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Vulkanisierform für Formartikel aus Gummi oder gleichartigen Werkstoffen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vulkanisierform für Formartikel aus Gummi oder
gleichartigen Werkstoffen, gegebenenfalls in Verbindung mit Metallteilen, insbesondere
mit einem Durchlaß zum Einspritzen der Mischung und/oder zur Entlüftung der Form,
bestehend aus wenigstens zwei starren Teilen, die zwischen sich ein Formnest einschließen,
das mit einem aus kompaktem Gummi bestehenden Mantelstück für den Ausgleich des
nahtbildenden Effektes der Trennfuge zwischen den Formteilen bedeckt ist.
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Formen dieser Art sollen vor allem dazu dienen, eine große Anzahl
von Formartikeln aus Gummi oder gleichartigen Werkstoffen herzustellen und zu vulkanisieren,
die starre, hauptsächlich aus Metall bestehende Teile an sich oder in sich aufnehmen,
welche nach der Vulkanisation am Formkörper sicher befestigt gehalten sind.
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Die Anzahl der den Formhohlraum umschließenden Formteile ist hauptsächlich
von der Möglichkeit der Entnahme des vulkanisierten Artikels infolge der geometrischen
Gestaltung des letzteren abhängig. In allen Fällen und vor allen Dingen bei verwickelten
vielteiligen Formen liegt das Problem vor, daß sich an den Verbindungsstellen der
Formteile Grat aus dem eingespritzten Material bildet, der nach der Entnahme der
Artikel aus der Form in kostspieliger und zeitraubender Weise entfernt werden muß.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, eine Vulkanisierform zu schaffen,
die imstande ist, die obenerwähnten Nachteile auszuschalten.
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Es ist bereits ein aufklappbarer, mehrere Formen aus starrem Werkstoff
tragender Rahmen bekannt, an dem einzelne Formen auswechselbar angebracht und Innenbohrungen
zum Dampfumlauf vorgesehen sind. Die einzelnen Formen bilden dabei keinen Formhohlraum,
der zum Ausgleich des nahtbildenden Effektes der Trennfugen zwischen den Teilen
jeder Form, d. h. zur Vermeidung einer Gratbildung durch ein Mantelstück aus kompaktem
Gummi bedeckt ist.
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Es ist weiterhin die Verwendung eines dünnen Innensackes aus gummielastischem
Stoff bei einer teilbaren Form aus Metall oder sonstigem starrem Werkstoff bekannt,
um die Trennfugen zwischen den beiden Formteilen abzudecken und dadurch die Bildung
von Grat oder Austrieb am fertigen Gegenstand zu unterbinden. Derartige dünne Innensäcke
sind nun für den Zweck der Erfindung nicht geeignet, wenn der jeweilige Werkstoff
in das Formnest im Inneren der Vulkanisierform bzw. in den von einem solchen Formhohlraum
aufgenommenen dünnen Innensack
eingebracht werden soll. Die betreffende Werkstoffmischung
wird nämlich mit einem Druck von 100 bis 150 kg/cm2 eingespritzt. Durch den dynamischen
Druck des Strahles dieser Mischung gegen den Innensack einerseits sowie durch die
bei der Wirbelbewegung der Mischung innerhalb des Sackes vor dem völligen Anfüllen
des Formhohlraumes zwischen der Mischung und dem genannten Sack entstehende Reibung
und schließlich durch den statischen Enddruck von 100 bis 150 kg/cm2 würde nämlich
der Innensack derart in Mitleidenschaft gezogen und so weit in seiner ursprünglichen
Form verändert, daß er als solcher nicht mehr zu erkennen ist und die bezweckte
Aufgabe nicht mehr erfüllen kann. Ferner wären noch die Vulkanisierverhältnisse
zu berücksichtigen, so daß sich nach der Beendigung des Arbeitsvorganges kein fertiger
Form artikel im Sack befinden kann, sondern der Sack im Gegenstand selbst enthalten
wäre. Dieser Effekt verstärkt sich noch dann, wenn die Innenfläche eines solchen
dünnen Sackes Feinheiten in Form von Erhebungen bzw. Vertiefungen für eine entsprechende
Gestaltung des Artikels aufweisen müßte, da die in einen solchen Sack eingespritzte
Gummimischung an diesen Erhebungen bzw. Vertiefungen angreift und den Sack bei der
geschilderten Wirbelbewegung in die Vulkanisierform hinein mitreißt, bis der Formhohlraum
mit der Mischung angefüllt ist. Selbst wenn günstigste Bedingungen vorausgesetzt
werden, so daß der Sack einen ersten vollständigen Arbeitszyklus (Einspritzen,
Vulkanisieren
und Herausziehen aus der Form) tatsächlich überstehen würde, dann wäre es vollkommen
ausgeschlossen, daß derselbe über mehr als sechs bis acht solcher Arbeitszyklen
verwendbar ist.
