-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Bereich der Erfindung:
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschließen einer unteren und einer oberen Form zur Herstellung eines geformten Artikels aus einem thermoplastischen Harz.
-
Stand der Technik:
-
Bei einem bekannten Formgebungsverfahren wird ein blattförmiges Basismaterial, welches ein thermoplastisches Harz enthält, zur Herstellung eines geformten Artikels in einem Hohlraum geformt, der zwischen einer unteren und einer oberen Form gebildet ist. Bei diesem Verfahren wird das Basismaterial im Allgemeinen auf eine Temperatur erhitzt, die gleich oder größer als die Schmelztemperatur des thermoplastischen Harzes ist; das erwärmte Material wird dann auf einer einen Hohlraum bildende Fläche der unteren Form (nachfolgend als Innenfläche bezeichnet) platziert, und dann werden die untere und die obere Form geschlossen.
-
Während des Platzierungsschritts wird die Temperatur der unteren Form niedriger gehalten als diejenige des Basismaterials, so dass dem Basismaterial von der unteren Form Wärme entzogen wird. So wird die Temperatur des Basismaterials gesenkt. Wenn jedoch die Temperatur des Basismaterials übermäßig gesenkt wird, wird die Viskosität des Basismaterials erhöht und das Basismaterial kann nicht in ausreichendem Maß in den Hohlraum fließen. In diesem Fall kann der Hohlraum nicht ausreichend mit dem Basismaterial gefüllt werden und ein geeignet geformter Artikel kann nicht mit ausreichender Maßgenauigkeit hergestellt werden.
-
Um eine Wärmeübertragung vom Basismaterial zur unteren Form vor dem Formgebungsschritt zu verhindern, schlägt die
japanische, offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 08-001698 ein Formgebungsverfahren vor. Bei einer bei diesem Verfahren verwendeten Formgebungsvorrichtung umfasst die untere Form eine Vielzahl von Haltestiften, die vorwärts näher zu der oberen Form hin und rückwärts weiter von ihr weg bewegt werden können.
-
Insbesondere werden die Haltestifte zunächst vorwärts bewegt, wodurch Endflächen der Haltestifte von der Innenfläche der unteren Form hervorstehen und das erwärmte Basismaterial auf den Endflächen platziert wird. Dann werden die Haltstifte rückwärts bewegt während die obere Form zu der unteren Form hin abgesenkt wird. Unmittelbar bevor die Innenfläche der oberen Form in Berührung mit dem Basismaterial kommt werden die Haltestifte in die untere Form zurückgezogen und die untere und die obere Form werden zur Herstellung des geformten Artikels geschlossen. So kommt das ungeformte Basismaterial bis kurz vor dem Schließen nur mit den Endflächen der Haltestifte in Berührung. Im Vergleich zu einem Fall, in dem das Basismaterial vor dem Schließen der oberen und unteren Form direkt auf der Innenfläche der unteren Form platziert wird, kann die Wärmeübertragung vom Basismaterial während des Vorformens erfindungsgemäß verringert werden.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Bei der oben beschriebenen Formgebungsvorrichtung wird das Basismaterial ohne Halterung auf Endflächen der Haltestifte platziert. Daher kann das Basismaterial während dem Absenken der Haltestifte verschoben werden. So wird das Basismaterial möglicherweise nicht in einer korrekten Position auf der Innenfläche der unteren Form platziert.
-
Da das Basismaterial aufgrund der Erwärmung weich wird, können ferner Teile des Basismaterials (Teile, die nicht in Berührung mit Endflächen der Haltestifte stehen, d. h. Teile zwischen den Haltestiften) unter dem Einfluss der Schwerkraft vor dem Abschluss des Verschließschritts nach unten fließen, wenn das Basismaterial ohne jede Halterung auf den Endflächen der Haltestifte platziert wird, wodurch sich das Basismaterial verformt.
-
Auf jeden Fall kann der geformte Artikel nicht mit zufriedenstellender Maßgenauigkeit hergestellt werden.
-
Ein Hauptzweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Formgebungsverfahren vorzusehen, welches ermöglicht, die Wärmeübertragung von einem ungeformten Basismaterial zu einer Form zu verringern, und welches ermöglicht, dass ein Hohlraum in ausreichendem Maß mit dem Basismaterial gefüllt wird.
-
Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Formgebungsverfahren vorzusehen, welches ermöglicht, die Maßgenauigkeit eines geformten Artikels einfach und angemessen zu verbessern.
