EP3584049A2

EP3584049A2 - Mehrteilige formmaschine

Info

Publication number: EP3584049A2
Application number: EP19176687.2A
Authority: EP
Inventors: Klaus Griesbach; Norbert Vogel
Original assignee: Tools and Technologies GmbH
Current assignee: Tools and Technologies GmbH
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2019-12-25
Anticipated expiration: 2039-05-27
Also published as: EP3584049B1; EP3584049A3; DE102018208674A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Herstellen eines Keramikrohlings in einer mehrteiligen Form, die Vorrichtung umfassend: ein erstes Formteil (20) der Form, ein zweites Formteil (28) der Form, welches mittels einer Antriebsvorrichtung (14) relativ zum ersten Formteil (20) verlagerbar ist, wenigstens ein weiteres Formteil (29) der Form, welches sowohl relativ zum ersten Formteil (20) als auch relativ zum zweiten Formteil (28) verlagerbar ist, und eine Kupplungsvorrichtung (36), welche zwischen einer Kupplungsstellung und einer Freigabestellung verstellbar ist, wobei die Kupplungsvorrichtung (36) in ihrer Kupplungsstellung das wenigstens eine weitere Formteil (29) mit dem zweiten Formteil (28) betriebsfest mit diesem verbindet und wobei die Kupplungsvorrichtung (36) in ihrer Freigabestellung eine Relativverlagerung des zweiten Formteils (28) und des wenigstens einen weiteren Formteils (29) zulässt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Keramikrohlings in einer mehrteiligen Form, wobei die Vorrichtung ein erstes Formteil der Form, ein zweites Formteil der Form und wenigstens ein weiteres Formteil der Form umfasst.
Vorrichtungen zur Herstellung von Keramikrohlingen mit mehrteiligen Formen sind allgemein bekannt. Dabei wird eine flüssige Suspension, welche ein Wasser-Mineralgemisch umfasst, in der Fachsprache "Schlicker" genannt, in eine Form eingegeben, in welcher sich der Schlicker durch Wasserentzug verfestigt, so dass ein der Form entsprechender Rohling erzeugt wird. Die Form wird dann geöffnet und der Rohling kann entnommen werden. Üblicherweise wird der Rohling in einem anschließenden Prozess zu einem finalen Produkt verarbeitet, zum Beispiel versäubert, glasiert und gebrannt. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird der Rohling auch schon als finales Produkt angesehen, da nachgelagerte Verarbeitungsschritte auf den erfinderischen Gedanken, welcher hier beschrieben wird, keinen Einfluss haben.
Es sind sowohl Druckgussverfahren, bei welchen Schlicker unter dem Einfluss eines hohen Einfülldrucks in die Form eingespeist wird, als auch Hohlgussverfahren bekannt. Bei den Hohlgussverfahren wird hauptsächlich zwischen zwei Vorgehensweisen unterschieden. Bei der ersten Vorgehensweise wird deutlich weniger Schlickermasse in die Form eingefüllt als die Form an Aufnahmevolumen bereitstellt. Die Form wird dann üblicherweise um zumindest eine Achse rotiert bis sich entlang der gesamten Innenwandung eines formgebenden Abschnitts der Form Schlicker in einer gewünschten Wandstärke verfestigt hat, um so eine Hohlform zu erhalten. Bei der zweiten Vorgehensweise wird die Form vollständig mit Schlicker befüllt, jedoch wird nach einer vorbestimmten Zeit, zu welcher sich entlang der gesamten Innenwandung eines formgebenden Abschnitts der Form Schlicker in einer gewünschten Wandstärke verfestigt hat, noch nicht verfestigter Schlicker aus der Form abgelassen, um so eine Hohlform zu erhalten.
Bei einem einfach ausgebildeten Produkt, wie beispielsweise einem becherförmigen Gefäß mit einheitlicher Wandstärke, kann es ausreichend sein, dass die Form aus zwei zueinander verlagerbaren Formteilen besteht. Ist es jedoch gewünscht, ein Produkt herzustellen, welches beispielsweise Hinterschnitte oder detaillierte Strukturen umfasst, ist es notwendig, wenigstens ein weiteres Formteil vorzusehen, welches relativ zu den beiden anderen Formteilen verlagerbar ist, da sich ein solcher Rohling nicht zerstörungsfrei aus einer lediglich zweigeteilten Form entnehmen lässt.
Um nun in einem automatisierten Prozess zwei Formteile gegenüber einem dritten Formteil zu verlagern, werden im Stand der Technik für jedes zu verlagernde Formteil getrennte Antriebe, getrennte Lagerungen etc. vorgesehen, deren Verlagerungsachsen zueinander geneigt, meist rechtwinklig, sind. Dies ist insbesondere in Bezug auf einen benötigten Bauraum und/oder anfallende Kosten aufwendig.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rohlings, umfassend eine wenigstens drei Formteile umfassende Form, bereitzustellen, welche weniger komplex aufgebaut ist und damit kostengünstiger herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Keramikrohlings in einer mehrteiligen Form gelöst, die Vorrichtung umfassend:

ein erstes Formteil der Form,
ein zweites Formteil der Form, welches mittels einer

Antriebsvorrichtung relativ zum ersten Formteil verlagerbar ist,

wenigstens ein weiteres Formteil der Form, welches sowohl relativ zum ersten Formteil als auch relativ zum zweiten Formteil verlagerbar ist, und
eine Kupplungsvorrichtung, welche zwischen einer Kupplungsstellung und einer Freigabestellung verstellbar ist,
- wobei die Kupplungsvorrichtung in ihrer Kupplungsstellung das wenigstens eine weitere Formteil mit dem zweiten Formteil betriebsfest mit diesem verbindet und
- wobei die Kupplungsvorrichtung in ihrer Freigabestellung eine Relativverlagerung des zweiten Formteils und des wenigstens einen weiteren Formteils zulässt.

