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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Formkerns zum Ablegen von imprägnierten Fasern oder Gewebebändern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine solche Vorrichtung ist zum Beispiel aus der
EP 0 491 353 A1 bekannt. Vorrichtungen dieser Art werden in sogenannten automatisierten Faseraufbring(Automated Fiber Placement (AFP) oder automatisierten Bandlege(Automated Tape Laying(ATL)-Anlagen eingesetzt, die unter anderem bei der Herstellung von Rumpfsegmenten oder anderen Bauteilen von Flugzeugen aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen Verwendung finden, jedoch grundsätzlich auch bei der Herstellung von anderen Bauteilen mit unregelmäßig gekrümmten Oberflächen aus glasfaser- oder kohlefaserverstärkten Kunststoffen eingesetzt werden könnten, wie zum Beispiel im Jachtbau zur Herstellung von Schiffsrümpfen oder im Windkraftanlagenbau zur Herstellung von Flügeln oder Turbinengondeln. In diesen Anlagen werden mit einem flüssigen wärmehärtbaren Kunstharz imprägnierte Kohle- oder Glasfasern oder aus solchen Fasern hergestellte Gewebebänder auf einen als Vorlage für das Bauteil dienenden Formkern aufgebracht, indem ein oder mehrere von Roboterarmen getragene Faseraufbring- oder Bandlege-Köpfe in definierten Bewegungsbahnen an der Oberfläche des Formkerns entlang bewegt werden, wobei die Fasern oder Gewebebänder in einem vorgegebenen Muster auf der Oberfläche abgelegt und dabei gegen die Oberfläche angepresst werden. Dabei ist es insbesondere bei der Herstellung großer Bauteile von Vorteil, den Formkern zwischen zwei Trägereinheiten drehbar aufzunehmen oder einzuspannen und ihn während des Ablegens der imprägnierten Fasern oder Gewebebänder um eine horizontale Drehachse zu drehen, wie in der
EP 0 491 353 A1 beschrieben, wodurch sich u. a. die Zugänglichkeit der Formkernoberfläche für die Faseraufbring- oder Bandlege-Köpfe verbessern lässt.
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Da der Formkern anschließend zusammen mit dem durch das Ablegen und Anpressen der Fasern oder Gewebebänder auf der Oberfläche des Formkerns gebildeten Bauteil-Vorformling zur Härtung des flüssigen Kunstharzes in einen Ofen verbracht werden muss, muss der Formkern aus einem Material hergestellt werden, das etwa denselben Wärmedehnungskoeffizienten wie der faserverstärkte Kunststoff besitzt, zum Beispiel aus Invar. Infolge der nicht unbeträchtlichen Dichte dieses Materials weisen daher vor allem die zur Herstellung größerer Bauteile dienenden Formkerne ein erhebliches Gewicht und große Abmessungen auf. Dies erschwert eine genaue Positionierung der Formkerne zwischen den beiden Trägereinheiten ebenso wie die Aufnahme der entgegengesetzten Stirnenden der Formkerne in geeigneten Aufnahmeeinrichtungen der Trägereinheiten, da nach der Aufnahme eine merkliche Verformung der als Vorlage dienenden Oberflächen der Formkerne infolge von Verspannungen der Formkerne, Fertigungstoleranzen oder unterschiedlichen Wärmedehnungen vermieden werden muss.