-
Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Formen eines geformten Artikels unter Anwendung des oben beschriebenen Formgebungsverfahrens vorzusehen.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Formen eines blattförmigen Basismaterials, welches ein thermoplastisches Harz enthält, zu einem geformten Artikel in einem Hohlraum einer Formgebungsvorrichtung vorgesehen. Die Formgebungsvorrichtung umfasst eine untere Form und eine obere Form, wobei die untere Form eine Mehrzahl von unteren Haltestiften aufweist, die vorwärts näher zu der unteren Form hin und rückwärts von ihr weg bewegt werden können, und die obere Form umfasst eine Mehrzahl von oberen Haltestiften, die vorwärts näher zu der unteren Form hin und rückwärts von ihr weg bewegt werden können.
-
Insbesondere umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
Vorwärtsbewegen der unteren Haltestifte von der unteren Form näher zur oberen Form hin in einem offenen Zustand, so dass erste Endflächen der unteren Haltestifte von einer ersten Innenfläche der unteren Form zum Bilden des Hohlraums hervorstehen;
Platzieren des Basismaterials auf den ersten Endflächen, wobei das Basismaterial zuvor erwärmt wird;
Vorwärtsbewegen der oberen Haltestifte von der oberen Form näher zur unteren Form, so dass zweite Endflächen der oberen Haltestifte von einer zweiten Innenfläche der oberen Form zum Bilden des Hohlraums hervorstehen, wodurch das Basismaterial zwischen den ersten und zweiten Endflächen angeordnet wird; und
Schließen der unteren und der oberen Form zum Bilden eines Hohlraums, wobei das Basismaterial zu dem geformten Artikel geformt wird.
-
Da das erwärmte Material auf den ersten Endflächen platziert wird, die von der ersten Innenfläche hervorstehen, kann im Vergleich zu einem Fall, in dem das Basismaterial vor dem Schließen der oberen und unteren Form direkt auf der Innenfläche der unteren Form platziert wird, die Wärmeübertragung vom Basismaterial durch das vorliegende Verfahren vor der Formgebung verringert werden. Wenn die oberen Haltestifte zu dem Basismaterial, welches auf den ersten Endflächen platziert wird, hin bewegt werden, wird das Basismaterial zwischen den ersten und zweiten Endflächen angeordnet, so dass eine Zugkraft auf das Basismaterial wirkt. So kann eine Verlagerung des Basismaterials verhindert werden.
-
Folglich bleibt die Form des Basismaterials erhalten, wenn die unteren Haltestifte und die oberen Haltestifte vorwärts oder rückwärts bewegt werden. So kann das Basismaterial in der gewünschten korrekten Position mit der ersten oder zweiten Innenfläche in Berührung gebracht werden.
-
Da die Zugkraft auf das Basismaterial wirkt, kann ferner verhindert werden, dass im Basismaterial Teile zwischen den unteren Haltestiften nach unten fließen. Mit anderen Worten kann eine Verformung des Basismaterials verhindert werden.
-
Aus den oben genannten Gründen kann der geformte Artikel mit hervorragender Maßgenauigkeit und ohne Mängel hergestellt werden.
-
Vorzugsweise wird vor dem Formen ein Vorformungsschritt durchgeführt. So umfasst das Verfahren vorzugsweise ferner den Schritt des Vorwärtsbewegens der unteren Haltestifte oder der oberen Haltestifte und das Rückwärtsbewegen der anderen Haltestifte zum Ausrichten der ersten oder zweiten Endflächen mit der ersten oder zweiten Innenfläche, wodurch das Basismaterial entlang der ersten oder zweiten Innenfläche vorgeformt wird.
-
Da das Formen nach dem Vorformungsschritt erfolgt, kann in diesem Fall die Formgeschwindigkeit während der Formgebung verringert werden. Auch wenn die Form in gewissem Umfang Wärme von dem vorgeformten Material übernimmt, kann das thermoplastische Harz daher in den gesamten Hohlraum fließen.
-
Das Verfahren umfasst vorzugsweise ferner den Schritt des Vorwärtsbewegens wenigstens eines Teils der unteren Haltestifte, so dass die erste Endfläche daran von der ersten Innenfläche hervorsteht, wodurch der geformte Artikel aus der unteren Form gedrückt und freigegeben wird. So kann der geformte Artikel unter Verwendung wenigstens eines unteren Haltestifts als Ausstoßstift leicht aus den Formen freigegeben werden.
-
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Formgebungsvorrichtung vorgesehen, umfassend eine untere Form und eine obere Form, zum Formen eines blattförmigen Basismaterials, das ein thermoplastisches Harz umfasst, zu einem geformten Artikel in einem Hohlraum zwischen der unteren und der oberen Form.
