DE2413317A1 - Verfahren zur herstellung von formteilen aus kunststoff und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNfflStBÖÖBHT. DIPLOMCHBMIXSR

5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90

Köln, den 18. März 1974 Eg/pz/2o5

Dr. Ing. Karl-Heinz Fahl, 4 Düsseldorf, Leuchtenberger Rlrchweg lol

Verfahren zur Herstellung von Forrateilen aus Kunststoff

und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung^ von Formteilen aus Kunststoff und ähnlich verarbeitbaren Materialien sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen.

Bei der bisherigen Entwicklung der Prozesstechnologie für Formartikel aus Elastomeren und ähnlich verarbeitbaren Werkstoffen lassen sich im Prinzip zwei Wege zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit unterscheiden. Einmal der chemischthermische, der die Anwendung der Vant't Hoff'sehen Regel verfolgt, wonach sich die Reaktionsgeschwindigkeit der Vernetzung je Io Temperaturanstieg verdoppelt. Und ein anderer fertigungstechnischer, welcher sämtliche anderen Prozessparameter zu optimieren sucht. Die Summe beider Bemühungen resultiert u.a. in von Spritzmaschinen gespeisten Mehrstationen-Anlagen, die die bisher wirtschaftlichste Methode, allerdings nur für die Großserienfertigung von Formartikeln darstellt. (Gummi-Asbest-Kunststoffe, 1971, S. 46O-466 und 468).

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Je nach Werkzeugkonstruktion und Rohlingsbeschickung lassen sich bei der Herstellung von Formartikeln drei Verfahren unterscheidenϊ
a}; Kompressionsverfahren,
b) Transferverfahren _f
c\ Injektionsverfahren«

Artikel, bei denen die Nacharbeit zur Entfernung des Formaustriebs aufwendig ist, werden vorteilhaft nach den Methoden b oder c hergestellt.

Die zur Zeit verbreitetste Maschine zur Herstellung von Formartikeln ist die Einzelpresse in stehender oder liegender, ein- oder mehretagiger Ausführung. Sie besitzt eine Aufspannfläche für die starr eingebauten Formwerkzeuge, welche nach Erreichen der gewünschten Produktionsmenge ausgewechselt werden« Die Aufspannfläche limitiert die den Artikeiabmessungen entsprechende Anzahl an Gravuren oder "Kestern¹*, die in der Formtrennebene angeordnet sind.

Jede Einzelpresse, in der Fachpresse auch als Formenträger bezeichnet, ist als ein unabhängiges Aggregat anzusehen, da an ihr alle Maschinenparameter wie Heben, Senken, Druck, Temperatur und Zeit individuell einstellbar sind. Vorteil einer solchen Fertigungsart ist die einfache Anpassung an die Vielfältigkeit einer Produktpalette; ihr Nachteil liegt in der ausschließlichen Einfachnutzung mehrfach vorhandener gleicher oder ähnlicher Maschinen- und Steuerungsteile. Mit dem Rundtischprinzip zur Aufnahme mehrerer oben erwähnter Einzelpressen wurde in jüngster Zeit eine Fertigungsmethode geschaffen, die bei der Erzeugung von großen Produktionsserien erhebliche wirtschaftliche Vorteile bietet.

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Von einem Einspritzaggregat werden die Formen gefüllt und wandern taktweise während der Heiz- oder Kühlzeit zur Entformstation. Das heißt, daß abges'ehen von den gewünschten Produktionsziffern die nötige Heizzeit eines speziellen Produktes maßgeblich' für die Auswahl der wirtschaftlichsten Pressenzahl auf dem Rundtisch ist. Darüber hinaus begrenzt die große zu bewegende Masse von mehreren Einzelpressen die Rundtischgröße zur Zeit auf max. Io Formträger mit einem Gesamtgewicht von über loo t.

Auch bei den Rundtischanlagen muß der Vorteil niedriger Artikelherstellkosten mit dem Nachteil eines hohen Kapitaleinsatzes und vor allem einer niedrigeren Flexibilität erkauft werden. So kann die Spritzeinheit einer Mehrstationen-Anlage zur gleichen Zeit immer nur einen Werkstoff verarbeiten, während ein Produktionsbetrieb in der Regel gleichzeitig eine große Zahl verschiedener Mischungen im Einsatz hat.

