EP3307458B1

EP3307458B1 - Giessvorrichtung

Info

Publication number: EP3307458B1
Application number: EP16741521.5A
Authority: EP
Inventors: Martin Boindecker; Thomas Rathner; Manfred SIEBINGER; Richard Weber
Original assignee: Fill GmbH
Current assignee: Fill GmbH
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2020-02-12
Anticipated expiration: 2036-06-15
Also published as: DE202016008514U1; AT517421A1; EA034025B1; EA201890055A1; HUE049271T2; EA034833B1; ES2788155T3; MX2017015448A; CN110214061A; EP3307458A1; CN205869434U; HUE049763T2; DE202016008518U1; AT517421B1; CN107921529A; ES2786679T3; EP3307457B1; WO2016201478A1; EA201890056A1; CN107921529B

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung zum Nieder- oder Gegendruckgießen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Weiters betrifft die Erfindung eine Anlage zur Herstellung eines Werkstückes mittels Niederdruck- oder Gegendruckgießens.
Anlagen mit einer Gießvorrichtung insbesondere zum Gießen unter einem durch eine Gasphase erzeugten Druck finden in der Gießereitechnik, insbesondere für die Herstellung von Gussstücken mit hohen physikalischen und mechanischen Kennwerten, insbesondere aus Leichtmetall-Legierungen, Anwendung.
Der eigentliche Gießvorgang erfolgt sowohl beim Niederdruck-Gießverfahren als auch beim Gegendruck-Kokillengießverfahren mit Hilfe eines Steigrohres, durch das die Schmelze nach oben in die Kokille gefördert wird.
Die Druckbeaufschlagung der Schmelze im Ofen zum Hochfördern der Schmelze in die Kokille wird jedoch beim Gegendruck-Kokillengießverfahren durch eine Druckdifferenz herbeigeführt, indem der Gasdruck in der Kokille etwas abgesenkt wird. Dadurch entsteht ein Überdruck im Gießofen, der für das Hochsteigen der Schmelze in die Kokille ausreicht.
Eine Gießvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der CN 102416460A bekannt geworden. Einschlägige Gießmaschinen sind auch aus der JP H0252160A , der DE 1583663A1 , der EP 1270116A2 , der CN 203817343U , der WO 2011/003396A1 der CN 103962528A bekannt geworden.
Eine weitere einschlägige Gießvorrichtung und eine Anlage sind beispielsweise auch aus der DE102010026480A1 bekannt geworden. Bei den bekannten Lösungen ist die Formaufspannplatte, durch welche die untere Kammer von der oberen Kammer getrennt ist, ortsfest montiert und kann nicht in ihrer Position verändert werden. Um den Ofen mit der Kokille über ein Steigrohr zu verbinden, wird der Ofen nachdem er in der unteren Kammer positioniert worden ist, angehoben. Dies hat jedoch den Nachteil, dass zum einen eine sehr hohe Masse bewegt werden muss und dieser Vorgang zum anderen ein schnelles Austauschen eines Ofens für einen neuen Gießvorgang relativ zeitaufwendig ist. Nachteilig ist es weiters, dass bei den bekannten Lösungen zwei Hubwerke bzw. Antriebe erforderlich sind, da sowohl der Ofen als auch die obere Formaufspannplatte bewegt werden müssen. Was auch die Bauhöhe wesentlich vergrößert. Ein weiterer Nachteil bekannter Lösungen ist es, dass sich auch ein Manipulieren der Kokille in der oberen Kammer als sehr schwierig gestaltet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optimales Beschicken der Gießvorrichtung mit einer Kokille sowie ein optimales Manipulieren der Kokille zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst..
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine Handhabung und Manipulation der Kokille wesentlich vereinfacht, da der zur Manipulation der Kokille zur Verfügung stehende Raum auf einfache Weise verändert werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Formaufspannplatte in einer vertikalen Richtung verlagerbar ist.
Durch die vertikale Bewegbarkeit der unteren Formaufspannplatte kann diese nach oben bewegt werden, wodurch der zur Manipulation des Ofens zur Verfügung stehende Raum in der unteren Kammer vergrößert wird. Auf diese Weise kann der Ofen auf einfache Weise in der Kammer positioniert und wieder entnommen werden. Darüber hinaus ist es möglich, den in der unteren Kammer positionierten Ofen ohne ein vertikales Anheben desselben mit der Kokille zu verbinden, in dem die obere Formplatte abgesenkt wird. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die untere und die obere Kammer jeweils hermetisch, insbesondere gasdicht, abgedichtet sein können. Auch könne die obere und/oder untere Kammer evakuiert oder mit einem Schutzgas befüllt sein. Darüber hinaus spart die erfindungsgemäße Lösung den zweiten Antrieb zum Anheben des Ofens ein, wodurch sich auch die Bauhöhe wesentlich verringern lässt.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die zumindest eine untere Formaufspannplatte zumindest ein Steigrohr zur Verbindung des zumindest einen Ofens mit der zumindest einen Kokille aufweist. Die Anordnung des Steigrohres an der unteren Formaufspannplatte hat den Vorteil, dass durch Anheben der untere Formaufspannplatte das Steigrohr mitangehoben werden kann, wodurch das Steigrohr sehr schnell aus dem Bereich des Ofens entfernt und der Ofen sehr schnell ausgewechselt werden kann. Insbesondere ist es hierbei von Vorteil, wenn eine Unterkante des Steigrohrs über eine Oberkante des Ofens angehoben wird, da der Ofen dann in horizontaler Richtung ohne Behinderung durch das Steigrohr aus der Kammer entnommen bzw. in diese eingeführt werden kann. Alternativ zur Montage des Steigrohres an der unteren Formaufspannplatte wäre es jedoch auch möglich, das Steigrohr getrennt von der Formaufspannplatte zu bewegen.
