DD281556A5

DD281556A5 - Verfahren und vorrichtung zum verdichten von formstoff im formkasten von giesserei-formmaschinen

Info

Publication number: DD281556A5
Application number: DD31645888A
Authority: DD
Inventors: Norbert Damm; Ernst Schmitt; Thomas Parr
Original assignee: Bmd Badische Maschinenfabrik Durlach Gmbh,De
Priority date: 1987-06-13
Filing date: 1988-06-06
Publication date: 1990-08-15
Also published as: DE3719846A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von Formstoff im Formkasten von Gieszerei-Formmaschinen mit einer Vielstempel-Preszplatte und die zur Durchfuehrung des Verfahrens erforderliche Vorrichtung. Die einzelnen Stempel der Vielstempel-Preszplatte werden individuell entsprechend der Modellkontur mit Druckmittel beaufschlagt und zuerst fuer die Verdichtung herangezogen, worauf zusaetzlich die Preszplatte zur Verdichtung bis etwa an den oberen Formkastenrand verfahren wird und wobei am Verdichtungsende eine maximale Hubdifferenz zwischen den einzelnen Stempeln von zumindest 30% der Formkastenhoehe eingehalten wird. Dadurch ist es moeglich, selbst bei schwierigen Konturen eine gleichbleibend hohe Verdichtung zu erreichen. Fig. 1{Verfahren; Verdichten; Formstoff; Formkasten; Gieszerei-Formmaschinen; Vielstempel-Preszplatte; Vorrichtung; Modellkontur; Druckmittel; Formkastenrand; Hubdifferenz; Formkastenhoehe}

Description

Hierzu 7 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von Formstoff im Formkasten von Gießerei-Formmaschinen mit einer Vielstempel-Preßplatte und die zur Durcl führung des Verfahrens erforderliche Vorrichtung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Grundsätzlich wird beim Verdichten ein möglichst gleiches Festigkeitsniveau im gesamten Formbereich angestrebt. In der Praxis führen aber Wandreibung an Kasten- und Modellflächen einerseits, große Mcdellhöhe- Verschiede oder enge, tiefe Modellkonturen andererseits zu unterschiedlichen Formfestigkeiten. So werden bei gr<v η Modellhöhenunterschieden Formpanien über hochstehenden Modellflächen überpreßt, wohingegen in engen und tiefen Modelikonturen sowie am Kastenrand häufig schwach verdichtete Formpartien entstehen.

Um bei kritischen Modellkonturen eine einigermaßen homogene Verdichtung der Form zu erreichen, muß im allgemeinen zweistufig verdichtet werden, wobei die Verdichtung des Formstoff rückens mit einer Vielstempel-Preßplatte erfolgen kann. Zweck des Vielstempelpressens ist es, modellbedingte Verdichtungsunterschiede während des Verdichtungsvorganges selbsttätig auszugleichen. So ist es durch die DE-OS 2936173 bekannt, den eingefüllten Sand im Formkasten zunächst mittels einer auf den Formstoffrücken zufahrenden Preßplatte vorzuverdichten und sodann in einem zweiten Schritt durch in der Preßplatte gelagerte Preßstempel die Nachverdichtung durchzuführen. Dabei sind die Preßstempel an eine gemeinsame Druckmittelquelle angeschlossen und dringen entsprechend der Modellkontur mehr oder weniger tief in den Formstoffrücken ein.

Ebenso ist es beispielsweise durch die EP-A 2172937 bekannt, die überwiegende Verdichtung zunächst mit einer Vielstempel-Preßplatte durchzuführen und sodann bei angehobenem Formkasten eine Nachverdichtung durch Hochpressen des Modells durchzuführen.

Schließlich ist es bei Vielstempel-Preßplatt6n auch bekannt, die außenliegenden Stempel mit einem höheren Druckniveau zu stützen als die innenliegenden Stempel, wenn der den gefüllten Formkasten tragende Hubtisch nach oben gegen die Stempel verfahren wird. Es wird dadurch zwar eine bessere Hubanpassung der Stempel an die Modellkontur erreicht, trotzdem sind die Verdichtungsunterschiede über den Formquerschnitt immer noch beträchtlich. In den meisten Fällen ist dahor die Kombination dieses Systems mit einer Rüttelverdichtung notwendig.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Qualität des verdichteten Formstoffes zu verbessern und den Ausschuß zu senken sowie die Produktionskosten zu verringern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Verdichten von Formstoff im Formkasten von Gießerei-Formmaschinen mit einer Vielstempel-Preßplatte, wobei einzelne Stempel mit Abstand voneinander angeordnet sind und entsprechend der Modellliöhe unterschiedlich tief in den Formstoffrücken eindringen, wobei die Verdichtung zunächst allein durch die im Verdichtungssinn durch ein Druckmittel beaufschlagten Stempel erfolgt, zu schaffen, bei den selbst bei schwierigen Konturen eine gleichbleibend hohe Verdichtung erreicht wird. Ferner ist es Aufgabr 1er Erfindung, die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Vorrichtung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zumindest die innenliegenden Stempel jeweils individuell entsprechend der Kontur des Modelles mit Druckmittel beaufschlagt werden, daß sodann zusätzlich die Preßplatte zur Verdichtung verwendet und bis etwa an den oberen Formkastenrand verfahren wird und daß am Verdichtungsende eine maximale Hubdifferenz zwischen einzelnen Stempeln von zumindest 30%, vorzugsweise zumindest 40% der Formkastenhöhe eingehalten wird.