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Demgegenüber ist bei der eingangs genannten Vulkanisierform erfindungsgemäß
vorgesehen, daß das unterteilte Mantelstück mit einem Flansch an dem einen der Formteile,
in dem es angeordnet ist, verankert und mit den äußeren Oberflächen an den Wandungen
dieses Formteils gegen Verformung abgestützt gelagert ist.
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Vorzugsweise ist der Flansch des Mantelstückes als Dichtung ausgebildet,
durch die ein Umfangshohlraum zwischen den Formteilen im wesentlichen ausfüllbar
und das Mantelstück mit dem einen der Formteile fest verbunden ist.
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Zweckmäßigerweise weist das Mantelstück für den Einspritzdurchlaß
in einem der Formteile eine Ausnehmung für einen Vorsprung dieses Formteils auf.
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Ausführungsbeispiele der Vulkanisierform werden nachstehend an Hand
der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 im Schnitt eine
Vulkanisierform für Gummi-Metall-Formartikel, F i g. 2 einen Schnitt nach Linie
II-II der F i g. 1, F i g. 3 die schaubildliche Darstellung eines Gummimantelstückes
für die Form gemäß den F i g. 1 und 2, F i g. 4 eine schaubildliche Darstellung
des Formartikels, der aus einer Form gemäß den F i g. 1 bis 3 erhalten wird, F i
g. 5 in axialem Schnitt eine Vulkanisierform zur Herstellung eines stoßabsorbierenden
Halters und F i g. 6 den stoßabsorbierenden Halter teilweise im Schnitt und teilweise
in schaubildlicher Darstellung.
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In Fig.4 ist ein Formartikel gezeigt, der einen Anschlagpuffer darstellt.
Dieser besteht aus einem Gummiteil 10, der an einem Metallrahmen 11 befestigt ist,
welcher mit einem mit Schraubgewinde versehenen Verbindungszapfen 12 versehen ist.
Das Profil des Gummiteils 10 ist etwa parabolisch mit zwei spitz gestalteten gegenüberliegenden
Nuten 13, 13 a, die die Funktion haben, die Wirkung des Stoßfängers gegenüber Stößen
von geringerer Stärke weicher zu machen und eine kräftige Wirkung gegen Stöße beträchtlicher
Stärke zu ermöglichen. Die Nuten 13, 13 a sind dabei von besonderer Bedeutung.
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Die Vulkanisierform zur Herstellung des Anschlagpuffers besteht im
wesentlichen aus einem aufnehmenden Formteil 20 (Fi g. 1 und 2) und einem abdeckenden
Formteil 21, die beide aus Stahl hergestellt sind.
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Die Formteile 20, 21 umschließen einen Formhohlraum 22 und stoßen
in einer Fläche 23 aneinander an, und zwar in einer Höhe, die dem oberen Ende des
Hohlraumes 22 entspricht. Die Formteile 20, 21 sind mit Einrichtungen zur Befestigung
in einer Presse versehen sowie mit Heizelementen (die eingearbeitet oder zusätzlich
sind). Diese Einrichtungen sind bekannt, so daß ihre Einzelheiten nicht beschrieben
zu werden brauchen.