Weiters kann die Formaufspannplatte und oder Ofenplatte mehrere Steigrohre für mehrere Formnester und oder mehrere Kokillen aufweisen. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung ist ein wechselbarer Einsatz in der Ofenplatte und oder Formaufspannplatte in dem das mindestens eine Steigrohr befestigt ist. Eine weitere vorteilhafte Ausführung bei der Verwendung von mindestens einem Steigrohr ist die Ausführung des Wechseleinsatzes als Verteiler für das Angießen von mehreren Formnestern oder das Angießen einer Kokille über mehrere Angüsse. Vorteilhaft ist es wenn diese Verteilkavität aus Stahl mit Keramikauskleidung ausgeführt wird. Ebenfalls vorteilhaft ist mindestens ein Heizelement an dieser Verteilkavität um das Aluminium nach dem Angießen so auf Schmelztemperatur zu halten um die Schmelze in den Ofen zurücklaufen zu lassen.
Die obere Formaufspannplatte kann Haltelemente und gegebenenfalls Medienschnittstellen für den Oberteil der Kokille aufweisen.
Besonders bevorzugt ist die obere Formaufspannplatte mit ersten Verbindungselementen verbunden, wobei die untere Formaufspannplatte mit zweiten Verbindungselementen verbunden ist, wobei jedes der ersten Verbindungselemente mit einem entsprechenden Verbindungselement der zweiten Verbindungselemente durch eine vertikale Verschiebung der oberen Formaufspannplatte in Richtung der unteren Formaufspannplatte in Eingriff gebracht ist. Diese Variante der Erfindung hat den Vorteil, dass die obere Formaufspannplatte und die untere Formaufspannplatte gemeinsam bewegt werden können. So kann durch eine Hub- oder Senkbewegung der oberen Formaufspannplatte die untere Formaufspannplatte mitangehoben oder abgesenkt werden. Dies ist unter Anderem in Hinblick auf Reduktion der für die Bewegung der Formaufspannplatten erforderlichen Antriebselemente von Vorteil. Darüber hinaus lassen sich auf diese Weise die Bewegungen der beiden Formaufspannplatten mit geringem Aufwand synchronisieren, was vor allem bei einem schnellen Austausch von Ofen und/oder der darüber angeordneten Kokille von Vorteil ist.
Hinsichtlich einer zuverlässigen Verbindung von oberer und unterer Formaufspannplatte ist es besonders von Vorteil, wenn jedes der ersten Verbindungselemente mit dem jeweils zugehörigen zweiten Verbindungselement je einen form- und/oder kraftschlüssigen Verschluss bildet. Die Verschlüsse können im Bedarfsfall wieder gelöst und beispielsweise die obere Formaufspannplatte gegenüber der unteren Formaufspannplatte verfahren werden. Besonders vorteilhaft ist es wenn eines der Verbindungselemente in dem zugehörigen anderen Verbindungselement einrastet, sobald eines der beiden Verbindungselemente in das andere Verbindungselement oder die beiden Verbindungselemente ineinander geschoben werden. Dies ermöglicht ein sehr rasches und automatisches Verbinden der unteren und der oberen Formaufspannplatte allein durch eine vertikale Verschiebung der oberen Formaufspannplatte.
Gemäß Erfindung ist die obere Formaufspannplatte mit Aktoren zum Anheben oder Absenken der oberen Formaufspannplatte verbunden . Die Anbindung der oberen Formaufspannplatte an Aktoren hat den Vorteil, dass die obere Formaufspannplatte sowohl gegenüber der unteren Formaufspannplatte als auch gemeinsam mit dieser bewegt werden kann. Eine Bewegung der oberen Formaufspannplatte unabhängig von der unteren Formaufspannplatte ist vor allem bei einer Beschickung der oberen Kammer mit einer Kokille von Vorteil, da durch Anheben der oberen Formaufspannplatte der zur Beschickung zur Verfügung stehende Raum der oberen Kammer vergrößert werden kann. So kann eine in der Kammer befindliche Kokille in einem geschlossenen Zustand (Ober- und Unterteil miteinander verbunden) von der oberen Formaufspannplatte angehoben werden und mittels eines Manipulator auf einen Transportschlitten verladen werden. Bei einem Beschicken der oberen Kammer kann die obere Formaufspannplatte mit dem Oberteil der geschlossenen Kokille verbunden werden. Durch ein Absenken der oberen Formaufspannplatte kann die Kokille mit der unteren Formaufspannplatte in Verbindung gebracht werden und im Bedarfsfall der Oberteil von dem Unterteil der Kokille gelöst werden.