Ob nun die Antriebsvorrichtung nur ein Formteil oder mehrere, beispielsweise zwei Formteile, verlagert, wird dadurch gesteuert, dass die Kupplungsvorrichtung in ihrer Kupplungsstellung zwei Formteile betriebsfest miteinander verbindet oder in ihrer Freigabestellung eine Relativverlagerung dieser Formteile erlaubt. Die Kupplungsvorrichtung kann in ihrer Kupplungsstellung eine Verbindung der entsprechenden Formteile in Form eines Reibschluss, wie beispielsweise durch Bremsbacken, welche auf eine Schiene drücken, und/oder eines Formschlusses ausgeführt sein, wie beispielsweise eine Verrastung oder Verzahnung.
Die Formteile können zumindest abschnittsweise porös ausgebildet sein, so dass sie dazu ausgebildet sind, Wasser in sich aufzunehmen. Insbesondere können die Formteile dazu ausgebildet sein, dem in die Form eingeführten Schlicker Wasser zu entziehen, um diesen zu verfestigen.
Die Kupplungsvorrichtung kann insbesondere kein Bestandteil der Formteile sein, sondern von diesen getrennt angeordnet sein. Es kann so ermöglicht werden, Formteile auszutauschen, um beispielsweise unterschiedliche Rohlinge herzustellen, und dennoch die Funktionalität der erfindungsgemäßen Vorrichtung beizubehalten.
Die Vorrichtung kann ferner eine Steuereinheit umfassen, welche dazu eingerichtet ist, einen Übergang zwischen der Kupplungsstellung und der Freigabestellung der Kupplungsvorrichtung zu steuern. Die Steuereinheit kann hierfür eine Speichereinheit umfassen, in welcher gespeichert ist, zu welchem Zeitpunkt bzw. nach welchem Weg einer Verlagerung eines oder mehrerer Formteile die Kupplungsvorrichtung in die Kupplungsstellung oder in die Freigabestellung zu überführen ist. Um zu bestimmen, wann ein solcher Zeitpunkt erreicht ist bzw. wann ein entsprechender Weg zurückgelegt worden ist, kann die Steuereinheit ferner eine Meßeinheit umfassen, welche eine verstrichene Zeit und/oder einen zurückgelegten Weg erfassen kann. Die Steuereinheit kann dazu eine beispielsweise hydraulisch, magnetisch oder pneumatisch angetriebene Stellvorrichtung der Kupplungsvorrichtung aktivieren oder deaktivieren. Insbesondere kann sich die Kupplungsvorrichtung in der Kupplungsstellung befinden, wenn die Stellvorrichtung aktiviert ist, und in der Freigabestellung befinden, wenn diese deaktiviert ist.
Vorteilhafterweise können die Relativverlagerung des ersten Formteils und des zweiten Formteils, die Relativverlagerung des wenigstens einen weiteren Formteils und des ersten Formteils und die Relativverlagerung des wenigstens einen weiteren Formteils und des zweiten Formteils alle längs ein und derselben Verlagerungsachse erfolgen. Es ist somit möglich, eine einzige Antriebsvorrichtung sowohl zur Verlagerung von nur einem Formteil gegenüber anderen Formteilen als auch zur Verlagerung von mehreren Formteilen gegenüber wenigstens einem anderen Formteil zu verwenden. Eine Beschränkung der Verlagerung auf genau eine Verlagerungsachse bedeutet auch, dass auf diese Weise gewährleistet sein kann, dass ein Formteil zwischen einer ersten und einer zweiten Position wiederholt hin und her verlagert werden kann, wobei das Formteil beim Erreichen der ersten und der zweiten Position immer gleich orientiert bleibt.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung eine weitere Kupplungsvorrichtung umfassen, welche zwischen einer Kupplungsstellung und einer Freigabestellung verstellbar ist, wobei die weitere Kupplungsvorrichtung in ihrer Kupplungsstellung das wenigstens eine weitere Formteil mit dem ersten Formteil betriebsfest verbindet und wobei die weitere Kupplungsvorrichtung in ihrer Freigabestellung eine Relativverlagerung des ersten Formteils und des wenigstens einen weiteren Formteils zulässt. Die weitere Kupplungsvorrichtung kann beispielsweise pneumatisch, aber auch magnetisch oder hydraulisch, betrieben sein und auf eine Aktivierung der weiteren Kupplungsvorrichtung hin das wenigstens eine weitere Formteil relativ zu dem ersten Formteil unverlagerbar fixieren.
Die Vorrichtung kann ferner einen Rahmen umfassen. Der Rahmen kann ein aus Stahlblech ausgebrannter Rahmen sein. Der Rahmen kann zum Beispiel auch die Antriebsvorrichtung haltern.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das erste Formteil an dem Rahmen betriebsfest angebracht sein. Das erste Formteil kann dabei an einer Montageplatte des Rahmens zum lösbaren Befestigen des ersten Formteils von dem Rahmen angebracht sein.
Das zweite Formteil oder/und das wenigstens eine weitere Formteil kann an dem Rahmen relativ zu diesem verlagerbar angebracht sein.
Dabei kann am Rahmen eine Schienenanordnung vorgesehen sein, längs derer ein mit dem zweiten Formteil verbundener Schlitten und wenigstens ein mit dem wenigstens einen weiteren Formteil verbundener weiterer Schlitten verfahrbar sind. An dem Schlitten kann eine Montageplatte bzw. ein Montagearm zum lösbaren Befestigen des zweiten oder/und wenigstens einen weiteren Formteils angebracht sein. Die Montagearme sind insbesondere zusammen mit den ihnen zugeordneten Formteilen verlagerbar, das heißt entsprechend den relativ zueinander verlagerbaren Formteilen sind auch die jeweiligen Montagearme relativ zueinander verlagerbar.
In dem Fall, dass die Kupplungsvorrichtung zweier angetriebener Formteile in ihrer Kupplungsstellung ist, so dass diese beiden Formteile als eine Einheit verlagert werden, können die einzelnen Schlitten der jeweiligen Formteile bzw. der Montagearme einen gemeinsamen Schlitten ausbilden.
Die Kupplungsvorrichtung kann eine Klemmvorrichtung umfassen, deren Klemmbacken mit einer Leiste zusammenwirken, wobei die Klemmvorrichtung an einem ersten der Schlitten und die Leiste an einem zweiten der Schlitten montiert ist. Die Leiste kann dabei an dem ersten Schlitten beispielsweise rollbar oder gleitbar gelagert sein, um diese abzustützen.
Die weitere Kupplungsvorrichtung kann eine weitere Klemmvorrichtung umfassen, deren Klemmbacken mit der Schienenanordnung zusammenwirken. Wie bereits oben erwähnt, können die Klemmbacken beispielsweise pneumatisch, aber auch magnetisch oder hydraulisch, betrieben sein.
