DE3500173C2 - Gießformvorrichtung und Verfahren zum Verdichten von Sand um ein Formmodell in einem starren Formkasten zum Vollformgießen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießformvorrichtung zum Vollform­ gießen, umfassend einen starren Formkasten zur Aufnahme eines Formmodells und Sand, wobei der Formkasten mit Sandfüllung einen kombinierten Schwerpunkt hat, eine Halteeinrichtung, die den Formkasten - nur als Ganzes bewegbar - elastisch hält, und eine Einrichtung zum Rütteln des Formkastens.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Verdichten von Sand um ein Formmodell in einem starren Gieß­ formkasten zum Vollformgießen, wobei der Formkasten mit Sandfüllung einen kombinierten Schwerpunkt hat, wobei ferner der starre Formkasten elastisch so gehalten wird, daß er sich nur als Ganzes bewegen kann, und wobei der Formkasten gerüttelt wird.

Bei dem sog. Vollform-Gießverfahren wird in einem Formkasten ein Formmodell aus Schaumstoff in Sand eingebettet. Der Schaumstoff verdampft, wenn geschmolzenes Metall zugeführt wird, so daß der zuvor vom Formmodell eingenommene Raum mit Metall ausgegossen werden kann. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, daß es im Gegensatz zu konventionellen Gießverfahren nicht erforderlich ist, das Formmodell vor dem Gießen aus dem Formkasten zu entfernen. Der Formkasten muß daher nicht mehr in zwei zur Herausnahme eines Formmodells voneinander separierbare Teile unterteilt sein und das Formmodell kann komplizierter gestaltet sein, als es bei herkömmlichen Ober- und Unter­ teilformkästen der Fall ist.

Zur Verdichtung des Sandes um das Formmodell herum werden üblicherweise Einrichtungen verwendet, die den Formkasten rütteln oder in Vibration versetzen.

Eine Gießformvorrichtung der eingangs genannten Art zur Durchführung des oben genannten Verfahrens ist aus der DE 31 27 313 A1 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird der mit Sand angefüllte und ein vom Sand umgebenes Formmodell enthal­ tende Formkasten auf eine Rütteleinrichtung gestellt, die eine Basisplatte sowie eine Vibrationsplatte umfaßt, die oberhalb der Basisplatte auf Federn aufgelagert ist. Vibrationserzeuger in Form von Elektromotoren mit Motorwellen, die Exzenterge­ wichte tragen, sind an der Unterseite der Vibrationsplatte angeordnet, um die Vibrationsplatte und den darauf befestigten Formkasten zu rütteln.

Das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung sind dazu ausgelegt, den Formkasten mit dem darin enthaltenen Sand und dem Formmodell ausschließlich in vertikaler Richtung zu rütteln. Dabei wird der Formkasten in einer ersten Stufe in eine erste Vibrationsbewegung mit hohen Beschleunigungswerten versetzt, um den Sand in etwaige Öffnungen des Gußmodells eindringen zu lassen. In einer zweiten Stufe wird der Formka­ sten dann mit kleineren Beschleunigungswerten in vertikale Schwingungen versetzt, um den Sand zu verdichten.

Aus der DE-PS 6 39 930 ist ein Rütteltisch, insbesondere für Betonformlinge, bekannt, der einen Schwingungsantrieb aufweist, der ihn zu einer sowohl vertikale als auch horizontale Schwin­ gungskomponenten enthaltenden Schwingungsbewegung veranlaßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gießformvor­ richtung zum Vollformgießen anzugeben, die in kürzerer Zeit als bisher eine hohe, insbesondere homogene Sandverdichtung ermöglicht. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zum Verdichten von Sand um ein Formmodell in einem starren Gießformkasten zum Vollformgießen anzugeben, welches in vergleichsweise kurzer Zeit eine hohe, insbesondere homogene Sandverdichtung ermöglicht.

Ausgehend von einer Gießformvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 wird zur Realisierung der erfin­ dungsgemäßen Gießformvorrichtung vorgeschlagen, daß die Ein­ richtung zum Rütteln des Formkastens seitlich an dem Formkasten angreift und dazu eingerichtet ist, horizontale Schwingungs­ kräfte zu erzeugen, um den von der Halteeinrichtung horizontal beweglich gehaltenen Formkasten zur Ausführung horizontaler Schwingungsbewegungen zu veranlassen, wobei der resultierende Vektor der von der Rütteleinrichtung erzeugten horizontalen Schwingungkräfte auf einer Linie liegt, die annähernd durch den kombinierten Schwerpunkt verläuft.

Ausgehend von einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbe­ griffs des Anspruchs 6 wird zur Realisierung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß man seitlich auf den Formkasten einwirkende horizontale Schwingungskräfte erzeugt, um den horizontal beweglich gehaltenen Formkasten zur Aus­ führung horizontaler Schwingungsbewegungen zu veranlassen, wobei der resultierende Vektor der horizontalen Schwingungs­ kräfte auf einer Linie liegt, die annähernd durch den kom­ binierten Schwerpunkt verläuft.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verdichten von Sand um ein Formmodell in einem starren Gießformkasten und bei der Gießformvorrichtung nach der Erfindung hat es sich gezeigt, daß eine Zeitersparnis bei hoher und insbesondere homogener Sandverdichtung erzielbar ist, wenn der Formkasten als Ganzes im wesentlichen ausschließlich horizontal gerüttelt wird. Vertikale Schwingungskräfte, die dazu neigen, den Sand zu lockern oder aufzuwirbeln, werden weitgehend vermieden. Die Unterdrückung vertikaler Schwingungsbewegungen erfolgt etwa dadurch, daß man seitlich an den Formkasten angreifende horizontale Schwingungskräfte erzeugt, deren resultierender Vektor auf einer Linie liegt, die annähernd durch den gemeinsa­ men Schwerpunkt des Formkastens und dessen Inhaltes verläuft, wodurch Drehmomente, die zu Schaukelbewegungen mit Vertikal­ schwingungskomponenten Anlaß geben könnten, weitgehend ver­ mieden werden.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Gießformvorrichtung zum Vollformgießen, umfassend einen starren Formkasten zur Aufnahme eines Formmodells und Sand, wobei der Formkasten mit Sandfüllung einen kombinierten Schwerpunkt hat, eine Halteein­ richtung, die den Formkasten - nur als Ganzes bewegbar - elastisch hält, und eine Einrichtung zum Rütteln des Formka­ stens, wobei die Gießformvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Halteeinrichtung dazu eingerichtet ist, die Bewegungsfreiheit des Formkastens im wesentlichen ausschließ­ lich auf horizontale Bewegungen zu beschränken, und daß die Einrichtung zum Rütteln des Formkastens seitlich an dem Formkasten angreift und dazu eingerichtet ist, horizontale Schwingungskräfte zu erzeugen, deren Richtungen in einer horizontalen Ebene liegen, die annähernd durch den kombinierten Schwerpunkt verläuft, um den von der Halteeinrichtung horizon­ tal beweglich gehaltenen Formkasten zur Ausführung horizontaler Schwingungsbewegungen zu veranlassen.

