DE19829429C2 - Heizpresse zur Herstellung von elastomeren Formteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizpresse zur Herstellung von elastomeren Formteilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Heizpressen sind in zahlreichen Ausführungsformen zur Herstellung elastomerer Formteile bekannt, die durch Vulkanisation von Kautschuk-Rohlingen im sogenannten Compression-Molding-Verfahren ("CM-Verfahren") erzeugt werden. Bei diesem Verfahren wird in jedes Formnest einer aus einem Formunterteil und einem zu diesem korrespondierenden Formoberteil gebildeten Heizform ein - beispielsweise scheiben­ förmiger - aus einer Kautschukmischung vorgeformter und gegebenenfalls Verstärkungseinlagen enthaltender Rohling eingelegt, der beim Zusammenfahren der Formhälften in seine endgültige Gestalt gepreßt und in dieser durch Erhitzung zu einem elastischen Formteil vulkanisiert wird. Beispielsweise werden auf diese Art Bremsmembranen für Kraftfahrzeug-Bremsen hergestellt.

Die bisher verwendeten Compression-Molding-Heizpressen enthielten jeweils eine mehrere Formnester umschließende aus zwei massiven plattenförmigen Formhälften zusammengesetzte Heizform, wobei die Anzahl der in einer Heizform enthaltenen Formnester von der Größe und Gestalt dieser Formnester abhing und üblicherweise 3 bis 15 betrug. Um zu gewährleisten, dass das Vulkanisations-Ergebnis in allen Formnestern einer derartigen Heizpresse gleichmäßig optimal ausfiel, war man gezwungen, in der Heizform einer Heizpresse jeweils nur gleiche Formnester vorzusehen und diese sowohl qualitativ als auch quantitativ so zu beschicken, dass sie denselben Schließdruck sowie dieselbe Vulkanisiertemperatur und -dauer erforderten. Hierdurch war die Produktion jeweils unflexibel auf umfangreiche Serien-Stückzahlen ein und desselben Produkttyps festgelegt, und die Herstellung verschiedener Produkte in wechselnder Stückzahl erforderte bei jeder Umstellung nicht nur den Aufwand für die Umrüstung der Heizpresse, sondern hatte auch Kosten durch Produktionsausfall und entstehende Energieverluste zur Folge.

Aus der DE 23 19 295 A ist ein Heizpressen-System bekannt, bestehend aus mehreren mit einem starren Rahmen versehenen Einzelheizstellen, welche jeweils hydraulische Antriebe aufweisen. Bei dieser Lösung sind die Antriebe mindestens zweier Einzelheizstellen durch hydraulische Kupplung zu einem Subsystem zusammengefasst und mehrere Subsysteme an dieselbe hydraulische Energie-Versorgungseinheit angeschlossen. Jedes Subsystem weist dabei eine gemeinsame Steuer- und Regeleinrichtung für die Antriebe der zugehörigen Einzelheizstellen auf.

Ein solches Heizpressen-System soll den Raumbedarf und die Kosten, insbesondere für das Zubehör, geringhalten. Jedoch kann eine individuelle Bedienbarkeit der einzelnen Heizstellen nicht gewährleistet werden.

Es stellte sich daher die Aufgabe, eine Heizpresse zur jeweils gleichzeitigen Vulkanisation mehrerer Formteile zu schaffen, die eine rationellere und flexiblere Produktionsweise ermöglichte.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizpresse der eingangs genannten Art gelöst, die die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale aufweist. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Grundlage des durch die vorliegende Erfindung erzielbaren Erfolges ist die Tatsache, daß die vorgeschlagene Heizpresse die Nachteile entsprechender bekannter Vulkanisierpressen vermeidet, ohne deren Vorteile aufzugeben: So enthält die erfindungsgemäße Heizpresse, wie gehabt, mehrere Formnester; diese sind jedoch voneinander unabhängig in separaten Formen untergebracht, in denen sie durch individuell regelbare Heizeinrichtungen erhitzt und durch separat betätigbare Schließeinrichtungen produktgerecht verschlossen und nach optimal dosierter Erhitzung bezüglich Dauer und Höhe der Temperatureinwirkung wieder geöffnet werden. Die separaten Formen werden durch einen Rahmen umfaßt, gegen dessen Traversen sich einerseits die auf einer Trägerplatte gemeinsam gelagerten Formunterteile und andererseits die die Formoberteile betätigenden separaten Schließvorrichtungen abstützen.

Jede Form ist erfindungsgemäß separat und individuell beheizbar, und zwar durch einzelne getrennt regelbare, insbesondere elektrische Heizeinrichtungen, die seitens des Formunterteils und/oder des Formoberteils mit der Form in Wärmeleitungskontakt stehen. Vorteilhaft sind an den der Form abgewandten Seiten der Heizeinrichtungen thermische Isolierungen angebracht, durch die Energieverluste vermieden und unzulässige Erwärmungen der Schließzylinder verhindert werden und die insbesondere zur exakten Steuerung und Reproduzierbarkeit der in den einzelnen Formen wirksam werdenden Temperaturen beitragen.