Eine gemeinsame Bewegung von unterer und oberer Formaufspannplatte ist wie bereits oben erwähnt vor allem hinsichtlich der Beschickung der unteren Kammer mit einem Ofen und seiner Entnahme von dort von Vorteil.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Aktoren als Kolben/Zylindereinheiten, insbesondere als Hydraulikzylinder, ausgebildet sind, wobei Kolben der Kolben/Zylindereinheiten mit der oberen Formaufspannplatte verbunden und Arbeitszylinder der Kolben/Zylindereinheiten unter den jeweils zugehörigen Kolben angeordnet und abgestützt sind. Durch diese Anordnung der Kolben/Zylindereinheiten kann eine geringe Bauhöhe realisiert werden, da die Kolben die obere Formaufspannplatte nach oben drücken. Bei einer anderen Anordnung würden die Kolben die Formaufspannplatte nach oben ziehen und die Zylinder müssten über der Formaufspannplatte hängend angeordnet sein, wodurch sich die Bauhöhe vergrößern würde. Auch können bei dieser Variante der Erfindung höhere auf die Kolben wirkende Kräfte realisiert werden als dies bei einer Anordnung, bei welcher die Kolben die obere Formaufspannplatte nach oben ziehen, der Fall ist, da die Kraft auf die gesamte zur Verfügung stehende Querschnittsfläche des Kolbens und nicht nur auf eine ringförmige Fläche ausgeübt werden kann.
Eine bewährte Ausführungsform besteht darin, dass die vier mit der Formaufspannplatte verbundene Wellen mit Zahnrädern vorgesehen sind, wobei jeweils zwei der vier Wellen paarweise parallel zueinander verlaufen und Achsen zweier unmittelbar benachbarter Wellen senkrecht zueinander verlaufen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht in der Verbindung wenigstens einer Welle mit einem elektrischen Antrieb. Dadurch können die Aktoren unterstützt werden. Ebenso vorteilhaft ist es den elektrischen Antrieb beim Senken als Bremse oder Generator zu verwenden und so die potentielle Energie der oberen Formaufspannplatte und/oder Kokille im generativen Betrieb zu rekuperieren. Eine weitere vorteilhafte Ausführung ist die Entkoppelung der Aktuatoren nach einem Aufreissvorgang der Kokille und der beispielsweisen Fortführung der vertikalen Verlagerung der Formaufspannplatte über die elektrischen Antriebe und das mechanische Syncronisationssystem. Ebenso denkbar ist die Ausführung der Antriebe durch hydraulisch oder pneumatische Drehantriebe.
Um eine sehr präzise Ansteuerung zu ermöglichen, kann es vorgesehen sein, dass die Aktoren servohydraulisch angesteuert sind.
Darüber hinaus können die Aktoren auch digitalhydraulisch angesteuert sein.
Um eine geringe Bauhöhe und einen kompakten Aufbau realisieren zu können, kann es vorgesehen sein, dass die obere Formaufspannplatte in Führungen, die an seitlichen Strukturen der Gießvorrichtung angeordnet sind, vertikal verlagerbar ist, wobei die Führungen in der oberen Kammer angeordnet sind.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Führungen Rollenschienenführungen sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Gießvorrichtung eine Säulengießvorrichtung sein, welche ein Gestell mit Säulen aufweist, die zwischen einer Grundplatte und einer Deckstruktur der Gießvorrichtung angeordnet sind, wobei zumindest jeweils ein Abschnitt der Säulen als Führung ausgebildet ist, an welcher die Formaufspannplatte geführt ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Deckstruktur eine x-förmige Grundform aufweist. Durch die besondere Ausbildung der Deckstruktur können thermisch induzierte Spannungen besonders gut abgebaut werden, ohne dass es zu Zwängungen kommt, wie dies bei einer plattenförmigen Ausbildung der Deckstruktur der Fall sein kann. Darüber hinaus ermöglicht die x-förmige Deckstruktur eine besonders gute Zugänglichkeit der Gießvorrichtung von oben.
Die oben genannte Aufgabe lässt sich auch mit einer Anlage der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch lösen, dass sie zumindest eine Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist.