Beiden geschilderten Verfahren der Formartikelherstellung, der Klein- und Mittelserienproduktion in Einzelpressen wie auch der Großserienproduktion in MehrStationen-Anlagen, ist ein entscheidendes Kriterium gemeinsam: Für jedes im Einsatz befindliche Formwerkzeug muß eine Presse als Formträger vorhanden sein. Der Formträger muß jeweils individuell einstellbar sein, um Druck und Temperatur über ein vorgegebenes Weg/Zeit-Programm auf das Werkzeug zu übertragen.

Müssen in einem Betrieb z.B. gleichzeitig zehn Artikel mit kleinen Losgrößen produziert werden, so sind hierfür neben den Werkzeugen in der Regel zehn in ihrem Aufbau

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ähnliche einstufige Pressen und zehn unabhängig voneinander arbeitende Maschinensteuerungen notwendig. Handelt es sich bei diesem Artikel aber um Großserien, die auf zehn Rundtischanlagen mit zehn Stationen gefertigt werden, so werden hierzu insgesamt einhundert Formwerkzeuge in ioo Pressen mit Io Steuerungen benötigt. In beiden Fällen enthält jedes Formwerkzeug je nach Artikelgröße und Pressverfahren bis zu Ioo und mehr .Formnester, die nach dem öffnen der Presse am Ende des Heizzyklus meist von Hand entformt werden. Gleichermaßen arbeitsaufwendig ist das sich in der Regel anschließende Entgraten des so gefertigten Formartikels.

Ziel der Erfindung ist es, die Flexibilität der Einzelfertigung in einer großen Zahl individuell bedienter Pressen mit dem Qualitäts- und Leistungsvorteil durch starre Taktzeiten bei den Mehrstationen-Anlagen zu verbinden. Ein beliebig gestaltetes und sich beliebig schnell und häufig änderndes Artikelprogramm sollte in nur einer Anlage mit veränderlicher Kapazität produziert werden können, wobei durch konsequente Mehrfachnutzung verfahrensspezifische Maschinenteile (z.B. Einrichtung zum Aufbrechen des Formwerkzeuges am Ende der Heiζzeit) der auf die Gesamtausbringung bezogene Kapitalbedarf auf ein Mini-mum reduziert werden kann. Würden zehn Artikel gleichzeitig auf einer solchen Anlage produziert werden müssen, so sollte dies unabhängig von den jeweiligen Losgrößen je Artikel und unter Einsatz nur einer Steuerung, einer Schließdruckpresse, einer Aufbrechvorrichtung, einer Temperaturvorwahleinrichtung etc. geschehen.

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Ein weiteres Ziel der erfindungsgemäßen Anmeldung ist es, durch eine entsprechend modifizierte und für eine Normung der Abmessungen geeignete Gestaltung der Formwerkzeuge die Kosten für deren Herstellung und Reparatur zu reduzieren. Darüber hinaus sollte durch Aufspaltung in einen Anlagen- und Artikel-spezifischen Formenanteil der in der Regel vom Abnehmer zu tragende Formkostenanteil noch einmal stark reduziert werden. Die Formenkonstruktion sollte weitgehend unabhängig von der Artikelgestalt für eine automatische Entformung und Entgratung geeignet sein. Sie sollte es ermöglichen, durch Beweglichkeit, d.h. Abkehr vom starren Einbauprinzip, die heute anfallenden hohen Kosten für Formenwechsel und -lagerung zu senken.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoff und ähnlich verarbeitbaren Materialien durch Füllen der Form unter Druck, Aushärten und Entformen, dadurch gekennzeichnet, daß man frei bewegliche im wesentlichen identische Formenträger mit einem für den Arbeitszyklus vorgewählten artikelabhängigen Formeinsatz bestückt und unter Schließdruck verriegelt, das Formwerkzeug mit dem Kunststoff füllt, dieses für eine vorgegebene Zeit bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen aussetzt, das Formwerkzeug öffnet, den Formeinsatz ausstößt, den Formenträger mit einem anderen Formeinsatz bestückt und den entnommenen Formeinsatz unabhängig vom Formenträgerkreislauf entformt.

