[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen von Formmasse,
insbesondere Gießereiformmasse, in einen Formkasten, wobei ein oben offener, Formmasse
enthaltender Behälter unter den mit einer Modellplatte abgedeckten Formkasten .gebracht
und die Formmasse durch Druckbeaufschlagung einer im Behälter angeordneten Membran
nach oben in den Formkasten gedrückt wird.
[0002] Die Herstellung von Gießereiformen erfolgt in der Regel dadurch, daß unterhalb des
Formkastens eine Modellplatte mit einem Modell angeordnet wird und in den Formkasten
die Formmasse eingefüllt wird. Das Vorverdichten der Formmasse erfolgt in vielen Fällen
durch Rütteln oder durch Einschießen der Formmasse in den Formkasten. Im Anschluß
hieran erfolgt eine Nachverdichtung der in den Formkasten eingefüllten Formmasse durch
Pressen, wobei entweder eine starre Preßplatte oder eine Preßvorrichtung mit mehreren
partiellen Preßplatten verwendet wird, um eine gleichmäßige Verdichtung der Form zu
erreichen.
[0003] Dieses Einbringen des Formsandes und auch die dazu benötigten Formeinrichtungen weisen
entscheidende Nachteile auf. So ist die Lärmentwicklung beim Rütteln beträchtlich.
Darüber hinaus tritt auch ein hoher Modellverschleiß auf, falls der Formsand eingeschossen
wird, wobei außerdem noch Schattenbildungen durch ungleichmäßige Formsandverteilungen
auftreten können. Hinzu kommt, daß die Konstruktionen dieser bekannten Formeinrichtungen
aufwendig und teuer sind. Auch ist das Problem des Uberschußsandes, der beim Formen
in größerer Menge anfällt, nicht gelöst, denn dieser kann erst nach einer Wiederaufbereitung
verwendet werden.
[0004] Aus der DE-PS 1 291 059 ist es für das Formmaskenverfahren bekannt, eine Modellplatte
über einen Membranbehälter anzuordnen, bei dem zwischen die Membran und die Behälterwandung
Druckluft eingeblasen werden kann. Zur Herstellung einer Formmaske wird in den Behälter
thermisch aushärtbare Formmasse eingefüllt und, nachdem die vorgeheizte Modellplatte
dicht über dem Behälter angeordnet ist, die Formmasse mit Hilfe von Luftdruck und
der Membran gegen die Modellplatte gedrückt. Der in der Formmasse enthaltene Kunststoff
wird erweicht und erhärtet danach und bildet die Formmaske, die von der Modellplatte
abgenommen werden kann. Die überschüssige Formmasse fällt in den Behälter zurück.
Diese bekannte Vorrichtung ist jedoch auf die Herstellung von Formmasken aus thermisch
aushärtender Formmasse ohne größere Verdichtung beschränkt.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Art sowie
eine Vorrichtung zu seiner Durchführung zu schaffen, bei dem unter Vermeidung der
genannten Nachteile eine Einbringung der Formmasse mit ausreichender Verdichtung,
insbesondere auch bei Verwendung von nicht thermisch aushärtender, sondern nur durch
die Verdichtung formstabiler Formmasse möglich ist.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Raum innerhalb des Formkastens
vor der Druckbeaufschlagung der Membran mit Unterdruck beaufschlagt wird.
[0007] Durch diese Maßnahme wird in Verbindung mit der Druckbeaufschlagung der Membran eine
verbesserte Verdichtung der Formmasse unter:weitgehender Vermeidung von Lufteinschlüssen
erzielt. Die Erfindung ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform insbesondere geeignet
für ein Verfahren, bei dem die Formmasse durch die Druckbeaufschlagung der Membran
in den evakuierten Formkasten hinein mit einem zur endgültigen Verdichtung der Formmasse
ausreichenden Preßdruck gedrückt wird, wobei die Menge der Formmasse vorzugsweise
mindestens so groß bemessen ist, daß sie nach dem Verdichten den Formkasten vollständig
ausfüllt. Man erhält somit die Möglichkeit, konventionelle Formen aus mit verdichteter,
aber nicht ausgehärteter Formmasse gefüllten Formkästen herzustellen, wie man sie
bisher mit der bekannten Rüttelmethode hergestellt hat, jedoch unter Vermeidung der
einer Rüttelverdichtung anhaftenden Nachteile und unter Verbesserung der erzielbaren
Verdichtung.
