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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende Pressmaschine,
die eine Heisspressung für schichtartige Materialien wie
Prepreg durchführt und Werkstücke mit demselben
Querschnitt kontinuierlich formt.
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Hintergrund
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Strukturmaterialien,
die mit laminiertem Prepreg geformt sind, insbesondere solche mit
Kohlenstofffasern als Stabilisierung des Prepregs werden für
Aerospace-Anwendungen (z. B. Holm zum Verstärken einer
Leitwerksanordnung des Luftfahrzeugs) o. ä. eingesetzt,
da sie geringes Gewicht haben und ihre Eigenstabilität
sowie spezifische Festigkeit hoch sind. Insbesondere bei Aerospace-Anwendungen
wird Strukturmaterial mit einer Länge von einigen 10 Meter
bei konstantem Querschnitt über die Länge eingesetzt.
Um solche Elemente (Werkstücke) zu formen, wird eine Taktpressmaschine,
wie sie z. B. in der
Japanischen
Offenlegungsschrift 61-242816 beschrieben ist, verwendet.
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Die
Taktpressmaschine gemäss der
Japanischen Offenlegungsschrift 61-242816 hat
ein Paar Heizplatten, die periodisch geöffnet und geschlossen werden,
sowie einen Förderer zum Fördern eines Werkstücks.
Speziell beim Öffnen der Heizplatten wird ein nichtgeformter
Teil eines langen, bandartigen Werkstücks zwischen das
Paar Heizplatten mit einem vorbestimmtem Längenabschnitt
eingeführt.
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Dann
werden die Heizplatten geschlossen, und der zwischen dem Paar Heizplatten
liegende Abschnitt des langen, bandartigen Werkstücks wird heiss
gepresst.
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Dann
werden die Heizplatten geöffnet, und der geformte Abschnitt
des Werkstücks wird weiter befördert, und ein
nachfolgender, nicht geformter Teil des Werkstücks wird
zwischen das Paar Heizplatten gebracht. Durch wiederholtes Ausführen
dieses Prozesses wird ein langes, bandartiges Element mit konstanter
Querschnittsform geformt.
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Bei
einer solchen Taktpressmaschine gab es das folgende Problem. Besteht
das Werkstück aus einem thermoplastischem Harz, so müssen
zunächst alle Prozesse des Heizens, Formens und Abkühlens mit
einem Heizplattenpaar durchgeführt werden, und wenn das
Werkstück aus einem wärmehärtbaren Harz
besteht, müssen alle Prozesse des Heizens, Formens und
Wärmehärtens mit einem Heizplattenpaar durchgeführt
werden. Daher wird das Werkstück bei normaler Temperatur
und Druck schnell erhitzt und gepresst.
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So
wird das Prepreg örtlich und schnell auf eine Glasübergangstemperatur
erhitzt und zum Fliessen gebracht. Dann besteht durch das Fliessen dieses Harzes
die Möglichkeit, dass Defekte wie eine Faserfehlanordnung
oder eine Fehlstelle des Harzflusses, ein Bruch durch Erzeugen einer
Blase oder eine ungleichmässige Dicke in Folge des Harzflusses in
dem geformten Werkstück verursacht werden. Ferner kann
an den Kanten der Heizplatten eine Stufe in Richtung der Dicke zwischen
einem geformten Teil und einem Teil erzeugt werden, der gerade aus
dem Werkstück geformt wird, wodurch die Festigkeit eines Produkts
beeinträchtigt wird. Eine solche Stufe sollte auch als
eine Art Schadstelle betrachtet werden.
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Um
das Auftreten solcher Defekte zu verhindern, erzeugt die in der
Japanischen Offenlegungsschrift
61-242816 beschriebene Taktpressmaschine eine Neigung oder
schrittweise Änderung (d. h. Stufen) in dem Zwischenraum
zwischen den Pressflächen in einer Richtung, in der das
Werkstück vorwärts transportiert wird, so dass
der Abstand zwischen den Pressflächen an der Eintrittsseite,
an der das Werkstück zugestellt wird, grösser
als derjenige an der Austrittsseite ist, an der das Werkstück
abgeführt wird.
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Das
Werkstück wird an der Zustellseite geformt, und das Heisspressen
wird danach an der Austrittsseite durchgeführt. Da der
Abstand zwischen den Heizplatten an der Zustellseite grösser
ist, tritt kaum ein Harzfliessen auf.
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Da
aber auch bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren die Heizplatten
auf eine viel höhere Temperatur als die Glasübergangstemperatur
des Werkstücks erhitzt werden, kann das Harzfliessen nicht
vollständig vermieden werden.
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Da
die Stufen an den Heizplatten ausgebildet werden, können
ausserdem auch Stufen an dem geformten Werkstück auftreten.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt das vorstehend beschriebene Problem
zu Grunde. Dies bedeutet, dass eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin
besteht, eine kontinuierlich arbeitende Pressmaschine anzugeben,
die längliche Produkte erzeugen kann, ohne Fehlstellen
in dem Werkstück während des Formens zu verursachen.
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Um
diese Aufgabe zu lösen, hat eine kontinuierlich arbeitende
Pressmaschine nach der vorliegenden Erfindung eine obere Heizplatte
mit einer ebenen Unterseite, eine untere Heizplatte mit einer ebenen
Oberseite, die der Unterseite der oberen Heizplatte gegenübersteht,
eine erste Zone und eine zweite Zone für die obere und
die untere Heizplatte, die sich in Richtung der Oberfläche
der Heizplatte erstreckt und der ersten Zone benachbart ist, eine
erste Heizvorrichtung zum Heizen der ersten Zonen der beiden Heizplatten
auf eine erste Temperatur eine zweite Heizvorrichtung zum Heizen
der zweiten Zonen der beiden Heizplatten auf eine zweite Temperatur,
die höher als die erste Temperatur ist, eine Presseinrichtung
zum Antrieb mindestens der oberen Heizplatte oder der unteren Heizplatte
zum Pressen des Werkstücks zwischen der oberen und der
unteren Heizplatte; und einen Werkstückförderer
zum Transport des heiss zu pressenden Werkstücks von der
ersten Zone zu der zweiten Zone.
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Bei
dieser Konfiguration wird die Form des Werkstücks gemäss
der Pressung bei der niedrigeren Temperatur in der ersten Zone eingestellt,
und dann wird das Werkstück in die zweite Zone transportiert
und bei der höheren Temperatur gepresst. Deshalb kann das
Auftreten von Fehlstellen des Werkstücks in Folge schneller
Erhitzung verhindert werden. Ausserdem wird gemäss der
vorliegenden Erfindung die Form des Werkstücks durch ein
Paar Heizplatten bestimmt, die so geformt sind, dass die das Werkstück
berührenden Flächen eben sind und dass bei der
Heisspressung Defekte wie Teilungslinien nicht auftreten.
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Die
kontinuierlich arbeitende Pressmaschine kann so aufgebaut sein,
dass sie den Heizplattenabstand definierende Mittel zum Definieren
des Abstandes zwischen der oberen Heizplatte und der unteren Heizplatte
hat, wenn das Werkstück gepresst wird, wobei diese Mittel
so aufgebaut sind, dass sie unterschiedliche Abstände in
der ersten Zone und der zweiten Zone festlegen Mit einer solchen
Ausführung ist es möglich, die Dicke und die Belastung
des Werkstücks in der ersten Zone und der zweiten Zone
unterschiedlich zu gestalten. Beispielsweise ist in der ersten Zone
die Belastung des Werkstücks geringer durch einen relativ
grösseren Abstand zwischen den Heizplatten, und durch einen
relativ kleineren Abstand zwischen den Heizplatten in der zweiten
Zone kann die Belastung des Werkstücks erhöht
werden. Besteht das Werkstück aus einem Material, das während
des Heisspressens schrumpft oder expandiert, kann durch Einstellen
des Abstands zwischen den Heizplatten einer jeden Zone unter Berücksichtigung des
Grades der Schrumpfung/Expansion letztlich ein Werkstück
mit vorgegebener Dicke erzielt werden. Besteht das Werkstück
beispielsweise aus einem Material, das während des Heisspressens
schrumpft, so ist der Abstand zwischen den Heizplatten in der zweiten
Zone kleiner, so dass das Heisspressen mit der gewünschten
Belastung und der gewünschten Dicke ausgeführt
werden kann.
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Ferner
hat die Vorrichtung zum Bestimmen des Heizplattenabstandes zwei
Abstandsstege an der oberen und an der unteren Platte. Der Abstand zwi schen
der oberen und der unteren Heizplatte wird definiert, wenn der Abstandssteg
auf der oberen Heizplattenseite und der Abstandssteg auf der unteren
Heizplattenseite einander berühren, und in der ersten Zone
sowie in der zweiten Zone ist mindestens ein Paar Abstandsstege
vorgesehen.
