МАШИНА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕСЧАНЫХ СТЕРЖНЕЙ
SAND CORES MANUFACTURING MACHINE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к машинам для изготовления песчаных стержней.
ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Машины для изготовления песчаных стержней используются для получения песчаных стержней, которые, в свою очередь, впоследствии используются для выполнения полостей или углублений в литых деталях. Обычно материалом, используемым для изготовления стержня, является не только песок, это смесь, содержащая песок, предпочтительно смешанная с какой-либо смолой, хотя стержни, изготовленные в машинах такого типа, более известны как песчаные стержни.
Машины такого типа обычно включены в установки, содержащие в дополнение к одной из этих машин другую машину, в которой выполняется отливка. В этих установках соответствующий песчаный стержень, изготовленный в машине для изготовления песчаных стержней, транспортируется в другую машину, где выполняется отливка посредством подходящих транспортировочных средств. Существуют различные типы транспортировочных средств (такие как роботы или конвейерные ленты) и машин для выполнения отливки, которые подробно не описываются, так как они не являются целью настоящего изобретения.
В стандартных машинах для изготовления песчаных стержней для осуществления указанного производства, материал для изготовления стержня перемещается в стержневой ящик, содержащий нижний фасонный инструмент и верхний фасонный инструмент, между которыми образована полость с требуемой формой стержня (материал перемещается в полость). Фасонные инструменты расположены в рабочем положении, в котором перемещается материал, и для этого верхний фасонный инструмент движется посредством гидравлического привода или подобного механизма, главным образом за счет своего веса и, следовательно, усилия, необходимого для осуществления указанного движения, направляемого указанной конструкцией, пока не будет размещен во взаимодействии с нижним фасонным инструментом с образованием полости с требуемой формой стержня. Этот тип движения также называется движением, подобным движению каретки, так как оно представляет собой линейное движение, направляемое конструкцией. Нижний фасонный инструмент остается неподвижно закрепленным в конструкции машины.
Впоследствии дутьевая головка (или инструмент для транспортировки) транспортируется в рабочее положение подобно движению каретки (линейное движение, направляемое конструкцией) посредством гидравлического привода или подобного механизма, главным образом за счет своего значительного веса и, следовательно, усилия, необходимого для осуществления указанного движения, и направляется конструкцией машины, в которой она размещена на фасонных инструментах, и когда указанная дутьевая головка находится в указанном рабочем положении, материал для изготовления стержня перемещается в полость, образованную между обоими инструментами, через дутьевую головку, обычно содержащую для такой цели множество сопел. Перемещение осуществляется с помощью сжатого воздуха.
После перемещения материала в полость, образованную между обоими фасонными инструментами, дутьевая головка выводится из своего рабочего положения, и пластина для отверждения (инструмент для отверждения) движется в рабочее положение подобно движению каретки (линейное движение, направляемое конструкцией) посредством гидравлического привода или подобного механизма, главным образом за счет своего значительного веса и, следовательно, усилия, необходимого для осуществления указанного движения, и направляется конструкцией машины, в которой указанная пластина для отверждения размещена на фасонных инструментах. Когда пластина для отверждения находится в указанном рабочем положении, материал, перемещаемый ранее посредством инструмента для транспортировки, отверждается предпочтительно посредством подачи газа в полость, образованную между обоими фасонными инструментами, с помощью указанной пластины для отверждения. Затвердевший материал соответствует полученному песчаному стержню.
После изготовления песчаного стержня, нижний и верхний фасонные инструменты отделяются друг от друга таким образом, что обеспечивается доступ к песчаному стержню, расположенному на одном из фасонных инструментов, с тем, чтобы его можно было переместить (например, с целью его подачи в литейную машину).
