DE19531619A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Dachziegel-Formlingen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Dachziegel-Formlingen, bei dem die plastische Tonmasse zu einem breiten flachen Strang extrudiert wird, der einen dem Formlingquerschnitt ähnlichen Querschnitt und an zumindest einer Seite angeformte Längsstege aufweist, bei dem der Strang in den Formlingen in etwa entsprechende Längen quer­ geschnitten wird und bei dem die einzelnen Strangabschnitte in einer Formpresse zwischen geschlossenen Formwerkzeugen zu den Formlingen geformt werden. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 11 angegebenen Gattung.

Es sind seit langem Verfahren und Vorrichtungen zum Her­ stellen von einfach gestalteten Dachziegel-Formlingen be­ kannt, bei denen die vorgemischte Tonmasse in einer Strang­ presse kontinuierlich zu einem Strang extrudiert wird, des­ sen Querschnitt in etwa dem der fertigen Formlinge ent­ spricht. Dieser breite und relativ flache Strang wird in Abschnitte unterteilt, deren Länge derjenigen der Formlinge entspricht. Zum genauen Ausformen von Rippen, Falzen und Stegen insbesondere bei Pfannenziegeln werden diese Rohlin­ ge einzeln in eine Formpresse eingelegt und von deren ge­ schlossenen Formwerkzeugen in ihre endgültige Form ge­ bracht. Es hat sich gezeigt, daß größere Längs- und Quer­ rippen, beispielsweise die Kopf- und Endfalze von Doppel­ falzpfannen sowie auch höhere Aufstandsstege, in einer sol­ chen Formpresse nicht mit ausreichender Maßhaltigkeit aus­ geformt werden können. Als Ursache für diese Formfehler wurde das begrenzte Fließvermögen der Tonmasse aufgrund in­ nerer Reibung während des relativ kurzzeitigen Preßformvor­ ganges erkannt. Ferner wurden Rißbildungen und Verformungen im Bereich der ausgeformten Stege in den fertigen Pfannen­ ziegeln beobachtet, die insbesondere während des Brennpro­ zesses und auch während der anschließenden Abkühlung ent­ standen und auf innere beim Ausformen der Stege und Falze erzeugte Restspannungen in den Formlingen zurückgeführt werden.

Aufgrund dieser Schwierigkeiten konnten die aus einer Viel­ zahl von Gründen bevorzugten Dachpfannen mit ausgeprägten Längs- und Querfalzungen bisher nicht nach dieser hinsicht­ lich Produktivität und Maßgenauigkeit vorteilhaften Methode hergestellt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor­ richtung aufzuzeigen, welche die maßgenaue und praktisch spannungsfreie Herstellung auch von komplizierter gestalte­ ten Dachpfannenziegeln inclusive deren Stege und Querfalze ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch I angegebe­ nen Maßnahmen sowie durch die Vorrichtungsmerkmale des An­ spruchs 11 gelöst. Das durch die Erfindung verwirklichte technische Grundkonzept liegt darin, daß größere Materi­ alumformungen der Batzen bzw. Rohlinge nicht in der Form­ presse zwischen deren geschlossenen Formwerkzeugen sondern in einem vorgelagerten Freiformvorgang durchgeführt werden, wobei für die bisher nur sehr begrenzt formbaren Kopf- und Endfalze eine vergrößerte Materialmenge im Rohling zur Ver­ fügung gestellt wird. Das Freiformen spezifischer Rohling­ bereiche erfolgt unter Entwicklung nur relativ geringer in­ nerer Spannungen, weil die beanspruchten Teile des Materi­ als ausweichen können und lediglich Materialverdrängungen ohne größeren Druckaufbau stattfinden. Darüber hinaus wird dem Material während des Transports zur Formpresse Gelegen­ heit gegeben, eventuell vorhandene Spannungskonzentrationen in kritischen Eck- oder Kantenzonen durch eine gewisse Rückverformung abzubauen.

