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Beschreibung Verfahren und Vorrichtung zum Entgraten keramischer Formlinge
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgraten gegossener oder gepreßter keramischer
Formlinge, bei dem zwischen einem Formling und einem Werkzeug schnelle hin- und
hergehende Relativbewegungen längs und/oder quer zu dem Grat stattfinden. Die Erfindung
betrifft ferner eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens mit einem plattenförmigen
Werkzeug aus hartem Werkstoff wie z.B. Stahl.
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Verschiedene keramische Formlinge werden in zweiteiligen Formen gegossen
oder gepreßt und erhalten dadurch in der Formteilungsebene einen Grat, der anschließend
entfernt werden muß. Dies gilt beispielsweise für Henkel, die entgratet werden müssen,
ehe sie mit einem keramischen Becher zu einer Tasse vereinigt werden.
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Das Problem des Entgratens tritt aber auch bei keramischen Hohlkörpern
wie beispielsweise Kannen und auch bei sanitärkeramischen Gegenständen wie beispielsweise
Klosettbecken auf.
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Die meisten gegossenen oder gepreßten keramischen Gegenstände werden
heute noch von Hand mit einem messerartigen Werkzeug entgratet, das in Längsrichtung
des Grats an der zu entgratenden
Fläche entlanggeführt wird, sodaß
der Grat abgeschnitten wird.
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Reste des Grats werden nötigenfalls mit einem feuchten Schwamm abgerieben.
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Man hat auch verschiedentlich versucht, das Entgraten keramischer
Formlinge zu mechanisieren. So ist aus der GB-PS 742 146 eine Vorrichtung bekannt,
die ein Bett zum Auflegen eines Henkels und ein schablonenartiges, scharfrandiges
Werkzeug mit einer Aussparung zum Hindurchdrücken des Henkels aufweist. Der Umriß
der Aussparung entspricht genau dem Umriß des Henkels; das Bett hat eine ähnliche
Form, ist jedoch etwas schmaler und weist an seiner Oberseite eine konkave Auflagefläche
für den Henkel auf. Durch eine senkrechte Relativbewegung, bei der sich entweder
das Bett mit dem daraufliegenden Henkel bei stillstehendem Werkzeug aufwärts oder
das Werkzeug bei stillstehendem Bett abwärts bewegt, wird der Henkel von unten nach
oben durch die Aussparung des Werkzeugs hindurchgedrückt, wobei der Grat abgeschert
wird.
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Schließlich ist es aus dem DT-GM 19 35 941 bekannt, zum Entgraten
gegossener keramischer Formlinge ein Werkzeug aus biegsamem Material wie z.B. Kupferblech
zu verwenden, das entsprechend den Konturen der Formlinge gebogen, mit abrasivem
Material wie Korund od. dgl. besetzt ist und durch einen Exzentertrieb in schnelle
hin-und hergehende Bewegungen versetzt wird, so daß der Grat des von desem Werkzeug
umschlossenen Formlings abgeschliffen wird.
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All diesen bekannten Verfahren zum Entgraten keramischer Formlinge
ist gemeinsam, daß der Grat in seiner Längsrichtung oder quer dazu abgeschnitten
oder abgeschliffen wird, wobei das Werkzeug Kräfte auf den Formling ausübt, die
im wesentlichen tangential zu den mit einem Grat versehenen Flächen des Formlings
gerichtet sind.
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Mit diesen bekannten Verfahren gelingt es bei mehr oder weniger großem
Arbeitsaufwand zwar, Formlinge in lederhartem Zustand sauber zu entgraten, doch
werden beim anschließenden Brennen im allgemeinen
Teile des Grates
und/oder beim Entgraten entstandene Riefen wieder in einer Weise sichtbar, die zumindest
bei höheren Ansprüchen an das Aussehen des fertigen keramischen Gegenstands als
störend empfunden wird.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Entgraten keramischer
Formlinge derart zu verbessern, daß beim fertigen keramischen Gegenstand weder Spuren
des Grates selbst noch Spuren des Entgratvorganges in störender Weise erkennbar
sind.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei den Relativbewegungen zwischen Formling
und Werkzeug ein Druck im wesentlichen nur rechtwinklig auf die mit Grat versehenen
Flächen des Formlings ausgeübt wird, durch den der Grat in den Formling eingebügelt
und jede schneidende, schabende oder schrubbende Einwirkung auf den Formling im
Bereich des Grates möglichst weitgehend vermieden wird.