Машина для изготовления песчаных стержней раскрыта, например, в документе EP0494762A2, а также в документе EP2907601A1, принадлежащем самому заявителю. Машина, раскрытая в документе EP2907601A1, содержит инструмент для транспортировки, посредством которого осуществляется перемещение материала для изготовления стержня, когда указанный инструмент для транспортировки передвигают в рабочее положение, в частности, через полость, образованную между нижним фасонным инструментом и верхним фасонным инструментом, посредством конструкции, подобной каретке, с направляемым линейным движением. После выгрузки всего материала (или необходимого материала), инструмент для транспортировки выводится из своего рабочего положения посредством конструкции, подобной каретке, и одновременно инструмент для отверждения передвигают в рабочее положение посредством соответствующей конструкции, подобной каретке, в положение, в котором он расположен на материале, ранее перемещенном посредством инструмента для транспортировки. Посредством указанного инструмента для отверждения, когда указанный инструмент для отверждения находится в своем рабочем положении, осуществляется отверждение материала, находящегося в полости.
В патенте EP0284967A2 раскрывается машина для изготовления песчаных стержней, содержащая инструмент для транспортировки для стержневой формовочной смеси, и шарнирную руку для вращения инструмента для транспортировки между рабочим и нерабочим положениями.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является предоставление машины для изготовления песчаных стержней, как определено в формуле изобретения.
Машина согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере один инструмент для транспортировки, посредством которого осуществляется подача материала для изготовления стержня, когда указанный инструмент для транспортировки передвигают в рабочее положение, и инструмент для отверждения, посредством которого перемещенный ранее материал отверждается, и который расположен в рабочем положении, в котором он расположен над указанным перемещенным ранее материалом для осуществления указанного отверждения после того, как инструмент для транспортировки будет выведен из своего рабочего положения.
Машина дополнительно содержит по меньшей мере одну шарнирную руку для передвижения инструмента для транспортировки и инструмента для отверждения в соответствующее рабочее положение. Поэтому, так как используется по меньшей мере одна шарнирная рука, машина становится проще, поскольку, например, не требуются конструкции с линейным движением, подобным движению каретки, облегчая, например, разработку и обслуживание машины. Кроме того, так как по меньшей мере часть ее конструкции исключается, обеспечивается возможность создания более компактной и более доступной для пользователя (для ухода за различными элементами, их очистки и обслуживания при необходимости) машины.
Эти и другие преимущества и признаки настоящего изобретения станут очевидными при рассмотрении графических материалов и подробного описания настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На фиг. 1a показан схематический вид в плане предпочтительного варианта осуществления машины согласно настоящему изобретению.
На фиг. 1b показан схематический вид сбоку предпочтительного варианта осуществления машины согласно настоящему изобретению, на котором фасонный инструмент, инструмент для транспортировки и инструмент для отверждения расположены друг над другом.
На фиг. 2 схематически показан вид в разрезе нижнего фасонного инструмента и верхнего фасонного инструмента в рабочем положении с образованием полости с формой, которую необходимо придать изготавливаемому стержню, при этом указанные инструменты используются в машине согласно настоящему изобретению.
На фиг. 3 показана шарнирная рука машины согласно настоящему изобретению с изображением трех степеней свободы указанной шарнирной руки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Машина 100 согласно настоящему изобретению представляет собой машину для изготовления песчаных стержней, как показано в качестве примера на фиг. 1a и 1b. Обычно материалом, используемым для изготовления стержня, является не только песок, а скорее смесь, содержащая песок, предпочтительно смешанная с какой-либо смолой, хотя стержни, изготовленные в машинах такого типа, более известны как песчаные стержни.
Машина 100 для изготовления песчаных стержней согласно варианту осуществления, показанному на фигурах, содержит нижний фасонный инструмент 1 (нижний оттиск) и верхний фасонный инструмент 2 (верхний оттиск), между которыми образована полость 11 с формой, которую требуется придать стержню, когда верхний фасонный инструмент 2 расположен на нижнем фасонном инструменте 1, как показано в качестве примера на фиг. 2, в рабочем положении обоих фасонных инструментов 1 и 2. Песчаный стержень, таким образом, изготавливается, когда оба фасонных инструмента 1 и 2 находятся в рабочем положении.
