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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Anreingussform zur sequentiellen
Herstellung von einstückigen „Endlos-Elementen"
aus mehrfach aneinander gereihten, identischen Gussteilen, bestehend aus
wenigstens zwei, zum Gussteil komplementären Negativeinzelformen,
die durch je einen Verbindungskanal zur Formung je eines Verbindungssteges miteinander
verbunden sind.
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Gemäß aktuellem
Stand der Technik wird „Endlos-Elemente" sehr zahlreich
verwendet. Dazu zählen Profile, die „am laufenden
Meter" quasi endlos produzierbar sind – zum Beispiel durch
Extrudieren, unbeschränkt aneinander reihbare Elemente
wie Antriebsketten sowie die Materialzuführungen zu automatischen
Produktionsmaschinen, bei denen identische Elemente auf einem Trägerband
aufgebracht werden und dort durch Kleben, Nieten, Schweißen oder
eine andere Technologie befestigt werden.
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Ebenfalls
bekannter Stand der Technik ist, dass in großen Stückzahlen
benötigte Kunststoff- oder Metallkleinteile wie Halteklammern,
Klipse, Dübel, Distanzplatten oder Halterungen mitsamt
einem Verbindungssteg zwischen je zwei Kleinteilen aus dem gleichen
Werkstoff gegossen, gepresst oder geschnitten werden, im nächsten
Schritt in den Verarbeitungsautomaten eingeführt werden
und dort in die zu nutzenden Kleinteile und die zu entsorgenden
Verbindungsstege durch Handlingseinrichtungen aufgeteilt werden.
Dabei weisen diese Mehrfachmaterialstreifen meistens nur eine begrenzte
Länge auf, die durch die Größe der Herstellungsform
begrenzt ist. Dadurch entstehen relativ kleine Einheiten, die ein häufiges
Wechseln in der Materialzuführung erforderlich machen.
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Für
Kunststoffteile beschreibt zum Beispiel
DE 3640984 eines der vielen Verfahren,
mit denen regelmäßig wiederkehrende Gussteile
um ein Trägerband herum gespritzt werden. Charakteristisch
ist das Trägerband, welches von Außen zugeführt
werden muss, für ein prinzipiell endloses Teil also immer wieder
neu an zusetzen ist. Diese Verbindungsstelle ist nicht nur eine
zusätzliche Verdickung, sondern auch eine produktionstechnische
Erschwernis. Ein weiterer Nachteil ist, dass das Trägerband
innerhalb der Verarbeitungsmaschine nur mit einigem Aufwand zu durchtrennen
ist, da es so stark sein muss, dass es alle Formteile ohne Reißen
des Trägerbandes bewegt, jedoch keine durch Kerben oder
andere Einschnürungen vorgegebenen Soll-Bruchstellen aufweist.
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Auf
diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt,
eine Vorrichtung zu schaffen und ein Verfahren zu definieren, mit
dem die Herstellung eines Endlosmaterialbandes mit regelmäßig wiederkehrenden
Gussteilen aus einem einzigen, homogenen Werkstoff mit nur einer
einzigen Form gemäß den für das Gießen üblichen
Verfahren, wie zum Beispiel Spritzgießen, möglich
ist. Das Verfahren soll für Kunststoff sowie für
alle anderen Materialien geeignet sein, die nach dem ersten Aushärten
in der Form gar nicht oder nur sehr gering schrumpfen. Dabei soll
die Verwendung von Werkstoffen möglich sein, die entweder
thermoplastisch verformbar sind, also durch wiederholtes Erhitzen
in einen flüssigen Aggregatzustand gebracht werden, oder
von Werkstoffen, die nach dem Aushärten irreversibel erhärten,
wie zum Beispiel Zweikomponenten-Kunststoffe.