Die Schienenanordnung kann in vertikaler Richtung oberhalb der Formteile angeordnet sein. Dies kann insbesondere im Zusammenhang mit den oben beschriebenen Montagearmen vorteilhaft sein. Zum Beispiel kann ein Montagearm im Wesentlichen U-förmig ausgebildet sein, wobei die Öffnung der U-Form zur Seite zeigt und die beiden Schenkel der U-Form in einer vertikalen Richtung übereinander angeordnet sind. An dem vertikal unteren Ende der U-Form kann das Formteil angeordnet sein, beispielsweise in die Öffnung der U-Form ragend, und an dem vertikal oberen Ende der U-Form kann der Montagearm beweglich gelagert sein. Eine derartige "hängende" Lagerung kann die auf die Lagerung wirkenden Hebelkräfte aufgrund eines Kippmoments des Montagearms im Vergleich zu einer unter dem Montagearm liegenden Lagerung minimieren. Ferner kann auf diese Weise ein für die Lagerung benötigter Bauraum in der Nähe der Formteile frei bleiben, wodurch der Zugang zu der Form bzw. die Entnahme des Rohlings aus der Form vereinfacht werden kann.
Die Antriebsvorrichtung kann eine Langhubvorrichtung, beispielsweise einen Spindelantrieb, und eine Kurzhubvorrichtung, beispielsweise einen fluidisch betriebenen Kurzhubzylinder, umfassen. Unter einem "fluidisch betriebenen" Zylinder ist hier ein Antrieb zu verstehen, welcher pneumatisch und/oder hydraulisch betätigt werden kann. Spindelantriebe können den Vorteil aufweisen, dass sie eine hochgenaue Positionierung mit einem schnellen Ansprechverhalten verbinden, das heißt, dass ein durch den Spindelantrieb angetriebenes Formteil schnell und genau aus einer ersten vorbestimmten Position in eine zweite vorbestimmte Position verlagert werden kann.
Die Kurzhubvorrichtung kann zwischen der Antriebsvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem zweiten Formteil, zum Beispiel an den Montagearm des zweiten Formteils angreifend, vorgesehen sein. Die Kurzhubvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, das zweite Formteil, und, wenn die Kupplungsvorrichtung in ihrer Kupplungsstellung ist, auch das wenigstens eine weitere Formteil, unter hoher Krafterzeugung zu verlagern. Insbesondere können durch die Kurzhubvorrichtung die Formteile, welche sich in der miteinander in Kontakt stehenden Position befinden, zu einer dichten Form zusammengepresst werden. Ein Verlagerungsbereich der Kurzhubvorrichtung kann beispielsweise 5 mm bis 15 mm, insbesondere etwa 10 mm, betragen.
Die Kurzhubvorrichtung kann ein Wegmesssystem und/oder ein Druckmesssystem umfassen, welche dazu eingerichtet sind, einem Druck, welcher von einem in die Form eingefüllten Schlicker in einer zu der Anpresskraft der Kurzhubvorrichtung entgegengesetzten Richtung wirkt, durch entsprechendes Nachführen von Druck bzw. Anpresskraft der Kurzhubvorrichtung auf die Formteile entgegenzuwirken und eine Position der Formteile während des Befüllens der Form mit Schlicker aufrechtzuerhalten. Die dafür benötigten Kräfte können je nach herzustellendem Produkt variieren.
Die Kurzhubvorrichtung kann insbesondere zwischen einer Spindelmutter der als Spindelantrieb ausgebildeten Antriebsvorrichtung und dem Montagearm des zweiten Formteils angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Kurzhubvorrichtung zusammen mit dem zweiten Formteil über eine Aktivierung der Antriebsvorrichtung verlagerbar sein.
Die Kurzhubvorrichtung kann an einem eigenen Montagearm gehaltert sein, welcher ebenfalls an der Schienenanordnung entlang der gleichen Verlagerungsrichtung wie das zweite und das wenigstens eine weitere Formteil verlagerbar gelagert sein kann.
Die Langhubvorrichtung kann eine NC-gesteuerte Langhubvorrichtung sein.
Der Antriebsvorrichtung kann ferner eine Haltevorrichtung zugeordnet sein, welche dazu ausgebildet und bestimmt ist, die Langhubvorrichtung in einer vorgegebenen Hubstellung festzulegen. Die Haltevorrichtung kann zum Beispiel zwischen der Antriebsvorrichtung und dem Rahmen wirken. Tritt die Haltevorrichtung mit der Langhubvorrichtung, z. B. einer als Schaft ausgebildeten Spindelmutter, in Eingriff, so kann die Langhubvorrichtung nicht mehr relativ zu dem Rahmen verlagert werden. So kann eine passive Verlagerung der Antriebsvorrichtung bei Aktivierung der Kurzhubvorrichtung vermieden werden.
Um ein optimales Zusammenfügen der Formteile zu einer Form zu gewährleisten, kann an wenigstens einem der Formteile ein Vorsprung ausgebildet sein, der in einem zu der Form verbundenen Zustand der Formteile in eine komplementär ausgebildete Ausnehmung eingreift, die an wenigstens einem anderen der Formteile ausgebildet ist. Die Vorsprünge und Ausnehmungen, welche zusammenwirken, wenn die Form zusammengefügt wird, können dabei derart ausgebildet sein, dass sie, beispielsweise durch ein Übermaß in der Richtung, in welcher eine Anpresskraft der beiden Formteile aufeinander zu wirkt, ferner Klemmkräfte in einer von der Richtung der Anpresskraft abweichenden Richtung entwickeln, wie beispielsweise orthogonal zu Seitenflächen eines Vorsprungs bzw. einer Ausnehmung. Es kann dabei vorteilhaft sein, dass das Material der Formteile flexibel ausgebildet ist. Die Formteile können so gestaltet sein, dass, wenn der vorbestimmte Anpressdruck der Formteile auf diese einwirkt, die Wandungen des Abschnitts der Form, welche den Schlicker aufnehmen, glatt von einem Formteil in ein benachbartes Formteil ineinander übergehen, das heißt frei von Graten und/oder Kerben sind.
Der Vorsprung und die dazu komplementäre Ausnehmung können miteinander zusammenwirkende Anlageflächen aufweisen. Diese miteinander zusammenwirkenden Anlageflächen sind vorzugsweise konisch ausgebildet, so dass ein Zusammenfügen bzw. Zusammenwirken der zugehörigen Formteile verbessert werden kann.
An den Formteilen können ferner Druckluftanschlüsse vorgesehen sein, welche es ermöglichen, Druckluft in ein entsprechendes Formteil einzuspeisen. Durch die Druckluft kann Wasser, welches in dem Formteil aufgenommen ist, aus dem Formteil ausgetrieben werden. Insbesondere kann Wasser in Richtung des Rohlings ausgetrieben werden, so dass bei geöffneter Form eine Entnahme des Rohlings aus der Form erleichtert werden kann.
Für Formen, welche mehr als drei Formteile umfassen, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend wiederholt angeordnet werden.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Keramikrohlings in einer mehrteiligen Form beschrieben, wobei das Verfahren umfasst:

a) Bereitstellen eines ersten Formteils der Form,
eines zweiten Formteils der Form, welches mittels einer Antriebsvorrichtung relativ zum ersten Formteil verlagerbar ist, wenigstens eines weiteren Formteils der Form, welches sowohl relativ zum ersten Formteil als auch relativ zum zweiten Formteil verlagerbar ist, und
einer Kupplungsvorrichtung, welche zwischen einer Kupplungsstellung und einer Freigabestellung verstellbar ist, wobei die Kupplungsvorrichtung in ihrer Kupplungsstellung das wenigstens eine weitere Formteil mit dem zweiten Formteil betriebsfest mit diesem verbindet und wobei die Kupplungsvorrichtung in ihrer Freigabestellung eine Relativverlagerung des zweiten Formteils und des wenigstens einen weiteren Formteils zulässt,
b) Bereitstellen einer Antriebsvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, wenigstens zwei der Formteile jeweils relativ zu restlichen Formteilen zu verlagern,
c) Überführen der Kupplungsvorrichtung in die Freigabestellung,
d) Verlagern des zweiten Formteils relativ zu den restlichen Formteilen durch Aktivierung der Antriebsvorrichtung,
e) Überführen der Kupplungsvorrichtung in die Kupplungsstellung,
f) Gemeinsames Verlagern des zweiten Formteils und des wenigstens einen weiteren Formteils durch Aktivierung der Antriebsvorrichtung,
g) Befüllen der Form mit Schlicker,
h) Gemeinsames Verlagern des zweiten Formteils und des wenigstens einen weiteren Formteils durch Aktivierung der Antriebsvorrichtung,
i) Überführen der Kupplungsvorrichtung in die Freigabestellung,
j) Verlagern des zweiten Formteils relativ zu den restlichen Formteilen durch Aktivierung der Antriebsvorrichtung.