Durch diese Maßnahmen, insbesondere die individuelle Druckansteuerung und die bis zum Ende der Verdichtung erzwungenen Hubdifferenzan zwischen den Einzelstempeln ergeben sich überraschend hohe Verdichtungswerte selbst in schmalen und tiefen Taschen des Modells wie auch im modellfreien Randbereich. Mit ursächlich hierfür dürfte sein, daß erfindungsgemäß die Verdichtungsendlage der Kolben über der gesamten Modellkontur weitgehend zum gleichen Zeitpunkt erreicht wird. Die Rißbildung auslösenden Relativbewegungen in Formstoffbereichen, die bereits verdichtet sind, werden dadurch ausgeschlossen.

Wie sich gezeigt hat, kommt den Hubdifferenzen zwischen den einzelnen Stempeln entscheidende Bedeutung zu. Diese Hubdifferenzen, die beim Stand der Technik nur bei 10 bis 20% liegen, werden beim erfindungsgem.äßen Verfahren zweckmäßig mit über 40% und sogar mit über 50% bis etwa 80% der Formkastenhöhe vorgeschrieben. Überraschenderweise haben die daraus resultierenden starken Vertiefungen im Formrücken keine negative, sondern im Gegenteil eine äußerst positive Wirkung auf die Verdichtung.

Des weiteren hat sich ergeben, daß das beschriebene Verfahren besonders gute Ergebnisse bringt, wenn die Summe der sandseitigen Stempelquerschnitte mit 20% bis 70%, insbesondere 20% bis 50% der Formkastenfläche gewählt wird, wobei es besonders günstig ist, im Innenbereich mit 20% bis 50% also über dem Modell mehr spezifische Stempeifläche vorzusehen als im Randbereich mit 50% bis 100%.

Außerdem hat es sich als günstig erwiesen, das erfindungsgemäße Verdichtungsverfahren mit hohen Hubgeschwindigkeiten der Preßplatte und der Stempel durchzuführen. Während bisher die Stempelgeschwindigkeiten bei etwa 0,2 bis 0,7 m/s liegen, empfehlen sich für das vorliegende Verfahren Stempelgeschwindigkeiten über .?,0m/s insbesondere 3 bis 10m/s, wobei Werte von 4 bis 8m/s besonders günstig sind. Bei diesen hohen Stempelgeschwindigkeiten entstehen im Formstoff ähnliche dynamische Effekte wie bei der Gasimpulsverdichtung. Die Formstoffteilchen werden so hoch beschleunigt, daß sie beim Auftreffen auf die Modell- odo' Modellplattenfläche aufgrund des Aufschlag'mpulses höher verdichtet werden als durch mechanisches langsames Pressen. Das gleiche gilt für die unter der Preßpldtte befindlichen Formstoffteilchen, wenn zweckmäßigerweise auch die Preßplatte mit der gleichen Hubgeschwindigkeit auf den Formstoff zubewegt wird. Wird jedoch die kinetische Energie der Stempel und der Preßplatte ungedämpft auf den Formstoff übertragen, so ergibt sich eine unerwünschte Überpressung auf hochliegenden Modellflächen. Diese Überpressung kann erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, indem die kinetische Energie überwiegend nur in denjenigen Foimstoffbereichen aufgenommen wird, die nicht übe r hohen Modellpartien, sondern in modellfreien Zonen liegen, also am Kastenrand. Zu diesem Zweck ist die Preßplatte zweckmäßig an ihrem Rand und im Bereich r/zischen den Außenstempeln mit unterseitigen Vorsprüngen versehen, etwa mit einer umlaufenden, nur von den Außenstempeln unteibrochenen Leiste. Danach fungiert der Randbereich der Form als Dämpfung für die Preßplatte und die mit ihr verbundenen Einzelstempel, und zugleich erfährt dieser Randbereich eine angestrebte zusätzliche Verdichtung.

Des weiteren empfiehlt es sich, daß die unterschiedliche Druckbeaufschlagung der einzelnen Stempel mit diskret vorgegebenen Drücken erfolgt, d. h., daß anstelle des bisher praktizierten Preßdruckausgleiches in jedem Stempel ein bestimmter Stückdruck

aufgebaut wird, etwa in der Weise, daß die Stempel vor dem Verdichten ganz aus der Preßplatte herausgefahren und sodannentsprechend der Modellhöhe mit unterschiedlich starkem Gegendruck- insbesondere pneumatisch - abgestützt werden. Die

Preßplatte wird dann mitsamt den sich relativ zu ihr verschiebenden Stempeln gegen den Formstoff gepreßt. Stattdessen können die Stempel aber auch von Anfang an entsprechend der ModeMprofilierung auf unterschiedliches Niveau

eingestellt und sodann - insbesondere hydraulisch-abgestützt oder fixiert werden, so daß sie beim anschließenden Verdichtenihr Niveau relativ zueinander im wesentlichen beibehalten.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in der Weise, daß zumindest die Druckmittelzylinder für die

innerhalb der Außenstempel liegenden Stempel jeweils über eigene Druckmittelleitungen und über Ventile an eine Druckquelleangeschlossen sind. Dadurch können die einzelnen Stempel entweder pneumatisch auf einen bestimmten Stützdruckvorgespannt werden, der entsprechend der Modellkontur gewählt ist, oder die Stempel werden hydraulisch entsprechend der

Modellkontur unterschiedlicher Niveaulagen eingestellt. Die Stempel werden entsprechend der Modellhöhe auf unterschiedliches Niveau eingestellt und, insbesondere hydraulisch, mit

gleich starkem Gegendruck abgestützt, so daß sie beim Verdichten ihr Niveau relativ zueinander im wesentlichen beibehalten.

