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??Verfahren und Vorrichtung zum genauen Zu-
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sammenlegen von Formteilen" Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum genauen Zusammenlegen der Teile von Formkästen, bei dem
die Kastenteile zunächst ausgeformt, ggf. gewendet und in senkrechte Fluchtung zueinandergebracht
und dann in lotrechter relativer Bewegung mit Hilfe einer Zentriereinrichtung zusammengelegt
werden.
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Es ist allgemein bekannt, Gußstücke durch Ausformen einer Gießhöhlung
in Sandformen und Ausgießen dieser Höhlung mit flüssigem Metall herzustellen. Im
weiten Umfange werden die Formen zweiteilig hergestellt und zur Aufrechterhaltung
der Stabilität des Sandballens die Formteile in Ober- und Unterkästen ausgeformt.
Hierzu dienen entsprechende automatisch arbeitende Formmaschinen, die mit Hilfe
von Modellplatten die Formhöhlung in Oberkasten und Unterkasten herstellen. Nach
der Herstellung werden, soweit erforderlich, vorgefertigte Kernteile in die Formhöhlung
eingelegt, worauf der eine Kasten, zumeist der
Unterkasten, gewendet
und in senkrechte Fluchtung zu dem zugehörigen Oberkasten gebracht wird. Danach
werden die Kasten in einer besonderen Zusammenlegeeinrichtung in genauer Zentrierung
zusammengelegt. Dazu dienen in den Formkästen angeordnete Zentrierstifte und Zentrierbohrungen,
durch die bei der senkrechten relativen Bewegung der beiden Kastenteile diese in
allen Richtungen genau aufeinander ausgerichtet werden, bevor die Kästen aufeinander
zu liegen kommen.
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Diese Art der Zusammenlegung führt bereits zu einer erheblichen Genauigkeit.
Es zeigt sich jedoch immer wieder, daß Toleranzen sowie Abnutzungserscheinungen
zu genauigkeitsfehlern führen, die in vielen Fällen nicht toleriert werden können,
da sie beim fertigen Gußstück zu geringfügigen seitlichen Verschiebungen oder Verkanten
der den beiden Formkästen zuzuordnenden Gußstückbereiche führen. Hinzu kommt, daß
auch Ungenauigkeiten durch Toleranzen zwischen den in den Sandballen eingepreßten
Formhöhlungen in Oberkasten und Unterkasten auftreten, die den Fehler verstärken
können.
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Es ist Aufgabe der Erfindung. hier Abhilfe zu schaffen und ein Verfahren
und eine Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art anzugeben, mit deren Hilfe
es möglich wird, aktiv die in den beiden Kastenteilen ausgeformten Formhöhlungen
exakt aufeinander auszurichten und so die Kästen mit größerer Genauigkeit und unabhängig
von den genannten Toleranzen zusammenlegen zu können.
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Diese Aufgabe wird durch das neue Verfahren dadurch gelöst, daß mit
dem Ausformen der Sand formen in diesen oberflächlich Zentriermarken in genauer
Zuordnung, insb. zu der Formhöhlung in der Sandform ausgeformt werden, und daß nach
einer Grobausrichtung der Kastenteile in lotrechter Fluchtung die Zentriermarken
in beiden Kastenhälften abgetastet werden, wobei die Kastenteile in Abhängigkeit
von den ertasteten Lagewerten feineinjustiert und zusammengelegt werden. Bei diesem
Verfahren wird die die Einjustierung steuernde Marke jeweils in die Sandmasse eingeformt,
insb. in Form einer Vertiefung eingeprägt, wobei die Marke mit der Formhöhlung zusammen
in einem Arbeitsvorgang und damit in optimaler gegenseitiger Zuordnung in die Sandmasse
eingeformt wird. Relative Verschiebungen zwischen Modell und Kasten, wie sie durch
Toleranzen oder Abnutzungserscheinungen auftreten können, haben hier keinerlei Einfluß
auf die gegenseitige Lage von Marke und Formhöhlung. Die Grobausrichtung kann durch
Maschinensteuerung oder aber auch durch Zentrierelemente bisheriger Art erfolgen,
sofern diese eine für die Feinjustierung ausreichende relative Beweglichkeit der
Kastenteile quer zur lotrechten Richtung ermöglichen. Nach der Grobausrichtung der
Kastenteile in der Zusammenlegeinrichtung werden die beiden Marken in den zusammenzulegenden
Kastenteilen gleichzeitig und durch eine gemeinsame Vorrichtung abgetastet, welche
die relative Ist-Lage dieser Marken mit einer vorgegebenen Soll-Lage vergleicht
und Stelleinrichtungen steuert, welche die Ist-Lagen der Kästen solange verändert,
bis die Soll-Lage zuverlässig erreicht ist. Danach werden die Kästen zusammengelegt
und in der zusammengelegten Stellung miteinander verspannt.