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Als
Lösung schlägt die Erfindung eine Anreingussform
vor, bestehend aus wenigstens zwei Negativeinzelformen, die durch
je einen Verbindungskanal zur Formung je eines Verbindungssteges miteinander
verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der beiden äußeren
Negativeinzelformen ein zweiter, identischer Verbindungskanal angesetzt
ist, wobei der jeweilige Ansatzpunkt und die jeweilige Ausrichtung
der beiden Verbindungskanäle für beide äußeren
Negativeinzelformen identisch ist und der zweite Verbindungskanal
nach außen hin wenigstens an seiner dem Ansatzpunkt gegenüberliegenden
Seite offen ist und dort durch einen Verschluss verschließbar
ist.
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Diese
Gussform ist nach den Erfahrungen und Kenntnissen aufgebaut, die
für das Vergießen des gewünschten Werkstoffes
bekannt sind, also auf thermoplastische Kunststoffe, Mehrkomponenten-Kunststoffe,
Metalle oder Verbundwerkstoffe, wie zum Beispiel ein Gemisch aus
Holzspänen und Kunststoff. Dazu zählen entsprechende
Einfüllöffnungen, Entlüftungsöffnungen,
die Einhaltung von Mindestquerschnitten, die einen Zutritt der flüssigen Gussmasse
in alle Bereiche der Form ermöglichen, Kühl – oder
Heizeinrichtungen, die Formgebung ohne Hinterschneidungen oberhalb
oder unterhalb der Trennungslinie der Formteile bzw. zusätzlich
Einschubelemente für Hinterschneidungen sowie Werkzeuge
zur Entnahme des entstandenen Gusselementes. Alle diese Einzelheiten
entsprechen dem aktuellen Stand der Technik und sind dem Fachmann wohl
vertraut, weshalb sie in dieser Patentanmeldung nicht weiter erläutert
werden müssen.
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Die
Grundidee dieser Erfindung ist es, dass das gesamte Gusselement
aus wenigstens zwei zueinander identischen Gussteilen besteht, die
durch einen Verbindungssteg miteinander verbunden sind. Die Gussform
für jedes einzelne Gussteil wird als Negativeinzelform
bezeichnet. In einer erfindungsgemäßen Anreingussform
sind also wenigstens zwei Negativeinzelformen enthalten. Diese beide
Negativeinzelformen müssen mit einem Verbindungskanal untereinander verbunden
werden, welcher zur Formung des Verbindungssteges zwischen den beiden
Gussteilen dient. Anhand dieser beispielhaften Ausführung
der Anreingussform mit der Mindestanzahl von zwei Negativeinzelformen
soll die Grundidee der Erfindung erläutert werden. Es ist
das Kennzeichen dieser Erfindung, dass an einer der beiden äußeren
Negativeinzelformen ein zweiter Verbindungskanal angesetzt ist,
der zum ersten, inneren Verbindungskanal identisch ist, wobei mit „identisch"
hier nicht nur eine gleiche Formgebung gemeint ist, sondern auch der
gleiche Ansatzpunkt an der Negativeinzelform und die gleiche Ausrichtung
in Bezug auf die Negativeinzelform. Dieser zweite Verbindungskanal
führt an die Außenseite der Anreihgussform und
ist dort geöffnet, wobei wichtig ist, dass er tatsächlich
absolut identisch zum inneren Verbindungskanal ist. Ausgeschlossen
ist eine Verlängerung des Kanals, möglich ist
jedoch, dass der zweite Verbindungskanal kürzer als sein
Pendant im Inneren ist.
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Nur
dann ist die erfindungsgemäße Nutzung der Anreingussform
möglich. Das dafür vorgeschlagene Verfahren besteht
aus drei Schritten. Im ersten Schritt wird die Anreingussform mit
einem Verschluss in dem nach außen führenden Verbindungskanal
verschlossen und ausgegossen. Im zweiten Schritt wird das entstandene
Gusselement herausgenommen und um ein Gusselement versetzt wieder
in die Form eingelegt. Dazu muss der Verschluss entfernt werden,
weil erst dann der nach außen führende Verbindungskanal
Platz für den Verbindungssteg bietet, der zuvor im Inneren
der Anreingussform entstanden ist. Dadurch dichtet der innen entstandene
Verbindungssteg den nach außen weisenden Verbindungskanal ab.
