DE1290706B - Form zum Pressen von Gegenstaenden, welche unter Aufrechterhalten eines Pressdruckesueber laengere Zeit in den festen Zustand uebergehen, und Presse zum Betaetigen der Form - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Form zum Pressen von Gegenständen, welche unter Aufrechterhalten eines Preßdruckes über längere Zeit in den festen Zustand übergehen, mit einem Formnest und einem mit ihm verbundenen Zylinder, in welchen der Rohling eingebracht wird, sowie mit einem Kolben, der den Rohling über seine Stirnfläche in das Nest einzupressen gestattet.
• Derartige Formen dienen zur Verformung von Kautschuk, Kautschukmischungen und Kunststoffen von kautschukähnlicher Verarbeitbarkeit zu Formpreßteilen. Die Erfindung verfolgt das Ziel, solche Formpreßteile mit hoher Fertigungsgeschwindigkeit und zugleich mit hoher Präzision, gleichbleibenden, optimalen Stoffwerten und ohne Austrieb herstellen zu können.
• Beim Verformen von Massen im bekannten Transferverfahren werden Formwerkzeuge eingesetzt, bei welchen ein Oberteil des Formwerkzeuges Druckkammern aufnimmt. In diese Druckkammern werden Rohlinge eingelegt und die Masse beim Zufahren der Presse mittels Kolben aus den Druckkammern in die Formnester transferiert. Hierbei können Formpreßteile mit hoher Maßgenauigkeit ohne Austrieb hergestellt werden, jedoch sind auch hier erhebliche Materialverluste nicht zu vermeiden, da die Angüsse und eventuelle Verteilkanäle von der Druckkammer zu den Formennestern nicht zu vermeiden sind.
• Eine Form, die ein Formnest und einen Kolben aufweist, welcher den Rohling über seine Stirnfläche vorschiebt und in das Formnest drückt, ist bereits bekanntgeworden. Hier stehen Zylinder und Formnest durch eine Düse in Verbindung.
• Dies ist in hohem Maße nachteilig; insbesondere Gummimischungen hoher Viskosität neigen beim Verpressen zur Filmbildung. Es ist aus diesem Grund bekanntlich notwendig, den Kolben im Zylinder bei derartigen Vorrichtungen außerordentlich genau zu führen, damit sich an der Zylinderwandung kein Film bildet, der erhärten könnte und dann ein Zurückziehen des Kolbens nahezu unmöglich machen würde.
• Gemäß der deutschen Patentschrift 717122 soll die zylindrische Kolbenwandung die Düse absperren, so daß die Füllmasse in der Düse auch die Kolbenwandung überzieht. Da die Düse in die Form selbst eingearbeitet ist und auch der Kolben in ihr geführt wird, diese Form also unter dem unmittelbaren Temperatureinfluß des Aushärtevorganges steht, ist eine Filmbildung mit ihren Nachteilen unvermeidbar.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen. Dies geschieht durch eine Anordnung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Druckzylinder dem Formnest unmittelbar benachbart ist und der Kolben, der gegenüber dem Zylinder bzw. einem Formteil in vorgeschobener Stellung in an sich bekannter Weise verriegelbar ist, mit seiner Stirnfläche in Druckstellung einen Teil der Formfläche bildet. Dabei entsteht der Vorteil, daß der auf genaues Maß gebrachte Rohling vollständig verarbeitet wird und keine Abfälle entstehen. Die Verriegelung für den Kolben und bzw. oder die Formteile kann elastisch federnd ausgebildet sein, wobei die Federkraft in an sich bekannter Weise dem erforderlichen Schließ- bzw. Vulkanisationsdruck und der Federweg dem Nachfüllvolumen außerhalb der Presse entsprechen.
• Eine Ausgestaltung der Form gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Unterteilung des Kolbens in zwei in Vorschubrichtung gegeneinander verschiebbare Teile, eine zwischen diese eingeschobene und sie gegen Anschlag sowie unter einer der Verformbarkeit des Rohlings entsprechenden Vorspannung liegenden Feder, z. B. ein Tellerfederpaket, sowie vorzugsweise einen Anschlag zwischen beiden Teilen zur Begrenzung der Federbewegung.