Gemäß der Erfindung gelangt ein weitgehend vorgeformter Rohling mit bereits ausgebildeten Querfalzen, Tragstegen usw. in die Formpresse, so daß in dieser lediglich die fi­ nale und genaue Formgebung nach Art eines Prägevorganges erfolgt. Die als eine der wesentlichen Ursachen für die Be­ schädigung der Ziegel während des Brennvorganges erkannten inneren Restspannungen werden dadurch weitestgehend vermie­ den. Durch die Erfindung ist es somit erstmals möglich, auch kompliziert gestaltete Pfannenziegel mit ausgeprägter Querverfalzung und massiven Stegen mit einer bisher nicht für möglich erachteten Formgenauigkeit und ohne Rißbildun­ gen bzw. Verformungen in einer Formpresse unter Verwendung geschlossener Formwerkzeuge herzustellen.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge ergeben sich aus der Zeichnung und der folgenden Beschreibung eines zweckmäßigen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Vorrichtung enthält eine hier als Extruder ausgebildete Strangpresse 1, eine Freiformeinrichtung 2 in Form eines profilierten Wal­ zenpaares, eine Schäleinrichtung 3 zum Abschälen vorbe­ stimmter Abschnitte von Längsstegen 4 an der Unterseite ei­ nes extrudiärten Stranges 5, eine Schneideeinrichtung 6 und schließlich eine geschlossene Formpresse 7. Der im Extruder 1 erzeugte Strang 5 durchläuft die Einrichtungen 2 bis 7 in der dargestellten Weise.

Die Strangpresse 1 weist eine sog. Breitschlitzdüse 9 auf, die von zwei in Pfeilrichtung verstellbaren Schiebern 10, 11 begrenzt wird und deren Durchflußquerschnitt so bemessen ist, daß der erzeugte Strang 5 in etwa die Breite und die Höhe des herzustellenden Formlings hat. Durch eine nicht dargestellte Betätigungsvorrichtung wird der Schieber 10 zyklisch um einen vorbestimmten Betrag nach oben bewegt, so daß sich innerhalb dieser Zeitspanne die Höhe der Breit­ schlitzdüse erweitert. Nach einer kurzen Zeitspanne wird der Schieber 10 wieder in seine dargestellte Position zu­ rückbewegt. Durch diese Betätigung des Schiebers entsteht im Strang 5 eine Verdickung 12 in Form eines Querriegels, der sich über die gesamte Breite des Stranges 5 erstreckt.

Bei der dargestellten Ausführung ist die Oberwalze 13 der Freiformeinrichtung 2 mit zwei durchgehenden Axialnuten 14, 15 versehen und die Unterwalze 16 weist mehrere Umfangsnu­ ten 17 zum Nachformen der an der Unterseite des Stranges 5 von der Breitschlitzdüse 9 erzeugten Längsstege 4. Der An­ trieb der Walzen 13, 16 ist so mit der Betätigungseinrich­ tung des Schiebers 10 synchronisiert, daß genau in dem Zeitpunkt, wenn der verdickte Querriegel 12 in den Walz­ spalt gelangt, sich die Axialnuten 14, 15 in diesem Walz­ spaltbereich befinden, so daß das plastische Tonmaterial des Querriegels 12 in die Nuten 14, 15 eingedrückt wird. Auf diese Weise entstehen zwei Querstege 18, 19 an der Oberseite des Stranges 5.

Die dargestellte Schäl- bzw. Schneideinrichtung 3 enthält einen Messerhalter, der in Richtung des vertikalen Doppel­ pfeils durch eine nicht dargestellte Betätigungsvorrichtung verstellbar ist und an seinem oberen Ende eine bestimmte Anzahl an Schälmessern 21 trägt. Vertikalführungen 22 des Messerhalters 20 sind an Führungselementen 23 geführt, so daß der Messerhalter in Richtung des horizontalen Doppel­ pfeils mittels einer - nicht dargestellten - Betätigungs­ einrichtung, z. B. mittels einer Kugelrollspindel, in oder entgegen der Durchlaufrichtung des Stranges 5 verfahrbar ist. Durch eine kurzhubige Zustellung des Messerhalters 20 gelangt das Schälmesser 21 in die dargestellte Position, in welcher die Rippe 4 abgeschält wird. Durch eine Rückziehbe­ wegung des Messerhalters wird der Schälvorgang beendet, so daß der oder die Stege 4 am Strang 5 erhalten bleiben. Durch zyklische Betätigung des Messerhalters 20 in genauer Abstimmung zu den Bewegungen des Schiebers 10 und des Wal­ zenpaares 13, 16 können nur diejenigen Stegabschnitte am Strang verbleiben, die beim erzeugten Formling oder beim fertigen Dachziegel eine besondere Funktion, z. B. eine Auflage- oder Abstützfunktion, haben sollen.