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Aus der
DE 93 06 406 U1 ist bei einer Vorrichtung zum Herstellen faserverstärkter rotationssymmetrischer Wickelkörper auf einem langgestreckten Wickeldorn bekannt, zwischen zwei zur drehbaren Lagerung des Wickeldorns dienenden Trägereinheiten oder Ständern ein oder mehrere als Zwischenlagerung dienende magnetische Stützlager vorzusehen, die einer Durchbiegung des Wickeldorns entgegenwirken.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine drehbare Aufnahme bzw. Einspannung der Formkerne ohne die Gefahr einer merklichen Verformung ihrer als Vorlage dienenden Oberfläche ermöglicht wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass jede der beiden Trägereinheiten zwei Aufnahmeeinrichtungen für zwei über ein benachbartes Stirnende des Formkerns überstehende Lagerzapfen aufweist, und dass mindestens drei der vier Lagerzapfen innerhalb der Aufnahmeeinrichtungen schwenkbar und verschiebbar sind. Mit anderen Worten sind vorteilhaft mindestens drei der vier Lagerzapfen schwenkbar in einem Loslager gelagert, das eine Linearverschiebung der Lagerzapfen gestattet. Der vierte Lagerzapfen kann entweder schwenkbar in einem Festlager gelagert sein, das keine derartige Verschiebung zulässt, oder kann alternativ ebenfalls schwenkbar in einem Loslager gelagert sein, das seine Linearverschiebung erlaubt.
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Die erfindungsgemäße Lösung gestattet es, sämtliche Lagerzapfen in axialer Richtung der Drehachse in zugehörige Aufnahmeöffnungen der Aufnahmeeinrichtungen einzuführen.
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Durch die erfindungsgemäße Merkmalskombination können von den beiden Trägereinheiten auch große und schwere Formkerne aufgenommen und gedreht werden, ohne dass es infolge von Fertigungstoleranzen oder unterschiedlichen Wärmedehnungen zu einer Verspannung der Formkerne und damit zu einer merklichen Verformung ihrer als Vorlage dienenden Oberflächen kommt.
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Vorzugsweise ist der von den Trägereinheiten aufgenommene Formkern um eine horizontale Drehachse drehbar, während die drei bzw. vier Lagerzapfen innerhalb der Loslager entlang einer zur Drehachse parallelen Achse verschiebbar sind.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Aufnahmeeinrichtungen jeweils eine Aufnahmeöffnung für einen der Lagerzapfen umschließen. Die Aufnahmeöffnung von jeder der Aufnahmeeinrichtungen ist in Richtung der Drehachse offen und kann darüber hinaus zum Einführen des Lagerzapfens an einer Seite durch einen Schwenkarm verschlossen sein, der zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verschwenkbar ist. Im Fall von vier Loslagern können die Aufnahmeöffnungen alternativ nur in axialer Richtung der Drehachse offen sein, in welchem Fall vorteilhaft mindestens eine der Trägereinheiten in Richtung der Drehachse beweglich ist, so dass sich die Lagerzapfen durch gegenseitige Annäherung der Trägereinheiten in die Aufnahmeöffnungen einführen lassen.
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Die Verschwenkbarkeit der Lagerzapfen in den Aufnahmeöffnungen wird dadurch erreicht, dass die Lagerzapfen eine Verdickung mit einer sphärischen Oberfläche aufweisen, die innerhalb der Loslager gegen zylindrische Begrenzungsflächen der Aufnahmeöffnung und innerhalb des Festlagers gegen eine komplementäre sphärische Begrenzungsfläche der Aufnahmeöffnung anliegen.
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Die beiden Aufnahmeeinrichtungen jeder Trägereinheit sind zweckmäßig an einer gemeinsamen Halterung angebracht, wobei sie in Bezug zur Drehachse des Formkerns etwa spiegelsymmetrisch angeordnet sind und wobei eine der Aufnahmeeinrichtungen jeder Trägereinheit um eine zur Drehachse des Formkerns parallele Achse schwenkbar an der Halterung befestigt ist, um eventuellen unterschiedlich großen seitlichen Abständen der Lagerzapfen Rechnung zu tragen.