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Das Abtasten der Marken kann mit Hilfe mechanischer Fühler oder mit
Hilfe von berührungslos arbeitenden Fühlern erfolgen.
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Je nach Art des Tastsystems kann die in dem Sand ausgeformte Marke
bezüglich ihrer Abtastbarkeit noch verändert werden, indem bestimmte Flächenbereiche
der Marke beschichtet werden.
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Dies kann beim Einprägen durch Einprägen eines vorgefertigten Teils
als Zentriermarke geschehen. Es ist auch möglich mit dem Einprägen oder unmittelbar
danach die Oberfläche zu beschichten, z.B. mit einem reflektierenden Material zu
bestäuben.
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Zum Ausführen des Verfahrens sieht die Erfindung eine Vorrichtung
vor, bei der die Modelle Einrichtungen zum Ausformen der Zentriermarken in den Sandformen
aufweisen und bei der der Zusammenlegeeinrichtung eine Einrichtung zum gleichzeitigen
Abtasten der Zentriermarken in Ober- und Unterkasten zugeordnet ist, welche Steuereinrichtungen
zum Einsteuern der relativen Soll-Lage der beiden Kastenteile betätigt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an
einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 im senkrechten Schnitt eine Zusammenlegeeinrichtung
für Unterkasten und Oberkasten der Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens gemäß
der Erfindung.
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Figur 2 einen horizontalen Schnitt entlang der Schnittlinie Il-Il
der Figur 1.
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Figur 3 im größeren Maßstabe einen senkrechten Schnitt durch einen
mechanischen Taster, wie er bei der Vorrichtung nach der Erfindung eingesetzt werden
kann und Figur 4 einen horizontalen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der Figur
3.
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In den Figuren ist nur die Zusammenlegeinrichtung der Vorrichtung
gemäß der Erfindung dargestellt. Nicht dargestellt ist die evtl. notwendige Wendeeinrichtung
für den.Unterkasten und die Formpresse, in der zusammen mit der Formhöhlung in die
Sandmasse von Oberkasten und Unterkasten jeweils eine Zentriermarke eingeprägt wird.
Ein die Zentriermarke in die Oberfläche der Sand form einprägender Prägestempel
kann beispielsweise fest der Modellplatte zugeordnet sein, so daß die Einprägung
gleichzeitig und unter den gleichen Bedingungen wie das Ausformen der Sandform mit
Hilfe der Modellplatte erfolgen kann. Bevorzugt ist die Zentriermarke als Vertiefung
in die Oberfläche eingeprägt. Eine geeignete Form der eingeprägten Zentriermarke
ist beispielsweise aus Fig. 3 für den Unterkasten 7 bei 17b und für den Oberkasten
15 bei 17a dargestellt. Die Zentriermarke weist einen vertieften, fingerhutartigen
Abschnitt auf, an den sich nach außen zu ein konischer Teil anschließt. Der konische
Teil stellt die eigentliche Zentriermarke dar, während der tiefer liegende, fingerhutartige
Teil lediglich zur genauen Begrenzung und besseren Ausformbarkeit
der
Zentriermarke dient. Statt der gezeigten Form der Zentriermarken können auch andere
Formen verwendet werden.
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Da der Einprägevorgang keine besonderen Schwierigkeiten bietet und
für den Fachmann die obige Erläuterung ausreichend ist, wird auf eine Darstellung
und weitere Erläuterung der Formmaschine und der in dieser zum Herstellen der Zentriermarken
vorgesehenen Einrichtungen verzichtet.