[0008] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird nach dem Verdichten der Formmasse
die Membran durch Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen ihrer Ober-und Unterseite,
insbesondere durch Anlegen eines Unterdruckes an die Unterseite der Membran und Belüften
des Raumes oberhalb der Membran, von der Formmasse weg in den Behälter zurückbewegt.
Damit ist trotz der höheren Verdichtungsleistung eine sichere Rückführung der Membran
in die Ausgangsstellung und eine Erhöhung des Arbeitstaktes möglich.
[0009] Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat einen Formkasten,
eine auf diesen aufsetzbare Modellplatte und einen in eine Stellung unterhalb des
Formkastens bewegbaren Behälter für Formmasse, der eine Membran und eine Einrichtung
zur Zuführung eines Druckmittels zur Unterseite der Membran aufweist. Die Vorrichtung
ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß am Behälter 3 oberhalb der Membran
27 mindestens eine Öffnung für den Anschluß einer Unterdruckquelle 43 angeordnet ist
und daß Mittel 21, 42 zur druckdichten Abdichtung des Behälters 3 am Formkasten 1
und des Formkastens an der Modellplatte 16 vorgesehen sind. Insbesondere kann für
den Anschluß an die Unterdruckquelle eine Düsenleiste am oberen Rand des Membranbehälters
vorgesehen sein, die als Hohlrahmen vorzugsweise rundumlaufend ausgebildet sein kann.
Ferner ist vorzugsweise eine Einrichtung zur Unterdruckzuführung an die Unterseite
der Membran vorgesehen.
[0010] Zum Einbringen der Formmasse in den Formkasten wird dieser auf den Membranbehälter
bzw. auf dessen Düsenleiste abgesetzt, wobei die Auflagefläche als Dichtfläche ausgebildet
ist. Anschließend wird auf den Formkasten die das Modell tragende Platte aufgesetzt,
wobei diese Platte gleichfalls im Bereich des Formkastenrandes mit Dichtflächen versehen
ist, so daß der Innenraum des Formkastens druckdicht gegenüber der Außenluft abgeschlossen
ist. Im folgenden Einbringvergang wird dann der Formkasteninnenraum über die Düsenleiste
evakuiert und anschließend Druckluft über die Druckmittelleitung in den Raum zwischen
der Membran und der Behälterwandung eingeblasen. Hierdurch wird die Formmasse in den
evakuierten Formkasten eingepreßt, wobei Vor- und Nachpressen in einem einzigen Arbeitsgang
erfolgt. Nach dem erfolgten Einpressen des Formsandes in die Gießereiform wird die
Druckmittelleitung des Membranbehälters an eine Unterdruckquelle angeschlossen, so
daß die Membrane an die Behälterwandung angesaugt wird.
[0011] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Membranbehälter
anschließend zur Seite weggefahren, wobei an der in Bewegungsrichtung hinten liegenden
Seite des Membranbehälters ein Abstreifmesser angeordnet ist, das den überstehenden
Formsand vom Formkasten abstreift. Dieser Formsand fällt dabei in den Membranbehälter
und kann so ohne eine Wiederaufbereitung weiterverwendet werden, da dieser unmittelbar
auf der Membrane zu liegen kommt, d. h. sich in einem Bereich befindet, wo dieser
nicht beim nächsten Formvorgang mit dem Modell in Berührung kommt.
