EP2960027B1

EP2960027B1 - Hinterschneidungswerkzeug zur Erzeugung eines Sacklochs

Info

Publication number: EP2960027B1
Application number: EP14173973.0A
Authority: EP
Inventors: Christoph Gruss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2034-06-25
Also published as: EP2960027A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Hinterschneidungswerkzeug zur Erzeugung eines Sackloches in fließfähigen, aushärtbaren Gemengen. Ein solches Hinterschneidungswerkzeug umfasst ein Verbindungsstück zur Verbindung des Hinterschneidungswerkzeugs mit einer Form und einen Dorn, welcher entlang einer Längsachse des Dorns im Verbindungsstück verschiebbar gelagert ist. Die Längsachse des Dorns entspricht auch der Längsachse des Sacklochs im Gemenge, wenn das Werkzeug in Betrieb ist. Anhand der Längsachse des Dorns lässt sich auch eine Wirkrichtung definieren. Diese liegt parallel zur Längsachse des Dorns, entlang welcher er verschiebbar ist. Die Wirkrichtung weist in Richtung des Gemenges, d.h. von dem Werkzeug bzw. der Form weg in das Innere der Form, wo sich das Gemenge befindet. In Richtung des Gemenges bzw. in Wirkrichtung wird der Dorn durch eine Abdeckkappe abgeschlossen.
Das Hinterschneidungswerkzeug umfasst außerdem einen Mantel aus einem unter Druck reversibel verformbaren Material, welcher den Dorn in einem Bereich, der sich zwischen Verbindungsstück und Abdeckkappe befindet, nach außen hin vollständig umschließt. Der Mantel weist um den Dorn herum mindestens einen Hohlraum mit einer definierten Geometrie auf. Die Geometrie des Hohlraums ist dabei derart vorgegeben, dass sich der Mantel unter Druckeinwirkung entlang der Wirkrichtung im Bereich des Hohlraums lokal auswölbt, wodurch im Gemenge, welches den Mantel umgibt, ein Sackloch mit einer dem Mantel im ausgewölbten Zustand entsprechenden Form ausbildbar ist.