-
Die untere Form umfasst eine Mehrzahl von unteren Haltestiften, die vorwärts näher zu der oberen Form hin und rückwärts weiter von ihr weg bewegt werden können.
-
Die obere Form umfasst eine Mehrzahl von oberen Haltestiften, die vorwärts näher zu der unteren Form hin und rückwärts weiter von ihr weg bewegt werden können.
-
Die unteren Haltestifte umfassen erste Endflächen und das Basismaterial wird auf den ersten Endflächen so platziert, dass, wenn die unteren Haltestifte vollständig rückwärts bewegt werden, die ersten Endflächen zusammen mit einer ersten Innenfläche der unteren Form den Hohlraum bilden.
-
Die oberen Haltestifte umfassen zweite Endflächen und das Basismaterial wird zwischen den ersten und zweiten Endflächen angeordnet, so dass, wenn die oberen Haltestifte vollständig rückwärts bewegt werden, die zweiten Endflächen zusammen mit einer zweiten Innenfläche der oberen Form den Hohlraum bilden.
-
Vor dem Schließen der unteren und oberen Form werden die unteren Haltestifte und die oberen Haltestifte vorwärts bewegt, so dass die ersten und zweiten Endflächen daran von der ersten und zweiten Innenfläche hervorstehen, wodurch das Basismaterial zwischen den ersten und zweiten Endflächen angeordnet wird, und dann wird das Basismaterial in dem angeordneten Zustand zu einer Position der ersten oder zweiten Innenfläche vorwärts oder rückwärts bewegt.
-
Bei dieser Struktur kann das Basismaterial auf den ersten Endflächen platziert werden, welche von der ersten Innenfläche hervorstehen, und kann zwischen den ersten und zweiten Endflächen angeordnet werden. So kann eine Verlagerung des Basismaterials verhindert werden und das Basismaterial kann durch Vorwärts- oder Rückwärtsbewegen der unteren Haltestifte und der oberen Haltestifte in einer gewünschten, korrekten Position in Berührung mit der ersten oder zweiten Innenfläche gebracht werden. Wenn das Basismaterial in der oben beschriebenen Weise angeordnet wird, wirkt ferner eine Zugkraft auf das Basismaterial. Daher kann verhindert werden, dass Teile im Basismaterial zwischen den oberen Haltestiften nach unten fließen. So kann eine Verformung des Basismaterials durch Fließen verhindert werden.
-
Folglich kann das Basismaterial zu einer vorbestimmten Form geformt werden und der geformte Artikel kann mit hervorragender Maßgenauigkeit und ohne Mängel hergestellt werden.
-
Vorzugsweise wirken die unteren Haltestifte auch als Ausstoßstifte. In diesem Fall kann die Vorrichtung eine einfache Struktur aufweisen und der geformte Artikel kann leicht aus den Formen freigegeben werden.
-
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft gezeigt ist.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine schematische, vertikale Querschnittsansicht eines Hauptteils einer erfindungsgemäßen Formgebungsvorrichtung;
-
2 ist eine schematische, vertikale Querschnittsansicht eines Basismaterials, das auf ersten Endflächen der unteren Haltestifte in der Formgebungsvorrichtung aus 1 platziert ist;
-
3 ist eine schematische, vertikale Querschnittsansicht des Basismaterials, das nach Abschluss des in 2 gezeigten Schritts zwischen den ersten Endflächen und den zweiten Endflächen der Haltestifte angeordnet ist;
-
4 ist eine schematische, vertikale Querschnittsansicht des Basismaterials, das auf einer ersten Innenfläche einer unteren Form nach Abschluss des in 3 gezeigten Schritts vorgeformt ist;
-
5 ist eine schematische, vertikale Querschnittsansicht des Basismaterials, das in einem geschlossenen Zustand nach Abschluss des in 4 gezeigten Schritts geformt ist; und
-
6 ist eine schematische, vertikale Querschnittsansicht eines aus dem Basismaterial gebildeten geformten Artikels, welcher nach Abschluss des in 5 gezeigten Schritts aus der Form freigegeben ist.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Formgebungsverfahrens, welches die erfindungsgemäße Formgebungsvorrichtung verwendet, detailliert mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
-
1 ist eine schematische, vertikale Querschnittsansicht eines Hauptteils einer erfindungsgemäßen Formgebungsvorrichtung 10. Die Formgebungsvorrichtung 10 umfasst eine untere Form 12, eine obere Form 14, die näher zu der unteren Form 12 hin und weiter von ihr weg bewegt werden kann, eine Mehrzahl von Ausstoßstiften 16 und erste Haltestifte 18 (untere Haltestifte), welche in der unteren Form 12 angeordnet sind, und eine Mehrzahl von zweiten Haltestiften 20 und dritten Haltestiften 22 (obere Haltestifte), welche in der oberen Form 14 angeordnet sind. Die Formgebungsvorrichtung 10 wird für das Formen eines Basismaterials 24 verwendet, wie in 2 dargestellt.