Gleichzeitig hält er das daran befestigte zweite Gussteil
fest, sodass es außen an der verschlossenen Anreingussform
schwebt. Im Inneren der Gussform ist in diesem zweiten Schritt eine
der beiden Negativeinzelformen durch ein fertiges Gussteil ausgefüllt – frei
ist nur der innere Verbindungskanal und die daran angrenzende Negativeinzelform.
Wenn diese beiden Hohlräume ausgegossen werden, entsteht ein
Gusselement, das aus nunmehr drei identischen Gussteilen besteht,
die jeweils durch Verbindungsstege miteinander verbunden sind. Dieses
Teil kann wiederum um ein Gussteil versetzt in die Anreingussform
eingelegt werden, sodass das nächste, das vierte Gussteil
angeformt werden kann.
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Auf
diese Weise entsteht ein prinzipiell endloses Gusselement aus einer
im Prinzip nicht begrenzten Anzahl von identischen Gussteilen, die
sich immer wiederholen.
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Für
das Prinzip der Erfindung ist es nicht relevant, ob teilweise flexible
Materialien verwendet werden, die sich aufrollen lassen oder ob
die Materialien so wenig flexibel sind, dass sie nur als Profil
abgelängt werden können. Ebenso ist es denkbar,
dass die Verbindungsstege nur die Funktion eines Transportmediums
und einer Zuführhilfe übernehmen und deshalb in
einer Verarbeitungsmaschine wieder entfernt werden.
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Eine
andere, mögliche Ausführungsform bezieht sich
auf Endloselemente, bei denen die Verbindungsstege zwischen den
einzelnen Gusselementen mit zur gewünschten Form und/oder
Funktionalität zählen und deshalb mit verwendet
werden. Denkbare Anwendungen wären Bilderrahmen und Stuckleisten mit
regelmäßig wiederkehrenden, plastischen Dekorationselementen,
Zahnleisten, Nockenleisten oder Griffleisten.
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Es
ist auch denkbar, dass das „Endlos-Element" zur Anwendung
an einigen Stellen gebogen werden muss, wofür Einkerbungen
vorgesehen werden können, die als Soll-Knickstellen dienen.
Ein denkba rer Anwendungsfall wären Randleisten im Wohnungsbereich,
die einen Fußboden – oder Deckenbelag an der Kante
abdecken sollen. In diesen Fällen ist der Werkstoff so
zu wählen, dass er trotz der Deformation noch eine stabile
Verbindung an den Knickstellen behält. Dann kann ein Kreisbogensegment
durch Polygone angenähert werden. Eine andere Alternative
ist es, dass das Material so flexibel ist, dass es kontinuierlich
biegbar ist.
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Wenn
das Endprodukt wie eine Kette sehr häufig gebogen werden
soll, muss wiederum geprüft werden, ob der Werkstoff die
geforderte Anzahl von Biegezyklen ertragen kann. Falls eine Verstärkung aus
einem zweiten, sehr biegeelastischen, aber zugfesten Werkstoff erforderlich
ist, kann eine solche Verstärkung ebenfalls mit in die
erfindungsgemäße Anreingussform eingearbeitet
werden. Wenn das Ende dieser Verstärkung erreicht ist,
muss ein weiterer Abschnitt angeknüpft werden, wofür
gemäß aktuellem Stand der Technik zahlreiche Verfahren
bekannt sind, die auch hier anwendbar sind.