Es liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die zuvor beschriebene mechanische Verdichtung mit der Einwirkung eines Druckgas-Impulses zu kombinieren. Der Druckgasimpuls kann dabei in an sich bekannter Weise durch Druckluft oder durch Explosion zündfähiger Gasgemische erzeugt werden. Eine derartige mehrstufige Verdichtung bietet den Vorteil, daß das den Formstoff durchströmende Druckgas einerseits eine Fluidisiorung, andererseits eine Vorverdichtung des Formstoffes herbeiführt. Beide Effekte verbessern die Verdichtungseigenschaften der Form. Der Druckgasimpuls kann zeitlich vor und/oder während des Pressens zur Wirkung gebracht werden. Je nach den angestrebten Ergebnissen können die Druckhöhe und der Druckverlauf ähnlich hoch wie bei der reinen Impulsverdichtun- ider deutlich

darunter liegen. Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, während des Verdichtens Gas aus dem Formkasten -nabesondere überdie Modellplatte, entweichen zu lassen oder aktiv abzusaugen.

Die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Vorrichtung ist so aufgebaut, daß zumindest die Druckmittelzylinder für die

innerhalb der Außenstempel liegende Stempel jeweils über eigene Druckmittelleitungen und über Ventile an eine Druckquelleangeschlossen sind. Die Druckmittelzylinder können jeweils über ein eigenes Pilotventil an dia Druckquelle angeschlossenwerden.

Zur unterschiedlichen Druckbeaufschlagung bzw. zur Einstellung der unterschiedlichen Hubpositionen können die Druckmittelzylinder der Stempel jeweils über eigene Schaltventile an die Druckquelle angeschlossen werden. Um den Aufwand

an Ventilen niedriger zu halten, können die Druckmittelzylinder an ihrem einen Ende zeilenweise an ihrem anderen Endespaltenweise an je eine zeilen- bzw. spaltenweise verlaufende Druckmittelleitung angeschlossen sein, wobei diese Leitungenjeweils über Ventile an die Zu- bzw. Abführleitung angeschlossen sind und die Ansteuerung dieser Ventile durch einen

Mikroprozessor entsprechend den gewünschten Hubpositionen der Stempel erfolgt. Die Einstellung der gewünschten Hubpositionen kann absatzweise durch aufeinanderfolgende, gleich große Dosierhübe erfolgen. Die Preßplatie ist an ihrem Rand und im Bereich zwischen den Außenstempeln unterseitig einen umlaufenden Vorsprung oder mehrere Einzelvorsprünge

auf, die eine Breite von 50 bis 100mm und eine Höhe von 50 bis 130mm haben und relativ zur Preßplatte zur Erzeugungunterschiedlich starken Überstehens vertikal zur Pmßplatte gelagert sind. Die Verstellung des Vorsprungs bzw. der Vorsprüngeerfolgt pneumatisch.

Zur Durchführung eines kombinierten Verdichtungsverfahrens kann das Preßhaupt entweder in einen Druckbehälter eingebaut

sein, der dicht an den Füllrahmen anschließt. In diesem Fall weist das Preßhaupt zweckmäßig einen Ventilteller auf, der miteinem entsprechenden Ventilsatz des Druckbehälters zusammenwirkt, um die Verbindung einer unter Überdruck stehenden

Druckquelle mit dem Formkasten zu öffnen oder abzusperren. Damit sich der Gasimpuls ohne große Strömungsverluste dem Formstoff mitteilen kann, empfiehlt es sich, daß das Druckgas nicht nur zwischen Preßhaupt und Füllrahmen, sondern auch über

entsprechende Öffnungen des Preßhauptes durch dieses hindurchströmen kann.

Stattdessen kann das Preßhaupt auch selbst als Druckbehälter ausgebildet und an eine Druckquelle angeschlossen sein. In

diesem Fall muß für einen dichten Anschluß des Preßhauptos an den Füllrahmen gesorgt werden, etwa durch eine Gleitdichtungzwischen beiden Teilen. Der Druckmittelbehälter ist dabei in einem die Druckmittelzylinder enthaltenden Bereich des Preßhauptsangeordnet. Der Druckbehälter steht über Ventile mit dem durch Formkasten und Füllrahmen gebildeten Füllraum in

