DE1704197A1 - Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung thermoplastischer Artikel - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung thermoplastischer ArtikelInfo
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Description
Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung thermoplastischer Artikel
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung thermoplastischer Artikel gemäss
dem Hauptpatent.
In meinem Patent (Patentanmeldung M 52 473 X/39a)
habe ich ein Verfahren zur Erzeugung von hohlen thermoplastischen Artikeln beschrieben. Erfindungsgemäss werden
derartige Artikel dadurch erzeugt, dass eine vorbestimmte Menge eines Kunststoffes in einem vorübergehenden Zustand
relativ niedriger Viskosität aus einem Beschickungselement auf eine Unterlage ausgestos3en wird, ein Werkzeug entlang
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dem Beschiclcungselement relativ zu diesem gegen einen Stempel bewegt wird, wobei dieses Werkzeug derart ausgebildet
ist, dass es ausgestossenen Kunststoff vom Beschickungselement abstreift, die mindestens teilweise aus Werkzeug
und Stempel bestehende Form geschlossen wird und der Artikel dadurch geformt wird, dass das Werkzeug relativ zum Stempel
in formenden Kontakt mit dem Kunststoff bewegt wird. Erfindungsgemäss
kann der Stempel auch dazu eingesetzt werden, einen rohrförmigen Rohling festzuhalten und dessen eines
Ende in ein Werkzeug einzuführen, in dem der Kunststoff an den Rohling geschweisst und ein Kopf- oder Bodenteil daran
aufgeformt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein verbessertes Verfahren bei der Erzeugung von Artikeln aus einem rohrförmigen
Rohling und einem daran gebildeten Kopf- oder Bodenteil, wobei die vorbestimmte Menge Kunststoff aus dem hohlen Beschickungselement
in Form eines im wesentlichen ringförmigen Elementes ausgestossen wird und das Ende eines rohrförmigen
Rohlings, der von dem genannten Stempel gehalten wird und an den der Kunststoff angeschweisst werden soll, vor Aufbringung
des Kunststoffes vorgewärmt wird.
Zum besseren Verständnis des Erfindungsgegenstandes und seiner Anwendung dienen die beiliegenden Zeichnungen. Es
zeigen:
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Fig. 1, 2 und 3 schematische Querschnitte durch drei Stellungen eines ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung zur Erzeugung eines Eohlings und Uebergabe dieses Rohlings an einen Stempel, der
ein Rohrstück trägt, an einer ersten Station,
Fig. 4 und 5 Querschnitte der zweiten und dritten Station zur Erwärmung des Rohrstückes und des übergebenen ä
Rohlings von Fig. 3 sowie zur Formung und Verschweissung eines Kopfteiles mit dem Rohrstück,
und
Fig. 6, 7 und 8 ein abgeändertes Verfahren zur Erzeugung des Rohlings in den drei Stellungen des Ausführungsbeispieles
nach Fig. 1-5.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1-5 dient zur Erzeugung |
eines rohrförmigen Behälters in einem mehrstufigen Verfahren.
Die Maschine zur Erzeugung solcher Behälter umfasst eine Mehrzahl von in Abständen auf einem Drehtisch angeordneten
Dornen und mindestens zwei Formen, mit denen die Dorne auf dem Drehtisch nacheinander zusammenwirken. Ausserdem
umfasst die Maschine nach diesem Ausführungsbeispiel eine zwischen den beiden Formstationen auf der Kreisbahn der
Dorne, wie sie sich durch die Drehung des Tisches ergibt, angeordnete Heizung. Es ist jedoch darauf hinzuweice...
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dass die Heizung auch vor der Formstation bzw, der ersten Formstation in der Bahn der genannten Dorne angeordnet
werden kann.