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Jede der Trägereinheiten weist vorzugsweise einen Drehantrieb aus, womit sich die Halterungen der Trägereinheiten synchron zueinander um die Drehachse des Formkerns drehen lassen. Die Trägereinheiten sind darüber hinaus mit Hubvorrichtungen ausgestattet, mit denen sich entweder die Ausrichteinheiten und die darauf abgesetzten Formkerne synchron anheben lassen, um die Lagerzapfen in die Aufnahmeeinrichtungen der Halterungen einzuführen, oder mit denen sich die Halterungen zur Aufnahme eines Formkerns absenken und zusammen mit dem Formkern wieder synchron anheben lassen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
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1: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum automatisierten Ablegen von imprägnierten Fasern oder Gewebebändern auf einem Formkern vor der Aufnahme des Formkerns durch zwei Trägereinheiten;
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2: eine perspektivische Ansicht entsprechend 1, jedoch nach der Aufnahme des Formkerns;
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3: eine Stirnseitenansicht von einer der Trägereinheiten;
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4: eine vergrößerte Ausschnittansicht aus 3, die eine mit zwei Aufnahmeeinrichtungen bestückte Halterung der Trägereinheit zeigt;
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5a und 5b: perspektivische Ansichten von einer der Aufnahmeeinrichtungen vor und nach der Aufnahme eines Lagerzapfens des Formkerns;
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6a: eine vergrößerte perspektivische Detailansicht des Ausschnitts VI in 1, die Teile einer zum Ausrichten des Formkerns dienenden Ausrichteinheit zeigt;
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6b: eine Querschnittsansicht eines Teils der Ausrichteinheit und eines Ausrichtelements des Formkerns;
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7: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur manuellen Ablage von imprägnierten Fasern oder Gewebebändern auf dem Formkern bzw. einem zuvor gebildeten Vorformling, sowie für andere Bearbeitungsvorgänge;
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8: eine perspektivische Ansicht einer mit modifizierten Aufnahmeeinrichtungen bestückten Halterung;
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9: eine Stirnseitenansicht einer Halterung mit noch anderen Aufnahmeeinrichtungen.
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Die in der Zeichnung nur teilweise dargestellten Vorrichtungen 2A, 2B bilden einen Teil einer Fertigungslinie zur Fertigung von allgemein teilzylindrischen Rumpfsegmenten 4 von Flugzeugen, die aus kohlefaserverstärktem Kunststoff hergestellt werden. Bei der Fertigung derartiger Rumpfsegmente werden mit flüssigem wärmehärtendem Kunstharz imprägnierte Kohlefasern oder Kohlefaser-Gewebebänder schichtweise unter gleichzeitigem Anpressen auf eine als Vorlage dienende Oberfläche 6 eines Formkerns 8 aufgebracht, deren Form der Form der Innenseite des zu fertigenden Rumpfsegments genau entspricht.
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Dort, wo die imprägnierten Kohlefasern oder Kohlefaser-Gewebebänder großflächig auf den Formkern
8 aufgebracht werden, erfolgt diese Tätigkeit automatisch und mit hoher Präzision in einer zumeist als Automated Fiber Placement(AFP) oder Automated Tape Laying(ATL)-Anlage bezeichneten Anlage, welche die in
1 und
2 dargestellte Vorrichtung
2A umfasst. Der auf einem Transportwagen
10 zu der Anlage transportierte Formkern
8 wird dort zwischen zwei Trägereinheiten
12,
14 der Vorrichtung
2A so aufgenommen, dass er sich um eine horizontale Drehachse
15 verschwenken lässt, wie in
2 dargestellt, während gleichzeitig mehrere, jeweils von einem Roboterarm getragene Faseraufbring- oder Bandlege-Köpfe (nicht dargestellt) der Anlage auf exakt vorbestimmten Bewegungsbahnen an der Oberfläche des Formkerns
8 entlang bewegt werden, wie in der eingangs genannten
EP 0 491 353 A1 beschrieben, um die imprägnierten Fasern oder Gewebebänder in genau definierten Mustern auf der Oberfläche abzulegen und dabei gegen die Oberfläche anzupressen.
