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Zum zweistufigen mechanischen Ziehen von Hohlkörpern aus thermoplastischem
Kunststoff bestimmte Vorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum zweistufigen mechanischen Ziehen von Hohl körpern aus thermoplastischem Kunststoff,
die eine Matrize und Patrize enthält, wobei die Matrize oder die Patrize aus Einzelteilen'
besteht, die während des Zîe'hvo.rgangs in der Weise nacheinander zur Wirkung kommen,
daß zuerst das eine Werkzeug eine Vorform unter flachem Winkel und anschließend
nach dem Zusammenpressen von Federn das Gegenwerkzeug die Fertigform unter steilerem
Winkel zieht.
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Erfindungsgemäß ist nun die Vorrichtung so ausgebildet, daß die Patrize
einteilig ist und die Matrize aus zwei ineinander verschiebbaren Rahmen besteht,
die vorzugsweise durch Druckfedern in einem solchen Abstand voneinander ,gehalten
werden, daß die Ziehkante des inneren Rahmens so lange außerhalb des Wirkungsbereiches
der Ziehkante des Außenrahmens bleibt, wie die Druckfedeern nicht zusammengedrückt
sind.
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Es ist bekannt, thermoplastische Platten und Folien nach Erwärmung
auf die Arbeitstemperatur in Formen zu ziehen, die im wesentlichen denen der bekannten
Metallziehformen gleichen. Es ist auch bekannt, als Matrize einen Ziehralimen zu
verwenden, von dem nur die Kanten zum Ziehen wirksam sind, ebenso wie es bekannt
ist, auch die Patrize råhmlenförmig auszubilden und nur ihre Kanten zum Ziehen zu
verwenden.
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Ein Nachteil der bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist der, daß
es damit nicht mit Sicherheit möglich ist, eine völlig gleichmäßige Wandstärke des
fertigen Formstücks zu erzielen. Besonders, wenn das fertige Formstück ein Hohlkörper
mit einem Bördelrand sein soll, ist häufig die Stärke des Bördelrandes von der des
Bodens verschieden. Außerdem sind die bekannten Vorrichtungen im Dauerbetrieb nicht
völlig plan zu halten, so daß der Boden des Formstücks nicht völlig eben wird. Da
bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen das Material für den Bördelrand während
des Ziehens über den ganzen Weg vom Niveau des Bodens bis zum Niveau des Bördelrandes
hin gezogen werden muß, sind zum Ziehen vor allem größerer Formstücke erhebliche
Kräfte notwendig, die zu örtlichen Überbeanspruchungen der Folie führen. Diese verursachen
ihrerseits unregelmäßige Wandstärken, die eine genaue Einhaltung der Toleranzen
erschweren bzw. unmög lich machen, so daß häufig Risse auftreten, was zu einem erhöhten
Ausschuß führt. Außerdem bereitet es bei den blekannten Vorrichtungen Schwierigkeiten,
die Ziehform in Fertigstellung verläßlich genau zu
verriegeln, was aber zur Aushärtung
des gezogenen Gegenstandes innerhalb der Form notwendig ist. Die nicht genaue Verriegelung
bewirkt ebenfalls erhohten Ausschußanfall infolge ungenauen Erhärtens.
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Es ist ferner eine Vorrichtung bekannt, mit der in einem dreistufigen
Verfahren Behälter tiefgezogen werden. Es muß dort mit luftdichtem Abschluß und
mit sehr genauen Werkzeugen gearbeitet werden, und die dafür gebrauchte Maschine
ist sehr kompliziert und entsprechend teuer. Es ergibt sich, daß dort die Werkzeuge
wesentlich genauer ausgearbeitet sein müssen, als die Genauigkeit des herzustellenden
Gegenstandes dies an und für sich erfordert. Demgegenüber ist die erfindungsgemäße
Vorrichtung sehr einfach und gestattet auch beliebig große Serien auf wirtschaftliche
Weise herzustellen, wobei die Ziehwerkzeuge nicht präziser gearbeitet zu sein brauchen,
als dies im Hinblick auf die geforderten Toleranzen der herzustellenden Gegenstände
notwendig erscheint. Dazu kommt, daß durch das Vorziehen in flacherem und das Fertigziehen
in steilerem Winkel eine Gleichmäßigkeit der Wandstärke erzielt wird, vor allen
Dingen in den Seitenkanten und am Bördelrand, wie sie mit dem bekannten Verfahren
und den bekannten Einrichtungen' nicht erreicht werden können.
