EP1447160B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einlegen von Kernen in Kasten-Formanlagen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Einlegen von Kernen in Kasten-Formanlagen Download PDF

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EP1447160B1 EP04000956A EP04000956A EP1447160B1 EP 1447160 B1 EP1447160 B1 EP 1447160B1 EP 04000956 A EP04000956 A EP 04000956A EP 04000956 A EP04000956 A EP 04000956A EP 1447160 B1 EP1447160 B1 EP 1447160B1
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holding device
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EP1447160A2 (de
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Thomas Janke
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Hirtenberger Engineered Automation Germany GmbH
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L Janke GmbH
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/108—Installation of cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C19/00—Components or accessories for moulding machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C23/00—Tools; Devices not mentioned before for moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C25/00—Foundry moulding plants

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for inserting cores into the molding boxes of a box-molding plant.
  • Box-forming plants are used in foundries and serve for the production of molded parts from metallic materials in the casting process.
  • the outer contour of the molded parts is determined by the inner contour of the respective molding box. If the castings have cavities, it is necessary to insert cores to image the cavities of the castings.
  • the cores are usually made of compacted sand and are manually or mechanically stored in the molding box.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method and a device suitable for carrying out the method, with which or a dropping of cores in mold boxes under reduced effort is possible.
  • the loading of the holding device with the at least one core of storage facilities - so-called core shelves - takes place directly on the robot.
  • the supply of cores via transport devices is therefore completely eliminated. Expenses for the latter are therefore unnecessary.
  • only one core die is required, namely that of the holding device itself. It is thus also possible to dispense with a large number of edge dies, which are necessary in the prior art.
  • the holding device is - activated with pneumatic negative pressure.
  • the embodiment of the method according to the invention sient that the holding device is initially facing the operator for inserting the at least one core and is pivoted after activation about an approximately horizontal axis by an angle greater than 90 ° so that the at least one core facing down, in other words, hangs.
  • the at least one core can then be inserted by the operator by a displacement with a downward movement component in the core die of the holding device, which has the advantage that the core already in the holding device remains due to gravity and the loading process of the operator in a pleasant Posture can be observed. Only then is the activation of the holding device and the required pivoting of the holding device such that the at least one core can be delivered down to the molding box.
  • the device for carrying out the method according to the invention comprises a robot arranged next to or above the box molding machine and a holding device for at least one core which can be moved between the robot by means of the robot Insertion position, in which the at least one core is inserted by the operator in the holding device, and the dispensing position, in which the at least one core is delivered to at least one molding box, is displaced.
  • the holding device may be formed mechanically acting, wherein their operation, for example, can also be done mechanically, hydraulically, electrically or pneumatically. It is preferably designed as a pneumatically actuated suction pad. If, as is particularly preferred, it is arranged pivotably about an approximately horizontal axis on the robot, the insertion of the at least one core-as already described above-can take place in a particularly simple manner by the operating personnel.
  • guide means are preferably provided for positioning the holding device during the dispensing operation of the at least one core on the at least one molding box.
  • a quick-change system is preferably provided, via which the holding device on or can be decoupled from the robot. It is understood that the quick-change system can be designed both manually, as well as automatically operable.
  • the robot is designed as articulated-arm robot.
  • the designated in the drawing with 100 box molding plant comprises a production line 1, with the molding boxes 2 in the direction of arrow P of a core insertion station 3 are supplied and transported away from this.
  • the Kerneinlegestation 3 comprises a designated as a whole with 4 device for inserting not shown in the drawing cores in the molding boxes 2, which has a articulated arm robot 5.
  • the latter carries at the free end 6 of its arm 7, a holding device 8, which is configured in the illustrated embodiment as a pneumatically operated suction gripper.
  • the generation of the vacuum required for its operation is an aggregate 9, which is operatively connected via a vacuum line 10 to the holding device 8.
  • Fig. 2 various positions of the articulated arm robot 5 are shown, with reference to which the operation of the device and the procedure to be explained.
