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Maschine zum Ausformen von Zellen in einem kontinuierlich durchlaufenden
dünnen Band aus thermoplastischem Material Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine
zur Ausformung von Zellen in einem kontinuierlich durchlaufenden dünnen Band aus
plastischem Material, wie thermoplastischem Kunststoff, welcher in der Hitze deformierbar
ist und bei Kälte erstarrt, mit einer Trommel, die mit einer Anzahl von mit Druck-
oder Saugvorrichtungen zusammenarbeitenden Matrizen versehen ist sowie mit einer
zu dieser Trommel achsparallel angeordneten, mit ihr synchron und kontinuierlich
antreibbaren, darüber angeordneten weiteren Trommel.
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Bei einer derartigen Maschine werden zwei, vorzugsweise aus Kautschuk
bestehende Bänder unter Bildung einer Zellenstruktur in Kontaktberührung gebracht,
nachfolgend in Einzelstücke geschnitten und miteinander vulkanisiert. Es werden
Bänder verwendet, welche im Einführungszustand deformierbar sind. Eine Bearbeitung
von Bändern, welche im Einführungszustand relativ hart sind, wie thermoplastischer
Kunststoff, könnte mit der bekannten Maschine nur mit Hilfe einer Heizvorrichtung
ausgeführt werden. Wie eine solche Heizvorrichtung im einzelnen untergebracht und
angeordnet sein sollte, kann der bekannten Maschine nicht entnommen werden. Auch
ist keine genügende Vorkehrung getroffen worden, um die nicht deformierbaren Bandbereiche
zu schützen, da das Vulkanisieren später in einer separaten Vulkanisitionsstation
ausgeführt werden soll.
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Der bekannten Maschine kann auch nicht eine Lehre entnommen werden,
wie man die Matrizen vor einer übermäßigen Erhitzung, welche die nachfolgende Trennung
des deformierten Bandes von der Matrize verhindert, schützt.
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Die erfindungsgemäße Verbesserung besteht im wesentlichen darin,
daß die obere Trommel den Matrizen der Größe nach entsprechende Durchbrechungen
aufweist und daß im Innern der Trommel im Bereich ihres Mantels eine zur Trommelachse
im wesentlichen parallel verlaufende Strahlungsheizquelle derart angeordnet ist,
daß ihre Hitze senkrecht auf die jeweils in Arbeitsstellung liegenden Teile der
Matrize gerichtet ist.
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Hierdurch wird vor allem der wesentliche Vorteil erreicht, daß die
ursprünglichen Abmessungen des Bandes beibehalten werden und daß das Band, insbesondere
in Querrichtung, sich nicht zusammenziehen kann. Ferner wird erreicht, daß das die
Maschine verlassende Band an den Außenrändern nicht nochmals geschnitten zu werden
braucht, wodurch eine geradlinige Gestalt des Bandes mit parallel zueinander verlaufenden
Rändern erreicht wird. Ein
Materialverlust wird vermieden, und man erhält ein kontinuierlich
mit einer Zellenstruktur oder einer sonstigen gewünschten Struktur versehenes Band,
welches für zusätzliche Arbeitsgänge die Maschine nicht zu verlassen braucht, ausgenommen
für das eventuelle Schneiden oder Ritzen in Querrichtung, wenn getrennte, mit der
Zellenstruktur od. dgl. versehene Bandstücke benötigt werden.
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Durch Verwendung einer verkleideten Strahlungsheizquelle sind die
Matrizen der Wärmewirkung praktisch entzogen, so daß die ausgeformten warmen Zellen
mit den kalten Matrizenwänden in Berührung kommen. Dies ist wichtig, denn nur so
kann eine momentane Erstarrung dieses Bandteiles erreicht werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß auf der
Umfläche der oberen Trommel die Wandstinzflächen wie Stege vorhanden sind, durch
die der in Arbeitsstellung befindliche Bandteil gegen die Ränder der jeweiligen
Matrize derart angedrückt ist, daß die anderen Bandteile des Kunststoffbandes vor
Hitze abgeschirmt sind. In vorteilhafter Weise sind hierbei die zwischen den Zellenteilen
der Matrize verbleibenden Bandbereiche, welche mit den ebenen Matrizenflächen in
Berührung stehen, bereits erstarrt, bevor die Zellenstruktur im Band gebildet wird,
so daß sie nicht verzerrt werden
können. Diese Bereiche bleiben
im einwandfreien Zustand für das nachträgliche Auftragen eines Aufdruckes einer
Markierung od. dgl. erhalten.