Stand der Technik

Ein solches Hinterschneidungswerkzeug ist beispielsweise in der EP 2 684 659 A1 beschrieben, auf deren Offenbarung hier explizit Bezug genommen wird.
Im Stand der Technik ist eine Vielzahl von Produkten bekannt, welche aus fließfähigem, aushärtbarem Gemenge hergestellt werden. Beispiele für solche Gemenge sind Tonmischungen, aus denen im industriellen Bereich Dachziegel oder Steine hergestellt werden. Ein anderes Beispiel ist Beton, aus dem sich Dachsteine, Bahnschwellen, Mauersteine, Fertigteile und eine Vielzahl von anderen Produkten fertigen lassen. Derlei Werkstoffe werden erst geformt und anschließend ausgehärtet, um den geformten Gegenstand dauerhaft auch ohne umschließende Form beständig werden zu lassen. Dazu werden Tonmischungen gebrannt und Beton mit Zement abgebunden und ggf. durch Rütteln verdichtet. Durch diese chemischen und physikalischen Prozesse wird den Gemengen Wasser entzogen bzw. in den Gemengen gebunden, wodurch sie aushärten. Die Fließfähigkeit der Gemenge ist dabei unterschiedlich, bei Tonmischungen in der Regel eher gering, da diese meist als "Batzen" in Pressformen gegeben werden und beim Entfernen aus der Form vor der Aushärtung schon eine gewisse Festigkeit aufweisen, die eine erneute Verformung der geometrischen Gestalt verhindern, nicht zuletzt, da beim Pressen auch der Wasseranteil in der Tonmischung verringert wird.
Um an Steinen, Ziegeln und anderen Gegenständen, die auf die oben beschriebene Weise hergestellt werden, weitere Elemente befestigen zu können, kann das eingangs beschriebene Hinterschneidungswerkzeug verwendet werden, um vor der Aushärtung während der Formung Sacklöcher in die entsprechenden Elemente einzubringen.
In der DE 601 00 861 T2 wird eine Vorrichtung zur automatischen Herstellung einer Öffnung oder eines Hohlraums in der Wand eines keramischen Produkts während des Formens in der Form beschrieben. Dazu wird ein verformbarer Dorn verwendet. Dieser enthält einen Hohlraum, der von außen mit einer Flüssigkeit gefüllt werden kann und dazu über eine Zuleitung verfügt. Die Hülle des Formkörpers wird durch den Druck, der über die Flüssigkeit von innen ausgeübt wird, verformt.
In der JP 2009-101611 A wird eine Vorrichtung mit einem elastischen Teil gezeigt, welches so verformbar ist, dass in einem verformbaren Material Sacklöcher herstellbar sind.
Wie eingangs erwähnt, umfasst das Hinterschneidungswerkzeug ein Verbindungsstück zur Verbindung des Werkzeugs mit einer Form. Das Verbindungsstück kann beispielsweise mit einem Gewinde versehen sein, so dass das Hinterschneidungswerkzeug in eine Form eingeschraubt werden kann. Aber auch eine Befestigung über Bolzen oder eine Verspannung lassen sich bei entsprechender Ausgestaltung mit dem Verbindungsstück realisieren, wobei an der jeweiligen Form, beispielsweise einer Fließform oder einer Pressform, entsprechende Aufnahmemöglichkeiten für das Hinterschneidungswerkzeug mit seinem Verbindungsstück vorgesehen sein müssen. Alternativ kann das Verbindungsstück auch einstückig mit der Form gefertigt sein.
Im Verbindungsstück des Hinterschneidungswerkzeugs ist ein entlang einer zu einer Längsachse des Sacklochs bzw. des Dorns parallel verlaufenden Wirkrichtung verschiebbarer Dorn gelagert, welcher im Falle eines einstückig mit der Form gefertigten Verbindungsstücks somit unmittelbar in einer Öffnung der Form geführt wird. Die Längsachse des Sacklochs entspricht dabei auch der Längsachse des Dorns, der Dorn ist also entlang seiner Längs- bzw. Symmetrieachse verschiebbar gelagert. Unter der Wirkrichtung wird dabei die Richtung entlang der Längsachse verstanden, die in das Innere der Form, also in Richtung des Gemenges gerichtet ist, da der Dorn in dieser Richtung das Gemenge beim Schließen der Form oder beim Einbringen in das Gemenge, unterstützt durch die Abdeckkappe, welche in der Regel einen gegenüber dem Dorn größeren Durchmesser aufweist, verdrängt, während beim Entfernen des Dorns aus dem so erzeugten Sackloch das Gemenge in der erzeugten Form verharrt, das Sackloch also bestehen bleibt. Beim Entfernen des Dorns übt dieser also keine unmittelbare Wirkung auf das Gemenge aus. Der Dorn kann aus den verschiedensten Materialen gefertigt sein, welche stabil genug sind, um den Herstellungsprozess des Produkts unbeschadet zu überstehen. Beispielsweise kann der Dorn aus Metall, Kunststoff, Glas, Keramik oder Holz gefertigt sein.
In Wirkrichtung, d.h. in Richtung des Gemenges wird der Dorn von der Abdeckkappe abgeschlossen. Diese Abdeckkappe dient zum einen dem Schutz des Dorns, zum anderen aber auch der effizienten Verdrängung des Gemenges um den Dorn herum bei Erzeugung des Sacklochs.
Der Mantel des Hinterschneidungswerkzeugs ist aus einem unter Druck reversibel verformbaren Material und umschließt den Dorn in einem Bereich, der sich zwischen Verbindungsstück und Abdeckkappe befindet, nach außen hin vollständig. Dieser Bereich kann die gesamte Länge des Dorns zwischen Verbindungsstück und Abdeckkappe umfassen, oder auch nur einen Teilabschnitt. Dadurch kann kein Gemenge an den Dorn gelangen. Eine wesentliche Eigenschaft des Mantels ist dabei die reversible Verformbarkeit unter Druck, wobei der Druck entlang der Längsachse des Dorns aufgebaut wird, beispielsweise entgegengesetzt der Wirkrichtung durch das Gemenge beim Einbringen in dieses und durch die Form selbst entlang der Wirkrichtung. Dazu kann der Mantel beispielsweise aus einem elastisch verformbaren Kunststoff, Silikon oder aus Kautschuk gefertigt sein. Im Querschnitt hat der Mantel in der Regel eine kreisförmige Form, aber auch davon abweichende Formen, wie eine elliptische oder polygonale Form oder eine Kombination solcher Formen sind möglich, falls spezielle Sacklochgeometrien erforderlich sind. Dies beinhaltet auch asymmetrische oder andere Formen für den Querschnitt, da das Werkzeug im Gemenge nicht wie ein üblicher Bohrer gedreht wird.