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In
einer weiteren, in der Praxis vermutlich bisher häufig
vorkommenden Variante, wird die erfindungsgemäße
Anreingussform nicht nur die Negativeinzelformen für zwei
Gussteile enthalten, sondern zusätzliche Kavitäten
(mitunter auch Formnester genannt), welche zwischen derjenigen Negativeinzelform,
die mit zwei Verbindungskanälen ausgestattet ist und dem
inneren Verbindungskanal eingefügt sind. Diese Kavitäten
können identisch zu den äußeren Negativeinzelformen
sein und auch die Verbindungskanäle können identisch
in Bezug auf Form und Ausrichtung ausgeführt werden. Eine
weitere, denkbare Alternative ist, dass die zwischen den äußeren
Negativeinzelformen eingefügten, weiteren Kavitäten
zwar identische Negativeinzelformen sind, jedoch durch andere und/oder
gekrümmte Verbindungsstege miteinander verbunden sind.
Dadurch ist die Herstel lung eines „Endlos-Elementes" möglich, dass
in der Formtrennungsebene gekrümmt ist.
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Denkbar
ist sogar die Produktion eines ringförmigen Gusselementes.
Zum Schließen dieses Ringes ist es jedoch nötig,
dass beide äußeren Negativeinzelformen der Anreingussform
einen nach außen offenen Verbindungskanal aufweisen. Bei
teilflexiblem Gussmaterial ist es möglich, zum Schließen des
Ringes das fast fertige Gusselement so zu biegen, dass sowohl die
linke, als auch die rechte Negativgussform mit den beiden endständigen
Gussteilen des soweit vorgeformten Gusselementes bestückt wird.
In einem letzten Schritt wird dann der Verbindungskanal ausgegossen
und verbindet dadurch die beiden endständigen Gussteile
des Gusselementes.
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Als
eine weitere, vorteilhafte Ausführungsform schlägt
die Erfindung vor, dass der nach außen hin offene Verbindungskanal
wahlweise heizbar oder kühlbar ist. Das ist insbesondere
bei der Verwendung von thermoplastischen Werkstoffen von Vorteil:
Im ersten Schritt kann dadurch der nach außen hin offene
Verbindungskanal optimal ausgegossen werden. Im zweiten Schritt,
wenn in diesem Verbindungskanal ein bereits fertig gegossener Verbindungssteg
eingelegt wird, ist es von Vorteil, wenn dieser Verbindungssteg
gut gekühlt wird, damit er so stabil ist, dass er das daran
befestigte und nach außen herausragende Gussteil und alle
weiteren Verbindungsstege und Gussteile, die daran hängen
können, sicher tragen kann.
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Bei
der Verwendung von thermoplastischen Kunststoffen oder beim Ausgießen
mit Metallen verbindet sich der frisch gegossene Verbindungssteg am
Ende des Verbindungskanals mit dem in der Negativeinzelform eingelegten
Gussteil durch die teilweise Wiederverflüssigung des ansonsten
bereits fertig geformten Gussteiles, wodurch eine feste und belastbare
Verbindung zwischen dem neuen Verbindungssteg und dem alten, im
vorherigen Schritt bereits gegossenen Gussteil entsteht.
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Für
Werkstoffe, bei denen diese Wiederverflüssigung nicht möglich
ist, schlägt die Erfindung vor, dass dem mit nur einem
einzigen Verbindungssteg versehenen Gussteil an seiner späteren
Berührungsstelle mit dem im nächsten Schritt hinzuzufügenden, zweiten
Verbindungssteg ein Verbindungssackloch eingeformt wird. In dieses
Verbindungssackloch kann im nächsten Schritt der flüssige
Werkstoff hineinfließen und bildet dadurch eine innige
Verbindung des Verbindungssteges mit dem Gussteil herstellen. Insbesondere
in den Fällen, in denen der flüssige Werkstoff
sich nicht durch teilweises Anläsen fest mit dem bereits
erhärteten Werkstoff des Gussteiles verbindet, ist es sinnvoll,
das Verbindungssackloch an seinem innerem Ende mit wenigstens einer, über
den Querschnitt der Eingangsöffnung hinausragenden Verdickung
zu versehen. Diese Verdickung verhindert, dass der eingegossene
Verbindungssteg bei Zugbelastung wieder aus dem Gussteil herausrutscht.