Verbindung. Das Preßhaupt steht über Ventile mit dem durch Formkasten und Füllrahmen gebildeten Füllraum in Verbindung. Das Preßhaupt ist dicht an den Füllrahmen anschließbar. Es ist über Dichtungslippen entlang der Innenwandung des Füllrahrnens in diesen eintauschbar. In der Modellplatte und/oder im Modell sind Abluftkanäle angeordnet. Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Ausfür.rungsbeispielen erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: einen teilweisen Vertikalschnitt des Oberteils einer Formmaschine zu Beginn der Verdichtung; Fig. 2: den entsprochenden Vertikalschnitt am Ende der Verdichtung; Fig. 3: ein Schaltungsschema für die Druckmittelzylinder;

Fig.4: einen teilweisen Vertikalschnitt des Oberteils einer Formmaschine mit zusätzlicher Impulsverdichtung zu Beginn der Verdichtung;

Fig. 5: einen teilweisen Vertikalschnitt einer anderen Formmaschine mit zusätzlicher Impulsverdichtung zu Beginn der Verdichtung;

Fig. 6: einen Vertikalschnitt entsprechend Fig.5 bei fortgeschrittener Verdichtung und Fig. 7: einen entsprechenden Vertikalschnitt am Ende der Verdichtung.

D(e Figuren 1 und 2 zeigenzunächst eine Modellplatte 1 mit Model 2 und einen auf die Modellplatte 1 aufgesetzten Formkasten 3

sowie einen darauf aufgesetzten Füllrahmen 4. Der lose eingeschüttelte Formsand ist mit 5 bezeichnet.

Darüber befindet sich ein Verdichtungsaggregat β in Form eines Vielstempel-Preßhauptes. Seine einzelnen Stempel 7 sind

relativ gleichmäßig über den Formkastenquerschnitt verteilt, weisen zweckmäßig einen runden Querschnitt auf und sind etwaum ein ihrem Durchmesser entsprechendes Maß voneinander distanziert. Sie durchqueren eine horizontale Preßplatte 8, dieden unteren Abschluß eines kastenförmigen Verdichtungskopfes 9 bildet. Zumindest der untere Querschnitt des

Verdichtungskopfes 9 ist so bemessen, daß er iii Jon Füllrahmen 4 hineinpaßt. Der Außenrand der Preßplatte 8 ist durch nach

unten vorstehende Leisten 8a gebildet, die zugleich verlängerte Führungsbuchsen für die außenliegenden Stempel bilden.

Innerhalb des Verdichtungskopfes 9 ist für jeden Stempel 7 ein Druckmittelzylinder 10 angeordnet, der jeweils über eine Leitung 11 mit einer Druckquelle 12 in Verbindung steht. Um die Verdichtung herbeizuführen ist entweder ein in der Zeichnung nicht dargestellter Hubtisch zum Hochfahren des Formkastens gegen den Verdichtungskopf 9 vorgesehen, oder, was zweckmäßiger ist, der Verdichtungskopf 9 ist über einen

oberhalb angeordneten Preßzylinder 13 hydraulisch in den in Ruhe bleibenden Füllrahmen 4 hinein verfahrbar.

Wesentlich ist nun, daß die einzelnen Druckmittelzylinder 10 mit unterschiedlichen Pneumatikdrücken vorgespannt sind, und

zwar mit diskreten Werten, die in Abhängigkeit von der Modellkontur vorgeschrieben werden. So sind beispielsweise dieaußenliegenden, über dem modellfreien Raum liegenden Stempel mit 4 bar, die benachbarten Stempel mit etwa 1 bar und dieoberhalb der Modellvertiefung angeordneten Innenstempel mit etwa 3bar Druckluft vorgespannt. Das individuelle Vorspannender einzelnen Zylinder 10 erfolgt durch eine schematisch angedeutete elektrische Einzelansteuerung 14, die modellabhängigprogrammgesteuert sein kann.

Wird nun der Hydraulikzylinder 13 im Verdichtungssinn ausgelöst, so wird der gesamte Verdichtungskopf 9 auf eine Geschwindigkeit von etwa 7 m/s beschleunigt, wobei zunächst die einzelnen Stempel 7 in den Formstoffrücken eindringen. Durch ihr Voreilen gegenüber der nachkommenden Preßplatte 8, durch ihre distanzierte Anordnung und durch ihre hohe Hubgeschwindigkeit ist sichergestellt, daß sich am Ende des Verdichtungsvorganges die vorgeschriebene maximale Hubdifferenz ΔΗ/Η von mindestens 30% einstellt. Die Verdichtung der Zwischenräume zwischen den einzelnen Stempeln erfolgt durch die Preßplatte 8, die während des Verdichtungshubes die vorstehenden Stempel 7 mehr oder weniger stark einholt. Eine derart hergestellte Form zoichnete sich

trotz der steil abfallenden Modellaußenwände und der in der Mitte befindlichen Vertiefung durch außerordentlich gleichmäßige

Formfestigkeiten von 18 bis 20N/cm² aus. Nach dem Verdichtungshub wird dor Hydraulikzylinder 13 wieder im Gegensinn mit Drucköl beaufschlagt. Bei dem dann

folgenden Herausziehen des Verdichtungskopfes 9 aus dem Formkasten 3 bzw. Füllrahmen 4 sorgt der in den Zylindern 10anstehende Überdruck automatisch wieder für das Vorfahren der Stempel 7 in die Position gemäß Fig. 1.