Машина 100 дополнительно содержит инструмент 3 для транспортировки, посредством которого материал для изготовления стержня перемещается в полость 11, когда фасонные инструменты 1 и 2 находятся в рабочем положении, и который передвигается в рабочее положение для его размещения на указанных фасонных инструментах 1 и 2, когда последние находятся в указанном рабочем положении. В рабочем положении инструмент 3 для транспортировки используется для перемещения материала для изготовления стержня в полость 11, образованную между фасонными инструментами 1 и 2. Инструмент 3 для транспортировки может содержать загрузочный бункер 3a, в котором размещается материал, предназначенный для перемещения (загрузочный бункер 3a, в который был ранее загружен материал), и дутьевую плиту 3b, неподвижно закрепленную под загрузочным бункером 3a и расположенную между фасонными инструментами 1 и 2 и загрузочным бункером 3a, когда инструмент 3 для транспортировки находится в рабочем положении, и содержащую по меньшей мере одно сопло 3c, через которое материал перемещается из загрузочного бункера 3a в полость 11. Материал предпочтительно перемещается в результате давления, и под действием силы тяжести должным образом размещается в полости 11.
Машина 100 дополнительно содержит инструмент 4 для отверждения, с помощью которого на материал, размещенный в полости 11, наносится текучая среда, когда фасонные инструменты 1 и 2 находятся в рабочем положении, и который находится в рабочем положении для расположения над указанными фасонными инструментами 1 и 2, когда последние находятся в указанном рабочем положении и после того, как инструмент 3 для транспортировки переместил материал в полость 11 и был выведен из своего рабочего положения. В своем рабочем положении инструмент 4 для отверждения используется для нанесения текучей среды на песок, содержащийся в полости 11 и перемещенный ранее в указанную полость 11 посредством инструмента 3 для транспортировки. Текучая среда может представлять собой воздух или любой другой тип газа и предпочтительно наносится под давлением.
Фасонные инструменты 1 и 2 находятся в определенном рабочем положении для изготовления стержня, и инструменты 3 и 4 передвигаются надлежащим образом до размещения на указанных фасонных инструментах 1 и 2, в соответствующем рабочем положении, когда последние находятся в указанном рабочем положении для выполнения операций, необходимых для изготовления указанного стержня. Когда указанные фасонные инструменты 1 и 2 находятся в рабочем положении, сначала инструмент 3 для транспортировки размещается на них в рабочем положении инструмента 3 для транспортировки, и материал перемещается в полость 11. Предпочтительно во время указанной операции инструмент 3 для транспортировки прижимается к фасонным инструментам 1 и 2 и удерживается посредством прижимных приспособлений 9, приводимых в действие определенными приводными средствами 10. Указанный инструмент 3 для транспортировки впоследствии удаляется из указанного рабочего положения, путем его передвижения, например, в свое первоначальное положение, оставляя, таким образом, свободное пространство на рабочих инструментах 1 и 2 (которые остаются в своем рабочем положении). После того, как инструмент 3 для транспортировки удален из своего рабочего положения, инструмент 4 для отверждения размещается на указанных фасонных инструментах 1 и 2 в рабочем положении указанного инструмента 4 для отверждения, и указанный инструмент для отверждения подает соответствующую текучую среду в полость 11 для отверждения материала, содержащегося в ней. Движение инструментов 3 и 4 может быть синхронизировано для оптимизации длительности процесса. Предпочтительно во время указанной операции инструмент 4 для отверждения прижимается к фасонным инструментам 1 и 2 и удерживается посредством прижимных приспособлений 9, приводимых в действие приводными средствами 10 (те же самые прижимные приспособления 9 и приводные средства 10, используемые для прижатия инструмента 3 для транспортировки).