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Ferner
kann die Pressmaschine so aufgebaut sein, dass die Presseinrichtung
einen ersten Pressabschnitt zum Pressen des Werkstücks
in der ersten Zone und einen zweiten Pressabschnitt zum Pressen
des Werkstücks in der zweiten Zone enthält. Mit
diesem Aufbau wird es möglich, dass der erste Pressabschnitt
die Heizplatte mit einer geringen Belastung antreibt, dabei aber
das Werkstück in der ersten Zone ausreichend presst. Deshalb
kann, verglichen mit dem Pressen in der ersten und in der zweiten
Zone mit nur einem Pressabschnitt ein Energieverlust vermieden werden.
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Die
erste Temperatur stimmt weitgehend mit der Glasübergangstemperatur
des Werkstücks überein. Ferner ist die zweite
Temperatur weitgehend gleich der Formtemperatur des Werkstücks.
Wenn das Werkstück aus einem wärmehärtbaren
Harz besteht, wird die Formtemperatur z. B. auf einen Wert in dem
Härtungstemperaturbereich des wärmehärtbaren
Harzes eingestellt.
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Der
Werkstückförderer kann so aufgebaut sein, dass
das Werkstück transportiert wird, wenn der erste Pressabschnitt
und der zweite Pressabschnitt das Werkstück nicht pressen.
Beispielsweise kann der Werkstückförderer ein
unteres Endlosband enthalten, das auf einem unteren Rollenpaar läuft,
wobei das Werkstück auf dem unteren Endlosband angeordnet
ist, ferner ein oberes Endlosband, das auf einem oberen Rollenpaar
läuft und dem unteren Endlosband gegenübersteht,
wobei sich das Werkstück zwischen beiden befindet, sowie
eine Antriebseinrichtung zum Antrieb des oberen und des unteren Endlosbandes.
Ein Obertrum des unteren Endlosbandes und ein Untertrum des oberen
Endlosbandes können zwischen der oberen und der unteren
Heizplatte angeordnet sein, das Werkstück kann zwischen
dem Obertrum des unteren Endlosbandes und dem Untertrum des oberen
Endlosbandes gehalten transportiert werden, und es kann durch die
obere Heizplatte und die untere Heizplatte gemeinsam mit dem Obertrum
des unteren Endlosbandes und dem Untertrum des oberen Endlosbandes
gepresst werden. Die Antriebseinrichtung kann einen Greifer, der das
Werkstück über das Obertrum des unteren Endlosbandes
und das Untertrum des oberen Endlosbandes greift, und einen Greiferantrieb
enthalten, der den Greifer in Transportrichtung und in Rückführrichtung
entgegen der Transportrichtung hin- und herbewegt. Ferner bewegt
der Greiferantrieb den Greifer z. B. mittels eines Zylindermechanismus.
Ausserdem ist der Greifer z. B. auf der Transportrichtungsseite oder
der Rückführrichtungsseite der oberen und der unteren
Heizplatte angeordnet.
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Ferner
wird eine der Rollen des unteren Rollenpaars der anderen Rolle des
unteren Rollenpaars entgegengesetzt vorgespannt, und eine Rolle
des oberen Rollenpaars wird der anderen Rolle des oberen Rollenpaars
entgegengesetzt vorgespannt. Mit dieser Konfiguration kann das Endlosband
gespannt werden. Ferner kann eine der Rollen des unteren Rollenpaars
geringfügig relativ zu der anderen Rolle dieses Rollenpaars
in Transportrichtung und in Rückführrichtung bewegbar
gelagert sein, und eine der Rollen des oberen Rollenpaars kann geringfügig
relativ zu der anderen Rolle des oberen Rollenpaars in Transportrichtung
und in Rückführrichtung bewegbar gelagert sein.
Bei dieser Struktur wird das Endlosband gezogen, da ein Teil zwischen
den Heizplatten angeordnet ist, wenn die obere Heizplatte sich der unteren
Heizplatte nähert. Bei diesem Aufbau wird die auf das Band
einwirkende Spannung in Folge der einen geringfügig bewegbaren Rolle
des Rollenpaars absorbiert, wenn das Band von der Heizplatte gezogen
wird, wodurch ein Bruch des Endlosbandes verhindert werden kann.
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Das
Endlosband ist ein Metallband und besteht z. B. aus Stahl. Alternativ
kann das Band auch aus einem wärmebeständigen
Harz (z. B. Polyimidharz) bestehen.
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Die
Pressmaschine kann eine Bandspannvorrichtung zum Spannen der Trume
des oberen Endlosbandes und des unteren Endlosbandes in einer Richtung
enthalten, bei der das Untertrum des oberen Endlosbandes und das
Obertrum des unteren Endlosbandes einander annähern. Dadurch
kann das Endlosband von den Heizplatten getrennt bleiben, wenn das
Werkstück nicht zwischen den Heizplatten gepresst wird.
Ferner spannt eine Bandspannvorrichtung das obere Endlosband und
das untere Endlosband derart, dass das obere Endlosband und das
untere Endlosband das Werkstück für eine vorbestimmte
Zeit nach dem Pressen durch die obere Heizplatte und die untere
Heizplatte kontaktieren, wenn die obere Heizplatte und die unteren
Heizplatte voneinander getrennt sind. Und dann wird mindestens das
obere Endlosband oder das untere Endlosband allmählich
von dem anderen Band getrennt. Dadurch kann ein Bruch der Produkte
in Folge eines abrupten Abreissens des Endlosbandes bei Freigabe des
Werkstücks durch die Heizplatten verhindert werden.
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Beispielsweise
kann die Bandspannvorrichtung ein Paar oberer Führungsrollen
enthalten, die jeweils auf der stromaufwärtigen und der
stromabwärtigen Seite der oberen Heizplatte angeordnet
sind und das Untertrum des oberen Endlosbandes von dessen Oberseite
her drücken, wobei das obere Führungsrollenpaar
mit der Bewegung des oberen Endlosbandes gedreht wird, sowie ein
Paar unterer Führungsrollen jeweils auf der stromaufwärtigen
und der stromabwärtigen Seite der unteren Heizplatte zum Drücken
des Obertrums des unteren Endlosbandes von dessen Unterseite her,
wobei das untere Führungsrollenpaar mit der Bewegung des
unteren Endlosbandes gedreht wird.
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Für
die obere und die untere Heizplatte gibt es eine dritte Zone auf
der Transportrichtungsseite der zweiten Zone. Ferner kann die kontinuierlich
arbeitende Pressmaschine eine dritte Heizvorrichtung zum Heizen
der dritten Zone auf eine dritte Temperatur enthalten, und der Werkstückförderer
kann das Werkstück von der zweiten Zone in die dritte Zone transportieren.
Mit einem solchen Aufbau ist es möglich, das Heisspressen
in zwei Schritte aufzuteilen, und die Zeit für das Heisspressen
kann ohne Verlängerung des Heisspressens des Werkstücks
in der ersten Zone verlängert werden. Wahlweise kann die Pressvorrichtung
einen dritten Pressabschnitt zum Pressen des Werkstücks
in der dritten Zone enthalten.
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Ausserdem
ist die dritte Temperatur weitgehend gleich der zweiten Temperatur,
und die Vorrichtung zum Bestimmen des Plattenabstandes bestimmt
den Abstand zwischen der oberen Heizplatte und der unteren Heizplatte
in der dritten Zone übereinstimmend mit dem Abstand zwischen
der oberen Heizplatte und der unteren Heizplatte in der zweiten Zone.
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Wie
vorstehend beschrieben, kann die kontinuierlich arbeitende Pressmaschine
gemäss dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung längliche, filmartige Produkte herstellen, ohne
beim Formen des Werkstücks Fehlstellen zu erzeugen.
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Kurzbeschreibung der beigefügten
Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht einer Pressmaschine gemäss einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Seitenansicht eines Hauptteils der Pressmaschine gemäss
dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
eine Seitenansicht einer Rolle eines oberen Bandmechanismus der
Pressmaschine gemäss dem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
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4 ist
eine Seitenansicht eines Greifers der Pressmaschine gemäss
dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
eine Querschnittsansicht längs der Linie I-I der 2.
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6 ist
eine Draufsicht des Greifers gemäss dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
eine Querschnittsansicht längs der Linie III-III der 5.
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8 ist
eine Seitenansicht zum Erläutern eines Transportvorgangs
eines Werkstücks mit dem Greifer gemäss dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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9 ist
eine Querschnittsansicht eines Heisspressmechanismus gemäss
dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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10 ist
eine Querschnittsansicht längs der Linie II-II der 2.
