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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Gussform mit den oberbegrifflichen
Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. auf ein Gießverfahren zum Gießen eines
keramischen Gussteils unter Verwendung einer Gussform.
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EP 1 088 634 A2 beschreibt
eine Gussform zum Gießen
von Sanitärartikeln
wie einer Toilettenschüssel.
Die Gussform besteht aus drei Formteilen, wobei ein erstes Formteil
auf das zweite Formteil entgegen einer Entformungsrichtung aufgesetzt
werden kann und nach dem Gießen
eines Gussteils in Entformungsrichtung von dem zweiten Formteil
abgenommen werden kann. Bei einem Gussverfahren wird in einen zwischen
den zusammengesetzten Formteilen gebildeten Gießraum Schlicker eingebracht,
worunter eine Suspension aus feinem keramischen Material und Flüssigkeit,
insbesondere Wasser, zu verstehen ist. Die Formteile bestehen aus
einem permeablen Material, durch welches der Flüssigkeitsgehalt des Schlicker
nach außen
entweichen kann. An der Innenwand setzt sich dabei das restliche
Material des Schlickers unter Ausbildung eines Scherben ab, so dass
mit zunehmender Gießzeit
das Gussteil ausgebildet wird.
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Problematisch
ist die Ausbildung einer in der Entformungsrichtung des ersten Formteils
hinterschnittigen Wand des Gussteils. Um entsprechende Konturen
ausbilden zu können,
wird vorgeschlagen, ein Einsatzformteil innerhalb des Gießraums anzuordnen,
wobei das Einsatzformteil mittels einer Verstelleinrichtung innerhalb
des Gießraums
zwischen einer hinterschnittigen Gießposition und einer nicht hinterschnittigen
Entformungsposition in einer Ebene mittels einer Verschiebebewegung
senkrecht zur Entformungsrichtung verstellbar ist. Zum Verstellen ist
innerhalb des Gussraums eine Antriebsvorrichtung angeordnet, welche
das Einsatzformteil mittels einer Zuführung oder Abführung einer
hydraulischen Flüssigkeit
verstellt. Eine solche Anordnung ist mit einer Vielzahl von Nachteilen
behaftet. Durch die üblicherweise
sehr abrasive Wirkung des Schlickermaterials verschleißen die
Komponenten des Antriebs sehr schnell. Außerdem ist eine solche Anordnung sehr
wartungsintensiv. Ein weiteres Problem besteht darin, dass durch
die erforderliche Verschiebbarkeit des Einsatzformteils parallel
zu einer Wandung des ersten Formteils, an dem der Antrieb befestigt
ist, Dichtigkeitsprobleme auftreten können. Außerdem verschleißen die
aneinander reibenden Bereiche von dem ersten Formteil und dem benachbarten
Einsatzformteil bei zwischen diese geratendem Schlicker schnell,
verschleißen
wodurch die Lebensdauer sowohl des ersten Formteils als auch des
Einsatzformteils reduziert wird.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Gussform bzw.
ein entsprechendes Gießverfahren
zum Gießen
eines keramischen Gussteils mittels einer solchen Gussform vorzuschlagen.
Insbesondere soll ein Mechanismus vorgeschlagen werden, welcher
hinsichtlich Verschleiß durch abrasiven
Schlicker unempfindlich ist oder einfach austauschbare Komponenten
aufweist. Vorzugsweise soll die Lebensdauer des ersten Formteils
und des Einsatzformteils erhöht
werden.
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Dies
Aufgabe wird durch eine Gussform mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 bzw. durch ein Gießverfahren
zum Gießen
eines keramischen Gussteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
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Bevorzugt
wird demgemäß eine Gussform, insbesondere
Schlickergussform mit zumindest einem ersten und einem zweiten Formteil,
welche zusammengesetzt einen Gießraum zum Gießen eines insbesondere
keramischen Gussteils in Form z. B. eines sanitären Artikels wie einer Toilette
ausbilden. Außerdem
weist die Gussform ein Einsatzformteil zum Ausbilden einer hinterschnittigen
Wand des Gussteils in einer Entformungsrichtung des ersten Formteils
auf. Eine Verstelleinrichtung zum Verstellen des Einsatzformteils
innerhalb des Gießraums
ermöglicht
ein Verstellen des Einsatzformteils zwischen einer hinterschnittigen
Gießposition
und einer nicht hinterschnittigen Entformungsposition. Vorteilhaft
wird eine solche Gussform dadurch, dass die Verstelleinrichtung
einen Verschwenkungsmechanismus zum Verschwenken des Einsatzformteils
beim Verstellen zwischen der Gießposition und der Entformungsposition
aufweist.
