CN109641407A - 用于制造塑料型材的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造弯曲的的塑料型材(10)的方法，使用所谓的半径拉挤成型方法。在这里使模具(14)周期性地相对于静止的塑料型材(10)运动并且紧接着借助保持器件(19)沿着制造方向(17)被运走。在该方法的情况下可能在待制造型材(10)的增强件内部出现纤维应力应力或者变形。本发明实现用于无干扰地制造特定地弯曲的塑料型材(10)的一种方法和一种装置。这通过如下方式实现：使模具(14)和保持器件(19)在塑料型材(10)上沿着相反的方向运动，其中，模具(14)和保持器件(19)交替地使塑料型材(10)沿着制造方向(17)以不同的运动模式运动。

Description

用于制造塑料型材的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于制造优选弯曲的塑料型材的方法。此外，本发明涉及一种根据权利要求12的前序部分的用于制造优选弯曲的塑料型材的装置。

背景技术

已知的是，尤其是由塑料和(由纤维、织物或者类似物构成的、嵌入塑料中的)连续增强件制成的直的塑料型材连续成束地制造。所述制造通常采用拉挤成型方法。在这种拉挤成型方法的情况下将至少一个纤维束引导穿过模具。该纤维束要么在模具的上游、要么在引导穿过期间在模具中被配备液体塑料，该液体塑料紧接着在模具中硬化。所述然后离开模具的硬化的塑料型材通过沿着制造方向设置在模具前方的剥除装置或者保持器件被牵拉穿过模具并且在此同时被运走。通过由保持器件将塑料型材牵拉穿过模具，在所描述的类型的已知方法的情况下(尤其是在已知的拉挤成型方法的情况下)只能够构成直的塑料型材。

对于弯曲的塑料型材的制造已知的是，为此必须使模具运动。该方法在半径拉挤成型的名称下是已知的。在此，模具仅周期性地相对于静止的塑料型材运动，并且该塑料型材在反向运动中通过打开的保持器件被运走。通过该周期性的运动或者说塑料型材的静止，在浸渍单元的前方或者在浸渍单元中在待制造的型材的纤维束的内部可能出现纤维移动和紧接着的张紧或者变形。该机械应力或者变形消极地作用于塑料型材的结构或者说稳定性，因为纤维分布可能不再是匀质的。

发明内容

因此，本发明的任务在于，实现用于无干扰地制造特定地弯曲的塑料型材的一种方法和一种装置。

用于解决该任务的方法具有权利要求1的措施。因此规定，使模具和保持器件在塑料型材上沿着相反的方向运动，其中，模具和保持器件交替地使塑料型材沿着制造方向运动。由于塑料型材的尤其是不间断的运动，塑料型材的持续的运出是可能的。因此能够避免塑料型材静止的阶段。由于因此塑料型材不间断地处于运动中(即不出现或者仅短暂地出现静止)，所以能够在塑料型材中或者说在纤维材料的引导中避免机械应力或者变形。由此提高塑料型材的稳定性或者说质量。

本发明尤其能够规定，所述塑料型材由保持器件保持并且沿着制造方向被牵拉，而模具则反向于制造方向在塑料型材上运动，尤其是运动超过塑料型材。此外，本发明的一个优选的扩展方案在于，由模具使塑料型材沿着制造方向运动或者说移动，而保持器件则在塑料型材上反向于制造方向朝模具运动，尤其是使其与模具接触。由于通过模具和保持器件对塑料型材的该交替的保持和牵拉，使待制造的塑料型材的半成品承受比在只有模具的孤立的来回运动的情况下更均匀的牵引力。该几乎均匀地作用到被输送的材料上的力于是确保型材的特别均匀的内部结构。通过将在模具中的逐步成型与有时主要牵引地将塑料型材运出相结合，尤其是也能够制造弯曲的塑料型材，因为型材的成型始终还主要是在所述周期性运动的模具的运动中得到巩固。

