DE102021207763A1

DE102021207763A1 - Rotationsformwerkzeug

Info

Publication number: DE102021207763A1
Application number: DE102021207763.3A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: MODELMAKERIJ HENGELO BV
Current assignee: MODELMAKERIJ HENGELO BV
Priority date: 2021-07-20
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2023-01-26
Also published as: CN117677479A; WO2023001605A1

Abstract

Bei einem Rotationsformwerkzeug zur Urformung von Hohlkörpern, mit zwei Formhälften (12a, 12b), die in einer Gebrauchsstellung mit einander zugewandten Formhälftenöffnungen, die von sich in einer Flansch-Umfangsrichtung (14) um eine Hauptachse (15) herum erstreckenden ringförmigen Flanschabschnitten (13a, 13b) umrahmt sind, unter Begrenzung einer Formkammer aneinander gesetzt sind, wobei die Formhälften (12a, 12b) im Bereich der ringförmigen Flanschabschnitte (13a, 13b) mittels einer Spannvorrichtung (21) lösbar zusammengespannt sind, weist die Spannvorrichtung (21) eine Mehrzahl von in der Flansch-Umfangsrichtung (14) verteilte zwischen den beiden Flanschabschnitten (13a, 13b) wirksame fluidbetätigte Spanneinheiten (22) auf, die jeweils an dem einen Flanschabschnitt (13a) befestigt sind und am anderen Flanschabschnitt (13b) lösbar angreifen.

Description

Die Erfindung betrifft Rotationsformwerkzeug zur Urformung von Hohlkörpern, mit zwei Formhälften, die in einer Gebrauchsstellung mit einander zugewandten Formhälftenöffnungen, die von sich in einer Flansch-Umfangsrichtung um eine Hauptachse herum erstreckenden ringförmigen Flanschabschnitten umrahmt sind, unter Begrenzung einer Formkammer aneinander gesetzt sind, wobei die Formhälften im Bereich der ringförmigen Flanschabschnitte mittels einer Spanneinrichtung lösbar zusammengespannt sind.
Rotationsformwerkzeuge werden insbesondere in Rotationsformanlagen zum Rotationsformen von Kunststoff-Hohlkörpern eingesetzt. Dabei wird zunächst pulver- oder granulatförmiges Kunststoffmaterial, insbesondere ein Thermoplast, in den Formgebungshohlraum bzw. die Formkammer der Form eingebracht. Die gut wärmeleitende Form wird dann erhitzt, so dass eine Kunststoff-Schmelze entsteht. Durch die axiale Rotation des Rotationsformwerkzeugs wird die Schmelze Schicht um Schicht an den Innenflächen der Form abgelagert. Durch anschließendes Kühlen der Form erstarrt die an der Formwand abgelagerte Schicht, wodurch ein Kunststoff-Hohlkörper entsteht. Beim anschließenden Entformen wird der Kunststoff-Hohlkörper von der Form befreit.
Ein derartiges Rotationsformen von Kunststoff-Hohlkörpern ist bereits bekannt und wird beispielsweise in der WO 2013/164765 A2 beschrieben, wobei dort mehrere Mehrachsschwenkroboter eingesetzt werden, die für die biaxiale Rotation des Rotationsfernwerkzeugs sorgen.
Beim Rotationsformprozess sind die beiden Formhälften durch eine Spanneinrichtung zusammengespannt. Das Zusammenspannen der beiden Formhälften und anschließende Lösen nach dem Rotationsformprozess zum Zwecke der Entformung ist bei herkömmlichen Spannvorrichtungen aufwendig.
Aufgabe ist es daher, ein Rotationsformwerkzeug der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem sich das Spannen und das anschließende Lösen der beiden Formhälften voneinander kostengünstig, einfach und schnell ermöglichen lässt.
Diese Aufgabe wird durch ein Rotationsformwerkzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Das erfindungsgemäße Rotationsformwerkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Spannvorrichtung eine Mehrzahl von in der Flansch-Umfangsrichtung verteilte zwischen den beiden Flanschabschnitten wirksame fluidbetätigte Spanneinheiten aufweist, die jeweils an dem einen Flanschabschnitt befestigt sind und am anderen Flanschabschnitt lösbar angreifen.
Durch die Fluidbetätigung ist eine schnelle Aktivierung bzw. Deaktivierung der Spanneinheiten möglich, wodurch die Rüstzeit beim Spannen und beim Lösen der beiden Formhälften voneinander gegenüber herkömmlichen Spannvorrichtungen deutlich verringert werden kann.
Zudem ermöglichen die bei der Fluidbetätigung auftretenden höheren Spannkräfte größere, auf die Flanschabschnitte der Formhälften wirkende Schließkräfte, wodurch diese stärker miteinander verspannt werden, sodass eine Gratbildung beim Formen des Kunststoff-Hohlkörpers reduziert wird. Hierdurch fällt der Aufwand für die Nachbearbeitung geringer aus, es ergeben sich weniger Lufteinschlüsse im Kunststoff-Hohlkörper und bei der Trennung der Formhälften entsteht weniger Ausschuss.