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Die in Fig. 1 gezeigte Zusammenlegeinrichtung kann herkömmlicher Art
sein. An einem Maschinengerüst 1 ist in einer Führung 9 ein senkrecht beweglicher
Stempel 10 angeordnet, der hydraulisch oder dgl. angehoben und abgesenkt werden
kann. Am unteren Ende des Stempels 10 ist ein Stützteil 11 befestigt. Dieser kann,
wie dargestellt, kastenförmig ausgebildet sein und weist an seinen Seiten Ansätze
mit Lageraugen auf, an denen die oberenEndenvondrei Lenkern 12 angelenkt sind, Diese
sind mit ihren unteren Enden über Laschen an den seitlichen Wangen 13 einer rahmenförmigen
Kastentrageinrichtung angelenkt. Die Kastentrageinrichtung weist nach unten ragende
Schenkel auf, an denen schwenkbare Greifer 14 angelenkt sind, die über nicht dargestellte
Einrichtungen aus einer Freigabestellung in die in Fig. 1 gezeigte Tragstellung
schwenkbar sind. Auf diesen Greiferteilen 14 ruht der Oberkasten 15, in dem eine
Sandform 16 ausgeformt ist, in die an vorbestimmter Stelle und in genauer Zuordnung
zu der Formhöhlung in der Sand form eine Zentriermarke 17 eingeprägt ist. Die rahmenartige
Kastentrageinrichtung 13 weist einen mittleren Brückenteil auf.
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Zwischen diesem und dem Stützteil 11 sind Stelleinrichtungen 25
angeordnet.
Die genaue Anordnung dieser Stelleinrichtungen 25 ist aus Fig. 2 ersichtlich. Die
Stelleinrichtungen können eine mechanisch, elektrisch oder hydraulisch betätigbare
Spindel oder einen Zylinder aufweisen, wobei der eine Teile an dem Stützteil 11
und der andere Teil an der Kastentrageinrichtung 13 befestigt ist. Zwischen den
beiden Teilen sind drei Stelleinrichtungen 25a, 25b und 25c vorgesehen. Die beiden
Stelleinrichtungen 25a und 25c sind parallel und nahe den Seitenwangen der Trageinrichtung
13 angeordnet, während die Stelleinrichtung 25b zwischen diesen beiden und gegenüber
deren Stellrichtung um 900 gedreht angeordnet ist Die Tragteile 30 jeder Stelleinrichtung
sind an dem Stützteil 11 und jeder Tragteil 31 an der Kastentrageinrichtung 13 befestigt.
Der Oberkasten kann somit in jeder Richtung horizontal linear verschoben, aber auch
gedreht werden, indem die einzelnen Stelleinrichtungen für sich alleine oder in
vorbestimmter Kombination betätigt werden. Damit läßt sich die relative Lage der
Kastentrageinrichtung 18 gegenüber dem Stützteil 11 in vorbestimmten Grenzen sehr
genau und in jeder Richtung einstellen, Mit dieser Einstellung, die durch die freie
Aufhängung der Kastentrageinrichtung 13 an dem Stützteil 11 ermöglicht wird, wird
auch der von der Kastentrageinrichtung unterstützte Oberkasten 15 in jeder gewünschten
Richtung verstellbar.
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Der Unterkasten 7, der über die Rollen 4 einer Zuführungsbahn 3 in
die Zusammenlegeeinrichtung eingefahren werden kann, wird in der Zusammenlegeeinrichtung
mit Hilfe einer Spanneinrichtung 5
in genauer Zuordnung zu einer
Soll-Lage festgespannt. Dieses Festlegen des Unterkastens soll lediglich den Aufbau
der Einrichtung und das Einjustieren erleichtern. Und zwar wird dabei der Unterkasten
7 sowie die in diesem ausgeformte Sandform 8, ggf. mit eingelegtem Kern gegenüber
der Lage einer der Zusammenlegeeinrichtung zugeordneten Tasteinrichtung 18 festgelegt.
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Im dargestellten Beispiel ist angenommen, daß es sich bei der Tasteinrichtung
um eine mechanisch arbeitende Abtasteinrichtung handelt. Diese ist am Gestell 6
der Zusammenlegeeinrichtung um die Querachse 20 zwischen der gestrichelt dargestellten
Ruhestellung und der eingeschwenkten Taststellung schwenkbar gelagert. Die Verschwenkung
erfolgt mit Hilfe eines Schwenkzylinders 21. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, können an
dem um die Achse 20 schwenkbaren Teil der Tasteinrichtung 18 bevorzugt zwei im gegenseitigen
Abstand angeordnete Tragarme 19 vorgesehen sein, die jeweils an ihrem freien Ende
einen Tastkopf 18 tragen. Durch nicht dargestellte Einrichtungen kann die relative
Lage der Arme 19 entlang der Schwenkachse 20 ebenso wie die freie Länge der Arme
19 genau eingestellt werden, so daß eine Einstellung des Tastkopfes auf unterschiedliche
Lagen der Zentriermarken möglich ist. Es kann bei unterschiedlichen Werkstücksformen
notwendig sein jeweils unterschiedliche Stellungen für die Zentriermarken in der
Sandform zu wählen.
