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Die Erfindung betrifft eine Ziehvorrichtung zur Entnahme eines Profils aus faserverstärktem Kunststoff aus einem Harzinjektions-, Formgebungs- und/oder Härtungswerkzeug, mit wenigstens einem Greifer, der eine dem Profil zugewandte Fläche aufweist, die einen Kontaktabschnitt zur Anlage am Profil aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Entnahme eines Profils aus faserverstärktem Kunststoff aus einem Harzinjektions-, Formgebungs- und/oder Härtungswerkzeug, insbesondere mittels der vorgenannten Ziehvorrichtung.
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Faserverstärkte Kunststoffprofile werden üblicherweise im sogenannten Pultrusions- bzw. Strangziehverfahren gefertigt. Hierzu werden Verstärkungsfasern in Form von Faserrovings einer Imprägniereinrichtung, etwa einem Harzbad oder einem Harzinjektionswerkzeug, zugeführt. Während des Prozesses durchlaufen die Fasern mehrere Vorformstationen, wodurch sie an die gewünschte Profilform herangeführt werden. Zudem ist es üblich, Matten, Gewebe, Gelege oder Vliese in den Prozess zu integrieren, um die mechanischen Eigenschaften der fertigen Profile zu optimieren. Die imprägnierten Fasern durchlaufen ein Formgebungs- oder Härtungswerkzeug, aus dem sie durch eine sich anschließende Ziehvorrichtung mit konstanter Geschwindigkeit gezogen und somit kontinuierlich gefördert werden. Im Anschluss an die Ziehvorrichtung ist üblicherweise eine Ablängeinheit vorgesehen, die die fertigen Profile auf die gewünschte Länge zuschneidet.
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Zur Entnahme der Profile weisen bekannte Ziehvorrichtungen mehrere Greifer auf, von denen je zwei ein Paar bilden, das auf entgegengesetzten Seiten des Profils angeordnet ist und das Profil beidseitig klemmt. Eine derartige Ziehvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik ist in den 1 und 2 illustriert. Diese schließt sich an ein Härtungswerkzeug 2 an und weist zwei einander gegenüberliegende Greifer 4 auf, die zu beiden Seiten eines Profils 6 angeordnet sind. Die beiden Greifer 4 klemmen das Profil 6 und ziehen es in einer Abzugsrichtung A aus dem Härtungswerkzeug 2 heraus.
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Problematisch hierbei ist, dass durch die auf das Profil 6 ausgeübte Klemmkraft das Profil 6 knicken bzw. ausbeulen kann, insbesondere wenn es sich um ein dünnwandiges Profil 6 handelt, wie in 2b dargestellt ist. Dabei kann es sogar zur Zerstörung des Profils durch Einknicken kommen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Ziehvorrichtung bzw. ein Verfahren bereitzustellen, mit der bzw. dem sich auch sehr dünnwandige Profile schonend aus einem Werkzeug entnehmen lassen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist hierzu bei einer Ziehvorrichtung der eingangs genannten Art an der dem Profil zugewandten Fläche ein Ansaugbereich vorhanden, der einen Unterdruckraum zwischen sich und dem Profil begrenzt, in dem eine Ansaugvorrichtung endet, um einen Unterdruck im Unterdruckraum zu erzeugen. Der Unterdruckraum wird hierbei mithilfe der Ansaugvorrichtung teilweise evakuiert, um den gewünschten Unterdruck zu erzeugen. Erfindungsgemäß wird also zusätzlich oder alternativ zu einer durch den bzw. die Greifer ausgeübten Klemmkraft das Profil vom Greifer angesaugt, wodurch eine (zusätzliche) Reibungskraft zwischen Greifer und Profil erzeugt wird. Diese Reibungskraft ist ausreichend für einen zuverlässigen Transport des Profils, ohne dass das Profil stark geklemmt werden muss. Zudem verformt sich die Profiloberfläche auch bei gleichzeitiger Klemmung nicht oder deutlich weniger, als es bei Ziehvorrichtungen aus dem Stand der Technik der Fall ist, da sie durch den Unterdruck am Greifer gehalten wird. Auf diese Weise können auch sehr dünnwandige Profile schonend gefördert werden, und Ausschuss lässt sich weitestgehend vermeiden, was sich wiederum positiv auf die Herstellungskosten der Profile auswirkt.
