CH668742A5

CH668742A5 - Rohrfoermiger rohling sowie verfahren und vorrichtung zur herstellung desselben.

Info

Publication number: CH668742A5
Application number: CH3491/81A
Authority: CH
Inventors: Kjell Mosvoll Jakobsen; Claes Torsten Nilsson; Lars Goesta Larson
Original assignee: Plm Ab
Priority date: 1980-05-29
Filing date: 1981-05-27
Publication date: 1989-01-31
Also published as: US4405546A; JPH0240486B2; GB2092943A; IT1144570B; IE811193L; ATA241081A; IT8167709A0; HK45688A; SE451309B; CA1167616A; US4416927A; GB2076734A; DE3121525C2; GB2092943B; FI811617L; MX159145A; JPH0124056B2; ES503115A0; FR2483315A1; FI74653C

Description

BESCHREIBUNG

40 Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen rohrförmigen Rohling aus thermoplastischem, zur Hauptsache amorphem Werkstoff.

In dem schwedischen Patentantrag Nr. SE 8004003-3 ist beschrieben, wie ein rohrförmiger Vorrohling aus Polyäthylentere-45 phthalat oder damit vergleichbarem Werkstoff in einen Körper aus monoaxial orientiertem Werkstoff umgeformt wird. Beim Umformvorgang werden die Übergangszonen zwischen amorphem Werkstoff und orientiertem Werkstoff mit Hilfe mechanischer Formungsorgane in Axialrichtung des Vorrohlings verschoben. Die mecha-50 nischen Organe bestehen aus Ziehringen, die den Vorrohling um-schliessen und mit einem im Inneren des Vorrohlings angeordneten Dorn während des Umformvorganges zusammenwirken.

In einer wahlweisen Ausführungsform der in oben angegebenem Patentantrag beschriebenen Erfindung beginnt der Umformvorgang 55 in einer in der Vorrohlingwand angeordneten Ausgangsnut. Ein Vorrohling mit ausgebildeter Ausgangsnut wird im weiteren als Rohling bezeichnet. Der Rohling ist somit ein Zwischenprodukt, das während des Umformens des Vorrohlings in den Körper gebildet wird.

60 In dem angegebenen Patentantrag ist angegeben, dass die Ausgangsnut dadurch hergestellt wird, dass mechanische Organe in dem Bereich, wo die Nut geformt werden soll, eine äussere Druckkraft gegen den amorphen Werkstoff des Vorrohlings ausüben, während gleichzeitig axial gerichtete Streckkräfte den Werkstoff in diesem 65 Bereich beaufschlagen. Die mechanischen Organe vermindern nach und nach die Werkstoffdicke in dem genannten Bereich, was bedeutet, dass die axiale Streckkraft je Flächeneinheit in der Querschnittsfläche durch den Bereich, wo die Werkstoffdicke reduziert wird,

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nach und nach zunimmt. Die axialen Streckkräfte sind auf die Werkstoffeigenschaften auf solche Weise abgestimmt, dass ein Fliessen beim Werkstoff im Boden der Nut in der Endphase des Formungsvorgangs der Nut eintritt. Das Umformen des Vorrohlings erfolgt weiterhin bei einer Temperatur im Bereich oder unterhalb-der Glasumwandlungstemperatur des Vorrohlings, im nachhinein TG genannt. In der Regel hat der Vorrohling bei Beginn des Formungsvorganges der Nut eine Temperatur wesentlich unterhalb der TG und vorzugsweise der Raumtemperatur. Es ist vorausgesetzt, dass die im Zusammenhang mit dem Formungsvorgang durchgeführte mechanische Arbeit eine Erhöhung der Werkstofftemperatur mit sich führt, was wiederum die Neigung des Werkstoffes zum Fliessen beeinflusst.

Der erfindungsgemässe Rohling ist durch die Merkmale im Kennzeichen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gekennzeichnet. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Rohlings gemäss Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rohlings mit einer rundum laufenden Nut gemäss Patentanspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Nut des Rohlings bildet den Ausgangsbereich bei einem anschliessenden, axialen Orientieren von in der Hauptsache amorphem Werkstoff im Rohling und mit einer axialen Verlängerung desselben zur Herstellung des Körpers. Die sich bei der Herstellung der Nut ergebende Werkstoffdicke in der Werkstoffwand im Boden der Nut entspricht im grossen ganzen der Werkstoffdicke, die die in der Axialrichtung orientierten Werkstoffabschnitte des Körpers erhalten. Eine Voraussetzung zum Erreichen dieser Dicke bei der Werkstoffwand beim Umformvorgang des Rohlings in den Körper ist somit, dass die Ziehringe in ihrer Ausgangsstellung im Verhältnis auf die Lage des Rohlings eine Stellung einnehmen, die bei Verschieben der Ziehringe in Axialrichtung des Rohlings die erforderliche Werkstoffreduzierung und damit die vorschriftsmässige Werkstoffdicke beim Körper erbringen. Bei Anwendung der Erfindung entsteht ein Rohling mit einer rundum laufenden Nut, in deren Boden die Wand eine im Verhältnis zu den umgebenden Werkstoffabschnitten reduzierte Dicke aufweist. Der Werkstoff in der Rohlingwand im Boden der Nut hat eine Kristallinität in der Grössenordnung von 10-30%, vorzugsweise 10-17%.