Ein entsprechendes Verfahren zum Verdichten von Sand um ein Formmodell in einem starren Gießformkasten zum Vollformgießen ist in Anspruch 5 angegeben.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Gießformvorrichtung zum Vollformgießen, umfassend einen starren Formkasten zur Aufnahme eines Formmodells und Sand, eine Rütteleinrichtung, die fest am Formkasten angebracht ist, um die Anordnung aus dem Formkasten und der Rütteleinrichtung als Ganzes zu rütteln, wobei die Rütteleinrichtung, der Sand und der Formkasten, der im wesentlichen mit Sand gefüllt ist, einen kombinierten Schwerpunkt haben, und eine Halteeinrichtung, die den Formka­ sten und die Rütteleinrichtung elastisch bewegbar hält, wobei die Gießformvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rütteleinrichtung seitlich an dem Formkasten angreift und dazu eingerichtet ist, horizontale Schwingungskräfte zu erzeugen, deren Richtungen in einer horizontalen Ebene liegen, die annähernd durch den kombinierten Schwerpunkt verläuft, um die von der Halteeinrichtung nur horizontal bewegbar gehaltene Anordnung aus dem Formkasten und der Rütteleinrichtung zur Ausführung horizontaler Schwingungsbewegungen zu veranlassen.

Ein entsprechendes Verfahren zum Verdichten von Sand um ein Formmodell in einem starren Formkasten zum Vollformgießen ist in Anspruch 7 angegeben.

Die Einbeziehung der Masse der Rütteleinrichtung in das schwingende Gesamtsystem erleichtert die Unterdrückung von Vertikalschwingungskomponenten.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Gießformvorrichtung zum Vollformgießen, umfassend einen starren Formkasten, der ein Formmodell und Sand aufnehmen kann, eine Rütteleinrichtung, die fest am Formkasten angebracht ist, um die Anordnung aus dem Formkasten und der Rütteleinrichtung als Ganzes zu rütteln, wobei die Rütteleinrichtung, der Sand und der Formkasten, wenn dieser im wesentlichen mit Sand gefüllt ist, einen ersten kombinierten Schwerpunkt haben, die Rütteleinrichtung, der Sand und der Formkasten, wenn dieser teilweise mit Sand gefüllt ist, einen zweiten kombinierten Schwerpunkt unter dem ersten kombinierten Schwerpunkt haben, und eine Halteeinrichtung, die den Formkasten und die Rütteleinrichtung elastisch bewegbar hält, wobei die Gießformvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rütteleinrichtung seitlich an dem Formkasten angreift und dazu eingerichtet ist, Schwingungskräfte zu erzeugen, deren Richtungen in einer horizontalen Ebene liegen, die zwischen dem ersten und dem zweiten kombinierten Schwerpunkt verläuft, um die von der Halteeinrichtung nur horizontal bewegbar gehaltene Anordnung aus dem Formkasten und der Rütteleinrichtung zur Ausführung horizontaler Schwingungsbewegungen zu veranlassen.

Durch die Einbeziehung der Masse der Rütteleinrichtung in das schwingende Gesamtsystem wird erreicht, daß sich der Schwer­ punkt bei Befüllung des Formkastens mit Sand während des Rüttelns nur über relativ geringe Distanzen bewegt, so daß die horizontale Ebene der Schwingungskräfte stets nah an dem aktuellen kombinierten Schwerpunkt liegt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach­ stehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Gießformvorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Gießformvorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Gieß­ formvorrichtung.

Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel einer Gießformvorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. 4 dargestellte Gießformvorrichtung.

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der Rütteleinrichtung der Gießformvorrichtung nach Fig. 4 mit Blick auf die dem Formkasten zugewandten Enden von horizontalen Ver­ bindungsarmen, die seitlich von der Rütteleinrichtung zum Formkasten hin abstehen.

Fig. 7 zeigt in einer Querschnittsdarstellung eine Klemm­ einrichtung, die ein Verbindungselement am Formkasten erfaßt.

Fig. 8 zeigt die Klemmeinrichtung vom Verbindungselement gelöst.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gießformvorrichtung 10 dargestellt, die einen Formkasten 12 aufweist, welcher ein Formmodell 14 und Sand aufnehmen kann. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Formkasten 12 einen etwa quadratischen Boden und vier vertikale Wände. Da der Formkasten 12 in der nachstehend noch beschriebenen Weise als Ganzes gerüttelt werden soll, sind zur Vermeidung von Bewegun­ gen des Formkastenbodens und der Formkastenwände relativ zueinander Verstärkungselemente 60 an dem Formkasten 12 vorgesehen, die den Formkasten 12 umgeben. In Fig. 1 sind der Einfachheit halber lediglich zwei Verstärkungselemente 60 gezeigt.

Mit 14 ist in Fig. 1 ein Schaumstoff-Formmodell bezeichnet, das im Formkasten aufgenommen und von Sand umgeben ist.