In besonders bevorzugter Weise sind die Spanneinheiten jeweils mittels einer Federeinrichtung ständig in Richtung eines Spannzustandes vorgespannt und sind durch Fluidbeaufschlagung unter Überwindung der Federkraft der Federeinrichtung in eine Freigabestellung überführbar. Dadurch wird eine sogenannte Fail-Safe Funktion geschaffen, d. h. das Zusammenspannen der beiden Formhälften ist nicht von einer Fluiddruckbeaufschlagung abhängig, wodurch gewährbar geleistet ist, dass sich die beiden Formhälften während des Rotationsformprozesses, beispielsweise in Folge eines Fehlerfalls der zu Druckverlust oder zum Ausfall der Fluidbeaufschlagung führen kann, zusammengespannt bleiben, sich also nicht voneinander lösen können. Beim Trennen der beiden Formhälften voneinander kann dies jedoch mittels Fluiddruckbeaufschlagung erfolgen, wobei ein Druckstoß mit einem geeigneten Druckfluid, beispielsweise Druckluft, für eine schnelle Überführung der Spanneinheiten in die Freigabestellung sorgt, wodurch die beiden Formhälften schnell und einfach voneinander getrennt werden können.
In besonders bevorzugter Weise weisen die Spanneinheiten jeweils einen Spannstößel auf, der mit zugeordneten Verriegelungselementen zusammenwirkt und durch die Federeinrichtung in die Spannstellung vorgespannt ist, in der der Spannstößel die Verriegelungselemente in eine Verriegelungsstellung in Eingriff mit dem anderen Flanschabschnitt drückt, wobei der Spannstößel durch Fluiddruckbeaufschlagung entgegen der Federkraft der Federeinrichtung in eine Freigabestellung bewegbar ist, die den Verriegelungselementen eine Bewegung in eine den anderen Flanschabschnitt freigebende Entriegelungsstellung ermöglicht.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Spanneinheiten jeweils ein Spanneinheits-Gehäuse auf, in dem ein mit dem Spannstößel verbundener Kolben mittels Fluiddruckbeaufschlagung durch ein Druckfluid beweglich gelagert ist, wobei der Kolben des Gehäuseinnenraum des Spanneinheits-Gehäuses in zwei Arbeitskammern unterteilt, von denen eine erste Arbeitskammer durch das Druckfluid druckbeaufschlagbar ist und die zweite Arbeitskammer von der Federeinrichtung durchsetzt ist. Die Spanneinheiten können also jeweils als einfach wirkende Druckzylinder, insbesondere Pneumatik-Zylinder, ausgebildet sein.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Federeinrichtung einerseits an einem Federlager ortsfest gelagert und andererseits greift sie an einer der zweiten Arbeitskammer zugewandten Kolben-Seite derart an, dass der Spannstößel über seine Verbindung mit dem Kolben in die Spannstellung vorgespannt ist.
Es ist möglich, dass die Federeinrichtung wenigstens eine Druckfeder aufweist, wobei vorzugsweise die Druckfeder als Schraubenfeder ausgebildet ist und auf einem Basisabschnitt des Spannstößels, den Basisabschnitt koaxial umschließend, beweglich gelagert ist. Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen der Federeinrichtung möglich. Ferner ist eine Lagerung der Feder auf dem Spannstößel nicht zwingend notwendig.
In besonders bevorzugter Weise weist der Spannstößel einen mit den Verrieglungselementen in Eingriff stehenden Konusabschnitt auf, der sich zu einem freien Ende des Spannstößels hin verbreitert, derart, dass die Verriegelungselemente in der vorgegebenen Spannstellung durch einen breiten Bereich des Konusabschnittes nach radial außen in die Verriegelungsstellung gedrückt sind und die Verriegelungselemente beim fluiddruckbeaufschlagten Endriegeln und der dadurch verbundenen Bewegung des Spannstößels mit einem schmäleren Bereich des Konusabschnitts in Eingriff kommen, so dass sie nach radial innen, ein Entriegeln bewirkend, bewegbar sind.
In besonders bevorzugter Weise sind die Verriegelungselemente als Wälzkörper, insbesondere Kugeln, ausgebildet. Die Spanneinheiten können mit einer Kugelverriegelung ausgestattet sein.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist den Verriegelungselementen einer jeweiligen Spanneinheit eine Verriegelungselement-Führungseinrichtung zugeordnet zur Führung der Verriegelungselemente zwischen der Verriegelungsstellung und der Entriegelungsstellung.
In besonders bevorzugter Weise weist die Verriegelungselement-Führungseinrichtung ein Führungsrohr auf, das mit dem Spanneinheits-Gehäuse verbunden ist, derart, dass der Spannstößel in das Führungsrohr eingetaucht ist, wobei das Führungsrohr an seiner Mantelfläche in Umfangsrichtung des Führungsrohrs verteilt angeordnete Öffnungen aufweist, durch die die Verriegelungselemente in der Spannstellung über die Mantelfläche des Führungsrohrs hinaus nach radial außen abstehen.