此外，优选地能够规定，使模具和保持器件同时运动，而模具或者保持器件则使塑料型材(尤其是不间断地)沿着制造方向向前运动。在此，所述运动这样进行，使得模具和保持器件在制造步骤开始时离开彼此地运动，以便然后重新相互接触。在模具和保持器件的该履带式的相对运动的期间使塑料型材持续相对于模具和/或相对于保持器件沿着制造方向向前运动。

此外，本发明的一个另外的实施例能够规定，使模具和保持器件以不同的速度沿着制造方向和/或反向于制造方向在塑料型材上(尤其是以不同的加速度)运动。因此例如能够规定，借助塑料型材沿着制造方向以双倍于模具沿着相反方向运动的速度牵拉保持器件。通过所述模具的和保持器件沿着相反方向的运动，所述两个速度分量相加得到制造速度，该制造速度等于模具和保持器件的速度值的和。同样地也能够使模具以比保持器件沿着制造方向的运动更高的速度反向于制造方向运动。

为了沿着制造方向将塑料型材均匀的运出，模具的和保持器件的返回至初始位置中的运动以相同的速度进行，在所述初始位置中，模具和保持器件之间的间距是最小的。通过使模具和保持器件反向于制造方向或者沿着制造方向运动的时间间隔是一致的，在模具和保持器件相向运动的情况下将塑料型材运走的距离比在模具和保持器件从前的相离运动的情况下更小。通过这些不同的速度，塑料型材的运走由此会发生轻微的变化；但是却避免了完全的静止。然而也可以考虑，相同的不是模具或者保持器件反向于制造方向或者沿着制造方向运动的时间间隔，而是模具和保持器件(尽管速度不同)在塑料型材上经过的路径距离。由此根据模具或者保持器件的速度分布可能出现，模具或者保持器件短暂地在塑料型材上静止。

本发明的一个另外的实施方式能够规定，能够使模具和保持器件以不同的行程或者不同的幅度和/或频率在塑料型材上向前运动。借助这些不同的行程运动例如能够确定塑料型材在模具中的硬化过程。由此能够针对不同的材料和不同的型材模具相应地设置模具的或者保持器件的速度以及加速度和行程，以便产生极高质量的塑料型材。例如对于塑料型材的成型可能有利的是，使模具和保持器件以不同的频率运动。例如模具以相对小的幅度执行四个行程，而保持器件在相同的时间段内仅完成一个行程运动，但是是以(尤其是相应)较大的幅度完成的。另一方面同样规定，保持器件执行多个行程，而模具仅完成少的或者仅完成一个行程。作为附加，所述不同的行程数量能够与模具的和保持器件的不同的速度相结合，使得其运动能够(尤其是也与冷却和/或校准模具的运动)同步或者相互协调。通过将模具的、保持器件的和尤其是冷却和/或校准模具的可能的运动方式相应的结合几乎能够无干扰地制造任意成型的塑料型材。

尤其是能够规定，使模具和保持型材不连续地或者说逐步地在塑料型材上来回运动，其中，仅在模具和保持器件反向于制造方向运动期间进行模具和保持器件相对于塑料型材的相对运动。通过该逐步地将塑料型材传递至保持器件或者模具以将其运走，实现特别均匀的运动并且由此实现将纤维从纤维卷轴中取下。通过该均匀性，塑料型材的制造特别无应力地实现。

根据本方法能够优选地规定，在保持器件和模具在塑料型材上朝向对方运动的阶段中使保持器件与塑料型材脱离接触并且塑料型材仅由模具通过摩擦保持并且塑料型材在保持器件和模具沿着相反方向相互远离的阶段中相对于模具运动并且并由保持器件保持。