• Die Verriegelung für die Formteile ist deshalb elastisch federnd ausgebildet, damit eine zuverlässige Abdichtung der Formteile gegeneinander gesichert ist.
• Erfindungsgemäß können zwischen den Formhälften Dichtungsmittel vorgesehen sein, z. B. einer oder beiden Formhälften an den Trennfugen zugeordnete, dichtende Zwischenstücke, die auswechselbar sein können. Diese Zwischenstücke setzen gegebenenfalls die Abnutzung herab.
• Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in der Druckzylinderwandung eine Öffnung zum Einführen eines volumenmäßig vorbestimmten Roh lings vorgesehen.
• Das Schließen der Formteile kann außerhalb der Presse in einer besonderen Presse erfolgen, welche den Schließdruck auf die Formteile aufbringt. Es kann aber auch die gleiche Presse sowohl zum Schließen der Form als auch nach Einbringen des Rohlings und zum Antrieb des Formkolbens benutzt werden.
• Hierfür kann eine Stufenpresse vorgesehen werden, welche zunächst die Form unter den federnden Schließdruck setzt und automatisch verriegelt und alsdann den Druck auf den Kolben aufbringt. Erfindungsgemäß ist diese Presse zum Betätigen der Form gekennzeichnet durch zwei die Formteile schließende Preßbacken und einen dritten, den Kolben vortreibenden Preßstempel.
• Es versteht sich, daß gegebenenfalls und in bekannter Weise Entlüftungskanäle zwischen den Formteilen vorgesehen werden müssen, damit der Füllvorgang ungehindert erfolgen kann.
• Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben: Das Formwerkzeug besteht aus einem Unterteil 1 und einem Oberteil 2 (Fig. 1). Beide Werkzeugteile werden mit einer lösbaren Verriegelung 3 versehen, z. B. einerseits Klaue, andererseits einem Lager mit gefedertem Haltebolzen. Man kann auch Knebel, Schieber, Spindel oder sonstige Vorrichtungen bekannter Art vorsehen, welche eine mechanische Verriegelung der Werkzeugteile und spätere Entriegelung auf einfache Weise ermöglicht. Auf dem Werkzeugoberteil werden eine oder mehrere Druckkammern 4 befestigt. Jede Druckkammer erhält seitlich ein Fenster 5 zur Einführung eines Rohlings aus dem zu verformenden Material. Die Bohrung 6 der Druckkammer wird im Oberteil 2 so weit verlängert, daß der Preßkolben 7 mit einer geraden, kegeligen oder sonstwie dem zu formenden Formpreßteil angepaßten Unterkante im eingefahrenen Zustand, als Teil des Formnestes, dieses abschließt. Druckkammer und Preßkolben erhalten Vorrichtungen 8, z. 3. Kragen und gefederte Schaltklaue oder andere Vorrichtungen bekannter Art, die eine einfache Verriegelung des eingefahrenen Preßkolbens mit der Druckkammer ermöglichen.
• Das zu verformende Material wird z. B. auf einer Schneckenpresse zu einem Strang verpreßt, und von diesem Strang werden mittels bekannter Teilmaschinen Abschnitte als Rohlinge entsprechend dem Volumen des vorgesehenen Formpreßteils abgelängt und zur Verarbeitung bereitgelegt.
• Ober- und Unterteil des Formwerkzeuges werden außerhalb der Presse zusammengefahren und verriegelt, dabei schließt die Unterkante des Preßkolbens mit der Oberkante des Fensters in der Druckkammer ab. Ebenfalls noch außerhalb der Presse wird der Rohling 9 in die Druckkammer eingelegt und der Druckstempel lose auf den Rohling aufgesetzt. In diesem Zustand wird das mechanisch verriegelte Formwerkzeug in eine bei größeren Formpreßteilen doppeltwirkende Presse eingefahren (Fig. 2). Durch den Pressentisch 10 wird das Formwerkzeug gegen ein Widerlager 11 gedrückt und der bei der Befüllung des Formnestes benötigte hohe Schließdruck erzeugt.