-
Das Basismaterial 24 wird nachfolgend kurz beschrieben. Beispielsweise ist das Basismaterial 24 ein viereckiges Blatt, das wenigstens ein thermoplastisches Harz umfasst. Das Basismaterial 24 kann nur aus dem thermoplastischen Harz bestehen oder aus einem faserverstärkten Verbundstoff, der das thermoplastische Harz und eine Verstärkungssubstanz, wie zum Beispiel Glasfasern oder Kohlefasern (z. B. CFRTP) enthält.
-
Die Struktur der Formgebungsvorrichtung 10 wird nachfolgend im Detail beschrieben. Die untere Form 12 ist eine stationäre Form, die in einer vorbestimmten Stellung befestigt ist. Die untere Form 12 ist eine so genannte männliche Form mit einem sich verjüngenden ersten Überstand 26, der sich zu der oberen Form 14 hin erstreckt. Ein ringförmiger Überstand 28 erstreckt sich zu der oberen Form 14 am Umfangsrand der unteren Form 12. Dadurch ist eine relativ vertiefte, ringförmige erste Vertiefung 30 um den ersten Überstand 26 herum gebildet.
-
In diesem Fall ist ein ringförmiges unteres Ende 32 der oberen Form 14 auf der ersten Vertiefung 30 um den ersten Überstand 26 herum platziert. Ein Hohlraum 34 (siehe 5) ist durch Flächen der ersten Vertiefung 30 und des ersten Überstands 26 (d. h. Flächen gegenüber der oberen Form 14) in dem Teil, auf dem das untere Ende 32 platziert ist, gebildet. Die Flächen, die den Hohlraum 34 bilden, werden nachfolgend als eine erste Innenfläche 36 bezeichnet.
-
Eine Mehrzahl erster Behälterbohrungen 38 ist in der ersten Vertiefung 30 (siehe 1) gebildet und die Ausstoßstifte 16 sind in den ersten Behälterbohrungen 38 platziert. Nur zwei Ausstoßstifte 16 sind in 1 gezeigt.
-
Alle Ausstoßstifte 16 können synchron durch einen ersten Antrieb (nicht gezeigt) abgesenkt und angehoben werden. Wie nachfolgend beschrieben, kann ein geformter Artikel 40 (siehe 5) durch Anheben der Ausstoßstifte 16 freigegeben werden.
-
Eine Mehrzahl zweiter Behälterbohrungen 42 ist in dem ersten Überstand 26 (siehe 1) gebildet, und die ersten Haltestifte 18 sind in den zweiten Behälterbohrungen 42 platziert. Nur vier erste Haltestifte 18 sind in 1 gezeigt.
-
Jede der ersten Behälterbohrungen 38 und der zweiten Behälterbohrungen 42 umfasst einen gestuften Abschnitt 44, 46, in dem, wie nachfolgend beschrieben, ein Kopf platziert ist. Eine Schraubenfeder (nicht gezeigt) ist in der zweiten Behälterbohrung 42 angeordnet. Durch die Schraubenfeder wird kontinuierlich eine Federkraft ausgeübt, um den ersten Haltestift 18 zu der oberen Form 14 zu drücken. Wird auf den ersten Haltstift 18 keine Kraft ausgeübt, bewegt sich der erste Haltestift 18 vorwärts, von der unteren Form 12 weg (d. h. näher zu der oberen Form 14 hin), woraufhin der erste Haltestift 18 von der zweiten Behälterbohrung 42 hervorsteht.
-
Wird der erste Haltestift 18 durch den dritten Haltestift 22 gedrückt, wird die Schraubenfeder komprimiert. Dadurch wird der erste Haltestift 18 rückwärts näher zu der unteren Form 12 hin (von der oberen Form 14 weg) bewegt und wird in der zweiten Behälterbohrung 42 platziert. So kann sich der erste Haltestift 18 vorwärts näher zu der oberen Form 14 hin und rückwärts von dieser weg bewegen. Mit anderen Worten kann der erste Haltestift 18 in Richtung des Pfeils A in der zweiten Behälterbohrung 42 bewegt werden.
