DE19959234C2 - Kernschießverfahren und für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kernschießverfahren zur Fertigung von Formtei­ len aus verzögert härtenden Formstoffen nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 und eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vor­ richtung.

Verzögert aushärtende Formstoffe, wie Beton, werden nach konventio­ nellen Methoden nach dem Strangpreßverfahren hergestellt. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass hervorspringende, beziehungsweise zurück­ springende Konturen des zu fertigenden Formstückes prozeßbedingt nur in Produktionsrichtung ausgebildet werden können. Dies führt jedoch zu einer sehr beschränkten Gestaltungsfreiheit bei der Formgebung der her­ zustellenden Formkörper.

Aus der Gießereitechnik sind auch andere Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die für nicht verzögert aushärtende Formstoffe eingesetzt wer­ den.

So zeigt die Patentschrift DE 29 53 668 eine Blasmaschine, bei der ein Kernkasten auf einem Tisch befestigt wird, dessen Antrieb zum Wenden relativ zur Horizontalachse verwendet wird.

Aus der Patentschrift DE 33 39 941 A1 ist ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Herstellung von aus zwei Formhälften bestehenden kastenlo­ sen Gießformen bekannt, bei denen mittels eines ersten Modells in einem ersten Formkasten die eine Formhälfte hergestellt und nach Entfernen dieses Modells in einen zweiten Formkasten geschoben wird, der um 180° gewendet wird.

Die Patentschrift EP 732 977 B1 zeigt eine Vorrichtung, bei der die Ent­ nahme der Kerne außerhalb des eigentlichen Arbeitsbereiches der Kern­ schießvorrichung möglich ist.

Die DE-OS 44 34 798 offenbart eine Kernschießmaschine, bei der sich der um mindestens eine Achse taktende Werkzeugträger mit Kernkastenteilen bestückt ist und zur kontinuierlichen Kernherstellung benutzbar ist.

Die deutsche Patentschrift 32 40 022 zeigt eine Formmaschine, bei der zwei Hälften eines Formkastens zusammengeführt und mit Formmasse gefüllt werden, wonach die eine Hälfte mit dem Formteil horizontal abge­ zogen wird, um sie zur Seite zu schwenken.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ver­ zögert aushärtende Formstoffe zu Formteilen gefertigt werden können, die in alle Achsen und Ebenen hervorstehende und/oder zurückspringende Konturen aufweisen können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Kernschieß­ verfahren auf verzögert aushärtende Formstoffe angewendet wird.

Unter einem verzögert aushärtenden Formstoff im Sinne der Erfindung ist ein Formstoff zu verstehen, der über einen Zeitraum insbesondere von 15 Minuten bis 8 Stunden aushärtet. Beispielhaft können Beton oder Kalt­ harzbindersysteme genannt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nunmehr möglich, Formkör­ per aus verzögert aushärtenden Formstoffen zu schaffen, die bezüglich ihrer geometrischen Ausbildung und Formgebung eine größere Gestaltungsfreiheit ermöglichen. Insbesondere ist es möglich, Formkörper aus verzögert aushärtenden Formstoffen zu schaffen, die hervorstehende, beziehungsweise zurückspringende Konturen frei in allen Achsen und Ebenen, beziehungsweise Richtungen, aufweisen können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Zeichnungen zeigen beispielhaft Einzelheiten einer für die Durchfüh­ rung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung.

Es zeigt:

Fig. 1: eine Ansicht einer Kernschießvorrichtung mit schwenkbarer Formeinrichtung.

Fig. 2: einen Verriegelungsmechanismus

Fig. 3: einen Querschnitt der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Kernschießvorrichtung umfaßt eine Schießein­ richtung 1, unter der eine Formeinrichtung 2 positioniert ist, welche einen Kernkasten aufnimmt. Die Formeinrichtung 2 ist über eine Drehachse 3 schwenkbar angebracht.

In Fig. 2 ist die Drehachse 3 dargestellt, die einen Verriegelungsmecha­ nismus 4 aufweist.