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Das Formteil 21 hat eine mittlere Vertiefung 24, die in den Hohlraum
22 weist und den Zapfen 12 des Rahmens 11 aufnimmt. Die zeitweilige Befestigung
des Zapfens 12 in der Vertiefung 24 wird mittels eines Gummirohres 25 ermöglicht,
welches auf den Zapfen gedrückt wird und mit einer Anzahl Rippen versehen ist, die
in Längsrichtung zu seinem äußeren Umfang verlaufen und das Eindrücken in die Vertiefung
24 gestatten. Das Formteil 21 hat außerdem
eine Entlüftungsöffnung 26 sowie eine
Öffnung 27 zum Einspritzen.
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Wird der Rahmen 11 in das Formteil 21 eingesetzt, wie oben beschrieben
und erläutert ist, so stehen die Entlüftungsöffnung 26 und die Einspritzöffnung
27 mit dem Hohlraum 22 durch Öffnungen 28,29 in Verbindung, die in dem Rahmen 11
zu diesem Zweck vorgesehen sind.
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Der Hohlraum 22 enthält ein Mantelstück 30 aus kompaktem Gummi, z.
B. aus Butyl-Gummi, der taschenartig (s. F i g. 3) ausgebildet ist und sich nach
oben erweitert und mit einem Umfangsflansch 31 versehen ist, der ein Stück mit dem
Mantelstück bildet.
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Die innere Gestalt des Mantelstückes 30 entspricht der äußeren Gestalt
des Gummiteils 10 des herzustellenden Puffers. Es enthält zwei sich gegenüberliegende
glatte Flächen 30a, 30b sowie eine Fläche 30 c, die ein parabolisches Profil hat
und aus der zwei spitz verlaufende Rippen 33, 33a entsprechend den Nuten 13, 13
a des Puffers 10 entstehen. Die Nuten 13, 13 a und die Rippen 33, 33a bilden mit
Bezug auf die Entnahmerichtung, wie sie in der F i g. 2 mit dem Pfeil F angegeben
ist, Unterschnitte. In der Höhe des Flansches 31 bildet die Innenfläche des Mantelstückes
30 eine Umfangsstufe 34 (Fig.3). Ist die Form geschlossen (Fig. 1 und 2), so legt
sich die Umfangskante des Rahmens 11 gegen die Stufe 34.
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Die äußere Fläche des Mantelstückes 30 ist weich und frei von Unterschnitten,
so daß das Mantelstück in den aufnehmenden Formteil 20 der Form leicht eingesetzt
werden kann. Ist die Form zusammengesetzt, so wird die Außenfläche des Mantelstückes
gegen Deformation gegenüber dem Formteil 20 der Form vollständig abgestützt. Die
Zone der Fläche 23 unmittelbar an dem Hohlraum 22 ist abgesetzt, um einen Umfangshohlraum
35 (Fig.2) zu bilden, der denjenigen des Flansches 31 im wesentlichen ergänzt, um
dem Flansch 31 ausreichenden Halt gegenüber Deformationen zu verleihen, die durch
den Druck in dem Hohlraum 22 während des Einspritzens und der Vulkanisation auftreten
könnten. Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß sich ein solcher Halt aus den
Formteilen 20 und 21 der Form sowie der Umfangskante des Metallrahmens 11 ergibt.
Aus diesen Figuren kann man auch erkennen, daß der Flansch 31 den Hohlraum 35 nicht
vollständig ausfüllt, so daß ein kleiner Endteil 36 (F i g. 2) am Umfang des Hohlraumes
frei bleibt. Diese Einzelheit wird erläutert, um darzulegen, daß sich unter bestimmten
Umständen der »Halt gegen Deformationen« des Mantelstückes 30 nicht notwendigerweise
aus der Berührung zwischen dem Gummi und einem der starren Halteteile ergeben muß.