-
Jeder der Ausstoßstifte 16 und der ersten Haltestifte 18 umfasst einen Kopf und einen Schaft. Der Durchmesser des Kopfes ist größer als der Durchmesser des Schafts. Der Kopf dient als Montageabschnitt 48, 50, auf dem das Basismaterial 24 platziert ist. Wenn die Ausstoßstifte 16 und die ersten Haltestifte 18 vollständig rückwärts bewegt sind (d. h. wenn die Ausstoßstifte 16 und die ersten Haltestifte 18 in den ersten Behälterbohrungen 38 und den zweiten Behälterbohrung 42 platziert sind), werden die Oberseiten (erste Endflächen) der Montageabschnitte 48 der Ausstoßstifte 16 in den gestuften Abschnitten 44 platziert und mit der ersten Innenfläche 36 (der unteren Fläche der ersten Vertiefung 30) ausgerichtet, und die Oberseiten (erste Endflächen) der Montageabschnitte 50 der ersten Haltestifte 18 werden in den gestuften Abschnitten 46 platziert und mit der ersten Innenfläche 36 (der oberen Fläche des ersten Überstands 26) ausgerichtet. So wirken die Oberseiten der Montageabschnitte 48, 50 mit der ersten Innenfläche 36 zum Bilden des Hohlraums 34 zusammen.
-
Die obere Form 14 kann durch eine Hebevorrichtung (nicht gezeigt) abgesenkt und angehoben werden (kann vorwärts näher zu der unteren Form 12 hin und rückwärts weiter von ihr weg bewegt werden). So kann die obere Form 14 auch in Richtung des in 1 gezeigten Pfeils A bewegt werden.
-
Die obere Form 14 ist eine so genannte weibliche Form mit einer zweiten Vertiefung 52, in die der erste Überstand 26 der unteren Form 12 eingeführt ist. Ein relativ hervorstehender, ringförmiger zweiter Überstand 54 ist um die zweite Vertiefung 52 herum gebildet und erstreckt sich zu der ersten Vertiefung 30. Das ringförmige untere Ende 32 erstreckt sich von dem Umfangsrand des zweiten Überstands 54 weiter zu der unteren Form 12.
-
Der Hohlraum 34 (siehe 5) ist durch Flächen der zweiten Vertiefung 52, des zweiten Überstands 54 (d. h. Flächen daran, die zur unteren Form 12 zeigen) und der ersten Innenfläche 36 gebildet. Solche Flächen werden nachfolgend als eine zweite Innenfläche 56 bezeichnet. Wenn im Übrigen die obere Form 14 geschlossen ist, ist das ringförmige untere Ende 32 auf dem Umfangsrand der ersten Vertiefung 30 in der unteren Form 12 positioniert.
-
Eine Mehrzahl dritter Behälterbohrungen 58 und eine Mehrzahl vierter Behälterbohrungen 60 sind an dem zweiten Überstand 54 beziehungsweise an der zweiten Vertiefung 52 gebildet (siehe 1). Die zweiten Haltestifte 20 sind in den dritten Behälterbohrungen 58 platziert und die dritten Haltestifte 22 sind in den vierten Behälterbohrungen 60 platziert. In 1 sind nur zwei dritte Behälterbohrungen 58, zwei zweite Haltestifte 20, vier vierte Behälterbohrungen 60 und vier dritte Haltestifte 22 gezeigt. Wie in 1 gezeigt, ist die Länge der dritten Haltestifte 20 ferner größer als die Länge der dritten Haltestifte 22 in der Längsrichtung (vertikalen Richtung).
-
Alle zweiten Haltestifte 20 können durch einen zweiten Antrieb (nicht gezeigt) synchron abgesenkt und angehoben werden. Auf ähnliche Weise können auch alle dritten Haltestifte 22 durch einen dritten Antrieb (nicht gezeigt) synchron abgesenkt und angehoben werden. So können die zweiten Haltestifte 20 und die dritten Haltestifte 22 abgesenkt und angehoben werden (können vorwärts näher zu der unteren Form 12 hin und rückwärts von ihr weg bewegt werden).
-
Jeder der zweiten Haltestifte 20 und der dritten Haltestifte 22 umfasst einen Kopf und einen Schaft, wobei der Durchmesser des Kopfs größer ist als der Durchmesser des Schafts. Der Kopf wirkt als Anpressabschnitt 62, 64 zum Anpressen des Basismaterials, das auf den Montageabschnitten 48, 50 platziert ist. Die zweiten Haltestifte 20 sind gegenüber von den Ausstoßstiften 16 angeordnet, und die dritten Haltestifte 22 sind gegenüber von den ersten Haltestiften 18 angeordnet. So kann das Basismaterial 24 zwischen den Montageabschnitten 48, 50 und den Anpressabschnitten 62, 64 angeordnet werden.