Die ebenfalls schematisch dargestellte Querschneideeinrich­ tung 6 enthält ein an einem durchgehenden Querträger 25 montiertes Trennmesser 26 zum Querschneiden des Stranges 5 in Strangabschnitte 27. Der Querträger 25 ist in Richtung des Doppelpfeils an Führungen 28 verschiebbar geführt, wo­ bei diese Führungen 28 an horizontalen Schienen 29 moto­ risch verfahrbar gehalten sind. Auch der Antrieb für die vertikalen Zustell- und Rückziehbewegungen des Querträgers 25 ist mit den Antrieben der vorgeordneten Einrichtungen verknüpft, so daß - wie dargestellt - ein Schnitt unmittel­ bar an der vorderen Stirnkante des vorderen Quersteges 19 geführt wird. Da die Abstände zwischen den aufeinanderfol­ genden beiden Querstegen 18, 19 jeweils so gewählt sind, daß die Querstege im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kopfverfalzung bilden, haben die Strangabschnitte 27 eine den herzustellenden Formlingen entsprechende Länge.

Die Formpresse 7 besteht aus einem stationären Unterwerk­ zeug 30 und einem an einem Stempel 31 befestigten Oberwerk­ zeug 32, das genau in die Aufnahmeöffnung des Unterwerk­ zeugs 30 paßt. Der Stempel 31 übt durch seine Abwärtssenk­ bewegung in die Form einen hohen Druck auf den zuvor bei geöffneter Presse beispielsweise durch Saugheber eingeleg­ ten Strangabschnitt 27 aus, der durch einen solchen Preß­ vorgang seine endgültige Form erhält und als Formling in herkömmlicher Weise in die weiteren Behandlungsstationen, insbesondere in den Brennofen, transportiert wird.

Die Herstellung eines Formlings vollzieht sich in folgender Weise. Das im Extruder 1 homogenisierte Tonmaterial wird in der Breitschlitzdüse 9 zu einem flachen breiten Strang ge­ formt, dessen Querabmessungen denen des fertigen Formlings in etwa entsprechen. Gleichzeitig werden an einer Seite des Stranges 5 eine vorbestimmte Anzahl an Längsstegen 4 auf­ grund einer entsprechenden Ausbildung der Breitschlitzdüse 9 ausgebildet. Auf den Befehl einer - nicht dargestellten - Steuereinrichtung wird der Schieber 10 um einen vorgegebe­ nen Betrag geöffnet und anschließend wieder geschlossen, wodurch an der Strangoberseite der Quersteg 12 ausgebildet wird. Dieser Quersteg 12 gelangt in den Wirkungsbereich der Formwalzen 13, 16, und zwar in dem Moment, in dem die bei­ den Axialnuten 14, 15 in der Oberwalze 13 den Walzspalt durchlaufen. Dabei wird das Material dieses Quersteges 12 in die Nuten 14 eingedrückt, so daß die beiden Querrippen 18, 19 an der Strangoberseite ausgeformt werden. Der rest­ liche Walzenmantel der Oberwalze 13 kann glatt sein und da­ mit eine Egalisierungs- bzw. Glättungsfunktion für die Strangoberfläche haben oder es können weitere Profilierun­ gen vorgesehen sein, um entsprechende Rippen oder auch Aus­ nehmungen an der Strangoberseite zu erzeugen.

Da in der Regel die an der Unterseite des Stranges ange­ formten Stege im fertigen Formling und auch im gebrannten Ziegel als Aufstands- oder Stützrippen dienen sollen und im Kopf- und/oder im Endbereich des fertigen Ziegels stören würden, werden diese Rippen abschnittsweise durch die Schneideinrichtung 3 abgeschält, so daß nur die in der Zeichnung links unten dargestellten Rippenabschnitte 34 in der gewünschten Anzahl und jeweils im mittleren Bereich je­ des Strangabschnitts 27 erhalten bleiben.

Nach Durchlaufen der an sich bekannten Schneideinrichtung, die als einfacher - dargestellter - Querschneider, jedoch auch als Walzenschneider und als Form-Schneideinrichtung ausgebildet sein kann, wird der jeweilige Strangabschnitt 27 in das Unterwerkzeug 30 der geöffneten Formpresse 7 ein­ gelegt, woraufhin dann in üblicher Weise der Preßvorgang erfolgt.