  • the position indicated by I is a rest position. In this access to the mold box 2 is released, so that the same can be done manually with a core.
  • the implementation of a method step with the robot according to the invention begins with the position indicated by II.
  • the holding device 8 by pivoting about a horizontal axis A with its Kernauf- or Kernabgabeseite 11 operator 12 faces that inserts manually not shown in the drawing cores of core shelves 13 in the holding device 8.
  • the unit 9 is activated to generate the negative pressure or the vacuum line 10 by a not in the drawing shown valve assembly with running unit 9 operatively connected to the holding device 8 and then displaced by pivoting and bending of the arm 7 of the bending robot 8 and by pivoting the holding device 8 about the axis A in the position III, to there by decoupling the negative pressure from the holding device 8 to deliver the core to the molding box 2.
  • For positioning serve on the holding device 8 provided guide pins 14, which together with provided on the forming boxes 2 guide bushings 15 guide means 16 form.
  • the core insertion station 3 is surrounded by protective fences 17.
  • the safeguarding of the insertion of the cores in the holding device 8 betechnikstelligenden operating personnel 12 is a light barrier assembly 18th
  • the respective operating state of the device is displayed by means of a signal light 19.
  • the holding device 8 is mounted on the arm 7 via a quick-change system, so that holding devices 8 with core matrices (not shown in the drawing, adapted to different cores) can be mounted in a simple manner for equipping molding boxes 2 with different cores.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Einlegen von Kernen in die Formkästen einer Kasten-Formanlage.
  • Kasten-Formanlagen finden in Gießereien Verwendung und dienen der Herstellung von Formteilen aus metallischen Werkstoffen im Gussverfahren.
  • Die Außenkontur der Formteile wird durch die Innenkontur des jeweiligen Formkastens bestimmt. Sollen die Gussteile Hohlräume aufweisen, so ist das Einlegen von Kernen notwendig, um die Hohlräume der Gussteile abzubilden. Die Kerne bestehen in der Regel aus verdichtetem Sand und werden manuell oder maschinell in dem Formkasten abgelegt.
  • Es ist bekannt, zum maschinellen Ablegen Roboter zu verwenden. Diese entnehmen die abzulegenden Kerne Rundttakttischen oder Shuttle-Systemen, mittels welcher die Kerne in den von dem Roboter erreichbaren Bereich transportiert werden. Während des Transports ruhen die Kerne in an ihrer Außenkontur angepassten Kernmatrizen um eine Beschädigung der Kerne während des Transports zu verhindern (vgl. das amerikanische Patent US 4,590,982 und die französische Patentanmeldung FR 2 503 680 A ).
  • Nachteilig ist es, dass für den Betrieb dieser Vorrichtungen eine Vielzahl von Kernmatrizen für die Bereitstellung der Kerne mittels der Transportsysteme notwendig sind, da die Kernmatrizen aufwendig in ihrer Herstellung sind und eine Vielzahl derselben einen hohen logistischen Aufwand erfordert.
  • Außerdem sind aus der internationalen Patentanmeldung WO 02/43901 A ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, die den Verbindungsmechanismus der Vorrichtung gemäß dem amerikanischen Patent US 4,590,982 vereinfachen sollen, damit die Kerne präzise und ohne Gefahr der Beschädigung in Formkästen eingelegt werden können. Zu diesem Zweck wird eine schwenkbare Halteeinrichtung verwendet, worin die Kerne mittels Vakuum gehalten werden können. Beim Beladen der Halteeinrichtung mit den Kernen steht diese schräg und ist dem Bedienungspersonal zugewandt. Durch einen einfachen hydraulischen Betätigungszylinder wird die Halteeinrichtung um einen Winkel >90° geschwenkt, so dass sie einem Formkastens zugewandt ist, worin die Kerne abgelegt werden. Dabei ist die Halteeinrichtung stationär, wogegen der Formkasten mithilfe einfacher hydraulischer Verfahrvorrichtungen in die Position unterhalb der Halteeinrichtung gebracht wird.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen, mit dem beziehungsweise der ein Ablegen von Kernen in Formkästen unter reduziertem Aufwand möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Verfahren und die in Anspruch 6 wiedergegebene Vorrichtung gelöst. Die Ansprüche 2 bis 5 betreffen vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens, die Ansprüche 7 bis 10 bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    • Einlegen mindestens eines Kernes vom Bedienpersonal in eine Halteeinrichtung eines Roboters;
    • Aktivieren der Halteeinrichtung;
    • Verlagerung der Halteeinrichtung in eine Position oberhalb mindestens eines Formkastens sowie
    • Ablegen des mindestens einen Kernes in den mindestens einen Formkasten.
  • Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt die Beladung der Halteeinrichtung mit dem mindestens einen Kern aus Lagereinrichtungen - sogenannten Kernregalen - direkt am Roboter. Die Zufuhr der Kerne über Transportvorrichtungen entfällt daher vollständig. Aufwendungen für letztere erübrigen sich daher. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist darüber hinaus nur eine Kernmatrize erforderlich, nämlich diejenige der Halteeinrichtung selbst. Auf eine Vielzahl von Kemmatrizen, wie sie beim Stand der Technik notwendig sind, kann daher ebenfalls verzichtet werden.
  • Die Halteeinrichtung wird - mit pneumatischem Unterdruck aktiviert.
  • Bevorzugt ist eine Ausgestaltung des Verfahrens, bei der der mindestens eine Kern von der Halteeinrichtung angesaugt wird. Durch diese Maßnahme kann die Anzahl der notwendigen, beweglichen Teile der Halteeinrichtung und die Gefahr, dass die Kerne durch die Halteeinrichtung beschädigt werden, minimiert werden.
  • Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sient vor, daß die Halteeinrichtung zunächst zum Einlegen des mindestens einen Kernes dem Bedienpersonal zugewandt ist und nach dem Aktivieren um eine etwa horizontale Achse um einen Winkel größer 90° so verschwenkt wird, dass der mindestens eine Kern nach unten weist, mit anderen Worten: hängt. Der mindestens eine Kern kann dann vom Bedienpersonal durch eine Verlagerung mit einer nach unten gerichteten Bewegungskomponente in die Kernmatrize der Halteeinrichtung eingelegt werden, was den Vorteil hat, dass der Kern bereits aufgrund der Schwerkraft in der Halteeinrichtung verbleibt und der Einlegevorgang von dem Bedienpersonal in einer angenehmen Körperhaltung beobachtet werden kann. Erst anschließend erfolgt das Aktivieren der Halteeinrichtung und das erforderliche Verschwenken der Halteeinrichtung derart, dass der mindestens eine Kern nach unten an den Formkasten abgegeben werden kann.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst einen neben oder über der Kasten-Formanlage angeordneten Roboter und eine Halteeinrichtung für mindestens einen Kern, die mittels des Roboters zwischen der Einlegeposition, in der der mindestens eine Kern vom Bedienpersonal in die Halteeinrichtung eingelegt wird, und der Abgabeposition, in der der mindestens eine Kern an mindestens einen Formkasten abgegeben wird, verlagerbar ist.
  • Die Haltevorrichtung kann mechanisch wirkend ausgebildet sein, wobei ihre Betätigung beispielsweise ebenfalls mechanisch, hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch erfolgen kann. Sie ist vorzugsweise als pneumatisch betätigter Sauggreifer ausgestaltet. Wenn sie - wie besonders bevorzugt - um eine etwa horizontale Achse verschwenkbar an dem Roboter angeordnet ist, kann das Einlegen des mindestens einen Kernes - wie bereits oben beschrieben - durch das Bedienpersonal auf besonders einfache Weise erfolgen.
  • Zur Verringerung der Fertigungstoleranzen der mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Kasten-Formanlage hergestellten Gussteile sind vorzugsweise Führungsmittel zur Positionierung der Halteeinrichtung während des Abgabevorganges des mindestens einen Kernes an den mindestens einen Formkasten vorgesehen.