Ein Rohling mit einem Werkstoffbereich im Boden der Nut mit einer Orientierung und einer evtl. ergänzenden thermischen Kristallisation, die eine vollständige Kristallisation von im vorhergehenden Satz angegebener Grösse bewirkt, eignet sich gut zum Umformen in einen Körper. Bei der weiteren Reduktion der Wanddicke der die Nut umgebenden Teile des Rohlings dadurch, dass dieser Werkstoff zum Fliessen gebracht wird, entsteht ein Werkstoffbereich von reduzierter Werkstoffdicke, der sich aus dem vom Boden der Nut gebildeten Ausgangsbereich und den angrenzenden Bereichen von reduzierter Werkstoffdicke zusammensetzt. Der auf diese Weise zusammengesetzte Werkstoffbereich bildet im vorkommenden Fall nach einer ergänzenden thermischen Kristallisation einen in mechanischer und thermischer Hinsicht im grossen ganzen einheitlichen Werk-stoffbereich. Dadurch, dass man diesen Werkstoffbereich bei der Herstellung von z. B. einer Flasche die Mündung und den Halsabschnitt der Flasche bilden lässt, ergibt sich die Möglichkeit zur Herstellung einer Flasche mit wesentlich verbesserten Eigenschaften in ■ bezug auf Festigkeit und Temperaturbeständigkeit, während gleichzeitig die Werkstoffdicke in den Mündungs- und Halsabschnitten verglichen mit den bei bisher angewandten Lösungen erreichten Ergebnissen reduziert ist.

Ein besonderer Vorteil der Nut hegt in der Möglichkeit, Werkstoffbereiche von reduzierter Wanddicke zu erbringen, die symmetrisch um die Nut liegen. Dies ist von Bedeutung für die Möglichkeit, den Körper für solche Anwendungsfälle zu verwenden, wo er in einem oder mehreren Vorgängen in zwei gegeneinander gerichtete Behälter, z. B. Flaschen, umgeformt wird.

Im Verfahren nach Anspruch 6 wird die schrittweise Reduktion der Werkstoffdicke mit Hilfe einer Anzahl von Rollen bewirkt,

während bei gewissen Anwendungsbeispielen lediglich eine Rolle zur Anwendung kommt. Beim Formen der Nut erfolgt ein Verschieben der Rolle bzw. Rollen in Umkreisrichtung des Vorrohlings bei schrittweisem Vermindern des Abstandes zur Axialrichtung des Rohlings, während gleichzeitig der gegen die Rollen anliegende Werkstoff den vorgenannten Streckkräften ausgesetzt ist.

Es können drei Rollen zur Anwendung kommen, die während des FormungsVorgangs der Nut schrittweise bis zum Anliegen gegen die Vorrohlingwand und anschliessend weiter in Richtung zur Axialrichtung des Vorrohlings verschoben werden. Die Rolle, die zuerst mit der Vorrohlingwand in Berührung kommt und den Formungsvorgang der Nut einleitet, hat eine verhältnismässig kleine Anliegefläche. Danach wird die zweite Rolle bis zum Anliegen in der von der ersten Rolle geformten, verhältnismässig flachen Nut gebracht, wobei sich gleichzeitig die Nut in Axialrichtung verbreitert. Die zweite Rolle bewirkt eine Vertiefung der Nut bei gleichzeitiger Reduktion der Werkstoffdicke im Boden der Nut bis auf einen Wert, der mit sich führt, dass die Streckkräfte je Flächeneinheit ausreichend hoch sind, damit das vorgenannte Fliessen des Werkstoffes eintreten kann. Hierbei erfolgt ein verhältnismässig symmetrisches Strecken des Werkstoffes bei gleichzeitiger Dickenreduktion desselben, was bedeutet, dass sich die Innenfläche der Werkstoffwand im Boden der Nut in Richtung von der Axialrichtung des Vorrohlings ein bisschen verschiebt. Die dritte Rolle dient als Formungsrolle und verschiebt die Werkstoffwand in eine Stellung, bei der deren Innenfläche im grossen ganzen bündig mit den Innenflächen der umgebenden Werkstoffabschnitte liegt.

Gemäss einer Alternative des Anspruchs 10 kommt anstelle der Rollen ein ausgestrecktes Formungsorgan zur Anwendung, das eine Kante aufweist, gegen die der Vorrohling bei einer Verminderung des Abstandes der Kante zur Axialrichtung des Vorrohlings rollt. Die Kante kann so ausgebildet sein, dass ein abschliessender Abschnitt von einer Breite, einer Länge und einer Lage, die bei dem relativen Verschieben im Verhältnis zum Vorrohling eine entsprechende Wirkung auf den Werkstoff im Boden der Nut ausübt wie die vorhergehenden Abschnitt beschriebene dritte Rolle. Das Formungsorgan ist vorzugweise ringförmig ausgeführt, wobei die Formungskante auf der Innenseite des Ringes angeordnet ist. Diese Ausfiihrungsform erleichtert sowohl die Steuerung und Verschiebung des Vorrohlings als auch die Steuerung der Bewegungen des Vorrohlings im Verhältnis zum Formungsorgan.

Die Vorrichtung nach Anspruch 9 weist einen inneren Dorn mit einem mittigen Dornteil auf. Hierbei besitzt der Dorn einen mittigen Abschnitt, der als Stützorgan für die Werkstoffwand des Vorrohlings in dem Bereich dient, wo die Nut geformt wird. Im Anschluss an die beiden Enden des Vorrohlings ist der Dorn weiterhin mit Abschnitten versehen, die ebenfalls als Stützorgane für die Vorrohlingwand dienen, um zu verhindern, dass der Vorrohling von den Fixierungsorganen verformt wird, die der Vorrohling im Zusammenhang mit dem Anbringen der vorgenannten Streckkräfte beim Formungsvorgang der Nut umgreifen. Die Fixierungsorgane sind ausserdem erforderlich, um seine Steuerung des Vorrohlings im Verhältnis 2mm Formungsorgan bzw. zu den Formungsorganen während der Herstellung der Nut sicherzustellen.

