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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlkörpers
aus Kunststoff (insbesondere eines Kraftstofftanks), eine Vorrichtung
und ein Gerät zu dessen Umsetzen.
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Die
in Fahrzeugen unterschiedlicher Beschaffenheit mitgeführten
Kraftstoffsysteme weisen im Allgemeinen Vorrichtungen auf, die das
Lüften der Kohlenwasserstoffe, die in dem Tank enthalten
sind, erlauben. Sie können auch Vorrichtungen zum Versorgen
des Motors mit Kraftstoff aufweisen. Derartige Vorrichtungen bilden
die Verbindung zwischen den in dem Tank enthaltenen Elementen (Klappen,
Kraftstoffpumpe usw.) und Elementen, die außerhalb davon
angeordnet sind (Aktivkohlefilter, Füllstutzen usw.). Der
Durchgang durch die Wand des Tanks muss unter Berücksichtigung
der Dichtheitsforderungen, die von den derzeitigen Umweltnormen
auferlegt werden (zum Beispiel LEV II, PZEV), erfolgen. Dazu bilden
die Verringerung der Anzahl und die Verkleinerung der Öffnungen
in der Wand des Tanks einen günstigen Faktor für
die Verringerung der Verdampfungsverluste. Das macht aber das Einfügen und
Positionieren von Bauteilen in dem Inneren des Tanks schwieriger.
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Die
Anmeldung
EP 1 110 697 auf
den Namen der Anmelderin offenbart ein Verfahren zum Formen eines
Kraftstofftanks, bei dem ein Vorformling aus mehreren Teilen verwendet
wird, so dass man Zubehörteile in den Tank sogar während
seines Formens einfügen kann. Dazu wird ein röhrenförmiger Vorformling
extrudiert und dann am Ausgang der Düse zwei Längsschnitten
entlang zweier entgegengesetzter Mantellinien unterzogen, bevor
er durch Querschneiden des gespalteten Vorformlings in zwei getrennte
Blätter umgewandelt wird. Die Anmeldung EP '697 beschreibt
nicht, wie die Blätter gehalten werden, nachdem die Schnitte
ausgeführt wurden, und auch nicht wie die Längsschnitte
auf der ganzen Länge des Vorformlings ausgeführt
werden.
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Ein
Verfahren zum Herstellen eines Hohlkörpers durch Formen
ausgehend von einem extrudierten Vorformling ist auch in der Anmeldung
US 2006/0001197 beschrieben. Im Laufe dieses Verfahrens wird ein
röhrenförmiger geschmolzener Kunststofffluss extrudiert
und zwischen den Teilen einer Form angeordnet, die einen Formhohlraum
für den Materialfluss bildet; dann wird er von einer Spannvorrichtung übernommen,
so dass der Materialfluss quer in Bezug auf die Extrusionsrichtung
und über die seitlichen Ränder des Formhohlraums
hinaus gestreckt wird. Die Form wird dann geschlossen, und ein Hohlkörper
wird geformt. Beim Schließen der Form werden Ausstülpungen
in dem Materialfluss und über Seitenränder des
Formhohlraums hinaus geschaffen. Diese werden dann längs
auf jeder Seite der Form entlang der Ränder, die sich in
die Extrusionsrichtung erstrecken, derart abgeschnitten, dass man die
Spannungsvorrichtung frei bekommen kann. Die Längsschnitte
werden nicht auf der ganzen Länge der Ausstülpungen
ausgeführt, so dass der geformte Hohlkörper einen
nicht geschnittenen freien Rand aufweist. Die Vorrichtung und das
Verfahren, die in der Anmeldung US '197 beschrieben sind, sind daher nicht
zum Schneiden eines Vorformlings derart geeignet, dass zwei getrennte
Blätter, wie bei der Anmeldung EP '697, gebildet werden.
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Die
Erfindung hat daher die Aufgabe, die Vorrichtung und das Verfahren
der Anmeldung US '197 an die Herstellung eines Hohlkörpers,
wie er in der Anmeldung EP '697 beschrieben ist, anzupassen, indem
eine einfache und effiziente Lösung für das Problem
des Schneidens des Vorformlings auf seiner ganzen Länge
beigesteuert wird.
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Dazu
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlkörpers
aus Kunststoff, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- a) man extrudiert einen röhrenförmigen
geschmolzenen Kunststoffmaterialfluss;
- b) man übernimmt den Fluss mittels einer Spannvorrichtung;
- c) man führt einen Querschnitt in diesem Materialfluss
aus, um einen Vorformling zu schaffen, der einen nicht von der Spannvorrichtung übernommenen
freien Rand hat;
- d) man bewegt den Vorformling in Bezug zu der Spannvorrichtung
derart, dass der freie Rand des Vorformlings ebenfalls von der Spannvorrichtung übernommen
wird; und
- e) man führt mindestens einen Längsschnitt
in dem Vorformling auf seiner ganzen Länge aus.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für
jeden Hohlkörper und insbesondere für jeden Hohlkörper,
in dessen Inneres man mindestens ein Zubehörteil einführen
möchte. Es ist vorteilhafterweise auf die Herstellung von
Kraftstofftanks anwendbar. Unter Kraftstofftank versteht man einen
dichten Tank, der geeignet ist, Kraftstoff unter unterschiedlichen und
variierten Gebrauchs- und Umgebungsbedingungen zu lagern. Kraftfahrzeuge
werden beispielsweise mit dieser Art Tank ausgerüstet.