-
Jede der dritten Behälterbohrungen 58 und der vierten Behälterbohrungen 60 umfasst einen gestuften Abschnitt 66, 68. Wenn die zweiten Haltestifte 20 und die dritten Haltestifte 22 vollständig rückwärts bewegt sind (d. h. wenn die zweiten Haltestifte 20 beziehungsweise die dritten Haltestifte 22 in den dritten Behälterbohrungen 58 und den vierten Behälterbohrungen 60 platziert sind), sind die unteren Flächen (zweiten Endflächen) der Anpressabschnitte 62 der zweiten Haltestifte 20 in den gestuften Abschnitten 66 platziert und sind mit der zweiten Innenfläche 56 (der unteren Fläche des zweiten Überstands 54) ausgerichtet. Ferner sind die unteren Flächen (zweite Endflächen) der Anpressabschnitte 64 der dritten Haltestifte 22 in den gestuften Abschnitten 68 platziert und sind mit der zweiten Innenfläche 56 (der Deckenfläche der zweiten Vertiefung 52) ausgerichtet. So wirken die unteren Flächen der Anpressabschnitte 62, 64 mit der zweiten Innenfläche 56 zum Bilden des Hohlraums 34 zusammen.
-
Die erfindungsgemäße Formgebungsvorrichtung 10 ist im Wesentlichen so gebildet, wie zuvor beschrieben. Betrieb und Vorteile der Formgebungsvorrichtung 10 werden nachfolgend mit Bezug auf ein Formgebungsverfahren gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
Ist, wie in 1 gezeigt, die Formgebungsvorrichtung 10 in einem geöffneten Zustand, werden Federkräfte auf die ersten Haltestifte 18 ausgeübt, wodurch die ersten Haltestifte 18 vorwärts von der unteren Form 12 weg bewegt werden und von der ersten Innenfläche 36 (der oberen Fläche des ersten Überstands 26) hervorstehen. Dann werden die Ausstoßstifte 16 synchron von der unteren Form 12 weg durch den ersten Antrieb angehoben (vorwärts bewegt) und die Ausstoßstifte 16 stehen von der ersten Innenfläche 36 (der unteren Fläche der ersten Vertiefung 30) hervor. Die Montageabschnitte 48 der Ausstoßstifte 16 werden angehoben und mit den Montageabschnitten 50 der ersten Haltestifte 18 ausgerichtet, die sich von der unteren Form 12 weg bewegt haben. Obgleich bei dieser Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, die Montageabschnitte 48 der Ausstoßstifte 16 auf demselben Niveau angeordnet sind wie die Montageabschnitte 50 der ersten Haltestifte 18, können die Montageabschnitte 48, 50 abhängig von der Gestalt des geformten Artikels auf unterschiedlichen Niveaus angeordnet sein.
-
Wie in 2 gezeigt, wird das Basismaterial 24 auf den Montageabschnitten 48, 50 platziert. Es wird darauf hingewiesen, dass das Basismaterial 24 zuvor auf eine Temperatur erwärmt wird, die der Schmelztemperatur des thermoplastischen Harzes entspricht oder höher ist.
-
Wie in 3 gezeigt, werden der zweite und dritte Antrieb aktiviert, wodurch die zweiten Haltestifte 20 und die dritten Haltestifte 22 dazu gebracht werden, von der zweiten Innenfläche 56 hervorzustehen. So werden die zweiten Haltestifte 20 und die dritten Haltestifte 22 näher zu der unteren Form 12 hin abgesenkt (vorwärts bewegt). Während des Absenkungsprozesses werden die Anpressabschnitte 62, 64 der zweiten Haltestifte 20 und der dritten Haltestifte 22 in Berührung mit dem Basismaterial 24 gebracht.
-
Vorzugsweise werden die Anpressabschnitte 62, 64 der zweiten Haltestifte 20 und der dritten Haltestifte 22 ungefähr gleichzeitig mit dem Basismaterial 24 in Berührung gebracht. Beispielsweise können die Anpressabschnitte 62, 64 ungefähr gleichzeitig mit dem Basismaterial 24 in Berührung gebracht werden, so dass der zweite und dritte Antrieb gleichzeitig aktiviert werden, wobei die zweiten Haltestifte 20 mit einer geringeren Geschwindigkeit abgesenkt werden und die dritten Haltestifte 22 mit einer größeren Geschwindigkeit abgesenkt werden. Alternativ können die Anpressabschnitte 62, 64 ungefähr gleichzeitig mit dem Basismaterial 24 in Berührung gebracht werden, so dass der dritte Antrieb aktiviert wird, die dritten Haltestifte 22 zu vorbestimmten Positionen abgesenkt werden und dann der zweite Antrieb aktiviert wird.