Die Erfindung eignet sich vorzugsweise für die Herstellung von Rohlingen aus thermoplastischem Werkstoff, vom Typ Polyester oder Polyamid. Beispiele solcher Werkstoffe sind Polyäthylentereph-thalat, Polyhexamethylen-Adipamid, Polycaprolactam, Polyhexa-methylen-Sebacamid, Polyäthylen-2,6- und 1,5-Naphthalat, Poly-tetramethylen-l,2-Dioxybenzoat und Copolymere von Äthylente-rephthalat, Äthylenisophthalat und ähnlichen Polymeren. Die Beschreibung der Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf Polyäthy-lenterephthalat, im weiteren häufig mit PET bezeichnet, aber die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht ausschliesslich auf die Anwendung weder dieses Werkstoffes noch anderer, bereits genannter Werkstoffe, sondern sie eignet sich auch für viele andere thermoplastische Kunststoffe.

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Die in der bisherigen Darlegung im Anschluss an PET und auch im weiteren im Anschluss an diesen Werkstoff angegebenen Werte für die Kristallisation beziehen sich auf die in der Veröffentlichung «Die makromolekulare Chemie» 176, 2459-2465 (1975) einsehbare Theorie.

Eine nähere Beschreibung der Erfindung erfolgt im Anschluss an eine Anzahl von Figuren, wobei

Fig. la-d in übersichtlicher Weise den Vorgang beim Formen eines Rohlings aus einem rohrförmigen Vorrohlings zeigt,

Fig. 2a, b in Teilvergrösserung den abschliessenden Formungsvorgangs der Nut im Rohling zeigt,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer wahlweisen Ausführungsform der Erfindimg zeigt,

Fig. 5a, b eine Querschnitt-Teilvergrösserung der Ausführungsform gemäss Fig. 3 mit der Anordnung der Formungsrollen zeigt,

Fig. 6 eine Axialschnitt-Teilvergrösserung einer Fixierungs- und Ziehvorrichtung gemäss einer der Ausführungsformen gemäss Fig. 3 oder Fig. 4 zeigt.

Aus den Figuren 1 a-d ist das Prinzip der Erfindung erkenntlich, gemäss dem ein Vorrohling 10 aus in der Hauptsache amorphem Werkstoff durch einen Umformungsvorgang mit einer rundum laufenden Nut 12 auf die Weise versehen wird, dass eine Anzahl von Formungsrollen 31, 32, 33 nach und nach gegen den Vorrohling angesetzt und gleichzeitig in Umkreisrichtung des Vorrohlings und rechtwinklig zur Axialrichtung des Vorrohlings verschoben wird. Die Hinweisziffer 17 bezeichnet einen Vorrohling, bei dem die Formung der Nut eingeleitet worden ist, die Hinweisziffer 18 einen Vorrohling, bei dem im Boden der Nut ein Fliessen des Werkstoffes eingetreten ist, und die Hinweisziffer 19 einen aus dem Vorrohling 10 geformten Rohling, bei dem die Nut 12 ihre endgültige Form erhalten hat. Mit dem Buchstaben b ist die Hälfte der Verlängerung bezeichnet, der den Vorrohling beim Umformen in den Rohling 19 unterzogen wird.

Ein Dorn 20 ist im Inneren des Vorrohlings angeordnet und mit einem mittigen Domteil 22 und äusseren Domteilen 21a, b versehen. Weiterhin hat der Dom eine Achse 23, auf der die äusseren Domteile verschoben werden können. In den Figuren nicht gezeigte Federn versuchen, die äusseren Domteile 21 in den in Fig. la dargestellten Stellungen zu halten. Weiterhin sind Fixierungsorgane 34a, b zum Festhalten der äusseren Abschnitte des Vorrohlings auf die Weise angeordnet, dass die Abschnitte zwischen den Fixierungsorganen und den äusseren Dornteilen 21a, b eingeklemmt werden. Die Fixierungsorgane sind ausserdem so ausgeführt, dass sie bei gleichzeitiger Fixierung des Vorrohlings durch das soeben genannte Einklemmen in Axialrichtung des Vorrohlings verschoben werden können. Diese Bewegung ist mit dem Pfeil H gekennzeichnet, der gleichzeitig die axial gerichteten Streckkräfte versinnbildlicht, mit denen die Fixierungsorgane den Werkstoff im Vorrohling beaufschlagen.