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Der
anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielte
Hohlkörper wird mit einer Wand aus Kunststoff hergestellt,
die allgemein eine Innenseite auf ihrem konkaven Teil und eine Außenseite
auf ihrem konvexen Teil aufweist.
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Unter
Kunststoff versteht man jedes Material, das mindestens ein Polymer
aus Kunstharz aufweist.
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Es
eignen sich alle Kunststofftypen. Kunststoffe, die sich gut eignen,
gehören zu der Kategorie der Thermoplastmaterialien.
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Unter
Thermoplastmaterial versteht man jedes Thermoplastpolymer, darunter
die Thermoplästelastomere sowie ihre Gemische. Man bezeichnet mit
dem Begriff „Polymer" sowohl Homopolymere als auch Copolymere
(insbesondere binäre oder ternäre). Beispiele
für solche Copolymere sind nicht einschränkend:
statistische Copolymere, lineare Blockcopolymere, Blockcopolymere
und Pfropfcopolymere.
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Jede
Art von Thermoplastpolymer oder Thermoplastcopolymer, deren Schmelztemperatur
kleiner ist als die Zerfallstemperatur, ist geeignet. Die Thermoplastkunststoffe,
die einen Schmelzbereich von mindestens 10 Grad Celsius aufweisen,
sind besonders gut geeignet. Beispiele für solche Stoffe
sind solche, die eine Polydispersion ihrer Molekularmasse aufweisen.
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Insbesondere
kann man Polyolefine, Thermoplastpolyester, Polyketone, Polyamide
und ihre Copolymere verwenden. Ein Polymergemisch oder Copolymergemisch
kann ebenfalls verwendet werden, ebenso wie ein Gemisch aus Polymerstoffen
mit anorganischen, organischen und/oder natürlichen Füllstoffen,
wie zum Beispiel, aber nicht einschränkend: Kohlenstoff,
Salze und andere anorganische Derivate, Natur- oder polymerische
Fasern. Man kann auch Vielschichtenstrukturen verwenden, die aus
gestapelten und fest miteinander verbundenen Schichten bestehen,
die mindestens einen der Polymere oder Copolymere, die oben beschrieben
wurden, aufweisen.
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Ein
oft verwendetes Polymer für Kraftstofftanks ist Polyethylen.
Mit hochdichtem Polyethylen (PEHD) wurden hervorragende Ergebnisse
erzielt.
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Vorzugsweise
weist der Hohlkörper, für den das erfindungsgemäße
Verfahren bestimmt ist, eine Mehrschichtenstruktur auf, die mindestens
eine Schicht aus Thermoplaststoff und mindestens eine zusätzliche
Schicht aufweist, die vorteilhaft aus einem Barrierestoff gegen
Flüssigkeiten und/oder Gase besteht.
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Vorzugsweise
werden die Beschaffenheit und die Stärke der Barriereschicht
so ausgewählt, dass die Permeabilität für
Flüssigkeiten und Gase in Berührung mit der Wand
des Hohlkörpers maximal eingeschränkt wird. Vorzugsweise
und in dem Fall eines Kraftstofftanks besteht diese Schicht auf
der Basis eines Barrierematerials, das heißt eines für
Kraftstoff undurchlässigen Harzes, wie zum Beispiel EVOH
(Copolymerethylen – teilweise hydrolysiertes Vinylacetat).
Alternativ kann der Tank einer Oberflächenbehandlung unterworfen
werden (Fluorierung oder Sulfonierung), die bezweckt, ihn für
Kraftstoff undurchlässig zu machen.
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Erfindungsgemäß wird
ein Kunststofffluss extrudiert, das heißt, dass er aus
der Fusion und/oder der Plastifizierung des Kunststoffs in einer
Extrusionsmaschine hervorgeht und dann aus dieser durch einen Extrusionskopf
austritt, der ihm eine im Allgemeinen zylindrische Form verleiht.
Dieser zylindrische Materialfluss läuft schließlich
durch eine Formdüse, die ebenfalls einen kreisförmigen
Durchgangsquerschnitt hat.