Durch an sich bekannte Überwachungseinheiten kann nachlassender Druck in einzelnen Zylindern 10 automatisch wieder auf die

vorgeschriebene Höhe gebracht werden.

Damit der für die Herstellung des Eingußtrichlers verwendete Eingußpin nicht von den Stempeln beaufschlagt wird, ist es

zweckmäßig, die Stempel oberhalb der Eingußposition in ihrer zurückgefahrenen Position zu belassen. Da die Eingußpositionmodellabhängig ist und somit wechselt, sind jeweils andere Stempel in ihrer zurückgezogenen Position zu halten.

Steuerungstechnisch ist dies erfindungsgemäß dadurch zu realisieren, daß alle Zylinder 10 über unterseitige Öffnungen 10a an

einen gemeinsamen Druckraum 18 innerhalb des Verdichtungskopfes 9 angeschlossen sind, der seinerseits über einen

Anschluß 19 mit einer pneumatischen Druckquelle in Verbindung steht. Dadurch sind alle Stempel 7 elastisch nach oben hin

vorgespannt und die oberhalb der Eingußposition befindlichen Stempel verbleiben in dieser Position, wohingegen die anderen

Stempel über die jeweiligen Leitungen 11 individuell mit Gegendruck beaufschlagt werden. Fig. 2 zeigt hinsichtlich der Druckversorgung der Zylinder 10 eine Alternative gegenüber Fig. 1, indem hier jeder Zylinder 10 ein

eigenes, elektrisch betätigtes Einlaßventil 15 aufweist und in dem all diese Ventile in einen gemeinsamen Druckraum 16innerhalb des Verdichtungskopfes 9 münden. Der Druckraum 16 steht über ein Ein-bzw. Auslaßvertil 17 mit einer

Druckmittelquelle 12 bzw. mit der Atmosphäre in Verbindung. Um die einzelnen Zylinder 10 mit dem vorgeschriebenen Vordruck zu beaufschlagen, sind die Vent'le 15 an eine elektrische Wähleinrichtung 20 angeschlossen. Sie gestattet es, während des Druckanstieges im Druckraum 16 eweils diejenigen Ventile 15

zu schließen, deren Zylinder 10 den gewünschten Vorspanndruck erreicht haben.

Während die vorbeschriebene Beaufschlagung der Zylinder 10 in erster Linie für pneumatische Druckmittel gedacht ist, eignet

sich das in Figur 3 dargestellte System vor allem für eine hydraulische Beaufschlagung der Zylinder in der Weise, daß die

Stempel 7 bereits vor der Verdichtung auf unterschiedliche Höhenpositionen eingestellt und mehr oder weniger fixiert werden. Zu diesem Zweck werden die einzelnen Zylinder als zweidimensionale Matrix mit einer Feldanotdping von mehreren Spalten,

beispielsweise S1, S2, S3 und S4 und mehreren Reihen, beispielsweise A, B, C und D. Die hintereinander geschalteten

Zylinderanschjüsse der Spalten befinden sich am oberen Zylinderende und liegen rechtwinklig überkreuz zu den hintereinander

geschalteten Zylinderanschlüssen der Reihen an den unteren Zylinderenden. Jede Spalte S und jede Reihe R .sind hydraulischmit einem Durchgangsventil Vi, Vj... bzw. Va, V_b.. .zu- und abschaltbar. Dadurch sind für (S χ R) Zylinder nur (S + R) Ventileerforderlich, bei der Bauform nach Figur 1 mit 8 Zylindern in einer Reihe und 7 Reihen hintereinander sind also für 56 Zylinder nur7 + 8 = 15 Einzelventüe notwendig.

Um beispielsweise den Zylinder D3 im Hub zu verstellen, werden nur die beiden Ventile V₀ und V₃ geöffnet. Nun kann durch Druckölzufuhr über die Leitung S der Kolben in eine tiefere Position abgesenkt werden, und alle anderen in dieser Reihe und in

dieser Spalte befindlichen Zylinder bleiben trotz ihrer Hintereinanderschaltung blockiert, weil stets eines ihrer beiden Ventilegeschlossen bleibt.

Wegen der Vielfalt modellbezogener Einzelhubeinstellungen ist es zweckmäßig, die Ventile über einen programmierbaren Mikroprozessor anzusteuern. Das Abbild der Modellhöhenkontur wird hierzu in einem modellcodierten Hubdatensatz in das Steuerprogramm eingegeben und steht für die Dauer der Model.'abformungen zur Individuellen Ansteuerung der Einzelstempel

zur Verfügung. Beim Modellwechsel braucht lediglich der modellcodierte Hubdatensatz gewechselt werden.

Um die Hubverstellung praktikabel zu machen, empfiehlt es sich, sie absatzweise durch aufeinanderfolgende gleichgroße Dosierhübfi vorzunehmen, das heißt, die gewünschte Hubposition in bestimmten Einzelschritten anzufahren. Dadurch können

zwar nicht mehr unendlich viele Hubpositionen angefahren werden. Für die Praxis ist es aber ausreichend, wenn jeder Stempelschrittweise um etwa zwei bis drei Zentimeter verstellt werden kann.

