VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON GIESSFORMEN, DANACH HERGESTELLTE GIESSFORM, EINRICHTUNG ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON GUSSTEILEN, DANACH

HERGESTELLTE GUSSTEILE SOWIE EINRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON GUSSTEILEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gießformen zur Erzeugung von Gussteilen aus Metall, insbesondere Gusseisen, die aus mindestens zwei Gießformteilen zusammensetzbar sind und von denen wenigstens eine ein aus einem Formenmaterial geformtes, z. B. aus mit Binder versetztem Sand gefertigtes Formteil ist - auch als „Sandballen" bezeichnet - und das mit einem Einsatz versehen wird, danach hergestellte Gießformteile bzw. Gießformen, weiterhin Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens, außerdem ein Verfahren zur Herstellung von Gussteilen, danach hergestellte Gussteile, sowie Einrichtungen zur Herstellung von Gussteilen.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von solchen Gießformteilen wird nach der Fertigstellung desselben in einer Formpresse von außen her ein Einsatz in Form eines Gießfilters in den Sandballen eingesetzt, um beim Gießvorgang Einschlüsse, wie Verunreinigungen, Schlacke , Schaum od. dgl. zurückzuhalten. Weitere Einsätze, die so von Hand oder automatisch in Gießformteile eingelegt werden, sind z. B. Kerne, Speiser, also Formlinge, auch z. B. exotherme Speiser, weiterhin Kühleinsätze od. dgl. Funktionsteile, die im Bereich des Gießlaufes, des Zulaufes, des Anschnitts, der Kavität oder anderen Stellen der Gießform vorgesehen sein können. Im Falle der Verwendung eines Filters als Einsatz kann es zweckmäßig sein, diesen im oder vor dem Bereich des Anschnittes eines der Gießformteile vorzusehen.

Bei diesem bekannten Verfahren wird in einer Formpresse bei geöffneten Gießform- Presswerkzeug - das eine Pressplatte und eine Schwenkplatte enthält - der Formsand eingeschossen und danach durch eine Relativ- Bewegung der Werkzeuge zueinander der Sandballen gepresst. Dabei wird auch im Sandballen im Bereich des Anschnitts bzw. kurz davor eine Ausnehmung für die spätere Aufnahme des Filters hergestellt, indem an der entsprechenden Stelle wenigstens eines der Presswerkzeuge ein entsprechend vorstehender Bereich vorgesehen ist, der beim Verpressen die Ausnehmung im Gießformteil bildet. Danach werden die Press- und Schwenkplatte auseinander bewegt, die Schwenkplatte nach oben verschwenkt und über die Pressplatte kann der Sandballen in Richtung der zuvor hergestellten, aneinandergereihten Sandballen weitertransportiert werden. Nun muss in die Ausnehmung noch der Filter eingesetzt werden, wofür eine Zusatzeinrichtung - ein sogenannter Kerneinleger - erforderlich ist. Nachdem der Sandballen zum Stehen gekommen ist, fährt der Kerneinleger hinter diesen ein, setzt den Filter in die Ausnehmung und fährt wieder aus. Für diesen Arbeitsgang muss jedoch die Formpresse eigens angehalten werden. Dieses Anhalten der Formpresse zum Einsetzen des Filters bedeutet sowohl bei dieser eine Taktzeiterhöhung als auch bei der mit dieser verketteten Gießanlage. Des Weiteren bedeutet die Anschaffung des Kerneinlegers einen Investitionsaufwand. Durch das heraus- und wieder hineinbewegen des Kerneinlegers kann ein Unfallrisiko entstehen. Der Kerneinleger benötigt auch einen zusätzlichen Platzbedarf an Produktionsfläche.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bisherigen Verfahren und Einrichtungen zu beseitigen, indem zunächst derartige Gießformteile durch Verringerung der Taktzeiten der Formpresse und Einsparung von Arbeitszeit von Fachkräften schneller hergestellt werden können, um damit sowohl diese Geißformteile, als auch die damit hergestellten Gussteile preiswerter zu gestalten. Darüber hinaus soll auch die Qualität der Gussteile verbessert und Ausschuss verringert werden, der beim Stand der Technik durch Herausfallen der Einsätze aus dem Gießformteil entstehen kann - zwischen den Gießfiltern und den Aufnahmen in der Gießform sind relativ große Toleranzen erforderlich - oder dadurch, dass solche Einsätze sich beim Gießen nicht in der vorschriftsmäßigen Lage befinden. Außerdem sollen durch Einsparung von solchen Zusatzeinrichtungen die Anschaffungskosten von verketteten Anlagen verringert werden, um die Produktkosten weiter zu reduzieren. Ein zusätzlicher Aufgabenaspekt liegt in der Verringerung der Unfallgefahr, die durch das Heraus- und wieder Hereinfahren des Kerneinlegers entstehen kann und außerdem soll auch Produktionsfläche eingespart werden. Ein ganz besonderer Aspekt der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe bestand darin, auch Anlagen, die keine Einrichtung aufweisen, die ein Bestücken der Ballen außerhalb der Linie ermöglichen, insbesondere also keinen Kerneinleger besitzen, ebenso einem Fertigungsprozess zuzuführen, der das Gießen von Gussformteilen und das Versehen derselben mit Einsätzen ermöglicht mit zumindest der weitgehenden Nutzung der damit verbundenen, oben erwähnten Vorteile. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, dass der Einsatz während der Herstellung des Gießformteiles in der Gießformpresse mit dem Gießformteil verbunden wird. Der Einsatz wird also gleich während der Herstellung des Gießformteiles zumindest teilweise in dieses eingebettet bzw. form- und/oder kraftschlüssig mit diesem verbunden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Einsatz während des Einschießen des Formsandes in seiner vorgesehenen Position gehalten wird.