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Vorzugsweise
hat der röhrenförmige Fluss eine einstellbare
Stärke (das heißt, dass man ihn längs
gesteuert (entlang einer Mantellinie) und/oder quer gesteuert (auf
einem gleichen Querschnitt) variieren lassen kann), und zwar mit
Hilfe mindestens einer bekannten Vorrichtung, wie zum Beispiel WDS (vertikal
mobiler Kern), PWDS (verformbarer Ring), SFDR (Formstempel oder
Kern mit variablem Profil, bearbeitet) oder „die slide"
(ein lokal in die Düse eingeführter Teil: siehe
Patent
US 5 057 267 auf
den Namen der Anmelderin), die in die Düse integriert ist.
Im Vergleich zum Formen eines röhrenförmigen Flusses,
dessen Stärke konstant ist, erlaubt es diese Vorgehensweise,
die Stärkenverringerung, die beim Formen (und insbesondere
beim Blasformen) an bestimmten Stellen des röhrenförmigen
Flusses infolge der nicht konstanten Verformungsrate des Materials in
der Form stattfindet, zu berücksichtigen.
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Ein
wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung beruht in dem Anlegen
von Spannung an den röhrenförmigen Fluss vor seinem
Längsschneiden. Das Anlegen von Spannung findet im Allgemeinen durch
Abflachen des röhrenförmigen Flusses statt. Man
versteht darunter, dass der röhrenförmige Fluss einer
radialen Spannung unterworfen wird (gemäß einer
von innen nach außen in eine im Wesentlichen radiale Richtung
ausgeübten Kraft), und dies vorzugsweise an 2 diametral
gegenüberliegenden Punkten. Daraus ergibt sich ein Spannen
und Abflachen (wie, wenn man ein Gummiband zwischen 2 Finger spannt).
Zu bemerken ist, dass man unter „Abflachen" eigentlich
eine Änderung des Querschnitts des röhrenförmigen
Flusses derart versteht, dass sein Formfaktor (definiert als das
Verhältnis zwischen seinem größten und
seinem kleinsten Durchmesser) von eins abweicht.
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Ein
Schnitt quer durch den röhrenförmigen Fluss erfolgt
(nach Extrudieren einer entsprechenden Länge), um einen
Vorformling, den man dann formt, zu erzielen. Im Rahmen der Erfindung
erfolgt das Schneiden durch Verschließen des Durchgangsquerschnitts
in der Formdüse. Wie oben erklärt, kann die Stärke
des röhrenförmigen Flusses mittels einer Vorrichtung,
wie zum Beispiel WDS, PWDS, SFDR oder „die slide" eingestellt
werden. Das Verschließen des Durchgangsquerschnitts erzielt
man daher, wenn die Stärke des röhrenförmigen
Flusses durch ein Verstellen eines beweglichen Teils in der Düse
auf Null verringert wird (siehe WDS-, PWDS-Vorrichtung oder „die
slide") oder durch Verformen eines Rings (siehe PWDS-Vorrichtung),
so dass der Durchgangsquerschnitt verschlossen wird.
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Unter
Vorformling versteht man eine extrudierte Verform in beliebiger,
im Wesentlichen zylindrischer oder röhrenförmiger
Form, die dazu bestimmt ist, nach dem Formen, das heißt
nach einem Vorgang, der darin besteht, dem Vorformling, der sich
in geschmolzenem Zustand befindet, die erforderlichen Formen und
Maße mit Hilfe einer Form zu verleihen, um einen Tank aus
einem einzigen Teil zu erzielen, die Wand eines Hohlkörpers
zu bilden.
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Vorzugsweise
weist das Formen des Vorformlings einen Integrationsschritt eines
oder mehrerer Bestandteile auf, der vorzugsweise einen Kern verwendet.
Man versteht darunter ein Teil mit einer entsprechenden Größe
und Form, so dass es in das Formnest eingefügt werden kann.
Ein derartiges Teil ist zum Beispiel in dem Patent
GB 1 410 215 beschrieben, dessen Inhalt
durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingegliedert wird.
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Bei
dem Verfahren gemäß dieser Variante der Erfindung
werden die internen Zubehörteile vorzugsweise an dem Vorformling
mit Hilfe eines Kerns gemäß einem idealen Schema
befestigt. Diese Variante ist ebenfalls Gegenstand einer Patentanmeldung
auf den Namen der Anmelderin (
PCT/EP2006/063590 ).
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren führt man
vorzugsweise das Formen des Tanks aus einem einzigen Stück
aus (in einem einzigen Schritt, nach welchem man einen Tank aus
einem einzigen Teil ohne Zuhilfenahme eines zusätzlichen
Zusammenbauschritts getrennter Schalen erzielt), ausgehend von dem
gespalteten Vorformling oder Vorformling aus mindestens zwei Teilen,
und dies im Allgemeinen, indem man den Schlitz oder die zwei Vorformlingteile beim
Schließen der Form schweißt. Insbesondere und
vorteilhaft formt man den Tank wie folgt:
- • Blasen,
das heißt Ausdehnen und Andrücken des geschnittenen
Vorformlings gegen das Formnest mittels eines Fluids unter Druck
(wie in der Anmeldung EP 1 110
697 , deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende
Anmeldung eingegliedert wird, beschrieben);
- • Thermoformen des Vorformlings, das heißt durch
Andrücken dieses gegen das Formnest, zum Beispiel durch
Ansaugen (Herstellen eines Vakuums) hinter diesen.