Im Folgenden soll die Erfindung am Beispiel der Herstellung eines Be­ tonformkörpers, insbesondere eines Dachsteins, erläutert werden.

Zu Beginn wird die Formstoffgrundmasse Beton in einen Vorratsbehälter auf der Kernschießvorrichtung gefüllt. Durch Öffnen eines Verschlusses fällt der Formstoff in den Sandzylinder der Kernschießvorrichtung. Unter­ halb des Sandzylinders befindet sich der Schießkopf, der einen Übergang zwischen dem Sandzylinder und der groben Außenkontur des Kernka­ stens bildet. Unter dem Schießkopf ist die Schießkopfplatte befestigt, deren Öffnungen mit den Einschußöffnungen des Kernkastens überein­ stimmt. Zum Schießen steht der Kernkasten mit der Hauptteilungsebene in vertikaler Richtung unter dem Schießkopf. Der Schießkopf wird nun mit dem Kernkasten in Kontakt gebracht. Dies geschieht entweder durch An­ heben des Kernkastens an den Schießkopf oder durch Absenken des Schießkopfes auf den Kernkasten. Durch Öffnen des Schußventils der Kernschießvorrichtung wird schlagartig ein Druckluftreservoir der Kern­ schießvorrichtung über eine Schießeinheit in Richtung des Kernkastens entspannt. Der für die verzögert aushärtende Formmasse verwendete Druck beträgt dabei bevorzugt mindestens 7 bar. Besonders bevorzugt ist ein Ausgangsdruck von 8,5 bis 10 bar. Jedoch können auch höhere Drüc­ ke eingesetzt werden. Der auftretende Luftmassenstrom fluidisiert den durchströmenden Beton und bildet eine Zweiphasenströmung aus Druck­ luft und Beton. In diesem Zusammenhang ist auch die Verwendung eines Sandzylinders von besonderer Bedeutung, da dessen seitliche Luftein­ trittsöffnungen erforderlich sind, um eine ausreichende Verflüssigung des Betons oder eines anderen verzögert aushärtenden Formstoffes zu errei­ chen. Besonders zweckmäßig für das Verfahren ist der Ausgangsdruck und die damit verbundene kurze Füllzeit. Die hohe kinetische Energie, mit der der Formstoff in den Kernkasten eingetragen wird, sichert eine ausrei­ chende Verdichtung des Formstücks. Die hohen Schießdrücke von vor­ zugsweise mehr als 7 bar gewährleisten eine Überwindung der bei verzö­ gert aushärtenden Formstoffen, wie Beton, vorhandenen höheren Binde­ kräfte, die der Konturenschärfe des Formstückes und der notwendigen Verdichtung des Formstoffes im Kernkasten entgegenstehen. Die hohen Bindekräfte zwischen den einzelnen Formstoffpartikeln sind eine Folge der hohen Feuchtigkeit der verzögert aushärtenden Formstoffe, wie Be­ ton. Als Folge dieser Bindekräfte ist die Fließfähigkeit von Betonmischun­ gen wesentlich geringer als die Fließfähigkeit der Gießereiformstoffe, die nach dem Stand der Technik mit dem Kernschießverfahren verarbeitet werden. Die verringerte Fließfähigkeit der verzögert aushärtenden Form­ massen hat neben erhöhtem Einschießdruck zur Folge, dass die längste Ausdehnung des zu fertigenden Formstückes in der bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung in Richtung des einströmenden Formstoffes lie­ gen soll. Daraus resultiert die vertikale Schießposition, die gewährleistet, dass der Formstoff mit der geringst möglichen Zahl von Richtungsumlen­ kungen in die am weitesten von der Einschußöffnung entfernten Formbe­ reiche gelangen kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist, verbunden mit der vertikalen Ausrichtung der längsten Ausdehnung des Formstückes, auch eine verti­ kale Ausrichtung der Hauptteilungsebene des Kernkastens gegeben. Je­ doch muß die Hauptteilungsebene nicht zwingend vertikal ausgerichtet sein, jedenfalls ist sie besonders praktikabel im Hinblick auf die folgenden Fertigungsschritte. Bei einfachen Formen muß die längste Ausdehnung nicht zwingend in der zur Einschießrichtung Vertikalen ausgerichtet und die Hauptteilungsebene nicht vertikal sein. In einem solchen Fall hat be­ reits der hohe Ausgangsdruck von vorzugsweise mehr als 7 bar die Folge, dass die verzögert aushärtende Formmasse verarbeitet werden kann. Bei Formteilen mit komplizierter Geometrie haben die vertikale Ausrichtung der längsten Ausdehnung des Kernkastens und der Hauptteilungsebene des Kernkastens jedoch die oben genannten Vorteile. Die den Formstoff transportierende Luft wird durch Düsen und über eine definierte Spalte abgeführt.