Zur Herstellung ist eine zweiteilige Einlege-Form bekannter Stand
der Technik.
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Für
flexible und/oder teilflexible Materialien ist es eine weitere,
vorteilhafte Ausführungsform, wenn die Verdickung als Wiederhaken
geformt wird, weil dann sogar im Fall einer aus hoher Zugbelastung resultierenden
Verdünnung des Verbindungssteges das eingegossene Ende
nicht aus dem Verbindungssackloch herausrutschen kann.
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Im
Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung
anhand von Beispielen näher erläutert werden.
Diese sollen die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern
nur erläutern. Es zeigt in schematischer Darstellung:
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1 untere
Hälfte einer Anreingussform mit zwei Negativeinzelformen
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2 wie 1,
jedoch mit einem bereits fertig gegossenem und um ein Gussteil versetzt
wieder eingelegten Gusselement
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3 wie 2,
jedoch mit einem Verbindungssackloch im äußeren
Gussteil
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Die Figuren zeigen im Einzelnen:
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In 1 ist
die untere Hälfe einer Gussform für ein Gusselement
gezeigt, dass in diesem Beispiel aus zwei, etwa zylindrischen Gussteilen 1 besteht, die über
einen Verbindungssteg 5 miteinander verbunden werden. Dieses
Gussteil ist in 1 nicht gezeichnet, sondern
nur die jeweils untere Hälfte der zum Gussteil komplementären
Negativeinzelform 11 und des zum Verbindungssteg komplementären
Verbindungskanals 2. Im linken Teil des Bildes ist diejenige
Negativeinzelform 11 eingezeichnet, die nur an einem einzigen
Verbindungskanal 2 angeschlossen ist. Im rechten Teil des
Bildes ist eine identische Negativeinzelform 11 zu sehen,
die zu beiden Seiten an einen Verbindungskanal 2 angeschlossen
ist. Dabei ist der rechts zu erkennende Verbindungskanal 2 bis an
die Außenkante der Anreihgussform herangeführt.
Vom Ansatzpunkt 12 an der Negativeinzelform 11 bis
zur Kante der Gussform ist der nach außen weisende, rechts
dargestellte Verbindungskanal 2 absolut identisch zum inneren
Verbindungskanal 2.
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In
der dargestellten Konfiguration ist der nach außen weisende
Verbindungskanal 2 durch einen Verschluss 3 verschlossen.
Diese Konfiguration wird für den ersten Schritt des Gussverfahrens
benötigt, in dem das Anfangsstück des „Endlos-Elementes"
hergestellt wird.
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In 2 ist
die gleiche Anreingussform gezeichnet wie in 1, hier
jedoch mit einem bereits gegossenen Gusselement, das bereits aus
der Anreingussform entnommen ist und um eine Negativeinzelform versetzt
wieder eingelegt ist.
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In 2 wird
nachvollziehbar, dass der Verbindungssteg 5 zwischen den
beiden Gussteilen 1 in den nach außen führenden
Verbindungskanal 2 eingesetzt ist und diesen dabei komplett
füllt und abdichtet. Ebenso ist in der rechts dargestellten
Negativeinzelform 11 ein Gussteil 1 eingesetzt,
das diese Negativeinzelform 11 ebenfalls vollständig
ausfüllt und dadurch das weitere Eindringen von Gussmaterial
aus dem Verbindungskanal 2 verhindert.
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Wenn
die noch freie Negativeinzelform 11 mit dem flüssigen
Werkstoff beschickt wird, ist in 2 nachvollziehbar,
wie die flüssige Füllung dieses Hohlraumes mit
weiterem Ansteigen des Flüssigkeitspegels auch in den Verbindungskanal 2 hineinläuft
und die vordere Stirnseite des Gussteiles 1 erreicht. Dadurch
benetzt der flüssige Werkstoff die Stirnseite des bereits
fertig gegossenen Gussteiles 1 und schmilzt sie an, wodurch
eine innige Verbindung zwischen dem ansonsten starrem Gussteil 1 und dem
flüssigen Werkstoff im Verbindungskanal 2 entsteht.
