DE102010011745B4

DE102010011745B4 - Verfahren und Einrichtung zur Befüllung von Werkzeugen mit rieselfähigen Harzen sowie deren Verwendung

Info

Publication number: DE102010011745B4
Application number: DE201010011745
Authority: DE
Inventors: Ulrich Viebahn; Markus Kasparek; Jürgen Baer; Axel Blumberg
Original assignee: VIEBAHN PRESSEN SYSTEME GmbH
Current assignee: VIEBAHN PRESSEN SYSTEME GmbH
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2013-05-23
Anticipated expiration: 2030-03-18
Also published as: DE102010011745A1

Abstract

Verfahren zur Befüllung von Werkzeugen mit rieselfähigen Harzen über ein Einfüllrohr dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die untere Austrittsöffnung des Einfüllrohres mit dem Boden eines becherförmigen, im Querschnitt größer als das Einfüllrohr gestalteten Rohrabschnittes temporär verschlossen wird, solange bis die bemessene Füllmenge des Harzes in das Einfüllrohr eingebracht ist, dass in einem zweiten Schritt durch eine öffnende Relativbewegung zwischen dem besagten Boden und der Austrittsöffnung des Einfüllrohres das Harz staubfrei in den becherförmigen Rohrabschnitt ausrieselt, und in einem dritten Schritt der nunmehr gefüllte becherförmige Rohrabschnitt über dem Werkzeug platziert und der Boden desselben zur Befüllung des Werkzeuges geöffnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Befüllung von Werkzeugen mit rieselfähigen Harzen, sowie Verwendung, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1, 8 und 12.
In der Kunststoffteileproduktion werden granulierte Harze verwendet, die im Herstellungsprozess ggfs mehrfach portioniert und umgefüllt werden müssen. Die Umfüllung generiert in allen bekannten Vorgängen Stäube. Insbesondere in der Serienproduktion von Kunststoffpressteilen fallen dann große Staubmengen an. Diese können das Arbeitsumfeld von in der Produktion tätigen Arbeitern belasten. Fernerhin lagern sich die Stäube auf den Einrichtungen und Gerätschaften ab und beeinträchtigen deren zuverlässige Funktion. Aus der deutschen Patentanmeldung DE 1 285 717 A ist eine Zuführeinrichtung bekannt, bei welcher rieselfähiges Gut im Formen eingefüllt wird. Dabei wird jedoch ein Zwischenbehältnis notwendig, welches mit einer aufwändigen Klappeneinrichtung versehen ist.
Die Beseitigung von Stäuben bei der Umfüllung von Schüttgütern wird durch Absaugungseinrichtungen erreicht, wie diese aus der RU 2376218 C2 bekannt sind.
Verpackungseinrichtungen mit solchen Staubabsaugungen zu versehen ist auch schon aus der DE 2 063 935 A bekannt.
Nachteil solcher Einrichtungen ist, dass die Absaugung als solche sehr aufwändig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere bei der Produktion von Kunststoffteilen die Staubentwicklung schon als solche soweit zu reduzieren, dass entweder gar keine Absaugungsmaßnahmen notwendig sind, oder wenn dann nur geringfügige Absaugmengen bzw Volumenströme notwendig sind.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art, erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kern der Erfindung ist, dass in einem ersten Schritt die untere Austrittsöffnung des Einfüllrohres mit dem Boden eines becherförmigen, im Querschnitt größer als das Einfüllrohr gestalteten Rohrabschnittes temporär verschlossen wird, solange bis die bemessene Füllmenge des Harzes in das Einfüllrohr eingebracht ist, dass in einem zweiten Schritt durch eine öffnende Relativbewegung zwischen dem besagten Boden und der Austrittsöffnung des Einfüllrohres das Harz staubfrei in den becherförmigen Rohrabschnitt ausrieselt, und in einem dritten Schritt der nunmehr gefüllte becherförmige Rohrabschnitt über dem Werkzeug platziert und der Boden desselben zur Befüllung des Werkzeuges geöffnet wird. Bei sämtlichen Umfüllschritten wird die Entstehung von Stäuben erheblich reduziert oder gar ganz vermieden. Wichtig ist hierbei, dass das Harzgranulat oder Pulver nicht aus einer Schütthöhe direkt fällt, sondern dass eine Austrittsöffnung freigegeben wird, und das Harz so ausrieselt, dass die Austrittsöffnung von der Füllhöhe des ausrieselnden