Unter Kunststoffen, die nach diesem Verfahren zu Formtei len verarbeitet werden können, sind ganz allgemein Thermoplaste, Duroplaste oder Kautschukmischungen zu verstehen.

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Diese Materialien können auch geschäumt sein und ihre Komponenten können erst unmittelbar vor dem Füllen der Formwerkzeuge oder in denselben gemischt werden. Das Verfahren ist in erster Linie zur Herstellung von Formteilen aus Natur- und Synthesekautschukmischungen bestimmt. Darunter fallen die Elastomeren auf Chloropren-, Nitril-, Butyl-, Hypalon-, Cis-1,4-Butadien- und Cis-Isoprenbasis, ebenso wie die Styrol-Butadien-Qualität und deren Verschnitte, die Edelkautschuktypen auf Fluor- und Silikonbasis sowie Terpolymere. Die nach diesem Verfahren bearbeitbaren Kunststoffmassen können die üblichen Füllstoffe, Pigmente, Stabilisatoren und andere Zusätze enthalten. Ebenso ist es möglich, durch Einlegen entsprechender Kerne aus anderem Kunststoffmaterial oder Metall Sandwichelemente und Mehrschichtverbundkonstruktionen herzustellen.

Die Formwerkzeuge des erfindungsgemäßen Verfahrens sind nach ihren Funktionen geteilt in einen zur Produktionsanlage gehörenden Teil, den Formenträgern und einen hierzu passenden artikelabhängigen Teil, den Formeinsatz. Vorzugsweise haben alle Formeinsätze einer Produktionsanlage gleiche Außenabmessungen für die beliebig häufige Aufnahme in gleichartigen Formenträgern. Aufgabe des Formenträgers ist der Transport der Formeinsätze zu den einzelnen Bearbeitungsstationen wie Füllen, Heizen etc. Er dient zur Aufnahme der Schließkraft als innerer Kraft (Verriegelung) , wodurch das Formwerkzeug als Einheit erst ortsun abhängig wird, sowie zur Aufnahme der Heizelemente und des bei jedem Umlauf neu programmierbaren Temperaturreglers. Die Formenträger sind ferner zweckmäßig mit einer einstellbaren Codierung versehen, aus der sich der material- und artikelabhängige Produktionsablauf ergibt. Aus der

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Codierung sind also auch die Materialart, die Materialdosierung, die Temperaturführung, Verweilzeiten, Entformplatz und ähnliche für eine automatische Steuerung des Produktionsablaufes wichtige Größen entnehmbar.

Auch die Produktionsanlage ist so ausgelegt, daß die darin frei beweglichen Formwerkzeuge für beliebige Artikel in beliebiger Reihenfolge bei unterschiedlicher Artikelgröße und -gestalt, unterschiedlichen Heizzeiten, Schließdrücken u.a., bei jedem Arbeitszyklus gleichermaßen optimalen Bedingungen ausgesetzt werden. Eine Beeinflussung des vorprogrammierten Arbeitszyklus durch das Bedienungspersonal ist damit ausgeschlossen und eine optimale Reproduzierbarkeit der Heizzeiten und -temperaturen jedes Artikels gewährleistet.

Aufgabe der Formeinsätze, die insbesondere als Formscheiben oder Formringe ausgebildet sind, ist die Formgestaltung des Artikels sowie die Weiterleitung des zu verformenden Materials über Spritzkanäle zu den Formnestern. Formenträger und Formeinsätze sind nur während eines Arbeitszyklus lösbar miteinander zu einem Formwerkzeug verbunden. Beim darauffolgenden Arbeitszyklus werden nicht notwendigerweise die gleichen Formenträger wieder mit den gleichen Formeinsätzen vereinigt. Die Formwerkzeuge sind frei beweglich und können die Produktionsanlage in verschiedenen Abschnitten des Arbeitszyklus z.B. zum Entformen des fertigen Artikels verlassen oder hier so lange verweilen, wie es nach den Materialeigenschaften oder im Hinblick auf den herzustellenden Artikel bzw. zur möglichst rationellen Ausnutzung der Anlage wünschenswert ist. Damit entfallen Formwechselkosten (Rüstzeiten) und Stillstandskosten, wie sie bei Formpressen, auch Gummispritzautomaten, unvermeidlich sind.