根据本方法的一个另外的构造方案能够规定，塑料型材在制造期间由冷却模具和/或校准模具冷却和/或校准，其中，该冷却和/或校准模具尤其是在模具和保持器件之间在塑料型材上被引导。通过在制造期间对塑料型材的冷却或者校准，型材能够特别快速地硬化并且以高质量制造。尤其对于通过保持器件对塑料型材的保持和牵拉来说重要的是，塑料型材快速地冷却。在半径拉挤成型法(Radius-pultrusionsverfahren)的情况下有利的是，在离开模具之后和在进入夹具之前还再次将型材冷却，要么以便使型材足够稳定，要么为了不损坏夹具的材料。此外，由于型材在离开模具时还可能能够稍微变形，所以型材也还可能由于在模具和夹具之间产生的脱模力稍微变形，例如延展。根据情况，冷却模具也能够附加地承担纠正或者说校正型材的半径和/或横截面形状的功能。因此，所述冷却和校准模具不必是单独的构件，相反在此可以是所述模具的部件。

此外能够规定，使冷却和/校准模具与模具的和/或保持器件的运动耦联地在塑料型材上运动。通过将冷却和/或校准元件的运动耦联至模具的和/或保持器件的运动，使塑料型材的整体运动匹配于冷却和/或校准模具的运动。由此能够根据需求调整制造塑料型材的冷却和/或校准过程。

此外，本发明的一个特殊的实施方式能够规定，将增强件在模具运动期间紧绷地保持。通过对增强件的紧绷保持将增强件准确地拉入至模具中为其规定的位置上。由此能够防止由于不当地导入增强件可能出现的应力或者其它干扰。

用于解决开头所述任务的装置具有权利要求12的特征。因此规定，所述至少一个模具和所述至少一个保持器件能够在塑料型材上同时沿着相反的方向向前和向后运动。通过将保持器件和模具可运动地设置在塑料型材上可能的是，将塑料型材以至少几乎连续的方式和方法沿着制造方向运走。通过减少塑料型材的静止阶段防止在将增强件拉入模具的情况下的机械应力以及张力。通过所述模具的和保持器件的履带式的、同步的向前和向后运动使塑料型材在由模具构造的同时也被运走。通过模具的和保持器件的同时的反向运动，模具的和保持器件的速度值相加，由此引起塑料型材的制造速度提升，该制造速度超过模具的和保持器件的速度。由此不仅实现待制造塑料型材的高质量，而且也实现型材制造速度的提升。

本发明的一个另外的有利的实施例能够规定，所述至少一个保持器件沿着制造方向观察设置在所述至少一个模具前方，其中，所述至少一个保持器件和/或所述至少一个模具构造用于与成品的塑料型材建立可松开的夹取连接。通过将模具和保持器件构造为一种能够可松开地抓取塑料型材的夹取装置，能够将塑料型材几乎连续地沿着制造方向运输。对塑料型材的夹取或者说抓取或者保持以在模具和保持器件之间快速切换的方式实现，其中，相应保持塑料型材的装置使型材沿着制造方向向前运动。保持器件能够双体式地构造并且为了保持型材所述两个部件围绕型材放置，而通过模具对塑料型材的保持更多地是取决于摩擦地实现。模具和塑料型材之间的摩擦力大于反作用力，例如通过被拉入模具中的束形成的反作用力。

此外，根据本发明能够规定，在塑料型材上、尤其是在模具和保持器件之间设置有冷却模具和/或校准模具。该冷却模具能够配备有可输送的冷却剂或者具有内部的冷却机械装置，而校准模具则具有相应的器件以校准用于制造塑料型材的方法或者装置。通过集成所述冷却和/或校准模具能够实现特别紧凑和高效的装置。此外可以考虑，在所述至少一个模具和所述至少一个保持器件之间能够定位有用于制造塑料型材的另外的模具或者元件。沿着制造方向观察，这种类型的元件也能够设置在所述至少一个保持器件后方。

