DE1704077B2 - Presse zum warmverformen von bereits vorgeformten werkstuecken aus thermoplastischem kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Presse zum Warmverformen von bereits vorgeformten Werkstükkcn aus thermoplastischem Kunststoff mit heizbaren und nach dem Warmverformen abkUhlbarcn Stempeln.

Es ist bereits eine Presse zur thermoplastischen Verformung von Kunststoffen bekannt, bei der der Vcrformstempel auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt wird und bei der nach Verformung des Kunststoffteilcs der Stempel wieder abgekühlt wird, damit ein Kleben des Stempels am Kunststoffteil beim Abheben vermieden wird. Dieses Aufheizen und anschließende Abkühlen verhältnismäßig großer Massen benötigt jedoch einerseits große Energiemengen, andererseits auch viel Zeit. Das bedeutet aber, daß sich eine derartige Presse nicht zur Verarbeitung von Masscnstückzahlen eignet.

Um das Entformen von Werkstücken aus thermoplastischem KunststolT zu beschleunigen, ist es bekannt, diese Werkstücke durch Preßluft zu kühlen. Um eine gleichmäßige und schnelle Kühlung sicherzustellen, ist ein aufwendiges System von Verteilerleitungen mit Luftauslässen erforderlich.

Der Erfindung lag demnach die Aufgabe zugrunde, den Energieaufwand und die Taktzeit herabzusetzen. Es soH also die zur thermoplastischen nachträglichen Verformung notwendige Temperatur an Stempel und Werkstück zur einwandfreien Trennung nach der eigentlichen Arbeitsphase kurzzeitig so weit reduziert werden, daß ein Kleben des Stempels vermieden wird, dies jedoch nicht auf Kosten eines hohen Energie- und Zeitverbrauchs. Auch soll die Temperatur am Werkstück nicht so hoch werden.

ίο daß der nicht im Bereich des Stempels liegende Kunststoff erweicht. Bis zur nächsten Arbeitsphase. die bei der praktischer Ausführung der erfindungsgemäßen Presse schon nach 10 bis 20 Sekunden erreicht wird, muß der Stempel dann wieder die zur Verformung notwendige Temperatur erlangt haben.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Stempel, die eine geringe Wärmekapazität aufweisen, an einem beheizbaren Wärmeblock mit einer großen Wärmekapazität befestigt sind und beim Ab-

kühlvorsana nur die Stempelspitzen kurzzeitig kühlbar sind.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine Presse, mit deren Hilfe beispielsweise vorgeformte Kunststoffteile nachträglich warm verpreßt werden sollen. Dabei ist vorgesehen, daß jeweils zwei Kunststoffteile gleichzeitig bearbeitet werden können.

Die Presse besteht aus dem Druckluftzylinder 1. dessen Kolbenstange 2 mit einem Arm 3 und einem

Ausgleichsgelenk 4 versehen ist. Der Arm 3 öftnet bzw. schließt je nach seiner Stellung die beiden Kontakte A und B in seiner untersten Stellung lieger am Anschlag 5 an. Am Gelenk 4 sind die beiden gleichartigen Wärmeblöcke 6 und 7 befestigt.

An den Wärmeblöcken 6 und 7 sind vier Stempel 8 und 9 befestigt. Die Wärmeblöcke werden durch dk Heizpatronen 10 und Il elektrisch erwärmt; zur jeweiligen Temperaturkontrolle dienen die eingebauten Thermoelemente 12 und 13. Die Heizpatronen und die Thermoelemente sind dabei an die beiden gleichartig aufgebauten Regelanordnungen 14 und 15 angeschlossen, von denen der besseren Übersicht wegen nur die Anordnung 14 näher dargestellt ist.

Unterhalb der Preßwerkzeuge 6. 7. 8 und 9 befindet sich ein fahrbarer Arbeitstisch 16. der mit entsprechenden Vertiefungen zur Aufnahme der zu bearbeitenden thermoplastischer Werkstücke 17 und 18 versehen ist. Dieser Tisch ist in der Zeichnung in seiner Arbeitsstellung dargestellt und hält dabei mit seiner linken Kante den Kontakt C geschlossen. Nach Durchführung des Preßvorganges wird der Tiscli durch den pneumatischen Antrieb 19 über den Stößel 20 in Richtung des Pfeiles 21 so ausgefahren, daß die fertigen Werkstücke von der Bedienungsperson abgenommen und durch neue, die zu bearbeiten sind, ersetzt werden können.