После того, как будет выполнено отверждение материала, содержащегося в полости 11, приводится в движение по меньшей мере один из фасонных инструментов 1 и 2 с целью обеспечения доступа к песчаному стержню, который был изготовлен (материалу, который был отвержден в полости 11), таким образом, чтобы можно было осуществлять транспортировку указанного песчаного стержня в любое необходимое место. Например, верхний фасонный инструмент 2 может быть отделен от нижнего фасонного инструмента 1 (вместе с механизмом отверждения 4, например, или отдельно от него), и стержень может быть извлечен из нижнего фасонного инструмента 1 с помощью выталкивающих средств 8, являясь, таким образом, легкодоступным (например, для пользователя, инструмента или робота, или других транспортировочных средств). Обычно нижний фасонный инструмент 1 неподвижно прикреплен к основанию или каркасу 7, на указанном каркасе 7, и указанный каркас 7 вмещает выталкивающие средства 8.
Предпочтительно нижний фасонный инструмент 1 вместе с каркасом 7, где это необходимо, сначала передвигается в рабочее положение и остается там неподвижно закрепленным. Впоследствии верхний фасонный инструмент 2 передвигается до тех пор, пока не будет размещен на нижнем фасонном инструменте 1 с образованием полости 11, образующей форму стержня, который требуется изготовить между обоими фасонными инструментами 1 и 2. Фасонные инструменты 1 и 2 также зависят от стержня, который требуется изготовить, так что если форма изготавливаемого стержня отличается от формы ранее изготовленного стержня, фасонные инструменты 1 и 2 должны быть заменены на фасонные инструменты 1 и 2, имеющие форму, подходящую для стержня, который требуется изготовить.
Машина 100 согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере одну шарнирную руку для передвижения инструмента 3 для транспортировки и инструмента 4 для отверждения в соответствующее рабочее положение (и для выведения указанных инструментов 3 и 4 из их соответствующего рабочего положения), хотя в предпочтительном варианте осуществления машина 100 содержит соответствующие шарнирные руки 31 и 41 для каждого из указанных инструментов 3 и 4. Поэтому указанные инструменты 3 и 4 легко передвигаются в их рабочее положение и выводятся из их рабочего положения в положение, противоположное указанному рабочему положению, позволяя выполнить простую операцию по изготовлению стержня. Также эти передвижения выполняются, не требуя конструкции для направления инструментов 3 и 4, и не требуя сложных приводных средств, так как управление приведением в действие шарнирной руки (или шарнирных рук 31 и 41) является достаточным для этой цели. Поэтому исключается необходимость в применении направляющей конструкции для передвижения указанных инструментов 3 и 4, что увеличило бы размер машины 100 и ограничило бы пространство, доступное для пользователя. Поэтому упростилась установка машины 100, а также уход за ней и чистка, что также подразумевает снижение себестоимости и облегчает доступ пользователя к различным частям машины 100.
Также в результате освобождения пространства в машине 100, упрощается замена инструментов 3 и 4 и фасонных инструментов 1 и 2 для удовлетворения потребностей нового стержня, который требуется изготовить (отличающегося от ранее изготовленного стержня), замена указанных фасонных инструментов 1, 2, 3 и 4, так как упрощается доступ к ним, поэтому ими можно управлять и располагать их в соответствующих положениях для процесса по изготовлению стержней.
Машина 100 дополнительно содержит по меньшей мере одну вертикальную опору для поддержания шарнирной руки (или шарнирных рук 31 и 41), при этом указанная шарнирная рука выполнена с возможностью вертикального передвижения на указанной вертикальной опоре, и указанная шарнирная рука прикреплена к опоре со свободой вращения. В предпочтительном варианте осуществления машина 100 содержит соответствующие вертикальные опоры 32 и 42 для каждой из шарнирных рук 31 и 41, что упрощает машину 100 и облегчает ее разработку, так как каждая из вертикальных опор 32 и 42 и каждая из шарнирных рук 31 и 41 рассматриваются в отдельности.
В предпочтительном варианте осуществления машина 100 содержит дополнительную шарнирную руку 21 для передвижения верхнего фасонного инструмента 2 и его размещения на нижнем фасонном инструменте 1. Это передвижение осуществляется, когда нижний фасонный инструмент 1 находится в рабочем положении. Поэтому после того, как нижний фасонный инструмент 1 будет расположен в рабочем положении, необходимые передвижения инструментов 2, 3 и 4 осуществляются с помощью соответствующих шарнирных рук 21, 31 и 41, которые исключают необходимость в использовании для этой цели направляющих конструкций. Таким образом, улучшаются рассмотренные выше преимущества относительно использования шарнирных рук 31 и 41 (или одной шарнирной руки) для инструментов 3 и 4, дополнительно освобождая больше пространства, так как не требуются направляющие конструкции для направления движения верхнего фасонного инструмента 2.