-
In diesem Fall wird das gesamte Basismaterial 24 zwischen den Anbringungsabschnitten 48, 50 und den Anpressabschnitten 62, 64 angeordnet, während eine Zugkraft auf das Basismaterial wirkt. Folglich kann das Basismaterial 24 daran gehindert werden, nach unten zwischen die Ausstoßstifte 16 und die ersten Haltestifte 18 oder zwischen die ersten Haltestifte 18 zu fließen. Ferner kann die Position des Basismaterials 24 stabil gehalten werden, indem das Basismaterial 24 so angeordnet wird, dass eine Verlagerung des Basismaterials 24 ebenfalls verhindert werden kann.
-
Ferner werden während dieses Schritts nur die kleinen Bereiche der Montageabschnitte 48, 50 und Anpressabschnitte 62, 64 in Berührung mit dem Basismaterial 24 gehalten. So kann eine übermäßige Wärmeübertragung von dem Basismaterial 24 verhindert werden.
-
Wie in 4 gezeigt, werden hiernach die zweiten Haltestifte 20 und die dritten Haltestifte 22 weiter vorwärts bewegt, woraufhin das Basismaterial 24 durch die Anpressabschnitte 62, 64 angepresst wird. Folglich wird eine Last (Kraft) auf die Ausstoßstifte 16 und die ersten Haltestifte 18 angewendet, so dass die Ausstoßstifte 16 und die ersten Haltestifte 18 näher zu der unteren Form 12 hin abgesenkt (rückwärts bewegt) werden. Während dieses Schritts werden die Schraubenfedern komprimiert.
-
Werden die Ausstoßstifte 16 und die ersten Haltestifte 18 vollständig rückwärts bewegt, werden die Montageabschnitte 48, 50 in den gestuften Abschnitten 44, 46 platziert, so dass die oberen Flächen der Montageabschnitte 48, 50 mit der ersten Innenfläche 36 ausgerichtet werden. Folglich wird das Basismaterial 24 in Berührung mit der ersten Innenfläche 36 gebracht und erhält eine Form, die der Form der ersten Vertiefung 30 und des ersten Überstands 26 entspricht. So wird in diesem Schritt das Basismaterial 24 vorgeformt.
-
Bis das Basismaterial 24 in der zuvor beschriebenen Weise die untere Form 12 erreicht hat, bleibt das gesamte Basismaterial 24 zwischen den Montageabschnitten 48, 50 und den Anpressabschnitten 62, 64 wie oben beschrieben angeordnet. Daher kann eine Verlagerung des Basismaterials 24 verhindert werden und das Basismaterial 24 kann akkurat in einer gewünschten Position auf der ersten Innenfläche 36 angeordnet werden.
-
Da das Basismaterial 24 mit der ersten Innenfläche 36 in einem gespannten Zustand in Berührung gebracht wird, kann verhindert werden, dass das Basismaterial 24 faltig wird. Ferner kann die Wärme, die von dem Basismaterial 24 auf die Montageabschnitte 48, 50 und die Anpressabschnitte 62, 64 übertragen wird, verringert werden. Folglich kann das Basismaterial 24 leicht fließen und so ein vorgeformtes Material 70 mit hoher Maßgenauigkeit bilden.
-
Vorzugsweise wird die Formgebungsvorrichtung 10 sofort nach dem Vorformen des Basismaterials 24 geschlossen. So wird der Hebemechanismus betätigt und die obere Form 14 näher zu der unteren Form 12 hin abgesenkt (vorwärts bewegt). Dann wird das ringförmige untere Ende 32 der oberen Form 14 auf dem Umfangsrand der ersten Vertiefung 30 in der unteren Form 12 platziert. Die zweiten Haltestifte 20 und die dritten Haltestifte 22 werden durch eine Reaktionskraft der unteren Form 12 und des Basismaterials 24 gestoppt und dadurch in Bezug zu der abgesenkten oberen Form 14 angehoben (rückwärts bewegt). Folglich werden die zweiten Haltestifte 20 und die dritten Haltestifte 22 in die dritten Behälterbohrungen 58 und die vierten Behälterbohrungen 60 eingeführt, die Anpressabschnitte 62, 64 werden in den gestuften Abschnitten 62, 64 platziert und die unteren Flächen der Anpressabschnitte 62, 64 werden mit den zweiten Innenflächen 56 ausgerichtet.