Wenn der Formkasten 12 Sand enthält, haben der Formkasten 12 und der Sand einen kombinierten Schwerpunkt.

Die Gießformvorrichtung 10 umfaßt ferner eine Einrichtung 16, die den Formkasten 12 elastisch so hält, daß er nur als Ganzes horizontal bewegbar ist, wie dies in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Die Halteeinrichtung 16 wird nachstehend noch näher erläutert.

Die Gießformvorrichtung 10 weist ferner eine Rütteleinrichtung 18 auf, die den Formkasten 12 rüttelt, derart, daß horizontale Schwingungskräfte erzeugt werden, deren Richtungen in einer horizontalen Ebene liegen, welche annähernd durch den kom­ binierten Schwerpunkt verläuft.

Die gezeigte Gießformvorrichtung kann auch so betrieben werden, daß der Formkasten 12 während des Füllens mit dem das Formmo­ dell 14 umgebenden Sand gerüttelt wird. In diesem Fall wird sich der kombinierte Schwerpunkt des Formkastens 12 und des Sandes bei der Zugabe des Sandes zunächst nach unten und anschließend zurück nach oben bis in die Nähe des Formkasten­ mittelpunktes bewegen. Der kombinierte Schwerpunkt hat somit eine obere und eine untere extreme Lage. Die Rütteleinrichtung 18 zum Rütteln des Formkastens 12 kann dazu eingerichtet sein, horizontale Schwingungskräfte zu erzeugen, deren Richtungen in einer horizontalen Ebene liegen, die zwischen der oberen und der unteren extremen Lage des kombinierten Schwerpunktes verläuft.

Wie in Fig. 2 angedeutet, sind bei dem bevorzugten Ausführungs­ beispiel der Erfindung die von der Rütteleinrichtung 18 erzeugten Schwingungskräfte eindimensional gerichtet. Die Schwingungskräfte bzw. Beschleunigungen liegen vorzugsweise zwischen 0,5 und 10 g und bei Frequenzen zwischen 8 Hz und 100 Hz.

Das Rütteln des Formkastens 12 als Ganzes durch horizontale eindimensionale Schwingungskräfte, die innerhalb der oben angegebenen Stärke- und Frequenzbereiche ausgeübt werden und deren resultierender Vektor auf einer Linie liegt, die annä­ hernd durch den kombinierten Schwerpunkt geht, ermöglicht das Verdichten des Sandes auf einen hohen Sanddruck bei vergleichs­ weise geringem Energieaufwand.

Es ist nicht erforderlich, daß die Rütteleinrichtung 18 unabhängig von der Halteeinrichtung 16 zum elastischen Halten des Formkastens 12 gehalten ist. Sie kann am Formkasten 12 so angebracht sein, daß eine Einheit gebildet ist, wie es schema­ tisch in Fig. 3 dargestellt ist. In diesem Fall haben der Formkasten 12, der Sand und die Rütteleinrichtung 18 einen kombinierten Schwerpunkt, wobei der resultierende Vektor der erzeugten Schwingungskräfte auf einer Linie liegt, die annä­ hernd durch diesen kombinierten Schwerpunkt geht.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 umfaßt die Rütteleinrichtung 18 einen Verdichtungstisch 20, ein paar Schwinger 24, die fest am Verdichtungstisch 20 angebracht sind, und eine Einrichtung 26 zum Verbinden des Verdichtungstisches 20 mit dem Formkasten 12, um die Schwingungskräfte auf den Formkasten 12 zu übertragen.

Der rechteckige oder blockartige Verdichtungstisch 20 weist einander entgegengesetzte, ebene Vertikalflächen 28 und 30 auf, wobei die Schwinger 24 fest an der Fläche 28 angebracht sind und die Verbindungseinrichtung 26 die andere Fläche 30 mit dem Formkasten 12 verbindet. Die Schwinger 24 weisen einander entgegendrehende Elemente 25 auf, die in Fig. 2 mit gestrichel­ ten Linien angedeutet sind und die sich jeweils um eine etwa vertikale Achse drehen. Die Schwinger 24 sind so angeordnet und synchronisiert, daß die resultierenden Schwingungskräfte horizontal und eindimensional gerichtet sind.

Obwohl verschiedene geeignete Einrichtungen 26 zum Verbinden des Verdichtungstisches 20 mit dem Formkasten 12 verwandt wer­ den können, umfaßt bei dem dargestellten Aufbau eine derarti­ ge Einrichtung 26 zwei vorstehende Einsatzverbindungselemente 32, die fest an einer vertikalen Wand 34 des Formkastens 12 angebracht sind, und zwei starre Verbindungsarme 36, die fest am Verdichtungstisch 20 angebracht sind und mit den Verbin­ dungselementen 32 in Eingriff stehen. Die Verbindungselemen­ te 32 sind in der horizontalen Ebene der Schwingkräfte ange­ ordnet und umfassen einen horizontalen Teil 38 und einen ver­ tikalen Teil 40. Der horizontale Teil 38 ist fest an der Wand des Formkastens 12 angebracht und erstreckt sich davon nach außen, während der vertikale Teil 40 von dem horizontalen Teil 38 nach oben absteht. Der vertikale Teil 40 weist einen oberen Teil im Ab­ stand von der Wand 34 und etwa parallel dazu auf. Jeder Verbin­ dungsarm 36 weist ein erstes und ein zweites Ende sowie eine Unterfläche auf und erstreckt sich horizontal vom Verdichtungs­ tisch 20. Jedes der zweiten Enden ist fest am Verdichtungstisch 20 angebracht und jedes der ersten Enden weist einen vertikalen Schlitz 44 auf, der horizontal durch den Verbindungsarm 36 und von der Unterfläche des Verbindungsarmes 36 durch einen Teil des Ver­ bindungsarmes 36 nach oben verläuft, wobei der Schlitz 44 ei­ nen unteren Bereich aufweist, in dem gleitend der obere Bereich des vertikalen Teils 40 eines der vorstehenden Einsatzverbin­ dungselemente 32 aufgenommen ist.

