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Die Erfindung betrifft eine Druckgießform (Druckgießwerkzeug) für die Herstellung eines Formkörpers aus insbesondere keramischem Material. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Druckgießvorrichtung mit einer solchen Druckgießform. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus insbesondere keramischem Material mittels einer Druckgießform.
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Bei der Verwendung von Druckgießformen (Druckgießwerkzeugen) ist das korrekte Ausrichten und Zentrieren der Formenteile von großer Wichtigkeit. Sind die Formenteile nicht sauber zueinander zentriert, kommt es zu Ungenauigkeiten an dem herzustellenden Formkörper. Dieses muß, insbesondere im Bereich der Nähte, im Anschluß an die Herstellung in einem zusätzlichen Putzschritt aufwendig nachgearbeitet werden.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellung von Formkörpern aus insbesondere keramischem Material mittels einer Druckgießform bei steigender Qualität des hergestellten Formkörpers zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Druckgießform nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 11 bzw. durch eine Druckgießvorrichtung nach Anspruch 16 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Druckgießform für die Herstellung eines Formkörpers aus insbesondere keramischem Material umfaßt eine Anzahl Formenteile, wobei wenigstens eines der Formenteile zum Schließen der Druckgießform bewegbar ist, wobei wenigstens zwei der Formenteile, darunter das wenigstens eine bewegbare Formenteil, derart komplementär zueinander ausgebildete Zentrierungselemente aufweisen, daß bei einem Schließen der Druckgießform durch ein Zusammenwirken dieser Zentrierungselemente eine Selbstzentrierung des wenigstens einen bewegbaren Formenteils erfolgt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus insbesondere keramischem Material mittels einer Druckgießform, welche Druckgießform eine Anzahl Formenteile aufweist, wobei wenigstens eines der Formenteile zum Schließen der Druckgießform bewegbar ist, umfaßt einen Verfahrensschritt des Schließens der Druckgießform, wobei sich das wenigstens eine bewegbare Formenteil bei dem Schließen der Druckgießform selbst zentriert, weil wenigstens zwei der Formenteile, darunter das wenigstens eine bewegbare Formenteil, komplementär zueinander ausgebildete, während des Schließens der Druckgießform miteinander zusammenwirkende Zentrierungselemente aufweisen.
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Die erfindungsgemäße Druckgießvorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers aus insbesondere keramischem Material umfaßt eine Druckgießform, die eine Anzahl Formenteile aufweist, wobei wenigstens eines der Formenteile zum Schließen der Druckgießform bewegbar ist, wobei sich das bewegliche Formenteil bei dem Schließen der Druckgießform selbst zentriert, weil wenigstens zwei der Formenteile, darunter das wenigstens eine bewegliche Formenteil, komplementär zueinander ausgebildete, während des Schließens der Druckgießform miteinander zusammenwirkende Zentrierungselemente aufweisen, und wenigstens einen Schließantrieb zum Bewegen des wenigstens einen Formenteils der Druckgießform zum Schließen der Druckgießform.
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Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die im Folgenden im Zusammenhang mit der Druckgießform erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Druckgießvorrichtung und umgekehrt.
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Eine Kernidee der Erfindung ist es, die Formenteile der Druckgießform, insbesondere die zur Bildung des Formhohlraums beitragenden bzw. die den Formhohlraum bildenden Formenteile, mit komplementär zueinander ausgebildeten Zentrierungselementen zu versehen derart, daß bei einem Schließen der Druckgießform eine Selbstzentrierung derjenigen Formenteile erfolgt, die zum Schließen der Druckgießform bewegt werden. Das Zentrieren der Formenteile in der Form erfolgt mit anderen Worten allein durch die Bewegung der Formenteile selbst.
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Da auf diese Weise keine zusätzlichen, mit den Formenteilen zusammenwirkenden Zentrierungsmittel, wie beispielsweise Zentrierstifte oder dergleichen, benötigt werden, wird die Herstellung der Formkörper gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen vereinfacht. Zugleich erhöht sich wegen der exakteren Zentrierung der Formenteile die Qualität der hergestellten Formkörper. Insbesondere wird die Paßgenauigkeit der Formkörper erhöht. Es können sehr geringe Nähte am Formkörper erreicht werde. Das Nacharbeiten (Putzen) des Formkörpers wird deutlich verringert.