In besonders bevorzugter Weise sind die Öffnungen kreisrund ausgebildet, mit einem Öffnungsdurchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der insbesondere kugelförmigen Verriegelungselemente. Dadurch wird verhindert, dass die kugelförmigen Verriegelungselemente nach radial außen aus dem Führungsrohr herausfallen.
In besonders bevorzugter Weise weisen die Spanneinheiten jeweils eine Abstoßvorrichtung auf, durch die die Flanschabschnitte bei aufgehobenem Spannvorgang voneinander wegdrückbar sind. Dadurch wird also bereits beim Überführen der Spanneinheiten in die Freigabestellung proaktiv eine Relativbewegung der beiden Formhälften voneinander weg bewirkt.
In besonders bevorzugter Weise weist die Abstoßvorrichtung als Komponenten das Führungsrohr und den Spannstößel und einen am anderen Flanschabschnitt ausgebildeten Abstoßabschnitt auf, wobei der Spannstößel in der Entriegelungsstellung, das Führungsrohr durchsetzend aus dem freien Ende des Führungsrohrs heraustritt, in Anlage mit dem Abstoßabschnitt kommt, so dass die beiden Flanschabschnitte voneinander wegdrückbar sind.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotationsformwerkzeugs,
2 eine Seitenansicht auf das Rotationsformwerkzeug von 1,
3 eine Seitenansicht auf eine Spanneinheit der Spannvorrichtung des erfindungsgemäßen Rotationsformwerkzeugs von 1 und
4 einen Schnitt durch die Spanneinheit von 3 entlang der Linie IV-IV.

Die 1 bis 4 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotationsformwerkzeugs 11. Derartige Rotationsformwerkzeuge 11 werden zur Urformung von Hohlkörpern (nicht dargestellt) eingesetzt.
Bei der Urformung werden aus einer „Masse“, also einer Urform, Produkte beispielsweise Hohlkörper hergestellt. Beim Rotationsformen ist diese „Masse“ bei einer Schmelztemperatur zu einer Schmelze schmelzbares und unterhalb der Schmelztemperatur aushärtbares Material. Beim Rotationsformen von Kunststoff wird als schmelzbares Material ein insbesondere als Pulver vorliegendes Thermoplast, beispielsweise Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), verwendet. Neben Polyethylen oder Polypropylen sind auch andere Thermoplaste einsetzbar, insbesondere auch solche bei denen der Schmelzbereich zwischen der Schmelztemperatur und der Zersetzungstemperatur, ab der der Thermoplast thermisch zersetzt wird, relativ eng ist.
Prinzipiell wäre es jedoch auch denkbar, andere schmelzbare Materialien einzusetzen, beispielsweise Harze, niederschmelzende Metalle, Schokolade, Fette oder andere Materialien.
Im Folgenden wird das Rotationsformwerkzeug 11 jedoch am Beispielsfall der Herstellung von Kunststoff-Hohlkörpern beschrieben.
Rotationsformwerkzeuge 11 werden in Rotationsformvorrichtungen (nicht dargestellt) eingesetzt. Das erfindungsgemäße Rotationsformwerkzeug 11 lässt sich bei verschiedenen Arten von Rotationsformvorrichtungen verwenden. Beispielsweise kann das Rotationsformwerkzeug 11 oder mehrere der Rotationsformwerkzeuge 11 in sogenannten Rundläufermaschinen eingesetzt werden, die um eine vertikale Drehachse drehbar sind und mehrere Auslegerarme aufweisen, an denen jeweils ein derartiges Rotationsformwerkzeug 11 angekoppelt ist. Die Auslegearme wiederrum führen eine zumindest biaxiale Rotation oder eine sogenannte „Rock'n'Roll-Bewegung“ aus, um den nachfolgend noch näher beschriebenen Rotationsformprozess durchzuführen. Als Alternative zu Rundläufermaschinen kann das Rotationsformwerkzeug 11 auch bei einer Rotationsformvorrichtung eingesetzt werden, die wenigstens einen Mehrachs-Schwenkroboter aufweist. Das Rotationsformwerkzeug 11 ist in diesem Fall an einen Schwenkarm des Schwenkroboters angekoppelt.
Wie insbesondere in den 1 und 2 gezeigt, besitzt das Rotationsformwerkzeug zwei Formhälften 12a, 12b, die in einer in den 1 und 2 gezeigten Gebrauchsstellung mit einander zugewandten Formhälftenöffnungen (nicht dargestellt) unter Begrenzung einer Formkammer (nicht dargestellt) aneinander gesetzt sind.
Die beiden Formhälften 12a, 12b besitzen jeweils ringförmige Flanschabschnitte 13a, 13b, die sich in einer Flansch-Umfangsrichtung 14 um eine Hauptachse 15 herum um die Formhälften 12a, 12b erstrecken und diese umrahmen.
