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Vorrichtung zum Ziehen von Hohlkörpern aus Platten und Folien aus
thermoplastischem Kunststoff Es ist bekannt, aus Folien aus thermoplastischem Kunststoff
Hohlkörper unter Verwendung von Patrizen und Matrizen in ähnlicher Weise wie aus
Blechen zu ziehen. Dabei können sowohl für Patrize wie auch Matrize volle Formen
verwendet werden.
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Es ist aber auch bekannt, Patrize und gegebenenfalls auch Matrize
hohl auszugestalten, so daß das Ziehen nur über die Kanten ohne Verwendung von Seitenwänden
der Patrize und/oder Matrize erfolgt. Weiter hin ist es bekannt, am Formkörper dadurch
einen Bördelrand anzuformen, daß eine Matrize mit einer vorstehenden Leiste zum
Formen des Bördelrandes verwendet wird, die in eine entsprechende Nut der Patrize
eingreift, wie es in Fig. 1 schematisch und beispielsweise dargestellt ist. Bei
dieser Arbeitsweise wird die auf Ziehtemperatur gebrachte Folie 1 auf eine Auflagefläche
13 der Matrize aufgelegt und mit Hilfe des Spannrahmens 2 festgeklemmt, und zwar
zweckmäßig unter so geringem Einklemmdruck, daß die Folie vom Spannrahmen zwar geführt
wird, aber während des Ziehvorganges nachgleiten und über die Leiste 4 der Matrize
gelegt werden kann. Wird dann die Patrize 5 heruntergedrückt, dann wird der (gestrichelt
eingezeichnete) Teil 6 des Formstücks gezogen und erst in der Schlußphase des Ziehvorgangs
der Bördelrand 7 durch die Kante 8 gebildet. Die Leiste 4 fügt sich in dieser Arbeitsphase
in eine Nut 9 der Patrize ein. Der Bördelrand kann nach einem weiteren bekannten
Vorschlag auch durch Aufpressen der Folie mittels Luftdruck bzw. Vakuum auf einer
Bördelungsleiste gebildet werden, doch ist es in diesem Fall nicht möglich, den
Einklemmdruck der Folie so gering zu halten, daß ein Nachgleiten während des Ziehvorganges
möglich ist, weil dann die für das pneumatische Ziehen unentbehrliche Abdichtung
gegenüber der Außenatmosphäre nicht gewährleistet wäre.
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Es wurde nun gefunden, daß diese bekannte Methode des Bördelrandziehens
in verschiedener Hinsicht verbesserungsbedürftig und auch -fähig ist. Ein Nachteil
besteht unter anderem darin, daß die Auflagefläche der Folie auf der Bördelungsleiste
verhältnismäßig groß ist und das Material über diese große Fläche nach unten gezogen
werden muß, was nicht nur einen unnötig hohen Kraftverbrauch, sondern vor allem
auch eine starke Beanspruchung des Materials verursacht, die zu ungleichmäßigen
Wandstärken und einem Zereißen des Molekülverbandes der Seitenwände a des Formstücks
führt, die ihrerseits Spätschäden verursachen. Das ist deutlich daran erkennbar,
daß sich beim fertigen Stück der Bördelrand an den Seitenwänden a abzeichnet.
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F i g. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 in der Stellung
vor dem Konturziehen, aus dem die Größe der Auflagefläche bei der bekannten Vorrichtung
zu erkennen ist, die sich vom Punkt bis zum Punkt B erstreckt.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß in der Schlußphase des Ziehvorgangs,
in der der Bördelrand gebildet wird, das Material nur durch die Auflagefläche b
der Abdruckkante 8 und dem Winkel a gehalten wird, wie besonders aus Flug. 3 erkennbar
ist, die den gleichen vergrößerten Ausschnitt wie Fig. 2, jedoch in Konturziehstellung
zeigt. Da, wie gefunden wurde, die Festhaltewirkung einer abgewinkelten Fläche wesentlich
größer ist als die einer ebenen Fläche, erfolgt das Festhalten des Folienrandes
während des Konturziehens zum überwiegenden Teil durch den Winkel a, wenn steiler
als auf 700 gezogen werden soll. Wird hingegen versucht, so steil zu ziehen, daß
der Winkel a mehr als - etwa 60 bis 700 beträgt, dann kommt es in einem erheblichen
Prozentsatz der Arbeitsgänge vor, daß das Material in Richtung des Pfeiles c (vgl.
Fig. 3) mindestens stellenweise nach innen rutscht, so daß kein vollständiger Bördelrand
gebildet wird. Dieser Prozentsatz ist naturgemäß um so größer, je steiler gezogen
wird, und beträgt bis zu 100 °/o beim Ziehen auf 900.
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Um überhaupt ein einigermaßen verläßliches Festhalten des Folienrandes
zu gewährleisten, muß daher beim bekannten Verfahren der Ziehwinkel a verhältnismäßig
flach gehalten werden, und Ziehwinkel über 700 können nicht ohne Inkaufnahme eines
wirtschaftlich untragbaren Prozentsatzes an Ausschuß einer halten werden.
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Aus dem gleichen Grund ist auch der theoretisch denkbare andere Ausweg,
den Überschußstreifen d so groß zu halten, daß trotz des Nachrutschens über die
Kante der Leiste 4 noch genügend Material für
den Bördelrand verbleibt,
nicht gangbar, weil dieser einen unwirtschaftlichen Materialmehrverbrauch verursachen
würde.