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Man sollte annehmen, daß der Formling im Bereich des auf diese Weise
eingebügelten Grates beim Brennen quillt, so daß der Grat noch stärker sichtbar
wird als bei in bekannter Weise durch schneidende, schabende und/oder schrubbende
Einwirkung entgrateten Formlingen. Uberraschenderweise ist aber das Gegenteil der
Fall, was anscheinend damit zu erklären ist, daß der vom Grat gebildete Werkstoff,überschuß
durch das erfindungsgemäße Einbügeln verdrängt wird, so daß der Formling nach dem
Einbügeln des Grates im Bereich der Formteilungsebene eindweitgehend homogene Struktur
aufweist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den zusätzlichen Vorteil, daß die
bei bekannten Verfahren unvermeidliche Verschmutzung des Formlings, des zum Entgraten
verwendeten Werkzeugs und der Umgebung vollständig oder wenigstens so weitgehend
vermieden wird, daß ein nachträgliches Verschwammen des Formlings und Maßnahmen
zum Sauberhalten des zum Entgraten verwendeten Werkzeugs und seiner Umgebung im
allgemeinen entbehrlich sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zum Entgraten
gegossener keramischer Formlinge im lederhart getrockneten Zustand.
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Darüberhinaus ist das erfindungsgemäße Verfahren aber auch bei aus
pulverförmiger keramischer Masse gepreßten keramischen Formlingen erfolgreich anwendbar.
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Frequenz und Amplitude der Relativbewegungen zwischen Formling und
Werkzeug sowie der auf den Formling ausgeübte Druck werden vorzugsweise so aufeinander
abgestimmt, daß die Beanspruchung des Werkstoffs des Formlings am Grat und in dessen
Umgebung im Bereich ausgeprägt thixotropen Verhaltens liegt.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Relativbewegungen
zwischen Formling und Werkzeug mit einer Frequenz von 12.000 bis 20.000 EIz (Schwingungen
pro Sekunde) auszuführen. Die Amplitude der Relativbewegungen liegt dabei zweckmäßigerweise
zwischen 0,1 und 2,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,9 und 1,2 mm.
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Bei den meisten keramischen Formlingen, besonders solchen mit runden
Konturen in der Ebene des Grates, werden besonders günstige Ergebnisse erzielt,
wenn die Relativbewegungen Drehschwingungen in der Ebene des Grates sind.
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Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich je nach
Umriß und Größe der zu entgratenden Formlinge entweder ein plattenartiges Werkzeug,
das gleitend am Grat entlanggeführt wird, ein walzenartiges Werkzeug, das am Grat
entlanggerollt wird oder ein rahmenförmiges Werkzeug, durch das der Formling in
bekannter Weise von seiner Schwerkraft oder von einem Stempel hindurchgedrückt wird.
In jedem Fall ist es erforderlich, daß das Werkzeug aus einem im Vergleich mit dem
Formling nicht allzu weichem, vorzugsweise erheblich härterem Werkstoff wie Stahl
besteht. In jedem Fall ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die mit dem Formling
in Berührung kommenden Teile des Werkzeugs abgerundet sind.
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Wenn das Werkzeug eine dem Umriß eines Formlings entsprechende Aussparung
oder mehrere solche Aussparungen zum gleichzeitigen Entgraten mehrerer Formlinge
aufweist, dann ist es zweckmäßig, daß die bzw. jede Aussparung zu der Seite hin,
von der die Formlinge eintreten, trichterförmig erweitert ist.
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Vor allem zum Entgraten kleinerer Formlinge, die im Gegensatz zu sanitärkeramischen
Formlingen wie Waschbecken und Klosettbecken leicht in Bezug auf das Werkzeug bewegt
werden können, ist es zweckmäßig, wenn das Werkzeug an Federn in einem Rahmen aufgehängt
ist.
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An dem Rahmen kann zusätzlich ein z.B. aus der DT-OS 24 25 329 bekanntes
Schneidwerkzeug gehalten sein, das zu mehreren in einem Stück gegossene oder gepreßte
Formlinge, beispielsweise Henkel, vor dem Entgraten voneinander trennt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum
Entgraten von Henkeln, teilweise als Schnitt I - I in Fig. 2 dargestellt; Fig. 2
den Schnitt II - II in Fig. 1; Fig. 3 eine Draufsicht'einer Vorrichtung zum Entgraten
von Kannen, teilweise als Schnitt III - III in Fig. 4 dargestellt; und Fig. 4 den
Schnitt IV - IV in Fig= 3.