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Dabei wird allmählich ein Vorformling 4 des zu fertigenden Rumpfsegments gebildet, wie der in 1 und 2 dargestellte teilzylindrische Rumpfsegment-Vorformling 4, der dann zusammen mit dem Formkern 8 wieder auf dem Transportwagen 10 abgesetzt und zu der in 7 dargestellten Vorrichtung 2B transportiert werden kann. In dieser Vorrichtung 2B werden weitere, für eine Automatisierung nicht oder nur schlecht geeignete Bearbeitungsvorgänge von Hand vorgenommen, wie zum Beispiel das kleinteilige Auflegen von imprägnierten Kohlefasern oder Kohlefaser-Gewebebändern oder das Ausschneiden von Öffnungen aus dem Vorformling. Nach einer derartigen manuellen Bearbeitung wird der Formkern 8 mit dem fertigen Vorformling 4 auf dem Transportwagen 10 zu einem Ofen (nicht dargestellt) transportiert, wo das wärmehärtende Kunstharz unter Erwärmung gehärtet wird.
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Um zu gewährleisten, dass es bei der Erwärmung und Härtung nicht zu einer unerwünschten Verformung des Vorformlings kommt, bestehen die zum Ablegen der Fasern oder Gewebebänder dienenden Formkerne 8 aus Invar, dessen Wärmedehnungskoeffizient dem Wärmedehnungskoeffizient des faserverstärkten Kunststoffs entspricht. Da dieses Material jedoch ein hohes spezifisches Gewicht besitzt, weisen die zur Fertigung von größeren Rumpfsegmenten 4 dienenden Formkerne 8 nicht nur eine relativ große Länge sondern auch ein verhältnismäßig hohes Gewicht auf. Dies erschwert zum einen eine genaue Positionierung der Formkerne 8 zwischen den beiden Trägereinheiten 12, 14 der in 1 und 2 bzw. in 7 dargestellten Vorrichtung 2A bzw. 2B in einer Lage, in der eine Längsachse der Formkerne 8 exakt mit der Drehachse 15 zusammenfällt. Zum anderen besteht die Gefahr, dass genau vorgegebene Koordinaten der Oberfläche 6 des Formkerns 8 zum Beispiel wegen unterschiedlicher Wärmedehnungen oder Fertigungstoleranzen des Formkerns 8 und der Trägereinheiten 12, 14 nicht eingehalten werden können.
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Um für eine parallele Ausrichtung von Formkernlängsachse und Drehachse 15 zu sorgen, weisen die in 1 und 2 und in 7 dargestellten Vorrichtungen 2A, 2B jeweils eine Ausrichteinrichtung auf. Die Ausrichteinrichtung umfasst zwei Paare von Ausrichteinheiten 16 zum Absetzen des Formkerns 8, die an den einander gegenüberliegenden Innenseiten der beiden Trägereinheiten 12, 14 angeordnet sind. Zur Fixierung des Formkerns 8 auf den Ausrichteinheiten 16 ist dieser an seinen entgegengesetzten Stirnenden mit zwei Paaren von zugehörigen Ausrichtelementen 18 versehen, deren Abstand in einer zur Drehachse 15 parallelen und senkrechten Richtung etwa dem Abstand der Paare von Ausrichteinheiten 16 entspricht.