Zur Steigerung der Produktivität der Anlage kann es vorgesehen sein, dass zumindest zwei Gießvorrichtungen vorgesehen sind, welche in einem Abstand nebeneinander angeordnet sind, wobei zwischen den Gießvorrichtungen ein Manipulator zur Handhabung von Werkstücken angeordnet ist. Darüber hinaus kann der Manipulator weitere Prozessschritte, wie Einlegen von Kernen, Auftragen von Schlichte, Reinigen der Form und/oder Prüfvorgänge, beispielsweise mittels Kamera, durchführen. Weiters kann die Anlage zumindest eine Führung aufweisen, auf der zumindest ein Transportschlitten zur Überführung eines Ofens zwischen einer Bereitstellungsstation und der zumindest einen Gießvorrichtung angeordnet ist.
Besonders vorteilhaft hinsichtlich der Produktionszeit ist es, wenn der Transportschlitten zumindest zwei über einander angeordnete Böden aufweist, wobei ein unterer Boden für den Transport des Ofens und ein oberer Boden für einen Transport zumindest einer Kokille vorgesehen ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anlage;
Fig. 2: eine Vorderansicht einer Gießstation der Vorrichtung aus Fig. 1;
Fig. 3: eine Seitenansicht der Gießstation aus Fig. 2.
Fig. 4: eine perspektivische Ansicht einer Variante einer Gießvorrichtung;
Fig. 5: eine Draufsicht auf die Gießvorrichtung aus Fig. 4;
Fig. 6: eine Seitenansicht der Gießvorrichtung aus Fig. 4 und
Fig. 7: eine Vorderansicht der Gießvorrichtung aus Fig. 4.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Anlage 1 zur Herstellung eines Werkstückes mittels Niederdruck- oder Gegendruckgießens weist eine Gießstation 2 mit zwei mit Abstand nebeneinander angeordnete Gießvorrichtungen 10 auf. Eine solche Gießstation bzw. solche Gießvorrichtungen 10 sind schematisch in Fig. 2 und 3 dargestellt. Jede der Gießvorrichtungen 10 weist eine untere, insbesondere hermetisch, abdichtbare Kammer 3 und eine obere, insbesondere hermetisch, abdichtbare Kammer 5 auf, welche durch eine untere Formaufspannplatte 15 voneinander getrennt sind. An dieser Stelle sei daraufhingewiesen, dass der Begriff Kammer in diesem Dokument so zu verstehen ist, dass hierunter auch Strukturen mit teilweise oder ganz geöffneten Seitenwänden zu verstehen sind, wie es beispielsweise in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist. Weiters sei angemerkt, dass in diesem Dokument die Begriffe "Kokille" und "Werkzeug" synonym verwendet werden.
Die Formaufspannplatte 15 kann in einer vertikalen Richtung verlagerbar ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Formaufspannlatte an einem Grundgestell der Gießvorrichtung 10 in vertikaler Richtung verschiebbar gelagert sein.
In der unteren Kammer 3 kann ein Ofen 4 mit Schmelze angeordnet werden. In der oberen Kammer 5 kann eine beispielsweise in etwa horizontal geteilte Kokille angeordnet werden, wobei diese einen in Fig. 2 schematisch angedeuteten und dort mit dem Bezugszeichen 22 versehenen Unterteil, welcher auf der unteren Formaufspannplatte 15 angeordnet werden kann, sowie einen nicht dargestellten Oberteil, welcher an einer oberen Formaufspannplatte 12 angeordnet werden kann, aufweisen kann. Die obere Formaufspannplatte 12 kann Schnittstellen 13 und 11, beispielsweise Halterungen und Medienanschlüsse für den Oberteil der Kokille aufweisen, insbesondere zum Ausschwenken des Oberteils zur besseren Erreichbarkeit durch einen Bediener. Im Bereich der unteren Formaufspannplatte 12 kann beispielsweise eine als Kernzug bezeichnete Zugvorrichtung 14 zur Veränderung der Position eines Formkerns vorgesehen sein.
Die obere Formaufspannplatte 12 ist in vertikaler Richtung, beispielsweise an einem Grundgestell der Gießvorrichtung 10, verschiebbar gelagert und mit in Figur 3 mit den Bezugszeichen 17 gekennzeichneten, ersten Verbindungselementen verbunden. Die obere Formaufspannplatte 15 kann hierbei in Führungen 33, die an seitlichen Strukturen der Gießvorrichtung, beispielsweise Säulen, angeordnet sind, vertikal verlagerbar sein, wobei die Führungen 33 in der oberen Kammer 5 angeordnet sind. Die Führungen 33 können beispielsweise als Rollenschienenführungen oder Gleitführungen ausgebildet sein.
Falls die Gießvorrichtung als Säulengießvorrichtung ausgebildet ist, kann zumindest jeweils ein Abschnitt der Säulen als Führung ausgebildet sein, an welcher die Formaufspannplatte 12 geführt ist.