In Fig. 1 ist mit 401 ein Halter bezeichnet, der in einem nicht dargestellten Maschinenrahmen auf und ab bewegt
werden kann. Der Halter 401 ist mit einer zylinderformigen Oeffnung 403 ausgerüstet, die eine offene Matrize 405 enthält,
welche eine Rohform bildet. Die Matrize 405 besteht aus einem relativ stationären Teil 407, der auf einem einwärts
gerichteten Flansch 409 in der Oeffnung 403 ruht. Der Matrizenteil 407 bildet ein ringförmiges Abstreifelement
411 mit einer zentralen Bohrung 413. Das Abstreifelement 411 der Matrize 407 greift in eine zentrale Bohrung
417 in einem relativ beweglichen Formteil 415 ein, der für diese Bewegung in der Oeffnung 403 geführt wird. Der Formteil
415 enthält eine Anzahl von Achsialbohrungen 419» die in regelmässigen Abständen kreisförmig angeordnet sind.
Jede Bohrung enthält eine Druckfeder 421, die am Matrizenteil 407 anliegt und das Bestreben hat, den Formteil 415 in
der in Fig. 1 gezeigten Stellung zu halten. Zusammen mit der nach innen geneigten Fläche 423 des Abstreifelementes
411 bildet die Innenfläche der Bohrung 417 des Formteiles 415 eine Hohlform 425.
Eine Spritzdüse 417 erstreckt sich durch die Bohrung 413 in die Hohlform 421 und ist im Oberteil 429 mit einer
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nicht dargestellten Einrichtung zur Zuleitung einer vorbestimmten Menge erweichten Kunststoffes ausgerüstet. In der
Gegend ihres unteren Endes ist -die Düse mit einem über
ihren Umfang angeordneten Austrittschlitz 431 versehen,
der mit der Zuleitungseinrichtung in ihrem Oberteil 425 durch einen nicht gezeigten Kanal im Innern der Düse 427
verbunden ist. In der in Fig. 1 gezeigten Stellung befindet sich der Austrittschlitz 431 in der Hohlform 425, und eine
vorbestimmte Menge des thermoplastischen Materials, die zur
Erzeugung eines Kopfteilrohlings erforderlich ist, wird als
ringförmiger (um den Umfang liegender) Wulst 433 ausgepresst, der an der Aussenflache der Düse 427 vom Schlitz
431 herabhängt und in der Hohlform 425 aufgenommen wird. Da die Pressöffnung in der Düse 427 die Form eines durchgehenden
Umfangsschlitzes aufweist, wird das ausgepresste Material im wesentlichen gleichmässig verteilt und bildet einen
durchgehenden Wulst 433.
Unter der Matrize 405 und mit einer damit gemeinsamen Vertikalachse
steht ein zylinderförmiger Dorn 435, der von einem Drehtisch getragen wird (nicht dargestellt). Ein
Rohrstück 437 aus einem thermoplastischen Material sitzt auf dem Dorn 435 und sein oberes Ende 439 befindet sich in
der Gegend eines kegelstumpfförmigen Schulterteils 441 des Dorns. Der Dorn 435 endet in einem konischen Halsteil 443
und ist am unteren Teil des Schulterteils 441 mit einem
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riickapringenden Flansch 445 versehen, so dass mit dem oberen
Ende des Rohrstückes 437 ein ringförmiger Raum 447 gebildet wird. Der Schulterteil 441 wird durch eine ringförmige Nut
449 mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt unterbrochen,
wie im einzelnen aus Pig. 3 hervorgeht.