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Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer Einrichtung zum taktweisen Vorschub von mit Formeinsätzen bestückten'Formenträgern, Einrichtungen zum Schließen, Füllen und öffnen der Formwerkzeuge, gekennzeichnet durch mit der Vorschubeinrichtung nicht fest verbundene identische Formenträger (1) zur Aufnahme von hierzu passenden, artikelabhängigen und pro Arbeitszyklus austauschbaren Formeinsätzen (2), einer Einrichtung zum Schließen (d) und öffnen (g) der Formwerkzeuge, einer Einrichtung (h) zum Trennen von Formeinsätzen und Formenträgern am Ende des Arbeitszyklus, zum Entformen (46) und einer Einrichtung (a) zum Zusammenfügen der Formenträger mit vorgewählten Formeinsätzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Gestaltung der Formwerkzeuge wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben:

Figur 1 zeigt einen Formenträger mit einem innen aufgenommenen Formscheibenstapel im Querschnitt. Zur Verdeutlichung sind ein Rohling und ein Spitzkolben in einer Position mitgezeichnet, wie sie dem Zeitpunkt kurz vor dem Füllen der Form entspricht.

Figur 2 zeigt im gleichen Zustand resp. Zeitpunkt einen Formenträger mit außen aufgenommenen Formscheiben bzw. -ringen im Querschnitt, wie er insbesondere für größer dimensionierte Artikel vorteilhaft ist.

Figur 3 zeigt als Ausschnitt einen Teil des Formenträgers nach Bild 1, jedoch mit einer darin eingebauten radial wirkenden Spannhülse für den Einsatz bei geteilten Formscheiben.

Figur 4 ist ein Schnitt längs der Linie A - B in Bild 3.

Figur 5 stellt eine Aneinanderreihung möglicher Zustände resp. Positionen eines einzelnen Formenträgers und Formscheibenstapels auf ihrem Weg durch die Produktionsanlage dar.

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Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf das Schema einer Produktionsanlage zum Einsatz einer großen Zahl die Anlage durchlaufender Formwerkzeuge.

Figur 7 zeigt einen automatisch arbeitenden Entformplatz nach dem Rundtischprinzip mit der dazugehörigen Vorrichtung zum Vereinzeln der Formscheiben eines Formscheibenstapels.

Die eigentlichen Formwerkzeuge sind funktional in zwei zueinander passende Teile aufgeteilt. Die der Produktionsanlage zugeordneten Teile. (1) werden sinngemäß mit Formenträger bezeichnet (Figur 1). Sie dienen als Transportmittel für den zweiten Teil der Form, die hintereinander liegenden Stapel von artikelabhängigen Formscheiben (2). Die Formscheiben 2 können vom Formenträger 1 innen (Figur 1) oder außen (Figur 2) aufgenommen werden. Sie sind vorteilhaft als Kreisscheibe oder als Kreisring ausgebildet. Ihre Höhe richtet sich nach den Artikelabmessungen 3, während alle anderen Außenabmessungen artikelunabhängig sind. Auf diese Weise paßt ein beliebiger Formscheibenstapel in jeden Formenträger einer Produktionsanlage, da über die Höhe der Distanzsch-eiben 4 die Gesamthöhe des Stapels beeinflußbar ist.

Den stirnseitigen Abschluß des Formenträgers bildet ein Einspritzzylinder 5 mit einer Bohrung 6 zur Aufnahme des Rohlings 7. Mit Hilfe des zur Anlage gehörigen Presskolbens 8 wird der Rohling über Anspritzkanäle 9 in die Hohlräume 3 der Formscheiben 2 gedrückt. Als Niederhalter dient gleichzeitig der Abstreißlng 11 für überschüssiges

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Rohlingsmaterial. Anstelle dieser als Transfer-Technik bekannten Methode der Formenbeschickung läßt sich bei 5 auch ein Einspritzaggregat direkt anschließen (Injektions-Verfahren) .