[0012] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Membranbehälter
zwischen der Formstation und einer Aufgabestation verschiebbar, wobei an der Aufgabestation
ein Formmassenbehälter angeordnet ist, der durch die Verschiebebewegung des Membranbehälters
geöffnet und verschlossen wird. Der Membranbehälter ist dabei auf Schienen verschiebbar.
Die leeren Formkästen werden gleichfalls auf Rollenbahnen herangeführt, wobei diese
Rollenbahnen im Bereich des Membranbehälters federnd gelagert sind, so daß beim Aufsetzen
der Modellplatte auf die Formkästen diese so weit nach unten verschoben werden.. bis
diese auf den Dichtflächen des Membranbehälters druckdicht aufliegen.
[0013] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher
beschrieben, in dieser zeigen:
Fig. 1 teilweise im Schnitt, eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Einbringen und
Verdichten von Formmasse in Formkästen mit einem Membranbehälter in der Aufgabestation,
Fig. 2 die gleiche Ansicht wie Fig. 1, jedoch mit in die Formsation verschobenem Membranbehälter,
Fig. 3 die gleiche Ansicht wie in Fig. 2, jedoch mit in den Formkasten bereits eingefüllter
und verdichteter Formmasse und
Fig. 4 in vergrößerter Darstellung den oberen Rand des Membranbehälters mit am Formkasten
angreifendem Abstreifmesser.
[0014] Die in den Figuren dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einfüllen und Verdichten
von Formmasse in Formkästen 1 besteht aus einem Formmassebehälter 2, einem Membranbehälter
3, einer den Formkasten 1 tragenden Rollenbahn 4 und einer in der Lotrechten verfahrbaren
Modellplatte 5.
[0015] Der Formkasten 1 ist auf der Rollenbahn 4 verfahrbar, die im Bereich der Vorrichtung
zum Einbringen und Verdichten der Formmasse 7 federnd gelagert ist. Hierzu sind die
Rollen 8 der Rollenbahn 4 an U-Schienen 10 gelagert, die ihrerseits von Bolzen 9 getragen
sind. Zwischen den U-Schienen 10 und den Bolzen 9 sind Federn 11 angeordnet, die eine
Verschiebbarkeit der U-förmigen Schienen 10 relativ zum Rahmen 12 bzw. zu einem am
Rahmen 12 befestigten Träger 13 zulassen. Die Bolzen 9 sind mit einem Bund 14 versehen,
der am Träger zur Anlage kommt und so die Verschiebung nach oben hin begrenzt.
[0016] In einem Querbalken 15 des Gestells 12 ist oberhalb der Einbring- und Verdichtungsstation
die Modellplatte 5 in der Lotrechten verschiebbar gelagert. Die Modellplatte 5 ist
an einem Plattenträger 16 befestigt, der seinerseits von einem Hubzylinder 17 getragen
ist. Dieser Hubzylinder ist im Querbalken 15 gelagert. Parallel zum Hubzylinder 17
sind zwei Führungsstangen 18 in Führungsbuchsen 19 geführt, die gleichfalls am Plattenträger
16 angreifen.
[0017] Die Modellplatte 5 ist in bekannter Weise mit einem Modell 20 versehen und weist
an ihrem umlaufenden Rand eine Dichtungsleiste 21 auf. Diese umlaufende Dichtungsleiste
21 entspricht in ihrer Kontur dem oberen Rand 22 des Formkastens.
[0018] Am Rahmengestell 12 ist des weiteren der Formmassenbehälter 2 angeordnet, der die
Formmasse 7 aufnimmt. Unterhalb der Einbring- und Verdichtungsstation und des Formmassenbehälters
2 sind Führungsschienen 23 angeordnet, auf denen der Membranbehälter 3 mittels Rollen
24, 25 verschiebbar ist. Der topfförmig ausgebildete Membranbehälter hat auf der Innenseite
seiner Wandung 26 eine Membran 27, die am nach außen abgewinkelten Rand 28 befestigt
ist. Im Bodenbereich 28 ist zwischen der Membran 27 und der Wandung 26 eine in der
Höhe verstellbare Stützplatte 29 angeordnet. Diese Stützplatte 29 wird von zwei Stellschrauben
30 getragen, die in Gewindebohrungen 31 der Wandung 26 eingeschraubt sind. Mit Hilfe
der Stützplatte 29 kann das Volumen des Membranbehälters 3 variiert werden, so daß
die in den Membranbehälter eingefüllte Formmasse in etwa der Menge entspricht, die
für die Herstellung der Gießform benötigt wird.