Sowohl der Druckluftzylinder 1 als auch der pneumatische Antrieb 19 werden durch clektropneumatischc Ventile 22 und 23 gesteuert, die an die Prcßluftvcrsorgungsleitung 24 angeschlossen sind. An dieser Leitung liegt außerdem noch das elektropneumatischc Ventil 25, mit dessen Hilfe die Kühlluft für die Stempel 8 und 9 ein- und ausgeschaltet wird. Diese Kühlluft strömt aus den Düsen 26 aus, deren Austrittsöffnungen so angebracht sind, daß die Luft die Enden der Stempel 8 und 9 und somit auch die entsprechenden Stellen der Werkstücke unistreicht. Die elektrischen Erregerteile der Ventile 22. 23 und

25 sind über eine Reihe von Schaltern und Relais, die weiter unten im einzelnen noch beschrieben werden, an die Netzspannung 39 angeschlossen. Die Ventile 22 und 23 besitzen außerdem noch die Ent-Hiftuiisisdüsen 27 und 28.

Die bereits erwähnte Regelanordnung 14 für die Temperatur ist so aufgebaut, daß die Istwertspannum: des Thermoelements 12 mit einer einstellbaren Spannung des Sollwertgebers 29 verglichen wird, die einer hochkonstanten Halbleiier-Referenzquelle 30 en'.;-·-minen wird. Die Differenz zwischen Ist- und Soüv-ert. also die Regelabweichung, wird dem Receiver:-rker 31 zugeführt. Er wird mit einer Spannuim von i-.w'ü 1 kHz Frequenz gespeist, die über einen Tra^Mor-Oszillator 32 aus der transistorgeregelten Yerv rgungsspannung 33 gewonnen wird. An den Reg; '■ verstärker 31 schließt sich eine Transistorstufe 34 i\-·-. welche das Ausgangsrelais 35 erregt. Dieses Reh.:- ist mit dem Ausgangskontakt 36 versehen Die Rik--.iuhn.mg 37 ist eine aktive thermische Rückfühmn. and gibt der gesamten Regelanordnung ein PIlK-hnliches Verhalten. Die Yersorgungsspannung 33 ^:rd über den Transformator 38 aus der Netz~ spj.ü-.ung 39 gewonnen und durch Transistor-Regeluii·. konstant gehalten. Bei einem Bruch des Therim Jements bewirkt eine nicht näher dargestellte P,;.-,:isicherung. daß der Ausgangskontakt 36 die an ihn, 'liegende Heizpatrone 10 vom Netz abschaltet. Li.-j Kontrollampe 40 leuchtet auf. wenn der Ai-Iv'^kontakt 36 geschlossen ist.

i)ie Regelanordnung IS für das zweite Preßwerk-7CUL-7. 9 ist in gleicher Weise aufgebaut wie die civn beschriebene.

Der elektrische Teil zur Betätigung der pneumatischen Ventile 22. 23 und 25 ist so ausgelegt, daß die Betätigung derselben nur ('lurch eine »Zweihandbeüienung« ausgelöst werden kann, um Arbeitsunfälle /u wrmcidcn. Diese Bedienungsanordnung ist ganz allgemein so aufgebaut, daß sich die Presse nur dann in ihre Arbeitsstellung bewegen läßt, wenn die beiden Auslösetasten 41 und 42 gleichzeitig gedrückt werden. Die Einrichtung ist dabei so getroffen, daß beim Loslassen einer dieser beiden Tasten der Kolbenstange 2 mit den an ihm befestigten Werkzeugen 6. 7.8 und 9 sofort nach oben fährt: nach Beendigung dieser Aufwär'sbewegimg fährt der Tisch in Richtung des Pfeils 21 nach vorne aus. also zur Bcdienungs] erson hin. Bei erneuter Betätigung der losgelassenen Taste erfolgt keine Auslösung der Presse. Erst nachdem beide Tasten losgelassen worden :-ind und beide wieder gemeinsam gedrückt werden, erfolgt eine erneute Ingangsetzung der Presse.