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Vorzugsweise
wird der Tank durch Blasen geformt. Das Thermoformen bedingt nämlich
im Allgemeinen das Erhitzen der Form auf eine Temperatur nahe der
Umsetztemperatur, um tiefe Verformungen ausführen zu können
(zum Beispiel Ecken des Tanks, in welchen ein starkes Strecken des
Vorformlings auftritt). Daraus ergeben sich längere Taktzeiten
als beim Blasen, bei dem diese Auflage nicht besteht.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Anlegen
von Spannung und zum Abflachen eines extrudierten röhrenförmigen
Flusses aus geschmolzenem Kunststoff, die in das Innere dieses eingefügt
werden kann, um an ihn eine Kraft in eine im Wesentlichen radiale
Richtung anzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens
eine Längsschneidvorrichtung aufweist, die einen Vorformling
spalten kann, der mit ihr fest verbunden ist, und eine Greifvorrichtung
des durch Querschneiden, das in dem röhrenförmigen
Fluss ausgeführt wird, erzielten Vorformlings, wobei die
Greifvorrichtung in das Innere des Vorformlings eingeführt
werden kann und es erlaubt, diesen in Bezug auf die Spannvorrichtung
zu bewegen. Nach dem Querschneiden des extrudierten Materialflusses
kann nämlich ein Teil des Vorformlings von der Spannvorrichtung
nicht übernommen werden, so dass ein freier Rand für
den Vorformling gebildet wird. Dank der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann der Vorformling in Bezug auf die Spannvorrichtung derart bewegt
werden, dass der Vorformling keinen freien Rand mehr aufweist. Im Rahmen
der Erfindung wird der Vorformling in Bezug auf die Spannvorrichtung
im Allgemeinen entlang einer im Wesentlichen vertikalen Richtung
bewegt, so dass der Vorformling auf seiner ganzen Länge
gespaltet werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Gerät zum Umsetzen
des oben beschriebenen Verfahrens. Sie betrifft insbesondere ein
Gerät, das von stromaufwärts nach stromabwärts
Folgendes aufweist:
- – einen Extrusionskopf,
der es erlaubt, einen röhrenförmigen Kunststofffluss
zu erzielen;
- – mindestens eine Querschneidvorrichtung, die es erlaubt,
einen Vorformling zu erzielen;
- – eine Spannvorrichtung wie oben beschrieben und
- – eine Form mit einem zweiteiligen-Formnest, die für
das Formen des Vorformlings geeignet ist.
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Die
bewegliche Vorrichtung, die es erlaubt, den extrudierten röhrenförmigen
Fluss unter Abflachung zu spannen, kann beliebig sein. Um jedoch
die Bewegung des röhrenförmigen Flusses zu begleiten, ohne
ihn zu beschädigen, weist diese Vorrichtung vorzugsweise
mindestens einen Streckfinger an der Stelle auf, an der die Kraft
angelegt wird. Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung zwei zueinander
bewegliche Streckfinger auf, die eine radiale Kraft auf die Innenwand
des röhrenförmigen Flusses an zwei diametral entgegengesetzten
Stellen davon anlegen können, und dies, indem sie sich
voneinander abspreizen. Gemäß einer vorteilhaften
Variante werden diese Streckfinger von einer beweglichen Plattform oder
einem beweglichen Tisch getragen, den man unterhalb des Extrusionskopfs
einfügen kann. Und gemäß einer besonders
vorteilhaften Variante sind die Streckfinger dank eines beweglichen
Gerüsts, das sie trägt, in Bezug auf diese Plattform
vertikal beweglich.
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Ein
System mit einem oder mehreren Zylindern erlaubt es vorteilhafterweise,
die radiale Kraft der Streckfinger auf den röhrenförmigen
Fluss und dadurch das Spannen des röhrenförmigen
Flusses zu steuern.
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Vorzugsweise
sind die Streckfinger mit einer Wärmeisolierung auf mindestens
einem Teil ihrer Länge versehen, so dass der Vorformling,
der von den Rollen übernommen wird, keine Abkühlung
während der Handhabung erfährt, insbesondere in
der Zone, die mit den Streckfingern in Berührung ist. Es wurde
beobachtet, dass es die Wärmeisolierung auf den Streckfingern
erlaubt, eine lokale Verringerung der Temperatur des Vorformlings,
die etwa 30 bis 40 Grad Celsius erreichen kann, zu vermeiden.