Durch die Merkmale der Ansprüche 21 und 22, die in der Zeichnung nicht näher dargestellt sind, ergibt sich der Vorteil, daß

anstelle mehrerer manuell auszutauschender Wechselrahmen lediglich der Vorsprung 8a bzw. die Vorsprünge hinsichtlich ihres

Überstandes verrtellt zu werden brauchen, um sie optimal an unterschiedliche Modellgrößen bzw. Modeilkonturen anzupassen. Die Figuren 4 bis 7 zeigen Formmaschinen, mit denen das zuvor beschriebene Verfahren in Kombination mit einem auf den Formstoff einwirkenden Luftimpuls durchgeführt wird. Dieser Luftimpuls bewirkt je nach seiner Stärke eine Fluidisierung,

vorzugsweise aber zugleich auch eine Vorverdichtung des Formstoffes.

Zu diesem Zweck ist bei der Ausführungsform nach Fig.4 das gesamte Preßhaupt 6 mit dem Verdichtungskopf 9 und dem Preßzylinder 13 in einen Druckbehälter 21 eingebaut. Der Druckbehälter 21 weist einen Ventilsitz 22 auf, der unter Zwischenlage

einer Dichtung 22a mit einer als Ventilteller fungierenden Kopfplatte 23 des Verdichtungskopfes 9 zusammenwirkt. Dadurchkann der Druckbehälter 21 in eine geschlossene obere Kammer 21 a, die an eine Druckluftquelle 24 angeschlossen ist und in eineuntere Kammer 21 b, die in luftdichter Verbindung mit dem durch Formkasten 3 und Füllrahmen 4 gebildeten Formraum steht,unterteilt werden.

Die Funktion ist folgende: Zunächst wird die Kammer 21 a mit Druckgas, insbesondere Preßluft, gefüllt, wobei die Kopfplatte 23

des Verdichtungskopfes 9 die Kammer 21 ο über entsprechende Dichtflächen abdichtet. Anschließend wird der

Hydraulikzylinder 13 umgesteuert, so daß der Verdichtungskopf 9 nach unten fährt. Dabei öffnet sich die Kammer 21, und das in

ihr befindliche Druckgas strömt bei gleichzeitiger Abwärtsbewegung des Verdichtungskopfes 9 nach unten und gelangt sowohlentlang dem äußeren Randspalt zwischen dem Verdichtungskopf und dem Druckbehälter 21 als auch durch Spalte zwischen den

Einzelstempeln 7 und der Preßplatte 8 zu dem zunächst noch losen Formstoff 5. Der Formstoff 5 wird dadurch fluidisiert und beim Eintauchen der Stempel 7 ergibt sich zunächst der positive Effekt einer Reibungsverminderung. Des weiteren bewirkt das den Formstoff durchströmende Druckgas in an sich bekannter Weise eine Vorverdichtung. Die fc'ndverdichtung erfolgt in der bereits

beschriebenen Weise durch die unterschiedlich tief in den Formstoff eindringenden Stempel 7 und schließlich durch die

Preßplatte 8. Sofern auf die Umspülung der Einzelstempel 7 innerhalb dr,s Vordichtungskopfes 9 kein Wert gelegt wird, kann das Druckgas

selbstverständlich auch außerhalb des Verdichtungskopfes 9 im Formraum zugeführt werden. Auch kann das Druckgas übernicht dargestellte Ventile seitlich in den unteren Bereich des Druckbehälters 21 oberhalb des Füllrahmens 4 eingeleitet werden.

Die Figuren δ bis 7 zeigen eine andere Bauform, die mit kombinierter Verdichtung arbeitot. Im Unterschied zu Figur 4 ist hier das Preßhaupt 6, das heißt sein Verdichtungskopf 9, selbst als Druckbehälter ausgebildet. Zu diesem Zweck ist im Verdichtur.gskopf 9

eine Kammer 9 a gebildet, die einerseits über einen Druckgasanschluß 24 unter Überdruck zu setzen ist und die andererseits überzahlreiche Ventile 25, von denen in der Zeichnung nur eines dargestellt ist, zum Formraum hin geöffnet werden kann. Außerdemist der Verdichtungskopf 9 an dem durch die Leicten 8a gebildeten Außenrand der Preßplatte 8 mit Dichtlippen 26 versehen, dieihn gegen den Füllrahmen 4 abdichten.

Die Kammer 9a steht über Anschlüsse 27 mit der Unterseite aller Druckmittelzylinder 10 in Verbindung, so daß er nicht nur auf

die Erzeugung des Druckgas-Impulses, sondern auch für das Anheben der Stempel 7 verantwortlich ist. Im Ausführungsbeispielsind die Druckmittelzylinder 10 direkt in der Kammer 9 a untergebracht, daher genügen für die Anschlüsse 27 einfache

Querbohrungen am unteren Ende der Zylinder 10. Fig. 5 zeigt den Beginn des Verdichtungsvorganges. Dabei ist der Verdichtungskopf 9 gerade so weit in den Füllrahmen

eingetaucht, daß ihn die Dichtlippen 26 gegen den Füllrahmen 4 abdichten. Die Druckmittelzylinder 10 sind von oben herdrucklos geschaltet, wohingegen die Kammer 9 a über die äußere Druckgasquelle 24 einen Überdruck aufweist. Dieser Überdrucküberträgt sich über die Anschlüsse 27 auf den unteren Hubraum der Zylinder 10 und hält alle Einzelstempel 7 in der gezeigtenoberen Hublage.