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Es ist ferner ein Verfahren bekannt, bei dem eine Vorform mit relativ
flachen Winkeln hergestellt wird, wobei aber diese Vorform an verschiedenen Stellen
Kanten hat, die dann in der fertigen Form nicht gebraucht werden und die im zweiten
Arbeitsgang irgendwie wegzudrücken sind oder glatt gepreßt werden müssen. Dadurch
muß also im zweiten Arbeitsgang eine während des Vorziehens bewirkte Verformung
zum Teil wieder rückgängig gemacht werden. Dadurch wird eine verstärkte Beanspruchung
des Materials herbeigeführt und eine Minderung der Festigkeit an allen jenen Stellen,
an denen während 609 710/288
des Vorziehens die nachträglich wieder
entfernten Kanten gebildet worden sind. Auch diese Nachteile sind mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung vermieten, weil schon in der ersten Arbeitsstufe, also während des Ziehens
der Vorform, gleich die Kanten an den Stellen - und nut --an.--' den Stellen - ausge
bildet werden, an denen sie in der fertigen Form sein müssen, so daß also nicht
der Fall eintritt, daß im Laufe des Ziehvorganges fregendeine bereits bewirkte Verformung
wieder rückgängig gemacht werden muß.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnunlgen und dem Patentanspruch.
Es zeigt in schematischen Skizzen Fig. 1 einen senkrechten Längss,cbiiitt durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung nach der Linie I-I der F i g. 2, F i g. 2 einen
seknrechten Querschnitt durch die Vorrichtung nach der Linie II-II in Fig. 1 in
jener Arbeitsstellung, die dem Vorziehen entspricht, F i g. 2a den gleichen Schnitt
wie in F i g. 2, jedoch in der Arbeitsstellung, die dem Fertigziehen entspricht.
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F i g. 3 eine Draufsicht auf den Einklemm- oder Vorziehrahmen, F
i g. 4 einen senkrechten Schnitt durch den Vorziehrahmen nach der Linie IV-IV in
Fi g. 3, Fig. 5 eine Draufsicht auf den Konturziehrahmen, dessen unterer Teil gleichzeitig
den oberen Teil des Vorziehrahmens bildet, F i g. 6 einen Schnitt nach der Linier
VI-VI in F i g. 5, wobei der linke Teil der F i g. 6 eine Ansicht in Richtung der
Pfeile VI in F i g. 5 ist, F i g. 7 einen senkrechten Längsschnitt durch die Ziehrahmenanordung
und F i g. 8 enen Schnitt entsprechend den F i g. 2 u --2 2a, wobei die einzelnen,
nicht fest miteinander verbundenen Konstruktion steile frei übereinandergesetzt
sind.
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Mit der Grundplatte 1 ist die Patrize 2 in bekannter. Weise fest.
oder lösbar verbunden. 'Die Patrize ist zweckmäßig mit Löchern 23 zur'Luftkühlung
versehen, die auch zum bequemen Einsetzen und aus wechseln dienen können. In den
Figuren sind diese Löcher senkrecht dargestellt, doch können sie wahlweise auch
waagerecht oder schräg angebrächt Sein.
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Fest mit der Grundplatte sind auch Führungsschienen 3 und ein Bördelungsrand
4 verbunden.
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Die auf Arbeitstemperatur gebrachte Kunststofffolie 5 wird in einen
besonderen Einklemmrahmen 9/10 eingeklemmt. Sie wird zu diesem Zweck auf die Unterseite
9 dieses Rahmens gelegt und hierauf dessen Oberseite 10 auf die Folie aufgelegt.
Diese Oberseite 10 schließt vorzugsweise plan mit den erhabenen Seitenrändern 17
des Unterteils 9 ab. Hierauf wird die. Folie 5 im Rahmen 9/10 eingeklemmt, beispielsweise
durch- auf dem Unterteil 9 angebrachte Klemmen 7, die auf am Oberteil 10 angebrachte
Klemmbügel 25 wirken. Diese Befestigungsart kann für-.beide Seiten des Rahmens verwendet
werden, es ist jedoch für den Dauerbetrieb praktischer, Oberteil 10 und- Unterteil
9 durch Scharniere 8 auf einer Seite dauernd miteinander zu verbinden. Dadurch erreicht
man nicht nur eine raschere Lösbarkeit und Verschließbarkeit, sondern man kann auch
den Einklemmdruck im Dauerbetrieb für längere Betriebszeiten verläßlich konstant
einstellen, beispielsweise
mit Hilfe von Begrenzungsleiten 20, die zweckmäßig s6
angeordnet sind, daß sie die zu verformende Folie genau aufnehmen und damit ihr
seitliches Verrutschien unmöglich machen. Durch geeignete Wahl der Stärke dieser
Begrenzungsleisten, die etwa der Dicke der zu verformenden Folie entsprechen soll,
läßt sich der Einklemmdruck sehr genau einstellen. Kleiner Änderungen des Einklemmdrucks
können ohne Anderung der Höhe der Begrenzungsleisten 20 durch Verstellen der Einklemmschrauben
6 und/oder der Scharnierenschrauben 24 bewirkt werden.
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Die Einstellung des optimalen Einklemmdrucks kann, insbesondere beim
Übergang auf eine andere Folienstärke, durch Ziehen eines oder mehrerer Probestücke
erfolgen, wobei die Wanderungsgeschwindigkeit des Folienrandes mit Hilfe von Schaulöchern
21 verfolgt wird.