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Gemäß einem
bevorzugten Gießverfahren unter
Einsatz einer solchen Gussform wird somit das Einsatzformteil beim
Verstellen zwischen der Gießposition
der Entformungsposition auf vorteilhafte Art und Weise verschwenkt.
Das Einsatzformteil wird dabei in der Gießposition bevorzugt in Entformungsrichtung
gegen das erste Formteil gezogen, so dass eine gute Abdichtung zwischen
diesen Komponenten entsteht.
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Durch
das Verschwenken findet eine aneinander reibende Bewegung lediglich
in einem kleinen Gelenkbereich statt, sofern in diesen Gelenkbereich Schlicker
eindringen sollte. Große
Reibflächen
werden vermieden, da Einsatzformteil und erstes Formteil keine Flächen mehr
benötigen,
an welchen diese beim Verstellen zueinander gleiten und beim Eindringen
von Schlicker reiben würden.
Um ein Verschwenken zu ermöglich,
ist eine Verstelleinrichtung mit nur wenigen Komponenten erforderlich,
so dass die Anzahl durch Verschleiß aufgrund Kontakt mit dem Schlicker
gefährdeter
Komponenten sehr gering ist.
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Beim
Wechsel zwischen der Entformungsposition und der Gießposition
bzw. umgekehrt ist es vorteilhaft, wenn die Verstelleinrichtung
ausgebildet ist, das Einsatzformteil während der Verstellbewegung mit
einer Bewegungskomponente in Entformungsrichtung oder unter einem
Winkel schräg
zur Entformungsrichtung verstellen zu können. Dies ermöglicht ein
Verstellen des Einsatzformteils in einer zur Entformungsrichtung
seitlichen Richtung und beim Wechsel zu der Gießposition ein abschließendes Anziehen der
Wandung des Einsatzformteils an eine Wandung des ersten Formteils
durch eine Bewegung bzw. eine wirkende Kraft in Entformungsrichtung.
Durch das derart feste Anliegen des Einsatzformteils an dem ersten
Formteil wird verhindert, das Schlicker zwischen diese eindringen
kann.
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Eine
vorteilhafte Umsetzung wird dadurch ermöglicht, dass das Einsatzformteil über ein
Einsatzformteil-Gelenk oder eine entsprechende Führung am ersten Formteil verschwenkbar
befestigt ist. Eine Führung
bietet den Vorteil, nicht nur eine Verschwenkung um eine feste Achse
zu ermöglichen, sondern
auch eine Verschwenkung längs
einer Führungsbahn
mit einer sich seitlich zur Entformungsrichtung verstellenden Verschwenkachse
zu ermöglichen.
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Vorteilhaft
ist in dem ersten Formteil eine Durchgangsöffnung ausgebildet, durch welche
ein verstellbares Verstellelement zum Einsatzformteil hindurchragt.
Ein Antrieb ist dadurch außerhalb
des Gussraums und vorzugsweise außerhalb des ersten Formteils,
beispielsweise an dessen Außenseite oder
sogar getrennt vom ersten Formteil anordbar. Ein solcher Antrieb
ist vorzugsweise als ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder ausgebildet.
Mechanische oder elektromechanische Antriebe sind jedoch prinzipiell
ebenfalls vorteilhaft umsetzbar. Insbesondere bei einer solchen
Lösung
mit einem Verstellelement, welches durch eine Durchgangsöffnung des ersten
Formteils hindurchragt, erfolgt die verschwenkbare Befestigung des
Einsatzformteils an dem zumindest einen Verstellelement über ein
Gelenk. Falls zwischen das Einsatzformteil und das erste Formteil
Schlicker geraten sollte, würde
lediglich eine einfache Gelenkverbindung zwischen dem Einsatzformteil
und dem Verstellelement durch den Schlicker angegriffen werden können, so
dass ein Reparatur auf einfach Art und Weise möglich ist. Gegebenenfalls können derart
einfach aufgebaute Komponenten aber auch entsprechend überdimensioniert werden,
um einen möglichen
Verschleiß durch
Schlickereinwirkung zu kompensieren.
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Insbesondere
bei einer Ankopplung des Einsatzformteils mittels zumindest eines
Verstellelements, welches durch eine Durchgangsöffnung in dem ersten Formteil
hindurchragt, ist die Verstelleinrichtung besonders vorteilhaft
ausgebildet, wenn das Einsatzformteil in der Gießposition mittels der Verstelleinrichtung
mit einer Kraftkomponente in Entformungsrichtung abdichtend gegen
eine die Durchgangsöffnung
umgebende Wand des ersten Formteils ziehbar ist.