Bei Anwendung der Erfindung wird der Vorrohling 10 über den Dorn bis zum Anschlag gegen eine Anschlagfläche 35 beim Fixierungsorgan 34a geschoben. Auf diese Weise ist die exakte Axiallage des Vorrohlings auf dem Dom gewährleistet. Die Fixierungsorgane umgreifen die Enden des Vorrohlings, wonach die Fixierungsorgane von Antriebsorganen betätigt werden, um axial gerichtete Streckkräfte im Werkstoff des Vorrohlings zu bewirken. Die Formungsrollen 31-33 werden anschliessend bis zum schrittweisen Anliegen gegen die Vorrohlingwand und weiter rund um den Vorrohling in dessen Umkreisrichtung gebracht, während sie gleichzeitig rechtwinklig zur Axialrichtung des Vorrohlings verschoben werden. Die Formungsrolle 31, die zuerst mit der Vorrohlingwand in Berührung kommt und den Formungsvorgang der Nut einleitet, hat eine verhältnismässig kleine Anliegefläche. Danach wird die zweite Formungsrolle 32 zum Anliegen gegen den Werkstoff in der von der ersten Formungsrolle geformten, verhältnismässig flachen Nut angesetzt, wobei sich gleichzeitig die Nut in Axialrichtung verbreitert. Die zweite Formungsrolle bewirkt eine Vertiefung der Nut bei gleichzeitiger Reduktion der Werkstoffdicke im Boden der Nut bis zu einem Wert, der bewirkt, dass die Streckkräfte beim Wirkstoff 15 im Boden der Nut ausreichend hoch sind, damit ein Fliessen des Werkstoffes eintreten kann. Hierbei vermindert sich die Dicke des Werkstoffes, während sich gleichzeitig dessen Innenfläche vom mittigen Dornteil 22 ein bisschen entfernt. Die dritte Formungsrolle 33, deren Form der endgültigen Form der herzustellenden Nut entspricht, verschiebt danach den Werkstoff 15 im Boden der Nut bis zum Anliegen gegen den mittigen Domteil 22, wodurch die innere Begrenzungsfläche für den Werkstoff 15 im Boden der Nut in der Hauptsache bündig mit den umgebenden Innenflächen des hergestellten Rohlings hegt. Bei Beginn des Formungsvorganges der Nut hat der Werkstoff eine Temperatur unter dem Bereich der Glasumwandlungstemperatur (TG) des Werkstoffes.

Die Fig. 2a, b zeigt in Teilvergrösserung die Endphase des Formungsvorganges der Nut. Zusätzlich zu den im Anschluss an Fig. la-d bereits aufgeführten Hinweisbezeichnungen ist die ursprüngliche Dicke der Werkstoffwand mit a bezeichnet und die Dicke der Werkstoffwand im Boden der Nut mit d.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Anwendung der Erfindung erkenntlich, bei der Formungsrollen als Formungsorgane dienen. Ein Stativ 40 ist mit einer mittigen Antriebswelle 41 versehen, auf der eine Anzahl von Haltern 43a-d angeordnet ist. Ein Schrittmotor 42 dient als Antrieb der mittigen Antriebswelle und verschiebt die Formungsstationen in die Stellungen, die in der Fig. 3 mit I-IV bezeichnet sind. Die Halter tragen eine Anzahl von Organen, die Formungsstationen bilden, in denen der Vorrohling in den Rohling umgeformt wird. In der Fig. 3, ebenso wie in der anschliessenden Fig. 4, sind die Organe der Formungsstationen mit Hinweisziffern bezeichnet, die die Zusatzkennbuchstaben a, b, c oder d tragen, die angeben, dass die Organe einer besonderen Formungsstation zugeordnet sind. Eine Tragachse entsprechend 44d ist an dem jeweiligen Halter befestigt und trägt ein erstes Fixierungsorgan entsprechend 67d bzw. 67a, das in den Stellungen I und IV mit Hilfe eines Antriebsorganes entsprechend 72d bis zum freien Ende der Tragachse entsprechend 44d verschoben worden ist. Ein Antriebsorgan entsprechend 74c bzw. 74d ist über einen Hebel entsprechend 78c mit dem ersten Fixierungsorgan entsprechend 67d bzw 67a so verbunden, dass es das eine Ende des umzuformenden Vorrohlings 10 bzw. des geformten Rohlings 19 fixiert. Ein zweites Fixierungsorgan ist im Halter 43a, bzw. 43b, bzw. 43c angeordnet. Ein Antriebsorgan entsprechend 75c ist über einen Hebel entsprechend 79c zwecks Fixierung des anderen Endes des Vorrohlings angeschlossen. Ein erstes und ein zweites Drucklager entsprechend 97d, 98d sind weiterhin zwischen den beiden Fixierungsorganen auf solche Weise angeordnet, dass sie ein Gehäuse entsprechend 56d umschliessen, in dem die Formungsrollen 31-33 angeordnet sind. In der Figur erkennt man weiterhin die Antriebsorgane entsprechend 46d, die über Hebel entsprechend 47d die bereits genannte Bewegung der Formungsrollen rechtwinklig zur Axialrichtung des Vorrohlings bewirken. Antriebsorgane entsprechend 76d bzw. 76a bewirken über ein Gestängesystem und Exzenter entsprechend 95d ein Verschieben der Drucklager entsprechend 97a, bzw. 97d, 98d in Axialrichtung des Doms. Zu jeder Formungsstation gehört weiterhin ein eigenes Antriebsorgan entsprechend 45c zwecks Rotation des Doms 20 und somit des Vorrohlings, der durch die Fixierungsorgane entsprechend 67d, bzw. 67a, 68a gegen den Dom fixiert ist.

In Fig. 3 erkennt man schliesslich eine Zuführvorrichtung für Vorrohlinge 10 zum ersten Fixierungsorgan 67a, wenn sich die Formungsstation in der Stellung I befindet. Zu dieser Vorführvorrichtung gehören ein Vorschubrad 65, das mit einem Vorrohlingträger 64 und einem Ein-/Ausgabeorgan 66 kombiniert ist

Die Fig. 4 zeigt eine wahlweise Ausführungsform einer Vorrichtung zur Anwendung der Erfindung, bei der die Formungsrollen durch ein ausgestrecktes Formungsorgan 60 mit einer Kante 61 ersetzt worden ist. Die Kante bildet eine rundum laufende Begrenzungsfläche mit unterschiedlicher Breite und unterschiedlichem

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Abstand zur Mitte. Ein Teil der Begrenzungsfläche ist von einer Länge entsprechend zumindest dem Umkreis des Vorrohlings, wobei dieser Teil ausserdem eine Form hat, die der Form der Nut nach abgeschlossenem Formungsvorgang entspricht.