Gegenüber vorbekannten Vorgehensweisen wird durch die Vor­ formung insbesondere der Querrippen 18, 19 sowie auch der Stegabschnitte 34 erreicht, daß während des Formpreßvorgan­ ges in der geschlossenen Presse 7 nur minimale Fließbewe­ gungen des Materials auftreten, wodurch bleibende Restspan­ nungen im Formling vermieden werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Vorrichtung beschränkt. So können statt der durch die Schieber 10, 11 verstellbaren Breitschlitzdüse auch andere Mittel, z. B. Stauchmittel, eingesetzt werden, die durch eine lokale Ver­ dünnung des Stranges eine dem Quersteg 12 entsprechende Verdickung herbeiführen. Ferner können statt der darge­ stellten Freiformwalzen 13, 16 auch Formpressen eingesetzt werden, die jedoch aufgrund des kontinuierlichen Austrags aus dem Extruder 1 sich eine vorgegebene Strecke mit dem Strang mitbewegen sollten. In der Schäleinrichtung 3 können statt eines durchgehenden und mit mehreren Schneidorganen 21 besetzten Messerhalters 20 auch mehrere gesonderte Mes­ serhalter mit jeweils eigenem Antrieb eingesetzt werden, was die Ausbildung von unterschiedlich langen Längsrippen ermöglicht.

Wie bereits ausgeführt, enthält die dargestellte Vorrich­ tung eine vorzugsweise programmierbare Steuereinheit, wel­ che die Betätigung der einzelnen Einrichtungen 1 bis 7 in einer vorgegebenen Zeitabfolge bestimmt.

Claims (18)

1. Verfahren zum Herstellen von Dachziegel-Formlingen, bei dem

• - die plastische Tonmasse zu einem breiten flachen Strang extrudiert wird, der einen dem Formlingquer­ schnitt ähnlichen Querschnitt und zumindest an einer Seite angeformte Längsstege aufweist,
• - der Strang in Abschnitte quergeschnitten wird, deren Länge derjenigen der Formlinge in etwa entspricht und
• - die Strangabschnitte in einer Presse zwischen ge­ schlossenen Formwerkzeugen zu den Formlingen geformt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - in vorgegebenen Abständen querverlaufende Verdickun­ gen im Strang gebildet werden, vorzugsweise im Be­ reich dieser Verdickungen Querrippen vorgeformt wer­ den und
• - die angeformten Längsstege in vorgegebenen Abständen beseitigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die querverlaufenden Verdickungen im Strang durch zyklisches Erweitern der Extrudierdüse erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die querverlaufenden Verdickungen im Anfangs­ und/oder Endbereich jedes Formlings erzeugt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querrippen im Bereich der Verdickungen beim Durchlauf des Stranges zwischen zwei Formwalzen ge­ formt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querrippen im Bereich der Verdickungen von zwei mitlaufenden Preßwerkzeugen geformt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Querfalze im Strang außerhalb der quer verdickten Bereiche vorgeformt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Unterseite des Strangs angeformten Ste­ ge an den Anfangs- und Endbereichen des zu erzeugenden Formlings weggeschnitten werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegschneiden der vorgegebenen Steglängen unter Verwendung eines Schneiddrahtes vorgenommen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegschneiden der vorgegebenen Steglängen unter Verwendung eines geformten Schälmessers erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang in einer Überbreite hergestellt und der Rohling nach dem Vorformen der Querrippen und der Stegabschnitte aus dem überbreiten Strang ausgeschnit­ ten wird.

11. Vorrichtung zur Herstellung eines Dachziegel-Form­ lings, bestehend aus

• - einer Strangpresse (1), z. B. einem Extruder, mit einer verstellbaren Breitschlitzdüse (9), deren lichter Querschnitt etwa dem des Formlings ent­ spricht und die zumindest an einer Längsseite Aus­ nehmungen zur Formung von Längsstegen (4) aufweist,
• - einer Transportvorrichtung für den extrudierten Strang (5),
• - einer Teilvorrichtung (6) zum Querschneiden des Stranges (5) und
• - einer Formpresse (7) mit geschlossenen Formwerkzeu­ gen zum Ausformen der Dachziegel-Formlinge,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Maulweite der Breitschlitzdüse (9) zyklisch ver­ stellbar ist und
• - zwischen der Strangpresse (1) und der Formpresse (7) mindestens eine Formeinrichtung (2, 3) zum freien Vorformen bestimmter Strangprofile angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Breitschlitzdüse (9) ein zyklisch verstellba­ rer Schieber (10, 11) zugeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Formeinrichtung (2) ein Profilwalzenpaar (13, 16) enthält.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Formeinrichtung zusammen mit dem Strang beweg­ bare Ober- und Unter-Preßwerkzeuge enthält.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Formeinrichtung einen periodisch aktivierbaren Längsschneider mit einer vorgegebenen Anzahl an Schälorganen (21) zum abschnittsweisen Abschälen der am Strang (5) angeformten Längsstege (4) aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schälorgane als Schneiddraht oder als U-förmig gebogenes Messer mit einer Schneide am Quersteg ausge­ bildet sind.