Harzes erreicht wird. Damit das Ausrieseln nicht in dem Moment gestoppt wird, wenn die Füllhöhe die Austrittsöffnung übersteigt, wird bspw das Einfüllrohr in dem Maße zurückgezogen, dass die jeweils aktuelle Füllhöhe immer gerade nur die Austrittsöffnung erreicht. So wird die Stauberzeugung nahezu ganz eliminiert. Wichtig ist vor allem aber auch, dass das Einfüllrohr im Inneren zunächst einmal erst mit der portionierten Menge Harz befüllt wird, und dabei der Boden des becherförmigen Rohrabschnittes dicht auf die Austrittsöffnung des Einfüllrohres angelegt wird, solange bis das Einfüllrohr mit der gewünschten Harzmenge befüllt ist. Erst dann erfolgt die Abhebung und damit die Freigabe der Austrittsöffnung des Einfüllrohres in der beschriebenen Weise. Die nachfolgende Positionierung desjenigen Behältnisses (becherförmiger Rohrabschnitt) über dem Werkzeug erfolgt wiederum so, dass nur eine geringe Fallhöhe entsteht. Dann wird der Boden des becherförmigen Rohrabschnittes geöffnet, und der becherförmige Rohrabschnitt dann in derselben Art und Weise wie oben, während des Ausrieselns nach oben gezogen.
Somit ergibt sich also in vorteilhafter Ausgestaltung, dass die Relativbewegung zwischen dem besagten Boden des becherförmigen Rohrabschnittes und der Austrittsöffnung des Einfüllrohres so erfolgt, dass die Austrittsöffnung selbst während des Ausriesels in den becherförmigen Rohrabschnitt immer unterhalb oder gleich dem Füllstand um diese Austrittsöffnung bleibt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist daher angegeben, dass der becherförmige Rohrabschnitt vor Öffnung des Bodens mit einem kleinen Operationsabstand zum Werkzeug über demselben platziert und während des Ausrieselns des Harzes mindestens im Maß der Füllhöhe im Werkzeug zurückgezogen wird. D. h. dass der zunächst befüllte becherförmige Rohrabschnitt direkt über dem heißen Werkzeug platziert wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest im ersten Schritt zumindest die Luft des durch Umschüttung verdrängten Schüttvolumens abgesaugt wird. Für die wenige verbleibende Staubmenge genügt daher diese kleine Absaugmenge.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass der zweite Schritt des Absenkens des Bodens des becherförmigen Rohrabschnittes von der Austrittsöffnung des Einfüllrohres in einer Verfahrenszeit von etwa einer Sekunde vollzogen wird. Diese kurze Prozesszeit ermöglicht unter anderem erst die sehr dichte Annäherung des becherförmigen Rohrabschnittes an das prozessheiße Presswerkzeug.
In weiterer alternativer Ausgestaltung kann aber auch vorgesehen werden, dass die Füllmenge des Harzes bestimmt wird und abhängig von der Füllmenge die besagte Verfahrenszeit abweichend von einer Sekunde variiert wird.
Die gestellte Aufgabe wird bei einer Einrichtung der gattungsgemäßen Art, erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 8 gelöst.
In Bezug auf eine Einrichtung besteht der Kern der Erfindungen darin, dass das Einfüllrohr im Bereich seiner Austrittsöffnung zunächst von einem im Querschnitt größer als das Einfüllrohr ausgelegten becherförmigen Rohrabschnittes umgeben ist, derart, dass der Boden des becherförmigen Rohrabschnittes die Austrittsöffnung zunächst verschließbar macht, und über mechanische Stellmittel die Ausführung einer abhebenden Relativbewegung des Einfüllrohres und dem Boden des becherförmigen Rohrabschnittes erfolgt. Diese Stellmittel heben dabei entweder das Einfüllrohr gegenüber dem becherförmigen Rohrabschnittes an, oder der becherförmige Rohrabschnitt wird demgegenüber abgesenkt, jeweils in dem oben beschrieben Maße.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist daher vorgesehen, dass sensorische Mittel am Einfüllrohr nahe der Austrittsöffnung vorgesehen sind, derart, dass über dieselben die aktuelle Füllhöhe des in den becherförmigen Rohrabschnitt ausrieselnden Harzes ermittelbar ist, derart, dass im Maße der anwachsenden Füllhöhe die Relativposition von Austrittsöffnung zum Becherboden proportional steuerbar ist. Hierüber ist ein optimaler und auch optimal staubarmer bis staubfreier Umfüllvorgang möglich.