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Das
verschwenkbare Befestigen des Einsatzformteils erfolgt an dem Gelenk
zum Verstellelement vorzugsweise in einer Linie seitlich des Schwerpunktes
des Einsatzformteils, so dass beim Verstellen des Verstellelements
und damit des Einsatzformteils entgegen der Entformungsrichtung
in den Gießraum
hinein dass Einsatzformteil aufgrund des zum Gelenk seitlichen Schwerpunktes
automatisch eine Verschwenkbewegung durchführt. Eine in der Gießposition
oberhalb des Gelenks befindliche Kante oder Fläche des Einsatzformteils wirkt
beim Bewegen in Entformungsrichtung durch Anliegen an z. B. einer
unteren Wand des ersten Formteils als Verschwenkungshilfe in die
Gießlage
des Einsatzformteils. Besonders vorteilhaft ist diese Anordnung
entsprechend mit einem oder mehreren Verstellelementen, welche auf
einfache Art und Weise mittels einer Zylinderanordnung verstellbar
sind, wobei die Zylinderanordnung das oder die Verstellelemente
vorzugsweise mit einer Bewegung in bzw. entgegen der Entformungsrichtung
bewegt und diese Verstellelemente vorzugsweise durch eine Durchgangsöffnung in
dem ersten Formteil hindurchführen.
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Zusätzlich dazu
oder alternativ dazu kann auch eine verschwenkbare Befestigung des
Einsatzformteils über
ein Einsatzformteil-Gelenk erfolgen, mit welchem das Einsatzformteil
selber an einer Innenseite des ersten Formteils angelenkt ist.
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Um
zu verhindern, dass das Einsatzformteil an seinen sämtlichen
Wandungen während
des Gießvorgangs
einen Scherben ausbildet, sind nur Wandbereiche des Einsatzformteils
für die
im Schlicker enthaltene Flüssigkeit
durchlässig,
an welchen ein Scherben ausgebildet werden soll. Auf einfache Art
und Weise wird dies dadurch erreicht, dass eine Dichtungsschicht
außenseitig
am Einsatzformteil angeordnet wird, wo kein Scheren gebildet werden
soll. Eine solche Dichtungsschicht kann besonders einfach als aufgestrichene
und/oder aufgespritzte Schicht aus beispielsweise Lack ausgebildet
und später
bei Bedarf erneuert werden.
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Gemäß erster
Versuche erscheint ein Dreh- und/oder Verschwenkungspunkt für das Einsatzformteil
besonders vorteilhaft angeordnet zu werden, wenn der Dreh- und/oder
Verschwenkungspunkt oberhalb des in der Gießposition befindlichen Einsatzformteils
und/oder oberhalb des Gießraums
angeordnet ist.
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Ein
Ausführungsbeispiel
wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
seitliche Schnittansicht durch eine Schlickergussform mit einem
Einsatzformteil zum Ausbilden einer hinterschnittigen Wand, wobei die
Gussform in einer Gießposition
mit einem bereits zumindest teilweise gegossenen Gussteil dargestellt ist,
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2 die
Gussform gemäß 1 mit
dem Einsatzformteil in einer Entformungsposition und
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3 eine
Schnittansicht mit einer alternativen Lageranordnung für das Formteil
in einer solchen Gussform.
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1 zeigt
eine beispielhafte Gussform, wie sie typischerweise als Schlickergussform
zum Anwenden eines Schlickerguss-Gießverfahrens eingesetzt wird,
um ein keramisches Gussteil 4 auszubilden. Die dargestellte
Gussform besteht aus einem ersten und einem zweiten Formteil 1, 2 sowie
bei der dargestellten speziellen Ausführungsform zusätzlich einem
weiteren seitlichen Formteil 2a. Die zusammengesetzten
Formteile 1, 2, 2a bilden zwischen sich einen
Gießraum 3 aus,
wobei an den Innenwandungen der Formteile 1, 2, 2a durch
Ablagerung von festen Partikeln eines Schlickers S das Gussteil 4 ausgebildet
wird. Die Ausbildung des Gussteils 4 erfolgt dadurch, dass
im Schlicker S enthaltene Flüssigkeit durch
die Wände
der Formteile 1, 2, 2a hindurchdringen
kann, wobei sich feste Partikel an den Wandoberflächen ablagern.
