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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Verformen
vorgefertigter keramischer Hohlkörper im plastischen Zustand mit Hilfe eines Verformungswerkzeuges
mit einem Paar Arbeitsköpfe, welche gleichzeitig von innen und von außen auf die
Wandung des zu verformenden Hohlkörpers einwirken.
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Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung keramischer
Hohlkörper bekannt. An erster Stelle wäre das Freidrehen von Hand auf einer Töpferscheibe
zu nennen. Das ist bekanntlich besonders aufwendig. So werden dafür teure Fachkräfte
benötigt.
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Es können nur keramische Massen von bester Qualität, sogenannte plastische
Drehmassen, verarbeitet werden.
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Der Wassergehalt nach der Formgebung ist noch sehr hoch und verzögert
und verteuert die Fertigstellung. Die Leistung (Stückzahl) ist, gemessen mit industriellen
Maßstäben, sehr gering.
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Ein anderes Verfahren besteht im Eindrehen keramischer Massen in eine
geteilte Gipsform. Dabei wird die keramische Masse zunächst en bloc in die Form
eingegeben und sodann eine Schablone zum Anformen der keramischen Masse an die Innenwand
der Form eingerückt unter Beachtung der gewünschten Wandstärke. Nach der Formgebung
muß zunächst noch eine gewisse Trockenzeit abgewartet werden, bis der Formling etwa
lederhart ist. Dann erst ist ein Ausformen möglich. In der Regel bleiben senkrechte
Nähte sichtbar, welche von Handverputzt werden
müssen. Die erforderlichen
Standzeiten bis zum Antrocknen sind verhältnismäßig lang und haben einen großen
Bedarf an Formen zur Folge, oder aber es muß eine besondere Trockenanlage vorgesehen
werden. Die Formen sind im übrigen einem'hohen Verschleiß unterworfen, so daß auch
die Nähte immer deutlicher in Erscheinung treten und der Aufwand zu ihrer Entfernung
zunimmt.
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Ein weiteres Verfahren ist das sogenannte Rollern unter Verwendung
einer Gipsform (wie beim Eindrehen) sowie eines angetriebenen Rollerkopfes, welcher
als Verdränger in der Form wirkt. Die dabei auftretenden Nachteile sind ähnlich
wie beim Eindrehen.
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Schließlich sei auch noch das Gießen in Gipsform genannt. Dieses erfordert
eine keramische Masse von höchstem Feuchtigkeitsgehalt. Als Folge treten besonders
lange Standzeiten auf. Es bleiben wiederum Nähte sichtbar etc.
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Ein vergleichsweise einfaches Verfahren zur Herstellung keramischer
Hohlkörper stellt das Pressen mittels eines Stempels in einer Matrize dar. Allerdings
lassen sich damit keine Hohlkörper mit bauchigem oder sogenanntem untergriffigem
Profil herstellen. Ansonsten bietet das Pressen schon ideal zu nennende Voraussetzungen
für eine Massenfertigung.
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Die Erfindung möchte quasi auf dem letztgenannten Stand der Technik
aufbauen, indem sie vorsieht, daß zunächst Hohlkörper von einfacher Gestalt vorgefertigt
werden.
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Das soll auf möglichst rationelle Weise geschehen, beispielsweise
durch das vorerwähnte Pressen. Zur Erzielung einer komplizierteren Form ist dann
eine weitere Verfahrensstufe vorgesehen, welche in einem Verformen oder Umformen
besteht.
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Hinweise in dieser Richtung wurden der Fachwelt bereits durch eine
frühere Anmeldung des Anmelders gegeben (vgl. DE-OS 24 52 194). Darin geht es um
die Formgebung und Oberflächengestaltung plastischer Massen mit Hilfe eines Klopfwerkzeuges.
Nach jenem Erkenntnisstand bedarf es zur erfolgreichen Umformung in jedem Falle
einer rythmischen klopfenden Einwirkung. Wegen des damit verbundenen apparativen
Aufwandes hat jener Vorschlag jedoch bisher keinen nennenswerten Eingang in die
Praxis gefunden.
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Hier setzt nun die Erfindung an. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren
und Vorrichtung der eingangs genannten Art weiter zu vereinfachen. Es soll insbesondere
die Möglichkeit einer Massenherstellung von Hohlkörpern mit untergriffigem Profil
geschaffen werden.
