Kernschiessverfahren und für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Kernschießverfahren und eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung. Erfindungsgemäß wird das Kernschießverfahren für die Herstellung von Formteilen aus verzögert aushärtenden Formmassen, wie Beton, eingesetzt. Die zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung umfaßt eine Schießvorrichtung, eine Nivellierstation und eine Entnahmestation. Erfindungsgemäß wird der Beton durch schlagartiges Entspannen eines Gases in einen Kernkasten eingeschossen, dessen formgebende Negativkontur in vertikaler Richtung zur Einschußrichtung ausgerichtet ist. Nach dem Nivellieren wird der Kernkasten im Wesentlichen in die Horizontale geschwenkt, um den noch nicht vollständig verfestigten, verzögert aushärtenden Formkörper aus dem Kernkasten zu entnehmen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Kernschießverfahren zur Fertigung von Formteilen aus verzögert härtenden Formstoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.

[0002] Verzögert aushärtende Formstoffe, wie Beton, werden nach konventionellen Methoden nach dem Strangpreßverfahren hergestellt. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass hervorspringende, beziehungsweise zurückspringende Konturen des zu fertigenden Formstückes prozeßbedingt nur in Produktionsrichtung ausgebildet werden können. Dies führt jedoch zu einer sehr beschränkten Gestaltungsfreiheit bei der Formgebung der herzustellenden Formkörper.

[0003] Aus der Gießereitechnik sind auch andere Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die für nicht verzögert aushärtende Formstoffe eingesetzt werden.

[0004] 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.

[0005] Aus der Patentschrift DE 33 39 941 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von aus zwei Formhälften bestehenden kastenlosen 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.

[0006] Die Patentschrift EP 732 977 B1 zeigt eine Vorrichtung, bei der die Entnahme der Kerne außerhalb des eigentlichen Arbeitsbereiches der Kern-schießvorrichung möglich ist.

[0007] Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem verzögert aushärtende Formstoffe zu Formteilen gefertigt werden können, die in alle Achsen und Ebenen hervorstehende und/ oder zurückspringende Konturen aufweisen können.

[0008] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Kernschießverfahren auf verzögert aushärtende Formstoffe angewendet wird.

[0009] 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.

[0010] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nunmehr möglich, Formkörper 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.

[0011] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0012] Die Zeichnungen zeigen beispielhaft Einzelheiten einer für die Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung.

[0013] Es zeigt:

Fig.1:

eine Ansicht einer Kernschießvorrichtung mit schwenkbarer Formeinrichtung.

Fig.2:

einen Verriegelungsmechanismus

Fig.3:

einen Querschnitt der in Figur 1 und 2 dargestellten Vorrichtung.

[0014] Die in Figur 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.

[0015] In Figur 2 ist die Drehachse 3 dargestellt, die einen Verriegelungsmechanismus 4 aufweist.

[0016] Im Folgenden soll die Erfindung am Beispiel der Herstellung eines Be-tonformkörpers, insbesondere eines Dachsteins, erläutert werden.

[0017] 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. Unterhalb des Sandzylinders befindet sich der Schießkopf, der einen Übergang zwischen dem Sandzylinder und der groben Außenkontur des Kernkastens bildet. Unter dem Schießkopf ist die Schießkopfplatte befestigt, deren Öffnungen mit den Einschußöffnungen des Kernkastens übereinstimmt. Zum Schießen steht der Kemkasten mit der Hauptteilungsebene in vertikaler Richtung unter dem Schießkopf. Der Schießkopf wird nun mit dem Kernkasten in Kontakt gebracht. Dies geschieht entweder durch Anheben des Kernkastens an den Schießkopf oder durch Absenken des Schießkopfes auf den Kernkasten. Durch Öffnen des Schußventils der Kernschießvorrichtung wird schlagartig ein Druckluftreservoir der Kernschießvorrichtung 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 Drükke eingesetzt werden. Der auftretende Luftmassenstrom fluidisiert den durchströmenden Beton und bildet eine Zweiphasenströmung aus Druckluft und Beton. In diesem Zusammenhang ist auch die Verwendung eines Sandzylinders von besonderer Bedeutung, da dessen seitliche Lufteintrittsöffnungen erforderlich sind, um eine ausreichende Verflüssigung des Betons oder eines anderen verzögert aushärtenden Formstoffes zu erreichen. 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 ausreichende Verdichtung des Formstücks. Die hohen Schießdrücke von vorzugsweise mehr als 7 bar gewährleisten eine Überwindung der bei verzögert aushärtenden Formstoffen, wie Beton, vorhandenen höheren Bindekräfte, 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 Beton. Als Folge dieser Bindekräfte ist die Fließfähigkeit von Betonmischungen wesentlich geringer als die Fließfähigkeit der Gießereiformstoffe, die nach dem Stand der Technik mit dem Kernschießverfahren verarbeitet werden. Die verringerte Fließfähigkeit der verzögert aushärtenden Formmassen hat neben erhöhtem Einschießdruck zur Folge, dass die längste Ausdehnung des zu fertigenden Formstückes in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Richtung des einströmenden Formstoffes liegen 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.