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Wie am besten in 6a dargestellt, umfasst jede der vier Ausrichteinheiten 16 eine untere Halterung mit zwei nach oben überstehenden Seitenwangen 22, zwei an den Seitenwangen 22 montierte Pneumatikzylinder 24, deren Kolben (nicht sichtbar) sich durch Öffnungen (nicht sichtbar) der Seitenwangen 22 hindurch ausfahren lassen, sowie einen zwischen den Seitenwangen 22 auf Kugeln schwimmend gelagerten unteren Schlitten 26, der entlang einer horizontalen Linearführung der Halterung 20 in einer zur Drehachse 15 parallelen Richtung zwischen den Seitenwangen 22 frei beweglich ist, jedoch bei Bedarf durch Ausfahren der beiden Pneumatikzylinder 24 in eine definierte Position in der Mitte zwischen den Seitenwangen 22 verfahren und in dieser Position arretiert werden kann. Weiter umfasst jede Ausrichteinheit 16 eine starr auf dem unteren Schlitten 26 montierte obere Halterung 28 mit zwei nach oben überstehenden Seitenwangen 30, zwei an den Seitenwangen 30 montierten Pneumatikzylindern 32, deren Kolben 34 sich wie die Kolben der Pneumatikzylinder 24 durch Öffnungen 36 der Seitenwangen 30 hindurch ausfahren lassen, einen zwischen den Seitenwangen 30 auf Kugeln schwimmend gelagerten oberen Schlitten 38, der entlang einer horizontalen Linearführung der Halterung 28 senkrecht zur Bewegungsrichtung des unteren Schlittens 26 zwischen den Seitenwangen 30 frei beweglich ist, jedoch bei Bedarf mit Hilfe der beiden Pneumatikzylinder 32 in eine definierte Mittenposition zwischen den Seitenwangen 30 verfahren und in dieser Position arretiert werden kann, sowie einen senkrecht nach oben über den oberen Schlitten 38 überstehenden und starr mit dem Schlitten 38 verbundenen aufrecht stehenden Bolzen 40 mit einem kugelförmigen oberen Stirnende 42, der beim Absetzen des Formkerns 8 auf den Ausrichteinheiten 16 in eine nach unten offene konische Aufnahmeöffnung 43 des zugehörigen Ausrichtelements 18 eingreift, deren oberes Ende 45 einen an den Querschnitt des Stirnendes 42 angepassten konkaven spärischen Querschnitt aufweist, wie in 6b dargestellt.
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Durch die schwimmende Lagerung der beiden Schlitten 26, 38 und deren horizontale Beweglichkeit in zwei zueinander senkrechten Richtungen können sich die Bolzen 40 beim Absetzen des Formkerns 8 auf den Ausrichteinheiten 16 unabhängig voneinander innerhalb der konischen Aufnahmeöffnungen 43 der zugehörigen Ausrichtelemente 18 frei verschieben, sofern ihre Mittelachsen nicht mit den vertikalen Mittelachsen der Aufnahmeöffnungen 16 fluchten.
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Bei der in 1 und 2 dargestellten Vorrichtung 2A sind die beiden Ausrichteinheiten 16 gemeinsam an einem Hubbalken 44 einer Hubvorrichtung der zugehörigen Trägereinheit 12, 14 montiert, wie am besten in 3 am Beispiel der Trägereinheit 12 dargestellt, so dass sie sich nach dem Absetzen des Formkerns 8 auf den Ausrichteinheiten 16 zusammen mit diesem anheben lassen. Jede Hubvorrichtung umfasst zwei vertikale Hubspindeln 48, die an beiden Seiten eines Portals 46 der Trägereinheit 12, 14 angeordnet sind und sich mittels zweier Getriebemotoren 50 an den oberen Stirnenden der Hubspindeln 48 synchron antreiben lassen, sowie zwei am Hubbalken 44 montierte Spindelmuttern 52.
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Bei der in 1 und 2 dargestellten Vorrichtung 2A umfassen die beiden Trägereinheiten 12, 14 neben dem Portal 46 mit der Hubvorrichtung und den beiden Ausrichteinheiten 16 jeweils einen Lagerbock 54, der eine Halterung 56 für das benachbarte Stirnende des Formkerns 8 trägt, wie am besten in 3 und 4 dargestellt. Die Halterungen 56 der beiden Trägereinheiten 12, 14 sind jeweils drehbar im zugehörigen Lagerbock 54 gelagert, der mit einem elektrischen Drehantrieb (nicht dargestellt) ausgestattet ist, so dass ein in der Vorrichtung 2A aufgenommener Formkern 8 durch synchronisierte Stromzufuhr zu den Drehantrieben bei Bedarf um die Drehachse 15 verschwenkt werden kann, wie in 2 dargestellt.
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Um sicherzustellen, dass sich die Oberfläche des Formkerns 8 trotz eventueller unterschiedlicher Wärmedehnungen oder Fertigungstoleranzen des Formkerns 8 und der Trägereinheiten 12, 14 nicht verzieht und die gewünschte Form auch nach der Aufnahme des Formkerns in der Vorrichtung 2A genau beibehält, weist der Formkern 8 an jedem seiner Stirnenden zwei überstehende Lagerzapfen 58 auf, die sich durch das Anheben des Formkerns 8 mit komplementären Aufnahmeeinrichtungen 60, 62 der benachbarten Halterung 56 in Eingriff bringen lassen, so dass der Formkern 8 in den gegenüberliegenden Halterungen 56 der beiden Trageinheiten 12, 14 in drei Loslagern und in einem Festlager gelagert bzw. gehalten wird.