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Das
erfindungsgemäße Gerät weist eine Längsschneidvorrichtung
auf. Die Längsschneidvorrichtung weist mindestens einen
quetschenden Teil oder eine Klinge auf, die den Vorformling spalten kann.
Besonders bevorzugt weist sie zwei Klingen auf, die einander diametral
entgegengesetzt derart angeordnet sind, dass sie den Vorformling
in zwei Teile oder „Blätter" entlang von zwei entgegengesetzten
Mantellinien trennen. Diese Klingen können eine beliebige
Form haben. Im Allgemeinen haben sie eine scharfe Kante, die zu
dem Extrusionskopf gerichtet ist. Jede Klinge wird vorzugsweise
im Inneren einer Hohlkehle bewegt, die entlang einer Mantellinie eines
Streckfingers hergestellt ist.
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Ferner
ist es wahrscheinlich der oben beschriebene Spannzustand, dank dessen
vermieden werden kann, dass sich die Blätter biegen, schrumpfen
und unter der Einwirkung des Querschnitts, der stromabwärts
stattfindet, fälteln.
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Das
erfindungsgemäße Gerät weist eine Greifvorrichtung
auf. Man versteht unter Greifvorrichtung jede Vorrichtung, die den
Vorformling ergreifen kann.
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Vorzugsweise
besteht die Greifvorrichtung aus beweglichen Zähnen, die
im Allgemeinen auf der Spannvorrichtung des Vorformlings angeordnet
sind und entlang der Extrusionsrichtung bewegt werden können.
Am Ausgang des Extrusionskopfes reicht die Temperatur des Vorformlings,
damit dieser nicht komplett in einem Plastifizierungszustand ist,
und dass die beweglichen Zähne auf dem Vorformling greifen
können. Im Rahmen der Erfindung werden die Zähne
in eine Extrusionsrichtung des Vorformlings bewegt, was das Bewegen
des Vorformlings relativ zu der Spannvorrichtung derart zur Folge
hat, dass der freie Rand des Vorformlings ebenfalls von der Spannvorrichtung übernommen
wird.
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Im
Allgemeinen wird das Profil der Zähne derart festgelegt,
dass der Vorformling von der Greifvorrichtung getrennt werden kann,
ohne dass eine Berührung (zum Beispiel in Form eines geschmolzenen
Kunststofffadens) zwischen den Zähnen und dem Vorformling
verbleibt. Es kann sich zum Beispiel um ein Sägezahnprofil
handeln. In dem besonderen Fall, in dem die Spannvorrichtung Streckfinger
aufweist, werden die Zähne längs auf den Streckfingern angeordnet,
im Allgemeinen auf einem beweglichen Teil, der von einem Hydraulikzylinder
betätigt wird. Bei einer bevorzugten Variante weist dieser
Teil längliche Aussparungen auf, die längs angeordnet
sind und mit Schrauben zusammenwirken, die auf den Streckfingern
derart befestigt sind, dass der Teil auf einem Weg bewegt werden
kann, der im Wesentlichen dem Längsmaß der länglichen
Aussparungen entspricht. Der Weg des Teils ist im Allgemeinen kürzer
als 100 mm und liegt vorzugsweise zwischen 50 und 100 mm.
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Im
Allgemeinen sind die Zähne in einer Entfernung von einigen
mm von der Hohlkehle, in der die Klinge bewegt wird, entfernt.
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Bei
einer bevorzugten Variante wird diese Vorrichtung auf einer „Tisch"
genannten Plattform platziert, die auch die Spann- und Abflachvorrichtung des
Vorformlings trägt.
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Um
die voneinander abgespreizten Vorformlingstücke gespannt
und faltenlos zu halten, weist die Vorrichtung eine Greifvorrichtung
des Vorformlings auf, die die Blätter nach dem Längsschneiden
des Vorformlings halten kann.
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Gemäß einer
besonderen Variante weist die Greifvorrichtung mindestens 2 Rahmen
auf, die jeweils zumindest einen horizontalen Arm haben, der das
Ende des Vorformlings, das sich auf der Seite der Extrudiermaschine
befindet, halten kann.
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Vorzugsweise
kann jeder horizontale Arm in eine Entleerungszange derart eingebaut
werden, dass das erfindungsgemäße Gerät
vereinfacht wird. Die Entleerungszange besteht im Allgemeinen aus einer
beweglichen Vorrichtung, die unter dem Extrusionskopf bewegt werden
kann, wenn ein röhrenförmiger Fluss außerhalb
der Herstellungsperioden extrudiert wird. Im Laufe dieser Perioden
wird ein röhrenförmiger Fluss auf einer geringen
Länge (in der Größenordnung von einigen
cm) extrudiert und dann quer geschnitten. Die Entleerungszange erlaubt
es, den abgeschnittenen röhrenförmigen Fluss aufzunehmen
und auf einer Entleerungsmatte abzulegen, die im Allgemeinen unter
dem Extrusionskopf angeordnet ist. Die Entleerungsmatte wird dann
von dem Gerät entfernt, um den abgeschnittenen röhrenförmigen
Fluss auszuschleusen. Nach dem Ausschleusen des abgeschnittenen
röhrenförmigen Flusses wird die Matte wieder unter
dem Extrusionskopf angeordnet, um das Ausschleusen des extrudierten
röhrenförmigen Flusses außerhalb der
Fertigungsperiode fortzusetzen.