В предпочтительном варианте осуществления машина 100 содержит дополнительную вертикальную опору 22, к которой прикреплена шарнирная рука 21 со свободой вращения, при этом указанная шарнирная рука 21 также выполнена с возможностью вертикального передвижения на указанной вертикальной опоре 22.
В предпочтительном варианте осуществления три вертикальные опоры 22, 32 и 42 расположены таким образом, что они совпадают с вершинами треугольника, и указанный треугольник также может быть пригодным для охватывания фасонных инструментов 1 и 2, когда указанные фасонные инструменты 1 и 2 находятся в рабочем положении, и поэтому также для вмещения инструментов 3 и 4, когда последние находятся в соответствующем рабочем положении. В одном варианте осуществления вертикальная опора 22 расположена в определенной точке виртуальной линии, перпендикулярной виртуальной линии, соединяющей остальные две вертикальные опоры 32 и 42, при этом фасонные инструменты 1 и 2 расположены по существу в центре треугольника в рабочем положении.
Расположение в виде треугольника трех вертикальных опор 22, 32 и 42 позволяет разместить вершины треугольника, где необходимо, с целью использования пространства между каждыми двумя вертикальными опорами 22, 32 и 42 для различных операций, что является невозможным в случае с машинами для изготовления песчаных стержней известного уровня техники. Например, может быть оставлено пространство между вертикальной опорой 32 и вертикальной опорой 42 для обеспечения возможности извлечения песчаного стержня из машины 100 через это пространство после изготовления указанного стержня. Поэтому к изготовленному стержню может быть обеспечен легкий доступ с помощью необходимых средств (поэтому пространство может зависеть от необходимых средств, которые могут представлять собой, например, пользователя, вручную извлекающего стержень, робота или определенный инструмент, поддерживающий и транспортирующий стержень).
Расстояние между вертикальной опорой 22 и любой из остальных двух вертикальных опор 32 и 42 может быть таким, что когда верхний фасонный инструмент 2 передвигается с помощью шарнирной руки 21, указанный верхний фасонный инструмент 2 не сталкивается с какой-либо из вертикальных опор 32 и 42; когда инструмент 3 для транспортировки передвигается с помощью шарнирной руки 31, указанный инструмент 3 для транспортировки не сталкивается с вертикальной опорой 22; и когда инструмент 4 для отверждения передвигается с помощью шарнирной руки 41, указанный инструмент 4 для отверждения не сталкивается с вертикальной опорой 22. Поэтому пространство между вертикальными опорами 22 и 32 используется для передвижения инструмента 3 для транспортировки и верхнего фасонного инструмента 2; пространство между вертикальными опорами 22 и 42 используется для передвижения по меньшей мере инструмента 4 для отверждения; и пространство между вертикальными опорами 32 и 42 используется для извлечения стержня из машины 100.
Также, когда требуется замена инструментов 1, 2, 3 и 4 на другие инструменты 1, 2, 3 и 4 с другой конфигурацией, указанные инструменты 1, 2, 3 и 4 могут укладываться в виде стойки, как изображено в качестве примера на фиг. 1b (вместе с каркасом 7, при наличии такого), и указанные инструменты 1, 2, 3 и 4 могут все вместе удаляться из соответствующего рабочего и функционального положений через пространство между вертикальными опорами 22 и 42 или через пространство между вертикальными опорами 22 и 32, и новые инструменты 1, 2, 3 и 4 могут быть все вместе размещены в соответствующем рабочем и функциональном положениях. В этих положениях нижний фасонный инструмент неподвижно закреплен, а остальные инструменты связаны с их соответствующей шарнирной рукой 21, 31 и 41 с целью изготовления таким образом стержней.