Die Form des Schlitzes 44 in den Verbindungsarmen 36 und die Form der Einsatzverbindungselemente 32 ist derart, daß nur eindimensionale horizontale Kräfte von den Verbindungsarmen 36 auf die Einsatzverbindungselemente 32 übertragen werden. Da nur der obere Bereich des vertikalen Teils 40 des Einsatzverbin­ dungselementes 32 sich nur in den unteren Teil des Schlitzes 44 erstreckt, werden vertikale Kräfte vom Verbindungsarm 36 auf das Einsatzverbindungselement 32 nicht übertragen. Da der Schlitz 44 horizontal vollständig über den Verbindungs­ arm 36 verläuft, werden keine seitlichen Kräfte auf das Ein­ satzverbindungselement 32 übertragen. Das hat zur Folge, daß selbst dann, wenn die beiden entgegendrehenden Schwinger 24 eine gewisse vertikale oder seitliche Schwingung erzeugen, diese vertikale oder seitliche Schwingung nicht auf den Form­ kasten 12 übertragen wird. Der Formkasten 12 schwingt daher nur eindimensional in horizontaler Richtung.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Aufbau umfaßt die Gieß­ formvorrichtung 10 weiterhin eine Einrichtung 46, die die Rüt­ teleinrichtung 18 elastisch unabhängig von der Formkastenhalte­ einrichtung 16 hält. Obwohl verschiedene geeignete Einrichtungen 46 zum Halten der Rütteleinrichtung 18 verwandt werden kön­ nen, weist bei dem dargestellten Aufbau eine derartige Ein­ richtung 46 mehrere Federn 48 auf, die sich von einer Stütz­ fläche nach oben erstrecken und den Verdichtungstisch 20 hal­ ten und abstützen. Es versteht sich, daß die Rütteleinrich­ tung 18 nicht über der Abstützfläche gehalten sein muß, sondern in anderer Weise relativ zu einer Stützfläche angeordnet sein kann.

Was die Einrichtung 16 zum elastischen Halten des Formkastens 12, damit dieser nur eine horizontale Bewegung als ganzes aus­ führen kann, anbetrifft, so versteht es sich, daß verschiedene geeignete Einrichtungen 16 zu diesem Zweck verwandt werden können. Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Aufbau umfaßt eine derartige Einrichtung 16 Luftkissen 50, die zwangsweise nur eine horizontale eindimensionale Bewegung erlauben. Über jedem Luftkissen 50 befindet sich eine Tragplatte 52. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem die Gießformvorrich­ tung 20 gerüttelt werden kann, während sie mit Sand gefüllt wird, sind die Luftkissen 50 auch so vorbelastet, daß der Formkasten 12 nicht in Richtung nach unten bewegt wird, während er mit Sand gefüllt wird. Die Luftkissen 50 können nur eine im wesentlichen horizontal verlaufende Bewegung ausführen und sind durch Begrenzungsstreifen 54 vorbelastet, die schwenkbar zwischen einer Stützfläche 56 und der obersten Trag­ platte 52 angeordnet sind. Die Streifen 54 halten die Luftkis­ sen 50 unten in einer belasteten Lage, nachdem der Formkasten 12 mit Sand gefüllt ist, und sind so schwenkbar, daß sie eine hori­ zontale Formkastenbewegung nur in Richtung der Schwingung er­ lauben.

In den Fig. 4 bis 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die in Fig. 4 dargestellte Gießformvor­ richtung 110 umfaßt einen starren Formkasten 112, der ein Form­ modell 113 und Sand enthalten kann. Der Formkasten 112 ist dem in Fig. 1 dargestellten Formkasten 12 ähnlich. Der Formka­ sten 112 weist vier vertikale Wände einschließlich einer verti­ kalen Wand 114 und eine Bodenwand auf. Der Formkasten 112 weist gleichfalls Halteelemente 116 auf, die sich von den vier Ecken der Bodenwand nach unten erstrecken.

Die Vorrichtung 110 umfaßt gleichfalls eine Rütteleinrich­ tung 118, die fest am Formkasten 112 angebracht ist, um die Anordnung aus dem Formkasten 112 und der Rütteleinrichtung 118 als ganzes zu rütteln. Die Rütteleinrichtung 118, der Sand und der Formkasten 112 dann, wenn er im wesentlichen mit Sand ge­ füllt ist, haben einen kombinierten Schwerpunkt und die Rüttel­ einrichtung 118 erzeugt horizontale Schwingkräfte, deren Rich­ tung in einer horizontalen Ebene liegt, die annähernd durch den kombinierten Schwerpunkt verläuft. Bei einem bevorzugten Aus­ führungsbeispiel sind die Schwingkräfte eindimensional und haben die Schwingkräfte eine resultierende Kraft, deren Vektor auf einer Linie liegt, die annähernd durch den kombinierten Schwerpunkt geht. Das heißt mit anderen Worten, daß die Resultierende der Schwingkräfte vor und zurück längs einer horizontalen Linie verläuft, die durch den kombinierten Schwerpunkt geht.

Obwohl verschiedene geeignete Rütteleinrichtungen 118 ver­ wandt werden können, umfaßt bei dem bevorzugten Ausführungs­ beispiel die Rütteleinrichtung 118 ein Gehäuse 120 und ein Paar Schwinger 122, die im Gehäuse 120 angebracht sind. Wenn die Rütteleinrichtung 118 nicht arbeitet, sitzt das Gehäuse 120 auf einer Luftkissenanordnung, die später im einzelnen beschrie­ ben wird, und auf einem Stützelement 123, das fest auf einer Stützfläche 164 angebracht ist. Die Schwinger 122 drehen sich um eine etwa vertikal verlaufende Achse und sind so synchronisiert, daß der resultierende Vektor der sich ergebenden Schwingkraft auf einer horizontalen Linie liegt, die annähernd durch den kombinierten Schwerpunkt geht. Wie es am besten in Fig. 4 dargestellt ist, weist jeder Schwinger 122 einen Motor 124 mit einer etwa vertikalen Antriebswelle und exzentrische Gewichte 126 auf, die an der Antriebswelle ober­ halb und unterhalb des Motors 124 angebracht sind. Bei dem be­ vorzugten Ausführungsbeispiel können Gewichte wahlweise über und unter dem Motor 124 zugesetzt werden, um die horizontale Ebene der vom Schwinger 122 erzeugten Schwingkräfte anzuheben und abzusenken.