Im Bereich der Einschußöffnung ist die Oberfläche des zu fertigenden Formstücks in der Regel uneben. In einer Nivellierstation wird der Bereich der Einschußöffnung daher durch Einpressen eines entsprechend ausgeformten Konturenteils in Form eines konturierten Stempels geglättet und nachverdichtet. Zur Aufnahme der Innenkräfte im Kernkasten in der Schieß- und Nivellierstation können die Kernkastenteile durch hydraulisch­ mechanisch betriebene Spannvorrichtungen dicht geschlossen gehalten werden. Nach dem Entfernen des Konturenteils aus dem Einschußbereich wird der Kernkasten zur Entnahmestation gefahren.

Erfindungsgemäß verfügt die Kernschießvorrichtung über Mittel, die den Kernkasten für die Entnahme des Formteils im Wesentlichen um 90° kippt. Das Kippen des Kernkastens vor der Entnahme des Formkörpers ist bedeutsam im Hinblick auf das Aushärteverhalten des zu entnehmenden Formkörpers aus verzögert aushärtenden Formmassen. Die üblicherweise mit Kernschießverfahren verarbeiteten Formstoffe können durch Wärme und/oder Durchströmen mit einem Prozeßgas innerhalb von Sekunden oder maximal wenigen Minuten ausgehärtet werden, bevor sie dem Kern­ kasten entnommen werden. Dadurch sind die Kerne beim Trennen, d. h. beim Öffen des Kernkastens und beim Entnehmen aus dem Kernkasten, gut zu handhaben. Eine Betonmischung oder eine andere verzögert aus­ härtende Formmasse härtet jedoch innerhalb von Stunden aus und die Grünstandfestigkeit, d. h. die Festigkeit vor einer chemischen oder physi­ kalischen Härtung, erlaubt keine direkte Handhabung.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Herstellung der Formkörper, wie in diesem Beispiel der Dachsteine, daher ein Träger als Unterstützung in den Kernkasten eingelegt. Wie oben aus­ geführt, steht der Dachstein in der bevorzugten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Verfahrens in der Vertikalen. In diesem Beispiel befin­ den sich sowohl die Längsausdehnung des Dachsteins als auch die Hauptteilungsebene des Kernkastens in der Vertikalen. Erfindungsgemäß wird der noch geschlossene Kernkasten nunmehr gekippt und im Wesent­ lichen in die horizontale Position gebracht, so dass der flächige Bereich des Dachsteins auf der gesamten Fläche vom Träger abgestützt wird und, auf diesem liegend, entnommen werden kann. Nach Abheben des Kern­ kastenoberteils mittels einer entsprechenden maschinenseitigen Hubvor­ richtung, hebt eine Ausstoßvorrichtung durch das Kernkastenunterteil hin­ durch den Formstückträger soweit an, dass eine Entnahmevorrichtung, wie ein Roboter oder Transporteur, den Formstückträger mit dem darauf­ liegenden Formstück entnehmen kann. Dies hat zur Folge, dass die noch nicht ausgehärtete Betonmasse nicht vom Träger herunterfällt, wenn der Dachstein aus dem Kernkasten entnommen wird.

