß- und Ausschubrichtung axial verschiebbar angeordnet ist bzw. sind.

3. Formmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Modelltragplatte(n) (21) als Preßvorrichtung(en) ausgebildet ist bzw. sind.

4. Formmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Preßwerkzeugen (12,14) und an den Modelltragplatten (21) alternierend verschiedene Modellhälften (27 a/b, 28 a/b) angebracht sind.

5. Formmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkästen (3,4) an die Preßwerkzeuge (Preßstempel 12, Preßkopf 14) ankuppelbar sind.

6. Formmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an ihrem Ausgang (19) eine Kippvorrichtung (30) angeordnet ist, die wahlweise die gepreßten Formballen (45) in unveränderter Trennfugenlage passieren läßt, oder mit der die paarweise gepreßten Formballen (47) um 90° gekippt werden.

7. Formmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippvorrichtung (30) aus einer Tragplatte (35) besteht, die um 180° um ihre horizontale Mittelachse (36) drehbar gelagert ist, und die eine obere Tragfläche (35a) und eine untere Tragfläche (35b) aufweist, die in ihren Einsatzpositonen mit dem Niveau der Stapelvorrichtung fluchten, und daß an der unteren Tragfläche (35b) eine in Preßrichtung wirkende Verschiebevorrichtung (42) mit einem im rechten Winkel zu ihr ausgerichteten Schubschild (44) befestigt ist.

Zeichnung