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Als ganz besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der Erfindung erwiesen, bei der die Zentrierungselemente ausschließlich durch Oberflächengestaltungen der Formenteile selbst gebildet sind, nämlich durch gleichverlaufende Oberflächenkonturen der Formenteile, welche Oberflächenkonturen vorzugsweise an einem zu dem Formhohlraum unmittelbar benachbarten, der gegenseitigen Abdichtung der Formenteile dienenden Abschnitt der Formenteile vorgesehen sind, so daß sich - bei einem Schließen der Druckgießform durch ein Zusammenfahren der Formenteile - die Formenteile aufgrund ihrer durch diese Oberflächenkonturen definierten Form nicht nur in der Druckgießform selbst zentrieren, sondern aufgrund dieser Form auch gegeneinander abdichten. Mit anderen Worten wird mit Hilfe selbstzentrierender Formenteile eine konturgeführte Selbstzentrierung der Druckgießform geschaffen, mit integrierter Abdichtung der Formenteile der als eine formschlüssige Einheit vorliegenden geschlossenen Druckgießform, wobei für diese Abdichtung keine zusätzlichen Abdichtelemente benötigt werden.
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Die an den Formenteilen vorgesehene Führungskontur ist vorzugsweise im Querschnitt S-förmig ausgeführt und zwar insbesondere derart, daß sich die Formenteile in Richtung Formhohlraum verjüngen. Insbesondere dann, wenn eine S-Kurven-förmige Führungskontur verwendet wird, sind auch bei Dauerbelastung ein besonders sauberes Ineinandergleiten sowie eine sichere Zentrierung der Formenteile zueinander erreichbar, da eine Abnutzung der Formenteile minimiert wird. Dadurch, daß die Übergänge aus Radien bestehen (S-Kurven), werden beim Schließen der Formenteile unerwünschte Deformationen vermieden, wie sie beim Vorhandensein scharfer Kanten auftreten könnten.
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Die Erfindung ist für jede Art von Druckgießformen verwendbar und auf alle Formenteile einer Druckgießform anwendbar. Besonders vorteilhaft anwendbar ist die Erfindung auf tiefe Druckgießformen, z.B. auf Druckgießformen für Tassen, Flaschen oder Vasen.
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Nachfolgend werden weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Druckgießwerkzeugs im geschlossenen Zustand,
- 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Druckgießwerkzeugs im geöffneten Zustand,
- 3 eine Detailansicht der Konturführung aus 1.
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Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung nicht maßstabsgerecht, dabei lediglich schematisch und nur mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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Für die Herstellung eines Formkörpers (Artikels) 12, hier einer Tasse mit Henkel, aus einem keramischen Material kommt eine Druckgießvorrichtung (nicht dargestellt) zur Anwendung, die wenigstens eine tiefe Druckgießform 1 umfaßt. Die Druckgießform 1 weist vier Formenteile 2, 3, 4, 5 auf, wobei drei dieser Formenteile zum Schließen der Druckgießform 1 bewegbar sind.
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Im einzelnen umfaßt die Druckgießform 1 ein Formenoberteil 2, ein Formenunterteil 3 und zwei Formenseitenteile 4, 5. Dabei ist das erste Formenseitenteil 4 ortsfest angebracht, während die anderen drei Formenteile 2, 3, 5 bewegbar ausgeführt sind. Die Druckgießvorrichtung umfaßt darüber hinaus wenigstens einen Schließantrieb (nicht dargestellt) zum Bewegen dieser drei Formenteile 2, 3, 5. Mit Hilfe des Schließantriebs können diese Formenteile bedarfsweise horizontal sowie vertikal zusammengeführt werden, um zusammen mit dem stationären Formenteil 4 den Formhohlraum 7 zu bilden.