Das Formungsorgan 60 ist in einem in der Hauptsache kreisrunden Haltering 59 angeordnet. In der Figur nicht dargestellte Antriebsorgane können das Formungsorgan um seine Längsachse drehen.

Auf einer Bodenplatte 62 ist ein Stativ 63 angeordnet. Das Stativ hat eine mittig angeordnete Öffnung 58. Im Anschluss an die Öffnung sind Vorschubräder 65, Vorrohlingträger 64 und Ein-/ Ausgabeorgane 66 in Übereinstimmung mit der Beschreibung zu Abb. 3 angeordnet.

Eine Anzahl (4 in der Abb.) Tragarme entsprechend 69a ist im Anschluss an das Stativ 63 und über eine Lagerung entsprechend 71a also auf Gleitachsen entsprechend 70a angeordnet, dass sich die Tragarme von einer Stellung neben dem Stativ 63 in eine Stellung in Nähe des Formungsorgans 60 und wieder zurück zur erstgenannten Stellung verschieben lassen.

An seinem anderen Ende ist der jeweilige Tragarm mit einem ersten Fixierungsorgan 67 in Übereinstimmung mit dem ersten Fixierungsorgan gemäss der Beschreibung zu Fig. 3 versehen.

Die Gleitachse entsprechend 70a ist ausserdem über eine Lagerung entsprechend 77a im Stativ 63 so gelagert, dass sie von einem Antriebsorgan entsprechend 73a zwischen einer Stellung, in der sich das erste Fixierungsorgan 67 mittig in der Stativöffnung 58 befindet, und einer zweiten Stellung, deren Lage im grossen ganzen der Lage der Kante 61 beim Formungsorgan 60 entspricht, gedreht werden kann.

Tragorgane entsprechend 69a sind am Stativ 63 befestigt. An jedem dieser Tragorgane entsprechend 69a ist ein erstes Fixierungsorgan 67 angeordnet, das mit einem zweiten Fixierungsorgan entsprechend 68a im Anschluss an ein zweites und ein erstes Drucklager entsprechend 98d, 97d zusammenwirkt. Das zweite Fixierungsorgan und die Drucklager haben eine solche Stellung, dass sie, wenn das erste Fixierungsorgan 67 in seine Stellung in der Nähe des Formungsorgans 60 verschoben ist, zusammen mit dem ersten Fixierungsorgan eine Formungsstation für einen Vorrohling 10 bilden. Die Antriebsorgane entsprechend 74a, 75a, 76a mit ihren Gestängesystemen sind in Übereinstimmung mit Fig. 3 für die Fixierungsorgane 67, entsprechend 68a und für die Drucklager 97 entsprechend 97a, bzw. 97d, 98d angeordnet. Die Hinweisziffern für diese Gestängesysteme entsprechen den Hinweisziffern in Abb. 3. Die Hinweisziffern entsprechend 78c und 79c bezeichnen Hebel für das erste bzw. das zweite Fixierungsorgan 67 bzw. entsprechend 68a. Die Hinweisziffer 88 bezeichnet einen Hebel, der die Organe beeinflusst, die die Streckung des Vorrohlings bewirken.

In Fig. 5a und b, wo Fig. 5b den Schnitt 5b-5b in Fig. 5a zeigt, d. h. einen Schnitt quer durch den Vorrohling 10 bzw. längs der Axialrichtung des Vorrohlings bei einer Vorrichtung gemäss Fig. 4, zeigt den Aufbau des eigentlichen Formungsorgans, wenn dieses mit Formungsrollen ausgeführt ist. In einem ringförmigen Gehäuse 50 ist ein Tragorgan 48 angeordnet, mit dem der Hebel 47 fixiert ist. Das Tragorgan ist im Gehäuse 50 drehbar. Eine Anzahl von Führungsrollen 49 ist im Tragorgan 48 gelagert und bewegt sich mit diesem. Die Formungsrollen 31-33 sind in Formungsrollenhaltern 51 gelagert. Die Formungsrollenhalter haben eine Führungsfläche 52, gegen die die jeweilige Führungsrolle 49 anliegt. Die Führungsrollenhalter sind drehbar um eine Lagerung 53 angeordnet. Eine Rückholfeder 54 bringt die Formungsrollenhalter zurück in eine Ruhestellung, in der der Vorrohling 10 unbehindert an den Formungsrollen vorbeigeführt werden kann. Die Formungsrollenhalter 51 sind auf einem Ring 55 angeordnet, der an dem ringförmigen Gehäuse 50 befestigt ist.

Die Fig. 6 zeigt einen Schnitt in Axialrichtung des Vorrohlings 10 des Teiles einer Formungsstation, die die Fixierung eines der Enden des Vorrohlings bewirkt. In der Figur ist der Vorrohling auf dem Dorn angeordnet.