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Vorzugsweise
haben die Rahmen C-Form und haben 2 horizontale Arme, die von einem
vertikalen Arm über eine Entfernung getrennt werden, die
im Wesentlichen gleich der Länge des Vorformlings ist und
jeweils die Enden der Blätter halten kann.
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Die
C-Rahmen werden im Allgemeinen von einem Gestell getragen, das auf
dem Boden befestigt ist, und sie können entlang einer horizontalen und/oder
einer vertikalen Achse bewegt werden.
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Die
Bewegungen eines Rahmens sind im Allgemeinen von den Bewegungen
eines anderen Rahmens unabhängig.
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Ebenfalls
gemäß dieser Variante bestehen die horizontalen
Arme vorzugsweise aus mehreren unabhängigen Blöcken,
die nebeneinander angeordnet sind. Die Blöcke bestehen
aus einem Werkstoff, der es erlaubt, ein Haften der Enden des Vorformlings
unter der Einwirkung der Temperatur beim Extrudieren und auch ein
Abkühlen der Enden des Vorformlings zu vermeiden. Es handelt
sich vorzugsweise um PTFE.
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Wie
oben erwähnt, kann die Vorrichtung zum Greifen des Vorformlings
die Blätter nach dem Längsschneiden des Vorformlings
halten. Diese Vorrichtung wird gleich wie der Vorformling bewegt, wenn
dieser in Bezug auf die Spannvorrichtung bewegt wird, ohne dass
dieser zerrissen wird.
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In
dem Sonderfall, in dem die Greifvorrichtung mindestens zwei Rahmen
aufweist, können die Blöcke, die an den Enden
eines Arms liegen, mittels eines Zylinders entlang einer Achse orthogonal
zu dem Arm bewegt werden. Wenn der Vorformling nämlich
von den Armen der Rahmen gehalten wird, kann der Teil des Vorformlings,
der von der Spannvorrichtung aufgenommen wird, nicht auch von den Armen
gehalten werden, denn dieser Teil würde Zugkräften
aufgrund der Reibung des Vorformlings auf der Spannvorrichtung ausgesetzt
und könnte nicht mehr frei in Bezug auf die Spannvorrichtung
bewegt werden. Daher können die Blöcke, die an
den Enden eines Arms liegen, nicht gegen das geschmolzene Material
bewegt werden, um den Vorformling auch an den Enden der Arme erst
zu halten, nachdem der Vorformling in Bezug auf die Spannvorrichtung
bewegt wurde.
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Vorzugsweise
können die Arme auch zueinander beweglich sein. Während
des Extrudierens eines geschmolzenen Kunststoffflusses kann dieser unter
der Einwirkung seines eigenen Gewichts eine Streckerscheinung aufweisen,
die im Allgemeinen unter der Bezeichnung „sagging" bekannt
ist, so dass die nach dem Schneiden des Vorformlings erzielten Blätter
eine Ausstülpung an ihrem Ende, das von dem Extrusionskopf
am weitesten entfernt ist, sowie unregelmäßige
Falten aufweisen. Man kann in diesem Fall eine relative Bewegung
eines horizontalen Arms des Rahmens vorsehen, der sich von der Extrusionsmaschine
entfernt befindet, um das Strecken eines Blatts auszugleichen. Die
relative Bewegung ist im Allgemeinen kleiner als 700 mm, vorzugsweise kleiner
als 500 mm, und bevorzugt liegt sie zwischen 300 und 500 mm.
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Weiter
bevorzugt sind die Rahmen mit einem Ansaugsystem versehen, das die
Enden des Vorformlings durch Ansaugen halten kann. Bei einer besonderen
Variante weist das Ansaugsystem über die Oberfläche
der verschiedenen beweglichen Blöcke verteilte kleine Öffnungen
auf, die mit einer Unterdruckvorrichtung verbunden sind. Die Größe
jeder Öffnung bewegt sich im Allgemeinen im Millimeterbereich.
Es kann im Allgemeinen mehrere hundert Öffnungen pro Block
geben. Das Ansaugsystem kann auch vorzugsweise verwendet werden,
um Luft durch die Öffnungen zu blasen, um das Trennen der
Enden des Vorformlings von den horizontalen Armen zu forcieren.
Derart werden die Öffnungen von jedem Kunststoff befreit,
der diese nach dem Handhaben des Vorformlings verstopfen könnte.