Nach dem Reinigen des Kernkastenoberteils durch Druckluft und Einsprit­ zen vom Trennmittel wird ein neuer Formstückträger in den Kernkasten eingelegt. Der Kernkasten wird geschlossen und vor beziehungsweise während des Verfahrens zur Schießstation wieder in die Vertikale gekippt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Kernkasten in sei­ nem Inneren weitere formgebende Bestandteile für die Formgebung von Hohlräumen im Formkörper aufweisen.

Zur Steigerung der Produktivität können die Prozeßschritte zeitlich parallel in den verschiedenen Maschinenstationen durchgeführt werden. Der Transport der Kernkästen kann dabei über einen Rundschalttisch erfol­ gen, der einen Transport zwischen der Schießstation, einer Nivellierstation und einer Entnahmestation ermöglicht.

Alternativ können das Einschießen, Nivellieren und Entnehmen an der gleichen Position durchgeführt werden. Die zur Durchführung dieser Ver­ fahrensschritte notwendigen Vorrichtungsbestandteile werden dabei an diese Arbeitsposition herangeführt. Die Verfahrensweise nach dem Rundtakt- oder Transferprinzip ist jedoch die bevorzugte.

Claims (16)

1. Kernschießverfahren, bei dem ein Formstoff in einen Kernkasten eingeschossen und anschließend aus ihm entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein verzögert aushärtender Formstoff eingeschossen wird und dass der Kernkasten zum Einschießen des Formstoffes im Wesentlichen in einer Vertikalen bezüglich der Längsausrichtung des zu formenden Körpers positioniert wird und zur Entnahme im Wesentlichen in eine Horizontale geschwenkt wird.

2. Kernschießverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernkasten zum Einschießen des Formstoffes bezogen auf die Hauptteilungsebene im Wesentlichen in einer Vertikalen positioniert wird.

3. Kernschießverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstoff nach dem Einschießen nivelliert wird, wobei sich der Kernkasten - bezogen auf seine Hauptteilungsebene - im Wesentlichen in vertikaler Stellung befindet.

4. Kernschießverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nivellierung durch Aufpressen eines Konturenteils erfolgt.

5. Kernschießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der verzögert aushärtende Formstoff auf einen sich im Kern­ kasten befindenden Formstückträger aufgeschossen wird.

6. Kernschießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der verzögert aushärtende Formstoff mittels Druckluft in den Kernkasten eingeschossen wird, indem ein Druckluftreservoir über eine Schießeinheit in Richtung des Kernkastens entspannt wird.

7. Kernschießverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft einen Ausgangsdruck von mindestens 7 bar aufweist.

8. Kernschießverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft einen Ausgangsdruck in einem Bereich von 8,5 bis 10 bar aufweist.

9. Kernschießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil entnommen wird, indem das Oberteil des Kern­ kastens abgehoben wird und eine Ausstoßvorrichtung den Form­ stückträger, welcher das Formstück trägt, durch das Kernkasten­ unterteil so weit angehoben wird, dass der Formstückträger mit dem darauf liegenden Formstück entnommen werden kann.

10. Kernschießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschießen des verzögert härtenden Formstoffes, das Nivellieren und die Entnahme des Formstückes aus dem Kern­ kasten an verschiedenen Maschinenstationen erfolgt.

11. Kernschießverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernkasten zur Durchführung der verschiedenen Verfah­ rensschritte über einen Rundschalttisch transportiert wird.

12. Kernschießvorrichtung umfassend eine Schießvorrichtung und eine Entnahmestation, dadurch gekennzeichnet, dass die Schießvorrichtung Mittel zum schlagartigen Entspannen eines Druckluftreservoirs aufweist und dass die Kernschießvor­ richtung Mittel zum Wenden eines Kernkastens aufweist.

13. Kernschießvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum schlagartigen Entspannen eines Druckluftre­ servoirs einen Ausgangsdruck von mindestens 7 bar erzeugen.

14. Kernschießvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum schlagartigen Entspannen eines Druckluftre­ servoirs einen Ausgangsdruck von 8,5 bis 10 bar erzeugen.

15. Kernschießvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Sandzylinder ausgestattet ist.

16. Kernschießvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie vorzugsweise nach dem Rundtakt- oder Transferprinzip arbeitet.