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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sandformwerkzeug und die Verwendung des Sandformwerkzeugs zur Herstellung von Sandbausteinen.
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STAND DER TECHNIK
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Als Sandformwerkzeuge sind im Stand der Technik beispielsweise Sandförmchen bekannt. Sandförmchen sind schalenartige Spielzeuge mit einer Negativform, welche meistens ähnlich wie eine Kuchenform ausgestaltet sind und dem Bau von Sandkörpern dienen. Hierbei werden Sandförmchen mit feuchtem Sandgut befüllt, überstehendes Sandgut wird wenigstens teilweise in das Sandförmchen gepresst und an der Unterseite des Sandförmchens nivelliert. Danach wird das befüllte und nivellierte Sandförmchen auf einer Oberfläche abgesetzt und das vorzugsweise leere Sandförmchen wieder abgehoben, so dass ein Sandkörper, zum Beispiel ein Sandkuchen auf der Oberfläche verbleibt.
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Bekannte Sandformwerkzeuge und deren Verfahren zur Herstellung von Sandkörpern sind noch verbesserungswürdig. So wird beispielsweise bei dem Befüllen von Sandförmchen die Öffnung des Sandförmchens in einer von dem Gravitationsfeld abgewandten Richtung angeordnet, um das Herausfallen von Sandgut zu vermeiden und den Befüllvorgang überhaupt erst zu gewährleisten. Danach muss das Sandgut kompaktiert oder gepresst werden, um über eine bestimmte Zeit andauernde Formgebung des Sandkörpers zu ermöglichen. Dies geschieht beispielsweise durch Druckanwendung auf das Sandgut im Öffnungsbereich des Sandförmchens. Zumeist erfolgt die Komprimierung in Kombination mit einer Nivellierung des über den Öffnungsbereich des Sandförmchens hinausreichenden Sandgutes, um eine ebene Bodenfläche für den geformten Sandkörper bereitzustellen. Bei dem darauf folgenden Umstülpen des Sandförmchens und dem Auswurf des Sandkörpers verbleiben oft Sandgutrückstände in Deckel und Ecken der Sandförmchen und die Sandkörper sind insbesondere in dem der Öffnung des Sandförmchens gegenüberliegenden Bereichen nicht akkurat und/oder es sind Teile des Sandkörpers nicht vollständig ausgebildet. Zudem ist diese Art der Herstellung von Sandkörpern durch den Wendevorgang des Sandförmchens bei Befüllung und Umstülpen zeitaufwendig.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Sandformwerkzeug, ein Verfahren zum Herstellen von Sandbausteinen und die Verwendung des Sandformwerkzeugs zur Herstellung von Sandbausteinen bereitzustellen, bei welchen die zuvor genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll es mit diesem Sandformwerkzeug, dem Verfahren und der Verwendung möglich sein, Sandbausteine einfach, vollständig, formstabil, schnell und akkurat zur Verfügung zu stellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Überraschender Weise wurde nun gefunden, dass diese Aufgabe mit einem Sandformwerkzeug nach Anspruch 1 gelöst wird.
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Das erfindungsgemäße Sandformwerkzeug weist gegenüber konventionellen Sandformwerkzeugen schnellere Herstellungszeiten von Sandbausteinen auf, welche zudem vollständig, formstabil und akkurat ausgebildet sind. Vorteilhafterweise können mit dem Sandformwerkzeug Sandbausteine mit ebenen, glatten Oberflächen ohne Unregelmäßigkeiten hergestellt werden, was die Stapelbarkeit der Sandbausteine verbessert und somit die Stabilität von Sandbausteinkonstruktionen erhöht. Insbesondere die von einer geöffneten in eine geschlossene Position überführbare Ausführungsform des Sandformerkzeugs ist vorteilhaft für die Herstellung von Sandbausteinen mit glatten und ebenen Oberflächen. Zudem von Vorteil ist die Möglichkeit einer Einhandbedienung des Sandformwerkzeugs und einer gezielten Komprimierung des Sandgutes innerhalb des Sandformwerkzeugs durch unterschiedlich intensive Betätigung eines Ausstoßers und damit unterschiedlicher Krafteinwirkung auf das Sandgut. Weiterhin vorteilhaft ist die Möglichkeit den Ausstoß von Sandbausteinen zielgenau zu Positionierung durch vorherige Ausrichtung des Sandformwerkzeugs an dem gewünschten Positionierungsort.