• Gleichzeitig wird die mechanische Verriegelung entlastet und kann bei entsprechender, federbelastender Ausbildung nachsetzen, sofern das Formwerkzeug beim Einfahren in die Presse noch nicht ganz geschlossen war. Nun wird der Gegenpreßkörper 12 der Presse auf den Preßkolben wirksam, preßt die Masse des Rohlings in das Formnest 13, schließt mit seiner Unterkante das Formnest ab und wird in dieser Stellung gleichzeitig verriegelt. Die Presse fährt hoch, das Formpreßwerkzeug kann ausfahren und in der mechanischen Verriegelung den ausgeformten Körper außerhalb der Presse ausvulkanisieren.
• Die auf diese Weise hergestellten Formpreßteile können unter bestimmten Voraussetzungen einen Nachteil haben. Besonders nach längerem Gebrauch solcher Formwerkzeuge wird der Schließmechanismus an Druckkammer und Preßkolben abgenutzt, und das entsprechende Passungsspiel hinterläßt an dem Formpreßteil in der Zone, wo der Preßstempel das Formnest abschließt, einen Ansatz. Ebenfalls kann es zu Schwierigkeiten kommen, wenn man auch bei kalten und daher sehr harten Massemischungen mit vorerst schlechten Fließeigenschaften eine Pressengeschwindigkeit voll ausnutzen will. Bei harten Preßmassen überwindet der Preßdruck die Elastizitätsgrenze des im Rohling vorliegenden Materials nur stufenweise, die Füllung des Formnestes erfolgt ringförmig, wobei sich das Material schuppenartig auseinanderschiebt, und als Endresultat ergeben sich Formpreßteile mit einer rauhen, nicht werkzeuggerechten Oberfläche.
• Solche Schwierigkeiten sind bei den erfindungsgemäß ausgebildeten Formwerkzeugen durch Verwendung eines gefederten Preßstempels 20 zu vermeiden (F i g. 3). Hier wird der Preßstempel 20 mit einem Gleitzapfen 14 durch die obere Druckkappe 15 geführt und mittels Federring 16 oder einem anderen Befestigungselement bekannter Art gesichert. Unter Verwendung einer Feder, z. B. Tellerfedern 17, wird der Preßstempel 20 mit einer auf das Volumen des Formpreßteils abgestimmten Vorspannung eingesetzt.
• Durch den an der Druckkappe befindlichen, ringförmigen Kragen 18 oder einem anderen entsprechenden Stützring oder Distanzstück wird der Federweg 19 auf ein nach der Gesamtfüllmenge berechnetes Optimum begrenzt. Verwendet man einen so elastisch abgefederten Preßstempel bei der Verarbeitung von Preßmassen mit schlechten Fließeigenschaften, so stützt sich zunächst das an der Druckkappe befindliche Distanzstück auf dem Preßstempel ab, und die Federung wird in dem hohen Druckbereich beim Transferieren des Materials in das Formnest unwirksam. Bei Verriegelung von Druckkammern und Preßstempel steht dieser mit seiner Unterkante um den vorgegebenen Federweg in der Druckkammer zurück, und in der Druckkammer verbleibt für die Restbefüllung des Formuestes noch eine entsprechende Materialreserve. Mit zunehmender Plastizierung des zu verformenden Materials wird die Federkraft wirksam und das Formnest völlig befüllt. Der gefederte Preßstempel ist ebenso geeignet, ein im Schließmechanismus von Druckkammer und Preßstempel auftretendes Spiel auszugleichen, wobei der Federweg durch das Volumen der eingelegten Masse begrenzt wird. Außerdem bewirkt der federbelastete Preßstempel eine Ausvulkanisierung unter Druck, was Formpreßteile mit günstigen Stoffwerten und höchstmöglicher Präzision ergibt.
• Formwerkzeuge der beschriebenen Art können auf jeder bekannten Presse eingesetzt werden, sie sind aber vorzugsweise gedacht zur Durchführung eines kontinuierlichen Fertigungsverfahrens, wobei Formwerkzeugteile und/oder Druckkammer, je nach Eigenschaften der eingesetzten Preßmasse, außerhalb der Presse beheizt oder gekühlt werden können.