In dem besonderen erläuterten Falle sind die radialen Abmessungen des Flansches
31 im Vergleich zu seiner Stärke und seiner Anordnung zwischen den starren Formteilen
20, 21 und dem Rahmen 11 so, daß jede Deformation des Flansches 31 unter der Wirkung
des inneren Druckes verhindert wird, selbst wenn seine äußerste Kante nicht in Berührung
mit den Formteilen20,21 der Form steht. Diese Anordnung ist ratsam, da in der Praxis
die Stärke des Flansches 31 die Höhe des Umfangshohlraumes 35 leicht übersteigt,
so daß bei geschlossener Form der Flansch 31 etwas zusammengedrückt ist. Auf diese
Weise wird das Material des Flansches unter dem Schließdruck der Form teilweise
radial einwärts gegen die Kante des Rahmens 11 gedrückt, um einen Berührungsdruck
mit diesem zu erzeugen,
selbst wenn die tatsächliche Abmessung des
Rahmens 11 geringer ist als die Standardabmessung.
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Der Flansch wird teilweise nach außen gedrückt, und zwar gegen die
Endteile 36 des Hohlraumes 35.
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Wenn die mit dem Rahmenll versehene Form geschlossen ist, so umgrenzen
die nicht gehaltenen Flächen 30a, 30b, 30c der Innenfläche des Mantelstückes 30
zusammen mit der freien Fläche des Rahmens 11 den Hohlraum 22, während die übrigen
Teile des Mantelstückes 30 die Flansche 31 gegen Deformation durch die starren Formteile
20, 21 und den Rahmen 11 abgestützt sind. Vor dem Schließen der Form werden die
nicht gehaltenen Flächen 30 a, 30 b, 30 c mit einem sehr dünnen Film von lösendem
Material versehen. Alsdann wird eine vulkanisierbare Mischung in den Hohlraum 22
durch die öffnungen 27, 29 eingespritzt, bis der gesamte Hohlraum ausgefüllt ist.
Alsdann wird die Vulkanisation in der üblichen Weise durchgeführt, wobei gleichzeitig
eine feste Bindung des Metallrahmens 11 an den Gummiteil 10 erreicht wird. Durch
die oben beschriebene Anordnung des Mantelstückes 30 verhält sich dieser wie ein
starrer Teil mit Bezug auf den Innendruck, der durch die Vulkanisation entwickelt
wird, so daß die Gestalt des Hohlraumes 22 sich nicht ändert. Ist die Vulkanisation
vorüber, so wird das Formteil 21 von dem aufnehmenden Formteil 20 abgenommen, so
daß das Mantelstück 30 wieder deformierbar wird.
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Unter der Annahme, daß das Mantelstück 30 nicht an dem Formteil 20
befestigt ist, wird es aus letzterem zusammen mit dem geformten Puffer herausgenommen.
Durch die Deformierbarkeit des Mantelstückes 30 läßt sich der Puffer leicht aus
diesem herausnehmen. Der erhaltene Puffer zeigt keinen Grat, und darüber hinaus
werden die spitzen Nuten 13, 13 a ohne Teilung des Formteils 20 in zwei getrennte
Teile erhalten, wie es sonst notwendig wäre.
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Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 bezieht sich auf einen stoß dämpfenden
Halter für drehbare Teile (Wellen), wie in F i g. 6 dargestellt. Dieser Halter besteht
aus zwei metallischen zylindrischen Büchsen 50, 51, die konzentrisch zueinander
angeordnet und durch ein elastisches Zwischenteil miteinander verbunden sind. Das
elastische Zwischenteil besteht aus einem ringförmigen Gummiblock 52, der einen
W-förmigen Querschnitt hat. Der Gummiblock 52 weist an der einen Endfläche zwei
konzentrische Nuten 53, 54 von V-förmigem Profil, die radialen Abstand voneinander
haben, und am anderen Ende eine einzige konzentrische Nut 55 auf, von ebenfalls
V-förmigem Profil und einem Durchmesser, der zwischen den Durchmessern der Nuten
53 und 54 liegt. Die Tiefe der Nuten 53, 54, 55 ist mindestens gleich der Hälfte
der axialen Stärke des ringförmigen Blocks 52.