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Erfindungsgemäß werden diese Nachteile der bekannten Ziehvorrichtung
dadurch überwunden, daß die Auflagefläche 13 für die zu ziehende Folie im Spannrahmen
mit Hilfe einer in einem Abstand von der Bördelungsleiste 4 der Matrize angebrachten
Erhöhung so weit gehoben wird, daß mindestens die der Leiste 4 der Matrize zugekehrte
Kante dieser Erhöhung etwa in Höhe der Oberkante der Bördelungsleiste liegt. Der
bewegliche Oberteil des Spannrahmens wird auf diese Auflagefläche eben aufgesetzt,
so daß die zu ziehende Folie bei Beginn des Ziehvorgangs bis praktisch zur Oberkante
der Leiste 4 mindestens völlig flach liegt oder sogar zu dieser hin geneigt ist.
Diese erfindungsgemäße Verbesserung der bekannten Vorrichtungen ist in den F i g.
4 bis 6 schematisch dargestellt. Man erkennt, daß sich jetzt die Auflagefläche der
Folie auf dem Rand der Bördelungsleiste 4 nur vom Punkt C bis zum Punkt B erstrecken
kann, was mehr als einer Halbierung der Auflagefläche entspricht. Dadurch wird die
erforderliche Ziehkraft und die durch sie hervorgerufene Beanspruchung so erheblich
verringert, daß es möglich ist, auch bei sehr steilem Ziehwinkel bis zu beinahe
900 praktisch völlig gleichmäßige Wandstärken auch der Seitenwände des Formstücks
zu erzielen.
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Außerdem wird zwischen der Bördelungsleiste 4 und der Erhöhung 10
eine Nut 11 gebildet, in die die Ziehkante 8 vorzugsweise so genau einpaßt, daß
gerade noch Raum für die zu ziehende Folie 1 bleibt.
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Dadurch wird in der in Fig.5 schematisch dargestellten Konturziehstellung
die Folie nicht nur durch den Winkel a, sondern auch durch die Winkel fl und;' festgehalten.
Der geringe Ziehwiderstand der verkleinerten Auflagefläche der Folie auf der Leiste
4 im Verein mit der verbesserten Festhaltewirkung der drei Winkel a, ß und y ermöglichen
es, erheblich steiler zu ziehen als mit den bekannten Vorrichtungen, und zwar bis
zu einer Steilheit von etwa 880 des Winkels ' und trotzdem wird eine weit bessere
Gleichmäßigkeit der Wandstärke, vor allem auch in den Kanten und Ecken, erzielt,
als mit den bisher bekannten Mitteln.
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Die Verlegung der Auflagefläche 13 für die Folie auf eine während
des Ziehvorgangs wirksame, in einem Abstand von der Leiste 4 angebrachte Erhöhung
ist daher wohl zu unterscheiden von den bekannten - Hilfsrahmen und Hilfsführungen,
wie sie z. B. in der deutschen Auslegeschrift 1068005 erwährt, aber nicht näher
beschrieben sind und die nur den Zweck haben, ein Einsinken der Platten in die freien
Hohlräume der Ziehvorrichtung während der Plastifizierung, d. h. vor Beginn des
Ziehvorgangs, zu verhindern.
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Die optimale Höhe der Auflagefläche 13 richtet sich nach den jeweiligen
Erfordernissen des zu ziehenden Formstücks. Sie entspricht im allgemeinen etwa der
Höhe der Leiste 4. Wird verhältnismäßig flach gezogen, dann genügt es, die Auflagefläche
sogar einige Millimeter niedriger zu halten als die Leiste. Meist ist es jedoch
zweckmäßiger, die Auflagefläche gleich hoch oder sogar auch höher als die Leiste
zu halten.
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Eine besondere Ausgestaltungsform der Erfindung sieht vor, die Auflagefläche
13 schräg nach innen abfallend auszuführen, und zwar vorzugsweise in der
Weise, daß
ihre Verlängerung die Oberkante der Leiste 4 gerade berührt, wie in F i g. 6 schematisch
und beispielsweise dargestellt. Dadurch wird nicht nur die Auflagefläche der Folie
auf der Kante der Leiste 4 noch weiter verringert, sondern vor allem der weitere
Vorteil erzielt, daß die Folie vor dem Konturziehen durch den Hauptkörper der Patrize
in einem flacheren Winkel nach unten gezogen wird, selbst wenn der Fertigziehwinkel
a praktisch 900 beträgt. Ein weiterere Vorteil besteht darin, daß diese Ausgestaltung
der Erfindung es ermöglicht, die vor dem eigentlichen Ziehvorgang, beispielsweise
durch Infrarotstrahlung, auf Ziehtemperatur gebrachte Folie, z. B. auf 1200 C, ohne
Einwirkung der Patrize nur unter ihrem eigenen Gewicht schon beinahe zur fertigen
Form des Mittelstücks 6 in den Mittelteil der Matrize einwandern zu lassen. Dadurch
ist es möglich, die Fertigformgebung des Mittelstücks durch die Patrize fast ohne
Krafteinwirkung und daher praktisch ohne jede Schädigung des Molekülverbandes zu
bewirken.
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Sowohl die Leiste 4 wie auch die Erhöhung 10 können mit der Matrize
aus einem Stück gefertigt, auch können diese Teile als gesonderte Konstruktionselemente
z. B. durch Verleimen, Aufschrauben od. dgl. miteinander verbunden sein.
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Selbstverständlich ist es erfindungsgemäß auch möglich, die Funktion
von Matrize und Patrize umzukehren, d. h. die voranstehend beschriebene Patrize
festzuhalten und als Matrize zu verwenden, und die als feststehend beschriebene
Matrize als bewegliche Patrize auszuführen.