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Gelöst wird diese Aufgabe nach dem Vorschlag der Erfindung dadurch,
daß als Arbeitsköpfe freilaufende Drehkörper verwendet werden und der Hohlkörper
in an sich bekannter Weise um seine Symmetrieachse gedreht wird. Ebensogut kann
sich der Hohlkörper frei um seine Symmetrieachse drehen und können als Arbeitsköpfe
Drehkörper verwendet werden, von denen mindestens einer angetrieben ist, während
der andere freilaufen kann.
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Werden die vorgefertigten Hohlkörper sogleich nach ihrer Herstellung
der Verformung unterworfen, genügt ihr ursprünglicher Feuchtigkeitsgehalt, d. h.
sie brauchen während des Verformens nicht einmal weiter befeuchtet zu werden. Im
übrigen sind keine besonderen Maßnahmen erforderlich, die Hohlkörper auf der Aufnahme
zu fixieren. Die Aufnahme kann eine einfache Drehscheibe sein, und es genügt, den
zu verformenden Hohlkörper ohne weiteres darauf abzusetzen.
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Angesichts des hohen Materialbedarfs, des hohen Bedienungsaufwands,
der Umsicht, Geschicklichkeit und Erfahrung, wie sie die übrigen Verfahren und Vorrichtungen
tagtäglich noch millionenfach erfordern, erscheint die hier vorgeschlagene Lösung
überraschend einfach. Das Verformen erfolgt ausschließlich zwischen den Drehkörpern.
Es können verhältnismäßig einfache keramische Massen zur Anwendung kommen, z. B.
Stanzmassen, wie sie für Pflanztöpfe gebraucht werden.
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Der Feuchtigkeitsgehalt ist geringer als beim Freidrehen. Ferner können
höhere Umfangsbeschwindigkeiten als beim Freidrehen gewählt und damit ein schnelleres
Umformen erreicht werden. Im Vergleich zu Verfahren und Vorrichtungen, welche sich
schwerer Formen bedienen, besteht der weitere Vorteil, daß keine nennenswerten Gewichte
gehoben und abgesetzt zu werden brauchen, vielmehr braucht lediglich der Hohlkörper
selbst gegebenenfalls umgesetzt zu werden. Damit kommt für eine Bedienung praktisch
jedes beliebige Personal in Betracht.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben. Die zuletzt vorgeschlagene Gliederung der Drehkörper in mehrere horizontale
Abschnitte - man könnte auch von Scheiben sprechen - soll unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten
ausgleichen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung für zwei Ausführungsbeispiele
der Vorrichtung weiter beschrieben. Darin zeigen: Figur 1 die Gesamtansicht einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Vereinfachung und Figur 2- die Teilansicht
einer anderen erfindungsge-Figur 7 mäßen Vorrichtung, nämlich mit anders profilierten
Drehkörpern
in den wesentlichen Stellungen während eines Verformungsvorgangs.
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Nach Figur 1 besteht eine erfindungsgemäße Vorrichtung aus einer drehbar
gelagerten Aufnahme 1 für einen vorgefertigten keramischen Hohlkörper 2 und einem
Verformungswerkzeug mit einem Paar Arbeitsköpfe in Form von Drehkörpern 3, 4. Die
Aufnahme 1 ist hier eine angetriebene Drehscheibe mit einer muldenförmigen Ausnehmung
für den Boden des Hohlkörpers 2. Der Hohlkörper 2 ist ein Gefäß mit einfachem Querschnittsprofil,
nämlich einer glatten jeweils nach außen bzw.
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oben gerichteten Wandung. Von dieser Grundform soll der Hohlkörper
2 in die gestrichelt angedeutete bauchige oder untergriffige Vasenform überführt
werden.
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Die Drehkörper 3, 4 sind hier beide freilaufend ausgebildet, wobei
der Drehkörper 3 von innen und der Drehkörper 4 von außen auf die Wandung des Hohlkörpers
2 einwirkt. Beide Drehkörper sind beim eigentlichen Verformungsvorgang im Abstand
der gewünschten Wandstärke im wesentlichen fest zueinander gehalten; dabei wirkt
der Drehkörper 4 etwas oberhalb des Drehkörpers 3 auf die Wandung des Hohlkörpers
2 ein.