Die Hinweisziffer 25 bezeichnet eine Verlängerung der Dornachse 23. Diese Verlängerung ist in einer Lagerung 99 gelagert. Bei der Ausführungsform, bei der Formungsrollen zur Anwendung kommen, ist die Verlängerung 25 mit dem Antriebsorgan entsprechend 45c verbunden, während bei der wahlweisen Ausführung, bei der der FormungsVorgang mit einem ausgestreckten Formungsorgan durchgeführt wird, der Dorn in der Lagerung 99 frei läuft. Die Hinweiszahl 81 bezeichnet ein festes Gehäuse, in dem die Lagerung 99, ebenso wie die übrigen Organe im Anschluss an die Fixierungsorgane und Streckungsorgane für den Vorrohling 10, eingebaut ist.

Der bereits genannte Hebel 79 ist an einem Mitnehmerorgan 82 befestigt, das bei Bewegung des Hebels in den Gewindeteil 83 eingeschraubt wird und gleichzeitig den Spannkonus 94 nach innen über die Fixierungsbacken 85 zieht. Hierbei wird der Vorrohling zwischen den Fixierungsbacken und den äusseren Dornteilen entsprechend 21a bzw. 21b eingeklemmt. Die Fixierungsbacken sind weiterhin in einem Halter 38 angeordnet. Über die Lagerungen 87, 84 können sich der Halter 38 und auch der Spannkonus 94 drehen, wenn sich der Vorrohling 10 dreht.

Der bereits genannte Hebel 88 ist an einem Mitnehmer 89 befestigt, der sich bei Verschieben des Hebels aus einem Halter 90 schraubt und ein Drucklager 91 gegen den Gewindeteil 83 verschiebt und diesen in das feste Gehäuse bewegt. Hierbei wird der Vorrohling 10 durch die Fixierungsbacken 85 einer Zugkraft ausgesetzt. Der Gewindeteil 83 ist durch den Anschlagstift 93 gegen Verdrehen gesichert.

Beim Umformen eines Vorrohlings 10 in einen Rohling 19 unter Anwendung der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird ein Vorrohling 10 mit Hilfe der Vorschubräder 65, des Vorrohlingträgers 64 und des Ein-/Ausgabeorgans 66 durch ein abschliessendes axiales Verschieben in das erste Fixierungsorgan 67a eingegeben. Das Antriebsorgan 74a beaufschlagt das Fixierungsorgan auf solche Weise, dass der Vorrohling vom ersten Fixierungsorgan sicher festgehalten wird, wobei dieses Fixierungsorgan gleichzeitig mit Hilfe des Antriebsorganes 72a bis zum Anliegen gegen das erste Drucklager 97a gebracht wird, während gleichzeitig der Vorrohling zwischen den Formungsrollen 31-33 eingebracht wird (vgl. Fig. 5a, b). Gleichzeitig wird das gegenüberliegende Ende des Vorrohlings bis zum Anschlag gegen die Anschlagfläche 35 des zweiten Fixierungsorgans 68a (in der Figur verdeckt) gebracht. Das Antriebsorgan entsprechend 75c beaufschlagt danach das zweite Fixierungsorgan, so dass dieses Ende des Vorrohlings fixiert.

Betätigt vom Antriebsorgan 46a bewegen sich nun die Formungsrollen in Übereinstimmung mit der oben aufgeführten Beschreibung im Anschluss an Fig. 5a, b zwecks Formung der Nut 12 in Richtung rechtwinklig zur Axialrichtung des Vorrohlings. Unter Einwirkung des Antriebsorganes 76a wird gleichzeitig der Werkstoff auf bereits beschriebene Weise mit Streckkräften beaufschlagt,

wobei ein Fliessen im Werkstoff eintritt, wenn die Werkstoffdicke im Boden der Nut einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Hierbei wird der Vorrohling gestreckt. Der Formungsvorgang wird anschliessend dadurch abgeschlossen, dass die Formungsrolle 33 den Werkstoff im Boden der Nut bis zum Anliegen gegen den Dorn verschiebt und hierdurch die endgültige Form der Nut festlegt. Die relative Bewegung zwischen den Formungsrollen und dem Vorrohling ergibt sich dadurch, dass das Antriebsorgan 45a, nachdem die beiden Enden des Vorrohlings vom ersten bzw. vom zweiten Fixierungsorgan fixiert worden sind, den Dorn im Inneren des Vorrohlings dreht, wobei sich auch der Vorrohling selbst dreht.

Der oben beschriebene Verfahrensablauf findet gleichzeitig statt, wie der Schrittmotor 42 die Formungsstation schrittweise von Stellung I in Stellung IV in der Abbildung verschiebt.

In Stellung IV werden die Formungsrollen in ihre Ausgangsstellungen gebracht, wobei gleichzeitig das Festhalten des Vorrohlings durch das zweite Fixierungsorgan endet. Danach verschiebt das Antriebsorgan 72a das erste Fixierungsorgan 67a zurück in die Stellung, in der sich das Fixierungsorgan befand, als der in den nun fer5

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tiggestellten Rohling 19a umgeformte Vorrohling dem Fixierungsorgan 67a zugeführt wurde.

Das Antriebsorgan 74a geht in seine Ausgangstellung zurück, und die Fixierung des Endes des Rohlings endet, wonach ein neuer Vorrohling 10 in axialer Richtung und bei gleichzeitigem Ausstossen des geformten Rohlings 19a in das erste Fixierungsorgan eingeführt wird.

Bisher wurde beschrieben, wie eine der Formungsstationen zum Umformen des Vorrohlings in einen Rohling verwendet wurde. Hieraus geht hervor, dass jede einzelne der Formungsstationen der Vorrichtung einen Vorrohling auf entsprechende Weise wie vorher beschrieben umformt. Obwohl die Figur eine Ausführung mit vier Formungsstationen zeigt, besteht die Möglichkeit, eine Vorrichtung gemäss Fig. 3 mit einer grösseren oder kleineren Anzahl von Formungsstationen auszuführen.