Ein eigener Arbeitsschritt zum Einlegen des Einsatzes ist also nicht mehr erforderlich, wodurch sich die Taktzeit zur Herstellung des Gießformteiles und auch die der mit der Formpresse verketteten Gießanlage verringert wird, die Anschaffung eines„Kerneinlegers" entfällt, ebenso die hierfür bereitzustellende Produktionsfläche und eine möglicherweise damit zusammenhängende Unfallgefahr ist nicht mehr gegeben. Dadurch, dass der Einsatz fest mit dem Sandballen verbunden ist, ist auch ein Herausfallen des Einsatzes oder das Verrutschen desselben in eine nicht korrekte Position und damit verbundener Ausschuss an Gussteilen ausgeschlossen.

Die Halteeinrichtung ist zweckmäßiger Weise an einem solchen Bauteil des Formbzw. Presswerkzeuges vorgesehen, das an der Formgebung des Sandballens beteiligt, jedoch während einer Nebenzeit eines Arbeitstaktes nicht benötigt ist. Hierfür kann sich in besonders vorteilhafter Weise die Schwenkplatte eignen, die ja zum Transport des Gießformteiles aus der Bewegungsbahn, in der das Gießformteil geschoben wird, entfernt wird, z. B. hochgeschwenkt wird und sich dann gewissermaßen in einer Ruhestellung befindet. In diesem Zeitraum des Transports kann nun die Halteinrichtung mit dem nächsten Einsatz bestückt werden, z. B. von einer Bedienungsperson oder von einem Roboter. Zum Bestücken der Halteeinrichtung kann diese auch im letzten Bereich des Ausschwenkens der Schwenkplatte die Aufnahmeeinrichtung in ein Magazin einfahren, aus dem dabei ein neuer Einsatz entnommen wird. Das Halten des Einsatzes während des Herstell prozesses des Gussformteiles kann vorteilhafter Weise durch eine an einem der Bauteile des Form- bzw. Presswerkzeuges vorgesehenen Halteeinrichtung erfolgen, wobei es vorteilhaft ist, wenn der Einsatz in der Halteeinrichtung mit einer solchen Kraft gehalten ist, die geringer ist als die Haftung des Einsatzes im Gießformteil, also die Haftung des Filters im Sandballen größer ist als die Haltekraft der Halteeinrichtung, die überwunden werden muss, wenn Ballen und Schwenkplatte voneinander getrennt werden.

Die Erfindung kann zum Ein- oder Anbringen von Einsätzen von Filtern zum Einsatz kommen, als auch von anderen Funktionsteilen, also z. B. von Kernen, Speisern, Kühleinsätzen od. dgl. in bzw. an Gussformteilen, auch mehreren gleichzeitig, auch unterschiedlicher Art.