Schließlich weist der Mantel um den Dorn herum mindestens einen Hohlraum mit einer definierten Geometrie auf. Die Geometrie des Hohlraums ist dabei derart vorgegeben, dass sich der Mantel unter Druckeinwirkung entlang der Längsachse des Dorn, d.h. parallel zur Wirkrichtung, im Bereich des Hohlraums lokal auswölbt, wodurch im Gemenge, welches den Mantel umgibt, ein Sackloch mit einer dem Mantel in ausgewölbtem Zustand entsprechenden Form ausbildbar ist. Wenn also der Dorn verursacht durch eine äußere Krafteinwirkung - den Druck des Gemenges auf die Abdeckkappe und den Druck des im Werkzeug befestigten Verbindungsstücks mit dem Dorn auf das Gemenge - relativ zum Verbindungsstück so bewegt wird, dass die Abdeckkappe sich dem Verbindungsstück nähert, wölbt sich der Mantel im Bereich des Hohlraums lokal aus, wodurch die entsprechende Form ausbildbar ist. Aufgrund des mindestens einen Hohlraums ist der Mantel an dieser Stelle von geringer Dicke als im hinteren Bereich näher zum Verbindungsstück, wo der Mantel direkt am Dorn anliegt. Weist der Mantel um den Dorn herum eine Vielzahl kleinster Hohlräume auf, so ist die Dichte des Mantels an dieser Stelle geringer, was den gleichen Effekt hervorruft: wird der Dorn so bewegt, dass sich die Abdeckkappe in Richtung des Verbindungsstücks bewegt, also entgegen der Wirkrichtung aus der Form heraus, so wird der Mantel an der Stelle, wo sich die Hohlräume befinden, stärker verformt. Es bildet sich an dieser Stelle eine Wulst mit einem größeren Durchmesser als ihn der Mantel im Bereich des Verbindungsstücks aufweist.
Die Elastizität des Materials, welches für den Mantel verwendet wird, kann speziell auf die Eigenschaften, insbesondere auf die Fließeigenschaften des auszuhärtenden Gemenges abgestimmt werden. Für übliche Tonmischungen kann die Shore-Härte des verformbaren Materials beispielsweise in einem Bereich zwischen 20 Shore und 90 Shore gewählt werden. An die Oberflächenbeschaffenheit des Mantels werden keine besonderen Anforderungen gestellt, sie kann glatt, geriffelt, genarbt oder anderweitig aufgeraut sein, um eine möglichst geringe Haftung des zu bearbeitenden Gemenges am Mantel zu erreichen. Mantel, Dorn und/oder Abdeckkappe sind meist auswechselbar gestaltet. Die Abdeckkappe kann insbesondere auf den Dorn aufgeschraubt sein, der Mantel kann bei entfernter Abdeckkappe beispielsweise auf den Dorn aufgeschoben werden. Abdeckkappe und Dorn können auch aus einem Stück gefertigt sein, der Dorn kann dann beispielsweise in einen entsprechenden Schieber, der im Verbindungsstück geführt wird, eingeschraubt werden. Der Dorn kann im Verbindungsstück frei beweglich sein, er kann auch federnd gelagert sein, oder, falls es der Herstellungsprozess erfordert, auch entlang seiner Längsachse angetrieben verschiebbar sein, wobei der Antrieb elektromotorisch, pneumatisch, hydraulisch oder anderweitig erfolgen kann.
Die Form des Sacklochs wird dabei im Wesentlichen durch die Geometrie des Hohlraums bestimmt und kann durch den Druck leicht variiert werden. In Abhängigkeit von der Geometrie ist das Sackloch beispielsweise mit der Form eines Fasses, einer Birne oder eine Kegelstumpfes ausbildbar, in letzterem Fall auch mit mindestens teilweise kegelstumpfartiger Form, die sich zur Öffnung des Sacklochs hin verjüngt. Der mindestens eine Hohlraum ist dazu beispielsweise im vorderen Bereich des Mantels in Wirkrichtung, d.h. in dem Bereich, in dem der Mantel an die Abdeckkappe anschließt, angeordnet, um den Kegelstumpf möglichst tief im Sackloch anzusiedeln. Bei der Verwendung mehrerer größerer Hohlräume entlang der Längsachse des Dorns lassen sich auch komplexere Formen des Sacklochs erzeugen, wie beispielsweise Sacklöcher mit wellenförmig ausgebildeten Wänden.
Wesentlich ist, dass an mindestens einer Stelle des Sacklochs eine Auswölbung gebildet wird, d.h. ein Bereich, in dem der Durchmesser des Sackloches größer als seine Öffnung ist. Dies wird durch den mindestens einen entsprechend ausgebildeten Hohlraum im Mantel erreicht. Im einfachsten Fall ist der Hohlraum rotationssymmetrisch in Bezug auf die Längsachse des Sacklochs bzw. des Dorn ausgebildet. Durch diese Ausbildung lassen sich im Sackloch anzubringende Gegenstände leichter und gegen angreifende Kräfte widerstandsfähiger mit dem ausgehärteten Gegenstand verbinden, als dies bei Sacklöchern mit geraden Wänden, d.h. bei zylinderförmigen Sacklöchern der Fall wäre.
Bei der Herstellung des Sackloches mit einem solchen Hinterschneidungswerkzeug wird dieses zunächst mit der Form, beispielsweise einer Pressform verbunden. Dann wird das Gemenge in die Form gefüllt, die Form wird geschlossen und das Gemenge in der Form wird durch Pressen zu einem Rohling geformt. Dabei bewegt sich der Dorn aufgrund des von dem Gemenge ausgeübten Drucks aus seiner Ausgangsstellung - mit einem entspannten elastischen Mantel - entlang der Längsachse des Dorns bzw. des Sacklochs, bei einer Pressform entgegen der Wirkrichtung in Richtung aus der Form heraus. Infolgedessen wird der Mantel komprimiert und wölbt sich im Bereich des mindestens einen Hohlraums lokal aus. Beim Beenden des Pressvorgangs wird die Form wieder geöffnet, so dass sich der Dorn in seine Ausgangsstellung zurückstellt. Der Rohling wird aus der Form entfernt. Im Rohling verbleibt ein Sackloch mit einer dem Mantel im ausgewölbten Zustand entsprechenden Form.
Für weitere Einzelheiten eines solchen Hinterschneidungswerkzeugs wird nochmals auf die EP 2 684 659 A1 verwiesen, deren Offenbarung hier explizit und vollständig mit einbezogen wird.
Bei dem in der EP 2 684 659 A1 beschriebenen Hinterschneidungswerkzeug ist der Mantel im in Wirkrichtung hinteren Bereich - also in dem Bereich, welcher von der Abdeckkappe am weitesten entfernt ist, und welcher an das Verbindungsstück anschließt, sich entgegen der Wirkrichtung verbreiternd ausgestaltet, so dass unter Druckeinwirkung in Wirkrichtung eine Ausschalschräge ausbildbar ist, welche das Entfernen des Werkzeugs und das Einsetzen von Einrastmitteln in das Sackloch im ausgehärteten Gemenge erleichert.
Die Verwendung verschiedener Mantelformen und insbesondere von Mänteln verschiedener Elastizität bzw. Kompressibilität kann jedoch dazu führen, dass die Ausschalschräge je nach verwendetem Mantel mehr oder weniger stark ausgeprägt ist, also eine vom Mantel abhängige Form aufweist. Im Extremfall kann das Mantelmaterial solche Eigenschaften aufweisen, die dazu führen, dass trotz der Ausbildung einer entsprechenden Verjüngung im hinteren Bereich in Richtung der Wirkrichtung zur Abdeckkappe hin eine Ausschalschräge gar nicht ausgebildet wird. In dem mindestens einem Hohlraum zwischen Mantel und Dorn kann sich darüber hinaus aufgrund der Tatsache, dass das Gemenge zumeist einen hohen Wasseranteil hat, Feuchtigkeit ansammeln, die zum einen das Auswölbverhalten des Mantels bei einer entsprechenden Menge von Flüssigkeit verändern kann, zum anderen aber auch mit dem Mantel und/oder dem Dorn in unerwünschter Weise reagieren kann, so dass sich dort beispielsweise Schimmel oder Rost bildet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hinterschneidungswerkzeug der eingangs beschriebenen Art, wie es insbesondere in der EP 2 684 659 A1 beschrieben wird, zu verbessern und insbesondere dahingehend weiterzuentwickeln, dass die genannten Nachteile beseitigt werden.

Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird bei einem Hinterschneidungswerkzeug der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass das Hinterschneidungswerkzeug einen Fasenring zur Erzeugung einer Ausschalschräge in dem Gemenge umfasst, wobei der Fasenring auf der der Abdeckkappe entlang der Längsachse des Dorns gegenüberliegenden Seite des Mantels an diesem anliegt. Der Fasenring liegt also auf derjenigen Seite am Mantel an, welche entgegen der Wirkrichtung liegt, also in Richtung des Verbindungsstücks weist. Die Fase ist dabei so angeordnet, dass sie sich in Richtung des Gemenges, also in Richtung der Abdeckkappe bzw. in Wirkrichtung verjüngt und entgegen der Wirkrichtung verbreitert. Der Vorteil in der Verwendung eines separaten Fasenrings gegenüber einer Einarbeitung in den Mantel liegt darin, dass damit die Bildung der Ausschalschräge unabhängig von der Wahl des Mantelmaterials wird und somit einen höhere Gleichmäßigkeit in der Bildung der Ausschalschräge erreicht wird. Der Mantel umschließt dann den Dorn zwischen der Abdeckkappe und dem Fasenring nach außen hin vollständig.
Der Fasenring kann Teil des Verbindungsstücks sein, ist jedoch zweckmäßig als eigenes Bauteil gefertigt, was ein einfaches Wechseln ermöglicht und erlaubt, den Fasenring aus dem Verbindungsstück zu entfernen, so dass dort keine Erhebung zurückbleibt, welche sich bei einer Verwendung der Form ohne Einsatz des Werkzeuges nachteilig als Vertiefungen in dem Gemenge bemerkbar machen könnte. Für den Fall, dass die jeweilige Form, in die das Werkzeug eingesetzt ist, Gegenstände ohne Sacklöcher herstellen soll, ist daher zweckmäßig ein Abdeckstift vorgesehen, welcher gegen den Dorn, Mantel und Fasenring ausgetauscht werden und in das Werkzeug eingesetzt werden kann. Dieser Abdeckstift verfügt bevorzugt über einen Kopf, der einen bündigen Abschluss mit der dem Gemenge zugewandten Oberfläche des Werkzeugs erlaubt, so dass das Werkzeug in nicht benutztem Zustand keine Abdrücke im Gemenge hinterlässt. Mittels des Abdeckstifts wird die Umrüstung der Form auf die Fertigung von Gegenständen ohne Sacklöcher erleichtert, da nicht mehr das gesamte Werkzeug, sondern nur noch der Dorn samt Mantel und Fasenring entfernt werden muss. Ähnlich wie der Dorn kann auch der Abdeckstift in einer entsprechenden Schieber oder einer Halterung am Verbindungsstück bzw. Werkzeug eingeschraubt werden, der Schieber kann dann, um ein Gleiten zu verhindern, über entsprechende Arretierungsmittel arretiert werden, alternativ kann der Abdeckstift beispielsweise auch mit dem Schieber soweit verschraubt werden, dass eine Verschiebung entlang der Wirkrichtung verhindert wird. Ist der Fasenring als eigenes Bauteil gefertigt, so ist er bevorzugt an einem Führungsstück mit einer Führung für den Dorn ausgebildet. Auf diese Weise trägt der Fasenring über das Führungsstück auch zur Stabilisierung der gerichteten Bewegung des Doms bei.
Besonders bevorzugt weist der Dorn gegenüber der Führung eine Unterpassung mit Spiel auf. Das Spiel kann beispielsweise zwischen 0,5 mm und 1,0 mm liegen, bevorzugt liegt es bei 0,75 mm. Auf diese Weise ist es möglich, eventuell in das Werkzeug gelangte Pressrückstände oder Tonmaterial zu entfernen; sie können, wenn die Form mit dem Werkzeug beispielsweise so ausgerichtet ist, dass der Dorn mit der Abdeckkappe nach oben, also von der Erdoberfläche weg zeigt, nach unten durchfallen oder unterstützt durch eine seitliche Kippbewegung des Dorns nach unten aus der Form unter dem Werkzeug heraustransportiert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Werkzeug Mittel zur Sicherung von Mantel und/oder Fasenring gegen Verdrehung, für den Fasenring insbesondere dann, wenn er als gesondertes Bauteil gefertigt ist. Solche Mittel gegen Verdrehung sind insbesondere dann sinnvoll, wenn kein rotationssymmetrisches Sackloch, sondern ein Sackloch mit einer geringeren Symmetrie - beispielsweise mit elliptischem oder sechseckigem Querschnitt - oder ein Sackloch mit einem asymmetrischen Querschnitt erzeugt werden soll. Die Form des Sackloches wird auf diese Weise besser fixiert, ein entsprechend für diese Form des Sackloches ausgebildetes Element zum Einsetzen in das Sackloch findet dann besseren Halt, was nicht zuletzt bei solchen Situationen von wesentlichem Vorteil ist, bei denen das eingesetzte Element starken Zugspannungen ausgesetzt ist.
Zweckmäßig weist der Fasenring auf seiner dem Mantel zugewandten Seite Ausformungen auf, welche unter Druckeinwirkungen in den Mantel eingreifend ausgebildet sind und so ein Verdrehen des Mantels gegenüber dem Fasenring verhindern. Alternativ oder ergänzend können solche Ausformungen auch auf der dem Mantel zugewandten Seite der Abdeckkappe angeordnet oder ausgebildet sein. Diese Ausformungen können als kleine Zähne oder Widerhaken ausgebildet sein, welche sich in das elastische Material des Mantels eindrücken, insbesondere dann, wenn der Mantel durch das Gemenge in Längsrichtung entlang der Längsachse des Dorns bzw. des Sacklochs elastisch komprimiert wird.