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Die inneren und äußeren Zylinderflächen des ringförmigen Blocks 52
sind durch Vulkanisation mit den entsprechenden Büchsen 50, 51 verbunden. Bei der
üblichen Herstellung von Haltern gemäß F i g. 6 sind verschiedene Grate auf den
metallischen Büchsen 50, 51 sichtbar. Die Grate beeinträchtigen das äußere Aussehen
des Halters, und außerdem wird das Einsetzen des Halters schwierig oder unvollkommen,
wenn sie z. B. die Teile 51a, 51b der Büchse 51 bedecken.
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Die in F i g. 5 dargestellte Vulkanisierform besteht aus einem aufnehmenden
Formteil 120 und einem Formteil 121 zur Abdeckung, die an der Zwischenfläche 123
aneinanderstoßen. Der Boden des Form-
teils 120 besteht aus einem getrennten Stahlteil
120 a, welches aus einem Stück mit einem Umfangsteil 60 und einem axialen Kern 61
besteht, der eine solche Gestalt hat, daß er die Büchse 50 durch einfaches Aufschrauben
von oben aufnehmen kann. Das Teil 60 legt sich auf einen Flansch 62 des Formteils
120 der Form und ist in letzterem durch eine konische Verbindung 63 zentriert, die
sich nach oben erweitert, und zwar gegen das Formteil 121, so daß das Teil 120a
axial aufwärts mit Bezug auf das Formteil 120 der Form bewegt werden kann und als
Austreiber für den geformten Artikel wirkt. Daher kann das Teil 120 a mit seinem
Teil 60 und dem Kern 61 als »Austreiber« bezeichnet werden.
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Unten an dem Teil 60 ist der Austreiber mit einer Nut 60 a versehen,
die ein schwalbenschwanzförmiges Profil hat, welches einen Flansch 65 a umschließt,
der ein ergänzendes Profil eines ringförmigen Mantelstückes 65 aus kompaktem Gummi
besitzt. Das Mantelstück 65 erstreckt sich über die gesamte radiale Ausdehnung des
ringförmigen Hohlraumes 122, welcher von dem Formteill20, dem Stahlteill20a und
dem Formteil 121 umschlossen ist und der durch das Formteil 120 und durch das Stahlteill20a
gehalten ist, welches die Zwischenfläche der konischen Verbindung 63 bedeckt. Wird
die Büchse 50 auf den Kern 61 aufgeschraubt, wie in Fig. 5 dargestellt, so wirkt
ein Endteil der Büchse 50 mit der radial inneren Stiitze des Mantelstückes 65 zusammen.
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Eine ringförmige Rippe 65b mit dem Profil eines umgekehrten V - einer
Gestalt, welche die Nut 55 ergänzt (Fig. 6), und einer dieser Nut entsprechenden
Lage - erstreckt sich von dem Mantelstück 65 in den Hohlraum 122.
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Das Formteil 121 ist mit einem weiteren ringförmigen Mantelstück
70 aus kompaktem Gummi versehen, das sich über die gesamte radiale Ausdehnung des
Hohlraumes 122 erstreckt und einen Flansch 70 a aufweist, welcher ein schwalbenschwanzförmiges
Profil hat, welches von der vorderen Nut 121 a des Formteils 121 umschlossen ist.
Das Mantelstück 70 besitzt darüber hinaus zwei konzentrische ringförmige Rippen
70b, 70c von V-förmigem Profil, die in den Hohlraum 122 in einer Lage eingreifen,
die derjenigen der Nuten 53, 54 (F i g. 6) entspricht. Wie aus F i g. 5 ersichtlich,
wirkt auch ein Teil des oberen Endes der Büchse 50 mit der radialen inneren Stütze
des Mantelstückes 70 zusammen.