Eine Weiterbildung der Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Gießformteilen, wie insbesondere eine Formpresse, die sich dadurch auszeichnet, dass eines der zur Formung des Gießformteiles vorgesehenen Bauteile ihres Presswerkzeuges eine Halteeinrichtung aufweist zur Aufnahme eines Einsatzes und zur Halterung desselben in einer vorbestimmten Position während des Herstellvorganges des Gießformteiles, also während des Einschießens des mit Bindemittel versehenen Formsandes, weiterhin während der Verpressens und ggf. während eines Beheizungs- und Trockenvorganges der Form. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Bauteil, das die Aufnahmeeinrichtung trägt, die Schwenkplatte des Formpreßwerkzeuges ist und die Aufnahmeeinrichtung in einer ausgeschwenkten Position der Schwenkplatte mit dem Einsatz, also mit einem Filter und/oder wenigstens einem anderen Einsatz, wie Kern, Speiser od. dgl. bestückt wird. Dies kann durch einen an entsprechender Stelle der Formenpresse vorgesehenen Roboter, eine Bestückungseinrichtung, ein Magazin oder von Hand erfolgen.

Die Halteeinrichtung kann auf der dem zu pressenden Gießformteil zugewandten Seite der Schwenkplatte zwei auf dieser vorgesehene, dazwischen einen Aufnahmeschlitz für den Einsatz definierende Halte- oder Klemmblöcke aufweisen. Dabei kann wenigstens einer relativ zum anderen bewegbar sein und einer Speicherkraft in Richtung des anderen unterliegen oder wenigstens einer von einen von einem Kraftspeicher beaufschlagten Einsatz aufweisen. Der Kraftspeicher kann durch eine Druckfeder gebildet sein, es kann aber auch eine hydraulische Spanneinrichtung verwendet werden. Vorteilhafter Weise wird der Einsatzmit einer solchen Klemmkraft gehalten, dass dieser während des Einschießens des Formenmaterials, wie des Formsandes und während des Verpressens in seiner vorgesehenen Position verbleibt, sich jedoch aus der Halteeinrichtung löst, wenn die Schwenkplatte vom Ballen getrennt wird.

Die Erfindung erfasst weiterhin sowohl ein Gießformteil, das wenigstens einen zumindest teilweise eingeformten Einsatz aufweist, als auch eine Gießform, die ein solches Gießformteil aufweist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Gussteilen, die mit solchen Gießformen hergestellt werden, , von denen wenigstens eines der Gießformteile einen zumindest teilweise eingeformten Einsatz aufweist und betrifft außerdem die danach und damit hergestellten Gussteile. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch Einrichtungen zur Herstellung von Gussteilen, die eine Gießformpresse enthalten zur Herstellung von zu Gießformen zusammensetzbaren Gießformteilen, von denen wenigstens eines einen in dieses beim Herstellen desselben teilweise eingeformten Einsatz enthält, sowie eine damit verkettete Gießanlage, bei der solche Gießformen zum Einsatz kommen. Anhand der Figuren 1 bis 6 sei die Erfindung näher erläutert.

Die Figuren 1 bis 5 zeigen einzelne Phasen der Herstellung eines Gießformteiles in Form eines Sandballens mittels einer zum Teil bekannten und ausschnittsweise sowie schematisch dargestellten Formenpresse, die Figur 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt X der Figur 5.

Die in den Figuren 1 bis 5 dargestellte Formpresse A zur Herstellung von Sandballens 1 besitzt ein ebenfalls schematisch dargestelltes Gießform- Presswerkzeug 2, von dem im Wesentlichen die Pressplatte 3 und die Schwenkplatte 4 gezeigt sind. Die Pressplatte 3 ist von einem hydraulisch betätigten Stößel 5 in horizontaler Richtung hin- und her bewegbar. Die Schwenkplatte 4 ist von einem Antrieb in bekannter Weise sowohl horizontal hin- und her bewegbar als auch um einen Schwenkpunkt 6 verschwenkbar. Sowohl die Pressplatte 3 als auch die Schwenkplatte 4 weisen Formbereiche 3a und 4a auf, die zusammen das später herzustellende Gussteil abbilden und die bei aus zwei nacheinander hergestellten und zusammengesetzten Gießformteilen die Kavität 7 für das zu fertigende Gussteil darstellen. Die Schwenkplatte 4 weist eine weiter unten näher erläuterte Klemmeinrichtung 8 auf, die zur Aufnahme und Halterung eines Einsatzes dient, der im Ausführungsbeispiel ein Gießfilter 9 ist.