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Bei
einer besonderen Ausführungsform der oben genannten Variante
weist das Gerät ferner eine Vorrichtung auf, um den Vorformling
auf die Rahmen anzulegen, wobei die Vorrichtung im Allgemeinen während
der Übernahme des röhrenförmigen Flusses
durch die Spannvorrichtung in sein Inneres eingefügt werden
kann. Es kann sich zum Beispiel um PTFE-Klötze handeln,
die von einem Träger getragen werden, der in das Innere
des Vorformlings eingeführt wird, und die vorzugsweise
auf diesem Träger drehbeweglich sind. Diese Klötze
können durch eine Bewegung des Typs des Öffnens
eines Regenschirms derart aufgefaltet werden, dass sie mit dem Vorformling
in Berührung treten, um diesen auf die Rahmen anzulegen.
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Nach
dem Schneiden des Vorformlings, um getrennte Blätter zu
erzielen, weisen diese im Allgemeinen einen gebogenen Rand auf dem
Schnittniveau auf. Vorzugsweise können die Streckfinger auch
derart bewegt werden, dass sie gegen die Ränder der Blätter
derart angelegt werden, dass sie diese gegen die Rahmen abflachen.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Variante der Erfindung werden alle Elemente
zwischen dem Extrusionskopf und der Form von einer Plattform getragen,
die auf Schienen beweglich ist und von einem Bediener ferngesteuert
werden kann. Infolgedessen weist das erfindungsgemäße
Gerät vorzugsweise eine Fernbedienung auf, die es erlaubt,
das Gerät anzubringen (zwischen der Extrusionsmaschine
und der Form) oder es in minimaler Zeit zu entfernen. Vorzugsweise
erlaubt es diese Steuerung auch, die Vorformlingklingen und die
dazugehörenden Ansatzführungen (Finger, Zangen
usw.) gegebenenfalls zu aktivieren.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Formen eines Hohlkörpers
aus Kunststoff, das ein wie oben beschriebenes Gerät verwendet
und die folgenden Schritte aufweist:
- 1. Starten
des Extrudierens eines röhrenförmigen Flusses
aus geschmolzenem Kunststoff,
- 2. Anbringen des Geräts derart, dass die Spannvorrichtung
in den röhrenförmigen Fluss, der aus dem Extrusionskopf
austritt, eingefügt wird,
- 3. Spannen des röhrenförmigen Flusses,
- 4. Querschneiden des röhrenförmigen Flusses des
Extrusionskopfes derart, dass ein Vorformling geschaffen wird, der
einen freien Rand hat, der von der Spannvorrichtung nicht übernommen wird,
- 5. Ergreifen und Bewegen des Vorformlings in Bezug zu der Spannvorrichtung
mittels eines Greifsystems derart, dass der freie Rand ebenfalls
von der Spannvorrichtung übernommen wird und dass der Vorformling
längs auf seiner ganzen Länge geschnitten werden
kann,
- 6. Halten des Vorformlings mittels der Greifvorrichtung,
- 7. Längsschneiden des gespannten Vorformlings in Blätter
und
- 8. Einfügen der Blätter in das Formnest.
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Die
Erfindung betrifft auch den Einsatz eines Verfahrens und/oder eines
wie oben beschriebenen Geräts zum Herstellen eines Kraftstofftanks.
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Die 1 bis 7 sollen
die Erfindung veranschaulichen, ohne sie irgendwie einzuschränken.
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1 – Ansicht
eines erfindungsgemäßen Geräts beim Betrieb.
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2 – Schematische
Ansicht eines gespannten Vorformlings, der einen nicht gespannten freien
Rand aufweist.
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3 – Schematische
Ansicht eines Vorformlings mit einem freien gespannten Rand.
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4 – Übersicht über
eine Spannvorrichtung eines Vorformlings.
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5 – Vergrößerung
einer Spannvorrichtung.
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6 – Gesamtansicht
eines erfindungsgemäßen Geräts mit Rahmen
und
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7 – Vergrößerung
zweier Blätter-Greifvorrichtungen.
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Man
sieht in 1 einen beweglichen Tisch (5)
auf Schienen (6), der ein Paar Streckfinger (1) trägt,
die an ihrer Stelle des Spannens eines Vorformlings (4')
(das heißt gespreizt für das Spannen) durchgezogen
dargestellt sind und an ihrer Übernahmestelle eines röhrenförmigen
extrudierten Flusses (4) gestrichelt dargestellt sind.
Der Übergang von einer Position zur anderen ist durch Pfeile
F1 dargestellt. Ein Vorformling (4') mit länglichem
Querschnitt wird nach dem Querschneiden des röhrenförmigen Flusses
(4) derart erzielt, dass ein freier Rand (nicht dargestellt)
geschaffen und von den Fingern (1) gespannt wird. Dieser Vorformling
wird von einem Längsschneidsystem (2), das in
dieser Figur nicht abgebildet, aber in den 4 und 5 ausführlich dargestellt
ist, in 2 Blätter geschnitten.