Die untere Formaufspannplatte 15 ist mit in Fig. 3 mit den Bezugszeichen 16 versehenen, zweiten Verbindungselementen verbunden. Jedes der ersten Verbindungselemente 17 kann mit einem entsprechenden Verbindungselement der zweiten Verbindungselemente 16 durch eine vertikale Verschiebung der oberen Formaufspannplatte 12 in Richtung der unteren Formaufspannplatte 15 in Eingriff gebracht werden. Jedes der ersten Verbindungselemente 17 bildet mit dem jeweils zugehörigen zweiten Verbindungselement 16 je einen form- und/oder kraftschlüssigen Verschluss. Der Verschluss kann, beispielsweise elektronisch gesteuert, wieder entriegelt werden, sodass die Verbindungselemente 16 und 17 wieder voneinander gelöst werden können. Der Verschluss kann beispielweise einen elektronisch gesteuerten Verriegelungsmechanismus aufweisen.
Fig. 1 offenbart, dass an allen vier Ecken der oberen Formaufspannplatte 12 die Kolben/Zylindereinheiten 25 angebracht sind. Es ist jedoch auch möglich, dass aufgrund der weiter unten beschriebenen mechanischen Synchronisation nur eine einzige Kolben/Zylindereinheit vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn mindestens zwei Kolben/Zylindereinheiten vorgesehen sind.
Gemäß Fig. 2 und Fig. 4 - 7 sind innenliegend in der oberen Kammer 5 Zahnstangen 30 dargestellt, in welche auf Wellen 31 gelagerte Zahnräder 32 eingreifen. Die Wellen 31 sind auf der Formaufspannplatte 12 in unmittelbarer Nähe der Zahnräder 32 gelagert. Vorteilhaft an dieser Ausführung ist, die Kraftumlagerung von einer Kolben/Zylindereinheit 25 vom Anbindungspunkt der Formaufspannplatte 12 über die Lagerstelle und die Welle 31 auf das Zahnrad 32 auf die am Rahmen der Gießvorrichtung 10 befestigte Zahnstange 30. Das dem Zahnrad 32 gegenüberliegende Zahnrad 32a greift ebenfalls in eine Zahnstange 30a ein und überträgt auf diese Weise ein Torsionsmoment (Fig. 4).
Die Welle 31 ist an einander gegenüberliegenden mit der oberen Formaufspannplatte 12 verbundenen Lagerstellen gelagert, wobei die Welle 31 zwei Zahnräder aufweist die mit zwei unterschiedlichen an dem Gestell der Gießvorrichtung angeordneten Zahnstangen zusammenwirken.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, sind vier mit der Formaufspannplatte 12 verbundene Wellen 31 mit Zahnrädern 32, 32a vorgesehen, wobei jeweils zwei der vier Wellen 31 paarweise parallel zueinander verlaufen und Achsen zweier unmittelbar benachbarter Wellen 31 senkrecht zueinander verlaufen.
Wenn man mit einer Kolben/Zylindereinheit 25 auf und ab fährt, bewegt sich das gegenüberliegende Zahnrad 32a mit und bewegt über die andere Lagerstelle des Zahnrads 32a die Formaufspannplatte 12 mit. Dadurch kann die Kraft einer Kolben/Zylindereinheit 25 wenigstens teilweise auf eine andere Kolben/Zylinderkolbeneinheit 25 umgelagert werden. Insbesondere bei nichtsymmetrischen Aufreißkräften, die auf das mindestens eine Werkzeug wirken, ist dadurch ein Gleichlauf und minimierte Schiefstellung der Formaufspannplatte 12 gewährleistet. Vorteilhaft an diese Ausführung ist, dass der Führungsabstand der oberen Formaufspannplatte 12 reduziert werden kann, ohne dass es zu Zwängungen an den Führungen 33 der Formaufspannplatte 12 kommt.
Bei Mehrfachwerkzeugen ist die resultierende Aufreißkraft zum Öffnen der Werkzeuge nicht mittig, was zu einer unterschiedlichen Belastung der vier Zylinder/Kolbeneinheiten führt. Durch die oben erwähnte Kraftumlagerung kann die Kolben/Zylindereinheit 25 energieeffizienter ausgeführt werden.
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung besteht darin nur zwei einander diametral gegenüberliegende Kolben/Zylindereinheiten 25 zu verwenden und/oder die Kolben/Zylindereinheiten 25 unterschiedlich dimensioniert auszuführen.
Gemäß Fig. 6 können beispielsweise zwei einander diametral gegenüberliegende Kolben/Zylindereinheiten 25 zwei kleinere ebenfalls diametral gegenüberliegende Kolben/Zylindereinheiten 25a vorgesehen sein. Die beiden Kolbenzylindereinheiten 25a dienen hierbei im Wesentlichen zur Unterstützung eines Anhebens der Formaufspannplatte 12 aus einer unteren Grundposition.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung zur Unterstützung des Gleichlaufes der Kolben/Zylindereinheiten 25 ist die Verwendung die Ansteuerung der Kolben/Zylindereinheiten 25 durch eine Servohydraulik, wodurch der Wirkungsgrad wesentlich verbessert wird. Eine erfindungsgemäße Ausbildung der Servohydraulik ist das Ansteuern mittels Volumenstromteilern in der Hydraulikzuleitung der Kolben/Zylindereinheiten.