Ist der Fasenring nicht fest am Verbindungsstück ausgebildet, sondern als eigenes Bauteil, so weist er in seiner dem Mantel abgewandten Seite vorteilhaft einen Querschnitt als Außenvielkant aus. Am Verbindungsstück ist dann ein Innenvielkant mit entsprechenden Abmessungen ausgebildet, auf welchen der Außenvielkant aufgesetzt wird. Der Fasenring ist dann über den Außenvielkant in ein am Verbindungsstück ausgebildeten Innenvielkant eingreifend ausgebildet. Äquivalent kann der Außenvielkant auch am Verbindungsstück und der Innenvielkant am Fasenring bzw. dem Führungsstück, an welchem der Fasenring ausgebildet ist, ausgebildet sein.
Im Schaft des Dorns ist in Längsrichtung vorteilhaft eine Nut zur Entlüftung angebracht, diese Nut erstreckt sich in Längsrichtung von dem der Abdeckkappe gegenüberliegenden Ende des Schafts des Dorns bis mindestens in den Bereich, in welchem der Mantel den mindestens einen Hohlraum aufweist, in der Regel also bis nahe an die Abdeckkappe heran. Auf diese Weise kann Feuchtigkeit, die aufgrund des Wassergehalts des Gemenges in den Hohlraum eindringen kann, wieder aus dem Hohlraum abgeführt werden, ohne dass Dorn und Mantel voneinander getrennt werden müssten, d.h. ohne dass das Werkzeug mindestens teilweise auseinandergenommen werden müsste.
Zweckmäßig ist der Dorn außerdem mit einem Anschlag zur Einstellung eines vorbestimmten Hubs ausgebildet, dieser Anschlag kann auch variabel eingestellt werden. Dieser stellt in Zusammenwirkung mit einer entsprechend am Verbindungsstück ausgebildeten Anschlagfläche sicher, dass die Tiefe des Sacklochs und die Komprimierung des Mantels entlang der Längsrichtung des Dorns im Wesentlichen immer identisch sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die dem Gemenge zugewandte Oberfläche der Abdeckkappe konvex gekrümmt und weist an jedem Punkt eine von Null verschiedene Krümmung auf. Weist die Abdeckkappe an dieser Oberfläche nämlich flache Bereiche auf, wie dies auch bei der in der EP 2 684 659 A1 beschriebenen Vorrichtung der Fall sein kann, die also eine Krümmung von Null haben, so wird das Gemenge in diesen Bereichen bei der Erzeugung des Sacklochs stärker komprimiert, so dass sich die Oberflächenstruktur, insbesondere bei Werkstücken mit geringer Dicke, wie Dachziegeln, ändert, was an der Oberfläche in diesem Bereich zu einer leicht anderen Farbschattierung führt. Bei Dachziegeln sind solche Farbabweichungen nach der Montage feststellbar und verändern, da sie in großer Zahl auftreten, das Erscheinungsbild des Daches insgesamt, was unerwünscht ist. Durch die Verwendung gekrümmter Oberflächen kann dieser Effekt weitestgehend verhindert werden bzw. auf einen Bereich minimaler Ausdehnung an der Spitze der Abdeckkappe mit einer Tangente senkrecht zur Längsrichtung des Sackloches bzw. des Dorns beschränkt werden, welcher aber nicht sichtbar ist. Die Krümmung der Oberfläche der Abdeckkappe kann dabei überall konstant und von Null verschieden sein, was dem Ausschnitt einer Kugeloberfläche entspricht. Bevorzugt variiert die Krümmung jedoch und nimmt zum Rand der Abdeckkappe hin ab. Dies erlaubt eine bessere Anpassung der Oberfläche der Abdeckkappe im Hinblick auf eine optimierte Druckverteilung in das Gemenge hinein.
Auch mit anderen Formen für die dem Gemenge zugewandte Oberfläche der Adeckkappe lassen sich sehr gut Ergebnisse erzielen. Beispielsweise ist es ausreichend, wenn die Oberfläche der Abdeckkappe nur im Bereich der auf das Gemenge weisenden Spitze, die bei einer rotationssymmetrischen Abdeckkappe auf der Symmetrieachse liegt, eine vergleichsweise starke konvexe Krümmung aufweist, etwas in einem Bereich von bis zu 2 mm von der Symmetrieachse nach außen. Daran an schließt sich ein Bereich mit einer konkaven Krümmung bis zum Bereich der Außenkante, wobei der Betrag der konkaven Krümmung wesentlich geringer als der Betrag der konvexen Krümmung ist, sie also schwächer ausfällt.
In einer besonders bevorzugten Ausführung des Hinterschneidungswerkzeugs ist die dem Gemenge zugewandte Oberfläche der Abdeckkappe aus einer ersten Kegelfläche im Bereich der Spitze der Abdeckkappe und aus mindestens einer zweiten Kegelfläche, welche an die erste Kegelfläche anschließt, zusammengesetzt; an die letzte Kegelfläche schließt dann der Dorn bzw. Mantel an. Dabei ist der Kegelwinkel - der Öffnungswinkel des Kegels - der ersten Kegelfläche kleiner als der Kegelwinkel der zweiten Kegelfläche, bzw. nehmen die Kegelwinkel sukzessive zu.
Vorzugsweise sind in das Verbindungsstück von einem den Dorn umgebenden Bereich zu einem Außenbereich durchgehende Nuten und/oder Öffnungen, die beispielsweise als Bohrungen ausgestaltet sein können, deren Querschnitt aber auch andere Formen haben kann, angebracht, welche den Abtransport von Verunreinigungen dienen. Ist das Werkzeug in gleicher Weise ausgerichtet, wie vorangehend beschrieben, d.h. mit einer nach oben gerichteten Abdeckkappe, so kann Gemenge, das das Werkzeug im Bereich des Dorns infiltriert hat, unter Einwirkung der Schwerkraft nach unten und in einen Außenbereich, der an die Außenseite der Form angrenzt, transportiert werden. Dort kann das Gemenge in eine entsprechende Aufnahmevorrichtung fallen und abtransportiert werden.