Die Beschreibung bezieht sich weiterhin auf die Anwendung von drei Formungsrollen, die die Nut schrittweise formen. Abhängig von z. B. Breite und Form der herzustellenden Nut beinhaltet der Erfindungsgedanke die Möglichkeit einer Verwendung einer sowohl kleineren als auch grösseren Anzahl Formungsrollen.

Beim Umformen eines Vorrohlings 10 in einen Rohling 19 bei Anwendung der in Abb. 4 dargestellten Ausführungsform wird der Vorrohling 10 auf entsprechende Weise, wie vorher im Anschluss an Abb. 3 beschrieben, eingebracht, wonach das erste Fixierungsorgan 67a vom Antriebsorgan 73a in die gestrichelte Stellung in der Figur bringt. Das Antriebsorgan 72a verschiebt danach das Fixierungsorgan in eine Stellung in der Nähe des ausgestreckten Formungsorgans 60, wo es zusammen mit dem zweiten Fixierungsorgan 68a und den dazwischenliegenden Organen, wie Mitnehmer 89 und Halter 90, das zusammengesetzte Organ zum Festhalten des Vorrohlings während dessen Umformen in den Rohling bilden.

Auf die Weise, wie oben im Anschluss an Fig. 6 beschrieben ist, wird nun das zweite Ende des Vorrohüngs fixiert, wobei der Werkstoff in dem Bereich, wo die Nut hergestellt werden soll, mit axial gerichteten Streckkräften beaufschlagt wird.

Antriebsorgane verdrehen das ausgestreckte Formungsorgan 60,

das, als der Vorrohling in die so eben angegebene Stellung gebracht wurde, eine Stellung einnahm, bei der die Kante 61 des Formungsor-ganes ein axiales Verschieben des Vorrohlings nicht behinderte. Während der Drehbewegung wird die Kante 61 schrittweise immer 5 näher zur Mitte des Vorrohlings versetzt, wobei der Vorrohling bei gleichzeitiger Formung der Nut gegen die Kante abrollt. Auf entsprechende Weise, wie bereits beschrieben wurde, tritt nach einer gewissen Zeit ein Fliessen im Werkstoff im Boden der Nut ein. Die endgültige Form der Nut wird auf die Weise festgelegt, dass der io Werkstoff im Boden der Nut zumindest während einer vollen Umdrehung des Vorrohlings gegen eine Kante anliegt, deren Lage und Form bewirken, dass die Werkstoffwand gegen den mittigen Abschnitt des Dorns gedrückt wird, während gleichzeitig die endgültige Form der Nut festgelegt wird.

15 Bei der weiteren Drehbewegung des ausgestreckten Formungsor-ganes entfernt sich die Kante 61 erneut vom Werkstoff des nun geformten Rohlings, der Rohling wird nicht mehr vom zweiten Fixierungsorgan festgehalten, und das erste Fixierungsorgan wird erneut in die Stellung gebracht, die es hatte, als der Vorrohling, der nun 20 den Rohling darstellt, eingebracht wurde. Die Fixierung des geformten Rohlings endet, und ein neuer Vorrohling wird in axialer Richtung bei gleichzeitigem Ausstossen des geformten Rohlings in das erste Fixierungsorgan eingeschoben.

Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung besteht die 25 Mögüchkeit, die Vorrichtung im Unterschied zu der in der Abbildung dargestellten Vorrichtung mit einer kleineren oder grösseren Anzahl von Formungsstationen auszuführen.

Der Werkstoff im Boden der Nut nimmt eine Kristallisation von höchstens ca. 17% an, die durch ergänzende thermische Kristallisa-30 tion höchstens ca. 30% erreichen kann, ohne dass Probleme auftreten, wenn der Rohling in weiteren Vorgängen in andere Produkte umgeformt wird.

Die Erfindung eignet sich vorzugsweise zur Anwendung bei der Herstellung von Gegenständen aus thermoplastischen Kunststoffen 35 vom Typ Polyester oder Polyamid. Beispiele für solche Werkstoffe wurden im einleitenden Teil der Beschreibung aufgeführt.