附图说明

下面根据附图更详细地阐述本发明的优选的实施例。在附图中：

图1a示出处于初始位置中的根据本发明的装置的第一实施例的示意性视图，

图1b示出图1的、在继初始位置之后的第一作业步骤后的装置，

图1c示出图1a的和图1b的、在第二作业步骤前的装置，

图1d示出图1a的至图1c的、处于末端位置中的装置，

图2a示出根据本发明的装置的处于初始位置中的第二实施例的示意性视图，

图2b示出图2a的、在继初始位置之后的第一作业步骤后的装置，

图2c示出图2a的和图2b的、在第二作业步骤前的装置，

图2d示出图2a的至图2c的、处于末端位置中的装置，

图3a示出根据本发明的装置的处于初始位置中的一个另外的实施例的示意性视图，

图3b示出图3a的、在继初始位置之后的第一作业步骤后的装置，

图3c示出图3a的和图3b的、在第二作业步骤前的装置，

图3d示出图3a的至图3c的处于末端位置中的装置。

具体实施方式

各附图高度示意性地示出根据本发明的装置，该装置也用于执行根据本发明的方法。所述装置是用于具有内置的增强件11和包围该增强件的塑料12的塑料型材10的拉挤成型装置，所述塑料优选可以是热固性塑料。在仅示意性示出的实施例中由此出发，即，增强件11由连续的多个束13(优选由高抗拉强度的纤维、例如碳纤维构成)制成。但是，在塑料型材10的塑料12中也能够嵌入任意其它的增强件(例如由纺织物和/或针织物组成或者以束13与纺织物和/或针织物的组合组成)。

借助该示意性示出的装置和根据本发明的方法能够通过拉挤成型制造具有任意延伸走向的塑料型材10。在各附图中示例性地示出了弯曲的塑料型材10，其获得圆形的延伸走向。所示出的塑料型材10在一个平面中弯曲。但是也可以考虑，借助根据本发明的装置和根据本发明的方法制造具有立体的(三维的)延伸走向的塑料型材10。在图1a至图1d中示出的装置具有模具14，该模具对应于待制造的塑料型材10的弧形的延伸走向。模具14的纵向中轴线与此相应地正如待制造的塑料型材10那样弯曲，由此使塑料型材10的半径和模具14的纵向中轴线相等。模具14具有适配于塑料型材10的弯曲的延伸走向的适配部，该适配部在示出的实施例中与圆环部段的造型相似。

为模具14的后端部15配设有在各附图中示出的示意性的退卷装置16。该退卷装置容纳一定储量的增强件11。在示出的图1a至图1d(在这些附图中，增强件11由多个束13构成)的实施例中，在退卷装置16上设置有相应数量的、具有较大储量的束13的卷轴。各卷轴能够被驱动和/或可制动，使得束13始终能够借助可预先给定的应力紧绷地保持。

在后端部15(在该后端部处束13进入模具14中)的区域中也设置有未在各附图中示出的、用于输送液态的(尤其是热的)塑料12的装置。由此为模具14输送液态塑料12，以便借此包覆束13。随着时间的推移，塑料12在模具14中凝固并且在此硬化。

在根据本发明的装置的在图1a至图1d中示出的实施例的情况下，沿着制造方向17来看设置有以小的间距在模具14的前端部18前方设置在塑料型材10上的保持器件19。在此，该保持器件能够正如模具14那样是用于可松开地夹取塑料型材10的夹具。所述保持器件能够在处于模具14前方的区域中夹取成品的塑料型材10并且将其固定保持，但是也能够从塑料型材10上松开。此外可以考虑，为模具14的所述指向退卷装置16的后端部15配设附加的保持器件，其中，该保持器件能够设置在模具的后端部15的上游亦或定位在模具14的后端部15中。

不仅为模具14、而且也为保持器件19分别配设各自的滑块。这些滑块未在各图中示出。所述滑块沿着制造方向17相继，其中，沿着制造方向17来看，用于保持器件19的滑块处于模具14的滑块的前方。这些滑块这样构造，使得在这些滑块上不仅模具14、而且保持器件19也能够跟随塑料型材10的弧形的延伸走向移动。滑块设置有独立的驱动装置并且具有控制装置，所述控制装置允许独立的移动。

在塑料型材10的较复杂的延伸走向的情况下，尤其是在空间上三维的、弯曲的塑料型材10的情况下，滑块的轨道和模具14的造型也相应地调整。也可以考虑，不仅将模具14、而且也将保持器件19设置到具有相应数量的自由度或者轴的机器人手臂上，由此由于相应协调的控制装置，机器人使模具14和保持器件19也相应于期望的塑料型材10的延伸走向在任意的轨道上运动并且由此借助这种装置能够制造任意造型的(也包括三维形态的)塑料型材10。