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Alle vier Formenteile 2, 3, 4, 5 weisen Zentrierungselemente 10 auf. Diese Zentrierungselemente 10 sind derart komplementär zueinander ausgebildet, daß bei dem Schließen der Druckgießform 1 eine Selbstzentrierung der beweglichen Formenteile in der Form erfolgt. Dabei sind die komplementär zueinander ausgebildeten Zentrierungselemente 10 jeweils paarweise an miteinander zusammenwirkenden Formenteilen vorgesehen. Ein erstes Paar Zentrierungselemente 10 wird zwischen dem Formenoberteil 2 und den beiden sich in ihren Betriebspositionen befindenden Formenseitenteilen 4, 5 ausgebildet, während ein zweites Paar Zentrierungselemente 10 zwischen dem Formenunterteil 3 und den beiden Formenseitenteilen 4, 5 ausgebildet wird. Die Zentrierungselemente 10 befinden sich dabei außerhalb der formgebenden Konturen 6 der Formenteile 2, 3, 4, 5.
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In dem illustrierten Beispiel sind die Zentrierungselemente 10 ausschließlich durch Oberflächengestaltungen der Formenteile 2, 3, 4, 5 selbst gebildet. Dabei sind diese Oberflächengestaltungen in einem zu dem Formhohlraum 7 unmittelbar benachbarten, der gegenseitigen Abdichtung der Formenteile 2, 3, 4, 5 dienenden Abschnitt 8 der Formenteile 2, 3, 4, 5 vorgesehen, der sich an die formgebenden Konturen 6 anschließt. Die Zentrierungselemente 10, oder in anderen Ausführungsformen wenigstens Teile davon, bewirken beim Schließen der Druckgießform 1 ein paßgenaues Ineinandergreifen der Formenteile 2, 3, 4, 5. Dabei greifen die Formenteile 2, 3, 4, 5 derart ineinander ein, sich die Formenteile gegenseitig abdichten.
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Die Zentrierungselemente 10, oder in anderen Ausführungsformen wenigstens Teile davon, sind in dem illustrierten Beispiel gleichverlaufende Oberflächenkonturen der Formenteile 2, 3, 4, 5, d.h. Oberflächenkonturen, die an den beteiligten Formenteil-Paaren gleich verlaufen, so daß sich komplementäre Konturenpaare ergeben. Dabei bilden diese Oberflächenkonturen 10 Kontaktflächen 11 aus, die sich bei geschlossener Druckgießform paßgenau kontaktieren. Die Kontaktflächen 11 werden dabei von Teilen der Oberflächenkonturen 10 gebildet; alternativ bilden die vollständigen Oberflächenkonturen 10 die Kontaktflächen 11 (nicht dargestellt). Die Oberflächenkonturen 10 sind derart ausgeführt, daß sich die Formenteile 2, 3, 4, 5 in Richtung Formhohlraum 7 stetig verjüngen. Dabei liegt diese Verjüngung zumindest in einem wesentlichen Teil eines die Oberflächenkonturen 10 aufweisenden Formenteilabschnitts vor. Anders ausgedrückt laufen die Formenteile 2, 3, 4, 5 in Richtung Formhohlraum 7 konisch zu.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn wenigstens Teile der Oberflächenkonturen 10, mindestens aber diejenigen Teile der Oberflächenkonturen, welche die Kontaktflächen 11 bilden, im Querschnitt S-förmig ausgebildet sind. Mit anderen Worten weisen die Kontaktflächen 11 einen S-Kurven-förmigen Querschnitt auf, d.h. einen kurvenförmigen Querschnitt, bei dem die Kurve mindestens einen Wendepunkt, vorzugsweise genau einen Wendepunkt aufweist. Um bei Dauerbelastung einer schnellen Abnutzung vorzubeugen, weist die S-Kurve zwei gegenläufige Radien mit einem Mindestradius von vorzugsweise 5 mm auf (siehe 3). Die S-Kurven-Kontaktflächen 11 sind dabei derart ausgeführt, daß sich die stetige Verjüngung der Formenteile 2, 3, 4, 5 in Richtung Formhohlraum 7 ergibt.
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Um die Kräfte der horizontalen und vertikalen Schließzylinder aufnehmen zu können, weisen die S-Kurven-Kontaktflächen 11 im Querschnitt eine Mindestbreite 18 und eine Mindesthöhe 19 auf, siehe 3. Breite und Höhe der S-Kurve sind vorteilhaft in Abhängigkeit von der Größe und der Scherbendicke des Artikels gewählt. In dem illustrierten Beispiel beträgt die Mindestbreite 18 vorzugsweise 10 mm und die Mindesthöhe 19 vorzugsweise 5 mm. Vorzugsweise übersteigen Breite und Höhe der S-Kurve einen Wert von 20 mm nicht.