Beispielsweise kann das zweite Formteil aus einer ersten vorbestimmten Position in eine zweite vorbestimmte Position verlagert werden, in welcher es mit dem wenigstens einen weiteren Formteil in Kontakt tritt. Aus der zweiten vorbestimmten Position kann dann das zweite Formteil zusammen mit dem wenigstens einen weiteren Formteil in eine dritte vorbestimmte Position verlagert werden, in welcher das zweite Formteil und/oder das wenigstens eine weitere Formteil mit dem ersten Formteil in Kontakt tritt/treten. Die so gebildete Form kann nun mit Schlicker befüllt werden und der Rohling kann ausgebildet werden. Anschließend können das zweite Formteil und das wenigstens eine weitere Formteil gemeinsam aus der dritten vorbestimmten Position in die zweite vorbestimmte Position verlagert werden, wobei sich die Kupplungsvorrichtung dabei in ihrer Kupplungsstellung befindet. Nachdem die Kupplungsvorrichtung in ihre Freigabestellung überführt worden ist, kann das zweite Formteil aus der zweiten vorbestimmten Position in die erste vorbestimmte Position verlagert werden.
Natürlich ist es ebenfalls denkbar, die Schritte i) und j) vor dem Schritt h) durchzuführen, so dass das zweite Formteil zuerst alleine und anschließend gemeinsam mit dem wenigstens einen weiteren Formteil verlagert wird. Analoges gilt für die Schritte e) und f), welche auch vor den Schritten c) und d) ausgeführt werden können, so dass zunächst eine gemeinsame und dann eine entkoppelte Verlagerung stattfindet.
Um festzulegen, an welchen Positionen die Kupplungsvorrichtung in die Kupplungsstellung und in die Freigabestellung überführt werden soll, kann das Verfahren einen Initialisierungsschritt umfassen, bei welchem die Formteile relativ zueinander, z. B. von Hand, verlagert werden, wobei Positionen und an diesen Positionen vorzunehmende Handlungen, wie das Überführen der Kupplungsvorrichtung in die Kupplungsstellung, definiert werden. Dabei kann beispielsweise bei einer vollständig geschlossenen Form begonnen werden und dies als eine Position gespeichert werden, bei welcher die Kupplungsvorrichtung in der Kupplungsstellung vorzuliegen hat. Dann können beispielsweise zwei von drei Formteilen gemeinsam miteinander verlagert werden. An einer gewünschten Position kann nun festgelegt werden, dass die Kupplungsvorrichtung in die Freigabestellung übergehen soll. Anschließend kann lediglich ein Formteil gegenüber den anderen Formteilen in eine finale Position verlagert werden. Der entsprechende rückläufige Ablauf kann wiederum einzeln eingegeben oder als Umkehr der oben erwähnten Verfahrensschritte definiert werden. Zusätzlich kann nun ein Roboterarm mittels Teach-In dazu angelernt werden, einen Rohling zu entnehmen.
An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass Merkmale und Eigenschaften, welche in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben worden sind auch auf das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar sind und umgekehrt.
Das Verfahren kann ferner einen Schritt k) eines Entnehmens des Rohlings aus der Form umfassen. Das Entnehmen des Rohlings aus der Form kann insbesondere dem vollständigen Öffnen der Form, das heißt dem Verlagern der Formteile in ihre relativ zueinander am weitesten entfernte Stellung, nachgelagert sein. Insbesondere kann das Entnehmen zu Beginn in einer der Schwerkraftrichtung entgegengesetzten Richtung stattfinden.
Vorteilhafterweise kann der Rohling von dem wenigstens einen weiteren Formteil bzw. einem von diesen, falls es sich um mehrere weitere Formteile handelt, entnommen werden. Die Form kann dabei so ausgebildet sein, dass, nachdem der Rohling in der Form gebildet worden ist, sowohl das zweite und das wenigstens eine weitere Formteil relativ zu dem ersten Formteil verlagert werden können als auch dass das zweite Formteil relativ zu dem wenigstens einen weiteren Formteil verlagert werden kann, ohne dass der Rohling dabei zerstört bzw. deformiert wird. Insbesondere können an dem Produkt auszubildende Hinterschnitte und/oder detaillierte Strukturen, welche das Vorsehen einer dreiteiligen Form erfordern, in einem formgebenden Abschnitt des wenigstens einen weiteren Formteils als entsprechende Gegenform vorgesehen sein.
Wie bereits mit Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben, können die Verlagerungen alle entlang derselben Achse stattfinden. Eine Verlagerung der Formteile entlang derselben Achse kann es ermöglichen, gemeinsame Lagerungen, wie beispielsweise eine gemeinsam Führung und/oder Laufschiene, und eine einzige gemeinsame Antriebsvorrichtung, wie beispielsweise einen Spindelantrieb, zu verwenden.
Das Verfahren kann vor dem Schritt d), insbesondere zwischen den Schritten b) und c), ferner einen Schritt b1) eines Aktivierens einer weiteren Kupplungsvorrichtung, um eine Verlagerung des wenigstens einen weiteren Formteils zu verhindern, und zwischen den Schritten e) und f) ferner einen Schritt e1) eines Deaktivierens dieser weiteren Kupplungsvorrichtung umfassen.
Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das wenigstens eine weitere Formteil, beispielsweise bei einer Verlagerung des zweiten Formteils oder beim Überführen der Kupplungsvorrichtung in die Freigabestellung, ungewollt verlagert wird. Ist die weitere Kupplungsvorrichtung aktiviert, so kann das zugehörige Formteil auch relativ zu einem Rahmen unverlagerbar sein.
Weiter kann das Verfahren nach dem Schritt h), insbesondere zwischen den Schritten h) und i), ferner den Schritt h1) eines Aktivierens der weiteren Kupplungsvorrichtung umfassen, um eine Verlagerung des wenigstens einen weiteren Formteils relativ zu den restlichen Formteilen zu verhindern.
Die Entnahme des Rohlings kann vorteilhafterweise vollautomatisiert durchgeführt werden. Insbesondere kann der Entnahme des Rohlings aus der Form ein Roboter zugewiesen sein, welcher dazu eingerichtet ist, den Rohling zu greifen und ihn aus der Form heraus zu bewegen. Beispielsweise kann der Rohling von dem Roboter anschließend auf einem Förderband platziert werden, über welches der Rohling einem Glasierungsschritt unterzogen und anschließend in einen Brennofen transportiert wird. Der Roboter kann zur Entnahme des Rohlings mit einem Effektor versehen sein, welcher zur Entnahme eines speziellen Rohlings angepasst ist oder welcher zur Entnahme einer Mehrzahl unterschiedlicher Rohlinge geeignet ist.
Es hat sich ferner gezeigt, dass, insbesondere unter Verwendung höherer Drücke des einzufüllenden Schlickers, von zum Beispiel 20 bis 40 bar, herkömmliche Schlickerpumpen der Bauart Membranpumpe, welche beispielsweise mit Proportionalventilen angesteuert werden, den Schlickerdruck nur ungenau halten und den Druckaufbau nur grob steuern können.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung schlagen daher vor, als Schlickerpumpe eine Membranpumpe zu verwenden, bei der auf der Steuerseite das Fluid mittels eines motorisch gesteuerten Zylinders (Motor-Spindel-Kolben) in die Membranpumpe gedrückt wird. Schlickerdruck und Schlickerdruckauf- und -abbau können hierdurch wesentlich genauer gesteuert werden.
Die vorliegende Vorrichtung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben werden, in welcher