Wie ferner in den 1 und 2 gezeigt, sind den beiden Formhälften 12a, 12b jeweils käfigartige Gestelle 16a, 16b zugeordnet, die sich um den Außenumfang der Formhälften 12a, 12b herum erstrecken. Die Formhälften 12a, 12b sind an den zugeordneten Gestellen 16a, 16b befestigt. Die Gestelle 16a, 16b besitzen jeweils einem zugeordneten Formhälften-Boden 17a, 17b zugeordneten Plattform-Abschnitt 18a, 18b, der eine mechanische Schnittstelle zum Anschluss an einen Auslegerarm einer Rundläufermaschine oder zur Ankopplung an einen Schwenkarm eines Mehrachs-Schwenkroboters dient.
Wie ferner in den 1 und 2 gezeigt, besitzen die ringförmigen Flanschabschnitte 13a, 13b in Flansch-Umfangsrichtung 14 verteilt angeordnete Laschen 19, die jeweils eine Durchgangsöffnung (nicht dargestellt) aufweisen, die in nachfolgend noch beschriebener Weise wirksam sind.
Die beiden Formhälften 12a, b sind im Bereich der ringförmigen Flanschabschnitte 13a, 13b mittels einer Spanneinrichtung 21 lösbar zusammengespannt.
Die Spanneinrichtung 21 besitzt eine Mehrzahl von in der Flansch-Umfangsrichtung 14 verteilte zwischen den beiden Flanschabschnitten 13a, 13b wirksame fluidbetätigte Spanneinheiten 22, die jeweils an dem einen Flanschabschnitt 13a befestigt sind und am anderen Flanschabschnitt 13a lösbar angreift.
Die 3 und 4 zeigen eine der Spanneinheiten 22 der Spanneinrichtung 21.
Die Spanneinheiten 22 sind identisch zueinander aufgebaut, so dass im Folgenden die Beschreibung einer einzelnen Spanneinheit 22 auch auf die anderen Spanneinheiten zutrifft.
Die Spanneinheit 22 besitzt ein Spanneinheits-Gehäuse 23, mit einem Gehäusedeckel 24 und einem diesem gegenüberliegenden Gehäuseboden 25, wobei sich zwischen Gehäusedeckel 24 und Gehäuseboden 25 ein zylindrischer Wandabschnitt 26 erstreckt. Wie im gezeigten Beispielsfall sind Gehäusedeckel 24, Gehäuseboden 25 und zylindrischer Wandabschnitt 26 voneinander separate Bauteile, die mittels Gewindestangen und zugehörigen Muttern 27 zusammengespannt sind.
Wie insbesondere in 4 gezeigt, ist in einem Gehäuseinnenraum 28 ein Kolben 29 beweglich aufgenommen, der den Gehäuseinnenraum 28 in zwei Arbeitskammern 30a, 30b unterteilt. Der Kolben 29 ist mit einem Spannstößel 31 verbunden. Der Spannstößel 31 ist über eine im Gehäuseboden 35 ausgebildete Bodenöffnung 32 aus dem Gehäuseinnenraum 28 des Spanneinheits-Gehäuses 23 herausgeführt. Die Spanneinheit 22 ist im gezeigten Beispielsfall als einfach wirkender Druckzylinder ausgebildet, wobei der obere Arbeitsraum 30a mit einem Druckfluid, insbesondere Druckluft, fluiddruckbeaufschlagbar ist. Hierzu ist am Gehäusedeckel 24 ein Fluidanschluss 33 vorgesehen, der zweckmäßigerweise als Fitting, beispielsweise in Form eines T-Stücks, ausgebildet ist.
Zum Druckanschluss kann beispielsweise eine flexible Druckleitung verwendet werden, die von einer beispielsweise an der oberen Formhälfte 12a angeordneten Verteilereinheit 34 zum Fluidanschluss geführt ist. Die zentrale Verteilereinheit 34 wird wiederum von einer Druckfluidquelle, insbesondere Druckluftquelle, gespeist und verteilt dann das Druckfluid über entsprechende Fluidleitungen an die einzelnen Spanneinheiten 22.
Wie insbesondere in 4 gezeigt, ist im gezeigten Beispielsfall die obere Arbeitskammer 30a mit Druckfluid fluiddruckbeaufschlagbar, während die untere Arbeitskammer 30b von einer Federeinrichtung 35 durchsetzt ist. Die Spanneinheiten 22 sind also nach Art eines einfach wirkenden Druckzylinders ausgebildet.
Die Federeinrichtung 35 besitzt im geteilten Beispielsfall ein Federelement 36 in Form einer Druckfeder. Die Druckfeder ist im gezeigten Beispielsfall als Schraubenfeder ausgebildet und ist auf einem Basisabschnitt 37 des Spannstößels 31 beweglich gelagert. Das Federelement 36 in Form der Druckfeder stützt sich einerseits an einem Federlager 38 ab, das im gezeigten Beispielsfall als Lagerscheibe ausgebildet ist, die im Inneren eines nachfolgend noch näher beschriebenen Führungsrohrs 39 einer Verriegelungselement-Führungseinrichtung 40 befestigt ist. Die Lagerscheibe besitzt eine zentrale Durchbrechung 41, die vom Basisabschnitt 37 des Spannstößels durchsetzt ist.