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Ferner ist vorteilhaft, daß infolge dieser Ausbildung der Maschine
die Seitenbereiche der mit der Zellenstruktur versehenen Bandteile praktisch der
Wärmewirkung entzogen, gleichzeitig einwandfrei örtlich fixiert sind, wodurch jegliche
Bewegungen und das Verziehen der Bandränder im Augenblick der Zellenbildung verhindert
ist.
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Die Erfindung kann so abgewandelt werden, daß die Achsen der beiden
Trommeln radial zueinander verschiebbar bzw. verstellbar sind. Dies kann so geschehen,
daß eine der Achsen zu der anderen feststehenden Achse verstellbar ist. Hierdurch
werden die unterhalb der Trommeldurchbrechungen befindlichen Matrizen bzw. Werkzeuge
in bezug auf das Band festgehalten.
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Die Erfindung kann auch so getroffen werden, daß die stehengebliebenen,
die Trommeldurchbrechungen begrenzenden Stege an ihrer der Matrizentrommel zugewandten
Seite mit elastischen Elementen versehen sind. welche das Band gegen die Matrizenränder
andrücken und es in der Arbeitsstellung der Maschine örtlich festlegen und darüber
hinaus im Augenblick des Ansaugens oder des pneumatischen Druckes die Abdichtung
besorgen.
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Es ist nicht in allen Fällen erforderlich, diese abdichtenden elastischen
Elemente an der oberen Trommel vorzusehen, und demgemäß kann die Erfindung so abgewandelt
werden, daß diese elastischen Elemente an der unteren Trommel vorgesehen sind.
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Ferner kann vorgesehen werden, daß eine Vorrichtung zur Vorerhitzung
des Bandes vorhanden ist, die wirksam wird, bevor das entsprechende Bandteil die
Arbeitsstellung zwischen den beiden Trommeln erreicht hat.
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Der Erfindungsgegenstand wird an Hand der nachfolgenden Zeichnungen
erläutert, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen. Es zeigt F i g. 1 eine
Ansicht der erfindungsgemäßen Maschine; F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung eines
Schnittes der senkrecht zu den Trommelachsen der F i g. 1 verläuft und Einzelheiten
der Erfindung zeigt; Fig. 3 ist ein senkrecht nach Linie III-III der F i g. 1 verlaufender
Schnitt.
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Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, enthält die Maschine als wesentliche
Teile die Trommeln 1 und 2, welche im umgekehrten Sinne und synchron mittels einer
Antriebskette 3 rotieren, wobei die Kette Kettenräder 4 und 4' und 6 und 7 mitgenommen
wird und wobei eines der Kettenräder, z. B. das Kettenrad 7, mit einer Antriebswelle
8 (F i g. 3) verbunden ist, und die Ketten räder 4 und 4' sich auf den Achsen 5
und 5' frei drehen können.
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Die Welle 5 der unteren Trommel 1 ist fest mit dem Gestell 9 der
Maschine verbunden. Die Trommel 1 selbst ist durch an sich bekannte Lagerteile 10
auf dieser ortsfesten Welle abgestützt.
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In ähnlicher Weise ist die obere Trommel 2 mittels Lagerteilen 10'
auf der Welle 5' angeordnet, welche an Säulen 11 verschiebbar befestigt ist, derart,
daß die die Trommel2 tragende Welle 5' etwas vertikal verstellbar ist. Es sind ferner
Rückstellfedern 12 vorhanden, die ständig die obere Trommel in Richtung der Matrizen
der unteren Trommel zu drücken versuchen. Diese leichte, an der Trommel2 mögliche
Vertikalverstellung
ist insofern nützlich, als sie eine Bewegung der oberen Trommel gegen die auf der
unteren Trommel getragenen Matrize sicherstellt und Toleranzen zwischen beiden Trommeln
ausgleicht, da die untere Trommel mit ihren Matrizen polygonal ausgeführt ist und
auch die obere Trommel die Gestalt eines Polygons aufweisen kann.