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Nach dem Einlegen der Folie wird der Rahmen so auf das Grundgestell
geschoben, daß die Führungsschienen 3 in seine seitlichen Führungsnuten 11 eingreifen
und damit den Rahmen führen. Hierauf wird die erste Arbeitsphase, das Vorziehen,
dadurch bewirkt, daß auf den Vorziehrahmen, und nur auf diesen, ein Druck ausgeübt
wird, beispielsweise durch Niederdrücken seiner erhabenen Seitenränder 17. Dadurch
wird die thermoplastische Folie über die Patrize bis auf die Hohe der Grundplatte
gezogen Da -- sich die wirksame ..,Z,iehka,n,- des es Vorziehrahmens in einem gewissen
Abstand von der Patrize 2 befindet, ist in dieser Arbeitsphase der Ziehwinkel verhältnismäßig
flach. Dieses Vorziehen kann bei geeigneter Arbeitstemperatur in einigen Sekunden
beendet sein, so daß das Fertigziehen oder Kontur: ziehen unmittelbar darauf folgen
kann.
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Oberhalb des Vorziehrahmens ist ein Fertigziehrahmen oder Ko.nturrahmen
13 angeordnet, der mit diesem durch Druckfedern 12 verbunden ist. Durch Zusammendrücken
dieser Federn läßt sich das Oberteil 26 des Konturrahmens relativ zum Vorziehrahmen
verschieben, wobei eine genaue Parallelführung durch mit dem Oberteil. 10 des Vorziehrahmens
fest verbundene Paßführungen 22 bewirkt wird.
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Die zweite Arbeitsphase, das Konturziehen, wird. nun durch einen
auf den Konturrahmen ausgeü.bte,n Druck bewirkt. Eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht zu diesem Zweck eine mit dem Oberteil 26
des Konturrahmens fest verbundene Drü.ckpiatte 15 vor. In dieser Arbeitsphase wird.
der Konturrahmen von der in F ig. 2 dargestellten Stellung so weit nach unten bewegt
(vgl.
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F i g. 2 a), daß sein wirksamer Konturrand 19, in die Konturrille
18 zwischen Patrize 2 und Bördeirand 4 gelangt. Dadurch wird der gewünschte Bördelrand
gebildet. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren wird hierbei aber das für den
Bördelrand benötigte Material nicht von der Höhe des Bodens herunter geholt, sondern
von dem bereits auf dem Niveau der Konturrille befindlichen Überschußmaterial seitlich
hingezogen. Da der Konturrand 26 enger an die Patrize anliegt als die wirksame Ziehkante
des Vorziehrahmens, erhalten in dieser Arbeitsphase auch die beim Vorziehen noch
bewußt -zu flach gezogenen Seitenwände ihre.endgültige steilere Form.
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Hiermit ist der eigentliche Ziehvorgang beendet.
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Bekanntlich ist es aber wünschenswert, das - Form,-. stück nach dem
Ziehen noch in Ziebstellung erhärten zu lassen und zu diesem Zweck die Ziehvorrichtung
in dieser Stellung zu arretieren.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird dies durch
eine besondere Arretiervorrichtung bewirkt, die mit den Führungsschienen 3 eine
bauliche Einheit bildet. Gemäß dieser Ausgestaltungsform der Erfindung sind auf
den Führungsschienen 3 Arretierungszapfen 16 angebracht, die ebenso wie die Fllhrungsschienen
3 genau in die Führungsnuten 11 des Ziehrahmens passen und auf einer Welle 27 drehbar
so angebracht sind, daß sie bei Verdrehung über den Konturrahmen 13 hinausreichen,
wenn dieser in Konturziehstellung niedergedrückt ist. Die Unterseite dieser Arretierungszapfen
16 ist abigeschrägt und gleitet bei dieser Verdrehung auf der Oberseite von Arretierungskeilen
14 mit dem gleichen Keilwinkel, die auf dem Konturziehrahmen angebracht sind.
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Die Arretierungsvorrichtung ist in der linken Hälfte der F i g. 1
und 7 in Grundstellung, d. h. in Nicht-Sperrstellung dargestellt und in der rechten
Hälfte dieser Abbildung in Sperrstellung, d. h. nach dem Knturziehen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die zu seiner Durchführung geeignete
Vorrichtung eignen sich auch besonders dazu, wahlweise Formkörper mit komplizierteren
Konturen, beispielsweise mit Einbuchtungen, Schwellen und' Ausbuchtungen, Rundungen
u. dgl., etwa am Boden oder den Seitenwänden, berzustellen. Ein solcher erfindungsgemäß
herstellbarer Körper ist beispielsweise in der Fig. 9 dargestellt.
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Auch hier erfolgt die ungefähre Konturgebung durch das Vorziehen,
während die endgültige Form durch das Konturziehen mit Hilfe des Konturrahmens erzielt
wird.
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Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in
der Weise betrieben werden, daß der Rahmen feststehend gehalten und die Patrize
in ilin hineingedrückt wird.