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Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung sind auf einer Grundplatte
12 vier Stützen 14 befestigt, die einen waagerechten Rahmen 16 tragen. Im Rahmen
16 ist mit vier Federn 18, im dargestellten
Beispiel sind es Schraubenzugfedern,
ein aus einer Stahlplatte hergestelltes Werkzeug 20 aufgehängt. Das Werkzeug 20
ist mit einem am Rahmen 16 befestigten Schwingungserreger 22 verbunden.
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Das Werkzeug 20 weist zwei in Bezug auf seine in Fig. 1 senkrechte
Mittellinie symmetrisch angeordnete Aussparungen 24 auf, deren Ränder 26 gemäß Fig.
2 mit verhältnismäßig großen Radien abgerundet sind, und zwar vorzugsweise derart,
daß die Aussparungen sich nach oben trichterförmig erweitern. Die Aussparungen 24
entsprechen der Kontur je eines Formlings 28, der von einem Grat 30 befreit werden
soll. Im Beispiel gemäß Fig. 1 und 2 sind die Formlinge 28 Tassenhenkel, die über
einen Mittelsteg 32 zusammenhängen, mit dem sie in einem Stück gegossen worden sind.
Das Werkzeug 20 weist zwei nach oben ragende Zapfen 34 auf, die in entsprechende
Ausnehmungen an den beiden Stirnseiten des Mittelstegs 32 eingreifen und dadurch
die beiden Formlinge 28 in Bezug auf die Aussparungen 24 zentrieren.
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Oberhalb des Werkzeugs 20 ist ein Stempel 36 angeordnet, der an seiner
Unterseite zwei Beläge 38 aus weichelastischem Material, beispielsweise Schaumstoff,
aufweist. Die beiden Beläge 38 haben die Konturen je eines Formlings 28 und sind
durch je eine der Aussparungen 24 im Werkzeug 20 hindurchbewegbar oder zumindest
bis zur Ebene der Oberseite des Werkzeugs 20 absenkbar. Zum Absenken und Wiederanheben
des Stempels 36 mit den Belägen 38 ist ein Stempelantrieb 40 vorgesehen; im dargestellten
Beispiel ist der Stempelantrieb 40 eine pneumatische Kolben-Zylindereinheit, deren
Zylinder mit dem Rahmen 16 fest verbunden ist.
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Zum Abtrennen der Formlinge 28 vom Mittelsteg 32 können am Werkzeug
20 in den Ebenen der Enden der Formlinge 28 senkrechte Messer befestigt sein. Es
ist auch möglich, die in diesen Ebenen liegenden Ränder der Aussparungen 24 scharfkantig
zu gestalten, so daß sie die Formlinge 28 vom Mittelsteg 32 abtrennen, wenn.die
Formlinge vom Stempel 36 durch das Werkzeug 20 hindurchgedrückt werden. In Fig.
1 und 2 ist eine dritte Möglichkeit dargestellt:
Hier sind als
Schneidwerkzeuge 42 Drähte vorgesehen, die unmittelbar oberhalb der Oberseite des
Werkzeugs 20 zwischen gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 16 gespannt sind. Es
ist natürlich auch möglich, die Formlinge 28, die auf einer gesonderten Vorrichtung
vom Mittelsteg 32 getrennt worden sind, einzeln auf die Aussparungen 24 aufzulegen.
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Im folgenden wird die Arbeitweise der in Fig. 1 und 2 dargestellten
Vorrichtung für den Fall beschrieben, daß die Formlinge 28 zusammen mit dem Mittelsteg
32 auf die Schneidwerkzeuge 42 aufgelegt und durch das Zusammenwirken der Zapfen
34 mit dem Mittelsteg 32 in Bezug auf die Aussparungen 24 zentriert worden sind.
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In diesem Fall ist es zweckmäßig, den Schwingungserreger 22 erst dann
einzuschalten, wenn der Stempel 36 so weit abgesenkt worden ist, daß die Formlinge
28 vom Mittelsteg 32 getrennt worden sind.
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In diesem Fall wird vorzugsweise ein Schwingungserreger 22 verwendet,
der dem Werkzeug 20 kreisförmige Schwingungen erteilt.