Figur 1: eine schematische Seitenquerschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines Keramikrohlings allgemein mit 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Rahmen 12, an welchem eine Antriebsvorrichtung 14 angeordnet ist. Die Antriebsvorrichtung 14 ist hier als einen Spindelantrieb ausgebildet, welcher eine von der Antriebsvorrichtung 14 rotatorisch angetriebene Spindel 16 und eine mit der Spindel 16 in Gewindeeingriff stehende und als länglicher Schaft ausgeführte Spindelmutter 18 umfasst. Mit dem Rahmen 12 ist ein erstes Formteil 20 fest verbunden, welches einen ersten Teil einer Form ausbildet, welche dem Rohling seine Gestalt verleiht. Mit der Spindelmutter 18 ist ein zweites Formteil 28 verbunden, welches einen zweiten Teil der Form ausbildet. Das zweite Formteil 28 ist an einem ersten Montagearm 22 befestigt, welcher sich hauptsächlich von dem zweiten Formteil 28 in einer vertikalen Richtung nach oben erstreckt (siehe Pfeil Z).
An seinem oberen Ende ist der erste Montagearm 22 an einer Schienenanordnung 24 derart beweglich gelagert, dass er, je nach Antriebsrichtung durch die Antriebsvorrichtung 14, entlang einer Achse X hin und her verlagert werden kann. Zu diesem Zweck umfasst der erste Montagearm 22 einen Schlitten 26, welcher mit der Schienenanordnung 24 in Eingriff steht.
Die Vorrichtung 10 umfasst ferner ein weiteres Formteil 29, welches an einem zweiten Montagearm 30 angeordnet ist, welcher sich ebenfalls hauptsächlich in der Richtung Z nach oben erstreckt. An seinem oberen Ende umfasst der zweite Montagearm 30 einen weiteren Schlitten 32, welcher mit der Schienenanordnung 24 in Eingriff steht, so dass auch der zweite Montagearm 30 zusammen mit dem weiteren Formteil 29 entlang der Achse X hin und her verlagerbar ist. Von dem weiteren Schlitten 32 des zweiten Montagearms 30 weg erstreckt sich eine Leiste 34, welche mit dem weiteren Schlitten 32 des zweiten Montagearms 30 fest verbunden ist. Die Leiste 34 ist an dem Schlitten 26 des ersten Montagearms 22 rollbar abgestützt und relativ zu diesem gemäß einer Relativbewegung des ersten Montagearms 22 zu dem zweiten Montagearm 30 verlagerbar.
Mit dem Schlitten 26 des ersten Montagearms 22 ist fest eine Kupplungsvorrichtung 36 verbunden, welche dazu eingerichtet ist, mit der Leiste 34 in und außer Eingriff zu treten, das heißt zwischen einer Kupplungsstellung und einer Freigabestellung überführbar zu sein. Die Kupplungsvorrichtung 36 ist hier als eine Klemmvorrichtung ausgebildet, welche Klemmbacken 38 umfasst und dazu eingerichtet ist, die Klemmbacken auf in einer Richtung Y jeweils gegenüberliegende Flächen 40 der Schiene 34 zu pressen (wobei in Figur 1 nur eine der Flächen 40 dargestellt ist).
Ist die Kupplungsvorrichtung 36 in ihrem offenen Zustand, das heißt in ihrer Freigabestellung, so ruft eine Aktivierung der Antriebsvorrichtung 14 nur eine Verlagerung des zweiten Formteils 28 relativ zu dem ersten Formteil 20 und dem weiteren Formteil 29 hervor.
Ist die Kupplungsvorrichtung 36 in ihrem geschlossenen Zustand, das heißt in ihrer Kupplungsstellung, so ruft eine Aktivierung der Antriebsvorrichtung 14 eine Verlagerung des zweiten Formteils 28 zusammen mit dem weiteren Formteil 29 relativ zu dem ersten Formteil 20 bzw. relativ zu dem Rahmen 12 hervor. Durch das Schließen der Kupplungsvorrichtung 36 ist zwischen dem Schlitten 26 des ersten Montagearms 22 und dem weiteren Schlitten 32 des zweiten Montagearms 30 über die Leiste 34 eine kraftübertragende Brücke gebildet, so dass der Schlitten 26 und der weitere Schlitten 32 einen gemeinsamen Schlitten für das zweite Formteil 28 und das weitere Formteil 29 darstellen.
Dem weiteren Schlitten 32 des zweiten Montagearms 30 bzw. des weiteren Formteils 29 ist eine weitere Kupplungsvorrichtung 44 zugeordnet. Die weitere Kupplungsvorrichtung 44 kann eine pneumatisch betätigte Bremse umfassen, welche dazu eingerichtet ist, eine Verlagerung des weiteren Schlittens 32 auf der Schienenanordnung 24 zu verhindern.
Zwischen der Spindelmutter 18 des Spindelantriebs 14 und dem ersten Montagearm 22 des zweiten Formteils 20 ist eine Kurzhubvorrichtung 46 angeordnet, welche dazu eingerichtet ist, das zweite 28 und das weitere Formteil 29 gegen das erste Formteil 20 zu pressen, um so die aus den drei Formteilen 20, 28, 29 gebildete Form mit hoher Kraft zu schließen.
Um bei einer Aktivierung der Kurzhubvorrichtung 46 eine passive Verlagerung der Spindelmutter 18 zu verhindern, ist zwischen dem Rahmen 12 und der Spindelmutter 18 eine Haltevorrichtung 48 vorgesehen. Auf eine Aktivierung der Haltevorrichtung 48 hin, wird die Spindelmutter 18 gegenüber dem Rahmen 12 unverlagerbar gehalten, so dass sämtliche von der Kurzhubvorrichtung 46 aufgebrachte Kraft nur eine Verlagerung des zweiten Formteils 28 oder des zweiten Formteils 28 zusammen mit dem weiteren Formteil 29 hervorruft.