Машина 100 может дополнительно содержать верхнюю горизонтальную платформу 5, при этом каждая вертикальная опора 22, 32 и 42 неподвижно прикреплена к указанной верхней горизонтальной платформе 5 соответствующим верхним концом, при этом указанные вертикальные опоры 22, 32 и 42 являются частью конструкции машины 100, выполняя функцию опор. Приводные средства 10, например, которые вызывают передвижение и приведение в действие прижимных приспособлений 9, действующих на инструменты 3 и 4, расположены на верхней платформе 5, и машина 100 не требует дополнительных конструктивных элементов для поддержания указанных элементов на указанной верхней горизонтальной платформе 5, так как вертикальные опоры 22, 32 и 42 также выполняют функцию опор для поддержания указанной верхней горизонтальной платформы 5 и указанных элементов, что позволяет освободить больше пространства и, например, значительно упростить доступ к различным элементам машины 100.
Машина 100 может дополнительно содержать нижнюю горизонтальную платформу 6, при этом вертикальные опоры 22, 32 и 42 неподвижно прикреплены к указанной нижней горизонтальной платформе 6 с помощью соответствующего нижнего конца, противоположного соответствующему верхнему концу, хотя они могут быть неподвижно прикреплены непосредственно к земле без необходимости использования нижней горизонтальной платформы 6.
Каждая шарнирная рука 21, 31 и 41 машины 100 имеет три степени свободы G1, G2 и G3, как изображено на фиг. 3 в отношении первой шарнирной руки 31, такие степени свободы, которые необходимы и являются достаточными для изготовления песчаных стержней в машине 100 согласно настоящему изобретению: вертикальное движение G1 соответствующей шарнирной руки 21, 31, 41, вращательное движение G2 соответствующей шарнирной руки 21, 31, 41 и качательное движение G3 соответствующей шарнирной руки 21, 31, 41. Кроме того, каждая шарнирная рука 21, 31 и 41 предпочтительно содержит конец, подходящий для поддержания соответствующего инструмента 2, 3 и 4, и каждый инструмент 2, 3 и 4 содержит участок, выполненный с возможностью взаимодействия с указанным концом соответствующей шарнирной руки 21, 31 и 41. Это взаимодействие предпочтительно осуществляется посредством шпунтового соединения.
Хотя машина 100, показанная на фигурах, содержит нижний фасонный инструмент и верхний фасонный инструмент, машина для изготовления песчаных стержней согласно настоящему изобретению может также использоваться с другими типами изготовления песчаных стержней, такими как изготовление песчаных стержней с помощью аддитивной технологии. В аддитивной технологии слой песка перемещается на платформу машины или в ящик указанной машины (функциональное положение), затем смола или другой эквивалентный материал перемещается на предыдущий слой песка с требуемой формой, и при этом слои песка и смолы перемещаются так чередующимся образом, и с таким количеством слоев, какое потребуется. После перемещения нужного количества слоев, материал, размещенный на платформе (или в ящике), отверждается с получением окончательного песчаного стержня. Отверждение может осуществляться, например, под воздействием тепла. Поэтому для данного типа изготовления песчаных стержней машина содержит платформу или ящик вместо верхнего и нижнего фасонных инструментов. В этом случае дополнительно инструмент для транспортировки может быть приспособлен для перемещения песка и смолы (например, при движении в одном направлении он наносит слой песка, а при движении обратно он наносит слой смолы), или она может содержать два координируемых инструмента для транспортировки (один для песка, а другой для смолы), или она может содержать столько приспособлений для транспортировки, сколько потребуется. Инструмент для отверждения в этом случае не наносит какую-либо текучую среду поверх материала, перемещенного с помощью приспособления для транспортировки (или с помощью приспособлений для транспортировки), и он может быть приспособлен, например, для нагрева указанного материала. Машина согласно настоящему изобретению содержит в этом случае по меньшей мере одну шарнирную руку для передвижения необходимых инструментов, хотя предпочтительно она содержит шарнирную руку для каждого из указанных инструментов.