Für die vorzugsweise Herstellung von Artikeln mit größeren äußeren Abmessungen oder überwiegend ringförmigem Querschnitt ist die in Figur 2 dargestellte Art der Formenträgergestaltung vorteilhaft. Als Aufnahme für die Formscheiben 2 dienen in diesem Fall ein oder mehrere Dorne 13, auf die die Formscheiben mit Ausnehmungen 14 aufgesteckt werden. Nach Lösen der Verriegelung 12 können die Formscheiben über. Bohrungen 10 ausgedrückt werden.

Erfordert die Artikelgestalt z.B. durchHinterschneidungen an ihrer Außenkontur oder durch Vorhandensein eines Formkerns 19 eine Teilung der Formscheiben 2 in z.B. zwei halbkreisförmige Segmente 20 und 21 längs der Linie 22 (Figur 3 und 4), um den fertigen Artikel entformen zu können, so muß neben dem achsialen Schließdruck auch eine radiale Änpreßkraft auf die Formscheiben ausgeübt werden. Dies kann z.B. durch eine hydraulisch betätigte Membran 23 erzielt werden, die in diesem Fall die Innenfläche des Formenträgers bildet und als-Spannbüchse wirkt. Vor der Rohlingsbeschickung läßt sich über ein Rückschlagventil 24 eine Druckflüssigkeit in die hinter der Membran liegenden Taschen 25 einfüllen und nach der Heiζzeit des Artikels wieder entleeren. Auf diese Weise sind achsiale wie radiale Schließkräfte innere Kräfte des Formenträgers, wodurch dieser ortsunabhängig, d.h. während eines Arbeitstaktes frei beweglich wird. Die evtl. erforderliche Heizenergie

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wird dabei beispielsweise über Schleifkontakte auf Heizstäbe 15 oder -^bandagen 17 übertragen.

Der Betrieb einer Anlage zur Herstellung von Formartikeln mit so gestalteten Werkzeugen ist als Draufsicht in Figur 5 beschrieben. Es zeigt schematisch den Weg eines einzelnen Formenträgers während eines vollen Arbeitszyklus. Auf die Darstellung aller anderen gleichzeitig die Anlage durchlaufenden Werkzeugsätze wurde dabei der Übersichtlichkeit wegen verzichtet. Fig. 5 stellt daher lediglich die räumliche Aneinanderreihung von möglichen Zuständen nur einer einzigen in der Anlage befindlichen Form dar, während Figur 6 das Schema einer ganzen Anlage mit einer Anzahl unterschiedlichster Formwerkzeuge zeigt.

Im wesentlichen besteht die Anlage aus zwei getrennten Kreisfördersystemen I und II, die sich in ihrer Ausdehnung der gewünschten Produktionskapazität in Grenzen anpassen können. Der Hauptkreislauf I ist im Aufbau ähnlich einem Verkettungssystem zwischen Werkzeugmaschinen bei Transferstraßen. Statt der dort taktweise transportierten Paletten werden hier Formenträger 1 nach Figur bis 3 durch die verschiedenen Bearbeitungsstationen transportiert. Der Kreislauf II ist ein ähnliches Kreisfördersystem zum Transport der am Ende der Heizzeit aus dem Formträger ausgestoßenen Formscheibeneinsätze zum Entformplatz und wieder zurück zum Beginn des Kreislaufs

Ein geschlossener Arbeitstakt läuft wie folgt ab:

Bei (a) wird ein vorbereiteter Stapel Formscheiben 30 in einem dem Speicher (i) entnommenen Formenträger geschoben und längs des Weges a) - c) vorgeheizt. Bei

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(b) wird der stirnseitige Abschluß des Formenträgers mit der achsialen Verriegelung 12 aufgesetzt, über eine geeignete Steuerung läßt sich bei (c) eine fehlersichere Rohlingsbeschickung vornehmen. Die bei (d) über einen Einspritzkolben 8 oder Schneckenextruder in die Hohlräume 3 der Formseheiben injizierte Mischung heizt im Speicher (e) - (f) zum fertigen Artikel aus. Nach Erreichen der vorgegebenen Verweilzeit im Speicher wird der Formenträger bei (g) geöffnet, das Formscheibenpaket bei (h) ausgestoßen und der leere Formenträger in den Speicher i weitertransportiert.