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Eine konstruktiv einfache Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass vorzugsweise der Ansaugbereich vom Kontaktabschnitt umrahmt ist und/oder dass der Ansaugbereich eine flächige Aussparung begrenzt. Diese Aussparung bildet dann insbesondere den Unterdruckraum.
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Um einen konstanten Unterdruck zu gewährleisten, ist der Ansaugbereich bevorzugt von einer umlaufenden Dichtung umgeben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ansaugbereich etwa mittig in der dem Profil zugewandten Fläche angeordnet. Dies verhindert besonders zuverlässig ein Einknicken der Profiloberfläche bei dünnwandigen Profilen, wie es von ausschließlich durch Klemmung fixierten Profilen bekannt ist, da gerade der mittlere Bereich der Profiloberfläche durch den Unterdruck am Greifer gehalten wird. Insbesondere versagen die Profile erst bei deutlich höheren Klemmkräften. Daneben sind natürlich auch andere Ausgestaltungen denkbar.
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Vorzugsweise ist der wenigstens eine Greifer beweglich ausgebildet, um das Profil in einer Abzugsrichtung aus dem Harzinjektions-, Formgebungs- und/oder Härtungswerkzeug herauszuziehen. Dabei entspricht die Abzugsrichtung üblicherweise der Längsachse des Profils.
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In einer Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens zwei Greifer vorgesehen, was den Transport des Profils erleichtert.
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Dabei können die beiden Greifer ein Paar mit einander gegenüberliegenden Kontaktabschnitten bilden, die an entgegengesetzten Seiten des Profils angreifen. Im Fall eines solchen Greiferpaares kann neben dem Unterdruck zusätzlich eine Klemmkraft auf das Profil ausgeübt werden, wodurch dieses besonders sicher gehalten wird. Durch Ansaugen beider Oberflächen des Profils an jeweils einen Greifer des Greiferpaars kommt es zu einer zusätzlichen Stabilisierung, und seitliche Stege des Profils werden besser gestützt.
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Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die Greifer im Wechsel zueinander das zumindest eine Profil transportieren. Durch ein solches alternierendes Prinzip, nach dem die beiden Greifer arbeiten, wird eine kontinuierliche Förderung des Profils bzw. der Profile erreicht.
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Insbesondere können natürlich auch zwei Paare von Greifern vorgesehen sein, so dass durch das jeweils aktive Paar eine Klemmkraft verbunden mit einer durch den Unterdruck erzeugten Ansaugkraft auf das Profil ausgeübt und dieses ein Stück weit aus dem Werkzeug gezogen wird, woraufhin das zweite Greiferpaar übernimmt. So wird eine besonders zuverlässige und zugleich kontinuierliche Förderung erreicht.
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Alternativ ist es aufgrund der Ansaugwirkung durch den Unterdruck zwischen Profil und Greifer ebenso möglich, dass nur jeweils ein Greifer zur gleichen Zeit das Profil kontaktiert und aus dem Werkzeug fördert, wodurch sich Bauteile einsparen lassen und der Bauraum optimiert werden kann.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, das die folgenden Schritte aufweist:
- a) Anlegen von wenigstens einem Greifer mit einer dem Profil zugewandten Fläche mit einem Ansaugbereich an das Profil;
- b) Erzeugen eines Unterdrucks zwischen der dem Profil zugewandten Fläche und dem Profil;
- c) Bewegen des Greifers in einer Abzugsrichtung vom Harzinjektions-, Formgebungs- und/oder Härtungswerkzeug weg; und
- d) Lösen des Greifers durch Belüften eines zwischen Profil und Ansaugbereich begrenzten Unterdruckraums.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich im Strangziehverfahren hergestellte faserverstärkte Profile zuverlässig aus einem Werkzeug fördern, ohne dass es zu einer durch eine hohe Klemmkraft hervorgerufenen Verformung der Profiloberflächen kommt. Dadurch werden gerade dünnwandige Profile gegenüber bekannten Entnahmeverfahren geschont, insbesondere versagen die Profile erst bei deutlich höheren Klemmkräften. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich also Ausschuss vermeiden und dadurch die Herstellungskosten senken. Somit lassen sich relativ preisgünstig faserverstärkte Kunststoffprofile von hoher Qualität herstellen.