In der Stellung nach Fig. 2 vollführt der Träger 401 eine Abwärtsbewegung relativ zum Maschinenrahmen bzw. zum Dorn
435. Gleichzeitig mit der Abwärtsbewegung des Halters 401 und der von ihm gehaltenen Matrize 405 nimmt die Düse 427
eine Abwärtsbewegung vor, bis ihr unteres Ende auf dem konischen Halsteil 443 des Dornes 435 aufliegt. Während die
Bewegung der Düse 427 in dieser Stellung endet, bewegen sich Halter 401 und Matrize 405 weiter abwärts und durch
die erfolgende relative Bewegung des Abstreifelementes 411 des Teils 407 zur Düse 427 wird der ringförmige Wulst 433
vom Schlitz 431 der Düse 427 abgestreift und das Material entlang der Düse gegen den Dorn 435 verschoben. Im Verlauf
der Abwärtsbewegung der Matrize 405 kommt der Formteil 415 mit seinem unteren Ende mit dem Schulterteil 441 des Dorns
435 zum Anschlag und infolgedessen wird die Hohlform 425 wie in Fig. 2 geschlossen. Es ist ersichtlich, dass der
Durchmesser der Hohlform gerade so gross ist, dass die Nut 449 in geschlossener Stellung der Form damit in Verbindung
steht.
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Bei einer weiteren Abwärtsbewegung des Halters 401 und des Matrizenteils 407 relativ zur Düse 427, zum Dorn 435 und
Formteil 415 aus der Stellung nach Fig. 2 zu derjenigen nach Fig. 3 nimmt das Volumen des Hohlraumes 425 andauernd
ab, da das Abstreifelement 411 immer tiefer in die Zentralbohrung
417 einfährt. Diese Bewegung des Matrizenteils 407 verschiebt den ringförmigen Wulst 443 weiter entlang der
Düse 427 und dem konischen Halsteil 443 gegen den Schulter- λ
teil 411 des Dorns 435, wodurch gleichzeitig die in den Bohrungen 419 eingesetzten Federn 421 zusammengedrückt
werden.
Da die vorbestimmte Menge des aus der Düse 427 ausgepressten thermoplastischen Materials volumenmässig dem kombinierten
Volumen des Hohlraumes 425 in Stellung nach Fig. 3 und der Nut 449 entspricht, wird der ringförmige Wulst 433 nach
Fig. 1 zu einem Köpfteilrohling 451 in Fig. 3 verformt,
während das übrige Material in die Nut 449 eindringt und * diese zu einem später zu erläuternden Zweck im wesentlichen
füllt. Es ist darauf hinzuweisen, dass im wesentlichen kein Druck zur Verformung des Materials in die Ringform des Kopfteilrohlings
451 benötigt wird und ausser dem in die Nut gedrückten Material, wo seine sofortige Kühlung und Verfestigung
erwünscht ist, behält das Material seine Form als kompakter Ring, der den Hals 443 des Dornes 435 umgibt.
Deshalb behält das Material im Kopfrohling 451 einen grnssen
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Teil seiner Wärme bei und verfestigt sich nicht. Dies ist auch auf die Tatsache zurückzuführen, dass die bisher erläuterten
Verfahrensschritte im Bruchteil einer Sekunde durchgeführt werden können und dass unmittelbar nach Erreichen
der Stellung nach Fig. 3 die Bewegung des Halters 401 umgesteuert werden kann, so dass die Matrize 405 zurückgezogen
wird. Diese Bewegung erfolgt in zwei Phasen, da der Formteil 415 zusammen mit der Düse 427 unter der Wirkung
der Federn 421 auf dem Dorn liegen bleibt, bis der Halter die Stellung nach Fig. 2 relativ zu diesem Formteil
erreicht hat. Dann gelangt ein Anschlag auf dem Halter 401 (nicht dargestellt) mit dem Formteil 415 in Kontakt und
hebt diesen vom Dorn 435 ab, während die Aufwärtsbewegung des Halters 401 in die Stellung nach Fig. 1 weitergeht.
Gleichzeitig mit der Aufwärtsbewegung des Halters 401 wird die Düse 427 für die nächste Operation der Erzeugung eines
Rohlings in die Stellung nach Fig. 1 zurückgezogen. Das in W der Nut 449 eingebettete Material hält den Kopfstückrohling
451 während der Aufwärtsbewegung der Matrize wegen der raschen Verfestigung des Materials in einer derart engen
Halterung und der schwalbenschwanzförmigen Ausbildung des Nutenquerschnittes auf dem Dorn 435 fest.
Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen die weiteren Verfahrensschritte bei der Erzeugung eines thermoplastischen Rohres.
Diese erfolgen an zwei aufeinanderfolgenden Stationen des
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Dorns 435 im Zuge der schrittweisen Drehung des Drehtisches.
Fig. 4 zeigt eine Heizstation 455 in Betriebsstellung mit bezug auf den Dorn 435» der den Kopfteilrohling 451 und ein
Rohrstück 437 trägt. Die Heizstation 455 besteht aus einer elektrischen Induktionsspule 457» die mit einer geeigneten
Stromquelle verbunden ist. Bin Metallheizelement 459 erstreckt sich durch den Kern der Spule 457 und wird durch
Induktion erwärmt. Es überträgt seine Wärme auf ein EIe- I ment 461 in der Form einer kopfstehenden Schale, das mit
dem Element 459 aus einem Stück besteht und unterhalb der Spule 457 angeordnet ist. Das Element 461 trägt einen Heizring
463» der am Unterteil des schalenförmigen Elementes
einen äusseren Rand 465 bildet, das obere Ende 467 des Rohrstückes 437 umgreift und dieses erwärmt. Das schalenförmige
Element 461 umgibt die freiliegenden Flächen des Kopfteilrohlings 451 vollständig und seine Wärme wird deshalb
sehr wirkungsvoll durch Strahlung auf diese Fläche J übertragen. Die Unterfläche des schalenförmigen Elementes
461 weist bei 469 einen Rücksprung auf, der einen inneren Rand 471 bildet und direkte Berührung zwischen Endteil
und schalenförmigem Element in Betriebsstellung der Heizstation 455 verhindert, die ihrerseits auf geeignete Weise
vom Maschinenrahmen getragen wird und nach oben zurückgezogen werden kann, damit der Dorn 435 sich bei der schrittweinen
Drehung des Drehtisches an die Station nach Fig. 5
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bewegen kann. Die an Station 455 durch Strahlung an den Kopfteilrohling abgegebene Wärme genügt zum anschliessendeh
Verformen und Verschmelzen sowie zur Deckung möglicher Wärmeverluste an der den lohling erzeugenden Station nach
Fig. 1-3.
Die Form- und Schweissstation 475 nach Fig. 5 besteht allgemein aus einem Werkzeugträger 477, der drei zusammenwirkende
Formteile trägt.
An einer auf geeignete Y/eise am Träger 477 befestigten Platte 479 ist ein zylinderförmiger Formteil 481 angeordnet,
der eine planare Unterfläche 485 und einen in der Mitte angeordneten von dieser Fläche sich nach unten erstreckenden
Stift 485 aufweist. Der Träger 477 trägt im weiteren zwei seitlich verschiebbare Gleitorgane 487, die
zusammen eine G-ewindebohrung 489 bilden. Schliesslich trägt der Träger 477 einen ringförmigen Formteil 491 mit
einer zylinderförmigen Oeffnunge 493, einer konischen Schulter 495 und einer Halsöffnung 497 mit kleinerem Querschnitt.
Zur Vereinfachung der Einführung des das Rohrstück 437 tragenden Dornes 435 in den Formteil 491 ist
der Eingang 493 zur Oeffnung wie bei 499 dargestellt aufgeweitet. Fährt der Dorn 435 weiter in den Formteil 491
ein, so wird Material des aufgewärmten Kopfteilrohlings 451 (Fig. 4) durch den konischen Schulterteil 495 abwärts
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bewegt, fliesst in den Raum 447 und verschmilzt mit dem oberen Ende 467 des Rohrstückes 4257 an dessen Innenfläche
.und oberem Rand. Das für die Erzeugung der Schulter 496 nicht benötigte Restmaterial wird in die Gewindebohrung
489 in den Gleitorganen 487 zur Bildung eines entsprechenden, offenen und mit Gewinde versehenen Halsteiles
498 gepresst.