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Der Polygonalkranz l3 der unteren Trommel besitzt eine Anzahl von
ebenen Stirnflächen, auf denen, z. B. mittels Schrauben 14, die Matrizen 15 befestigt
sind, die zur Ausformung der Zellenstruktur im plastischen Material dienen.
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Es ist auch möglich, die gewünschte Zellenstruktur durch Vertiefungen,
Erhöhungen od. dgl., die unmittelbar auf der Stirnseite der unteren Trommel angeordnet
sind, zu erhalten und somit auf besondere Matrizen zu verzichten. Im Ausführungsbeispiel
sind Matrizen vorhanden, die eine Vielzahl von Einzelzellen aufweisen, und es ist
ersichtlich, daß gegebenenfalls Matrizen mit nur einer einzigen Zelle verwendet
werden können (Fig. 2).
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Im Ausführungsbeispiel macht die Maschine vom Ansaugen Gebrauch,
und dementsprechend sind die Hohlräume der Matrizen durch mindestens einen Ansaugkanal
16 mit einem Hauptkanal 17 verbunden, der im wesentlichen parallel zu den Achsen
5 und 5' der Trommeln 1 und 2 verläuft. Dieser Kanal ist an einem seiner Enden geschlossen,
jedoch mündet das andere Ende zu einem Auslaß 18, welcher in einer seitlich an der
Trommel 1 vorhandenen Scheibe angeordnet ist. Gegen diese Scheibe und die Auslässe
18 ist ein Saugkopf 19 angedrückt, der eine Saugleitung 20 aufweist. Letztere ist,
z. B. mittels einer flexiblen Rohrleitung. mit der Saugquelle verbunden (nicht dargestellt).
Die Feder 21 drückt den Saugkopf gegen diesen Flansch der Trommel 1.
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Die obere Trommel 2 ist mit großer Öffnung aufweisenden Durchbrechungen
versehen, die, wie insbesondere aus Fig.3 oben ersichtlich, die Anwendung einer
auf das Kunststoffband f gerichteten Heizquelle ermöglichen. Das von einer Walze
22 od. dgl. abrollende dünne Kunststoffband wird zwischen den Trommeln 1 und 2 kontinuierlich
durchgeführt und von diesen mitgenommen. Die Abmessungen der Durchbrechungen an
der Trommel 2 sind so gewählt, daß der Achsenabstand der die Durchbrechungen begrenzenden
Stege der Länge einer Matrize 15 entspricht (diese Matrizenlänge wird in Verstellrichtung
der Trommel 1 gemessen).
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Um ein noch verbessertes Andrücken des Kunststoffbandesf gegen die
Matrize 15 zu erreichen, ist es vorgesehen, die Stege 23 der Trommel 2 mit elastischen
Elementen24 zu versehen, die z.B. aus Kautschuk bestehen können und in den Stege
23 der Trommel vorzugsweise eingelassen bzw. eingegossen sind.
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Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel können die elastischen Elemente,
welche in den Stegen der oberen Trommel vorgesehen sind, ebensogut und manchmal
sogar vorzugsweise. zwischen den einzelnen Matrizen 15 an den Abwinkelungen des
Poligons der unteren Trommel eingelassen sein, denn auch in dieser Lage gewährleisten
sie eine gute Abdichtung und sind dabei in noch größerem Ausmaß der Einwirkung der
Heizquelle entzogen.
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Im gleichen Augenblick, in dem die elastischen Elemente 24 das Kunststoffband
f örtlich fixieren, wird auf das Band zur Bildung einer Zellenstruktur
od.
dgl. ein Ansaugdruck ausgeübt, und die elastischen Elemente besorgen die unerläßliche
Abdichtung, die erforderlich ist, um mit Hilfe des unter dem Band erzeugten Vakuums
schlagartig das auszuformende Blatteil anzuziehen und mit dem Hohlteil oder den
Hohlteilen der Matrize unter Einwirkung der Hitze des Heizkörpers in Kontakt zu
bringen.