Eine weitere Ausprägung ist das Ansteuern der Kolben/Zylindereinheiten über einen Digitalhydraulik. Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Kolbenhydraulikzylinder jeweils über Pumpelemente mit einem exakt definierten, voneinander kaum abweichenden Volumeninhalt gespeist. Ein Pumpeninhalt stellt ein "(Öl)-Inkrement" dar, wodurch der Gleichlauf der Kolbenzylindereinheiten durch gleiche Volumeninhalte in der Speisung gewährleistet wird. Auftretende Summentoleranzfehler und gegebenenfalls Leckagen werden zyklisch durch ein Rücksetzen in der Grundposition gering gehalten. Als Referenzpunkt für ein Rücksetzten kann beispielsweise die unterste Grundstellung der oberen Formaufspannplatte gewählt werden.
Durch die mechanische Synchronisierung lässt sich eine sogenannte hohe "Abzugsgenauigkeit" (Nichtschiefstellung bei Aufreißen des Werkzeuges) erzielen.
Die Schließbewegung des Werkzeuges (der Kokille) kann über zwei der vier Kolbenzylinder erfolgen, während für ein Aufreißen des Werkzeuges bevorzugt vier Kolbenzylindereinheiten zum Einsatz kommen.
Durch einen nicht dargestellten wenigstens einen drehenden Antrieb, insbesondere Getriebemotor, der mit der mechanischen Synchronisierung zusammenwirkt, kann die die vertikale Verlagerung der Formaufspannplatte erfolgen oder die Aktoren unterstützen. Vorteilhaft ist es wenn der wenigstens eine drehende Antrieb auch im generativen Betrieb betreiben werden kann und so beim Absenken der Formaufspannplatte die Energie rekuperiert wird.
Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist ein zweites Verbindungselement 6 als Zapfen und das dazugehörige erste Verbindungselement 17 als Schloss ausgebildet. Durch Absenken der oberen Formaufspannplatte 12 in Richtung der unteren Formaufspannplatte 15 schnappt der Zapfen in das Schloss, beispielsweise ein elektromechanisches Schloss, ein und die obere Formaufspannplatte 12 und die untere Formaufspannplatte 15 sind miteinander verbunden, sodass die untere Formaufspannplatte 15 durch eine Bewegung der oberen Formaufspannplatte 12 angehoben und auch wieder abgesenkt werden kann.
Die obere Formaufspannplatte 12 kann mit Aktoren 24 zum Anheben oder Absenken der oberen Formaufspannplatte 12 verbunden sein. Die Aktoren 24 sind in der dargestellten Ausführungsform als Kolben/Zylindereinheiten, insbesondere als Hydraulikzylinder, ausgebildet. Kolben 26 der Kolben/Zylindereinheiten sind hierbei mit der oberen Formaufspannplatte 12 verbunden. Arbeitszylinder 25 der Kolben/Zylindereinheiten sind unter den zugehörigen Kolben 26 angeordnet und abgestützt, beispielsweise an einem Gestell der Gießvorrichtung 10.
Gemäß Fig. 1 kann die Gießvorrichtung 10 als Säulengießvorrichtung ausgebildet sein, welche ein Gestell mit Säulen 27 aufweist, die zwischen einer Grundplatte 28 und einer Deckstruktur 19 der Gießvorrichtung 10 angeordnet sind. Die Deckstruktur 19 weist bei der dargestellten Ausführungsform eine x-förmige Grundform auf. Eine Gießvorrichtung mit der in Fig. 1 gezeigten Deckplatte ist eine gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform einer Gießvorrichtung, die auch unabhängig von der Anordnung einer beweglichen, unteren Formplatte 15 und den anderen wesentlichen Merkmalen der gegenständlichen Erfindung realisiert sein kann.
Der mit Schmelze versehene Ofen 4 und der durch die beiden Kokillenteile im geschlossenen Zustand ausgebildete Gießformhohlraum sind gemäß Fig. 2 über ein Steigrohr 23 miteinander verbunden, welches an der unteren Formaufspannplatte 15 montiert sein kann. Das Steigrohr 23 folgt bei der dargestellten Ausführungsform einer Bewegung der unteren Formaufspannplatte 15.
Zwischen den in Fig. 1 und 2 mit Abstand nebeneinander angeordneten zwei Gießvorrichtungen 10 kann ein Manipulator 21 zur Handhabung der Werkstücke angeordnet sein.
Weiters kann eine Führung 28 vorgesehen sein, die in dem dargestellten Beispiel durch ein Schienensystem realisiert ist, auf der ein Transportschlitten 6 zur Aufnahme bzw. Entnahme und Abgabe bzw. Überführung des Ofens 4 angeordnet ist.