Anzumerken ist, dass kein Material, das während einer vorgängigen
Operation, beispielsweise bei der Formung des Kopfteilrohlings, mit einer Fläche des Dorns 435 in Berührung
gestanden hat, bei der Erzeugung von Schulter- und Halsteil bewegt werden muss, so dass das Material gleichmassig
fliesst und vollständig mit dem Rohrstück 437 verschmolzen wird.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6, 7 und 8 veranschaulicht ein gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1-3
abgeändertes Verfahren zur Erzeugung eines Kopfteilrohlings.
In Fig. 6 bezeichnet 501 eine offene Matrize, die in einem
Halter 503 sitzt. Eine rohrförmige Auspressdüse 505 ragt
durch eine zentrale Bohrung in einen zylinderförmigen Hohlraum
507 in der Form 501 hinein. Die Matrize 501 weist eine kreisförmige Schneid- oder Abstreifkante 511 auf, welche
die Düse 505 umgreift. Die Abstreifkante 511 wird durch
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eine gerundete, kreisförmige Nut 513 im Unterteil 515 der Matrize 501 gebildet. Eine Mehrzahl von in gleichmässigen
Abständen kreisförmig angeordneten Düsenbohrungen 517 erstrecken sieh durch den Unterteil 515 und öffnen sich
gegen die ringförmige Nut 513, während ihre oberen Enden über ein Verteilersystem 519» ein Luftrohr 521 und ein
Ventil 523 mit einer Druckluftquelle, beispielsweise einer
Pumpe 525, verbunden sind.
Im Oberteil ist die Düse 505 mit einer Anordnung zur Zuleitung einer vorbestimmten Menge thermoplastischen Materials
(nicht dargestellt) ausgerüstet. In der Gegend ihres unteren Endes weist die Düse 505 an ihrem Umfang einen Schlitz
auf, der durch einen Kanal im Inneren der Düse 505 mit der ZuIeitungsanordnung (nicht daigestellt) in Verbindung steht.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, erfolgt der Ausstoss einer gemessenen Menge thermoplastischen Materials durch den
Schlitz 529, so dass im Hohlraum 407 ein ringförmiger Wulst 531 gebildet wird, der vom Schlitz im Umfang der Düse 505
abwärts hängt.
Unter der Matrize 501 und gleichachsig damit ist ein von einem Drehtisch (nicht dargestellt) getragener Dorn 533 angeordnet.
Ein Rohrstück 535 aus thermoplastischem Material sitzt auf dem Dorn 533 und sein oberes Ende befindet sich
im Bereich eines kegelstumpfförmigen Schulterteiles 537 des
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Bornes. Der Dorn 533 endet in einem konischen Halsteil und ist am unteren Ende der Schulter 537 mit einem rückspringenden
Plansch 541 versehen, der mit dem oberen Ende des Rohrstückes 535 einen ringförmigen Hohlraum 543 bildet.
In der Stellung nach Fig. 7 hat die Matrize 501 zusammen
mit ihrem Halter 503 unter der Wirkung von nicht dargestellten Mitteln eine Abwärtsbewegung vollführt. Gleichzeitig
hat die Düse 505 eine Aufwärtsbewegung vollführt, f
so dass der Ring 531 durch die Schneidkante 511 von der Aussenflache der Düse 505 abgestreift und in die ringförmige
Nut 513 der Matrize 501 eingeführt wurde.