Diese Sicherheitsschaltung ist in der Zeichnung näher dargestellt. Sie besteht aus dem Einschaltrelais 43. das nur dann anzieht, wenn beide Auslöseschaltcr 41 und 42 gedrückt werden. Dieses Relais 43 besitzt die drei Arbeitskontakte 44. 45 und 46. Weiterhin gehören zu der Sicherhcitsschaltung noch die Relais 47 und 48 mit je einem Arbeitskontakt 49 und 50 und je zwei Ruhekontakten 51 und 52 bzw. 53 und 54. Diese Relais sind jeweils einem der beiden Auslöseschalter 41 und 42 zugeordnet und werden betätigt, wenn nach dem Drücken beider Tasten eine von ihnen oder auch beide wieder losgelassen werden, fij

Wird beispielsweise nach dem ordnungsgemäßen Einschalten beider Auslösetasten 41 und 42. wodurch das Relais 43 anzieht, beispielsweise die Taste 41 wieder losgelassen, so zieht das Relais 47 an: dadurch wird die Versorgungsspannung für den elektropneumatischen Teil der Anlage durch den nunmehr geöffneten Kontakt 52 unterbrochen. Wird die Taste 41 gleich wieder gedruckt, so bleibt das zugehörige Relais 47 trotzdem angezogen und damit auch die Spannungsversorgung unterbrochen. Das Relais 43 bleibt dabei weiterhin über die Selbsthaltekontakte und 53 angezogen. Jetzt muß erst die zweite Taste 42 ebenfalls losgelassen werden, wodurch auch das Relais 48 anzieht. Damit wird die Selbsthaltung des Einschaltrelais 43 aufgehoben, wodurch auch die beiden Relais 47 und 48 wieder abfallen. Erst jetzt kann erneut eingeschaltet werden.

Zur Steuerung der Ventile 2.2. 23 und 25 dienen die beiden Schaltrelais 55 und 56 und die beiden Zeitglieder 57 und 58. von denen das kmcre einen Sofortkontakt 59 und einen anv.gsverzögerten Zeitkontakt 60 besitzt, während das Zeitglied 57 nur einen anzugsverzögerten Zeitkontakt 61 besitzt. Eine Taste 62 liegt im Stromkreis des Ventils 25 und dient dazu, ein von der Automatik unabhängiges < )ffnen diese.. Ventils zu ermöglichen, wenn ein Abkühlen der Stempel erforderlich werden sollte, beispielsweise dann, wenn beim Anheizen eine zu hohe Temperatur auftritt, wenn also die automatische Temperaturreglung noch nicht richtig eingestellt ist.

Mit dem Schalter 63. der parallel zum Stößelkontakt A liegt, kann die automatische Bewegung des Arbeitstisches 16 abgeschaltet werden. Man wird dies dann tun. wenn es die Größe einfacher zu bearbeitender Werkstücke zuläßt, d. h.. wenn sie unterhalb der heißen Stempel ohne Gefahr für die Bedienungsperson eingelegt werden können.

Die beschriebene Presse arbeitet nun folgendermaßen: Nach dem Einschalten der Druckluft und der Versorgungsspannung befinden sich die Prcßwerkzcuge 6. 7.8 und 9 in ihrer oberen Endlage: die über den Arm 3 gesteuerten Kontakte A und B sind geöffnet. Weiterhin ist der Arbeitstisch 16 in Richtung des Pfeils 21 ausgefahren und der Tischkontakt Γ geöffnet.

Nach dem Einstellen der Temperatur der Wärmeblöcke 6 und 7 am Sollwertgeber 29 ist die .Anlage betriebsbereit; die zu verpressenden bzw. zu verformenden Werkstücke können in die Aufnahmevorrichtung des Arbeitstisches 16 eingelegt werden.

Werden jetzt die beiden Auslösetasten 41 und 42 gleichzeitig gedrückt, zieht das Relais 43 an. Dadurch wird das Schaltrelais 56 über die Kontakte 45. 54 und 52 crrcsit und zieht an. Damit liegt auch das Schaltrelais 55 an Spannung, schallet meinen Kontakt um und bewirkt damit, daß auch das Ventil 22 mit umschaltet. Als Folge davon fährt der Tisch 16 entgegengesetzt c'jr Richtung des Pfeils 21 in die Arbeitsstellung ein und schließt dabei den Kontakt C.

Durch das Schließen des Kontaktes C wird die Erregerwicklung des Ventils 23 über die weiteren Kontakte 45. 54. 52 und 60 an Spannung gelegt, so daß auch dieses Ventil umschaltet. Nun fahren die Preßwerkzeuge 0. 7.8 und 9 nach unten: dadurch wird der Kontakt A durch den Arm 3 freigegeben, so daß er schließt. Dies bewirkt, daß bei einem ungewollten öffnen einer der Auslösetasten 41 oder 42 der Tisch 16 sich wieder in Richtung des Pfeils 21 nach vorn bewegt, ehe die Preßwcrkzeugc 6. 7. 8 und «) wieder ihre obere radstellung erreicht haben.