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11 ist
eine Seitenansicht eines Führungsrollenmechanismus an der
stromabwärtigen Seite in der Pressmaschine gemäss
dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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- 1
- Pressmaschine
- 2
- Hauptteil
- 10
- Unterdruckkammer
- 100
- Fördermechanismus
- 120
- oberer
Bandmechanismus
- 121,
122
- Rolle
- 121b,
122b
- Lager
- 121c
- Zylinder
- 122c
- Spindel
- 123
- Stahlband
- 140
- unterer
Bandmechanismus
- 141,
142
- Rolle
- 141b,
142b
- Lager
- 143
- Stahlband
- 150
- Greifer
- 151,
152
- Greiferplatte
- 153
- Zylinder
- 154
- Kolben
- 200
- Rahmenteil
- 210
- oberes
Rahmenteil
- 212
- Führungsrahmen
- 230
- unteres
Rahmenteil
- 231
- Schiene
- 300
- Heisspressmechanismus
- 300a
- Vorheizzone
- 300b
- erste
Heizzone
- 300c
- zweite
Heizzone
- 322
- obere
Heizplatte
- 324
- untere
Heizplatte
- 340
- Presszylindermechanismus
- 352,
354
- Abstandssteg
- 361
bis 364
- Führungsrollenmechanismus
- 370
- Zylindermechanismus
zur Plattenbewegung
- 400
- Kaltpressmechanismus
- 422
- obere
Kühlplatte
- 424
- untere
Kühlplatte
- B
- Basis
- M
- Werkstück
-
Eingehende Beschreibung
-
Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
eine Pressmaschine gemäss einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. 1 zeigt
eine Gesamtansicht der Pressmaschine gemäss dem Ausführungsbeispiel. Die
Pressmaschine 1 gemäss dem Ausführungsbeispiel
ist eine Einrichtung zum Heisspressen eines Werkstücks
aus einer Vielzahl laminierter Prepreg-Schichten, die Blätter
aus synthetischen Fasern sind, welche mit Harz imprägniert
sind, um plattenartige Produkte mit vorbestimmter Dicke zu erzeugen. Das
Produkt ist ein längliches Element, das nach dem Pressformen
in Abständen von einigen Metern geschnitten wird. Wie 1 zeigt,
ist ein Hauptteil 2 der Pressmaschine 1 in einer
Unterdruckkammer 10 angeordnet, und eine Reihe von Pressvorgängen wird
mit dem Hauptteil 2 bei Unterdruck in der Unterdruckkammer 10 ausgeführt.
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Wie 1 zeigt,
ist der Hauptteil 2 weitgehend im mittleren Bereich der
Unterdruckkammer 10 angeordnet. Es gibt einen Folienzustellbereich 16, wo
mehrere Rollen R aus Prepreg auf der rechten Seite des in 1 gezeigten
Körpers angeordnet sind. Ferner gibt es einen Produktsammelbereich 17, in
dem die Produkte nach dem Pressformen auf der linken Seite des in 1 gezeigten
Körpers angeordnet werden. An einer Seite der Unterdruckkammer 10 befindet
sich eine Zugangstür 18 bei dem Folienzustellbereich 16 bzw.
eine Austrittstür 19 bei dem Produktsammelbereich 17.
Deshalb können die Rollen R der Prepreg-Folie durch die
Eintrittstür 18 zugeführt werden, und
die Produkte können aus der Austrittstür 19 abgeführt
werden. Zwischen dem Produktsammelbereich 17 und dem Hauptteil 2 ist
eine Schneideeinrichtung 22 angeordnet. Die kontinuierlich
ge formten Produkte werden mit der Schneideeinrichtung 22 in
geeignete Längen geschnitten.
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Es
wird nun der Aufbau der Unterdruckkammer 10 beschrieben.
Die Unterdruckkammer 10 hat eine Vakuumpumpe 15a zum
Abführen von Luft aus der Unterdruckkammer 10 und
ein Ventil 15b zum Einführen von Luft in die Unterdruckkammer 10.
Gemäss der vorliegenden Erfindung kann der Luftdruck in
der Unterdruckkammer 10 in einem Bereich zwischen Vakuum
und Atmosphärendruck geändert werden, indem der
Betrieb der Vakuumpumpe 15a und der Öffnungs-/Schliesszustand
des Ventils 15b gesteuert wird. Wenn die Prepreg-Folien
zugeführt oder die Produkte abgeführt werden,
wird der Luftdruck in der Unterdruckkammer 10 auf Atmosphärendruck eingestellt,
während der Luftdruck in der Unterdruckkammer 10 auf
Vakuum gestellt wird, wenn das Werkstück heiss gepresst
wird.
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Wie 1 zeigt,
ist der Hauptteil 2 starr auf einer Basis B mit Hauptstützen 242 gelagert.
Die Unterdruckkammer 10 ist auf der Basis B mit Kammerstützen 11 gelagert.
Eine Vielzahl Öffnungen 12a ist an der Unterseite
der Unterdruckkammer 10 vorgesehen, und die Hauptstützen 242 sind
durch die Öffnungen 12a jeweils hindurchgeführt.
Jede Hauptstütze 242 des Hauptteils 2 ist
zwischen der Aussenkante einer jeden Öffnung 12a und
der Basis B mit einem Balgen 14 ausgerüstet. Die
oberen Enden 14a der Balgen 14 und die Öffnungen 12a sowie
die unteren Enden 14b der Balgen 14 und die Basis
B sind miteinander verschweisst, so dass Luft durch die Öffnungen 12a in
die Unterdruckkammer 10 nicht eintreten kann.
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Gemäss
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stehen die Hauptstützen 242 des
Hauptteils 2 und die Unterdruckkammer nicht miteinander
in Berührung. Ferner gibt es keine Berührung der
Innenwand der Unterdruckkammer 10 und des Hauptteils. Deshalb
wird sich auch bei einem Wölben der Unterdruckkammer 10 in
Folge Druckunterschiedes zwischen dem Innen- und dem Aussenraum
der Unterdruckkammer 10 der Hauptteil 2 nicht
wölben, da er die Unterdruckkammer 10 nicht berührt.
Entsprechend kann mit dem Hauptteil 2 unter Vakuumbedingungen
genau gepresst werden.
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Es
wird nun der Aufbau des Hauptteils beschrieben. 2 ist
eine Seitenansicht des Hauptteils. Wie 2 zeigt,
hat der Hauptteil 2 einen Fördermechanismus 100,
der das Werkstück durch Abziehen mittels eines Paars Bandmechanismen 120 und 140 transportiert.
Diese sind vertikal übereinander angeordnet. Ferner enthält
der Hauptteil einen Heisspressmechanismus 300 in dem Fördermechanismus 100,
der das transportierte Werkstück heiss presst, und einem
Kaltpressmechanismus 400, der das Werkstück bei
Abführen von Wärme aus dem Werkstück
nach dem Heisspressen gleichfalls presst. Der Fördermechanismus 100,
der Heisspressmechanismus 300 und der Kaltpressmechanismus 400 sind auf
der Basis B mit dem Rahmenabschnitt 200 starr gehalten.
Insbesondere sind Höheneinstellplatten 241 an
der Basis B befestigt, und die Hauptstützen 242 des
Rahmenabschnitts 200 sind auf den Höheneinstellplatten 241 über
Höheneinstellbolzen 243 jeweils befestigt.
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Es
wird nun der Aufbau des Fördermechanismus 100 beschrieben.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist der Fördermechanismus so
aufgebaut, dass die Prepreg-Folie S von der Rolle R in dem Folienzustellbereich 16 abgezogen
und dem Produktsammelbereich 17 zugeführt wird.
In der folgenden Beschreibung wird der Folienzustellbereich 16 mit
Bezug auf den Hauptteil 2 (rechte Seite in 1)
als die stromaufwärtige Seite und der Produktsammelbereich 17 (linke
Seite in den Figuren) als die stromabwärtige Seite bezeichnet.
Ferner wird die Richtung von der stromaufwärtigen Seite
zur stromabwärtigen Seite als die Transportrichtung und
die Richtung von der stromabwärtigen Seite zur stromaufwärtigen
Seite als Rückführrichtung bezeichnet.
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Ein
oberer Bandmechanismus 120 des Fördermechanismus 100 hat
eine stromabwärtige Rolle 121, eine stromaufwärtige
Rolle 122 und ein Stahlband 123, das als Endlosband
um die Rolle 121 und die Rolle 122 herumgeführt
ist. Die Drehachsen 121a und 122a der Rollen 121 und 122 sind
an einem oberen Rahmenteil 210 eines Rahmens 200 mit
Lager 121b und 122b jeweils gelagert. Die Lager 121b und 122b sind
entgegengesetzt vorgespannt, und eine vorbestimmte Spannung wirkt
auf das Stahlband 123 ein. Somit werden die Rollen 121 und 122 bei
Bewegung des Untertrums 123a des Stahlbandes 123 von der
stromaufwärtigen zur stromabwärtigen Seite bezüglich
der Figur im Uhrzeigersinn in Folge der Reibungskraft zwischen dem
Stahlband 123 und einer jeden Rolle 121 und 122 gedreht.