Die Kurzhubvorrichtung 46 weist neben einem zu der Schienenanordnung 24 verlaufenden und dort gelagerten dritten Montagearm 50, welcher die als Kurzhubzylinder ausgebildete Kurzhubvorrichtung 46 trägt, eine zu einem der Kurzhubvorrichtung 46 entgegengesetzten Ende der Spindelmutter 18 verlaufende Abstützung 52 auf. Die Abstützung 52 ist an diesem Ende der Spindelmutter 18 derart angebracht, dass zwischen der Spindelmutter 18 und der Kurzhubvorrichtung 46 wirkende Biegemomente, welche die Kurzhubvorrichtung 46 aus der in Figur 1 dargestellten Anordnung relativ zu der Spindelmutter 18 drängen, aufgenommen werden können, die Spindelmutter 18 aber relativ zu der Abstützung 52 drehbar verbleibt.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung beschrieben werden, wobei davon ausgegangen wird, dass zu Beginn des beschriebenen Verfahrens die Kupplungsvorrichtung 36 in ihrem geöffneten Zustand und die weitere Kupplungsvorrichtung 44 in ihrem aktivierten Zustand vorliegt.
Zunächst wird die Antriebsvorrichtung 14 aktiviert, so dass der erste Montagearm 22 zusammen mit dem zweiten Formteil 28 entlang der Achse X auf das erste Formteil 20 zu verlagert wird. Die in Figur 1 dargestellte Position des zweiten Formteils 28 kann dabei als eine erste vorbestimmte Position des zweiten Formteils 28 angesehen werden.
Das zweite Formteil 28 wird nun von der Antriebsvorrichtung 14 solange verlagert, bis es mit dem weiteren Formteil 29 in Kontakt tritt. Diese Position des zweiten Formteils 28 zusammen mit dem weiteren Formteil 29 kann als eine zweite vorbestimmte Position erachtet werden. Die Aktivierung der Antriebsvorrichtung 14 wird nun beendet.
Nun wird die Kupplungsvorrichtung 36, beispielsweise durch eine der Vorrichtung 10 zugeordnete Steuereinheit (nicht dargestellt) geschlossen, so dass die Kupplungsvorrichtung in ihrer Kupplungsstellung vorliegt. Die weitere Kupplungsvorrichtung 44 wird deaktiviert, so dass einer Verlagerung des weiteren Formteils 29 möglich ist.
Die Antriebsvorrichtung 14 wird nun erneut und in derselben Richtung wie zuvor, zum Beispiel ebenfalls durch die Steuereinheit, aktiviert, so dass das zweite Formteil 28 gemeinsam mit dem weiteren Formteil 29 auf das erste Formteil 20 zu und aus der zweiten vorbestimmten Position heraus verlagert wird. Das zweite Formteil 28 und das weitere Formteil 29 werden nun von der Antriebsvorrichtung 14 verlagert bis das zweite Formteil 28 und/oder das weitere Formteil 29 mit dem ersten Formteil 20 in Kontakt treten bzw. tritt. Die Aktivierung der Antriebsvorrichtung 14 wird nun beendet.
Die Kurzhubvorrichtung 46 kann betätigt werden, um den Anpressdruck der Formteile 20, 28, 29 gegeneinander zu erhöhen.
An dieser Stelle kann die weitere Kupplungsvorrichtung 44 aktiviert werden, um das zweite Formteil 28 und das weitere Formteil 29 relativ zu dem ersten Formteil 20 zu sichern.
Über einen nicht dargestellten Zulauf wird Schlicker in die Form eingefüllt, welche aus dem ersten Formteil 20, dem zweiten Formteil 28 und dem weiteren Formteil 29 gebildet ist. Der Schlicker verfestigt sich dann in der Form zu einem Rohling.
Sollte die Kurzhubvorrichtung betätigt worden sein, wird diese nun deaktiviert bzw. zurückgefahren. Sollte die weitere Kupplungsvorrichtung 44 aktiviert sein, wird diese nun deaktiviert. Als Nächstes wird die Antriebsvorrichtung 14 in einer zu der bisherigen Antriebsrichtung entgegengesetzten Richtung aktiviert, so dass das zweite Formteil 28 zusammen mit dem weiteren Formteil 29 von dem erstem Formteil 20 weg verlagert wird, wobei hierbei der Rohling ebenfalls von dem ersten Formteil 20 weg verlagert wird. Das zweite Formteil 28 wird von der Antriebsvorrichtung 14 zusammen mit dem weiteren Formteil 29 und dem Rohling in die zweite vorbestimmte Position verlagert. In dieser Position wird eine Aktivierung der Antriebsvorrichtung 14 beendet. Die weitere Kupplungsvorrichtung 44 wird aktiviert.
Nun wird die Kupplungsvorrichtung 36 derart angesteuert, dass Kupplungsvorrichtung 36 in ihre Freigabestellung überführt wird. Die Antriebsvorrichtung 14 wird nun erneut und in der gleichen Antriebsrichtung wie zuletzt aktiviert, so dass das zweite Formteil 28 von dem weiteren Formteil 29 weg verlagert wird. Dabei verbleibt der Rohling an dem weiteren Formteil 29. Das zweite Formteil 28 wird von der Antriebsvorrichtung 14 bis in die erste vorbestimmte Position verlagert. Hier wird eine Aktivierung der Antriebsvorrichtung 14 beendet.
Anschließend kann der Rohling von dem weiteren Formteil 29 zum Beispiel unter Verwendung eines Roboterarms entnommen werden und nachgelagerten Produktionsschritten, wie beispielsweise einem Versäubern, Glasieren und Brennen, unterzogen werden.