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Die Oberflächenkonturen 10 enden in Richtung Formhohlraum 7 mit einem sich an die S-Kurven-Kontaktfläche 11 anschließenden, im Querschnitt geradlinigen Konturabschnitt 15, der sich bis zu dem Formhohlraum 7 erstreckt, wobei dieser Konturabschnitt 15 einen Teil der Kontaktflächen 11 bildet, die sich bei geschlossener Druckgießform 1 paßgenau kontaktieren. Die durch diese Konturabschnitte 15 gebildeten Planflächen dienen zur gegenseitigen Abdichtung der Formenteile 2, 3, 4, 5 und zur Definition besonders geringer Nähte. In dem illustrierten Beispiel weist der Konturabschnitt 15 im Querschnitt eine Mindestbreite von 2 mm und eine Höchstbreite von 4 mm auf.
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In der dem Formhohlraum 7 entgegengesetzten Richtung enden die Oberflächenkonturen 10 mit einem sich an die S-Kurven-Kontaktfläche 11 anschließenden, schräg zur Schließrichtung 9 verlaufenden, im Querschnitt geradlinigen Konturabschnitt 16. Die durch diese Konturabschnitte 16 gebildeten Planflächen an den zusammenwirkenden Formenteilen 2, 3, 4, 5 bewirken eine Vorzentrierung der Formenteile 2, 3, 4, 5 bei dem Schließen der Druckgießform 1. Zugleich dienen diese Planflächen als Entformschrägen. Die Planflächen liegen bei geschlossener Druckgießform 1 nicht aneinander an (Spielpassung), siehe 3
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Vorzugsweise weisen die Planflächen eine Neigung von mindestens 3° und höchstens 5° zur Schließrichtung 9 auf. Vorzugsweise beträgt die Neigung 3°.
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Eine Ablaufschräge an dem Ende 14 der S-Kurven-Kontaktfläche 11, das in die dem Formhohlraum 7 entgegengesetzte Richtung weist, dient dazu, stehendes Wasser beim Öffnen der Druckgießform 1 zu vermeiden, indem eine Ablauffläche für Wasser bereitgestellt wird, damit dieses in die Wanne der Maschine ablaufen kann. Zugleich dient die Ablaufschräge dazu, ein sicheres Abdichten der Form zu gewährleisten, d.h. sicherzustellen, daß die eingebrachte Formmasse nicht nach außen austritt. Der Winkel 17 der Ablaufschräge beträgt im illustrierten Beispiel 3°. Ein kleiner Winkel gewährleistet dabei auch einen besonders sauberen Übergang von der S-Kurve in den Außenbereich.
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Das entsprechende Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers 12 zeichnet sich dadurch aus, daß sich während des Schließens der Druckgießform 1 die Formenteile 2, 3, 5 selbst zentrieren, weil alle an der Definition des Formhohlraums 7 unmittelbar beteiligten Formenteile 2, 3, 4, 5 komplementär zueinander ausgebildete Zentrierungselemente 10 aufweisen. Dabei sind drei der Formenteile 2, 3, 5 der Druckgießform 1 zum Schließen der Druckgießform 1 bewegbar. Formenoberteil 2 und Formenunterteil 3 sind gegen die Formenseitenteile 4, 5 bewegbar. Das bewegbare Formenseitenteil 5 ist gegen das stationäre Formenseitenteil 4 bewegbar. Besonders vorteilhaft ist es, daß aufgrund der verwendeten Zentrierungselemente 10 die bewegbaren Formenteile 2, 3, 5 zum Schließen der Druckgießform 1 in einer beliebigen Reihenfolge bewegbar sind und die bewegbaren Formenteile 2, 3, 5 zum Schließen der Druckgießform 1 auch gleichzeitig bewegbar sind. Es muß also keine bestimmte Abfolge bei dem Zusammenfahren der Formenteile 2, 3, 4, 5 eingehalten werden.