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Es
wird nun ein Mechanismus zum Erzeugen der Spannung für
das Stahlband 123 beschrieben. 3 ist eine
Seitenansicht des Bereichs der Rollen 121 und 122 des
oberen Bandmechanismus. Wie 3 zeigt,
sind die Lager 122b und 121b an dem stromaufwärtigen
Ende und dem stromabwärtigen Ende des oberen Rahmens 210 jeweils
in dem Rahmen 200 befestigt.
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Auf
der stromaufwärtigen Seite (rechte Seite in 3)
des oberen Rahmenteils 210 erstrecken sich zwei Schienen 212a und 212b in
Transportrichtung, und es ist ein U-förmiger Führungsrahmen 212 mit
einem Gelenk 212c zum Koppeln der Schienen 212a und 212b auf
der stromabwärtigen Seite vorgesehen. Das Lager 122b ist
zwischen den Schienen 212a und 212b des Führungsrahmens 212 gehalten und
nur in der Transportrichtung und in der Rückführrichtung
bewegbar. Eine Spindel 122c liegt in Transport-/Rückführrichtung
und ist in dem Gelenk 212c geführt. Ein Ende der
Spindel 122c an der stromaufwärtigen Seite greift
in das Lager 122b ein. Die Position des Lagers 122b kann
in Transportrichtung durch Drehen der Spindel 122c eingestellt
werden. Nach Einstellen der Position des Lagers 122d wird die
Spindel 122c an dem Gelenk 212c und dem Lager 122b mit
einer Mutter arretiert. Dadurch ist das Lager 122b befestigt.
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Auf
der stromabwärtigen Seite des oberen Rahmens 210 ist
ein Führungsrahmen 211 mit einem Paar Schienen 21la und 211b vorgesehen,
die in Transportrichtung verlaufen. Das Lager 121b des oberen
Bandmechanismus an der stromabwärtigen Seite des oberen
Bandmechanismus 10 ist zwischen den Schienen 211a und 211b des
Führungsrahmens 211 gehalten und nur in Transportrichtung
sowie in Rückführrichtung bewegbar. Ein Zylinder 121c ist
an dem oberen Rahmen 210 befestigt. Das stromabwärtige
Ende des Zylinders 122c steht in Eingriff mit dem Lager 121b,
und dieses ist zur stromabwärtigen Seite hin durch den
Zylinder 121c vorgespannt. Mit diesem Aufbau wird eine
Spannung auf das Stahlband 123 ausgeübt. Es sei
bemerkt, dass das Lager 121b auf der stromabwärtigen
Seite um einen kleinen Betrag in Transport-/Rückführrichtung
bewegbar ist. Durch den Heisspressmechanismus 300 und den
Kaltpressmechanismus 400 wird ein Untertrum 123a des Stahlbandes 123 abwärts
gezogen. Gemäss dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfin dung wird keine übermässige Spannung auf
das Stahlband 123 ausgeübt, da das Lager 121b und
die Rolle 121 sich mit der Bewegung des Stahlbandes 123 um
einen kleinen Betrag in Rückführrichtung bewegen.
Somit kann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Stahlband 123 nicht
brechen, auch wenn es durch den Heisspressmechanismus 300 und/oder
den Kaltpressmechanismus 400 unter Zugbeanspruchung steht.
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Wie 2 zeigt,
hat der untere Bandmechanismus 140 des Fördermechanismus 100 eine
Rolle 141 an der stromabwärtigen Seite, eine Rolle 142 an der
stromaufwärtigen Seite und ein Stahlband 143, das
als Endlosband auf der Rolle 141 und der Rolle 142 läuft.
Die Drehachsen 141a und 142a der Rollen 141 und 142 sind
drehbar an einem unteren Rahmenteil 230 des Rahmens 200 mit
Lager 141b und 142b befestigt. Die Lager 141b und 142b sind
jeweils in einer entgegengesetzt vorgespannt, und so wird eine vorbestimmte
Spannung auf das Stahlband 143 ausgeübt. Wenn
das Obertrum 143a des Stahlbandes 143 von der
stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite
bewegt wird, drehen sich die Rollen 141 und 142 entgegen
dem Uhrzeigersinn in 2 durch Reibung zwischen dem
Stahlband 143 und den Rollen 141 und 142.
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Ein
Mechanismus zum Spannen der Lager 141b und 142b der
Rollen 141 und 142 des unteren Bandmechanismus 140 ist ähnlich
demjenigen für den oberen Bandmechanismus 120 ausgebildet.
Es wird also die Position des stromaufwärtigen Lagers 142b in
Transportrichtung mit einer Spindel eingestellt, und das Lager 142b ist
an dem unteren Rahmenteil 230 mit einem Führungsrahmen
befestigt. Ferner ist das stromabwärtige Lager 141b in
Transport-/Rückführrichtung um einen kleinen Betrag
bewegbar und wird durch einen Zylindermechanismus in Transportrichtung
gespannt.
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Das
zwischen dem Untertrum 123a des Stahlbandes 123 des
oberen Bandmechanismus 120 und dem Obertrum 143a des
Stahlbandes 143 des unteren Bandmechanismus 140 erfasste
Werkstück wird in Transportrichtung mit einem Greifer 150 transportiert.
Es wird nun der Aufbau des Greifers 150 beschrieben.
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Wie 2 zeigt,
hat der Greifer 150 ein Paar Greifplatten 151 und 152 und
ein Paar Körper 155 (noch zu beschreiben) zum
Halten der Greifplatten 150 und 152. Die obere
Greifplatte 151 ist zwischen dem Obertrum 123b und
dem Untertrum 123a des Stahlbandes 123 des oberen
Bandmechanismus 120 angeordnet. Die untere Greifplatte 152 ist
zwischen dem Obertrum 143a und dem Untertrum 143b des Stahlbandes 143 des
unteren Bandmechanismus 140 angeordnet. Wenn die Greifplatten 151 und 152 aufeinander
zu bewegt werden, werden das Stahlband 123, das Stahlband 143 und
das Werkstück M zwischen den Stahlbändern 123 und 143 mit
den beiden Greifplatten 151 und 152 gegriffen.
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Es
wird nun der Aufbau des Greifers 150 beschrieben. 4 ist
eine Seitenansicht des Greifers 150 gemäss dem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 5 ist
eine Vorderansicht des Greifers 150, von rückwärts
gesehen (ein Querschnitt längs der Linie I-I der 2).
Ferner ist 6 eine Draufsicht des Greifers 150,
und 7 ist eine Ansicht der unteren Greifplatte 152 des
Greifers 150, von unten gesehen (Querschnitt gemäss
der Linie III-III der 5). Ferner ist 8 eine
Seitenansicht, die den Fördervorgang des Werkstücks
M mit dem Greifer 150 darstellt.
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Wie
in 4 und 5 gezeigt, sind die Greifplatten 151 und 152 plattenartige
Elemente, die sich in Richtung der Breite des Stahlbandes 143 erstrecken,
und jedes ist so ausgebildet, dass es vertikal relativ zu dem Körper 155 des
Greifers 150 verschoben werden kann. Insbesondere sind
an den Flächen des Körpers 150 in Transportrichtung (stromabwärtige
Seite) Greifplattenhalteschienen 155b vorgesehen, und die
Bewegung der Greifplatten 151 und 152 ist nur
auf die vertikale Richtung beschränkt, da Eingriffsteile 151a und 152a (siehe 6 und 7)
an jeder Greifplatte 151, 152 mit den Greifplattenhalteschienen 155b in
Eingriff stehen. Die Greifplatten 151 und 152 werden
so angetrieben, dass sie sich aufeinander zu/voneinander weg bewegen
durch zwei erste Zylinderantriebe 156 und zwei zweite Zylinderantriebe 157 mit
Zylindern 156a bzw. 157a, die Hydraulikzylinder
oder Druckluftzylinder sind, und mit Zylinderstangen 156b und 157b.
Der Zylinder 156a des Zylinderantriebs 156 ist an
dem Körper 155 befestigt, und ein Ende der Zylinderstange 156b ist
an der unteren Greifplatte 152 befestigt. Deshalb kann
die untere Greifplatte 152 relativ zu dem Körper 155 durch
Betätigen des Zylinderantriebs 156 aufwärts/abwärts
bewegt werden. Ferner ist der Zylinder 157a des Zylinderantriebs 157 an der
Unterseite der unteren Greifplatte 152 befestigt, und ein
Ende der Zylinderstange 157b ist an der oberen Greifplatte 151 befestigt.