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Wie am besten in 4 und 5 dargestellt, umfassen die zwei spiegelsymmetrisch zur Drehachse 15 der Vorrichtung 2A angeordneten Aufnahmeeinrichtungen 60, 62 jeweils einen an der Halterung 56 befestigten Block 64 und einen an der Unterseite des Blocks 64 angelenkten Schwenkarm 66, der sich mit Hilfe eines zugehörigen, am Block 64 und am Schwenkarm 66 angelenkten Pneumatikzylinders 68 aus einer in 3 und 4 dargestellten Offenstellung in eine in 5a und 5b dargestellte Schließstellung verschwenken lässt, in der er zusammen mit dem Block 64 eine in axialer Richtung der Drehachse 15 offene Aufnahmeöffnung 70 für einen der Lagerzapfen 58 des Formkerns 8 umgibt. Der Schwenkarm 66 lässt sich in der Schließstellung mittels einer Arretiereinrichtung (nicht dargestellt) verriegeln, um den in der Offenstellung von unten her in die Aufnahmeöffnung 70 eingeführten Lagerzapfen 58 sicher in der Aufnahmeöffnung 70 festzuhalten.
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Das Einführen der Lagerzapfen 58 in die zugehörigen Aufnahmeöffnungen 70 erfolgt durch synchrones Anheben der Ausrichteinheiten 16 und des auf den Ausrichteinheiten 16 abgesetzten Formkerns 8 nach dessen Ausrichtung, wodurch in der Offenstellung der Schwenkarme 66 ein passgenauer Eintritt der Lagerzapfen 58 von unten her in die Aufnahmeöffnungen 70 gewährleistet wird. Alternativ könnte der Formkern 8 jedoch auch mittels eines Krans angehoben und dann abgesenkt werden, um die Lagerzapfen 58 von oben her in die nach einer Drehung der Halterung um 180 Grad nach oben offenen Aufnahmeöffnungen 70 einzuführen. Ein seitliches Einführen der Lagerzapfen 58 in die Aufnahmeöffnungen 70 nach einer Drehung der Halterung um 90 Grad ist ebenfalls möglich.
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Eine 60 der beiden Aufnahmeeinrichtungen 60, 62 jeder Trägereinheit 12, 14 ist starr mit der Halterung 56 verbunden, während die andere 62 über ein Schwenklager 72 mit einer zur Drehachse 15 parallelen Schwenkachse schwenkbar an der Halterung 56 befestigt ist, was einen Ausgleich variierender Abstände zweier benachbarter Lagerzapfen 58 eines Formkerns 8, zum Beispiel infolge von Temperaturänderungen oder Fertigungstoleranzen ermöglicht.
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Wie am besten in 5a und 5b dargestellt, weisen die Aufnahmeöffnungen 70 der Aufnahmeeinrichtungen 60, 62 der drei Loslager jeweils zylindrische Begrenzungsflächen 74 auf, während die zugehörigen Lagerzapfen 58 an ihren Stirnenden mit einer Verdickung 76 versehen sind, die eine konvexe sphärische Oberfläche 78 aufweist. Die sphärische Oberfläche 78 hat einen an den Innendurchmesser der zylindrischen Begrenzungsflächen 74 angepassten Außendurchmesser, so dass die Lagerzapfen 58 in den drei Loslagern einerseits parallel zur Drehachse 15 der Vorrichtung 2A frei verschiebbar und andererseits innerhalb der Aufnahmeöffnungen 70 um den Mittelpunkt der sphärischen Oberfläche 78 begrenzt verschwenkbar sind, wie in 5a durch strichpunktierte Linien angedeutet, was einen optimalen Ausgleich von Wärmedehnungen und/oder Fertigungstoleranzen ermöglicht.