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3 Blätter Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Rohrförmiger Rohling (19) aus thermoplastischem, zur Hauptsache amorphem Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wand des Rohlings eine rundum laufende Nut (12) hergestellt ist, dass der Werkstoff (15) im Nutboden in Längsrichtung des Rohres gestreckt ist, und dass die Dicke (d) des Nutbodens eine Dicke ist, auf welche sich eine Platte, die aus dem im Rohling die Nut (12) umgebenden, zur Hauptsache amorphen Werkstoff besteht, und deren Dicke der Dicke (a) der im Rohling die Nut (12) umgebenden Werkstoffabschnitte gleich ist, durch monoaxiales freies Ziehen, das bei einer Temperatur des Werkstoffes unterhalb dessen Glasumwandungstemperaturbereich begonnen wird, und so lange erfolgt, bis ein Fliessen des Werkstoffes eingetreten ist, bringen lässt.
2. Rohrförmiger Rohling gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff (15) im Boden der Nut (12) eine Kristallinität im Bereich von 10-30%, vorzugsweise 10-17%, aufweist.
3. Rohrförmiger Rohling gemäss Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (12) von der Aussenseite der Rohlingwand her hergestellt ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Rohlings (19) gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einem mit der rundum laufenden Nut (12) zu versehenden rohrförmigen Vorrohling (10) aus thermoplastischem, amorphem Werkstoff mechanische, durch Druckausübung wirksame Nutformungsmittel (31-33, 60), die in ihrer mit dem Vorrohling in Berührung kommenden Fläche in Axialrichtung des Vorrohlings eine geringe Ausdehnung haben, rund um den Vorrohling herum zur Druckeinwirkung gebracht werden, und dass im Bereich dieser Druckeinwirkung gleichzeitig mit Hilfe von äusseren Organen (34a, b, 67, 68) axial gerichtete Streckkräfte auf den Werkstoff ausgeübt werden, so dass in diesem Bereich der gestreckte Werkstoff eine reduzierte Dicke (d) annimmt, wobei diese Dicke (d) des Bodens der so gebildeten Nut (12) eine Dicke ist, auf welche sich eine Platte, die aus dem im Rohling (19) die Nut (12) umgebenden Werkstoff besteht und dieselbe Dicke (a) wie die im Rohling (19) die Nut (12) umgebenden Werkstoffabschnitte hat, durch monoaxiales freies Ziehen, das bei einer Temperatur des Plattenwerkstoffes, die mit der Temperatur übereinstimmt, welche der Werkstoff (15) im Boden der Nut (12) des Rohlings (19) unmittelbar vor dem und im Anschluss an den Ab-schluss des Nutformungsvorganges hat, begonnen wird und so lange erfolgt, bis ein Fliessen des Werkstoffes eingetreten ist, bringen lässt.
5. Verfahren gemäss Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axial gerichteten Streckkräfte so gewählt werden, dass im Boden der Nut, bevor dieser seine endgültige Dicke (d) erreicht hat, ein Fliessen des Werkstoffes bei gleichzeitiger axialer Verlängerung des Rohlings eintritt.
6. Verfahren nach Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkraft gegen die Vorrohlingwand mit Hilfe, einer oder mehrerer Rollen (31-33), die in Umkreisrichtung des Vorrohlings im Verhältnis zum Vorrohling (10) verschoben werden,

oder über ein ausgestrecktes Formungsorgan (60), gegen das der Vorrohling (10) während in der Hauptsache dem gesamten Vorgang, bei dem die Nut hergestellt wird, abrollt, angesetzt wird.
7. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff (15) im Boden der Nut (12), nachdem der Werkstoff einem Fliessen unterzogen war, mit Hilfe eines mechanischen Endformungsorgans (33, 60) rechtwinklig zur Axialrichtung des Vorrohlings verschoben wird, um im Boden der Nut eine Werkstoffwand zu erbringen, deren Begrenzungsfiäche hauptsächlich bündig mit einer der Begrenzungsflächen des rohrförmigen Rohlings bei den Teilen des Werkstoffes liegt, die ihre ursprüngliche Dicke haben.
8. Vorrichtung zur Herstellung eines rohrförmigen Rohlings (19) mit einer rundum laufenden Nut (12) gemäss Patentanspruch 1 und ausgehend von einem rohrförmigen Vorrohling (10) aus in der Hauptsache amorphem Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass Fixierungsorgane (34a, b, 67, 68) dazu bestimmt sind, auf beiden Seiten des Werkstoffbereiches des Vorrohlings (10), in dem die Nut (12) hergestellt werden soll, für ein axiales Verschieben in Richtung voneinander bei unveränderter Fixierung der Vorrohlingwand ange-5 ordnet zu werden, um axial gerichtete Streckkräfte in der Vorrohlingwand zu erbringen, und dass ein mechanisches Formungsorgan (31-33, 60) für ein Anliegen gegen die Vorrohlingwand in dem Werkstoffbereich, wo die Nut hergestellt werden soll, und zum gleichzeitigen Verschieben in Umkreisrichtung des Vorrohlings und io rechtwinklig zur Axialrichtung des Vorrohlings angeordnet sind, wobei in dem Vorrohling eine Nut von zunehmender Tiefe geformt wird, und wobei die durch die Fixierungsorgane bewirkten axial gerichteten Streckkräfte im Werkstoff (15) im Boden der Nut den Werkstoff bei gleichzeitiger Reduktion der Werkstoffdicke zum 15 Fliessen bringen.
9. Vorrichtung gemäss Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein innerer Dorn (20) mit einem mittigen Dornteil (22) und vorzugsweise zwei äusseren, in Richtung von und zum mittigen Dornteil verschiebbaren Dornteilen (21a, b) angeordnet ist, wobei genannte Dornteile in ihrer äusseren Form der inneren Form des rohförmigen Vorrohlings (10) zu entsprechen bestimmt sind, um ein Einbringen des Dorns im Inneren des Vorrohlings zu ermöglichen, und wobei die Dornteile dazu bestimmt sind als Stützflächen für die Vorrohlingwand beim Umformen des Vorrohlings mit Hilfe der

25 Formungsorgane (31-33, 60) bzw. Fixierungsorgane (34a, b, 67,68) zu dienen.
10. Vorrichtung gemäss Patentanspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Formungsorgan (31-33, 60) und/oder das mechanische Endformungsorgan (33, 60) aus einer

30 oder mehreren Rollen (31-33), beweglich mit der Axialrichtung der jeweiligen Rolle parallel der Axialrichtung des Vorrohlings (10) gelagert und/oder einem ausgestreckten Formungsorgan (60) mit einer Formungskante (61), die dazu bestimmt ist, gegen die der Vorrohling bei Verminderung des Abstandes der Kante zur Achse des Vor-35 rohlings abzurollen, besteht.