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Die Drehkörper 3, 4 sind an einer Art Schlitten 5 angeordnet, welcher
in Richtung des Doppelpfeils 6 entlang einer Säule 7 vertikal beweglich ist. Gleichzeitig
ist der Schlitten 5 in Richtung des Doppelpfeils 8 horizontal beweglich, nämlich
mitsamt der Säule 7 um einen Drehpunkt 9 am Fuße der Säule 7 schwenkbar. Während
für die Vertikalbewegung ein (hier nicht dargestellter) Antrieb mit konstantem Vorschub
vorgesehen ist, wird die Horizontalbewegung mittels einer Schablone 10 gesteuert.
Letztere entspricht dem gewünschten Querschnittsprofil des fertigen Hohlkörpers
2 und ist verstell- und auswechselbar an einer Anschlagschiene 11 angebracht.
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Wie ersichtlich weist der Schlitten 5 an seiner den Drehkörpern 3,
4 abgewandten Seite eine Gleitrolle 12 auftdamit stützt er sich gegen die Schablone
10 ab.
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Für den dauernden Eingriff der Gleitrolle 12 mit der Schablone 10
sorgt ein auf die Säule 7 einwirkendes Drehmoment, welches mittels einer Feder,
eines Gewichtszuges o. ä. erzeugt werden kann. Je nachdem, wie weit die Schablone
10 in der jeweiligen Höhe vor-oder zurückspringt, schwenkt die Säule 7 mit dem Schlitten
5 und den Drehkörpern 3, 4 vor oder zurück.
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Die Drehkörper 3, 4 sind damit vertikal und horizontal beweglich.
Das Profil der Drehkörper 3, 4 braucht dann lediglich so zu sein, daß sich damit
jeweils ein schmaler Abschnitt am Hohlkörper 2 verformen läßt. Dazu eignen sich
besonders einerseits eine Birnenform, wie beim Drehkörper 3,und andererseits eine
Tellerform, wie beim Drehkörper 4. Mit solchen Drehkörpern lassen sich eine Vielzahl
von Querschnittsprofilen bei Hohlkörpern verwirklichen, wobei lediglich entsprechende
Schablonen bereitgehalten zu werden brauchen. Als Material kommt für die Drehkörper
insbesondere Kunststoff in Betracht.
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Im übrigen ist der Drehkörper 4 noch um einen Drehpunkt 13 am Schlitten
5 schwenkbar. Diese Beweglichkeit dient der Einstellung auf die gewünschte Wandstärke
zu Beginn der Verformung wie auch dem Lösen des Drehkörpers 4 vom Hohlkörper 2 am
Ende der Verformung.
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Im Interesse einer leichten und schonenden Arbeitsweise kann die Schwenkbarkeit
des Drehkörpers 4 auch während der Verformung, zumindest in Grenzen, erhalten bleiben.
Dazu ist der Drehkörper 4 in der gewünschten Stellung nicht total fixiert, sondern
elastisch gehalten (abgefedert). Die verbleibende Beweglichkeit ist mit Doppelpfeil
14 angedeutet.
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Für das Anbringen und Verstellen der Drehkörper 3, 4 am Schlitten
5 bestehen natürlich eine Vielzahl von Möglichkeiten. Sie richten sich nach dem
jeweils gewünschten Querschnittsprofil So können die Drehkörper 3, 4 beispielsweise
auch innerhalb des Schlittens 5 in ihrer Höhe und und ihrem gegenseitigen Abstand
verstellbar sein. Selbstverständlich sind sie auch insgesamt auswechselbar.
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Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist wie
folgt. Zunächst wird bei hochgefahrenem Schlitten 5 ein vorgefertigter Hohlkörper
2 auf die Aufnahme 1 gesetzt. Der Drehkörper 3 ist zusammen mit dem Schlitten 5
zunächst soweit nach vorn geschwenkt, daß sich der Drehkörper 3 über dem Hohlkörper
2 befindet, gleichzeitig ist der Drehkörper 4 zurückgeschwenkt.
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In diesem Zustand kann der Schlitten 5 sodann bis auf die Arbeitshöhe
der Drehkörper 3, 4 abgesenkt werden, wo die Verformung beginnen soll. Spätestens
jetzt geginnt sich die Aufnahme 1 zu drehen. Der Schlitten 5 wird mit dem Drehkörper
3 etwas zurückgeschwenkt, bis der Drehkörper 3 die Wandung des Hohlkörpers 2 von
innen berührt. Danach schwenkt der Drehkörper 4 von außen bei. Die Drehkörper 3,
4 haben jetzt die in Figur 1 gezeigte Stellung erreicht. Dabei dreht sich der Drehkörper
3 im Sinne der Aufnahme 1 und der Drehkörper 4 gegenläufig dazu.