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass Transfermittel zur Positionierung des portioniert gefüllten becherförmigen Rohrabschnittes oberhalb des Presswerkzeuges vorgesehen sind. Mit diesen wird der befüllte becherförmige Rohrabschnitt dann nicht nur zum Werkzeug hin verfahren, sondern auch in der beschriebenen Weise darüber zunächst abgesenkt und dann in der oben beschriebenen Weise beim Ausrieseln des Harzes in das Werkzeug in der beschriebenen Weise gesteuert zurückgezogen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass Absaugmittel entweder oberhalb oder direkt innerhalb des becherförmigen Rohrabschnittes vorgesehen sind, die zumindest diejenige Luftmenge absaugen, die durch die Einfüllung oder Umfüllung des Harzes in den becherförmigen Rohrabschnitt verdrängt wird.
Im Weiteren besteht eine vorteilhafte Verwendung darin, dass eine nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7 arbeitenden Einrichtung zum Erstellen von Bauteilen im Kunststoffpressverfahren verwendet wird. Bei einer darauf applizierten Massenfertigung wird die Staubentwicklung bei den jeweiligen Umfüllvorgängen auf ein Minimum reduziert oder gar gänzlich vermieden.
Auf diese Weise ist es nun auch möglich, dass als rieselfähige Harze Duroplast-Kunststoffgranulate oder -Pulver verwendet werden, die ansonsten hohe Staubentwicklungen zeigen.
Die Erfindung ist in einem Ausgestaltungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:
1: Erster Schritt
2: Zweiter Schritt und Folgeschritte
1 zeigt den ersten Verfahrensschritt. Dabei wird eine für eine nachfolgende Befüllungsaufgabe eines Werkzeuges portionierte Harzmenge von rieselfähigem Harz in das Einfüllrohr 1 abgefüllt. Das Einfüllrohr 1, d. h. die untere Austrittsöffnung 4 des Einfüllrohres wird bodenseitig durch Anlegen des becherförmigen Rohrabschnittes während des Einfüllvorganges in das Einfüllrohr geschlossen gehalten. Dadurch tritt kein Staub dieses Einfüllvorganges nach außen. Anschließend wird, gemäß dem unteren Bildteil aus 1 der becherförmige Rohrabschnitt 2 entweder abgesenkt oder das Einfüllrohr wird demgegenüber angehoben. Die Relativbewegung ist dabei genau so bemessen, dass die ausrieselnde Harz- also Granulatmenge 3 stets bis zur Austrittsöffnung 5 einen Schüttgutspiegel bildet, der jedwede Staubentwicklung verhindert. Dabei wird jedwede freie Fallhöhe vermieden, weil diese Staub erzeugen würde. Der maßgebende Verfahrensschritt ist hier also, dass das Schüttgut (Harz) 3 herausfließt statt herausfällt. Somit erfolgt die Einstellung des Abstandes d gesteuert, so dass die obige Bedingung, nämlich „Schüttgutspiegel reicht bis an die Austrittsöffnung heran”, während des gesamten Schüttvorganges erhalten bleibt.
2 zeigt im oberen Bildteil, wie der becherförmige Rohrabschnitt 2 nach Befüllung dann transferiert wird. Dabei ist der Boden 4 des becherförmigen Rohrabschnittes 2 öffenbar, wird aber für die Zeit des Transfers des Rohrabschnittes zum Werkzeug 6 hin noch geschlossen gehalten.
Dann wird der befüllte Rohrabschnitt 2 sehr dicht, d. h. nur etwa 1 mm über dem betriebsheißen Werkzeug 6 plaziert.
Dann wird der Boden 4 des Rohrabschnittes geöffnet, und das Harzgranulat rieselt in die Topografie des Presswerkzeuges. Dabei wird wie bereits im oben beschriebenen Umfüllvorgang der Abstand der Ausrieselungsöffnung ebenfalls vergrößert, so dass der Schüttgutspiegel gerade die Ausrieselöffnung erreicht. Auf diese Weise wird auch in diesem Schritt eine Staubbildung vermieden. Im dem Maße, in dem das Harz ausrieselt unter der beschriebenen Bedingung, wird der Abstand zum Werkzeug vergrößert. Nach vollständiger Befüllung kann nun der entleerte Rohrabschnitt wegbewegt, und das Werkzeug zum Heiß-Pressvorgang geschlossen werden.
Die Verfahrenszeiten für die Befüllungen liegen dabei bei etwa 1 Sekunde, so dass das Harz in dieser kurzen Zeit in dem genannten kurzen Abstand des Rohrabschnittes 2 zum heißen Werkzeug 6 nicht anschmelzen kann und den Ausrieselvorgang damit behindern würde.
Bezugszeichenliste