Eine weitere Abwärtsbev/egung der Matrize 501 bringt diese
in die Stellung nach I'ig. 8, in welcher der Dorn 533 mit
seinem konischen Halsteil 539 in den Hohlraum 507 eindringt. In dieser Stellung ist der Dorn 533 bereit, den Ring 531
auf dem Schulterteil 537 aufzunehmen. Die Uebertragung des j Ringes 531 von der Matrize 501 an den Dorn 533 erfolgt
durch Oeffnen des Ventils 523 und Zuleitung von Druckluft aus der Pumpe 525 durch Rohr 521 und Verteilersystem 519
an die Düsenbohrungen 517. Infolge der Zuleitung von Druckluft an diese Bohrungen baut sich in der Nut 513
hinter dem Ring 531 ein Druck auf und wegen seiner pastenartigen Konsistenz wird der letztere aus der Nut durch den-Hohlraum
507 und auf die Schulter 537 des Dorns 533 gepresst,
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die dem offenen Ende des Hohlraumes gegenüberliegt. Dio
Druckluft aus den Bohrungen 517 entweicht im wesentlichen
durch die zentrale Bohrung 509· Ein anschliessendes Anheben des Halters 502 bringt die. Matrize 501 in die
Stellung nach Fig. 6 zurück und ermöglicht dem Dorn 533, an nachfolgende Stationen bewegt zu werden, beispielsweise
die Heizstation nach Pig. 4 und die Form- und Verschmelzstation nach Fig. 5>
v/o in bereits erläuterter Weise aus dem einen Kopfteilrohling bildenden Ring 531 und aus dem
vom Dorn getragenen Rohrstück 535 ein thermoplastisches Rohr gebildet v/ird.
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Claims (11)
1.. Verfahren zur Erzeugung eines thermoplastischen Artikels,
gemäss dem Hauptpatent, durch Ausstossen einer vorbestimmten
Menge von Kunststoff in einem vorübergehenden Zustand geringer Viskosität aus einem hohlen Beschickungselement auf eine Tragfläche, Bewegung eines Werkzeuges
relativ entlang dem Beschickungselement gegen einen Stempel, wobei dieses Werkzeug derart angeordnet ist,
dass es ausgestossenen Kunststoff vom Beschickungselement
abstreift, Schliessen der Form, die mindestens teilweise durch das V/erkzeug und den Stempel gebildet wird, und
Morale η des Artikels durch Bewegung des Werkzeuges relativ
zum Stempel in formende Berührung mit dem Kunststoff, wobei die vorbestimmte kenge Kunststoff aus dem hohlen
Beschickungselement in Form eines im wesentlichen ringförmigen Teiles ausgestossen wird und das Ende eines
rohrförmigen Rohlings, der vom Stempel getragen wird und an den der Kunststoff angeschweisst werden soll,
vorgewärmt wird, bevor der Kunststoff damit in Berührung gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff zu einem im wesentlichen durchgehenden
Mantel um das Beschickungselement geformt wird.
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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kunststoff zu einem ringförmigen Wulst verformt wird, der das Beschickungselement umgreift.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des rohrförmigen Rohlings vor dem
Ausstossen des Kunststoffes aus dem Beschickungselement erwärmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des rohrförmigen Rohlings erwärmt
wird, nachdem der Kunststoff vom Beschickungselement abgestreift wird und mit dem Stempel in Berührung gelangt
.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-5» dadurch gekennzeichnet, dass das Beschickungselement
einen im wesentlichen durchgehenden Umfangsschlitz aufweist und dass auf der Bahn des
Domes eine Heizstation angeordnet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn eine kreisförmige Bahn aufweist und die
Heizstation vor dem Formwerkzeug neben dieser Bahn angeordnet ist.
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8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halterung auf dem Dorn vorgesehen ist, die
den Kunststoff darauf festhält, nachdem dieser durch das Werkzeug vom Beschickungselement übertragen worden
ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel einen Schulterteil aufweist, der dem
Werkzeug gegenüberliegt, wobei diese Halterung im Schulterteil eine ringförmige Hut bildet.
10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
dass das Werkzeug Mittel zum Ausstossen des Kunststoffes daraus aufweist, der dann auf dem Dorn abgesetzt
wird.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Ausstossen eine Mehrzahl von
Oeffnungen im Werkzeug und eine damit in Verbindung stehende Quelle eines Druckmediums umfasst.
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Λ .
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