Deshalb kann die obere Greifplatte 151 durch Betätigen
des Zylinderantriebs 157 zu der unteren Greifplatte 152 hin
und von ihr weg bewegt werden. Es sei bemerkt, dass gemäss 4 und 5 die
Zylinder 156a des ersten Zylinderantriebs 156 an
zwei Körpern 155 (an beiden Enden der unteren
Greifplatte 152 in Richtung ihrer Breite) und die Zylinder 157a des
zweiten Zylinderantriebs 157 an jeder von vier Ecken der
unteren Greifplatte 152 vorgesehen sind.
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Wenn
die untere Greifplatte 152 durch Betätigen des
Zylinderantriebs 156 um einen ersten Betrag aufwärts
bewegt wird und die obere Greifplatte 151 gleichzeitig
um einen zweiten Betrag grösser als der erste Betrag zu
der unteren Greifplatte hin bewegt wird, bewegt sich die untere
Greifplatte 152 aufwärts und die obere Greifplatte 151 abwärts,
und beide Greifplatten 151 und 152 werden einander
angenähert. Wenn andererseits die untere Greifplatte 152 um
den ersten Betrag durch Betätigen des Zylinderantriebs 156 abwärts
und die obere Greifplatte 151 gleichzeitig um den zweiten
Betrag grösser als der erste Betrag von der unteren Greifplatte
entfernt wird, bewegt sich die untere Greifplatte 152 abwärts
und die obere Greifplatte 151 aufwärts, und beide
Platten 151 und 152 bewegen sich auseinander.
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Wie 2, 4 und 5 zeigen,
hat der untere Rahmen 230 Schienen 231 in Transport-/Rückführrichtung.
An der Unterseite eines Körperpaars 155 des Greifers 150 sind
Stützteile 155a vorgesehen, die mit den Schienen 231 in
Eingriff zu bringen sind. Durch diesen Eingriff ist der Greifer 150 von
der stromaufwärtigen zur stromabwärtigen Seite oder
umgekehrt längs der Schienen 231 bewegbar. Es
sei bemerkt, dass gemäss 5 die beiden Schienen 231 in
Richtung der Rahmenbreite nebeneinander angeordnet sind.
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Unter
Bezugnahme auf 8a bis 8d wird ein
Transportvorgang zum Fördern des Werkstücks M
mit dem Greifer 150 beschrieben. Zunächst werden
ausgehend von einem Anfangszustand (8a),
in dem der Greifer 150 zum Ende an der stromaufwärtigen
Seite rückgeführt ist, die Zylinder 156 und 157 betätigt
und die Greifplatten 151 und 152 einander angenähert.
Dann wird der Zustand zu dem in 8b gezeigten
Zustand geändert, bei dem die Greifplatten 151 und 152 des
Greifers 150 die Stahlbänder 123, 143 und
das Werkstück M greifen.
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Aus
diesem Zustand werden bei Bewegen des Greifers 150 in Transportrichtung
die Stahlbänder 123, 143 und die Rollen 121, 122, 141, 142 mit der
Bewegung des Greifers 150 gedreht, und das zwischen den
Stahlbändern gegriffene Werkstück wird in Transportrichtung
befördert, wie 8c zeigt.
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Nachdem
der Greifer 150 in eine Position vor dem Heisspressmechanismus 300 (Position
in 4 gestrichelt dargestellt) bewegt wurde, werden
die Greifplatten 151, 152 auseinander bewegt,
so dass die Stahlbänder 123, 143 und
das Werkstück M freigegeben werden (8d).
Dann bewegt sich der Greifer 150 in Rückführrichtung.
Zu diesem Zeitpunkt stehen die Stahlbänder 123, 143 und
das Werkstück M still, auch wenn sich der Greifer 150 rückwärts
bewegt, da die Greifplatten 151 und 152 die Stahlbänder 123 und 143 nicht
greifen. Dadurch ergibt sich wieder der Anfangszustand gemäss 8a. Dann werden die Stahlbänder 132 und 143 und
das Werkstück M erneut zwischen den Greifplatten 151 und 152 gegriffen
und in Transportrichtung befördert. Wie vorstehend beschrieben,
können die Stahlbänder in Transportrichtung intermittierend
bewegt werden, wodurch das Werkstück befördert
wird, indem der Greifer 150 hin- und herbewegt wird und
die Greifplatten 151 und 152 geöffnet
und geschlossen werden.
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Die
Vorwärts-/Rückwärtsbewegung des Greifers 150 wird
mit dem Zylindermechanismus durchgeführt. Wie 2 zeigt,
ist der Zylinder 153 des Zylindermechanismus an dem unteren
Rahmen 230 befestigt. Ein Kolben 154, dessen eines
Ende in den Zylinder 153 eingesetzt ist, ist an den Körper 155 des
Greifers 150 über einen Gelenkmechanismus 154a befestigt.
Durch Betätigen des Zylinders 153 zum Hin- und
Herbewegen des Zylinders 154 bewegt sich der Greifer 150 vorwärts/rückwärts.
Es sei bemerkt, dass gemäss 5 und 6 zwei
Zylinder 153, zwei Kolben 154 und zwei Gelenkmechanismen 154a vorgesehen
sind.
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Es
wird nun der Aufbau des Heisspressmechanismus 300 beschrieben. 9 zeigt
einen Querschnitt des Heisspressmechanismus 300. 10 ist eine
Vorderansicht des Heisspressmechanismus, gesehen von der stromabwärtigen
Seite her (Querschnitt längs der Linie II-II der 2).
Wie 9 zeigt, ist der Heisspressmechanismus 300 eine
Maschine zum Heisspressen des Werkstücks zwischen einer
oberen Heizplatte 322, die vertikal bewegbar ist, und einer
unteren Heizplatte 324, die an dem unteren Rahmen 230 befestigt
ist. Ein oberer Heizplatten-Tragrahmen 312 ist an einem
oberen Rahmen 210 in Transportrichtung an beiden Seiten
befestigt und an ihm gehalten. Die obere Heizplatte 322 hängt von
der Unterseite des oberen Heizplatten-Tragrahmens 312 über
einen Zylindermechanismus und eine damit zu bewegende Platte 336 herab.
Eine untere Heizplatte 324 ist an einer Tischplatte 314 befestigt, die
an dem unteren Rahmen 230 über Querträger 244 befestigt
und an ihm gehalten ist.
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Gemäss
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hängt,
wie 9 und 10 zeigen, die obere Heizplatte 322 von
dem oberen Heizplatten-Tragrahmen 312 über drei
Paare (d. h. sechs) Zylindermechanismen 370 zum Bewegen
der Heizplatte herab. Wie 10 zeigt,
hat jeder Zylindermechanismus 370 einen Zylinder 371,
eine Stange 372, die von dem Zylinder 371 abwärts
steht, und einen Gelenkmechanismus 373 an einem Ende der Stange 372.
Die Zylinder 371 sind an einer Seite des oberen Heizplatten-Tragrahmens 312 befestigt.
Die Stangen 372 und die bewegliche Platte 336 sind
mit den Gelenkmechanismen 373 verbunden. Deshalb kann die
bewegliche Platte 336 durch Antrieb der Stangen 372 vertikal
bewegt werden. Es sei bemerkt, dass die Zylindermechanismen 370 zum
Bewegen der Heizplatte die Stange 372 durch einen Luftdruck- oder
einen Hydraulikdruckmechanismus hin- und herbewegen.
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Gemäss
dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind
sechs Presszylindermechanismen 340 an dem oberen Heizplatten-Tragrahmen 312 vorgesehen.
Wenn das Werkstück zwischen den Heizplatten durch Abwärtsbewegen
der oberen Heizplatte 322 mit dem Zylindermechanismus 370 zum Bewegen
der Heizplatte gegriffen wird, wird die obere Heizplatte 322 zum
Pressen abwärts gedrückt. Jeder Presszylindermechanismus 340 hat
einen Kolben 342, eine Hülse 344, in
die der Kolben 342 eingesetzt ist, und eine Montageplatte 346 zum
Befestigen der Hülse 344 an der Unterseite des
oberen Heizplatten-Tragrahmens 312. Die Montageplatte 346 ist
mit der Hülse 344 z. B. verschweisst, und die
Hülse 344 ist an dem oberen Heizplatten-Tragrahmen 312 durch
Befestigen der Montageplatte 346 an dem oberen Heizplatten-Tragrahmen 312 mit
einem Bolzen 348 (10) befestigt.
Die bewegliche Platte 336 ist an einem unteren Ende des
Kolbens 342 befestigt. Deshalb kann das Werkstück
mit einer gewünschten Belastung gepresst werden, indem
der Hydraulikdruck in der Hülse 344 mit einer
nicht dargestellten Hydraulikpumpe gesteuert wird.