Der Transportschlitten 6 pendelt hierbei zwischen den Gießvorrichtungen 10 und einer entfernt davon liegenden Bereitstellungsposition, beispielswiese einer Station 8 zur Aufbereitung der Schmelze.
In Fig. 3 ist dargestellt, wie der Transportschlitten vor einer Gießvorrichtung 10 hält, um einen mit Schmelze befüllten Ofen 4 aus seiner Ofenpositionierstelle in die, noch nicht mit einem Ofen 4 versehene Gießvorrichtung 10 zu überführen. Zuvor hat der Transportschlitten 6 diesen Ofen 4 unter Hinterlassen einer freien Stelle an der Station 8 aufgenommen. Gemäß Fig. 1 weist der Transportschlitten 6 eine weitere Ofenpositionierstelle 29 auf. Dadurch ist ein zeitsparender Wechsel eines leeren in der Gießvorrichtung 10 angeordneten Ofens 4 gegen einen mit Schmelze gefüllten Ofen 4 möglich. Der Transportschlitten 6 nimmt zunächst den mit Schmelze gefüllten Ofen 4 in einer ersten Ofenpositionierstelle 20 aus der Station 8 auf, fährt anschließend zur Gießvorrichtung 10, um dort den leeren Ofen 4 in die zweite, noch freie Ofenpositionierstelle 29 aufzunehmen, überführt anschließend den mit Schmelze versehenen Ofen 4 aus der ersten Ofenpositionierstelle 20 in die ofenlose Gießvorrichtung 10, um schließlich den bereits aufgenommenen leeren Ofen 4 zur Station 8 mitzunehmen, damit dieser in eine freie Stelle der Station 8 zur Neubeschickung mit Schmelze überführt werden kann.
Der Transportschlitten 6 kann zwei über einander angeordnete Böden aufweisen, wobei ein unterer Boden für den Transport des Ofens 4 und ein oberer Bodenl8 für einen Transport zumindest einer Kokille vorgesehen ist. Zur Aufnahme der Kokillen kann der Transportschlitten 6 bei einer Bühne 9 anhalten und die dort bereitgestellten Kokillen von der Bühne 9 auf die obere Ebene überführen. Anschließend kann der mit dem Ofen 4 und der Kokille beladene Transportschlitten zu einer der Gießvorrichtungen 10 fahren. Das Überführen der Kokillen auf und von dem Transportschlitten 6 kann mittels Werkzeugwagen 7 erfolgen.
Ebenso ist es jedoch denkbar, dass der zumindest eine Ofen 4 auf Führungen von der unteren Kammer der Gießvorrichtung direkt zu einer Entnahme und Aufnahmestation gefahren wird, ohne Verwendung des Transportschlittens. Weiters vorteilhaft ist es, wenn die Schienen auf mehreren Seiten der unteren Kammer verlaufen.
Die Gießvorrichtung kann zumindest eine in die untere Kammer anstelle des Ofens 4 einführbare Heizvorrichtung zur Beheizung des Steigrohres aufweisen, beispielsweise in Form eines Gasbrenners, einer Heizschlange, eines Strahlungsofens, etc. Nach Entnahme des Ofens 4 kann das Steigrohr 23 mittels der anstelle des Ofens 4 in die untere Kammer eingeführten Heizvorrichtung erwärmt werden, um ein Abkühlen des Steigrohres 23 zu verhindern.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

Bezugszeichenaufstellung

1	Anlage	31	Welle
2	Gießstation	32	Zahnrad
3	Kammer	33	Führungen
4	Ofen
5	Kammer
6	Transportschlitten
7	Werkzeugwagen
8	Station
9	Bühne
10	Gießvorrichtung
11	Schnittstelle
12	Formaufspannplatte
13	Schnittstelle
14	Zugvorrichtung
15	Formaufspannplatte
16	Verbindungselement
17	Verbindungselement
18	Boden
19	Deckstruktur
20	Ofenpositionierstelle
21	Manipulator
22	Unterteil
23	Steigrohr
24	Aktor
25	Arbeitszylinder
26	Kolben
27	Säulen
28	Führung
29	Ofenpositionierstelle
30	Zahnstange

Claims

Gießvorrichtung (10) zum Nieder- oder Gegendruckgießen, wobei die Gießvorrichtung (10) zumindest eine untere Kammer (3) für zumindest einen Ofen (4) und zumindest eine obere Kammer (5) für zumindest eine Kokille aufweist und die untere Kammer (3) von der oberen Kammer (5) durch zumindest eine untere Formaufspannplatte (15) zur Befestigung eines Unterteils (22) der zumindest einen Kokille voneinander getrennt sind, die obere Kammer (5) eine obere, in vertikaler Richtung verschiebbar gelagerte Formaufspannplatte (12) für einen Oberteil der zumindest einen Kokille aufweist, wobei die obere Formaufspannplatte (12) mit Aktoren (24) zum Anheben oder Absenken der oberen Formaufspannplatte verbunden ist, wobei die Gießvorrichtung mit einem Aktor (24) zusammenwirkende und mit der oberen Formaufspannplatte (12) verbundene Mittel mit zur Übertragung eines Drehmomentes aufweist, wobei die Mittel zur Übertragung des Drehmomentes zumindest eine an einem Gestell der Gießvorrichtung angeordnete Zahnstange (30) und zumindest ein mit der zumindest einen Zahnstange (30) zusammenwirkendes Zahnrad (32) sowie zumindest eine mit dem Zahnrad (32) verbundene Welle (31) zur Übertragung eines Drehmomentes aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Welle an einander gegenüberliegenden mit der oberen Formaufspannplatte (12) verbundenen Lagerstellen gelagert ist, wobei die Welle (31) zwei Zahnräder aufweist die mit zwei unterschiedlichen an dem Gestell der Gießvorrichtung angeordneten Zahnstangen zusammenwirken.
Gießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Formaufspannplatte (15) in einer vertikalen Richtung verlagerbar ist
Gießvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine untere Formaufspannplatte (15) zumindest ein Steigrohr (23) zur Verbindung des zumindest einen Ofens (4) mit der zumindest einen Kokille aufweist.
Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Formaufspannplatte mit zumindest einem ersten Verbindungselement (17) verbunden ist, wobei die untere Formaufspannplatte (15) mit zumindest einem zweiten Verbindungselement (16) verbunden ist, wobei das zumindest eine erste Verbindungselement (17) mit dem zumindest einen zweiten Verbindungselement (16) durch eine vertikale Verschiebung der oberen Formaufspannplatte (12) in Richtung der unteren Formaufspannplatte (15) in Eingriff gebracht ist.
Gießvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der ersten Verbindungselemente (17) mit dem jeweils zugehörigen zweiten Verbindungselement (16) je einen form- und/oder kraftschlüssigen Verschluss bildet.
Gießvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (24) als Kolben/Zylindereinheiten, insbesondere als Hydraulikzylinder, ausgebildet sind, wobei Kolben (26) der Kolben/Zylindereinheiten mit der oberen Formaufspannplatte (12) verbunden und Arbeitszylinder (25) der Kolben/Zylindereinheiten unter den jeweils zugehörigen Kolben (26) angeordnet und abgestützt sind.
Gießvorrichtung nach Anspruch 1, dass vier mit der Formaufspannplatte (12) verbundene Wellen (31) mit Zahnrädern (32) vorgesehen sind, wobei jeweils zwei der vier Wellen (31) paarweise parallel zueinander verlaufen und Achsen zweier unmittelbar benachbarter Wellen (31) senkrecht zueinander verlaufen.
Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren servo-hydraulisch angesteuert sind.
Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren digitalhydraulisch angesteuert sind.
Gießvorrichtung, nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Formaufspannplatte (15) in Führungen (33), die an seitlichen Strukturen der Gießvorrichtung angeordnet sind, vertikal verlagerbar ist, wobei die Führungen (33) in der oberen Kammer (5) angeordnet sind.
Gießvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (33) Rollenschienenführungen sind.
Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießvorrichtung (10) eine Säulengießvorrichtung ist, welche ein Gestell mit Säulen (27) aufweist, die zwischen einer Grundplatte (28) und einer Deckstruktur (19) der Gießvorrichtung (10) angeordnet sind, wobei zumindest jeweils ein Abschnitt der Säulen als Führung ausgebildet ist, an welcher die Formaufspannplatte (12) geführt ist.
Gießvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckstruktur (19) eine x-förmige Grundform aufweist.
Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießvorrichtung (10) eine Säulengießvorrichtung ist, welche ein Gestell mit Säulen (27) aufweist, die zwischen einer Grundplatte (28) und einer Deckstruktur (19) der Gießvorrichtung (10) angeordnet sind, wobei die Deckstruktur (19) eine x-förmige Grundform aufweist.
Anlage (1) zur Herstellung eines Werkstückes mittels Niederdruck- oder Gegendruckgießens, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest eine Gießvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist.
Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Gießvorrichtungen (10) vorgesehen sind, welche in einem Abstand nebeneinander angeordnet sind, wobei zwischen den Gießvorrichtungen (10) zumindest ein Manipulator (21) zur Handhabung von Werkstücken angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest eine Führung aufweist, auf der zumindest ein Transportschlitten (6) zur Überführung eines Ofens (4) zwischen einer Bereitstellungsstation (8) und der zumindest einen Gießvorrichtung (10) angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportschlitten(6) zumindest zwei über einander angeordnete Böden aufweist, wobei ein unterer Boden für den Transport des Ofens (4) und eine oberer Boden (18) für einen Transport zumindest einer Kokille vorgesehen ist.