Das Federelement 36 stützt sich andererseits an einer der unteren Arbeitskammer 30b zugewandten Kolben-Seite 42 ab.
Insgesamt wird durch eine derartige Ausgestaltung mit einer oberen fluiddruckbeaufschlagbaren Arbeitskammer 30a und einer unteren mittels der Federeinrichtung 35 durchsetzten unteren Arbeitskammer 30b bewirkt, dass die Spannkraft der Federeinrichtung 35 den Kolben 29 und damit den Spannstößel 31 bei nicht fluiddruckbeaufschlagter oberen Arbeitskammer 30a nach oben drückt.
Wie bereits erwähnt ist der Spannstößel 31 mit dem Kolben 29 verbunden. Hierzu besitzt der Spannstößel 31 einen stiftartigen Lagerabschnitt 43 mit gegenüber dem Basisabschnitt 37 kleineren Durchmesser. Der Lagerabschnitt 43 durchsetzt eine zentrale Durchgangsöffnung 44 im Kolben. Zweckmäßigerweise besitzen die zentrale Durchgangsöffnung 44 im Kolben 29 ein Innengewinde und der stiftartige Lagerabschnitt 43 ein Außengewinde, wodurch Spannstößel 31 und Kolben durch die so geschaffene Schraubverbindung lösbar miteinander verbunden sind.
Wie insbesondere die 4 zeigt, ragt ein Abschnitt des stiftartigen Lagerabschnitts 43 in die obere Arbeitskammer 30a hinein. Der Durchgang zwischen den Lagerabschnitt, der sich im Bereich der zentralen Durchgangsöffnung im Kolben befindet und der Wandung der zentralen Durchgangsöffnung ist mit einer Dichtkappe 45 fluiddicht abgedichtet.
Zur fluiddichten Abdichtung wird ferner noch ein an der Mantelfläche des Kolbens 29 in einer Ringnut 46 aufgenommene Ringdichtung, beispielsweise in Form eines Dichtrings 70, beispielsweise Ringschnurdichtrings, verwendet, wodurch eine fluiddichte Abdichtung zwischen der Mantelfläche des Kolbens 29 und der Innenwandung des zylindrischen Wandabschnitts 26 des Spanneinheitsgehäuse 23 erzielt wird. Es ist ferner noch ein weiterer Dichtring 47 vorgesehen, der zwischen der Stirnseite des zylindrischen Wandabschnitts 26 und dem Gehäusedeckel 24 angeordnet ist.
Die beiden Dichtringe 46, 47 und die Dichtkappe 45 bestehen aus speziellem Dichtungsmaterial, das bis zu einer Temperatur von 300°C hitzebeständig ist.
Wie ferner in 4 gezeigt, ist das Spanneinheits-Gehäuse 23 mittels einer Montageplatte 48 an der oberen Formhälfte 12a zugeordneten Gestell 16a befestigt.
Die Montageplatte 48 ist zudem mit Gewindestangen 64 mit dem Gehäuseboden 25 verbunden, wodurch eine Höhenjustierung des Spanneinheits-Gehäuses 23 relativ zur Montageplatte 48 möglich ist.
Der Spannstößel 31 wirkt mit zugeordneten Verriegelungselementen 49 zusammen und ist durch die Federeinrichtung 35 in eine Spannstellung 50 vorgespannt, in der der Spannstößel 31 die Verriegelungselemente 49 in eine Verriegelungsstellung 51 in Eingriff mit dem anderen Flanschabschnitt 13b drückt, wobei der Spannstößel 31 durch Fluiddruckbeaufschlagung der oberen Arbeitskammer 30a entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 35 in eine Freigabestellung (nicht dargestellt) bewegbar ist, die den Verriegelungselementen 49 eine Bewegung in eine den anderen Flanschabschnitt 13b freigebenden Entriegelungsstellung (nicht dargestellt) ermöglicht.
Der Spannstößel 31 weist einen mit dem Verriegelungselement 49 in Eingriff stehenden Konusabschnitt 52 auf. Der Konusabschnitt 52 ist in axialer Verlängerung des Basisabschnitts 37 zum freien Ende des Spannstößels hin ausgebildet. Der Konusabschnitt 52 verbreitert sich zum freien Ende 53 des Spannstößels, derart, dass die Verriegelungselemente 49 in der vorgespannten Spannstellung 50 durch einen breiten Bereich des Konusabschnitts 52 nach radial außen in die Verriegelungsstellung 51 gedrückt sind und die Verriegelungselemente beim fluiddruckbeaufschlagten Entriegeln und der dadurch verbundenen Bewegung des Spannstößels mit schmäleren Bereichen des Konusabschnitts 52 in Eingriff kommen, so dass sie nach radial innen ein Entriegeln bewirkend bewegbar sind.