Das Schließen und Öffnen der einzelnen Formen einer erfindungsgemäßen Heizpresse erfolgt vorzugsweise hydraulisch durch separate Hydraulikzylinder, die von einer zentralen Hydraulik-Hochdruckquelle - z. B. einer Pumpe mit angeschlossenem Druckspeicher - versorgt und ebenso wie die separaten Heizeinrichtungen der einzelnen Formen in Abhängigkeit von den Signalen einer programmierbaren Steuer- und/oder Regelanlage individuell betätigt werden.

Durch die vollständige Trennung der einzelnen Formnester einer erfindungsgemäßen Heizpresse und deren Unterbringung in separat betreibbaren Formen bereitet es grundsätzlich keine Probleme, innerhalb eines Betriebstaktes einer solchen Heizpresse Produkte ganz unterschiedlicher Form und Größe gleichzeitig zu vulkanisieren; denn die separaten Schließvorrichtungen der einzelnen Formen - wie beispielsweise hydraulische Schließzylinder - erlauben es ohne weiteres, nicht nur verschieden breite, sondern insbesondere auch verschieden hohe Formen gleichzeitig zu positionieren und zu betreiben. Dabei ist es lediglich zweckmäßig, die gleichzeitig eingesetzten verschiedenen Formen so auszuwählen, daß die Vulkanisierdauer bei der Formung der jeweiligen unterschiedlichen Produkte annähernd übereinstimmt.

Zur näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird auf die beigefügte Zeichnung verwiesen, die den konstruktiven Aufbau einer erfindungsgemäßen Heizpresse anhand eines Ausführungsbeispiels in schematischer Darstellung wiedergibt.

Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Heizpresse, die im Gegensatz zu entsprechenden bekannten Heizpressen nicht eine einzige, mehrere Formnester enthaltende Form, sondern stattdessen mehrere separate, aus Formunterteilen 1, 1' und Formoberteilen 2, 2' gebildete Einzelformen aufweist, die je nur ein Formnest 3, 3' enthalten. Jede dieser Formen steht sowohl an ihrer Ober- als auch an ihrer Unterseite mit je einer individuell regelbaren Heizeinrichtung 4.1, 4.2 in Wärmeleitungskontakt. Andererseits sind die Heizeinrichtungen 4.1, 4.2 gegenüber den übrigen Teilen der Heizpresse durch thermische Isolierungen 5.1, 5.2 abgeschirmt.

Zum Öffnen und zum verfahrensgerechten Schließen der Formen - also zum Anheben und Absenken der Farmoberteile 2, 2' - sind separat betreibbare Schließvorrichtungen vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als separate Hydraulikzylinder 6 ausgebildet sind, durch deren Kolben 6.1 die Formoberteile 2, 2' gegen die Formunterteile 1, 1' gedrückt werden können. Als Widerlager für die Wirkung der Formschließkraft der Hydraulikzylinder 6 dient eine geschlossener Pressen-Rahmen 8, gegen dessen untere Traverse 8.1 sich die Formunterteile 1, 1' über eine gemeinsame Trägerplatte 7 abstützen und dessen obere Traverse 8.2 die Hydraulikzylinder 6 kontert.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Heizpresse mit zweierlei Formen bestückt, die sich bei gleicher Gesamthöhe in der Breite bzw. im Durchmesser der Formunterteile 1, 1' und Formoberteile 2, 2' sowie bezüglich der Gestalt und Ausdehnung der Formnester 3, 3' unterscheiden.

Die erfindungsgemäße Heizpresse benötigt zu ihrer Funktion lediglich einen elektrischen Stromanschluß; denn dank einer integrierten Hydraulik-Hochdruckquelle 9 (Pumpe mit angeschlossenem Druckspeicher) und einer eingebauten programmierbaren Steuer- und/oder Regeleinrichtung 10 ist sie weitgehend autark betreibbar und kann praktisch überall kurzfristig in Betrieb genommen werden.

Zur Belegung der Formnester 3, 3' werden die Formoberteile 2, 2' mittels der Hydraulikzylinder 6 geöffnet. Dann kann die vorzugsweise horizontal verschiebbar gelagerte Trägerplatte 7 mit den Formunterteilen 1, 1' aus dem Pressenrahmen 8 herausbewegt werden, so daß die Formnester 3, 3' gut zugänglich sind und mit je einem Rohling belegt werden können. Anschließend wird die Trägerplatte 7 zurückgefahren, die Formoberteile 2, 2' werden programmgesteuert auf die Formunterteile 1, 1' abgesenkt und die Steuer-/Regel- Einrichtung 10 sorgt in jeder Form 1, 2 bzw. 1', 2' für einen individuell an das jeweilige Produkt angepaßten Vulkanisationsverlauf.