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Die Aufnahmeöffnung 70 der Aufnahmeeinrichtung des Festlagers (nicht dargestellt) weist hingegen konkave sphärische Begrenzungsflächen auf, deren Innendurchmesser an den Außendurchmesser der konvexen sphärische Oberfläche 78 der Verdickung 76 der Lagerzapfen 58 angepasst ist, so dass der zugehörige Lagerzapfen 58 innerhalb der Aufnahmeöffnung 70 festgehalten wird, wobei er anders als die Lagerzapfen 58 der Loslager parallel zur Drehachse 15 der Vorrichtung 2A unverschiebbar ist, jedoch in gleicher Weise wie die Lagerzapfen 58 der Loslager innerhalb der zugehörigen Aufnahmeöffnung 70 wie bei einem Kugelgelenk um den Mittelpunkt der sphärischen Oberfläche 78 begrenzt verschwenkbar ist.
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Sobald der Formkern 8 auf den vier Ausrichteinheiten 16 abgesetzt worden ist, oder alternativ nachdem diese mittels der Hubvorrichtungen der beiden Trageinheiten 12, 14 zusammen mit dem Formkern 8 angehoben worden sind, können die Bolzen 40 der Ausrichteinheiten 16 durch Ausfahren der Kolbenstange 34 der vier Pneumatikzylinder 24, 32 der beiden Halterungen 20, 30 in einer Mittenposition zwischen den Paaren von Seitenwangen 22 und 30 arretiert werden. In dieser Position ist die Längsachse des von den Bolzen 40 getragenen Formkerns 8 parallel zur Drehachse 15 der Vorrichtung ausgerichtet und befindet sich genau unterhalb von dieser, während die entgegengesetzten Stirnenden des Formkerns 8 in gleichen Abständen von der benachbarten Trägereinheit 12, 14 angeordnet sind. Anschließend können die Hubbalken 44 beider Trägereinheiten 12, 14 zusammen mit dem auf den Bolzen 40 abgesetzten Formkern 8 angehoben werden, um die Lagerzapfen 58 von unten her in die Aufnahmeöffnungen 70 der Aufnahmeeinrichtungen 60, 62 einzuführen und dann die Schwenkarme 66 aus der Offenstellung in die Schließstellung zu verschwenken, um die Lagerzapfen 58 in den Aufnahmeöffnungen 70 festzuhalten.
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Anders als bei der in 1 und 2 dargestellten Vorrichtung 2A weisen die Trägereinheiten 12, 14 der in 7 dargestellten Vorrichtung 2B stationäre Ausrichteinheiten 16 auf, die paarweise auf einem Sockel 75 des Portals 46 von jeder Trägereinheit 12, 14 montiert sind und nicht zusammen mit dem Formkern 8 angehoben werden. Weiter sind bei dieser Vorrichtung 2B die Halterungen 56 nicht an einen ortsfesten Lagerbock 54, sondern drehbar an einem Hubbalken 77 befestigt, der einen Drehantrieb zum Drehen der Halterung 56 aufweist und mit Hilfe der Hubvorrichtung des Portals 46 der Trägereinheit 12, 14 angehoben werden kann. Wie bei der Vorrichtung 2A weist die Halterung 56 zwei Aufnahmeeinrichtungen 79, 80 für die über das benachbarte Stirnende des Formkerns 8 überstehenden Lagerzapfen 58 auf, von denen eine starr und die andere schwenkbar an der Halterung 56 befestigt ist.
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Wie am besten in 8 dargestellt, werden die beiden Aufnahmeinrichtungen 79, 80 dort von einem einteiligen Block 82 gebildet, der die zur gegenüberliegenden Trägereinheit 12, 14 hin offene Aufnahmeöffnung 70 umschließt, in welche die Lagerzapfen 58 des auf den Ausrichteinheiten 16 abgesetzten Formkerns 8 bei abgesenkten Hubbalken 76 in axialer Richtung der Drehachse 15 einführbar sind, um anschließend die Hubbalken 77 der beiden Trageinheiten 12, 14 synchron anzuheben.