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Vorzugsweise sind dabei wenigstens zwei an entgegengesetzten Seiten des Profils angeordnete Greifer mit einander gegenüberliegenden Flächen mit Kontaktabschnitten vorgesehen, die beim Anlegen an das Profil zusätzlich eine Klemmkraft auf dieses ausüben. Dadurch ergibt sich eine besonders zuverlässige Förderung. Durch Ansaugen beider Flächen des Profils an jeweils einen Greifer des so gebildeten Greiferpaars kommt es zu einer zusätzlichen Stabilisierung, und seitliche Stege des Profils werden besser gestützt.
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In einer Weiterbildung sind wenigstens zwei Greifer vorgesehen, die sich alternierend bewegen, um nacheinander das zumindest eine Profil zu transportieren. Dadurch lässt sich eine kontinuierliche Förderung des faserverstärkten Profils erreichen. Während ein Greifer das Profil kontaktiert und transportiert, fährt der andere in die Ausgangsstellung zurück. Am Ende des Greifwegs übernimmt der zweite Greifer das Ziehen, ohne dass eine Unterbrechung der Förderung stattfindet.
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Des Weiteren gelten sämtliche mit Bezug auf die erfindungsgemäße Ziehvorrichtung genannten Merkmale, Weiterbildungen und Vorteile auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
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Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigt:
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1 eine Seitenansicht einer Ziehvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
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die 2a und 2b Schnittansichten der Ziehvorrichtung längs der Linie I-I in 1, ohne bzw. mit Ausübung einer Klemmkraft auf das Profil;
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3 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ziehvorrichtung, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird;
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die 4a und 4b Schnittansichten der Ziehvorrichtung längs der Linie II-II in 3, ohne bzw. mit Ausübung einer Klemmkraft auf das Profil; und
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5 ein Diagramm zum Vergleich der Stabilität von Profilen, die mit einer erfindungsgemäßen Ziehvorrichtung bzw. einer Ziehvorrichtung nach dem Stand der Technik gefördert werden.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Ziehvorrichtung 10, die der Entnahme eines Profils 12 aus faserverstärktem Kunststoff aus einem Harzinjektions-, Formgebungs- und/oder Härtungswerkzeug 14 dient. Die Ziehvorrichtung 10 weist mehrere, hier insgesamt vier Greifer 16 auf, die jeweils eine dem Profil 12 zugewandte Fläche 18 haben, die einen Kontaktabschnitt 20 zur Anlage am Profil 12 aufweist.
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Je zwei Greifer 16 bilden ein Paar mit einander gegenüberliegenden Kontaktabschnitten 20, die an entgegengesetzten Seiten 22, 23 des Profils 12 angreifen. Zudem weist jeder Greifer 16 an der dem Profil 12 zugewandten Fläche 18 einen Ansaugbereich 24 auf, der wiederum einen Unterdruckraum 26 zwischen sich und dem Profil 12 begrenzt. Dabei ist der Ansaugbereich 24 etwa mittig in der dem Profil 12 zugewandten Fläche 18 angeordnet und wird vom Kontaktabschnitt 20 umrahmt. Der Unterdruckraum 26 ist hier als flächige Aussparung ausgebildet, die einerseits vom Ansaugbereich 24 und andererseits vom Profil 12 begrenzt ist.