在根据本发明的装置的在图2a至图2d中示出的一个另外的实施例的情况下，在塑料型材10上在模具14之间设置有冷却模具20。作为替选，该冷却模具20也可以是校准模具或者该冷却模具20能够同时是冷却模具20和校准模具。根据图2a至2d的实施例，该冷却模具20固定地设置在模具14和保持器件19之间，即冷却模具20不能够在滑块上沿着制造方向17或者反向于制造方向运动。

本发明的在图3a至图3d中示出的实施例同样地具有冷却模具21，作为替选，该冷却模具同样可以是校准模具。在图3a至图3d中示出的冷却模具也能够这样配设给未示出的可移动的滑块，使得冷却模具21能够正如模具14和保持器件19那样在塑料型材10上沿着制造方向17或者反向于制造方向运动。

下面以制造圆弧形的塑料型材10为例更详细地阐述根据本发明的方法：

在图1a中示出用于制造塑料型材10的方法的初始位置(借助根据本发明的装置的在图1a至图1d中示出的实施例)。在该初始位置中，模具14和保持器件19靠近在一起或者说相互接触。然后，在塑料型材10上的保持器件19和模具14沿着相反的方向在塑料型材10上运动。在此，该已制造完成的塑料型材10通过保持器件19保持，由此将其沿着制造方向17运走。在此，模具14和保持器件19之间的间距增大。在模具14和保持器件19沿着塑料型材10运动的期间，另外的束13被拉入模具15的后端部15中。同样地将液体塑料(在这里未示出)输送至模具14的后端部15。模具14和保持器件19在塑料型材10上的速度是一致的，但是也可以互不相同，使得例如保持器件19相比模具14以更高的速度沿着制造方向17运动。

一旦模具14以及保持器件19达到了其最大幅度、即达到其相互间的最大间距(图1b)，则保持器件19从塑料型材10上脱离，该塑料型材在同一时刻与模具14一起运动返回至初始位置中(图1c)。保持器件19同样地反向于制造方向17运动返回至初始位置中(图1d)。由于摩擦使所述已制成的塑料型材10通过模具14沿着制造方向17的运动而一同运动，使得增强件11的另外的束13从退卷装置16中退绕。在制造周期的在图1d中示出的末端位置的情况下能够清楚地看到，此时所述已制成的塑料型材10的较长部段从保持器件19中伸出。一旦模具14和保持器件19到达了该位置，则所述方法重新开始，使得塑料型材10几乎不会或者完全不会出现静止状态并且持续地“增长”。

在本发明的在图2a至图2d中示出的一个另外的实施例的情况下，在根据图1a至图1d的用于制造塑料型材的方法的期间将冷却模具20固定保持在模具14和保持器件19之间。该在图2a至图2d中示出的方法与在图1a至图1d中示出的方法类似，不同之处在于，此时塑料型材10在其离开模具14的前端部18之后通过冷却模具20被冷却。通过所述冷却，塑料型材10更快速地硬化。塑料型材10的这种更快速的冷却尤其对于用于塑料型材的某些模具或者材料是特别有利的。所述于是已冷却的塑料型材10然后如前所述的那样通过保持器件19移动或者说被保持装置19抓取并且沿着制造方向17牵拉。

在根据本发明的方法的在图3a至图3d中示出的一个另外的实施例的情况下，在模具14和保持器件19之间设置有冷却模具21，同样为该冷却模具配设有滑块并且该冷却模具能够如模具14和保持器件19那样沿着塑料型材10运动。冷却模具21在塑料型材10上的该运动能够与模具14的和/或保持器件19的运动耦联。冷却模具21与模具和/或保持器件的所述耦联的运动主要用于，使塑料型材10的、在非制造过程期间通过模具14和保持器件19支撑的区域最小化。代替冷却模具21，在图3a至图3d中示出的实施例中也能够设置有校准模具。