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Gegenstand der Erfindung ist daher ein Sandformwerkzeug umfassend einen Formkasten und einen Ausstoßer der ein Führungselement, ein Rückstellelement und eine Ausstoßplatte aufweist, wobei die Ausstoßplatte in Richtung ihrer Flächennormalen im Innenquerschnitt des Formkastens bewegbar ist, wobei die Ausstoßplatte in einer Grundstellung als Deckel des Formkastens angeordnet ist und ein Verbindungselement den Formkasten mit dem Führungselement verbindet.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Sandformwerkzeug ein Werkzeug mit einer Negativform und/oder Hohlform für die Herstellung von Sandbausteinen verstanden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Formkasten ein Kasten mit einer umlaufenden Seitenwandung welcher an Decke und Boden offen ist, verstanden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Ausstoßer eine Mechanik verstanden, mittels der der Sandkörper aus dem Formkasten ausgestoßen bzw. ausgeschoben wird. Typischerweise umfasst die Mechanik des Ausstoßers eine Ausstoßplatte, die in dem Führungselement geführt und mit dem Rückstellelement in einer Grundstellung gehalten wird. Mit der Ausstoßplatte des Ausstoßers wird der Sandkörper oder Sandbaustein aus dem Formkasten ausgeschoben. Unter geführt wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bei Betätigung des Ausstoßers eine möglichst reibungsfreie und linearförmige Translation der Ausstoßplatte in Richtung ihrer Flächennormalen im Innenquerschnitt des Formkastens verstanden, ohne dass die Ausstoßplatte im Innenquerschnitt des Formkastens verkantet und/oder fest steckt. Hierbei kann die Führung beispielsweise durch ineinander gleitende Querschnittsformen erfolgen.
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Der Ausstoßer kann insbesondere ein Stab sein, dessen Außenquerschnitt in dem Innenquerschnitt eines Rohrstückes geführt wird. Solange eine störungsfreie Bewegung der Querschnittsformen ineinander gewährleistet ist kommen als Querschnittsformen quadratische, rechteckige, polygonförmige, dreieckige, vieleckige, kreisförmige, elliptische, ovale, Kombinationen hiervon oder auch beliebige Formen in Frage. In der Grundstellung hält das Rückstellelement die Ausstoßplatte in einer Deckelposition und gibt einerseits den Formkasten frei zum Formen eines Sandformkörpers oder Sandbausteins und schließt den Formkasten andererseits als Deckel nach oben hin ab. Somit wird die Ausbildung einer Negativform oder Hohlform erreicht, in welcher ein Sandkörper oder Sandbaustein ausgebildet werden kann. Mit der Betätigung des Ausstoßers wird die Ausstoßplatte aus der Grundstellung in Richtung ihrer Flächennormalen im Innenquerschnitt des Formkastens bewegt. Das Rückstellelement wird hierbei typischerweise elastisch deformiert.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Flächennormalen ein Normalvektor, welcher orthogonal auf der Ausstoßplatte steht, verstanden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Verbindungselement ein Element verstanden, welches den Formkasten mit dem Führungselement wirkfest verbindet. Ein Verbindungselement kann als ein Winkel, ein Scharnier, eine Brücke, ein Balken, eine Leiste, eine Platte ausgeführt sein.
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In einer geeigneten Ausführungsform ist das Verbindungselement zwischen dem Formkasten und dem Führungselement dauerhaft beweglich verbunden und ist insbesondere klappbar, scharnierförmig, drehförmig, schiebbar, schwenkbar, kippbar, Kombinationen hiervon und das Verbindungselement ist mit einer Arretierung fixierbar. Beispielsweise verbindet ein Scharnier zwei Ebenen an einer Kante dauerhaft beweglich.
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Über das bewegliche Verbindungselement kann das Sandformwerkzeug von einer geöffneten in eine geschlossenen Position überführt werden. In der geschlossenen Position ist das Sandformwerkzeug, sobald die Ausstoßplatte in den Innenquerschnitt des Formkastens eintritt. Ist die Ausstoßplatte außerhalb des Innenquerschnitts des Formkastens positioniert, so ist das Sandformwerkzeug in einer geöffneten Position.
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In einer geeigneten Ausführungsform ist das Verbindungselement mit dem Formkasten lösbar verbunden und ist insbesondere eine Arretierung, Klemmung, Verriegelung, Verkeilung, Rastung, Nut-Feder-Verbindung, Fixierung, Feststellung, kraftschlüssige Verbindung, formschlüssige Verbindung, Kombinationen hiervon.