Im praktischen Produktionseinsatz der erfindungsgemäßen Heizpresse hat sich gezeigt, dass damit eine erhebliche Steigerung der Produktionssicherheit erzielbar ist, was insbesondere auf die sensorüberwachte Temperatur-Konstanz und -Reproduzierbarkeit in jedem einzelnen Formnest zurückzuführen sein dürfte.

Zudem haben sich erhebliche Energieeinsparungen ergeben, da nicht mehr die ganze Presse beheizt wird, sondern nur noch diejenigen Teile der Formen, in denen der eigentliche Vulkanisationsprozeß abläuft. Die erzielbare Energie-Einsparung gegenüber herkömmlichen Heizpressen kann mehr als 50% betragen. Daneben wird durch diese Energie-Einsparung ein wesentlicher Beitrag zur Humanisierung des Arbeitsplatzes erzielt, denn auch die Wärmeabstrahlung wird verringert, was für den Bediener zu einer erheblichen Verbesserung seiner Arbeitsbedingungen führt.

Letztlich hat sich gezeigt, dass durch die exakte und genau reproduzierbare individuelle Temperaturführung, wie sie in jedem einzelnen Formnest der erfindungsgemäßen Heizpressen möglich ist, eine Verkürzung der angewandten Vulkanisationszeiten um 30 bis 40% erzielt werden kann.

Claims (9)

1. Heizpresse mit mehreren verschließbaren und beheizbaren Formnestern (3, 3') zur gleichzeitigen Herstellung von elastomeren Formteilen, dadurch gekennzeichnet,
dass jedes einzelne Formnest (3, 3') im Innern einer separaten Form (1, 2; 1', 2') angeordnet und in dieser durch mindestens eine mit ihr in Wärmeleitungskontakt stehende individuell regelbare Heizeinrichtung (4.1, 4.2) erwärmbar ist,
dass jede Form (1, 2; 1', 2') und das in ihr enthaltene Formnest (3, 3') durch ein einzelnes Formoberteil (2, 2') separat verschließbar ist,
dass die Formunterteile (1, 1') aller Formen (1, 2; 1', 2') auf einer gemeinsamen Trägerplatte (7) gelagert sind und
dass ein alle Formen (1, 2; 1', 2') umfassender Pressen-Rahmen (8) vorgesehen ist, gegen dessen untere Traverse (8.1) sich die Trägerplatte (7) und gegen dessen obere Traverse (8.2) sich separate Schließvorrichtungen (6, 6.1) abstützen.

2. Heizpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeder Heizeinrichtung (4.1) und der ihr zugeordneten Trägerplatte (7) eine thermische Isolierung (5.1) eingefügt ist.

3. Heizpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeder Schließeinrichtung (6, 6.1) und dem von dieser beaufschlagten Formoberteil (2, 2') bzw. dessen Heizeinrichtung (4.2) eine thermische Isolierung (5.2) eingefügt ist.

4. Heizpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Schließeinrichtungen separate Hydraulikzylinder (6, 6.1) vorgesehen sind.

5. Heizpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Hydraulikzylinder (6, 6.1) durch eine gemeinsame Hydraulikquelle (9) betreibbar sind.

6. Heizpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass deine zentrale Steuer-/Regel-Einrichtung (10) vorgesehen ist, mittels derer die, Betriebsparameter der einzelnen Formen (1, 2; 1', 2') - insbesondere die Heiztemperatur, die Heizdauer, die Schließkraft der einzelnen Formoberteile (2, 2') - in Abhängigkeit von den aktuellen Gegebenheiten und Erfordernissen jeder einzelnen Form (1, 2; 1', 2') bzw. jedes einzelnen Formnestes (3, 3') bzw. des darin erzeugten Formteiles und seiner Bestandteile steuerbar bzw. regelbar sind.

7. Heizpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie gleichzeitig mit Formen (1, 2) bzw. (1', 2') unterschiedlicher Außenabmessungen - insbesondere unterschiedlichen Durchmessers und/oder unterschiedlicher Höhe - bestückbar und betreibbar ist.

8. Heizpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie gleichzeitig Formen (1, 2) bzw. (1', 2') enthält, deren Formnester (3) bzw. (3') sich bzgl.
des Volumens
und/oder des Gewichts
und/oder des Werkstoffs
und/oder der Raumform
und/oder der Abmessungen
und/oder der Wandstärken
der darin erzeugbaren elastomeren Formteile unterscheiden.

9. Heizpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (7) in horizontalen Führungen verschiebbar gelagert ist.