  • Um die Vorrichtung für die Verwendung verschiedener Kerne auf einfache Weise umrüstbar zu gestalten, ist vorzugsweise ein Schnellwechselsystem vorgesehen, über das die Halteeinrichtung an- beziehungsweise von dem Roboter abkoppelbar ist. Es versteht sich, dass das Schnellwechselsystem sowohl manuell, als auch automatisch betätigbar ausgestaltet sein kann.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Roboter als Knickarm-Roboter ausgebildet.
  • Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen nun anhand der beigefügten Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:
    • Fig. 1
      - schematisch - eine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüsteten Kasten-Formanlage in einer Ansicht von oben sowie
    • Fig. 2
      dieselbe Kasten-Formanlage in einer Seitenansicht (Ansicht A in Fig. 1).
  • Die in der Zeichnung mit 100 bezeichnete Kasten-Formanlage umfasst eine Fertigungsstraße 1, mit der Formkästen 2 in Richtung des Pfeiles P einer Kerneinlegestation 3 zugeführt und von dieser abtransportiert werden.
  • Die Kerneinlegestation 3 umfasst eine als Ganzes mit 4 bezeichnete Vorrichtung zum Einlegen von in der Zeichnung nicht dargestellten Kernen in die Formkästen 2, die einen Knickarm-Roboter 5 aufweist. Letzterer trägt am freien Ende 6 seines Armes 7 eine Halteeinrichtung 8, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als pneumatisch betriebener Sauggreifer ausgestaltet ist. Der Erzeugung des für seine Betätigung benötigten Unterdrucks dient ein Aggregat 9, das über eine Unterdruckleitung 10 mit der Halteeinrichtung 8 wirkverbunden ist.
  • In Fig. 2 sind verschiedene Positionen des Knickarm-Roboters 5 dargestellt, anhand derer die Funktionsweise der Vorrichtung und der Verfahrensablauf erläutert werden soll.
  • Bei der mit I bezeichneten Position handelt es sich um eine Ruhestellung. In dieser ist der Zugang zum Formkasten 2 freigegeben, so dass die Bestückung desselben mit einem Kern manuell erfolgen kann.
  • Die Durchführung eines Verfahrensschrittes mit den erfindungsgemäßen Roboter beginnt mit der mit II bezeichneten Position. In dieser ist die Halteeinrichtung 8 durch Verschwenken um eine horizontale Achse A mit ihrer Kernauf- beziehungsweise Kernabgabeseite 11 Bedienpersonal 12 zugewandt, dass manuell in der Zeichnung nicht dargestellte Kerne aus Kernregalen 13 in die Halteeinrichtung 8 einlegt. Nach dem Einlegen wird das Aggregat 9 zur Erzeugung des Unterdrucks aktiviert beziehungsweise die Unterdruckleitung 10 durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Ventilanordnung bei laufendem Aggregat 9 mit der Halteeinrichtung 8 wirkverbunden und anschließend durch Verschwenken und Knicken des Armes 7 des Knick-Roboters 8 sowie durch Verschwenken der Halteeinrichtung 8 um die Achse A in die Position III verlagert, um dort durch Entkoppeln des Unterdrucks von der Halteeinrichtung 8 den Kern an den Formkasten 2 abzugeben. Zur Positionierung dienen an der Halteeinrichtung 8 vorgesehene Führungsbolzen 14, die zusammen mit an den Formkästen 2 vorgesehenen Führungsbuchsen 15 Führungsmittel 16 bilden.
  • Zum Schutze des Bedienpersonals ist die Kerneinlegestation 3 von Schutzzäunen 17 umgeben. Der Absicherung des das Einlegen der Kerne in die Halteeinrichtung 8 bewerkstelligenden Bedienpersonals 12 dient eine Lichtschrankenanordnung 18.
  • Der jeweilige Betriebszustand der Vorrichtung wird mittels einer Signalampel 19 angezeigt.