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In einer geeigneten Ausführungsform ist der Ausstoßer durch das Führungselement geführt.
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In einer geeigneten Ausführungsform ist das Führungselement deckeloberseitig angeordnet.
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Ein Führungselement kann als eine Hülse, eine Öse, eine Bohrung, ein Rohrstück, eine Profilleiste, eine Nut, eine Schiene, eine Profilschienenführung, eine Schwalbenschwanzführung, eine Gleitführung, eine Käfigschienenführung, eine Teleskopschienenführung ausgeführt sein.
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In einer geeigneten Ausführungsform ist das Rückstellelement insbesondere ein Federelement, ein Spangenelement, ein Gummi, ein elastisches Element, oder eine Kombination hiervon. Insbesondere ein Federelement, z. B. eine Spiralfeder.
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In einer geeigneten Ausführungsform ist die Innenquerschnittsfläche des Formkastens quadratisch, rechteckig, polygonförmig, dreieckig, vieleckig, kreisförmig, elliptisch, oval oder Kombinationen hiervon.
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In einer geeigneten Ausführungsform ist an dem Formkasten und/oder dem Verbindungselement wenigstens ein Griffelement angebracht.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Griffelement eine Vorrichtung zum Greifen, Halten und/oder Bedienen des Sandformwerkzeugs verstanden.
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In einer geeigneten Ausführungsform ist das Verhältnis von Höhe zu Länge des Formkastens im Bereich von 1:1 bis 1:15, vorzugsweise im Bereich von 1:1,5 bis 1:10, besonders bevorzugt im Bereich von 1:2 bis 1:8, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1:2,5 bis 1:6.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von Sandbausteinen mit einem Sandformwerkzeug mit den folgenden Schritten: Befüllen des Formkastens des Sandformwerkzeugs mit Sandgut und Komprimieren des Sandguts zu einem Sandbaustein, Absetzen des mit dem Sandbaustein befüllten Formkastens mit dem der Deckelseite abgewandten Bodenbereich auf einer Oberfläche, und Ausstoßen des Sandbausteins durch Betätigung des Ausstoßers.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Befüllen des Formkastens des Sandformwerkzeugs das Einfüllen, Ausfüllen, Füllen, Einstopfen, Einführen, Einschieben, Einfahren, Einbringen, Hineinpressen, Hineinquetschen, Hineinstopfen von Sandgut in den Innenquerschnitt des Formkastens verstanden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Sandgut Schüttgüter und/oder unverfestigtes Gestein, das sich aus einzelnen Sandkörnern mit unterschiedlichen Korngrößenverteilungen und/oder Schüttdichten und mineralischen Zusammensetzungen sowie Feuchtigkeit zusammensetzt, verstanden. Insbesondere ist dies feuchter Sandkastensand und/oder Formsand. Sand kann in einer Partikelgrößenverteilung beispielsweise Partikelgrößen im Bereich von 0,05 bis 2 mm aufweisen und Grobsand, Mittelsand und Feinsand sowie Kombinationen hiervon umfassen wie in der DIN 4022 beschrieben.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Komprimieren eine Verdichtung, eine Volumenreduzierung, eine Schüttdichteverringerung von Sandgut zur Herstellung von Sandkörpern insbesondere Sandbausteinen verstanden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Sandbaustein ein komprimierter, formstabiler und akkurater, mit dem Innenquerschnitt des Formkastens vollständig übereinstimmender Sandgutkörper verstanden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Oberfläche jede beliebige Oberfläche, auf welcher ein Sandbaustein abgesetzt werden kann, verstanden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Ausstoßen des Sandbausteins eine linearförmige Translation der Ausstoßplatte senkrecht zu ihrer Querschnittsfläche im Innenquerschnitt des Formkastens verstanden, ohne dass die Ausstoßplatte im Innenquerschnitt des Formkastens verkantet und/oder fest steckt und der Sandbaustein durch den Innenquerschnitt des Formkastens geschoben wird und diesen verlässt.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des Sandformwerkzeugs zur Herstellung von Sandbausteinen.
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FIGURENBESCHREIBUNG UND BEISPIELE
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt eine schräge Aufsicht eines Sandformwerkzeugs in geöffneter Position gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 zeigt eine schräge Aufsicht eines Sandformwerkzeugs in geschlossener Position gemäß 1.