Schließlich ist es außerdem vorteilhaft, die Abdeckkappe und/oder den Dorn und/oder den Fasenring mindestens teilweise mit einer Schicht aus einem antihaftenden Material zu versehen oder mindestens teilweise oder sogar vollständig aus einem Material mit antihaftenden Eigenschaften zu fertigen. Die Eigenschaften des Antihaftens bzw. des Nicht-Anhaftens bezieht sich hier auf das Gemenge, auch auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Sackloch immer die gleich Tiefe hat, da keine störenden Verunreinigungen zwischen Mantel, Dorn und Fasenring oder zwischen Fasenring und Verbindungsstück dringen können, was u.U. verhindern könnte, dass der Dorn durch das Gemenge bis zum Anschlag entgegen der Wirkrichtung aus der Form gedrückt wird. Beispielsweise kann bei einer Abdeckkappe, bei welcher die dem Gemenge zugewandte Oberfläche aus zwei Kegelflächen zusammengesetzt ist, der Bereich mit der spitzeren ersten Kegelfläche aus Teflon gefertigt oder mit Teflon beschichtet sein, während der Bereich mit der stumpferen, zweiten Kegelfläche aus Stahl gefertigt ist. Auch kann die ganze Abdeckkappe aus Teflon oder einem ähnlichen Material mit antihaftender Wirkung gefertigt sein.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne des Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: einen Querschnitt durch ein Hinterschneidungswerkzeug,
Fig.2a: eine Seitenansicht eines Dorns für das Werkzeug,
Fig.2b: einen Schnitt durch den Dorn,
Fig.3a: einen Fasenring in der Draufsicht,
Fig.3b: einen Fasenring im Querschnitt,
Fig.3c: eine Perspektivansicht eines Fasenrings,
Fig.4a: eine Ausgestaltung einer Abdeckkappe und
Fig.4b: eine weitere Ausgestaltung einer Abdeckkappe.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Figur 1 ist ein Hinterschneidungswerkzeug zur Erzeugung eines Sacklochs in fließfähigem, aushärtbaren Gemengen dargestellt, welches in eine Form 1 eingesetzt ist. Zur Verbindung des Hinterschneidungswerkzeugs mit der Form 1 dient ein Verbindungsstück 2. Im Verbindungsstück 2 ist ein Dorn 3 gelagert, welcher entlang seiner Längsachse, die auch zur Längsachse des Sacklochs korrespondiert, im Verbindungsstück 2 verschiebbar gelagert ist. Zur Längsachse parallel verläuft eine Wirkrichtung, diese ist definiert als die Richtung, in der eine Abdeckkappe 4 den Dorn 3 in Richtung des Gemenges abschließt. Das Werkzeug umfasst außerdem einen Mantel 5 aus einem unter Druck reversibel verformbaren Material, der den Dorn 3 in einem Bereich am Umfang nach außen hin vollständig umschließt und auf der einen Seite an der Abdeckkappe anliegt. Der Mantel weist um den Dorn 3 herum mindestens einen Hohlraum 6 mit einer definierten Geometrie auf. Die Geometrie des Hohlraums 6 ist dabei derart vorgegeben, dass sich der Mantel 5 unter Druckeinwirkung entlang der Längsachse des Dorns 3 im Bereich des Hohlraums 6 lokal auswölbt, wobei im Gemenge, welches den Mantel 5 umgibt, ein Sackloch mit einer den Mantel 5 im ausgewölbten Zustand entsprechenden Form ausbildbar ist bzw. ausgebildet wird.
Das Hinterschneidungswerkzeug umfasst außerdem einen Fasenring 7 zur Erzeugung einer Ausschalschräge in dem Gemenge. Der Fasenring 7 liegt auf der der Abdeckkappe 4 entlang der Längsachse des Dorns 3 gegenüberliegenden Seite des Mantels 5 an diesem an, so dass der Mantel den Dorn 3 in diesem Bereich zwischen Fasenring 7 und Abdeckkappe 4 nach außen hin vollständig umschließt. Am äußeren Umfang des Fasenrings 7 ist eine Fase 8 angebracht, welche dafür sorgt, dass in jedem Fall eine wohldefinierte Ausschalschräge im Gemenge erzeugt wird. Der Fasenring 7 ist hier an einem Führungsstück mit einer Führung 9 für den Dorn 3 ausgebildet, beide bilden eine Einheit. Der Dorn 3 ist dabei in der Führung 9 nicht passgenau geführt, sondern weist ihr gegenüber eine Unterpassung mit einem Spiel von etwa 0,75 mm auf. Dies erleichtert den Abtransport von Gemenge, was unter Umständen zwischen Mantel 5, Dorn 3 und/oder Fasenring 7 gelangen kann, da der Mantel 5 nur auf den Dorn 3 aufgesetzt ist und mit diesem keine permanente Verbindung eingeht. Insbesondere beim Entfernen des Werkzeugs, wenn der Mantel 5 entspannt wird, kann in diese Bereiche, auch zwischen Mantel 5 und Abdeckkappe 4, in geringen Mengen Gemenge eindringen. Ist das Werkzeug in der Form 1 so angeordnet wie in Figur 1 gezeigt, d.h. mit einer nach oben gerichteten Abdeckkappe 4, so kann unterstützt durch die Wirkung der Schwerkraft solches, das Werkzeug verschmutzende Gemenge nach unten transportiert werden. In geringem Umfang kann der Dorn 3 dabei auch seitlich verkippt werden.
Das Hinterschneidungswerkzeug weist außerdem Mittel zur Sicherung des Mantels 5 gegen eine Verdrehung gegenüber dem Fasenring 7 auf. Dazu weist der Fasenring 7 auf seiner dem Mantel 5 zugewandten Seite Ausformungen 10 auf, welche unter Druckeinwirkung in den Mantel 5 eingreifend ausgebildet sind und so ein Verdrehen des Mantels 5 gegenüber dem Fasenring 7 verhindern. Diese Ausformungen 10 können beispielsweise als Zähne oder Widerhaken ausgebildet sein.