Wie es im vorhergehenden beschrieben wurde, kann der Formka­ sten 112 gerüttelt werden, während er mit Sand gefüllt wird. Dabei wird sich der kombinierte Schwerpunkt des Formkastens 112, der Rütteleinrichtung 118 und des Sandes zunächst nach unten (wenn der Formkasten 112 nur teilweise mit Sand gefüllt ist) zu einem untersten kombinierten Schwerpunkt 128 und dann nach oben (wenn der Formkasten 112 weiter mit Sand gefüllt wird) zu einem obersten kombinierten Schwerpunkt 129 bewegen, wenn der Formkasten 112 im wesentlichen mit Sand gefüllt ist. In diesem Fall liegen die Richtungen der Schwingkräfte annähernd in einer horizontalen Ebene zwischen dem ersten oder höchsten kombinierten Schwerpunkt 129 (wenn der Formkasten 112 im wesentlichen mit Sand gefüllt ist) und dem zweiten oder untersten kombinierten Schwerpunkt 128 (wenn der Formkasten 112 teilweise mit Sand ge­ füllt ist).

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Gewicht des Formmodells 113 unabhängig von der Vorrichtung 110 durch eine Halteeinrich­ tung gehalten, die über dem Formkasten 112 angeordnet ist. Ein Beispiel einer derartigen Halteeinrichtung ist in der US Patentanmeldung 567 330 aus 1983 beschrieben. Da das Form­ modell 113 durch den Formkasten 112 nicht gehalten ist, be­ einflußt das Gewicht des Formmodells 113 die Lage des kombi­ nierten Schwerpunktes nicht. Obwohl das Volumen und die Form des Formmodells 113 die Lage des kombinierten Schwerpunktes aufgrund des Volumens und der Lage des Sandes im Formkasten 112 in Abhängigkeit vom Volumen und der Form des Formmodells 113 beeinflussen, ist dieser Einfluß vernachlässigbar.

Die Rütteleinrichtung 118 und der Formkasten 112 weisen gleich­ falls Eingriffseinrichtungen auf, um die Rüttel­ einrichtung 118 abnehmbar mit dem Formkasten 112 zusammenzu­ setzen oder daran zu befestigen. Obwohl verschiedene geeignete Einrichtungen zu diesem Zweck verwandt werden können, weist bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel diese Einrichtung Ver­ bindungselemente 130, die fest an der vertikalen Wand 114 des Formkastens 112 angebracht sind und eine Einrichtung an der Rütteleinrichtung 118 auf, die mit den Verbindungselementen 130 in Eingriff kommt.

Bei der dargestellten Konstruktion weist der Formkasten 112 Verstärkungselemente 132 auf, die den in Fig. 1 dargestellten Verstärkungselementen 60 ähnlich sind. Die Verbindungselemen­ te 130 bestehen aus rechteckigen Blöcken mit einem unteren Teil, der fest an einem Verstärkungselement 132 längs der ver­ tikalen Wand 114 angebracht ist,und einem oberen Teil, der vom Verstärkungselement 132 im Abstand von der vertikalen Wand 114 nach oben verläuft. Der Teil des Verbindungselementes 130, der sich vom Verstärkungselement 132 nach oben erstreckt, weist eine etwa vertikal verlaufende Innenfläche 134 (siehe Fig. 7) im Abstand von der vertikalen Wand 114 und eine etwa vertikal verlaufende Außenfläche 136 (siehe Fig. 8) der Innenfläche 134 gegenüber auf. Die Verbindungselemente 130 sind in einem Drei­ ecksmuster angeordnet, wobei zwei Verbindungselemente 130 am unteren Verstärkungselement 132 angebracht sind und ein Verbin­ dungselement 130 am oberen Verstärkungselement 132 angebracht ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt das obere Verbindungselement 130 über dem höchsten kombinierten Schwer­ punkt und liegen die unteren Verbindungselemente 130 unter dem untersten kombinierten Schwerpunkt. Das obere Verbindungsele­ ment 130 liegt daher in einer horizontalen Ebene über der hori­ zontalen Ebene der Schwingkräfte und die unteren Verbindungs­ elemente 130 liegen in einer horizontalen Ebene unter der hori­ zontalen Ebene der Schwingkräfte. Dadurch wird das Schaukeln des Formkastens 112 relativ zur Rütteleinrichtung 118 so ge­ ring wie möglich gehalten.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Konstruktion weist die Einrichtung zum Erfassen der Verbindungselemente 130 drei etwa horizontal verlaufende Arme 138 auf, von denen jeder mit einem Ende mit dem Gehäuse 120 verbunden ist und am gegenüberliegen­ den Ende eine Klemmeinrichtung 140 aufweist, um ein Verbindungs­ element 130 zu erfassen. Wie es am besten in Fig. 6 dargestellt ist, tragen Stützstreben 139 zwischen den Armen 138 dazu bei, die Steifigkeit der Arme 138 beizubehalten. Stützstreben 141 (siehe Fig. 4) zwischen den Armen 138 und dem Gehäuse 120 tragen dazu bei, die Arme 138 in einer horizontalen Lage zu halten.