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Die 2 und 3 veranschaulichen
die Position des Vorformlings (4'), der von den Fingern (1)
aufgenommen wird, jeweils vor einer Bewegung relativ zu den Fingern
(1) und mit einem freien Rand (14), und nach der
Bewegung in Bezug auf die Finger (1) derart, dass der Vorformling
(4') von den Fingern (1) auf seiner ganzen Länge übernommen
wird.
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4 veranschaulicht
eigentlich einen Finger (1) und einen Träger (7),
auf dem ein Finger (1) angeordnet ist. Der Träger
(7) kann auf dem Tisch (5) (Tisch veranschaulicht
in 1) mittels eines hydraulischen Zylinders (nicht
dargestellt), der im Wesentlichen horizontal auf dem Tisch (5)
platziert ist, bewegt werden. Man sieht auch ein Längsschneidsystem
in Form einer Klinge (2), die an einem Ende des Fingers
(1) angeordnet ist. Die Klinge (2) kann in einer
Hohlkehle (in der Figur nicht sichtbar), die in dem Finger (1)
hergestellt ist, von einem pneumatischen Zylinder (nicht dargestellt)
bewegt werden.
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5 stellt
eine Vergrößerung des Fingers (1) dar,
auf der die Klinge (2) an einem Ende des Fingers (1)
angeordnet ist. Ein Teil (3), das bewegliche Zähne
aufweist, ist ebenfalls dargestellt und entlang einer Mantellinie
des Fingers (1) angeordnet. Das Teil (3) kann
längs entlang einer Richtung, die von dem Pfeil F2 dargestellt
wird, (das heißt im Allgemeinen entlang der Extrusionsrichtung)
mittels eines (nicht dargestellten) hydraulischen Zylinders bewegt
werden. Das Teil (3) weist längliche Aussparungen
(nicht dargestellt) auf, die mit Schrauben (13) zusammenwirken,
die auf dem Finger (1) entlang seiner Mantellinie befestigt
sind. Der Weg des Teils (3) wird von dem Weg des hydraulischen
Zylinders bestimmt.
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In
den 4 und 5 ist auch eine Hülle (11)
dargestellt, in deren Innerem ein elektrisches Kabel zum Anschließen
an einen Positionsendschalter der Klinge (2) angeordnet
ist.
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Die 6 und 7 veranschaulichen
eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen
Geräts. Gemäß dieser Variante weist das
Gerät ein Paar Rahmen (8) mit C-Form auf, die
jeweils zwei horizontale Arme (8', 8'') haben,
zwischen denen ein Abstand liegt, der im Wesentlichen gleich der
Länge des Vorformlings (4') ist, wobei die Arme
(8' 8'') die Enden dieses halten können.
Die Rahmen (8) können horizontal oder vertikal
entlang der Richtungen, die von den Pfeilen F3 und F4 angezeigt
sind, bewegt werden. Die Rahmen (8) werden insbesondere
entlang der von dem Pfeil F3 angezeigten Richtung bewegt, wenn der
Vorformling (4') in Bezug auf die Streckfinger (1)
bewegt wird, um das Zerreißen des Vorformlings (4')
zu vermeiden. Die Rahmen (8) erlauben es auch, die Blätter,
die man nach dem Schneiden des Vorformlings (4') erzielt,
zu einer Presse (10) zu bewegen.
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In 7 ist
durch einen Pfeil F5 die Richtung veranschaulicht, in welche die
horizontalen Arme (8'') derart bewegt werden können,
dass sie die Blätter strecken, die man nach dem Schneiden
des Vorformlings (4') erzielt, um so die „sagging"-Wirkung
auszugleichen, welcher die Blätter aufgrund ihres eigenen Gewichts
unterliegen.
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In 7 sind
auch die Blöcke (12) veranschaulicht, die an den
Enden der Arme (8') liegen und die von einem hydraulischen
Zylinder (nicht dargestellt) in eine Richtung F6 bewegt werden können. Wenn
das Ende des Vorformlings (4'), das sich neben der Extrusionsmaschine
befindet und von den Armen (8') gehalten wird, in Bezug
auf die Finger (1) bewegt wird, werden die Blöcke
(12) von dem Teil des Vorformlings (4') freigegeben,
der von den Fingern (1) übernommen wird, so dass
dieser Teil des Vorformlings (4') nicht zwischen den Blöcken
(12) und den Fingern (1) blockiert ist und derart,
dass ein Zerreißen des Vorformlings (4') vermieden
wird. Nachdem der Vorformling (4') in Bezug auf die Finger (1)
bewegt wurde, werden die Blöcke (12) mittels der Zylinder
bewegt und werden auf den Teil des Vorformlings (4') angelegt,
der von den Fingern (1) übernommen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1110697 [0003, 0024]
- - US 5057267 [0018]
- - GB 1410215 [0022]
- - EP 2006/063590 [0023]