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Jeder Tastkopf weist gemäß Fig. 1 und Fig. 3 zwe.i Tastfühler 23 und
24 auf. Jeder Tastfühler ist mit Hilfe eines Schaftes 41 in einer zylindrischen
Führung 42 axial nachgiebig geführt und wird durch eine Feder 43 elastisch abgestützt.
Die Führung 42
ist starr mit einem Tragteil 47 für im Inneren liegende
Abgleichelemente 50 bzw. 51 eines elektrischen, magnetischen oder dgl Abgleichsystem
verbunden, In den Figuren 3 und 4 sind die Abgleichelemente 50,51 in der genau abgeglichenen
und damit in der Gleichgewichtsstellung gezeigt. Der Teil 47 ist in einem Gehäuse
40 kardanisch aufgehängt. Zu diesem Zweck weist das Gehäuse 40 diametral gegenüberliegende
Schwenklager 44 für einen Zwischenrahmenteil 46 auf, der seinerseits um 900 versetzt
sich diametral gegenüberliegende Schwenklager 48 für den Teil 47 aufweist. Zur Abdichtung
des Systems sind das Gehäuse 40 und die Tastfühler 23 und 24 über nachgiebige Manschetten
45 verbunden.
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Bei Betrieb werden die beiden Kästen in der Zusammenlegeeinrichtung
nach Festlegen des Unterkastens zunächst in grobe Ausrichtung in lotrechte Richtung
gebracht. Danach wird die Tasteinrichtung 22 mit den Tastköpfen 18 in die-in Fig.
1 gezeigte Taststellung in Berührung mit der Zentriermarke 17b des Unterkastens
7 geschwenkt. Danach wird der Oberkasten abgesenkt, wobei der Tastfühler 23 in Eingriff
mit der Zentriermarke 17a des Oberkastens gelangt. Bei nicht genauer Justierung,
wobei es sich hier um nur relativ geringe Abweichungen von einer vorgegebenen Sollage
handelt, wird beim Absenken des Oberkastens der Tastfühler 23 aus der Gleichgewichtslage
gegenüber dem Tastfühler 24 und den zugehörigen Teilen ausgelenkt. Dies wird in
dem Abgleichsystem 50, 51 durch Veränderung der in Fig.4 gezeigten relativen Lage
der Abgleichelemente bemerkbar. Diese Abweichungen von der Abgleichstellung werden
einer nicht dargestellten
Steuereinrichtung zugeleitet, welche
unter Vergleich mit den Soll-Werten der Abgleichstellung die Stellglieder 25 zwischen
Stützteil 11 und Kastentrageinrichtung 13 so lange einsteuert, bis die gewünschte
Soll-Lage erreicht ist.
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Danach wird der Oberkasten geringfügig angehoben, die Tasteinrichtung
22 in die in Fig. 1 gezeigte Ruhestellung ausgeschwenkt, der Oberkasten abgesenkt
und die Kästen miteinander verriegelt. Statt eines mechanischen Tastkopfes 18 kann
auch eine optische Tasteinrichtung vorgesehen sein, welche nicht zwischen die Kästen
geschwenkt zu werden braucht und daher die lotrechte Annäherung der Kästen wesentlich
länger und damit auch genauer überwachen kann. Auch ist es möglich die üblichen
Zentriersysteme, wie Zentrierbohrungen und Zentrierstifte in den Kästen für die
Verspannung und/oder für die Ausrichtung auszunutzen, indem z.B. die Zentrierstifte
als Spreizstifte oder Exzenterstifte ausgebildet sind, so daß nach genauer Aurichtung
und Zusammenlegung der Kastenteile die Zentrierstifte gespreizt, verkeilt oder so
verdreht werden können, daß die Kästen über diese Zentrierelemente fest miteinander
verspannt sind. Zur Zentrierung tragen diese Elemente jedoch in der Regel nicht
bei, sondern lediglich zur Verspannung der Kästen nach erfolgter Zentrierung. Selbstverständlich
kann die Verspannung auch durch andere bekannte Spannelemente, wie sie zum Verspannen
von Ober- und Unterkasten bekannt sind, eingesetzt werden.
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Dabei sorgen die Stelleinrichtungen 25 nach erfolgter Einjustierung
dafür, daß bei der weiteren Absenkung des Oberkastens und während des Verspannens
keine horizontalen Relativbewegungen mehr zwischen den beiden Kästen auftreten können.
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L e e r s e i t e