[0018] In einer bevorzugten Ausführungsform ist, verbunden mit der vertikalen Ausrichtung der längsten Ausdehnung des Formstückes, auch eine vertikale Ausrichtung der Hauptteilungsebene des Kernkastens gegeben. Jedoch 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 bereits 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.

[0019] 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 hydraulischmechanisch betriebene Spannvorrichtungen dicht geschlossen gehalten werden. Nach dem Entfernen des Konturenteils aus dem Einschußbereich wird der Kernkasten zur Entnahmestation gefahren.

[0020] 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 Kernkasten 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 aushärtende Formmasse härtet jedoch innerhalb von Stunden aus und die Grünstandfestigkeit, d.h. die Festigkeit vor einer chemischen oder physikalischen Härtung, erlaubt keine direkte Handhabung.

[0021] 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 ausgeführt, steht der Dachstein in der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Vertikalen. In diesem Beispiel befinden 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 Wesentlichen 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 Kernkastenoberteils mittels einer entsprechenden maschinenseitigen Hubvorrichtung, hebt eine Ausstoßvorrichtung durch das Kernkastenunterteil hindurch den Formstückträger soweit an, dass eine Entnahmevorrichtung, wie ein Roboter oder Transporteur, den Formstückträger mit dem daraufliegenden 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.

[0022] Nach dem Reinigen des Kernkastenoberteils durch Druckluft und Einspritzen 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.

[0023] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Kernkasten in seinem Inneren weitere formgebende Bestandteile für die Formgebung von Hohlräumen im Formkörper aufweisen.

[0024] Zur Steigerung der Produktivität können die Prozeßschritte zeitlich parallel in den verschiedenen Maschinenstationen durchgeführt werden. Der Transport der Kernkästen kann dabei über einen Rundschalttisch erfolgen, der einen Transport zwischen der Schießstation, einer Nivellierstation und einer Entnahmestation ermöglicht.

[0025] Alternativ können das Einschießen, Nivellieren und Entnehmen an der gleichen Position durchgeführt werden. Die zur Durchführung dieser Verfahrensschritte notwendigen Vorrichtungsbestandteile werden dabei an diese Arbeitsposition herangeführt. Die Verfahrensweise nach dem Rundtakt- oder Transferprinzip ist jedoch die bevorzugte.

Ansprüche

1. Kernschießverfahren, bei dem ein Formstoff in einen Kernkasten eingeschossen und anschließend aus ihm entnommen wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Formstoff ein verzögert aushärtender Stoff ist.

2. Kernschießverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
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.

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

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

5. Kemschießverfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nivellierung durch Aufpressen eines Konturenteils erfolgt.

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

7. Kernschießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
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.

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

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

10. Kemschießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Formteil entnommen wird, indem das Oberteil des Kernkastens abgehoben wird und eine Ausstoßvorrichtung den Formstückträger, welcher das Formstück trägt, durch das Kernkastenunterteil so weit angehoben wird, dass der Formstückträger mit dem daraufliegenden Formstück entnommen werden kann.

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

12. Kernschießverfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kernkasten zur Durchführung der verschiedenen Verfahrensschritte über einen Rundschalttisch transportiert wird.

13. Kernschießvorrichtung umfassend eine Schießvorrichtung und eine Entnahmestation,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schießvorrichtung Mittel zum schlagartigen Entspannen eines Druckluftresevoirs aufweist und dass die Kernschießvorrichtung Mittel zum Wenden eines Kernkastens aufweist.

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

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

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

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

Zeichnung