Bei der Herstellung von Tonprodukten wie Dachziegeln wird nach der Pressung die metallische Form oft mit elektrischem Strom beaufschlagt, was die Trennung des noch feuchten und damit wasserhaltigen Produkts von der Form erleichtert. Auch die Abdeckkappe und der Dorn lassen sich selbstverständlich unter Strom setzen. Sind sowohl Form 1, Verbindungsstück 2, Dorn 3, Abdeckkappe 4 und der Schieber 13 aus Metall, so liegen Strom und Spannung überall im selben Verhältnis an. Es kann jedoch vorteilhaft sein, das Werkzeug elektrisch von der Form 1 zu isolieren und es mit einer eigenen Spannung zu versorgen, da der Feldverlauf an der Spitze des Dorns 3 bzw. der Abdeckkappe 4 aufgrund der Krümmung ein anderer ist als in der Form 1, die im wesentlichen aus flachen Bereichen gebildet wird. Zur Steigerung der Leitfähigkeit können die einzelnen Elemente mit einem die Leitfähigkeit zwischen den Elementen erhöhenden Mittel, wie einem Kontaktfett, beaufschlagt werden.
Wie in Fig. 2a und 2b gezeigt, ist in den Schaft des Dorns 3 in Längsrichtung des Dorns eine Nut 11 zur Entlüftung angebracht. Die Nut 11 erstreckt sich entlang der Längsrichtung von dem der Abdeckkappe 4 gegenüberliegenden Ende des Dorns 3 bis mindestens in den Bereich, in welchem der Mantel 5 den mindestens einen Hohlraum 6 aufweist. Durch diese Nut 11 kann Feuchtigkeit oder auch Gemenge, welches sich im Hohlraum 6 angesammelt hat, ebenfalls nach unten aus dem Hohlraum 6 und aus dem Werkzeug heraus abtransportiert werden.
Der in den Fig. 2a und 2b dargestellte Dorn 3 ist außerdem mit einem Anschlag 12 versehen, welcher der Einstellung eines vorbestimmten Hubs dient. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Sackloch immer dieselbe Tiefe hat. Der Dorn 3 selbst ist, wie in Figur 1 dargestellt, außerdem über ein Gewinde mit einem Schieber 13 verbunden, welcher in Zusammenwirkung mit entsprechenden, am Verbindungsstück 2 ausgebildeten Anschlägen dafür sorgt, dass der Dorn 3 nicht im Gemenge verbleibt und welcher gleichzeitig den Dorn 3 ebenfalls führt.
Die dem Gemenge zugewandte Oberfläche der Abdeckkappe 4 ist dabei konvex gekrümmt und weist an jedem Punkt eine von Null verschiedene, bevorzugt variierende und zum Rand hin abnehmende Krümmung auf. Der Anschlag 12 ist hier in den Dorn 3 eingearbeitet, kann aber auch variabel einstellbar sein. Eine solche variable Einstellung kann beispielsweise mittels eines nicht gezeigten Zwischenrings vorgenommen werden, der auf dasselbe Gewinde aufgeschraubt wird, mit dem der Dorn 3 auch mit dem Schieber 13 verschraubt wird.
In das Verbindungsstück 2 können außerdem Nuten und/oder Bohrungen zum Abtransport von Verunreinigungen eingebracht sein, die von einem den Dorn 3 umgebenden Bereich bis zu einem Außenbereich unterhalb des Werkzeugs durchgehen. Abdeckkappe 4, Dorn 3 und/oder Fasenring 7 sind bevorzugt antihaftbeschichtet oder aus einem Material mit antihaftenden Eigenschaften gefertigt, um zu verhindern, dass sich Gemenge an diesen Elementen anlagert.
Der Fasenring 7 ist in den Figuren 3a - 3c im Detail nochmals dargestellt. In Figur 3a ist eine Draufsicht auf den Fasenring 7 gezeigt, in Figur 3b ein Schnitt entlang der Achse A-A und in Figur 3c ist eine Perspektivansicht des Fasenrings 7 gezeigt. An seiner dem Mantel abgewandten Seite ist der Fasenring 7 so ausgebildet, dass er im Querschnitt die Form eines Außenvielkants 14 aufweist. Dies ist besonders gut in der Draufsicht in Figur 3a zu erkennen. Mit diesem Außenvielkant 14 greift der Fasenring 7 in ein im Verbindungsstück 2 ausgebildeten, entsprechenden Innenvielkant ein. Auf diese Weise ist auch der Fasenring 7 gegen Verdrehungen gegenüber der Form geschützt.
Dorn 3, Mantel 5 und Fasenring 7 können auch aus dem Werkzeug entfernt werden, das Verbindungsstück 2 schließt bündig mit der Innenkante der Form 1 ab. In die Öffnung des Verbindungsstücks 2 kann dann ein Abdeckstift, der hier nicht gezeigt ist, eingesetzt werden, welcher so bemessen ist, dass er ebenfalls bündig mit der innen liegenden Kante des Verbindungsstücks 2 abschließt, so dass Form 1, Verbindungsstück 2 und die Oberfläche des Abdeckstifts eine ebene Fläche bilden.
In Fig. 4 a ist eine Abdeckkappe 15 gezeigt, deren dem Gemenge zugewandte Oberfläche nur im Bereich der Spitze eine konvexe und ansonsten eine konkave, zum Außenrand hin abnehmende Krümmung aufweist. Die Abdeckkappe 15 ist aus Stahl, jedoch im Bereich der Spitze mit einer Teflonschicht 17 mit antihaftender Wirkung überzogen.
In Fig. 4b ist eine weitere Abdeckkappe 16 gezeigt, die zweistückig aus zwei Kegelteilen gefertigt ist. Im Bereich der Spitze ist die dem Gemenge zugewandte Oberfläche der Abdeckkappe 16 als Kegel mit einer ersten Kegelfläche 18 ausgebildet, und im daran anschließenden Bereich zwischen Kegel und Dorn 3 als Kegelstumpf mit einer zweiten Kegelfläche 19 ausgebildet. Dabei ist der Kegelwinkel der ersten Kegelfläche 18 am Kegel kleiner als der Kegelwinkel der zweiten Kegelfläche 19 am Kegelstumpf. Der Kegel mit der ersten Kegelfläche 18 ist aus Teflon gefertigt, der Kegelstumpf mit der zweiten Kegelfläche ist aus Stahl gefertigt. Beide Teile sind miteinander verbunden, beispielsweise verklebt oder verschraubt.
Mit dem vorangehend beschriebenen Hinterschneidungswerkzeug lassen sich in fließfähigen, aushärtbaren Gemengen Sacklöcher konstanter Qualität und Abmessungen erzeugen. Wird kein Sackloch benötigt, so lässt sich das Werkzeug so umbauen, dass es sich im Gemenge nicht bemerkbar macht, es kann jedoch in der Form verbleiben.