Wie es am besten in Fig. 7 und Fig. 8 dargestellt ist, weist die Klemmeinrichtung 140 ein starres Element 142, das fest an dem Arm 138 angebracht ist und die Innenfläche 134 des Verbindungs­ elementes 130 erfassen kann, und ein bewegliches Element 144 auf, das mit dem Arm 138 verbunden ist und die Außenfläche 136 des Verbindungselementes 130 erfassen kann. Bei dem dargestellten Aufbau dreht sich das bewegliche Element 144 relativ zum Arm 138 um eine etwa horizontal verlaufende Achse 145. Das bewegliche Element 144 weist ein Kissen auf, das die Außenfläche 136 des Verbindungselementes 130 erfaßt und das relativ zum Rest des beweglichen Elementes 144 drehbar ist.

Die Klemmeinrichtung 140 weist weiterhin ein bewegliches Knie­ gelenk 146, das zwischen den Arm 138 und das bewegliche Ele­ ment 144 so geschaltet ist, daß eine Bewegung des Kniegelen­ kes 146 zu einer Bewegung des beweglichen Elementes 144 führt, und eine auseinander- und zusammenziehbare hydraulische Ein­ richtung 148 auf, die zwischen den Arm 138 und das Kniege­ lenk 146 geschaltet ist, um das Kniegelenk 146 zu bewegen, damit das bewegliche Element 144 in die Ineingriffnahme und aus der Ineingriffnahme mit der Außenfläche 136 des Verbin­ dungselementes 130 bewegt wird.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Kniege­ lenk 146 ein erstes langgestrecktes Element 150 mit einer Längsachse, das mit einem Ende schwenkbar mit dem Arm 138 verbunden ist, um eine Schwenkbewegung um eine horizontale Achse 151 auszuführen, und ein zweites kürzeres langgestreck­ tes Element 152 auf, das mit einem Ende schwenkbar mit dem beweglichen Element 144 verbunden ist, um sich zusammen mit dem beweglichen Element 144 und schwenkbar relativ zum beweg­ lichen Element 144 um eine horizontale Achse 153 zu bewegen. Die gegenüberliegenden Enden des ersten und zweiten langge­ streckten Elementes 150 und 152 sind jeweils schwenkbar mit­ einander an einem beweglichen Drehpunkt 154 verbunden. Der Arm 138 weist einen Anschluß- oder Verlängerungsteil 155 auf, der sich vom Ende des Armes 138 nach oben erstreckt, und die hydraulische Einrichtung 148 weist einen hydraulischen Zylin­ der 156 auf, der schwenkbar mit dem Verlängerungsteil 155 ver­ bunden ist, wobei ein nicht dargestellter Kolben gleitend ver­ schiebbar im Zylinder 156 aufgenommen ist und eine Kolben­ stange 158 mit einem Ende mit dem Kolben und mit dem gegen­ überliegenden Ende schwenkbar mit den gegenüberliegenden En­ den des ersten und zweiten langgestreckten Elementes 150 und 152 am Drehpunkt 154 verbunden ist. Eine derartige hydrauli­ sche Kolben- und Zylindereinrichtung ist herkömmlich und wird nicht im einzelnen beschrieben. Zum Betätigen der Kolben- und Zylindereinrichtung kann irgendeine geeignete Einrichtung dienen.

Wenn die Kolbenstange 158 zurück gezogen ist, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, sind der Drehpunkt 154 und die ge­ genüberliegenden Enden des ersten und zweiten langgestreck­ ten Elementes 150 und 152 nach oben bewegt und ist das be­ wegliche Element 144 aus der Ineingriffnahme mit dem Verbin­ dungselement 130 nach oben bewegt. Wenn die Kolbenstange 158 herausgezogen ist, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, so sind der Drehpunkt 154 und die gegenüberliegenden Enden des ersten und zweiten langgestreckten Elementes 150 und 152 nach unten in eine über die Mitte hinausgehende Lage bewegt, und ist das bewegliche Element 144 in eine Ineingriffnahme mit dem Verbindungselement 130 bewegt. Die langgestreckten Elemente 150 und 152 befinden sich in einer über die Mitte hinausgehenden Lage, da die Längsachse des ersten langgestreckten Elementes 150 über den Drehpunkt 153 des zweiten langgestreckten Elementes 152 relativ zum Arm 138 geht. Während das zweite langgestreckte Element 152 im wesentlichen starr ist, dehnt sich das erste langgestreckte Element 150 tatsächlich etwas. Aufgrund der über die Mitte hinausgehenden Anordnung wird das Kniegelenk 146 in seiner Lage verriegelt, da es notwendig ist, das erste lang­ gestreckte Element 150 zu dehnen, um das Kniegelenk 146 aus der über die Mitte hinausgehenden Lage heraus zu bewegen.

Wie es am besten in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, weist die Vorrichtung 110 einen Grenzschalter 159 auf, der am obe­ ren Arm 138 angebracht ist und einen Arm aufweist, der mit dem beweglichen Element 144 in Eingriff kommen kann. Der Grenz­ schalter 159 zeigt an, daß sich das bewegliche Element 144 in Eingriff mit dem Verbindungselement 130 befindet, oder daß die Rütteleinrichtung 118 an den Formkasten 112 geklemmt ist. Bei anderen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung 110 ähnliche Grenzschalter an den beiden unte­ ren Armen 138 und gleichfalls Grenzschalter an den Armen 138 aufweisen, die anzeigen, daß die Rütteleinrichtung 118 nicht an den Formkasten 112 geklemmt ist.

Die Vorrichtung 110 umfaßt weiterhin eine Einrichtung, die den Formkasten 112 und die Rütteleinrichtung 118 nur hori­ zontal beweglich elastisch hält. Obwohl verschiedene geeig­ nete Einrichtungen zu diesem Zweck verwandt werden können, weist bei der dargestellten Konstruktion dieser Einrichtung eine Vielzahl von Luftkissen 160 unter dem Formkasten 112 und eine Vielzahl von Luftkissen 162 unter der Rütteleinrich­ tung 118 auf. Die Halteeinrichtung für den Formkasten 112 weist insbesondere eine Anordnung mit vier Luftkissen 160 auf, die zwischen der Stützfläche 164 und einem Halteelement 165 angeordnet sind. Wenn die Luftkissen 160 aufgeblasen sind, ist das Halteelement 165 so weit angehoben, daß es die beiden Halteelemente 116 am Formkasten 112 erfaßt, die am weitesten von der Rütteleinrichtung 118 entfernt liegen, wonach ein wei­ teres Anheben des Halteelementes 165 dazu führt, daß der Form­ kasten 112 angehoben wird. Das Anheben des Halteelementes 165 und folglich des Formkastens 112 ist durch Begrenzungsstrei­ fen 166 begrenzt, die den Begrenzungsstreifen 54 in Fig. 1 ähnlich sind.