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Wie 9 und 10 zeigen,
sind in Richtung der Breite beiderseits der oberen Heizplatte mehrere
obere Abstandsstege 352 vorgesehen, die vertikal von der
Unterseite der beweglichen Platte 336 abstehen. Ähnlich
sind mehrere untere Abstandsstege 354 in Richtung der Breite
beiderseits der unteren Heizplatte vorgesehen, die vertikal von der
Oberseite der Tischplatte 314 nach oben abstehen. Die oberen
Abstandsstege 352 stehen den unteren Anstandsstegen 354 jeweils
gegenüber, und wenn die obere Heizplatte 322 der
unteren Heizplatte 324 durch den Presszylindermechanismus
angenähert wird, schlagen die Unterseiten der oberen Abstandsstege 352 an
die Oberseiten der unteren Abstandsstege 354 jeweils an,
so dass die obere Heizplatte 322 nicht weiter abwärts
bewegt wird. Dies bedeutet, dass mit den Abstandsstegen 352 und 354 der
Abstand zwischen der oberen Heizplatte 322 und der unteren
Heizplatte 324, d. h. die Dicke des Werkstücks,
bei der Heisspressung kontrolliert werden kann.
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Die
obere Heizplatte 322 und die untere Heizplatte 324 haben
eine (nicht dargestellte) eingebaute Heizung und können
die Temperatur bis zu einer gewünschten Temperatur erhöhen.
Ferner ist zwischen der beweglichen Platte 336 und der
oberen Heizplatte 322 ein wärmeisolierendes Material 334 vorgesehen,
so dass die Wärme der oberen Heizplatte 322 nicht
zur Kolbenseite hin übertragen wird. Ähnlich ist
ein wärmeisolierendes Material 338 zwischen der
Tischplatte 314 und der unteren Heizplatte 324 vorgesehen,
so dass die Wärme der unteren Heizplatte 324 nicht
auf die Tischplatte 314 übertragen wird.
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Wie 9 zeigt,
sind in dem Heisspressmechanismus 300 gemäss dem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Vorheizzone 300a an
der stromaufwärtigen Seite, eine erste Heizzone 300b in
der Mitte der Transport-/Rückführrichtung und
eine zweite Heizzone 300c an der stromabwärtigen
Seite ausgebildet. Die Grösse einer jeden Zone in Transportrichtung
ist weitgehend gleich, und die beiden Presszylindermechanismen 340 sind
in jeder Zone angeordnet. Ferner ist die Grösse einer jeden Zone
in Transportrichtung weitgehend gleich einem Transportbetrag des
Werkstücks bei einer Zyklusoperation des Greifers 150 (2).
Deshalb wird gemäss der vorliegenden Erfindung das Werkstück
sequenziell in der Vorheizzone 300a, in der ersten Heizzone 300b und
in der zweiten Heizzone 300c gepresst.
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Die
Temperaturen der oberen und der unteren Platten 322, 324 und
die Längen der Abstandsstege 352, 354 (d.
h. der Abstand zwischen den Heizplatten) können auf unterschiedliche
Werte in unterschiedlichen Zonen 300a, 300b und 300c eingestellt werden.
Dies bedeutet, dass die Dicke des Werkstücks für
jede Zone separat einstellbar ist, indem die Längen der
Abstandsstege 352, 354 entsprechend jeder Zone
abhängig von der Struktur, den Eigenschaften, der Grösse
o. ä. des Werkstücks eingestellt werden.
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Jeder
Presszylindermechanismus 340 wird individuell für
jede Zone 300a, 300b und 300c angetrieben.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel wird die auf das
Werkstück in jeder Zone einwirkende Last abhängig
von den Längen der Abstandsstege 352, 354 und
der Grösse und den Eigenschaften des Werkstücks
bestimmt. Dies bedeutet, dass nach dem Anschlagen der Abstandsstege 352 und 354 der
Betrag der erhöhten Last, auch wenn eine auf die bewegliche
Platte 336 wirkende Last des Hydraulikdrucks 344 erhöht
wird, durch die Tischplatte 314 nicht über das
Werkstück M, sondern über die Abstandsstege 352, 354 aufgenommen
wird und die auf das Werkstück M über die Heizplatten 322, 324 einwirkende
Last nicht beeinflusst. Mit anderen Worten gesagt, reicht es aus,
dass jeder Presszylindermechanismus 340 die Belastung ausübt,
die zum Pressen des Werkstücks M auf die bewegliche Platte 336 erforderlich
ist, und eine höhere Belastung, wenn sie erzeugt wird,
einen Energieverlust bedeutet. Gemäss dem Ausführungsbeispiel
ist die auf das Werkstück einwirkende Belastung in den
verschiedenen Zonen unterschiedlich, da der Grad der Reaktion des
Werkstücks und die Länge der Abstandsstege 352 und 354 für
jede Zone einstellbar ist. Deshalb wird es durch Steuern der auf
den Kolben 342 des Presszylindermechanismus 340 einwirkenden
Last für die jeweilige Zone möglich, die obere
Heizplatte 322 nur mit der Belastung zu betätigen,
die zum Pressen des Werkstücks in jeder Zone 300a, 300b und 300c erforderlich
ist, wodurch der Energieaufwand auf den minimalen erforderlichen
Betrag reduziert werden kann.
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Das
mit dem Heisspressmechanismus 300 heissgepresste Werkstück
wird mit den Greifern 150 dem Kaltpressmechanismus 400 zugeführt.
Wie 2 zeigt, enthält der Kaltpressmechanismus 400 eine
obere Kühlplatte 422, die von dem Rahmen 210 über
den Presszylindermechanismus 440 abwärts hängt,
und eine untere Kühlplatte 424, die an dem unteren
Rahmen 230 über den Träger 248 befestigt ist.
Jede Kühlplatte 422 und 424 enthält
einen Kanal zum Zirkulieren eines Kühlmittels (z. B. Wasser,
Luft, Öl o. ä.). Durch Zirkulation des Kühlmittels
in dem Kanal wird die Temperatur der Kühlplatten 422 und 424 auf
einem Wert unter der Temperatur der Heizplatten 322 und 324 gehalten.
Der Presszylindermechanismus 440 bewegt die obere Kühlplatte 422 zu
der unteren Kühlplatte 424 hin bzw. von ihr weg.
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Gemäss
dem Ausführungsbeispiel ist es durch Antrieb des Presszylinders 440 zum
Absenken der oberen Kühlplatte 422 möglich,
das Werkstück in enge Berührung mit der oberen
und der unteren Kühlplatte 424 zu bringen. In
diesem Zustand wird Wärme von dem Werkstück auf
die Kühlplatten 422 und 424 übertragen
und die Temperatur des Werkstücks abgesenkt, da die Temperatur
des Werkstücks höher als die Temperatur der Kühlplatten 422 und 424 ist.
Entsprechend kann das durch den Heisspressmechanismus 300 heiss
gepresste Werkstück durch den Kaltpressmechanismus 400 abgekühlt werden.
Es sei bemerkt, dass die Grösse der oberen Kühlplatte 422 und
der unteren Kühlplatte 424 in Transportrichtung
etwas grösser als die jeweilige Förderlänge
der Greifer 150 ist. Deshalb wird das heissgepresste und
danach aus dem Heisspressmechanismus 300 ausgegebene Werkstück
durch den Kaltpressmechanismus 400 ohne Verzögerung
abgekühlt.
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Wie 9 zeigt,
sind, in Transportrichtung gesehen, vor und hinter dem Heisspressmechanismus 300 Führungsrollenmechanismen 361, 362, 363 und 364 zum
Stützen der Stahlbänder 123 und 124 vorgesehen.
Der Führungsrollenmechanismus 361 trägt
das Stahlband 123 auf der stromabwärtigen Seite
des Heisspressmechanismus 200, und der Führungsrollenmechanismus 362 trägt
das Stahlband 123 auf der stromaufwärtigen Seite.
Der Führungsrollen mechanismus 363 trägt
das Stahlband 143 auf der stromabwärtigen Seite,
und der Führungsrollenmechanismus 364 trägt
das Stahlband 143 auf der stromaufwärtigen Seite.
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Es
wird nun der Aufbau der Führungsrollenmechanismen 361 bis 364 beschrieben.
Wie 9 zeigt, enthalten die Führungsrollenmechanismen 361 bis 364 Führungsrollen 361a bis 364a und
Lager 361b bis 364b zum drehbaren Lagern der Führungsrollen
an ihren beiden Enden. Eine Andruckvorrichtung der Führungsrollenmechanismen
wird nun beschrieben. 11 ist eine Seitenansicht der
stromabwärtigen Seite der Führungsrollenmechanismen 361 und 363.