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In der gezeigten gegenseitigen Zuordnung werden die Drehkörper 3,
4 anschließend gemeinsam mit dem Schlitten 5 entlang der Säule 7 nach oben geführt,
wobei sie eine dem Profil der Schablone 10 entsprechende Horizontalbewegung ausführen
und im Ergebnis den Hohlkörper 2 in die gestrichelt angedeutete Vasenform mit bauchigem
(untergriffigem) Profil verformen.
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Am Ende des Verformungsvorgangs wird der Drehkörper 4 gelöst, der
Schlitten 5 mit dem Drehkörper 3 etwas vorgeschwenkt und danach der Schlitten 5
mit beiden Drehkörpern 3, 4 aus dem Bereich des Hohlkörpers 2 hochgefahren. Die
Aufnahme 1 gelangt zum Stillstand und der fertig verformte Hohlkörper 2 kann entnommen
werden. Nach üblicher Weiterbehandlung kann er schließlich dauerhaft gebrannt werden.
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Nach den Figuren 2 - 7 wird ein keramischer Hohlkörper von zunächst
einfacher Grundform in einen Blumenubertopf mit bauchigem Profil verformt. Im Unterschied
zu dem Ausführungsheispiel nach Figur 1 sind jetzt Drehkörper 3a, 4a vorgesehen,
welche nicht nur einen Abschnitt des keramischen Hohlkörpers 2a verformen können,
sondern den keramischen Hohlkörper 2a gleich insgesamt. Die Drehkörper 3a, 4a brauchen
also während der eigentlichen Verformung nicht mehr in vertikaler und horizontaler
Richtung weiterbewegt zu werden. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß der
Drehkörper 3a angetrieben ist, während die Aufnahme 1a und der Drehkörper 4a freilaufend
sind.
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Die einzelnen Verfahrensschritte lassen sich wie folgt ablesen. Zunächst
werden die Drehkörper 3a, 4a über den Rand des zu verformenden Hohlkörpers 2a geführt
(vgl. Fig. 2) und danach im Abstand von der Wandung auf die gewünschte Arbeitshöhe
abgesenkt (vgl. Fig 3). Anschließend wird der angetriebene Drehkörper 3a horizontal
in Arbeitsstellung gebracht, das ist hier bis zur Berührung mit der Wandung des
Hohlkörpers 2a. Der Hohlkörper 2a gerät dadurch mitsamt der Aufnahme 1a in Drehung
(vgl. Fig. 4). Daraufhin wird der Drehkörper 4a in Richtung auf den Drehkörper 3a
gegen die Wandung des Hohlkörpers 2a
gedrückt bis zu einem Abstand,
der sich nach der Wandstärke des Hohlkörpers 2a richtet (vgl. Fig. 5).
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Bei letztgenanntem Schritt erfolgt bereits die vollständige Umformung
des keramischen Hohlkörpers 2a.
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Danach brauchen die Drehkörper 3a, 4a nur wieder voneinander (vgl.
Fig. 6) und aus dem Bereich des fertigen Hohlkörpers 2a (vgl. Fig. 7) entfernt zu
werden.
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Sodann kann der fertig geformte Hohlkörper 2a entnommen und der beschriebene
Vorgang mit einem neuen vorgefertigten Hohlkörper 2a wiederholt werden. Wie Versuche
gezeigt haben, erfordert der beschriebene Verformungsvorgang vom Aufsetzen eines
vorgefertigten Hohlkörpers 2a bis zum Abnehmen des fertig geformten Hohlkörpers
2a einen Zeitaufwand von weniger als 10 Sekunden.
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Bezugszeichenliste 1 Aufnahme 1a Aufnahme 2 keramischer Hohlkörper
2a keramischer Hohlkörper 3 Drehkörper 3a Drehkörper 4 Drehkörper 4a Drehkörper
5 Schlitten 6 Doppelpfeil 7 Säule 8 Doppelpfeil 9 Drehpunkt 10 Schablone 11 Anschlagschiene
12 Gleitrolle 13 Drehpunkt 14 Doppelpfeil
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