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Die mit Bezug auf Fig. 5 beschriebene Anordnung ist um eine vertikale
MittelachseX-X auf Drehung symmetrisch mit Ausnahme der Entlüftungs- und Einspritzöffnungen
in dem Formteil 121. Eine der Öffnungen ist der Einspritzdurchlaß 75, und sein inneres
Ende geht durch einen kegelstumpfförmigen Vorsprung 76 an der inneren Fläche des
Formteils 121. Das Mantelstück 70 hat eine dem Vorsprung 76 entsprechende Öffnung,
so daß derDurchlaß75inden Hohlraum 122 hineingeht. Eine gleiche Anordnung ist für
die anderen Entlüftungs- und Einspritzdurchgänge vorgesehen.
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Der größere Durchmesser des ringförmigen Hohlraumes 122 ist gleich
der maximal zulässigen Grenze für den äußeren Durchmesser der äußeren Büchse 51
des Halters, wie in Fig.6 dargestellt, so daß die Büchse 51 in den Hohlraum 122
eingeschraubt werden kann.
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Sind beide Büchsen 50, 51 in den Hohlraum 122 eingesetzt, so wird
die Form geschlossen. Aus F i g. 5
ist ersichtlich, daß unter diesen
Umständen einige Oberflächenteile der Mantelstücke 65, 70 an der Umgrenzung der
wahren geometrischen Gestalt des Hohlraumes teilnehmen, während die übrigen Oberflächenteile
der Mantelstücke gegen Deformation sowohl durch die Formteile 120, 121 und dem Stahlteil
120 a als auch durch die Büchsen 50, 51 gehalten werden.
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Der auf die Mantelstücke wirkende Vulkanisationsdruck ergibt eine
Berührung der Mantelstücke mit den umschließenden starren Teilen, ohne die Gestalt,
die Größe und die Anordnung der Flächenteile der Mantelstücke, die an der geometrischen
Umgrenzung des Hohlraumes 122 teilnehmen, zu ändern. Auf diese Weise wird jedes
Eindringen des zu vulkanisierenden Materials an den Zwischenflächen zwischen den
einzelnen Teilen, die an den Hohlraum 122 angrenzen, vermieden, und andererseits
wird der ringförmige Block 52 des Halters gemäß Fig. 6 in der gewünschten Standardgröße
gestaltet und vulkanisiert.
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Die metallischen Büchsen 50 und 51 werden fest mit dem ringförmigen
Gummiblock 52 durch den Vulkanisationsprozeß verbunden. Wenn notwendig, können die
ringförmigen Rippen 65 b, 70 b, 70c der Mantelstücke 65,70 jeweils eine Verstärkung
enthalten, z. B. aus einem zylindrischen Ring oder aus einer Platte mit einer Rippe,
um eine mögliche Deformation der Rippen 65 b, 70 b, 70c unter dem beim Einspritzen
des Kautschukmaterials in die Form zu vermeiden. Gegebenenfalls kann eine solche
Verstärkung auch auf die flachen ringförmigen Teile der beiden Mantelstücke 65,
70 erstreckt werden, da die Entfernung des fertigen Artikels in diesem Falle eine
Deformation der Mantelstücke nicht erforderlich macht, die mit derjenigen vergleichbar
wäre, die im Falle der F i g. 1 und 2 notwendig ist, um den Puffer aus den spitz
verlaufenden Rippen 33, 33a herauszunehmen.
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Zur Befestigung der Mantelstücke 65, 70 in den entsprechenden Teilen
der Form greift man vorzugsweise zu Kupplungen, wie Schwalbenschwanzverbin-
dungen,
anstatt Abbinde- oder Vulkanisationsvorgänge auszuführen, um die abgenutzten Mantelstücke
leicht ersetzen zu können.