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Im dem illustrierten Beispiel wird zunächst das bewegliche Formenseitenteil 5 in seine Position an dem stationären Formenseitenteil 4 gefahren. Anschließend wird das Formenunterteil 3 in seine Betriebsposition bewegt. Abschließend fährt das Formenoberteil 2 auf die beiden Formenseitenteile 4, 5 und wird durch die erfindungsgemäße S-förmige Konturführung genau in seine gewünschte Betriebsposition gedrückt. In 1 sind die Schließrichtungen 9 von Formenoberteil 2 und Formenunterteil 3 eingezeichnet, in 2 die entgegengesetzt gerichteten Öffnungsrichtungen 13.
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Die an dem Formenoberteil 2 vorgesehene Führungskontur 10 ist in dem illustrierten Beispiel von der an dem Formenunterteil 3 vorgesehenen Führungskontur 10 verschieden, da der Henkel der Tasse höher ist als der Tassenkörper. In anderen Anwendungen kann die Führungskontur 10 an dem Formenunterteil 3 identisch mit der Führungskontur 10 an dem Formenoberteil 2 sein.
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Aufgrund der zum Einsatz kommenden Führungskonturen 10 ist die geschlossene Druckgießform 1, unabhängig von der Reihenfolge des Zusammenfahrens der Formenteile 2, 3, 4, 5, eine formschlüssige Einheit, welche die Schließkräfte der Vertikal- und Horizontalzylinder des Schließantriebs besser aufnehmen kann. Durch die konturgeführte Selbstzentrierung können Formenoberteil 2 und Formenunterteil 3 zu den beiden Formenseitenteilen 4, 5 einfacher, schneller und besser zentriert werden. Alle vier Formenteile 2, 3, 4, 5 sind bei geschlossener Druckgießform 1 gegeneinander lagegesichert und sehr präzise zueinander ausgerichtet.
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In den so durch die Druckgießform 1 bereitgestellten Formhohlraum 7 kann dann die keramische Formmasse eingebracht werden. Die hierfür erforderlichen Komponenten der Druckgießvorrichtung sind dem Fachmann ebenso bekannt, wie die für das Schließen und Öffnen der Druckgießform 1 benötigten Komponenten der Druckgießvorrichtung sowie die gesamte Steuerung der Druckgießvorrichtung und werden daher an dieser Stelle nicht weiter erläutert.
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Die Konturführung ermöglicht nach dem Abschluß des Druckgießvorgangs ein definiertes Öffnen der Druckgießform 1 mit einem Auseinanderfahren der Formenteile 2, 3, 5 in beliebiger Reihenfolge.
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Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. Diese Merkmale bzw. Merkmalskombinationen können jeweils eine selbständige Erfindung begründen, deren Inanspruchnahme ausdrücklich vorbehalten ist.
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Bei der Angabe einer eine Erfindung definierenden Merkmalskombination müssen einzelne Merkmale aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels nicht zwingend mit einem oder mehreren oder allen anderen in der Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels angegebenen Merkmalen kombiniert werden; diesbezüglich ist jede Unterkombination von Merkmalen eines oder mehrerer Ausführungsbeispiele ausdrücklich mitoffenbart. Außerdem können gegenständliche Merkmale der Vorrichtung umformuliert als Verfahrensmerkmale Verwendung finden und Verfahrensmerkmale können umformuliert als gegenständliche Merkmale der Vorrichtung Verwendung finden. Auf diese Weise umformulierte Merkmale sind implizit mitoffenbart.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckgießform
- 2
- Formenoberteil
- 3
- Formenunterteil
- 4
- stationäres Formenseitenteil
- 5
- bewegliches Formenseitenteil
- 6
- formgebende Kontur
- 7
- Formhohlraum
- 8
- Abdichtungsabschnitt
- 9
- Schließrichtung
- 10
- Zentrierungselement, Kontur
- 11
- Kontaktfläche
- 12
- Formkörper
- 13
- Öffnungsrichtung
- 14
- formhohlraumfernes Ende der Kontaktfläche
- 15
- formhohlraumnaher Konturabschnitt
- 16
- formhohlraumferner Konturabschnitt
- 17
- Winkel
- 18
- Mindestbreite
- 19
- Mindesthöhe
- 20
- Mindestbreite