Die Einrichtung zum Halten der Rütteleinrichtung 118 weist eine Vielzahl von Luftkissenanordnungen auf, die zwischen der Rütteleinrichtung 118 und der Stützfläche 164 vorgesehen sind. Wenn die Luftkissen 162 aufgeblasen sind, ist die Rüttelein­ richtung 118 angehoben. Das Anheben der Rütteleinrichtung 118 ist durch eine Kette 170 begrenzt, deren unteres Ende mit der Stützfläche 164 und deren oberes Ende mit der Rückwand des Ge­ häuses 120 verbunden ist.

Wie es am besten in Fig. 4 dargestellt ist, weist die Vorrich­ tung 110 einen Grenzschalter 171 auf, der an einer der Luft­ kissenanordnungen angebracht ist, um anzuzeigen, daß die Rüt­ teleinrichtung 118 nicht angehoben ist. Bei anderen nicht dar­ gestellten Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung 110 ähnliche Grenzschalter, die anzeigen, daß der Formkasten 112 nicht angehoben ist, und Grenzschalter aufweisen, die anzei­ gen, daß die Rütteleinrichtung 118 und/oder der Formkasten 112 angehoben ist bzw. sind.

Die Vorrichtung 110 umfaßt weiterhin eine Einrichtung zum Befördern des Formkastens 112 zu der und von der Rüttelein­ richtung 118. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbei­ spiel weist die Fördereinrichtung ein Förderelement 172 auf, das den Formkasten 112 halten kann. Das Förderelement 172 verläuft teilweise unterhalb des Formkastens 112 bis zu einer Stelle kurz vor den Halteelementen 116, die der Rüttelein­ richtung 118 am weitesten entfernt liegen. Das gibt Platz für die Halteelemente 165 der Luftkissenanordnung unter diesen Halteelementen 116. Das Ende des Förderelementes 172 unter dem Formkasten 112 ist durch Räder 174 abgestützt, die auf einer Schiene 176 auf der Stützfläche 164 laufen, die sich senkrecht zu den Armen 138 der Rütteleinrichtung 118 erstreckt. Das ge­ genüberliegende Ende des Förderelementes 172 ist von einer Radanordnung 178 gehalten, die auf einer Überkopf-Schiene 180 unter den Armen 138 der Rütteleinrichtung 118 läuft, die senk­ recht zu den Armen 138 und parallel zur Schiene 176 verläuft. Der Formkasten 112 wird somit in eine Richtung senkrecht zu den Armen 138 zu und von der Rütteleinrichtung 118 befördert.

Die Fördereinrichtung ist so angeordnet, daß dann, wenn der Formkasten 112 zur Rütteleinrichtung 118 befördert ist, die starren Elemente 142 der Klemmeinrichtung 140 in eine Lage zwischen der Wand 114 des Formkastens 112 und der Innenfläche 134 des Verbindungselementes 130 bewegt sind, so daß die star­ ren Elemente 142 in einer Lage angeordnet sind, in der sie die Innenfläche 134 der Verbindungselemente 130 erfassen, und die beweglichen Elemente 144 so angeordnet sind, daß sie die Außenflächen 136 der Verbindungselemente 130 erfassen. Nach­ dem die Klemmeinrichtung 140 die jeweiligen Verbindungsele­ mente 130 in Eingriff genommen hat, so daß die Rütteleinrich­ tung 118 fest am Formkasten 112 angebracht ist, werden die Luftkissenanordnungen aufgeblasen, so daß der Formkasten 112 vom Förderelement 172 und das Gehäuse 120 der Rütteleinrich­ tung von der Stützfläche 164 abgehoben werden. Die Rüttel­ einrichtung 118 und der Formkasten 112 sind dann so gehalten, daß sie horizontal schwingen können.

Claims (7)

1. Gießformvorrichtung zum Vollformgießen, umfassend einen starren Formkasten (12) zur Aufnahme eines Form­ modells (14) und Sand, wobei der Formkasten (12) mit Sandfüllung einen kombinierten Schwerpunkt hat, eine Halteeinrichtung (16), die den Formkasten (12) - nur als ganzes bewegbar - elastisch hält, und eine Einrichtung (18) zum Rütteln des Formkastens (12), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (18) zum Rütteln des Formkastens (12) seitlich an dem Formkasten (12) angreift und dazu eingerichtet ist, horizontale Schwingungskräfte zu erzeugen, um den von der Halteeinrichtung (16) hori­ zontal beweglich gehaltenen Formkasten (12) zur Aus­ führung horizontaler Schwingungsbewegungen zu veran­ lassen, wobei der resultierende Vektor der von der Rütteleinrichtung (18) erzeugten horizontalen Schwin­ gungskräfte auf einer Linie liegt, die annähernd durch den kombinierten Schwerpunkt verläuft.

2. Gießformvorrichtung zum Vollformgießen, umfassend einen starren Formkasten (12) zur Aufnahme eines Form­ modells (14) und Sand, wobei der Formkasten (12) mit Sandfüllung einen kombinierten Schwerpunkt hat, eine Halteeinrichtung (16), die den Formkasten - nur als ganzes bewegbar - elastisch hält, und eine Einrichtung (18) zum Rütteln des Formkastens (12), dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, die Bewegungsfreiheit des Form­ kastens (12) im wesentlichen ausschließlich auf hori­ zontale Bewegungen zu beschränken, und daß die Ein­ richtung (18) zum Rütteln des Formkastens (12) seit­ lich an dem Formkasten (12) angreift und dazu einge­ richtet ist, horizontale Schwingungskräfte zu erzeu­ gen, deren Richtungen in einer horizontalen Ebene liegen, die annähernd durch den kombinierten Schwer­ punkt verläuft, um den von der Halteeinrichtung (16) horizontal beweglich gehaltenen Formkasten (12) zur Ausführung horizontaler Schwingungsbewegungen zu ver­ anlassen.