  • Die Halteeinrichtung 8 ist über ein Schnellwechselsystem an dem Arm 7 angebracht, so dass zur Bestückung von Formkästen 2 mit unterschiedlichen Kernen auf einfache Weise Halteeinrichtungen 8 mit in der Zeichnung nicht dargestellten, an unterschiedliche Kerne angepassten Kernmatrizen montierbar sind.
    • Bezugszeichen-Liste:
  • 1. Fertigungsstrasse 14. Führungsbolzen
    2. Formkästen 15. Führungsbuchse
    3. Kerneinlegestation 16. Führungsmittel
    4. Vorrichtung 17. Schutzzäune
    5. Knickarm-Roboter 18. Lichtschrankenanordnung
    6. Ende 19. Signallampe
    7. Arm
    8. Halteeinrichtung 100. Kasten-Formanlage
    9. Aggregat P. Pfeil
    10. Unterdruckleitung A. Achse
    11. Seite I, II, III. Betriebszustände
    12. Bedienpersonal
    13. Kernregale

Claims (10)

  1. Verfahren zum Einlegen von Kernen in Formkästen (2) einer Kasten-Formanlage (100), umfassend die folgenden Schritte:
    - Einlegen mindestens eines Kernes vom Bedienpersonal (12) in eine Halteeinrichtung (8) eines Knickarm-Roboters (5), wobei die Halteeinrichtung (8) dem Bedienpersonal (12) zugewandt ist;
    - Aktivieren der Halteeinrichtung (8) mit pneumatischem Unterdruck;
    - Verschwenken der Halteeinrichtung (8) um eine etwa horizontale Achse (A) um einen Winkel größer 90°, so dass der mindestens eine Kern nach unten weist;
    - Verlagern der Halteeinrichtung (8) in eine Position oberhalb mindestens eines Formkastens (2);
    - Positionierung der Halteeinrichtung (8) oberhalb des mindestens einen Formkastens (2) und
    - Abgabe des mindestens einen Kernes in den mindestens einen Formkasten (2).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern in eine Halteeinrichtung (8) eingelegt wird, die einen pneumatisch betätigten Sauggreifer umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung der Halteeinrichtung (8) oberhalb des Formkastens (2) mittels Führungsmitteln (16) erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung der Halteeinrichtung (8) oberhalb des Formkastens (2) mittels Führungsmitteln (16) erfolgt, die von an der Halteeinrichtung (8) befindlichen Führungsbolzen (14) und von an den Formkästen (2) befindlichen Führungsbuchsen (15) gebildet werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kern durch Entkoppelung des Unterdrucks von der Halteeinrichtung (8) an den mindestens einen Formkasten (2) abgegeben wird.
  6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit
    - einem Knickarm-Roboter (5) und
    - einer hieran angeordneten Halteeinrichtung (8) für mindestens einen Kern, wobei die Halteeinrichtung (8)
    - mit pneumatischem Unterdruck aktivierbar ist,
    - mittels des Knickarm-Roboters (5) zwischen einer Einlegeposition (II), in der der mindestens eine Kern vom Bedienpersonal (12) in die Halteeinrichtung (8) eingelegt werden kann, und einer Abgabeposition (III), in der der mindestens eine Kern in mindestens einen Formkasten (2) abgegeben werden kann, verlagerbar ist und
    - um eine etwa horizontale Achse (A) um einen Winkel größer 90°verschwenkbar angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (8) Führungsmittel (16) zur Positionierung der Halteeinrichtung (8) oberhalb des Formkastens (2) aufweist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (16) von an der Halteeinrichtung (8) befindlichen Führungsbolzen (14) und von an den Formkästen (2) befindlichen Führungsbuchsen (15) gebildet sind.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (8) einen pneumatisch betätigten Sauggreifer umfasst.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schnellwechselsystem) zur An- und Abkopplung der Halteeinrichtung (8) an den und von dem Knickarm-Roboter (5) vorgesehen ist.
EP04000956A 2003-01-24 2004-01-19 Verfahren und Vorrichtung zum Einlegen von Kernen in Kasten-Formanlagen Expired - Lifetime EP1447160B1 (de)

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