[0019] Der Membranbehälter 3 ist des weiteren mit einer Unterdruckleitung 32 versehen, die
in den Bereich unterhalb der Stützplatte 29 mündet. An dieser Unterdruckleitung ist
ein Drehventil 33 angeschlossen, über das die Unterdruckleitung 32 wahlweise mit einer
Unterdruckquelle (nicht dargestellt) 34 bzw. einer Druckluftquelle (nicht dargestellt)
35 verbunden werden kann. Die Aufgabe dieses Unterdruckanschlusses wird nachstehend
noch erläutert werden.
[0020] An der Wandung 26 des Membranbehälters 3 greift des weiteren ein Hydraulikzylinder
36 an, mit dessen Hilfe der Membranbehälter von der in Fig. 1 gezeigten Stellung in
die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Stellungen verschiebbar ist.
[0021] Auf dem Rand 37 des Membranbehälters 3 ist ein Hohlrahmen 38 angeordnet, der zur
Innenseite des Membranbehälters 3 Öffnungen 39 aufweist. Dieser Hohlrahmen 38 ist
über einen Unterdruckanschluß 43 an eine nicht dargestellte Unterdruckquelle anschließbar.
[0022] Am Hohlrahmen 38 ist des weiteren eine Dichtplatte 40 angebracht, die in einer Ebene
mit dem Hohlrahmen 38 liegt und zum Verschluß des Formmassenbehälters 2 dient, wenn
der Membranbehälter 3 in die in Fig. 2 dargestellte Stellung verschoben ist.
[0023] Der Membranbehälter 3 hat in etwa die gleiche Öffnung wie der Formmassenbehälter
2. Lediglich an der linken Seite des Formmassenbehälters 2 ist der Hohlrahmen 38 um
einen geringen Betrag nach außen gegenüber der Wandung 26 des Membranbehälters verschoben.
Der Grund hierfür besteht darin, daß an dieser Stelle ein Abstreifmesser 41 angeordnet
ist, dessen Funktion später erläutert wird, das den Einfüll- und Entleerungsvorgang
des Membranbehälters nicht beeinträchtigen darf.
[0024] Bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung, bei der der Membranbehälter 3 unterhalb des
Formmassenbehälters 2 angeordnet ist, kann die Formmasse 7 in den Membranbehälter
hineinrutschen und diesen vollständig ausfüllen. Die Menge der in dem Membranbehälter
befindlichen Formmasse 7 kann durch Verstellen der Stützplatte 29 eingestellt werden.
Im Anschluß hieran wird mit Hilfe des Hydraulikzylinders 36 der Membranbehälter in
der Zeichnung nach links in die Eingabe- und Verdichtungsstation verschoben. Die Stellung
nach dem Verschieben ist in Fig. 2 dargestellt. Hierbei ist auch zu erkennen, daß
in dieser Stellung der Formmassenbehälter 2 durch die Dichtplatte 40 verschlossen
ist. Im Anschluß an den Verschiebevorgang des Membranbehälters 3 wird die Modellplatte
5 mit Hilfe des Hydraulikzylinders 17 auf den Formkasten 1 abgesenkt. Hierbei legt
sich der Dichtungsstreifen 21 auf den oberen Rand des Formkastens 1 ab, so daß hierdurch
ein druckdichter Verschluß erhalten wird. Über diesen Dichtungsstreifen wird von dem
Hydraulikzylinder auf den Formkasten ein Druck ausgeübt, so daß die Federn 11, die
die Schienen 10 abstützen, zusammengedrück werden. Die Folge ist, daß der Formkasten
1 sich nach unten bewegt und auf einer Dichtleiste 42 zur Anlage kommt, die auf dem
Hohlrahmen 38 angeordnet ist. Hierdurch wird der Innenraum des Formkastens 1 druckdicht
gegenüber der Außenluft abgeschlossen. Im Anschluß hieran wird über den Unterdruckanschluß
43 und die Bohrungen 39 in dem Hohlrahmen 38 der abgeschlossene Innenraum evakuiert.