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Damit diese Ansaugwirkung auf das Band f möglich wird, ist eine Heizvorrichtung
25 vorhanden, deren Strahlung quer zur Durchbrechung der Trommel 2 gerichtet ist,
wenn die Trommel 2 in bezug auf die Matrize 15 in Kontaktberührung steht; diese
Heizvorrichtung 25 kann mit Hilfe von Backen 26 an der Welle 5' der Trommel 2 befestigt
sein, derart, daß sie im Winkel verstellbar ist. Hierdurch wird es möglich, die
Heizquelle 25 in die optimale Stellung gegenüber dem Bandteil zu bringen, der durch
die Ansaugwirkung gegen die Wände derjenigen Matrize gedrückt wird, die gerade der
Heizquelle 25 gegenüberliegt. Dieser Heizkörper gibt eine starke direkte Strahlung
ab; er kann aus Infrarotröhren oder elektrischen Widerstandsspiralen 27 bestehen,
wobei letztere auf einen Träger aus Speckstein od. dgl. aufgewickelt sind, oder
es kann auch ein anderer geeigneter Heizkörper verwendet werden.
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Gemäß Fig. 3 kann der Heizkörper 25 aus zwei derart zueinander verstellbaren
Teilen bestehen, daß ein Teil des Kopfes unter der Wirkung einer Feder 29 steht,
um der Verlängerung der elektrischen Widerstandswicklungen bei Erhitzung Rechnung
zu tragen, sofern ein derartiger Heizkörper verwendet wird.
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Unabhängig der Art der Heizung ist der Heizkopf 25 selbst an seinem
Stützbalken 30 verschiebbar, um erforderlichenfalls den Heizkopf an das der 5augwirkung
unterworfene Teil heranzuführen, derart, daß die Hitze mit großer Geschwindigkeit
durch die ganze Masse des relativ dünnen Bandes fortschreitet und den ganzen Ausformungsbereich
erfaßt. Hierbei arbeiten Erhitzung und Ansaugung zusammen. Um eine höchstmögliche
Annäherung des Kopfes 25 an das Kunststoffblatt zu ermöglichen, ist die obere Trommel
2 dünnwandig ausgeführt, so daß der mechanische Widerstand auf ein Minimum herabgedrückt
wird.
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Es ergibt sich, daß die in die Stirnteile der Trommel 2 eingelassenen
Kautschukelemente 24, welche auch die Abdichtung während des Ansaugvorganges bewirken,
infolge ihrer Lage entweder an der einen oder auch an der anderen Trommel die übermäßig
starke Strahlung des Heizkopfes abschirmen. Die Elemente 24 können bandförmig ausgeführt
sein. Zum Beispiel ist es nicht erforderlich, daß die Kautschukbänder24 zu dick
sein müssen, da die obere Trommel 2 infolge ihrer Verschiebung in den Säulen 11
beweglich ist und sich jeweils um mehrere Millimeter in der jeweiligen Arbeitsstellung
der Polygonalkontur der Trommel 1 nähern kann.
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Wenn die Trommeln mit einer mäßigen Geschwindigkeit betrieben werden,
erfolgt die Rückstellung der Trommel2 ohne Stöße durch die Federl2, welche gleichzeitig
die Abdichtung der Vorrichtung im Augenblick des Saugvorganges bewirken.
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In gewissen Fällen ist es zweckmäßig, eine Vorrichtung zur Vorheizung
des Bandes vorzusehen, wenn der verwendete Werkstoff eine überdurchschnittliche
Erhitzung benötigt. Diese Vorheizvorrichtung kann z. B. so ausgeführt werden, daß
ein
zweiter Heizkopf 31 neben dem eigentlichen Heizkopf 25 vorgesehen wird (F i g. 3);
oder man sieht zwei beheizte Platten 32 vor, zwischen denen das Bande hindurchgeführt
wird, wobei die Platten 32 vor der Arretierungsstellung des Bandes zwischen der
Trommel 1 und 2 (F i g. 1) angeordnet ist.