3. Gießformvorrichtung zum Vollformgießen, umfassend einen starren Formkasten (112) zur Aufnahme eines Formmodells und Sand,
eine Rütteleinrichtung (118), die fest am Formkasten (112) angebracht ist, um die Anordnung aus dem Formka­ sten (112) und der Rütteleinrichtung (118) als ganzes zu rütteln, wobei die Rütteleinrichtung (118), der Sand und der Formkasten (112), wenn dieser im wesent­ lichen mit Sand gefüllt ist, einen kombinierten Schwerpunkt haben, und
eine Halteeinrichtung, die den Formkasten (112) und die Rütteleinrichtung (118) elastisch bewegbar hält, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rütteleinrichtung (118) seitlich an dem Form­ kasten (112) angreift und dazu eingerichtet ist, hori­ zontale Schwingungskräfte zu erzeugen, deren Richtun­ gen in einer horizontalen Ebene liegen, die annähernd durch den kombinierten Schwerpunkt verläuft, um die von der Halteeinrichtung nur horizontal bewegbar ge­ haltene Anordnung aus dem Formkasten (112) und der Rütteleinrichtung (118) zur Ausführung horizontaler Schwingungsbewegungen zu veranlassen.

4. Gießformvorrichtung zum Vollformgießen, umfassend einen starren Formkasten (112), der ein Formmodell und Sand aufnehmen kann, eine Rütteleinrichtung (118), die fest am Formkasten (112) angebracht ist, um die Anord­ nung aus dem Formkasten (112) und der Rütteleinrich­ tung (118) als ganzes zu rütteln, wobei die Rüttel­ einrichtung (118), der Sand und der Formkasten (112), wenn dieser im wesentlichen mit Sand gefüllt ist, einen ersten kombinierten Schwerpunkt (129) haben, die Rütteleinrichtung (118), der Sand und der Formkasten (112), wenn dieser teilweise mit Sand gefüllt ist, einen zweiten kombinierten Schwerpunkt (128) unter dem ersten kombinierten Schwerpunkt (129) haben, und eine Halteeinrichtung, die den Formkasten (112) und die Rütteleinrichtung (118) elastisch bewegbar hält, dadurch gekennzeichnet, daß die Rütteleinrichtung (118) seitlich an dem Formkasten (112) angreift und dazu eingerichtet ist, Schwingungskräfte zu erzeugen, deren Richtungen in einer horizontalen Ebene liegen, die zwischen dem ersten und dem zweiten kombinierten Schwerpunkt (128, 129) verläuft, um die von der Hal­ teeinrichtung nur horizontal bewegbar gehaltene Anord­ nung aus dem Formkasten (112) und der Rütteleinrich­ tung (118) zur Ausführung horizontaler Schwingungs­ bewegungen zu veranlassen.

5. Verfahren zum Verdichten von Sand um ein Formmodell in einem starren Gießformkasten zum Vollformgießen, wobei der Formkasten mit Sandfüllung einen kombinierten Schwerpunkt hat, wobei ferner der starre Formkasten elastisch so gehalten wird, daß er sich nur als ganzes bewegen kann, und wobei der Formkasten gerüttelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Formkasten so hält, daß er lediglich horizontale Bewegungen ausfüh­ ren kann, und daß man horizontale Schwingungskräfte erzeugt, deren Richtungen in einer horizontalen Ebene liegen, die annähernd durch den kombinierten Schwer­ punkt des Formkastens und des Sandes verläuft, um den Formkasten zur Ausführung horizontaler Schwingungs­ bewegungen zu veranlassen.

6. Verfahren zum Verdichten von Sand um ein Formmodell in einem starren Formkasten zum Vollformgießen, wobei der Formkasten mit Sandfüllung einen kombinierten Schwer­ punkt hat, wobei ferner der Formkasten elastisch so gehalten wird, daß er sich nur als ganzes bewegen kann, und wobei der Formkasten gerüttelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man seitlich auf den Form­ kasten einwirkende horizontale Schwingungskräfte er­ zeugt, um den horizontal beweglich gehaltenen Formka­ sten zur Ausführung horizontaler Schwingungsbewegungen zu veranlassen, wobei der resultierende Vektor der horizontalen Schwingungskräfte auf einer Linie liegt, die annähernd durch den kombinierten Schwerpunkt ver­ läuft.

7. Verfahren zum Verdichten von Sand um ein Formmodell in einem starren Formkasten zum Vollformgießen, unter Verwendung einer Rütteleinrichtung, die fest am Form­ kasten angebracht wird, um die Anordnung aus dem Form­ kasten und der Rütteleinrichtung als ganzes zu rüt­ teln, wobei die Rütteleinrichtung, der Sand und der Formkasten dann, wenn er im wesentlichen mit Sand gefüllt ist, einen kombinierten Schwerpunkt haben, wobei der Formkasten und die Rütteleinrichtung ela­ stisch bewegbar gehalten werden und die Anordnung aus Formkasten und Rütteleinrichtung gerüttelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Anordnung aus Formkasten und Rütteleinrichtung so hält, daß sie nur horizontale Bewegungen ausführen kann und daß man mittels der Rütteleinrichtung horizontale Schwingungs­ kräfte erzeugt, deren Richtungen in einer horizontalen Ebene liegen, die im wesentlichen durch den kombinier­ ten Schwerpunkt verläuft, um die Anordnung aus dem Formkasten und der Rütteleinrichtung zur Ausführung horizontaler Schwingungsbewegungen zu veranlassen.