Die ausgeworfenen Formscheiben 31 beschreiben von (h) •bis (a) einen von I getrennten Weg II. Sie werden taktweise vereinzelt, der fertige Artikel entnommen, entgratet, sortiert und verpackt (3 2). Nach dem Entfernen der Anspritzkanäle 9 werden die Formscheiben wieder in der gleichen Reihenfolge zu einem Stapel 30 zusammengelegt, um auf ein Steuersignal hin bei (a) wieder in die Anlage eingeschleust zu werden.

Die Entformplätze sind vorteilhaft nach Artikelgruppen, sogenannten Teilefamilien getrennt, um eine möglichst große Zahl von Produkten mit ein und dergleichen Einrichtung vollautomatisch entformen zu können. Dieses kann beispielsweise nach dem Rundtischprinzip erfolgen (Figur 7). Nach dem Ausstoßen des Formscheibenstapels 31 am Ende der Heizperiode wird dieser über eine Zielsteuerung in die Aufnahmevorrichtung 40 des Entformplatzes 46 transportiert. Bei jedem Takt 43 der Schalttrommel 41 des Rundtisches wird die jeweils oben liegende Formscheibe mit Hilfe der Ausstoßvorrichtung AA dem Stapel

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entnommen (Pfeil 45) und eine Stufe weitertransportiert. Im Verlaufe einer vollen Umdrehung der Schalttrommel 41 bewegt sich so jede Formscheibe hintereinander an feststehenden Bearbeitungsstationen (x. - χ ) vorbei, wo der Artikel entgratet, entformt, geprüft und die Formscheibe abschließend wieder gesäubert werden kann. Am Ende eines vollen Umlaufes der Schalttrommel werden die Formscheiben wieder in die Aufnahmevorrichtung 40 eingeführt und damit wieder in der gleichen Reihenfolge zu einem Stapel 31 vereinigt. Ist durch Verschleiß oder Defekt der Austausch einer oder mehrerer Formscheiben erforderlich, so ist dies an einer hierfür vorgesehenen"Stelle (42) des Rundtisches leicht möglich.

Wenn nach der geplanten Anzahl von Umläufen irgendeines Formscheibenpaketes die gewünschte Artikelmenge produziert ist, so können die nicht mehr benötigten Formwerkzeuge ohne Störung der gesamten Anlage an der Stelle 33 in Figur 5 und 6 aus dem Kreislauf II ausgeschleust werden. Von hier aus lassen sie sich in einem, geeigneten Behälter und mittels eines geeigneten Transportsystems zu einem adressierbaren Lagerplatz befördern, von wo sie u.U. automatisch bei Bedarf wieder entnommen und bei 33 wieder in die Anlage eingeschleust werden können.

Die einfache "Manövrierbarkeit" der Formwerkzeuge im Gegensatz zu ihrem starren Einbau in konventionellen Pressen kann durch eine Prozeßrechner-Steuerung der Gesamtanlage wirkungsvoll nutzbar gemacht werden. Durch Kennzeichnung der Formwerkzeuge an einer hierfür geeigneten Stelle, z.B. mittels kodierter Ringe, Nuten o.a. 16, welche von entsprechenden Erfassungsgeräten in den

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einzelnen Bearbeitungsstationen gelesen werden können, sind die Positionen der in der Anlage befindlichen Formwerkzeuge zu jeder Zeit bekannt. Wenn der Beginn der Arbeitstakte eines jeden Formscheibenpaketes 30 bei (a) zeitlich und auch in der Reihenfolge anderen Einsätzen gegenüber beeinflußbar ist (Figur 6), so läßt sich durch Eingabe unterschiedlicher Prioritäten je Artikel eine zu jeder Auftragslage optimale Fertigungssteuerung erzielen.