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Zum
Ausbilden einer hinterschnittigen Wand 5, gegebenenfalls
auch einfach nur einer hinterschnittigen Struktur, ist in dem Gießraum 3 ein
Einsatzformteil 6 eingesetzt, durch dessen Körper hindurch
dem Schlicker S ebenfalls dessen Flüssigkeit entzogen wird. Dadurch
bildet sich an einer entsprechend ausgestalteten Seitenwand 7 des
Einsatzformteils 6 ein Scherben in Form der hinterschnittigen Wand 5 aus.
Wände bzw.
Oberflächen
der Formteile 1 und des Einsatzformteils 6, an
welchen kein Scherben gebildet werden soll, d. h. an welchen kein
Material aus dem Schlicker S abgesetzt werden soll, sind für die im
Schlicker S enthaltene Flüssigkeit
möglichst
oder vollständig
undurchlässig
ausgebildet. Dies wird vorzugsweise durch das Aufbringen einer Dichtungsschicht 8 ermöglicht.
Eine solche Dichtungsschicht 8 kann besonders einfach durch
das Aufstreichen und/oder Aufspritzen eines geeigneten Materials,
beispielsweise eines Lacks mit ausreichender Festigkeit gegen die
abrasiven Eigenschaften des Schlicker S durchgeführt werden. Insbesondere das
Aufstreichen und Aufspritzen ermöglicht
auf einfache Art und Weise nach einigen Formzyklen eine solche Dichtungsschicht
wieder zu erneuern bzw. zu verstärken.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
werden Aussparungen in Form von Durchtrittsöffnungen durch die Wand des
Gussteils 4 dadurch ausgebildet, dass Einsätze 9 mit
flüssigkeitsdichtem
Körper
von außen
her durch die entsprechenden Formteile 2a bis in den Gießraum 3 geführt sind.
Im Fall des dargestellten seitlichen Formteils 2a, welches
zum Entformen in seitlicher Richtung wegbewegt wird, können derartige
Einsätze 9 fest
mit der Wandung des Formteils 2a verbunden sein, wobei
aber auch relativ zum Formteil in dieses hinein bzw. aus diesem
heraus verstellbare Einsätze
prinzipiell einsetzbar sind. Auch flüssigkeitsdichte Oberflächenabschnitte
sind einsetzbar.
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Zum
Einfüllen
des Schlicker S in den Gießraum 3 führt eine
Schlickerleitung 10 in Form beispielsweise eines Schlauches
durch die Wand zumindest eines der Formteile, beim dargestellten
Ausführungsbeispiel
durch die Wand des ersten Formteils 1 hindurch. Der Schlicker
S wird durch die Schlickerleitung 10 vorzugsweise mit hohem
Druck p0 in den Gießraum 3 eingepresst.
Zur Unterstützung
oder alternativ kann aber auch vorgesehen werden, dass außerhalb
der Formteile 1, 2, 2a ein Unterdruck
p1 relativ zu dem Druck im Gießraum 3 angelegt
wird. Prinzipiell sind auch rein passive Verfahrensweisen möglich, bei
denen die Formteile aus einem hochpermeablen und saugfähigen Material
ausgebildet sind, so dass Flüssigkeit
aus dem Schlicker S mittels Kappilarwirkung entzogen wird.