Wie in der Figur gezeigt, wird jede Führungsrolle 361a und 363a elastisch
durch die Zylindermechanismen 361c und 363c zu
dem Stahlband gedrückt. Speziell wird die Führungsrolle 361a,
die das Stahlband 123 des oberen Bandmechanismus 120 führt,
abwärts gedrückt, während die Führungsrolle 363a,
die das Stahlband 123 des unteren Bandmechanismus 144 trägt,
aufwärts gedrückt wird. Es sei bemerkt, dass für
die stromaufwärtigen Führungsrollenmechanismen 362 und 364 gleichartige Zylindermechanismen
wie für die Führungsrollenmechanismen 361 und 363 vorgesehen
sind.
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Wenn
die obere Heizplatte 322 und die unter Heizplatte 324 einen
Abstand zueinander haben, d. h. wenn das Heisspressen nicht ausgeführt
wird, spannen die Führungsrollenmechanismen 361 bis 364 die
Stahlbänder 123 und 124 derart, dass
die Stahlbänder 123 und 143 einen geringen
Abstand von der oberen und der unteren Heizplatte 322 und 324 haben.
Wenn die obere Heizplatte 322 aus diesem Zustand abgesenkt
wird, berührt das Stahlband 123 des oberen Bandmechanismus 120 die
obere Heizplatte 322, und dann bewegt sich das Stahlband 123 gemeinsam
mit der oberen Heizplatte 322 abwärts. In diesem
Zustand werden die Zylindermechanismen der Führungsrollenmechanismen 361 und 362 so
gesteuert, dass die Führungsrollen 361a und 362a gleichfalls abwärts
bewegt werden und das Stahlband 123 berühren.
Dann berührt das Stahlband 123 des oberen Bandmechanismus 120 das Stahlband 143 des
unteren Bandmechanismus 140 über das Werkstück.
Wenn die obere Heizplatte 322 bei ihrer Abwärtsbewegung
weiter abgesenkt wird, wird auch das Stahlband 143 des
unteren Bandmechanismus 140 abgesenkt und berührt
die untere Heizplatte 324. In diesem Zustand bewegen sich
die Führungsrollen 363a und 364a gleichfalls
abwärts und berühren das Stahlband 132.
Mit diesem Prozess wird das Werkstück zwischen den Heizplatten verpresst.
Wie vorstehend beschrieben, werden gemäss dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel die Stahlbänder 123 und 143 zu
der Führungsrolle hin gespannt, so dass die Stahlbänder 123 und 124 nicht an
den Ecken der Heizplatten 322 und 324 anliegen und
daher kaum brechen können.
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Nach
dem Abschluss des Pressens wird die obere Heizplatte 322 angehoben
und schnell von der unteren Heizplatte 324 getrennt. Zu
diesem Zeitpunkt werden die Zylindermechanismen der Führungsrollenmechanismen 361 und 364 so
gesteuert, dass die oberen Stahlbänder 123 und 124 das
Werkstück M für eine gewisse Zeit (z. B. eine
Sekunde) berühren, und dann werden die Stahlbänder 123 und 143 allmählich
zu der oberen und der unteren Heizplatte 322 und 324 hin
bewegt. Deshalb wird der Bruch des Werkstücks bei der schnellen
Bewegung des Stahlbandes in Abwärts-/Aufwärtsrichtung
verhindert.
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Wenn
der Greifer 150 das Werkstück greift (siehe 4),
bewegen sich die stromaufwärtigen Führungsrollen 362a und 364a aufeinander
zu, wodurch die Stahlbänder 123 und 143 beaufschlagt werden,
so dass ein Untertrum 123a des Stahlbandes 123 und
ein Obertrum 143a des Stahlbandes 243 weitgehend
horizontal verlaufen. Deshalb werden die Stahlbänder durch
die Kanten der Greifplatten 151 und 152 des Greifers
nicht gebrochen.
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Gemäss
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie 2 zeigt,
an dem Obertrum 123b des Stahlbandes 123 und an
dem Untertrum 143b des Stahlbandes 143 Abstreifer 125 und 145 vorgesehen.
Diese Abstreifer 125 und 145 sind z. B. mit Abstreifblättern
zum Entfernen von Harzflocken versehen, die während des
Pressens an den Umfangsflächen der Stahlbänder 123 und 143 anhaften.
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Es
wird nun ein Prozess zum Pressen des Werkstücks unter Anwendung
der Pressmaschine gemäss dem Ausführungsbeispiel
erläutert, das vorstehend beschrieben wurde. In der folgenden
Beschreibung wird angenommen, dass eine Prepreg-Folie, die wärmehärtbares
Harz enthält, als Werkstück M gepresst wird. Ferner
wird ein Teil mit einer Länge entsprechend einer Förderlänge
des Greifers 150 von dem stromabwärtigen Ende
des Werkstücks aus als erster Teil bezeichnet, ein weiterer
Teil nahe dem ersten Teil auf der stromaufwärtigen Seite
und mit einer Länge entsprechend der Förderlänge
des Greifers 150 als zweiter Teil bezeichnet und ein weiterer
Teil nahe dem zweiten Teil auf der stromaufwärtigen Seite
und mit einer Länge entsprechend der Förderlänge
des Greifers 150 als dritter Teil bezeichnet sowie ein
weiterer Teil nahe dem dritten Teil auf der stromaufwärtigen
Seite mit einer Länge entsprechend der Förderlänge
des Greifers 150 als vierter Teil bezeichnet.
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Zunächst
wird unter Verwendung des Greifers 150 (4)
der erste Teil der Vorheizzone 300a (siehe 9)
des Heisspressmechanismus 300 zugeführt. Dann
werden die Zylindermechanismen 370 zum Bewegen der Heizplatten
(siehe 10) so betrieben, dass der erste
Teil des Werkstücks M zwischen den Heizplatten 322 und 324 erfasst
wird. Ferner wird der Presszylindermechanismus 340 so betrieben,
dass der erste Teil des Werkstücks M gepresst wird. In
diesem Zustand ist die Temperatur der Heizplatten 322 und 324 in
der Vorheizzone 301 geringer als die Härtungstemperatur
der Harzkomponente des Werkstücks und wird so gesteuert,
dass sie nahe der Glasüberganstemperatur liegt. Deshalb wird
der erste Teil erweicht, jedoch wird eine Wärmehärtung
des Werkstücks kaum eingeleitet, da die Temperatur niedrig
ist und die Dicke des ersten Teils einen vorgegebenen Wert hat.
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Dann
wird der Ölhydraulikdruck des Presszylindermechanismus 340 reduziert,
und gleichzeitig werden die Heizplatten 322 und 324 durch
die Zylindermechanismen 370 zum Bewegen der Heizplatten voneinander
getrennt, so dass das Werkstück M freigegeben wird. Ferner
wird das Werkstück M mit dem Greifer 150 in Förderrichtung
transportiert. Als Ergebnis wird der erste Teil des Werkstücks
M zu der ersten Heizzone 300b bewegt und der zweite Teil wird
zu der Vorheizzone 300a bewegt. Da die Temperatur der Heizplatten 322 und 324 in
der ersten Heizzone 300b höher als die Temperatur
der Heizplatten in der Vorheizzone 300a ist, tritt in dem
ersten Teil des Werkstücks M zu einem gewissen Grad eine Wärmehärtungsreaktion
auf. In der Vorheizzone 300a wird die Form des zweiten
Teils bestimmt. Es sei bemerkt, dass durch eine gewisse Schrumpfung des
Werkstücks M in Folge der Wärmehärtungsreaktion
die durch die Abstandsstege 352 und 354 (siehe 10)
definierten Abstände so festgelegt sind, dass der Heizplattenabstand
zum Pressen des Werkstücks in der ersten Heizzone 300b etwas
kleiner als der Heizplattenabstand in der Vorheizzone 300a ist.
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Als
nächstes wird der Ölhydraulikdruck des Presszylindermechanismus 340 reduziert,
und gleichzeitig werden die Heizplatten 322 und 324 durch
die Zylindermechanismen 370 voneinander getrennt, um die
Heizplatten so zu bewegen, dass das Werkstück M freigegeben
wird. Ferner wird das Werkstück M mit dem Greifer 150 in
Förderrichtung transportiert. Als Er gebnis wird der erste
Teil des Werkstücks M der zweiten Heizzone 300c zugeführt, der
zweite Teil der ersten Heizzone 300b zugeführt und
der dritte Teil der Vorheizzone 300a zugeführt. Dann
wird der Zylindermechanismus 370 zum Bewegen der Heizplatten
so betätigt, dass die Heizplatten 322 und 324 einander
angenähert werden. Ferner wird der Presszylindermechanismus 340 so
betätigt, dass die obere Heizplatte 322 belastet
wird. Somit werden der erste Teil, der zweite Teil und der dritte Teil
des Werkstücks M jeweils in der zweiten Heizzone 300c,
der ersten Heizzone 300b und der Vorheizzone 300a gepresst.