Mit diesem Schritt der Produktion entsteht also ein weiterer Verbindungssteg 5,
der an das bereits früher gegossene Gussteil 11 angeschmolzen
ist und an seinem anderen Ende ein weiteres Gussteil 1 trägt.
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In 2 wird
deutlich, dass dabei ein Gusselement entsteht, das aus insgesamt
drei Stück Gussteilen 1 besteht. Dieses Gusselement
kann wiederum aus der Anreingussform herausgehoben und um eine Negativeinzelform 11 weiter
wieder eingesetzt werden, sodass das nächste Gussteil 1 über
einen weiteren Verbindungssteg 5 angeformt werden kann.
Dieser Prozess ist im Prinzip ohne Unterbrechung fortsetzbar, wodurch
ein „Endlos-Element" entsteht.
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In 3 ist
die gleiche, untere Hälfe der Anreingussform dargestellt,
die auch in den 1 und 2 zu sehen
ist. Der Unterschied ist die Einlegform 6, die in die Negativeinzelform 11 hineinragt.
Sie dient zur Erzeugung eines sogenannten „Verbindungssackloches" 4 im
Gussteil 1. In der dargestellten Ausführungsvariante
ist die Einlegform 6 sogar zweiteilig ausgebildet. Der
eine Teil der Einlegform 6 weist einen nach außen
gerichteten Widerhaken auf, der eine Verdickung 41 am inneren
Ende des Verbindungssackloches 4 bildet. Um diese Hinterschneidung
nach dem Guss aus dem vom Teil 1 heraus lösen
zu können, ist die Aufteilung der Einlegform 6 in zwei
Abschnitte erforderlich.
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Zum
Entformen wird im ersten Schritt der vordere Abschnitt herausgezogen
und im zweiten Schritt der hintere Abschnitt mit dem Widerhaken nach
vorne bewegt und erst dann seitlich aus dem Gussteil 11 herausgezogen.
Im 3 ist in der Bildmitte ein Gussteil 1 mit
einern Verbindungssackloch 4 zu erkennen. Mit gestrichelten
Linien ist die Verdickung 41 am inneren Ende des Verbindungssackloches 4 eingezeichnet.
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In 3 wird
plausibel, dass flüssiger Werkstoff über den Verbindungskanal 2 auch
in das Verbindungssackloch 4 und die daran an schließende Verdickung 41 einfließt
und nach dem Erkalten bzw. Erhärten sich in dem Verbindungssackloch 4 und
insbesondere in der Verdickung 41 verhakt. Sogar für den
Fall, dass beim Erkalten oder Erhärten keine kraftflüssige
Verbindung innerhalb des Verbindungssackloches aufgebaut wird, bleibt
der Widerhaken als geometrisches Element, welches die Übertragung von
Zugkräften aus dem Verbindungssteg 5 auf das daran
anschließende Gussteil 1 ermöglicht.
Auf diese Weise können auch giessbare Werkstoffe miteinander
verbunden werden, bei denen ansonsten durch Aufbringung des flüssigen
Aggregatzustandes auf gleiches Material im festem und ausgehärtetem Zustand
keine kraftschlüssige Verbindung erzeugt wird.
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- 1
- Gussteil
- 11
- Negativeinzelform,
komplementär zu Gussteil 1
- 12
- Ansatzpunkt
von Verbindungskanal 2 an Negativeinzelform 11
- 2
- Verbindungskanal,
verbindet zwei Negativeinzelformen 11
- 3
- Verschluss,
für zweiten, nach außen offenen Verbindungskanal
- 4
- Verbindungssackloch,
in Negativeinzelform 11
- 41
- Verdickung,
am inneren Ende des Verbindungssacklochs 4
- 5
- Verbindungssteg,
verbindet je zwei Negativeinzelformen 11
- 6
- Einlegeform,
zur Herstellung des Verbindungssackloches 4
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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