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Es ist aber auch möglich, den Schwingungserreger schon vor oder während
dem Auflegen der mit dem Mittelsteg 32 zusammenhängenden Formlinge 28 in Betrieb
zu setzen; in diesem Fall ist allerdings ein Schwingungserreger vorzuziehen, der
dem Werkzeug 20 Schwingungen in Längsrichtung der Schneidwerkzeuge 42 erteilt undaiesem
Zweck vorzugsweise zwischen den Schneidwerkzeugen 42 an der in Fig. 1 oberen oder
unteren Seite des Rahmens 16 angeordnet ist, während die Federn 18 entsprechend
um 900 versetzt sind, so daß sie das Werkzeug 20 mit dem in Fig. 1 rechten und linken
Teil des Rahmens 16 verbinden.
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Wie auch immer die Formlinge 28 vom Mittelsteg 32 getrennt worden
sind, bewirken die vom Schwingungserreger 22 dem Werkzeug 20 mitgeteilten Schwingungen,
die vorzugsweise eine Frequenz von 12.000 bis 20.000 Hz und eine Amplitude zwischen
etwa 0,9 und 1,2 mm haben, daß die Formlinge 28 sich allmählich durch die Aussparungen
24 hindurchbewegen, wobei die Grate 30 in die Formlinge hineingebügelt werden. Im
allgemeinen ist es nicht unbedingt erforderlich,
daß der Stempel
36 auch dann noch einen Druck auf die Formlinge 28 ausübt, wenn diese vom Mittelsteg
32 getrennt worden sind, denn die Formlinge 28 sind infolge ihres Eigengewichts
von selbst bestrebt, sich allmählich durch die Aussparungen 24 des vibrierenden
Werkzeugs 20 hindurchzuarbeiten. Dieses Hindurcharbeiten kann aber durch einen vom
Stempel 36 über die Beläge 38 auf die Formlinge 28 ausgeübten, leichten Druck beschleunigt
werden.
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Schließlich werden die entgrateten Formlinge 28 unterhalb des Werkzeugs
20 aufgefangen, beispielsweise von einem nicht dargestellten Förderband, das zwischen
der Grundplatte 12 und dem Werkzeug 20 hindurchgeführt ist.
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Zu der in Fig. 3 und 4 dargestellten Vorrichtung gehört ebenfalls
eine Grundplatte 62, auf der eine Stütze 64 und - in seitlichem Abstand davon -
ein in diesem Fall senkrechter Rahmen 66 befestigt sind. Im Rahmen 66 ist mittels
Federn 68 ein aus einer Stahlplatte hergestelltes Werkzeug 70 aufgehängt, das mit
einem am Rahmen 66 angeordneten Schwingungserreger 72 verbunden ist.
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Das Werkzeug 70 weist eine Aussparung 74 auf, deren Ränder 76 abgerundet
sind und dem Umriß eines Formlings 78 - hier einer Kaffeekanne - entsprechen. Auch
diese Vorrichtung hat dic Aufgabe, den Formling 78 von einem beim Gießen entstandenen
Grat 80 zu befreien.
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Da der Rahmen 66 und das Werkzeug 70 hier senkrecht angeordnet sind,
ist es erforderich, den Formling 78 in waagerechter Richtung durch die Aussparung
74 hindurchzubewegen. Zu diesem Zweck ist auf der Grundplatte 62 ein Tisch 82 befestigt,
dessen Oberseite in Höhe des unteren Randes der Aussparung 74 liegt. Der Tisch 82
weist einen Schlitz 84 auf, in dem der Rahmen 66 in seiner eigenen Ebene freibeweglich
ist.
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Zum Hindurchdrücken des Formlings 78 durch die Aussparung 74 ist ein
Stempel 86 vorgesehen. Der Stempel 86 trägt einen Belag 88, dessen in Fig. 3 und
4 linke Fläche komplementär zu einem Bereich des Formlings 78 ausgebildet ist, so
daß der Formling bei einer nach links gerichteten Bewegung des Stempels 86 in Bezug
auf die Aussparung 74 zentriert wird. Als Stempelantrieb 90 ist auch hier eine pneumatische
Kolben-Zylindereinheit vorgesehen, deren Zylinder an der Stütze 64 einstellbar befestigt
ist.
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Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Vorrichtung entspricht in ihrer Arbeitsweise
der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung mit der Ausnahme, daß die gemäß Fig.
1 und 2 vorgesehene senkrechte Bewegung der Formlinge 28 durch eine waagerechte
Bewegung des Formlings 78 ersetzt ist.
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Ansprüche