Die Temperatur der Heizplatten 322 und 324 in
der zweiten Heizzone 300c ist weitgehend gleich der Temperatur
in der ersten Heizzone 300b. Das Werkstück M wird
danach in der ersten und der zweiten Heizzone 300b und 300c erhitzt,
wodurch die Wärmehärtungsreaktion bis zur Endstufe fortschreitet.
Deshalb wird der erste Teil des Werkstücks M auf einen
vorbestimmten Querschnitt geformt. In der ersten Heizzone setzt
sich die Wärmehärtungsreaktion des zweiten Teils
zu einem bestimmten Grad fort. In der Vorheizzone 300a wird
die Form des dritten Teils festgelegt. Es sei bemerkt, dass wegen
der Schrumpfung des Werkstücks M zu einem gewissen Grad
durch die Wärmehärtungsreaktion die durch die
Abstandsstege 352 und 354 bestimmten Abstände
so vorgegeben sind, dass der Abstand zwischen den Heizplatten zum
Pressen des Werkstücks in der zweiten Heizzone 300c etwas
kleiner als der Abstand zwischen den Heizplatten in der ersten Heizzone 300b ist.
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Dann
wird der Hydrauliköldruck des Presszylindermechanismus 340 verringert,
und die Heizplatten 322 und 324 werden durch die
Heizplattenbewegung mit dem Zylindermechanismus 370 voneinander
getrennt, um das Werkstück M freizugeben. Ferner wird das
Werkstück M mit den Greifern 150 in Transportrichtung
bewegt. Als Ergebnis wird der erste Teil des Werkstücks
M aus dem Heisspressmechanismus 300 ausgegeben und zwischen
die Kühlplatten 422 und 424 des Kaltpressmechanismus 400 transportiert.
Der zweite Teil wird der zweiten Heizzone 300c zugeführt,
der dritte Teil wir der ersten Heizzone 300b zugeführt,
und der vierte Teil wird der Vorheizzone 300a zugeführt.
Dann wird der Zylindermechanismus 370 zum Bewegen der Platte
und des Presszylinders 440 (2) so betätigt,
dass die Heizplatten 322 und 324 und die Kühlplatten 422 und 424 einander
näher kommen, und der Presszylindermechanismus 340 wird
so betätigt, dass die obere Heizplatte 322 belastet
wird, wodurch der erste Teil des Werkstücks M die Kühlplatten 422 und 424 berührt
und gekühlt wird. Der zweite Teil, der dritte Teil und
der vierte Teil werden in der zweiten Heizzone 300c, der
ersten Heizzone 300b und der Vorheizzone 300a jeweils
gepresst.
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Wie
vorstehend beschrieben, kann in der Pressmaschine 1 gemäss
dem Ausführungsbeispiel ein längliches Werkstück
M mit einer grösseren Abmessung in Transportrichtung als
die der Heizplatte und die Kühlplatte verarbeitet werden,
da der Transport und das Pressen des Werkstücks abwechselnd ausgeführt
werden. Ferner wird die Form des Werkstücks M in der Vorheizzone 300a eingestellt,
dann geformt durch die Wärmehärtungsreaktion in
der ersten Heizzone 300b und der zweiten Heizzone 300c und
dann durch den Kaltpressmechanismus 400 abgekühlt.
Wie oben beschrieben, wird zuerst das Vorheizen zum Einstellen der
Form und dann das Heisspressen ausgeführt. Deshalb treten
Defekte des Werkstücks M (z. B. Fehlordnung der Fasern
des Prepreg, Fliessen des Harzes, Weissen des Werkstücks,
ungleichmässige Dicke usw.) nicht auf, was verursacht werden
könnte, wenn die Wärmehärtungsreaktion
vor dem Formen fortschreitet. Ferner werden das Vorheizen und das
Heisspressen bei dem Ausführungsbeispiel mit zwei nahtlosen
grossen Heizplatten 322 und 324 durchgeführt.
Deshalb treten Defekte wie Verbindungslinien nicht auf, auch wenn
ein Werkstück mit einer Abmessung in Transportrichtung
grösser als die Heizplatte geformt wird.
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Ferner
wird gemäss dem Ausführungsbeispiel das Heizen
des Werkstücks M in Zugzonen ausgeführt, d. h.
in der ersten Heizzone 300b und in der zweiten Heizzone 300c.
Somit ist die Zeit des Heisspressens doppelt so lang wie die Vorheizzeit.
Auch in der Vorheizzone 300a, wo ein Pressen bei geringer Temperatur
erfolgt, setzt sich das Wärmehärten leicht fort.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel kann die Heisspresszeit
länger als die Vorheizperiode sein. Deshalb kann die Form
des Werkstücks M in der Vorheizzone 300a eingestellt
werden, ohne ein wesentliches Wärmehärten zuzulassen
und ausserdem kann das Wärmehärten in den Heizzonen
abgeschlossen werden. Es sei bemerkt, dass gemäss dem Ausführungsbeispiel
zwei Heizzonen für eine Vorheizzone vorgesehen sind. Die
vorliegende Erfindung muss nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt
sein, und die Zahl der jeweiligen Zonen kann entsprechend dem Harzmaterial
des Werkstücks geändert werden.
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In
dem Ausführungsbeispiel wird ein Material heissgepresst,
das das wärmehärtbares Harz enthält.
Die vorliegende Erfindung muss jedoch auf eine solche Konfiguration
nicht beschränkt sein und kann auch auf ein Werkstück
angewendet werden, das ein thermoplastisches Harz enthält.
Dies bedeutet, dass beim Wärmepressen eines Werkstücks
mit einem thermoplastischen Harz zuerst die Form des Werkstücks
bei geringer Temperatur in der Vorheizzone eingestellt wird. Bei
dieser Stufe ist die Viskosität des Werkstücks
hoch, da es nicht so stark erhitzt wurde, dadurch wird ein Fliessen
des Harzes verhindert. Dann wird das Werkstück in der ersten
Heizzone und der zweiten Heizzone bei hoher Temperatur geformt und
danach die Form durch die Kühlplatten fixiert.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die
Greifer 150 an der stromaufwärtigen Seite des
Heisspressmechanismus 300 angeordnet. Die vorliegende Erfindung
muss jedoch darauf nicht beschränkt sein. Die Greifer 150 können auch
auf der stromabwärtigen Seite des Heisspressmechanismus 300 angeordnet
sein. Sie können also zwischen dem Heisspressmechanismus 300 und dem
Kaltpressmechanismus 400 angeordnet sein oder auf der stromabwärtigen
Seite des Kaltpressmechanismus.
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Gemäss
dem Ausführungsbeispiel bestehen die Stahlbänder 123 und 124 aus
Stahl und werden endlos geführt, um das Werkstück
M zu transportieren. Die Erfindung muss darauf jedoch nicht beschränkt
sein. Anstelle der Stahlbänder 123 und 124 können
alternativ auch Endlosbänder aus anderem Metall oder aus
wärmebeständigem Harz (z. B. Polyimid) verwendet
werden.
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In
dem Ausführungsbeispiel haben die obere Heizplatte 322 und
die untere Heizplatte 324 eingebaute Heizvorrichtungen,
die den Heizplatten jeweils Wärme zuführen. Die
Erfindung muss darauf jedoch nicht beschränkt sein, und
es kann den Heizplatten Wärme auch zum Beispiel durch Zirkulation
eines Heizmediums in den Heizplatten zugeführt werden.
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Zusammenfassung
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Gemäss
dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist
eine kontinuierlich arbeitende Pressmaschine vorgesehen. Diese enthält
eine obere Heizplatte mit einer ebenen Unterseite eine untere Heizplatte
gegenüber der Unterseite der oberen Heizplatte und mit
einer ebenen Oberseite, eine erste Zone und eine zweite Zone für
beide Heizplatten, die sich in Richtung der Oberfläche
der Heizplatte erstreckt und der ersten Zone benachbart ist, eine
erste Heizvorrichtung zum Heizen der ersten Zonen der beiden Heizplatten
auf eine erste Temperatur, eine zweite Heizvorrichtung zum Heizen
der zweiten Zonen der beiden Heizplatten auf eine zweite Temperatur
höher als die erste Temperatur, eine Presseinrichtung zum
Antrieb zumindest der oberen Heizplatte oder der unteren Heizplatte
zum Pressen des Werkstücks zwischen der oberen und der
unteren Heizplatte und eine Werkstückfördereinrichtung
zum Transport des heisszupressenden Werkstücks von der
ersten Zone in die zweite Zone.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 61-242816 [0002, 0003, 0008]