Nunmehr wird das Drehventil 33 so geschaltet, daß Druckluft in den Raum zwischen der
Membran 27 und der Wandung 26 des Membranbehälters 3 eingeblasen werden kann.
[0025] Nach dem Einblasen der Druckluft über die Leitung 35 des Druckventils 33 stellt sich
der in Fig. 3 dargestellte Zustand ein. Die Formmasse 7 befindet sich nunmehr im Formkasten
1 und liegt dicht am Modell 20 an. Infolge der Evakuierung des Innenraumes des Formkastens
1 sind Lufteinschlüsse vermieden. Es wird insgesamt eine ausreichende Endverdichtung
erzielt, so daß eine formstabile Gießform mit konventioneller Gießereiformmasse (Formsand
und Bindemittel) durch den Verdichtungsvorgang auch ohne thermisches Aushärten erhalten
werden.
[0026] Im Anschluß hieran wird das Drehventil 33 umgeschaltet, so daß der Raum 28 unterhalb
der Membran 27 zwischen dieser und der Wandung 26 des Membranbehälters 3 evakuiert
wird. Gleichzeitig bzw. unmittelbar vorher wird der Raum oberhalb der Membran zur
Aufhebung des Vakuums belüftet, indem z. B. der Hohlrahmen 38 mit der Athmosphäre
verbunden wird. Die Membran 27 wird durch die Druckdifferenz an ihrer Ober- und Unterseite
zwangsläufig nach unten bewegt und nimmt dann wieder die in Fig. 1 gezeigte Stellung
ein, d. h. sie liegt dicht an der Wandung 26 und der Stützplatte 29 an. Im Anschluß
hieran wird der Membranbehälter 3 wieder nach rechts in die in Fig. 1 dargestellte
Stellung verfahren, wobei der Formmassenbehälter 2 geöffnet wird, so daß die Formmasse
7 in den Membranbehälter 3 einströmen kann.
[0027] In Fig. 3 ist ersichtlich, daß in den Formkasten 1 zuviel Formmasse eingepreßt und
verdichtet worden ist. Nach dem Ansaugen der Membran 27 an die Wandung 26 steht noch
Formmasse 7 über den unteren Rand des Formkastens 1 über. Diese überstehende Formmasse
wird durch das Abstreifmesser 41 entfernt und fällt auf den Boden des Membranbehälters
3 zurück. Diese Formmasse liegt im Membranbehälter ganz unten, so daß diese beim nächsten
Formvorgang wieder mitverwendet werden kann, ohne daß sich störende Einflüsse aus
der bereits einmal oder mehrmals erfolgten Verdichtung ergeben.
[0028] In Fig. 4 ist der obere Rand des Membranbehälters 3 in vergrößertem Maßstab dargestellt.
Am Hohlrahmen 38 ist an der Innenseite das Abstreifmesser 41 um eine Achse 45 schwenkbar
gelagert. Am Abstreifmesser 41 greift eine Feder 46 an, die mit ihrem anderen Ende
an einem festen Widerlager 47 des Membranbehälters 3 angreift.