1: Einfüllrohr
2: Rohrabschnitt
3: Harz
4: Boden, öffenbar
5: Austrittsöffnung des Rohrabschnittes 2
6: Werkzeug
d: Relativabstand der Austrittsöffnung 5 zum Boden 4

Claims

Verfahren zur Befüllung von Werkzeugen mit rieselfähigen Harzen über ein Einfüllrohr dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die untere Austrittsöffnung des Einfüllrohres mit dem Boden eines becherförmigen, im Querschnitt größer als das Einfüllrohr gestalteten Rohrabschnittes temporär verschlossen wird, solange bis die bemessene Füllmenge des Harzes in das Einfüllrohr eingebracht ist, dass in einem zweiten Schritt durch eine öffnende Relativbewegung zwischen dem besagten Boden und der Austrittsöffnung des Einfüllrohres das Harz staubfrei in den becherförmigen Rohrabschnitt ausrieselt, und in einem dritten Schritt der nunmehr gefüllte becherförmige Rohrabschnitt über dem Werkzeug platziert und der Boden desselben zur Befüllung des Werkzeuges geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung zwischen dem besagten Boden des becherförmigen Rohrabschnittes und der Austrittsöffnung des Einfüllrohres so erfolgt, dass die Austrittsöffnung selbst während des Ausrieselns in den becherförmigen Rohrabschnitt immer unterhalb oder gleich dem Füllstand um diese Austrittsöffnung bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der becherförmige Rohrabschnitt vor Öffnung des Bodens mit einem kleinen Operationsabstand zum Werkzeug über demselben platziert und während des Ausrieselns des Harzes mindestens im Maß der Füllhöhe im Werkzeug zurückgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im ersten Schritt zumindest die Luft des durch Umschüttung verdrängten Schüttvolumens abgesaugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schritt der öffnenden Relativbewegung zwischen dem Boden des becherförmigen Rohrabschnittes und der Austrittsöffnung des Einfüllrohres in einer Verfahrenszeit von etwa einer Sekunde vollzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmenge des Harzes bestimmt wird und abhängig von der Füllmenge die besagte Verfahrenszeit abweichend von einer Sekunde variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der becherförmige Rohrabschnitt zur Befüllung des Werkzeuges mit Harz direkt über dem auf Prozesstemperatur temperierten Presswerkzeug platziert wird.
Einrichtung zur Befüllung von Werkzeugen mit rieselfähigen Harzen über ein Einfüllrohr, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfüllrohr (1) im Bereich seiner Austrittsöffnung zunächst von einem im Querschnitt größer als das Einfüllrohr ausgelegten becherförmigen Rohrabschnitt (2) umgeben ist, wobei der Boden (4) des becherförmigen Rohrabschnittes (2) die Austrittsöffnung (5) zunächst verschließbar macht, und dass mechanische Stellmittel vorgesehen sind, die die Ausführung einer abhebenden Relativbewegung zwischen dem Einfüllrohr (1) und dem Boden (4) des becherförmigen Rohrabschnittes (2) gestatten.
Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sensorische Mittel am Einfüllrohr (1) nahe der Austrittsöffnung vorgesehen sind, derart, dass über dieselben die aktuelle Füllhöhe des in den becherförmigen Rohrabschnitt (2) ausrieselnden Harzes ermittelbar ist, derart, dass im Maße der anwachsenden Füllhöhe die Relativposition von Austrittsöffnung zum Becherboden (4) proportional steuerbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Transfermittel zur Positionierung des portioniert gefüllten becherförmigen Rohrabschnittes (2) oberhalb des Presswerkzeuges vorgesehen sind.
Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Absaugmittel oberhalb oder innerhalb des becherförmigen Rohrabschnittes (2) vorgesehen sind, die zumindest diejenige Luftmenge absaugen, die durch die Einfüllung oder Umfüllung des Harzes in den becherförmigen Rohrabschnitt verdrängt wird.
Verwendung einer nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7 arbeitenden Einrichtung zum Herstellen von Bauteilen im Kunststoffpressverfahren.
Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als rieselfähige Harze Duroplast-Kunststoffgranulate oder -Pulver verwendet werden.