-
Durch Ausführen der oben genannten Schritte wird der Hohlraum 34 gebildet und das vorgeformte Material 70 (das Basismaterial 24) wird in eine Gestalt geformt, die der Gestalt des Hohlraums 34 entspricht. Der geformte Artikel 40 kann auf diese Weise hergestellt werden.
-
Während des Vorformungsschritts wird das Basismaterial 24 ausreichend zu dem vorgeformten Material 70 geformt. Daher wird das vorgeformte Material 70 während des Formgebungsschritts nicht mit hoher Formungsgeschwindigkeit geformt. Auch wenn dem vorgeformten Material 70 in gewissem Maß von der unteren Form 12 Wärme entzogen wird, kann der gesamte Hohlraum 34 auf zufriedenstellende Weise mit dem thermoplastischen Harz gefüllt werden. Folglich kann der geformte Artikel 40 mit hervorragender Maßgenauigkeit hergestellt werden.
-
Wie in 6 gezeigt, wird die obere Form 14 nach dem Kühlen und Aushärten des geformten Artikels 40 durch den Hebemechanismus angehoben (rückwärts bewegt), um die Formgebungsvorrichtung 10 zu öffnen. Ferner wird der erste Antrieb aktiviert, woraufhin die Ausstoßstifte 16 angehoben werden. Auf diese Weise kann der geformte Artikel 40 hinausgedrückt und aus der unteren Form 12 freigegeben werden. Ferner wird während dieses Schritts erreicht, dass die ersten Haltestifte 18 von der ersten Innenfläche 36 unter Einfluss der Federkräfte der Schraubenfedern hervorstehen.
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannte Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Veränderungen und Modifikationen können an der Ausführungsform vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
-
Beispielsweise gilt für die oben beschriebene Ausführungsform, dass obwohl die Ausstoßstifte 16 und die ersten Haltestifte 18 näher zu der unteren Form 12 hin abgesenkt (rückwärts bewegt) werden, die Ausstoßstifte 16 und die ersten Haltestifte 18 näher zu der oberen Form 14 hin angehoben (vorwärts bewegt) werden können, und die zweiten Haltestifte 20 und dritten Haltestifte 22 näher zu der oberen Form 14 hin angehoben (vorwärts bewegt) werden können, wodurch das Basismaterial 24 in Berührung mit der zweiten Innenfläche 56 gebracht wird. In diesem Fall können die ersten Haltestifte 18 durch einen Antrieb, ähnlich wie im Fall der Ausstoßstifte 16, angehoben und abgesenkt werden. Alternativ können Schraubenfedern verwendet werden, um Federkräfte auszuüben, die die zweiten Haltestifte 20 und die dritten Haltestifte 22 zu der unteren Form 12 hin vorspannen.
-
Obgleich ferner bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Ausstoßstifte 16 auf dieselbe Weise wirken wie die ersten Haltestifte 18 (d. h. die Ausstoßstifte 16 werden auch als untere Haltestifte verwendet), können die Ausstoßstifte 16 zusammen mit den ersten Haltestiften 18, die als unteren Haltestifte funktionieren, auch nur für die Freigabe des geformten Artikels 40 verwendet werden.
-
Ferner kann der Formgebungsschritt ohne Vorformungsschritt durchgeführt werden.
-
Bei einem Formgebungsverfahren und einer Vorrichtung für das Verfahren wird ein Basismaterial (24) auf Montageabschnitten (48, 50) unterer Haltestifte (16, 18) platziert, die von einer ersten Innenfläche (36) einer unteren Form (12) in einem offenen Zustand hervorstehen. Anpressabschnitte (62, 64) oberer Haltestifte (20, 22), die von einer zweiten Innenfläche (56) einer oberen Form (14) hervorstehen, werden in Berührung mit dem Basismaterial (24) gebracht. Nachfolgend wird das Basismaterial (24) zwischen den Montageabschnitten (48, 50) und den Anpressabschnitten (62, 64) angeordnet. Danach wird vorzugsweise ein Vorformen durchgeführt. Beispielsweise werden die unteren Haltestifte (16, 18) und die oberen Haltestifte (20, 22) zu der unteren Form (12) hin abgesenkt, so dass das Basismaterial (24) in Berührung mit der ersten Innenfläche (36) gebracht wird. Dann werden die untere Form (12) und die obere Form (14) geschlossen und das Basismaterial (24) wird zu dem geformten Artikel (40) geformt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