Figur 6 zeigt den folgenden Verdichtungsabschnitt: Einzelne Zylinder 10 wurden an ihrer Oberseite über ihre Anschlußleitung 11

mit diskreten Gegendrücken, vorzugsweise Gasdrücken beaufschlagt, so daß einzelne Stempel 7 entsprechend der Kontur des

Modelies 2 unterschiedlich tief in den Formstoff eintauchen. Gleichzeitig wurden die Ventile 25 in der Kammer 9a geöffnet, wodurch das unter Überdruck stehende Gas in den unteren Teil

dos Verdichtungskopfes 9 einströmt, die Stempel 7 umspült und in den Formstoff eindringt. Es kommt dadurch zu dem bereitsbeschriebenen Fluidisieren und dam leichteren Eindringen der Stempel 7 in die Formstoffoberfläche und zu einor gewissen

Vorverdichtung des Formstoffes. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, diese Fluidisierung und Vorverdichtung erst dann auszulösen, nachdem die Stempel 7 bereits die in Figur 6 dargestellte Voreinstellung entsprechend der Modellkontur erreicht haben. An besonders tiefen oder engen Stellen im Modell- oder Modellplattenbereich können Abluftdüsen 28 das vom Druckimpuls

stammende Gas und die bei der anschließenden mechanischen Verdichtung freiwerdende Formluft der Formstoffschüttungabführen. Diese Luftabführung kann zusätzlich durch aktive Luftabsaugung vor und/oder während des Verdichtens unterstütztwerden, indem die Abluftdüsen 28 an eine Unterdruckquelle angeschlossen werden.

Figur 7 zeigt die Anordnung nach Beendigung der Verdichtung, nachdem also der Verdichtungskopf 9 in der eingangs

beschriebenen Weise durch den Hydraulikzylinder 13 in seine untere Endlage gepreßt worden ist, wobei zwischen den einzelnen

Stempeln 7 eine maximale Hubdififerenz von mindestens 30% bezogen auf die Formkastenhöhe lufrechterhalten wird. Der Fluiaisierungs- und Vorverdichtungseffekt durch den Gasimpuls ist aufgrund der hohen Stempelgeschwindigkeiten

zumindest während des Hauptteiles der Hubbewegung des Verdichtungskopfes 9 wirksam. Durch entsprechende Steuerung der

Ventile 25 kann die Wirkungsdauer des Gasimpulses optimal an die übrigen Verfahrensparameter angepaßt werden. Auch kann

es zweckmäßig sein, den Luftimpuls relativ schwach auszuführen, so daß er nur zu einer Fluidisierung de3 Formstoffes ohne

Vorverdichtung führt.

Die voistehenden Ausführungsbeispiele sind jeweils mit absenkbarem Verdichtungskopf 9 beschrieben worden. Selbstverständlich liegt auch die Umkehrung der Bewegungsverhältnisse im Rahmen der vorliegenden Erfindung, das heißt, den Verdichtungskopf 9 unterWeglassung des Hydraulikzylinders 13auf konstanter Höhe zu halten und dafür die Modellplatte mittels eines nicht dargestellten Hubtisches gegen den Verdichtungskopf hochzufahren.

Zusammenfassend besteht der Vorteil der beschriebenen Erfindung darin, daß durch die individuelle Ansteuerung der Einzeistampei bzw. durch ihre unterschiedliche Vorspannung im Sinne einer hohen maximalen Hubdifferenz zwischen den Einzelstampeln auch bei problematischen Modellkonturen eine wesentlich homogenere Verdichtung als bisher erzielt wird. Die Erfindung erstreckt sich auch auf kastenloses Formen, wobei der Formkasten nach der Verdichtung abgestreift oder zerlegt wird. Auch ist die Erfindung für die Kombination mit anderen Vorverdichtungsverfahren geeignet.