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Es ergibt sich, daß die Bildung der Zellenstruktur im Kunststoffband
f in relativ einfacher Weise erfolgt, schnell und wirksam ausgeführt werden kann,
und daß in vorteilhafter Weise die Erhitzung und die Ansaugung des mit der Zellenstruktur
zu versehenden Bandteiles Hand in Hand gehen. Die Erstarrung des Bandteiles in der
Gestalt, welche durch die Matrize vorgegeben ist, wird durch die Tatsache, daß das
erhitzte plastische Material mit der praktisch kalten Matrizenwand in Berührung
kommt, nahezu momentan erreicht. Deshalb ist das mit einer Zellenstruktur versehene,
die Maschine verlassende Band formmäßig stabilisiert, und das Herausheben des bearbeiteten
Bandes aus der Matrize kann leicht erfolgen, da die Matrizen kaum erwärmt sind.
Dies stellt einen wichtigen Vorteil im Vergleich zu den bekannten Maschinen dieser
Art dar.
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Es wird darauf hingewiesen, daß diejenigen ebenen Bandteile, die
die Zellenstruktur umschließen oder in Reihe sind, die Hitze nicht empfangen und
ohne Abänderungen in ihrer ursprünglichen Struktur verbleiben und daß die Zellenbildung
hier oberhalb der Profildicke unterbunden wird. Das mit Zellen versehene Band verläßt
die Maschine praktisch ohne Deformation und behält die gleiche Größe bei. Es ist
deshalb nicht erforderlich, das Band seitlich zu beschneiden, und es treten keine
Materialverluste ein, was sehr wichtig ist.
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Da eine Verformung der die Zellenteile umgebenden Bandteile nicht
geschieht, kann das Kunststoffband mit Marken versehen werden, da die ebenen Flächen
des Bandes an gewissen Stellen der ganzen Bandbahn unverändert bleiben.
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Mit der erfindungsgemäßen Maschine ist es möglich, von einer Fabrikation
leicht auf eine andere überzugehen, wenn die Matrizen an einer Trommel 1 ausgewechselt
werden; dies ist immer dann möglich, wenn die Matrizen gleiche Abmessungen haben,
aber einen anderen Hohlraum aufweisen sollen. Für den Fall, daß die Prägestruktur
für die Zellen unmittelbar auf der Trommel aufgebracht ist, kann letztere ausgewechselt
werden, wodurch eine schnellere Arbeitsweise möglich wird.
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Das die Maschine verlassende Band kann über ein mit Zacken od. dgl.
versehenes Drähtchen geführt werden, so daß im Band Einschnitte bzw. Kerben zum
Abtrennen von Bandteilen entstehen, welche das spätere Abreißen ermöglichen. Nach
Verlassen der Maschine kann das mit Zellen versehene Band auch in Querrichtung in
jeder gewünschten Länge angeschnitten werden.
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Das vorstehende Ausführungsbeispiel schränkt die Tragweite der Erfindung
nicht ein. Die Erfindung kann z. B. weiter so abgeändert werden, daß an Stelle des
Saugsystems eine pneumatische Druckanlage verwendet wird, wobei in diesem Falle
die pneumatische Anlage auf der oberen Trommel 2 angeordnet wird; die Durchbildung
dieser Anlage kann in Einzelheiten der Ansauganlage folgen. In diesem Falle kann
der Druck in dem Augenblcik erfolgen, in dem das Bandteil von der Strahlungshitze
erfaßt wird bzw. nahezu gleichzeitig mit dem Erhitzen des Bandteiles erfolgen.
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Ferner ist es möglich, eine Saugvorrichtung mit einer pneumatischen
Druckanlage zu kombinieren, insbesondere dann, wenn die Schichtstärke des verwendeten
Kunststoffbandes im wesentlichen die Bandstärke übersteigt, für welche die Maschine
ausgelegt wurde.
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Die Größenordnung der Schichtstärke des Bandes für die erfindungsgemäße
Maschine liegt bei ilto mm.
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Es ist jedoch möglich, dünnere Bänder zu behandeln, wie es auch in
Abhängigkeit des verwendeten Werkstoffes möglich ist, größere Schichtstärken in
der Größenordnung von 2/o mm zu bearbeiten.