Wie beispielhaft in 4 gezeigt, sind die Verriegelungselemente 51 als Wälzkörper in Form von Kugeln ausgebildet. Den Verriegelungselementen 49 einer jeweiligen Spanneinheit 22 ist die bereits erwähnte Verriegelungselement-Führungseinrichtung 40 zugeordnet, die für eine Führung der Verriegelungselemente 49 zwischen der Verriegelungsstellung 51 und der Entriegelungsstellung sorgt.
Die Verriegelungselement-Führungseinrichtung 40 besitzt das bereits erwähnte Führungsrohr 39, das einerseits im Bereich der Bodenöffnung 32 des Gehäusebodens 25 am Gehäuseboden 25 befestigt ist eine zentrale Durchgangsöffnung 54 in der Montageplatte 48 durchsetzt, wobei der Spannstößel 31 in das Führungsrohr 39 eingetaucht ist.
Wie insbesondere in 4 gezeigt, schließt sich in axialer Verlängerung des Konusabschnitts des Spannstößels 31 ein das freie Ende 53 des Spannstößels 31 aufweisender Lagerkopf 55 an, wobei der Übergang zwischen den Konusabschnitt 52 und dem Lagerkopf 55 durch eine Ringschulter 56 gebildet ist, auf dem in Umfangsrichtung des Spannstößels 31 verteilt angeordnet die kugelförmigen Verriegelungselemente 49 gelagert sind. Zur Verriegelungselement-Führungseinrichtung 40 gehört ferner noch eine Führungseinheit 57, die der unteren Formhälfte 12b und den unteren Gestell 16b zugeordnet ist. Die Führungseinheit 57 ist am unteren Gestell 16b befestigt.
Die Führungseinheit 57 besitzt einen mit einer zentralen Öffnung 58 ausgestatteten Scheibenabschnitt 59, der zur Befestigung am unteren Gestell 16b dient. Insbesondere einstückig mit dem Scheibenabschnitt 58 ist ein Hülsenabschnitt 60 verbunden, dessen frei nach unten ragende Stirnseite nach innen abgeschrägt ist und damit als Anlagefläche 61 für die kugelförmigen Verriegelungselemente 49 dient. In der Spannstellung 50 der Spanneinheit 22 befinden sich die kugelförmigen Verriegelungselemente 49 - wie erwähnt - in der Verriegelungsstellung 51 und daher in Anlage zur Anlagefläche 61.
Dies erfolgt dadurch, dass der die Mantelfläche des Führungsrohrs 39 über die Umfangsrichtung des Führungsrohrs verteilt angeordnete Öffnungen 62 aufweist, durch die die Verriegelungselemente 49 in der Spannstellung über die Mantelfläche des Führungsrohrs 39 nach radial außen abstehen, so dass sie an der Anlagefläche 61 außerhalb des Führungsrohrs am Hülsenabschnitt 60 der Führungseinheit 57 in Anlage gebracht sind.
Die Spanneinheiten 22 besitzen jeweils eine Abstoßvorrichtung 80, durch die die Flanschabschnitte 13a, b bei aufgehobenen Spannvorgang voneinander wegdrückbar sind.
Die Abstoßvorrichtung 80 weist als Komponenten das Führungsrohr 39 und den Spannstößel 31 und einen am anderen Flanschabschnitt ausgebildeten Abstoßabschnitt (nicht dargestellt) auf, wobei der Spannstößel 31 in der Freigabestellung, das Führungsrohr 39 durchsetzend aus dem freien Ende des Führungsrohrs 39 heraustritt, in Anlage mit dem Abstoßabschnitt kommt, so dass die beiden Flanschabschnitte 13a, b voneinander wegdrückbar sind.
Die Funktion des erfindungsgemäßen Rotationsformwerkzeugs 11 ist wie folgt zu beschreiben:

Vor der Durchführung eines Rotationsformprozesses, müssen die beiden Formhälften 12a, 12b mit ihren einander zugewandten Formhälftenöffnungen zusammengespannt werden.

Die beiden Formhälften 12a, 12b sind an den zugeordneten Gestellen 16a, 16b befestigt. Am oberen Gestell 16a sind über die Flansch-Umfangsrichtung 14 verteilt die Spanneinheiten 22 befestigt. Am zugeordneten unteren Gestell 16b sind die Führungseinheiten 57 befestigt. Die beiden Gestelle 16a, 16b mit den Formhälften 12a, 12b werden so zueinander positioniert, dass die Öffnungen der seitlich über die Außenseite der Flanschabschnitte 13a, 13b hinausstehende Laschen 19a, 19b in etwa fluchtend zueinander ausgerichtet sind. Die Spanneinheiten 22 werden über den Verteiler mit Druckfluid, insbesondere Druckluft beaufschlagt, wodurch die Spannstößel nach unten fahren, so dass sich die kugelförmigen Verriegelungselemente 49 in ihre Entriegelungsstellung bewegen und das Einfahren des Führungsrohrs 39 durch die Öffnungen der Laschen 19a, 19b nicht behindern.