• Aus der Beschreibung des erfindungsgemäßen Formwerkzeuges ist ersichtlich, daß die im einzelnen bei der Preßverformung Elastomerer oder Massen aus Kunststoffen mit elastomeren Eigenschaften anfallenden Einzeloperationen unter Verwendung solcher Formwerkzeuge in Verbindung mit bekannten hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Steuerelementen, folge- oder programmgesteuert, vollautomatisch ablaufen können. Die Preßzeiten, die auch bei modernen Etagenpressen je Form und bei neueren Spritzgußmaschinen günstigst bei 2'/ bis 3 Minuten liegen, können auf Sekunden und Sekundenbruchteile reduziert werden. Allerdings erfordert die Durchführung einer solchen kontinuierlichen Arbeitsweise z. B. infolge optimaler Vulkanisierzeiten den gleichzeitigen Einsatz einer Vielzahl von Formwerkzeugen.
• Die Vorschaltung einer Zuteilungsvorrichtung bekannter Art ermöglicht es aber, die mögliche - von der Vorlaufgeschwindigkeit eingesetzter Preßelemente gegebene - Fertigungsgeschwindigkeit voll auszunutzen und gleichzeitig Formpreßartikel aus verschiedenartigen und verschiedenfarbigen Massen herzustellen. Außerdem haben Versuche ergeben, daß z. B. bei entsprechender Verarbeitung von Kautschukmassen, zwei in verschiedenen Formwerkzeugen anvulkanisierte Formpreßteile nach Austausch abgestimmter Formwerkzeugteile gemeinsam voll ausvulkanisiert werden können und dabei einwandfrei verschweißen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch komplizierte oder mehrfarbige Preßformteile, zu deren Herstellung bisher mehrere Arbeitsgänge erforderlich waren, nunmehr vollautomatisch gesteuert in einem einzigen Arbeitsgang gefertigt werden können und eine sonst erforderliche Entgratung überflüssig wird.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Form zum Pressen von Gegenständen, welche unter Aufrechterhalten eines Preßdruckes über längere Zeit in den festen Zustand übergehen, mit einem Formnest und einem mit ihm verbundenen Zylinder, in welchen der Rohling eingebracht wird, sowie mit einem Kolben, der den Rohling über seine Stirnfläche in das Formnest einzupressen gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckzylinder (4) dem Formnest (13) unmittelbar benachbart ist und der Kolben (7), der gegenüber dem Druckzylinder (4) bzw. einem Formteil in vorgeschobener Stellung in an sich bekannter Weise verriegelbar ist, mit seiner Stirnfläche in Druckstellung einen Teil der Formfläche bildet.
2. 2. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung (8) für den Kolben (7) (und bzw. oder die Formteile) elastisch federnd ausgebildet ist, wobei die Federkraft in an sich bekannter Weise dem erforderlichen Schließ- bzw.

   Vulkanisationsdruck und der Federweg dem Nachfüllvolumen außerhalb der Presse entsprechen.
3. 3. Form nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Unterteilung des Kolbens (7) in zwei in Vorschubrichtung gegeneinander verschiebbare Teile (15, 20), eine zwischen diese eingeschobene und sie gegen Anschlag sowie unter einer der Verformbarkeit des Rohlings entsprechenden Vorspannung liegende Feder (17), z. B. ein Teller- federpaket, sowie vorzugsweise einen Anschlag (16) zwischen beiden Teilen zur Begrenzung der Federbewegung.
4. 4. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Dichtungsmittel zwischen den Formhälften, z. B. durch einer oder beiden Formhälften an den Trennfugen zugeordnete, dichtende Zwischenstücke.
5. 5. Form nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstücke auswechselbar sind.
6. 6. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine in der Druckzylinderwandung vorgesehene Öffnung (5) zum Einführen eines volumenmäßig vorbestimmten Rohlings (9).
7. 7. Presse zum Betätigen der Form nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zwei die Formteile (1, 2) schließende Preßbacken (10, 11) und einen dritten (12), den Kolben (7) vortreibenden Preßstempel.