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Bei der Vorrichtung 2B in 7 ist eine 12 der beiden Trägereinheiten 12, 14 in axialer Richtung der Drehachse 15 auf Schienen 84 verfahrbar, so dass sich die Lagerzapfen 58 des auf den Bolzen 40 der Ausrichteinheiten 16 abgesetzten Formkerns 8 unter gegenseitiger Annäherung der beiden Trägereinheiten 12, 14 und gleichzeitiger Betätigung der einander zugewandten Pneumatikzylinder 24 der unteren Halterungen 20 der Ausrichteinheiten 16 in axialer Richtung der Drehachse 15 in die Aufnahmeöffnungen 70 der Aufnahmeeinrichtungen 78, 80 einfahren lassen.
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Im Unterschied zu der Vorrichtung 2A aus 1 und 2 sind alle vier Aufnahmeeinrichtungen 79, 80 der beiden Trägereinheiten 12, 14 als Loslager ausgebildet, in denen die zugehörigen Lagerzapfen 58 mit einem Bewegungsfreiheitsgrad parallel zur Drehachse 15 der Vorrichtung 2B verschiebbar und mit zwei Freiheitsgraden verschwenkbar sind.
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Als Alternative zu der Halterung 56 in 8 kann auch die in 9 dargestellte Halterung 56 drehbar am Hubbalken 77 der beiden Trägereinheiten 12, 14 der Vorrichtung 2B befestigt werden. Diese Halterung 56 trägt zwei Aufnahmeeinrichtungen 60, 62, welche im Wesentlichen dieselbe Ausbildung wie die in 3 und 4 dargestellten Aufnahmeeinrichtungen 60, 62 aufweisen, jedoch anders als diese in unterschiedlicher Ausrichtung an der Halterung 56 befestigt sind. Die Anordnung und die Abmessungen der beiden Aufnahmeeinrichtungen 60, 62 sind so gewählt, dass sich die beiden Aufnahmeeinrichtungen 60, 62 beim Absenken des Hubbalkens 77 in einer um 90 Grad gegenüber der Darstellung aus 9 verdrehten Stellung zwischen den beiden Lagerzapfen 58 am benachbarten Stirnende des Formkerns 8 hindurch bewegen lassen. Daraufhin kann die Halterung 56 mittels ihres Drehantriebs in Bezug zum Hubbalken 77 um 90 Grad gedreht werden, um die beiden Lagerzapfen 58 durch die Drehbewegung der Halterung 56 in die Aufnahmeöffnungen 70 einzuführen, die zuvor durch Betätigung der Pneumatikzylinders 68 der Schwenkarme 66 geöffnet worden sind, wie in 9 dargestellt. Dabei tritt einer der Lagerzapfen 58 von unten her und der andere von oben her in die zugehörige Aufnahmeöffnung 70 ein.
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Wie bei den Aufnahmeeinrichtungen 60, 62 in 3 und 4 sind hier drei der Aufnahmeöffnungen 70 als Loslager ausgebildet, in denen der zugehörige Lagerzapfen 58 parallel zur Drehachse 15 linear verschiebbar und mit zwei Freiheitsgraden verschwenkbar ist, während die vierte Aufnahmeöffnung 70 als Festlager ausgebildet ist, in dem der zugehörige Lagerzapfen 58 lediglich mit zwei Freiheitsgraden verschwenkbar ist, jedoch axial unverschiebbar festgehalten wird. Im Fall der Loslager wirken die sphärischen Oberflächen 78 der Verdickungen 76 der Lagerzapfen 58 ebenfalls wieder mit zylindrischen Begrenzungsflächen 74 der Aufnahmeöffnungen 70 zusammen, während sie im Fall des Festlagers mit konkaven sphärischen Begrenzungsflächen der als Kugelgelenkpfanne ausgebildeten Aufnahmeöffnung 70 zusammenwirken.