Claims

Vorrichtung (10) zum Herstellen eines Keramikrohlings in einer mehrteiligen Form, die Vorrichtung umfassend:
• ein erstes Formteil (20) der Form,

• ein zweites Formteil (28) der Form, welches mittels einer Antriebsvorrichtung (14) relativ zum ersten Formteil (20) verlagerbar ist,

• wenigstens ein weiteres Formteil (29) der Form, welches sowohl relativ zum ersten Formteil (20) als auch relativ zum zweiten Formteil (28) verlagerbar ist, und
• eine Kupplungsvorrichtung (36), welche zwischen einer Kupplungsstellung und einer Freigabestellung verstellbar ist,
wobei die Kupplungsvorrichtung (36) in ihrer Kupplungsstellung das wenigstens eine weitere Formteil (29) mit dem zweiten Formteil (28) betriebsfest mit diesem verbindet und

wobei die Kupplungsvorrichtung (36) in ihrer Freigabestellung eine Relativverlagerung des zweiten Formteils (28) und des wenigstens einen weiteren Formteils (29) zulässt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Relativverlagerung des ersten Formteils (20) und des zweiten Formteils (28), die Relativverlagerung des wenigstens einen weiteren Formteils (29) und des ersten Formteils (20) und die Relativverlagerung des wenigstens einen weiteren Formteils (29) und des zweiten Formteils (28) alle längs ein und derselben Verlagerungsachse (X) erfolgen.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass sie eine weitere Kupplungsvorrichtung (44) umfasst, welche zwischen einer Kupplungsstellung und einer Freigabestellung verstellbar ist,
wobei die weitere Kupplungsvorrichtung (44) in ihrer Kupplungsstellung das wenigstens eine weitere Formteil (29) mit dem ersten Formteil (20) betriebsfest verbindet und

wobei die weitere Kupplungsvorrichtung (44) in ihrer Freigabestellung eine Relativverlagerung des ersten Formteils (20) und des wenigstens einen weiteren Formteils (29) zulässt.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Rahmen (12) umfasst.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Formteil (20) an dem Rahmen (12) betriebsfest angebracht ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Formteil (28) oder/und das wenigstens eine weitere Formteil (29) an dem Rahmen (12) relativ zu diesem verlagerbar angebracht ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass am Rahmen (12) eine Schienenanordnung (24) vorgesehen ist, längs derer ein mit dem zweiten Formteil (28) verbundener Schlitten (26) und wenigstens ein mit dem wenigstens einen weiteren Formteil (29) verbundener weiterer Schlitten (32) verfahrbar sind.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (36) eine Klemmvorrichtung umfasst, deren Klemmbacken (38) mit einer Leiste (34) zusammenwirken, wobei die Klemmvorrichtung an einem ersten (26) der Schlitten und die Leiste (34) an einem zweiten (32) der Schlitten montiert ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Kupplungsvorrichtung (44) eine weitere Klemmvorrichtung umfasst, deren Klemmbacken mit der Schienenanordnung (24) zusammenwirken.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenanordnung (24) in vertikaler Richtung (Z) oberhalb der Formteile (20, 28, 29) angeordnet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (14) eine Langhubvorrichtung, beispielsweise einen Spindelantrieb, und eine Kurzhubvorrichtung (46), beispielsweise einen fluidisch betriebenen Kurzhubzylinder, umfasst.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Langhubvorrichtung eine NC-gesteuerte Langhubvorrichtung ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsvorrichtung (14) ferner eine Haltevorrichtung (48) zugeordnet ist, welche dazu ausgebildet und bestimmt ist, die Langhubvorrichtung ist einer vorgegebenen Hubstellung festzulegen.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem der Formteile (20, 28, 29) ein Vorsprung ausgebildet ist, der in einem zu der Form verbundenen Zustand der Formteile (20, 28, 29) in eine komplementär ausgebildete Ausnehmung eingreift, die an wenigstens einem anderen der Formteile (20, 28, 29) ausgebildet ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung und die dazu komplementäre Ausnehmung miteinander zusammenwirkende Anlageflächen aufweisen.