Bezugszeichenliste

1: Form
2: Verbindungsstück
3: Dorn
4: Abdeckkappe
5: Mantel
6: Hohlraum
7: Fasenring
8: Fase
9: Führung
10: Ausformung
11: Nut
12: Anschlag
13: Schieber
14: Außenvielkant
15: Abdeckkappe
16: Abdeckkappe
17: Teflonschicht
18: erste Kegelfläche
19: zweite Kegelfläche

Claims

Hinterschneidungswerkzeug zur Erzeugung eines Sacklochs in fließfähigen, aushärtbaren Gemengen, umfassend
- ein Verbindungsstück (2) zur Verbindung des Hinterschneidungswerkzeugs mit einer Form (1),

- einen Dorn (3), welcher entlang einer Längsachse im Verbindungsstück (2) verschiebbar gelagert ist,

- eine den Dorn (3) in Richtung des Gemenges abschließende Abdeckkappe (4, 15, 16),

- einen Mantel (5) aus einem unter Druck reversibel verformbaren Material, der den Dorn (3) in einem Bereich, der sich zwischen Verbindungsstück (2) und Abdeckkappe (4, 15, 16) befindet, nach außen hin vollständig umschließt,

- wobei der Mantel (5) um den Dorn (3) herum mindestens einen Hohlraum (6) mit einer definierten Geometrie aufweist, und

- wobei die Geometrie des Hohlraums (6) derart vorgegeben ist, dass sich der Mantel (5) unter Druckeinwirkung entlang Längsachse des Dorns (3) im Bereich des Hohlraums (6) lokal auswölbt, wodurch im Gemenge, welches den Mantel (5) umgibt, ein Sackloch mit einer dem Mantel (5) im ausgewölbten Zustand entsprechenden Form ausbildbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Hinterschneidungswerkzeug einen Fasenring (7) zur Erzeugung einer Ausschalschräge in dem Gemenge umfasst.
Hinterschneidungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fasenring (7) an einem Führungsstück mit einer Führung (9) für den Dorn (3) ausgebildet ist.
Hinterschneidungswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (3) gegenüber der Führung (9) eine Unterpassung mit Spiel aufweist.
Hinterschneidungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend Mittel zur Sicherung von Mantel (5) und/oder Fasenring (7) gegen Verdrehung.
Hinterschneidungswerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fasenring (7) und/oder die Abdeckkappe (4, 15, 16) auf jeweils der dem Mantel (5) zugewandten Seite Ausformungen (10) aufweist, welche unter Druckeinwirkung in den Mantel (5) eingreifend ausgebildet sind und so ein Verdrehen des Mantels (5) gegenüber dem Fasenring (7) verhindern.
Hinterschneidungswerkzeug nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fasenring (7) an seiner dem Mantel (5) abgewandten Seite einen Querschnitt als Außenvielkant (14) aufweist, und in einen am Verbindungsstück (2) ausgebildeten entsprechenden Innenvielkant eingreifend ausgebildet ist.
Hinterschneidungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Schaft des Dorns (3) eine Nut (11) zur Entlüftung angebracht ist, die sich entlang der Längsrichtung von dem der Abdeckkappe (4, 15, 16) gegenüberliegenden Ende bis mindestens in den Bereich erstreckt, in welchem der Mantel (5) einen Hohlraum (6) aufweist
Hinterschneidungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (3) mit einem Anschlag (12) zur Einstellung eines vorbestimmten Hubs ausgebildet ist.
Hinterschneidungswerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (12) variabel einstellbar ist.
Hinterschneidungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Gemenge zugewandte Oberfläche der Abdeckkappe (4) konvex gekrümmt ist und an jedem Punkt eine von Null verschiedene, bevorzugt variierende und zum Rand hin abnehmende Krümmung aufweist.
Hinterschneidungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Gemenge zugewandte Oberfläche der Abdeckkappe (15) nur im Bereich einer Spitze konvex und im übrigen an jedem Punkt eine von Null verschiedene konkave Krümmung aufweist.
Hinterschneidungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Gemenge zugewandte Oberfläche der Abdeckkappe (16) aus einer ersten Kegelfläche (18) im Bereich einer Spitze der Abdeckkappe und aus mindestens einer zweiten Kegelfläche (19) im an den Dorn und/oder Mantel anschließenden Bereich ausgebildet ist, wobei der Kegelwinkel der ersten Kegelfläche kleiner als der Kegelwinkel der zweiten Kegelfläche ist.
Hinterschneidungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in das Verbindungsstück (2) von einem den Dorn (3) umgebenden Bereich zu einem Außenbereich durchgehende Nuten und/oder Öffnungen, bevorzugt Bohrungen, zum Abtransport von Verunreinigungen eingebracht sind.
Hinterschneidungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckkappe (4, 15, 16) und/oder der Dorn (3) und/oder der Fasenring (7) mindestens teilweise antihaftbeschichtet oder mindestens teilweise aus einem Material mit antihaftenden Eigenschaften gefertigt sind.
Hinterschneidungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend einen Abdeckstift zum Austausch gegen Dorn (3), Mantel (5) und Fasenring (7).