Figur 1 zeigt die Formpresse A in einer Position, in der der Sandballen 1 fertig gestellt ist und transportiert wird in Richtung des zuvor hergestellten Sandballens la. Der Transport erfolgt über die Pressplatte 3, die von dem hydraulisch betätigten Stößel 5 in Richtung des Pfeiles I bewegt wird. Sowohl der soeben hergestellte Ballen 1 als auch die zuvor hergestellten Ballen la und die davorliegenden werden um eine Ballenlänge weiterbewegt in Richtung einer mit der Formpresse verketteten Gießanlage. Um diesen Transport - Vorgang zu ermöglichen, ist zuvor, wie dies im Zusammenhang mit den Figuren 4 und 5 gezeigt ist, die Schwenkplatte 4 aus der in Figur 3 gezeigten Position, in der der Ballen 1 gepresst wurde, in die in Figur 4 gezeigte Position horizontal in Richtung des Pfeiles II verlagert worden, um sodann ein Verschwenken der Schwenkplatte in Richtung des Pfeiles III in die in Figur 5 gezeigte Lage zu ermöglichen, sodass nun das transportieren des Ballens 1 erfolgen kann.

Bei Einrichtungen gemäß dem Stand der Technik wird an der Stelle, an der sich der Filter 9 in Figur 3 befindet, eine entsprechende Ausnehmung eingeformt, wofür an der Press- bzw. Stempelplatte ein entsprechender Fortsatz vorgesehen ist. Nach der Fertigstellung und dem Transport des Ballens fährt der Kerneinleger hinter den Ballen ein, legt den Filter in die Ausnehmung und fährt wider aus. Diese Arbeitsschritte sind mit den eingangs genannten Nachteilen verbunden. Hier greift nun die Erfindung ein, indem in der Position der Schwenkplatte 4, in der diese nicht an irgendwelchen Fertigungsschritten beteiligt ist und sich in einer Ruhestellung befindet, nämlich in einer der Figur 1 bzw. Figur 5 befindlichen ausgeschwenkten Lage, in der Zeitphase des Transports des Ballens, der Filter 9 vorübergehend an der Schwenkplatte festgelegt bzw. gehalten wird, um dann auch noch mit dem Ballen verbunden zu werden. In der in Fig. 1 gezeigten Position ist der Filter 9 zunächst von Hand oder mittels eines Roboters in die Halteeinrichtung 8 eingeklemmt worden.

In Figur 2 ist die nach dem Auswerfen des Ballens 1 in Richtung des Pfeiles IV von diesem wegbewegte Pressplatte 3, sowie die in Richtung des Pfeiles V nach unten verschwenkte und in Richtung des Pfeiles VI horizontal verschobene Schwenkplatte ersichtlich und somit die geöffnete Stellung des Presswerkzeuges, in der das Formenmaterial, hier Sand und Bindemittel, eingeschossen wird. Der Filter sitzt dabei fest eingeklemmt in der Halteinrichtung 8 und der aus dieser hervorstehende Bereich wird von dem Formsand umschlossen. Figur 3 zeigt eine Stellung des Presswerkzeuges, in der Pressplatte 3 und Schwenkplatte 4 in Richtung der Pfeile VII und VIII aufeinander zu bewegt wurden und der Formsand verdichtet und das Gussformteil 1 gepresst ist.

Figur 4 zeigt, wie bereits erwähnt, die von dem Ballen 1 in Richtung des Pfeiles II weg bewegte Schwenkplatte 4, der Filter verbleibt, teilweise von dem Formsand umschlossen und mit dem Ballen verbunden, in diese also fest verpresst. Die Halteeinrichtung 8 hat neben ihrer Funktion des Haltens des Filters 9 während des Einschießens des Sandes und während des Verpressens in der vorbestimmten Position gleichzeitig auch noch eine Kontur 8a hinterlassen, die in Verbindung mit dem weiteren Gießlauf als Filterkammer genutzt werden kann.

In Figur 5 ist die in Richtung des Pfeiles III nach oben bewegte Schwenkplatte 4 ersichtlich, in deren Ruhephase nun der Filter 9 in Richtung des Pfeiles IX in die Halteeinrichtung 8 eingebracht und der Ballen transportiert werden kann.

Figur 6 zeigt ausschnittsweise und schematisch die an der Schwenkplatte 4 vorgesehene Halteeinrichtung 8, bestehend aus zwei Klemmbacken 8a und 8a ^' , von denen das Klemmteil 8a' eine Ausnehmung 8b aufweist, in der eine Wellfeder 8c vorgesehen ist, die einen in der Ausnehmung 8b bewegbar vorgesehenen Klemmbock 10 in Richtung des Filters 9 belastet, wodurch derselbe in der Halteeinrichtung 8 eingeklemmt ist. Zum leichteren Einführen des Filters 9 in Richtung des Pfeiles IX weist der Klemmblock eine Einführschräge 10a auf.