在此应当明确指出的是，本发明不应局限于在图中示出的各实施例，而是相反也延及另外的实施方式，尤其是如下的实施方式：在所述实施方式的情况下，模具、冷却单元和夹具是弹性的并且受引导地沿着待制造的型材的造型运动。

附图标记列表

10 塑料型材

11 增强件

12 塑料

13 束

14 模具

15 后端部

16 退卷装置

17 制造方向

18 前端部

19 保持器件

20 冷却模具

21 冷却模具

Claims (15)

1.用于制造优选弯曲的塑料型材(10)的方法，其中，由束(13)、纺织物和/或类似材料制成的连续增强件(11)由保持器件(19)引导穿过模具(14)并且在所述模具(14)中嵌入塑料(12)中，其特征在于，使所述模具(14)和保持器件(19)在塑料型材(10)上沿着相反的方向运动，其中，模具(14)和保持器件(19)交替地使塑料型材(10)沿着制造方向(17)运动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料型材(10)由保持器件(19)保持并且沿着制造方向(17)牵拉，而模具(14)则反向于制造方向(17)在塑料型材(10)上运动、尤其是运动超过所述塑料型材。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述模具(14)使塑料型材(10)沿着制造方向(17)运动或者说移动，而保持器件(19)则在塑料型材(10)上反向于制造方向(17)朝向模具(14)运动，尤其是与模具(14)形成接触。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使所述模具(14)和保持器件(19)同时运动，而所述模具(14)或保持器件(19)则使塑料型材(10)尤其是不间断地沿着制造方向(17)向前运动。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使所述模具(14)和保持器件(19)以不同的速度、尤其是以不同的加速度沿着制造方向(17)和/或反向于制造方向在塑料型材(10)上运动。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使所述模具(14)和保持器件(19)以不同的行程或者说不同的幅度和/或不同的频率在塑料型材(10)上向前运动。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使所述模具(14)和保持器件(19)不连续地或者说逐步地在塑料型材(10)上来回运动，其中，仅在模具(14)和保持器件(19)反向于制造方向(17)运动期间发生模具(14)和保持器件(19)相对于塑料型材(10)的相对运动。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在保持器件(19)和模具(14)在塑料型材(10)上朝向对方运动的各阶段中使所述保持器件(19)与塑料型材(10)脱离接触，并且塑料型材(10)仅由模具(14)通过摩擦保持并且塑料型材(10)在保持器件(19)和模具(14)沿着相反的方向远离彼此的各阶段中相对于模具(14)运动并且仅由保持器件(19)保持。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述塑料型材(10)在制造期间由冷却模具(20、21)和/或校准模具冷却和/或校准，其中，所述冷却和/或校准模具(20、21)尤其是在模具(14)和保持器件(19)之间在塑料型材(10)上引导。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使所述冷却和/或校准模具(20、21)与模具(14)和/或保持器件(19)在塑料型材(10)上的运动耦联地运动。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述增强件(11)在模具(14)运动期间被紧绷地保持。

12.用于制造优选弯曲的塑料型材(10)的装置，所述装置具有模具(14)，在所述模具中能够嵌入连续增强件(11)，并且所述装置具有保持器件(19)，借助所述保持器件能够引导塑料型材(10)穿过模具(14)，其特征在于，所述至少一个模具(14)和所述至少一个保持器件(19)能够在塑料型材(10)上同时沿着相反的方向向前和向后运动。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述至少一个保持器件(19)沿着制造方向(17)观察设置在所述至少一个模具(14)的前方，其中，所述至少一个保持器件(19)和/或所述至少一个模具(14)构造用于与成品的塑料型材(10)建立可松开的夹取连接。

14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，在所述塑料型材(10)上、尤其是在所述模具(14)和保持器件(19)之间设置有冷却模具(20、21)和/或校准模具。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述冷却和/或校准模具(20、21)能够耦联于所述模具(14)和/或所述保持器件(19)在塑料型材(10)上的运动。