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Gemäß einer
ersten anhand der 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform
ist das Einsatzformteil 6 über ein Gelenk 11 verschwenkbar
an einem länglichen
Verstellelement 12 aufgehängt. Das Verstellelement 12 ist
an einer Kolbenstange einer Zylinderanordnung 13 angeordnet,
welche als ein Antrieb das Vertellelement 12 und über das
Verstellelemente 12 das Einsatzformteil 6 in Entformungsrichtung
e des ersten Formteils 1 relativ zum zweiten Formteil 2 verstellen
kann. Das Verstellelement 12 führt dabei von der Außenseite
des ersten Formteils 1 durch eine Durchgangsöffnung 15 hindurch,
welche durch das erste Formteil 1 führt. Vorzugsweise ist die Durchgangsöffnung 15 außenseitig
mittels einer Platte 19 oder eines sonstigen Verschlusses
oder mittels einer entsprechend groß dimensionierten Gehäuseanordnung
des Zylinders 13 abgedichtet.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
ist das Gelenk 11 in Entformungsrichtung e seitlich zum Schwerpunkt
SP des Einsatzformteils 6 angeordnet, so dass das Einsatzformteil 6 insbesondere
ohne eine Berührung
seiner oberseitigen Wandung mit dem ersten Formteil 1 in
eine Entformungsposition schwenkt, welche in 2 dargestellt
ist. Das Gelenk 11 ist dabei von einer in der hängenden
Position oben und oberhalb der Gelenks 11 befindlichen
Kante oder Fläche
des Einsatzformteils 6 beabstandet angeordnet, so dass
beim Verstellen des Einsatzformteil 6 in die Gießposition
gemäß 1 diese
in der Entformungsposition oben befindliche Kante an einer Innenwand 16 des
ersten Formteils 1 anliegt. Beim weiteren Hochziehen des
Gelenks 11 und damit des Körpers des Formteils 6 wird
bewirkt, dass diese obere Kante des Einsatzformteils 6 längs der
Innenwand 16 des ersten Formteils 1 vertellt wird
und das Formteil 6 selber um das Gelenk bzw. um einen imaginären Drehpunkt
R oberhalb des Gießraums 3 und/oder
innerhalb des ersten Formteils 1 verschwenkt wird. Möglich ist
dabei auch eine Ausgestaltung, bei welcher ein Verschieben der Kante
längs der
Innenwand 16 vermieden wird, wobei in diesem Fall die in
der Entformungsposition am Einsatzformteil 6 oben befindlich
Kante den Drehpunkt ausbildet.
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Abschließend wird
das Einsatzformteil 6 mittels des zumindest einen Verstellelements 12 fest
in Entformungsrichtung e gegen die Innenwand 16 des ersten
Formteils 1 gezogen, so dass dadurch die Durchgangsöffnung 15 dicht
verschlossen wird.
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Besonders
bevorzugt wird eine Anordnung, bei der über eine eigene Druckleitung 17 an
dem Einsatzformteil durch die Durchgangsöffnung 15 hindurch
ein eigener Unterdruck p2 anlegbar ist, so dass die hinterschnittige
Wand 5 an der Seitenwand 7 des Einsatzformteils 6 mit
individuell einstellbaren Druckbedingungen ausbildbar ist.
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Bei
dem dargestellten Antrieb handelt es sich um einen Hydraulikzylinder
mit entsprechenden Hydraulikleitungen 14 zum Zuführen bzw.
Abführen
eines Hydraulikmediums zu entsprechenden Zylinderkammern. Alternative
Anordnungen mit pneumatischen Antrieben, mechanischen Antrieben
oder elektromechanischen Antrieben sind jedoch prinzipiell ebenfalls
vorteilhaft einsetzbar.
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3 zeigt
eine alternative Ausführungsform,
bei der Komponenten mit Bezugszeichen gemäß 1 und 2 entsprechend
der Beschreibung zu den 1 und 2 baulich
und/oder funktionell ausgestaltet sind. Diesbezüglich wird auf die vorstehende
Beschreibung verwiesen. Gegenüber der
ersten Ausführungsform
unterscheidet sich diese zweite Ausführungsform dadurch, dass das
Einsatzformteil 6 nicht frei hängend in dem Gießraum 3 angeordnet
ist sondern mittels eines Einsatzformteil-Gelenks 18 an
dem ersten Formteil 1 verstellbar befestigt ist. Neben
einem reinen Drehgelenk mit einer festen Drehachse kann dabei als
Gelenk 18 auch eine Feder-/Nut-Führung oder dergleichen vorgesehen
werden, bei der die eigentliche Gelenkachse des Gelenks 18 selber
in einer Bahn geführt
wird, so dass ein Verschwenken nicht nur um eine feste Drehachse sondern
zugleich auch längs
einer geführten
Bahn ermöglicht
wird.
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Beide
Ausführungsformen
ermöglichen, dass
auf einfache Art und Weise das Einsatzformteil 6 in eine
Entformungsposition verschwenkbar ist, in welcher das gesamte Einsatzformteil 6 aus
einer Hinterschnittlinie 1 herausschwenkt, so dass beim
Abheben des ersten Formteils 1 in Entformungsrichtung e vom
zweiten Formteil 2 das Einsatzformteil 6 zusammen
mit dem ersten Formteil 1 angehoben werden kann, ohne dabei
an einen vorstehenden Rand des Gussteils 4 zu stoßen. Prinzipiell
ist nicht nur, wie dargestellt, die Ausbildung von hinterschnittigen Wänden 5 möglich, welche
in den Innenraum des Gussteils 4 hineinragen, sondern auch
von z. B. lediglich geringfügig
zurückspringenden
Umfangswandungen derartiger Gussteile 4.