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3 zeigt eine schräge Aufsicht eines Sandformwerkzeugs in einer Ausstoßposition eines Sandbausteins mit einem Sandbaustein gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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4 zeigt eine Querschnittsansicht der Vorderseite eines Sandformwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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5 zeigt den Querschnitt einer Seitenansicht eines Sandformwerkzeugs gemäß 4.
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6 zeigt eine Schnittdarstellung einer Draufsicht eines Sandformwerkzeugs gemäß 4.
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In den 1 bis 6 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sandformwerkzeugs zur Herstellung von Sandbausteinen dargestellt.
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Ein Sandformwerkzeug 1 ist wie nachfolgend beschrieben in einer geöffneten und einer geschlossenen Position dargestellt.
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Ein Formkasten 2 ist als Kasten mit einer umlaufenden Seitenwandung und welcher an Decke und Boden offen ist, dargestellt. Der Formkasten 2 ist über ein Verbindungselement 7 mit einem Führungselement 4 verbunden. Das Verbindungselement 7 ist als Scharnier ausgeführt und in zwei Richtungen klappbar. Durch das Führungselement 4 wird ein Ausstoßer 3 geführt. Auf der in der geschlossenen Position des Sandformwerkzeugs 1 dem Formkasten 2 zugewandten Seite des Führungselementes 4 auf welcher der Ausstoßer 3 aus dem Führungselement 4 austritt ist an dem Ausstoßer 3 eine Ausstoßplatte 6 befestigt. Die Ausstoßplatte 6 hat einen Querschnitt, der von den geometrischen Abmessungen in den Innenquerschnitt des Formkastens 2 hinein passt und in einer Grundstellung den Deckel des Formkastens 2 bildet.
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Das Sandformwerkzeug 1 ist in der geschlossene Position, sobald die Ausstoßplatte 6 in den Innenquerschnitt des Formkastens 2 eintritt. Ist die Ausstoßplatte 6 außerhalb des Innenquerschnitts des Formkastens 2, so ist das Sandformwerkzeug 1 in einer geöffneten Position.
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Auf der in der geschlossenen Position des Sandformwerkzeugs 1 dem Formkasten 2 abgewandten Seite des Führungselementes 4 auf welcher der Ausstoßer 3 aus dem Führungselement 4 austritt ist an dem Ausstoßer 3 ein Ausstoßerkopf 10 befestigt. Zwischen dem Ausstoßerkopf 10 und dem Führungselement 4 ist als ein Rückstellelement 5 über die Längsachse des Ausstoßers 3 eine spiralförmige Schraubendruckfeder angebracht. An dem deckelseitigen Rand des Formkastens 2 sind Griffelemente 8 dargestellt.
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1, 4, 5 und 6 stellen das Sandformwerkzeug 1, wie zuvor beschrieben, in einer geschlossenen Position dar.
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2 stellt das Sandformwerkzeug 1, wie zuvor beschrieben, in einer geöffneten Position dar.
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3 stellt das Sandformwerkzeug 1 in der geschlossenen Position in einer Ausstoßposition dar, mit betätigtem Ausstoßer 3. Die Grundstellung und die Betätigung des Ausstoßers 3 erfolgt wie nachfolgend beschrieben. Der Ausstoßer 3 ist geführt durch das Führungselement 4 und wird in einer Grundstellung gehalten mit dem Rückstellelement 5. Hierbei drückt sich die spiralförmige Schraubendruckfeder 5 gegen das Führungselement 4 ab und drückt den Ausstoßerkopf 10 so weit, bis die Ausstoßplatte 6 auf der gegenüberliegenden Seite des Führungselementes 4 an dem Führungselement 4 blockiert. Bei Betätigung des Ausstoßers 3 kann das Sandformwerkzeug 1 an den Griffelementen 8 gehalten werden. Mit Betätigung des Ausstoßers 3 wird der Ausstoßerkopf 10 in Richtung des Führungselementes 4 bewegt, wobei die spiralförmige Schraubendruckfeder 5 zusammengedrückt wird und die Ausstoßplatte 6 den Sandbaustein 9 aus dem Formkasten 2 schiebt. Die Geometrie, insbesondere die Länge des Ausstoßers 3 ist derart dimensioniert, dass das Ausstoßen des Sandbausteins 9 sicher erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sandformwerkzeug
- 2
- Formkasten
- 3
- Ausstoßer
- 4
- Führungselement
- 5
- Rückstellelement
- 6
- Ausstoßplatte
- 7
- Verbindungselement
- 8
- Griffelement
- 9
- Sandbaustein
- 10
- Ausstoßerkopf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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