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Im Ansaugbereich 24 endet eine in 3 lediglich angedeutete Ansaugvorrichtung 28, die einen Unterdruck im Unterdruckraum 26 erzeugen kann. Um diesen Unterdruck zuverlässig aufrechtzuerhalten, ist der Ansaugbereich 24 bzw. der Unterdruckraum 26 von einer umlaufenden Dichtung 30 umgeben.
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Die Greifer 16 sind beweglich ausgebildet, um das Profil 12 in einer Abzugsrichtung A, die parallel zur Längsachse des Profils 12 verläuft, aus dem Werkzeug 14 herauszuziehen. Zu diesem Zweck wird das erste Paar von Greifern 16 mit der dem Profil 12 zugewandten Fläche 18 an das Profil 12 angelegt, wobei der Kontaktabschnitt 20 das Profil 12 unmittelbar kontaktiert. Anschließend wird durch teilweises Evakuieren mittels der Ansaugvorrichtung 28 ein Unterdruck im Unterdruckraum 26 erzeugt. Zusätzlich üben die Greifer 16 eine Klemmkraft auf das Profil 12 aus, insbesondere im Bereich der Kontaktabschnitte 20.
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Dann werden die Greifer 16 in der Abzugsrichtung A vom Werkzeug 14 wegbewegt, wodurch das Profil 12 ein Stück weit aus dem Werkzeug 14 herausgezogen wird, und schließlich werden die Greifer 16 durch Belüften des Unterdruckraums 26 mithilfe der Ansaugvorrichtung 28 vom Profil 12 gelöst und von diesem wegbewegt, wobei vor dem Lösen des ersten Greiferpaares bereits das zweite Paar von Greifern 16, die sich in ihrer Ausgangsstellung befinden, am Profil 12 angreift. Die beiden Greiferpaare bewegen sich alternierend und transportieren im Wechsel zueinander das Profil 12 bzw. mehrere bereits abgelängte Profile nacheinander, wodurch eine kontinuierliche Förderung erreicht wird.
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Alternativ zur gezeigten Ausgestaltung ist es ebenso möglich, anstatt einem Greiferpaar nur jeweils einen Greifer 16 vorzusehen, d. h. insgesamt also zwei Greifer 16, die sich alternierend bewegen, da durch den im Unterdruckraum 26 erzeugten Unterdruck das Profil 12 am jeweiligen Greifer 16 haftet.
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Wie aus 4b ersichtlich ist, wird aufgrund des Unterdrucks im Unterdruckraum 26 das Profil 12 kaum bzw. weniger verformt, als dies im Stand der Technik (siehe 2b) der Fall ist. Insbesondere knicken die an den Greifern 16 anliegenden Oberflächen nicht ein. Daher weist das Profil 12, das mit der erfindungsgemäßen Ziehvorrichtung 10 gefördert wird, eine erhöhte Stabilität auf, was es ermöglicht, eine höhere Klemmkraft auf dieses auszuüben, bevor es zum Versagen und zum Bruch des Profils 12 kommt.
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Dies kann 5 entnommen werden, die eine Kennlinie des erfindungsgemäß geförderten Profils 12 (Kurve K2) mit einer Kennlinie des nach dem Stand der Technik geförderten Profils 6 (Kurve K1) vergleicht. Dargestellt ist jeweils die zwischen den Greifern 16 und dem Profil 12 bzw. den Greifern 4 und dem Profil 6 wirkende Reibungskraft in Abhängigkeit von der Klemmkraft, die die Greifer 16 bzw. 4 ausüben. Aufgrund der durch den Unterdruck angesaugten Fläche ist die Reibungskraft zwischen den Greifern 16 und dem Profil 12 bei gleicher Klemmkraft deutlich höher als bei der Ausführung gemäß dem Stand der Technik.
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Zudem versagt das Profil 6, das gemäß dem Stand der Technik gefördert wird, bereits bei einer Klemmkraft F1, die ca. 25 % geringer als die Klemmkraft F2 ist, bei der das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geförderte Profil 12 einknickt.