Durch Absenken des oberen Gestells 16a fahren die Führungsrohre 39 der Spanneinheiten 22 in die jeweils gegenüberliegende Öffnung der Lasche 19b der unteren Formhälfte 12b und die zentrale Öffnung 59 des zugeordneten Scheibenabschnitts 58 ein und bewirken dabei ein Zentrieren der beiden Formhälften 12a, 12b zueinander. Durch weiteres Absenken gelangt das Führungsrohr 39 mit seinen Öffnungen 62 unterhalb des Hülsenabschnitts 60 der Führungseinheit, die - wie bereits erwähnt - am unteren Gestell 16b befestigt ist.
Anschließend werden die Spanneinheiten 22 druckentlastet, insbesondere die oberen Arbeitskammern werden entlüftet, wodurch die Federkraft der Federeinrichtung 35 den Kolben 29 und damit den Spannstößel 31 nach oben drückt, wodurch ein breiterer Bereich des Konusabschnitts 52 mit den kugelförmigen Verriegelungselementen 49 in Kontakt kommt und diese nach radial außen in ihrer Verriegelungsstellung 51 drückt, so dass die über die Mantelfläche des Führungsrohrs 39 hinausstehenden Abschnitte der kugelförmigen Verriegelungselemente 49 auf die Schräge des Hülsenabschnitts 60 drücken und dabei die beiden Formhälften 12a, 12b zusammenspannen. Durch dieses gleichzeitige Verspannen verteilt über den Umfang der Flanschabschnitte 13a, 13b wird eine gleichmäßige Verspannung der beiden Formhälften 12a, 12b mit hoher Spannkraft bewirkt.
Anschließend kann der Rotationsformprozess durchgeführt werden.
Nach Beendigung des Rotationsformprozesses müssen die beiden Formhälften 12a, 12b zum Zwecke der Entformung wieder voneinander getrennt werden. Hier kommt die bereits erwähnte Abstoßvorrichtung 80 in Funktion.
Wie bereits erwähnt, befinden sich die Verriegelungselemente 49 in ihrer Verriegelungsstellung 51, wenn die oberen Arbeitskammern der Spanneinheiten druckentlastet sind, so dass die Federkraft der Federeinrichtung 35 die Kolben 29 der Spanneinheiten 22 und die Spannstößel 31 nach oben drücken. Zum Trennen der beiden Formhälften 12a, 12b werden nun die Spanneinheiten 22 über die Verteilereineheit 34 mit Druckfluid beaufschlagt, d. h. insbesondere die oberen Arbeitskammern 30a der Spanneinheiten 22 werden mit Druckluft beaufschlagt. Dies bewirkt eine Bewegung der Kolben 29 der Spanneinheiten 22 nach unten - dieser Prozess findet bei allen Spanneinheiten 22 gleichzeitig statt -. Dabei bewegt sich der Spanstößel 31 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 35 nach unten und tritt aus dem freien Ende des Führungsrohrs 39 heraus, und stößt sich an der Abstoßfläche am unteren Gestell 16b ab, wobei durch die Abwärtsbewegung des Spannstößels 31 gleichzeitig die kugelförmigen Verriegelungselemente 49 nach radial innen in ihre Entriegelungsstellung bewegt werden. Durch das gleichzeitige Abstoßen der unteren Enden der Spannstößel 31 an den zugeordneten Abstoßabschnitten bzw. Abstoßflächen werden die beiden Formhälften 12a, 12b voneinander weggedrückt, so dass das Öffnen und voneinander Trennen der Formhälften 12a, 12b und damit das nachfolgende Entformen erleichtert wird.
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

WO 2013164765 A2 [0003]

Claims

Rotationsformwerkzeug zur Urformung von Hohlkörpern, mit zwei Formhälften (12a, 12b), die in einer Gebrauchsstellung mit einander zugewandten Formhälftenöffnungen, die von sich in einer Flansch-Umfangsrichtung (14) um eine Hauptachse (15) herum erstreckenden ringförmigen Flanschabschnitten (13a, 13b) umrahmt sind, unter Begrenzung einer Formkammer aneinander gesetzt sind, wobei die Formhälften (12a, 12b) im Bereich der ringförmigen Flanschabschnitte (13a, 13b) mittels einer Spannvorrichtung (21) lösbar zusammengespannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (21) eine Mehrzahl von in der Flansch-Umfangsrichtung (14) verteilte zwischen den beiden Flanschabschnitten (13a, 13b) wirksame fluidbetätigte Spanneinheiten (22) aufweist, die jeweils an dem einen Flanschabschnitt (13a) befestigt sind und am anderen Flanschabschnitt (13b) lösbar angreifen.
Rotationsformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinheiten (22) jeweils mittels einer Federeinrichtung (35) ständig in Richtung eines Spannzustandes vorgespannt und durch Fluidbeaufschlagung unter Überwindung der Federkraft der Federeinrichtung (35) in einen Freigabezustand überführbar sind.
Rotationsformwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinheiten (22) jeweils einen Spannstößel (31) aufweisen, der mit zugeordneten Verriegelungselementen (49) zusammenwirkt und durch die Federeinrichtung (35) in eine Spannstellung (50) vorgespannt ist, in der der Spannstößel (31) die Verriegelungselemente (49) in eine Verriegelungsstellung (51) in Eingriff mit dem anderen Flanschabschnitt (13b) drückt, wobei der Spannstößel (31) durch Fluiddruckbeaufschlagung entgegen der Federkraft der Federeinrichtung (35) in die Freigabestellung bewegbar ist, die den Verriegelungselementen (49) eine Bewegung in eine den anderen Flanschabschnitt (13b) freigebende Entriegelungsstellung ermöglicht.
Rotationsformwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinheiten (22) jeweils ein Spanneinheits-Gehäuse (23) aufweisen, in dem ein mit dem Spannstößel (31) verbundener Kolben (29) mittels Fluiddruckbeaufschlagung durch ein Druckfluid beweglich gelagert ist, wobei der Kolben (29) einen Gehäuseinnenraum (28) des Spanneinheits-Gehäuses (23) in zwei Arbeitskammern (30a, 30b) unterteilt, von denen eine erste Arbeitskammer (30a) durch das Druckfluid druckbeaufschlagbar ist und die zweite Arbeitskammer (30b) von der Federeinrichtung (35) durchsetzt ist.
Rotationsformwerkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens ein Federelement (36) aufweisende Federeinrichtung (35) einerseits an einem Federlager (38) ortsfest gelagert ist und andererseits an einer der zweiten Arbeitskammer (30b) zugewandten Kolben-Seite derart angreift, dass der Spannstößel (31) über seine Verbindung mit dem Kolben (29) in die Spannstellung (50) vorgespannt ist.
Rotationsformwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Federelement (36) der Federeinrichtung (35) als Druckfeder ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Druckfeder als Schraubenfeder ausgebildet ist und auf einem Basisabschnitt (37) des Spannstößels (31), den Basisabschnitt (37) koaxial umschließend, beweglich gelagert ist.
Rotationsformwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannstößel (31) einen mit den Verriegelungselementen (49) in Eingriff stehenden Konusabschnitt (52) aufweist, der sich zu einem freien Ende (53) des Spannstößels (31) hin verbreitert, derart, dass die Verriegelungselemente (49) in der vorgespannten Spannstellung (50) durch einen breiten Bereich des Konusabschnitts (52) nach radial außen in die Verriegelungsstellung (51) gedrückt sind und die Verriegelungselemente (49) beim fluiddruckbeaufschlagten Entriegeln und der dadurch verbundenen Bewegung des Spannstößels (31) mit schmäleren Bereichen des Konusabschnitts (52) in Eingriff kommen, so dass sie nach radial innen ein Entriegeln bewirkend bewegbar sind.
Rotationsformwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungselemente (49) als Wälzkörper, insbesondere Kugeln, ausgebildet sind.
Rotationsformwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Verriegelungselementen (49) einer jeweiligen Spanneinheit (22) eine Verriegelungselement-Führungseinrichtung (40) zugeordnet ist zur Führung der Verriegelungselemente (49) zwischen der Verriegelungsstellung (51) und der Entriegelungsstellung.
Rotationsformwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungselement-Führungseinrichtung (40) ein Führungsrohr (39) aufweist, das mit dem Spanneinheits-Gehäuse (23) verbunden ist, derart, dass der Spannstößel (31) in das Führungsrohr (39) eingetaucht ist, wobei das Führungsrohr (39) an seiner Mantelfläche in Umfangsrichtung des Führungsrohrs (39) verteilt angeordnete Öffnungen (63) aufweist, durch die die Verriegelungselemente (49) in der Spannstellung (50) über die Mantelfläche des Führungsrohrs (39) hinaus nach radial außen abstehen.
Rotationsformwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (63) kreisrund ausgebildet sind, mit einem Öffnungsdurchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der insbesondere kugelförmigen Verriegelungselemente (49) .
Rotationsformwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinheiten (22) jeweils eine Abstoßvorrichtung (62) aufweisen, durch die die Flanschabschnitte (13a, 13b) bei aufgehobenem Spannvorgang voneinander wegdrückbar sind.
Rotationsformwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstoßvorrichtung (62) als Komponenten das Führungsrohr (39) und den Spannstößel (31) und einen am anderen Flanschabschnitt (13b) ausgebildeten Abstoßabschnitt aufweist, wobei der Spannstößel (31) in der Entriegelungsstellung, das Führungsrohr durchsetzend aus dem freien Ende des Führungsrohrs (39) heraustritt, in Anlage mit dem Abstoßabschnitt kommt, so dass die beiden Flanschabschnitte (13a, 13b) voneinander wegdrückbar sind.