Claims

1. Vertieren zu. ,. Λ rJichten von Formstoff im Formkasten von Gießerei-Formmaschinen mit einer Vielstempel-Preßplatte, wobei einzelne Stempel mit Abstand voneinander angeordnet sind und entsprechend der Modellhöhe unterschiedlich tief in den Formstoffrücken eindringen, wobei die Verdichtung zunächst allein durch die im Verdichtungssinn durch ein Druckmittel beaufschlagten Stempel erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die innenliegenden Stempel (7) jeweils individuell entsprechend der Kontur des Modelles (2) mit Druckmittel beaufschlagt werden, daß sodann zusätzlich die Preßplatte (8) zur Verdichtung verwendet und bis etwa an den oberen Formkastenrand verfahren wird und daß am Verdichtungsende eine maximale Hubdifferenz zwischen einzelnen Stempeln (7) von zumindest 30%, vorzugsweise zumindest 40% der Formkastenhöhe eingehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine maximale Hubdifferenz zwischen einzelnen Stempeln von mindestens 50% der Formkastenhöhe eingehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der sandseitigen Stempeliuerschnitte mit 20% bis 70%, insbesondere 20% bis 50% der Formkastenfläche gewählt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der sandseitigen Stempelquerschnitte im Innenbereich mit 20% bis 50%, im Randbereich mit 50% bis 100% der zugehörigen Formkastenfläche gewählt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dudurch gekennzeichnet, daß die Hubgeschwindigkeit eines die Stempel (7) und die Preßplatte (8) enthaltenden Verdichtungskopfes (9) über 2,0m/s insbesondere 3 bis 10m/s, vorzugsweise 4 bis 8 m/s beträgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kinetische Energie der Preßplatte 18) und ihrer Stempel (7) am Ende des Verdichtungshubes mindestens überwiegend am Rand des Formkastens (3) vom Formstoff aufgenommen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedliche Druckbeaufschlagung der Stempel (7) mit diskret vorgegebenen Drücken erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempel (7) vor dem Verdichten ganz aus der Preßplatte (8) herausgefahren und sodann entsprechend der Modellhöhe, mit unterschiedlich starkem Gegendruck, insbesondere pneumatisch, abgestützt worden, worauf die Preßplatte (8) mitsamt den sich relativ zu ihr verschiebenden Stempeln (7) auf den Formstoff (5) gepreßt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempel (7) einerseits durch konstanten Druck im Einfahrsinn belastet, andererseits durch diskret entsprechend der Modellkontur vorgegebene Gegendrücke abgestützt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempel (7) entsprechend der Modellhöhe auf unterschiedliches Niveau eingestellt und, insbesondere hydraulisch, mit gleich starkem Gegendruck abgestützt werden, so daß sie beim Verdichten ihr Niveau relativ zueinander im wesentlichen beibehalten.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dort beschriebene mechanische Verdichtung durch Pressen kombiniert wird mit der Einwirkung eines durch Druckiuft oder durch Explosion zündf /iigen Gasgemisches erzeugten Druckgas-Impulces.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgas-Impuls vor und/oder während des Pressens zur Wirkung gebracht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß während des Verdichtens Gras aus dem Formkasten (3) insbesondere über die Modellplatte (1) abgesaugt wird.

14. Vorrichtung zum Verdichten von Formstoff im Formkasten in Gießereiformmaschinen mit einem Preßhaupt, das zahlreiche über den Formkastenquerschnitt verteilte Stempel enthält, die jeweils in Druckmittelzylindern geführt sind und aus der den unteren Abschluß des Preßhauptes bildenden Preßplatte herausfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Druckmittelzylinder (10) für die innerhalb der Außenstempel liegende Stempel (7) jeweils über eigene Druckmittelleitungen und über Ventile an eine Druckquelle (12) angeschlossen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelzylinder (10) jeweils über ein eigenes Pilotventil (15) an die Druckquelle (12) angeschlossen sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelzylinder (10) a*i ihrem einen ende zeilenwsise, an ihrem anderen Ende spaltenweise an je eine zellen- bzw. spaltenweise verlaufende Druckmittelleitung angeschlossen sind und diese Leitungen jeweils über Ventile (Vi, V2, V3...; Va, V_B/ Vc...) an eine Druckmittelzuführleitung und an eine Druckmittelabführleitung angeschlossen sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16,daduch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der genannten Ventile (14; 15; V₁...; Va...) durch einen Mikroprozessor entsprechend den gewünschten Vorspanndrücken bzw. Hubpositioneii der Stempel (7) erfolgt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der gewünschten Hubposition absatzweise durch aufeinanderfolgende, gleichgroße Dosierhübe erfolgt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßplatte (8) an ihrem Rand und im Bereich zwischen den Außenstempeln unterseitig einen umlaufenden Vorsprung oder mehrere Einzelvorsprünge (8a) aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung bzw. die Vorsprünge (8a) eine Breite von 50 bis 100mm und eine Höhe von 50 bis 130mm aufweisen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (8 a) bzw. die Vorsprünge relativ zur Preßplatte (8) zur Erzeugung unterschiedlich starken Überstehens vertikal verstellbar zur Preßplatte (8) gelagert sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Vorsprunges (8 a) bzw. der Vorsprünge pneumatisch erfolgt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßhaupt (6) in einen Druckbehälter (21) eingebaut ist, der dicht an den Füllrahmen (4) anschließbar ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßhaupt (6) einen Ventilteiler (23) aufweist, der mit einem Ventilsitz (22) des Druckbehälters (21) zusammenwirkt, um die Verbindung einer unter Überdruck stehenden Druckquelle mit dem Formkasten (3) zu öffnen oder abzusperren.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßhaupt (6) im Bereich seines Verdichtungskopfes (9) Durchströmöffnungen aufweist.

26. Vorrichtung nach den Ansprüchen 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßhaupt (6) einen Druckbehälter (9a) enthält und an oine Druckquelle (24) angeschlossen ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (9a) in einem die Druckmittelzylinder (10) enthaltenden Bereich des Preßhauptes (O) angeordnet ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (9a) über Ventile (25) mit dem durch Formkasten (3) und Füllrahmen (4) gebildeten Formraum in Verbindung steht.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Pre.ihaupt (6) dicht an den Füllrahmen (4) anschließbar ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßhaupt (6) über Dichtungslippen (26) entlang der Innenwandung des Füllrahmens (4) in diesen eintaucht.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß in der Modellplatte (1) und/oder im Modell (2) Abluftkanäle (28) angeordnet sind.