[0029] Die erfindungsgemäße Vorrichtung für das Einbringen und Verdichten von Formmasse
in Formkästen weist mehrere Vorteile auf. Zum einen ist lediglich eine in der Konstruktion
einfach gestaltete Formmaschine erforderlich, die kein Fundament benötigt und geringe
Baumaße aufweist. Darüber hinaus tritt kein Verlust an Überfallsand auf, der zur weiteren
Verwendung wieder aufbereitet werden müßte. Darüber hinaus werden Wender in der Formanlage
durch die obenliegenden Formflächen eingespart. Hinzu kommt, daß eine erfindungsgemäße
Einrichtung eine hohe Leistung erbringt. So werden weniger als fünfzehn Sekunden für
die Formung eines Formkastens benötigt, so daß bei einer Zwillingsformmaschine 240
Formen pro Stunde hergestellt werden können. Durch die obenliegende Formteilung ist
es des weiteren möglich, komplizierte Ballenmodelle herzustellen, was sonst nur wirtschaftlich
mit einer Wendeformmaschine möglich ist.
1. Verfahren zum Einbringen von Formmasse, insbesondere Gießereiformmasse, in einen
Formkasten, wobei ein oben offener, Formmasse enthaltender Behälter unter den mit
einer Modellplatte abgedeckten Formkasten gebracht und die Formmasse durch Druckbeaufschlagung
einer im Behälter angeordneten Membran nach oben in den Formkasten gedrückt wird,
dadurch gekennzeichnet , daß der Raum innerhalb des Formkastens vor der Druckbeaufschlagung
der Membran mit Unterdruck beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Formmasse durch die
Druckbeaufschlagung der Membran in den evakuierten Formkasten hinein mit einem zur
endgültigen Verdichtung der Formmasse ausreichenden Preßdruck gedrückt wird und ihre
Menge mindestens so groß bemessen ist, daß sie nach dem Verdichten den Formkasten
vollständig ausfüllt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß nach dem Verdichten der
Formmasse die Membran durch Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen ihrer Ober- und
Unterseite von der Formmasse weg in den Behälter zurückbewegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet., daß ein Unterdruck an die Unterseite
der Membran gelegt und der Raum oberhalb der Membran belüftet wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit
einem Formkasten, einer auf diesen aufsetzbaren Modellplatte und einem in eine Stellung
unterhalb des Formkastens bewegbaren Behälter für Formmasse, der eine Membran und
eine Einrichtung zur Zuführung eines Druckmittels zur Unterseite der Membran aufweist,
dadurch gekennzeichnet , daß am Behälter (3) oberhalb der Membran (27) mindestens
eine Öffnung für den Anschluß einer Unterdruckquelle (43) angeordnet ist und daß Mittel
(21,42) zur druckdichten Abdichtung des Behälters (3) am Formkasten (1) und des Formkastens
an der Modellplatte (16) vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Formkasten (1) in
der Lotrechten federnd gelagert ist, insbesondere mittels einer im Bereich der Einbring-
und Verfestigungsstation federnd gelagerten Rollenbahn (8).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der
Behälter (3) mit einer zwischen der Membran (27) und der Behälterwandung (26) eingesetzten,
in veränderlichem Abstand zum Behälterboden einstellbaren Stützplatte (29) versehen
ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß auf
dem Rand des Behälters (3) eine vorzugsweise umlaufende hohle Düsenleiste (38) angeordnet
und an die Unterdruckquelle (43) anschließbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß am,
vorzugsweise im Membranbehälter ein insbesondere federnd gelagertes Abstreifmesser
(41) zum Abstreifen der überschüssigen Formmasse von der Unterseite des Formkastens
angebracht ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß der
Behälter (3) mittels einer Verschiebeinrichtung verfahrbar zwischen einer Aufgabestation
unter einem Formmassenbehälter (2) und einer Formstation unterhalb des Formkastens
angeordnet ist und daß mit der Verschiebeeinrichtung (36) eine Schieberplatte (40)
kombiniert sind, die den Formmassenbehälter (2) verschließt, wenn der Behälter (3)
in die Formstation verfahren wird.