Kommt der Arm 3 in seine untere Einstellung,

schließt or den Kontakt B. In dieser unteren Ilndstellung haben auch die heißen Stempele und 9 auf den zu verpressenden Werkstücken 17 und 18 aufgesetzt. Dabei bewirkt das Ausgleichsgelenk 4, daß kleinere Höhendifferenzen ausgeglichen werden. Der Kunststoff erweicht an den betreffenden Kontaktstellen, und die Stempel 8 und 9 sinken in die Werkstücke so weil ein, wie es der verstellbare Anschlags zuläßt. Durch das obenerwähnte Schließen des Kontaktes B werden die Relais der Zeitglicder 57 und 58 gleichzeitig eingeschaltet: sie bestimmen die Vcrformzeit und die Abkühlzeit. Durch das Anziehen dieser beiden Relais wird zunächst der Sofortkontakt 59 betätigt und überbrückt damit den Kontakt B. Nach einer am Zeitrelais 57 vorgewählten Zeil sclil'eßt der Zeitkontakl 61 und öffnet damit das Ventil 25. Die Hnden der Stempel 8 und 9 werden nunmehr durch die aus den Düsen 26 austretende Preßluft abgekühlt. Nach einer weiteren, am Zeitrelais 58 eingestellten Zeitspanne öffnet der Zeitkontakl 60 und unterbricht damit die Stromzufuhr zum Ventil 23. das durch Federkraft umschaltet. Damit fährt die Kolbenstantie 2 wieder in ihre obere EmI-lage und öffnet die Kontakle /I und Ii. Der Sofortkontakt 59 hält weiterhin die Relais der Zeitglieder 57 und 58 so lange fest, bis eine oder beide Auslösetasten 41 und/oder 42 gelöst sind, um zu vermeiden. daß beim Rücklauf der Kolbenstange 2 dieser erneut gegen das Werkstück fä'irt. Hat die Kolbenstange 2 ihre obere Endslelluns; erreicht, wird der Kontakt A geölfnct, das Relais 55 geht in die Ruhestellung, wodurch das Ventil 22 umgesteuert wird.

ίο Durch das Loslassen der Tasten 41 und 42 fährt der Tisch 16 zur Bedienungsperson hin aus. welche die fertigen Werkslücke durch neu zu bearbeitende auswechselt.

F.s ist einleuchtend, daß mit der beschriebenen Vorrichtung auch nicht verformbare Bauteile in den Thermoplast eingebettet werden können. In diesem Fall erfolgt die Erwärmung beispielsweise eines Metallteiles durch den aufgesetzten Stempel; durch Wärmeübertragung wird auch zugleich das Thcrmoplasl auf seine Erweichungstemperatur gebracht. Die dazu erforderlichen Arbeitsbedingungen werden durch eine entsprechende Einstellung an den Zeitrelais geschaffen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Presse zum Warmverformen von bereits vorgeformten Werkstücken aus thermoplastischem Kunststoff mit heizbaren und nach dem Warmverformen abkühlbaren Stempeln, dadurch gekeni. "ich net. daß die Stempel (8.9). die eine geringe Wärmekapazität aufweisen, an einem beheizbaren Wärmeblock (6. 7) mit einer großen Wärmekapazität befestigt sind und beim Abkühlvorgang nur die Stempclspitzen kurzzeitig kühlbar sind.

2. Presse nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeblock (6. 7) aus Aluminium gefertigt und elektrisch beheizbar ist. wobei seine Temperatur durch eine an sich bekannte elektrische regelanordnung (14, 15) konstant gehalten ist.

3. Presse nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Stempel (8.9) dem gewünschten Temperaturgefälle gemäß dimensioniert sind und daß das Kühlen der Stempelspitzen durch eine zeitgest^uerte Kühlvorrichtung (24. 25. 26) durch Preßluft erfolgt.

4. Presse nach den Ansprüchen 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwert-Temperatur des Wärmeblocks (6.7) innerhalb eines bestimmten Beiuches mit Hilfe eines in der Regelanordnung (14, 15) -nthalt nen Sollwertgebers (29) einstellbar ist und daß die elektropneumatische Steuerung der Gesamtan! ge durch einstellbare Zeitglieder (57. 58) erfolgt.

5. Presse nach den Ansprüchen 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der elektropneumatisch gesteuerte Antrieb (1) der Stempel (8,9) nur über eine Sicherheitsschaltung (43 bis 54) auslösbar ist. die eine Betätigung zweier Auslösetasten (41. 42) erforderlich macht.