Dies bezieht sich nicht nur auf das sich u.U. täglich ändernde Artikelsortiment sondern gleichermaßen auf die Gesamtausbringung an Fertigprodukten. Durch die Einrichtung von Speicherzonen an geeigneten Stellen kann die Anlage "atmen", so daß durch Änderung der Umlaufgeschwindigkeit des Kreislaufs I unter Zuschaltung zur Verfügung stehender Entformplätze des Kreislaufs II das Produktionsvolumen in weiten Grenzen nahezu stufenlos und ohne Rüstkosten variiert werden kann. Solche Speicherzonen sind in Figur 5 und 6 mit f - f', g - g^E und i - i¹ gekennzeichnet. Dies ist noch einmal in Figur 6 als Prinzipbild der erfindungagemäßen Anlage in der Draufsicht gezeigt. Die in Figur 5 mit dem Buchstaben a - i bezeichneten Bearbeitungsstationen sind in Figur 6 entsprechend gekennzeichnet.

Die aus dem Speicher i kommenden Formträger werden bei a mit einem vorbereiteten Satz Formscheiben 30 gefüllt. Außerhalb des Hauptkreislaufs I steht bei Bedarf ein zusätzlicher Reservespeicher i¹) zur Verfügung.

Im Falle der Steuerung der Anlage durch einen programmierbaren elektronischen Prozessrechner sind dort auch sämtliche artikelabhängigen Daten gespeichert. Sobald also bei a

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ein Formenträger geladen wird, kann eine Lesevorrichtung (26) anhand der Adressierung (16) der Formscheiben den Artikel erkennen. Mit Hilfe geeigneter Stellantriebe, die vorti Rechner- · ausgang angesteuert werden, lassen sich dann die für den beginnenden Arbeitstakt relevanten Daten am Formenträger einstellen. Dies kann beispielsweise der Sollwert eines im Formträger eingebauten Zeitrelais¹ für die Einstellung der erforderlichen Heizzeit sein. Ebenso läßt sich die gleiche Information verwerten, um aus einem geeigneten Magazin den richtigen Rohling auszuwählen und bei c in die hierfür vorgesehene Aufnahme (6) zu schieben.

Am Ende des Einspritzhubes mit frei programmierbarem artikelspezifischen Einspritzdruck zwischen dem Presskolben (8) und Gegenhalter (27) in Station d wird die Form mit Hilfe der Schließmutter (12) verriegelt. Ist zum Aushärten des Produktes Wärmezufuhr erforderlich, so kann diese z.B. in Form elektrischer Energie aus Stromleitschienen entnommen werden. In diesem Fall ist die Installation eines zusätzlichen Ofens (28) sinnvoll, um die Wärmeabgabe an die Umgebung zu reduzieren. Muß diese aber forciert werden, so läßt sich vorteilhaft an dieser Stelle ein entsprechendes Kühlaggregat einbauen.

Nach Erreichen der'vorgegebenen Heizzeit wird der jeweilige Formenträger aus dem Ofen (28) ausgestoßen (—> 29). OSes kann je nach Zusammenstellung der Formen einzeln (29) oder auch zusammen mit anderen Formenträgern (29'-29¹¹¹J geschehen. Auf diese Weise warten am Ende des Heizkanals immer die Artikel mit der jeweils längsten Heizzeit und können somit von danen mit kürzerer Heizzeit überholt werden. Die Länge des gesamten Heizkanals (28) muß folglich für den ungünstigsten Fall im Artikelprogramm berechnet sein, daß alle in Produktion befindlichen Artikel eine lange Heiζzeit haben.

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— JLo —

Nach dem Verlassen der Heizzone werden die Formenkörper bei g zwischen dem Presszylinder (34) und dem Gegenhalter (35) entriegelt, so daß die losen Formscheibensätze bei h über die Ausdrückvorrichtung (36) auf das Fördermittel (37) des Kreislaufs II geschoben werden können. Der nunmehr leere Formenträger wandert von hier in das Magazin i und schließt so den Kreislauf I.

Mit Hilfe der Lesevorrichtung (26) bei k läßt sich das Formenscheibenpaket über eine Zielsteuerung zu einem entsprechend eingerichteten Entformplatz (46) befördern. Hier wird es nach Entnahme des fertigen Artikels und Reinigung von Aus" trieb und ähnlichem als ein von neuem einsatzbereiter Werkzeugsatz (3o) auf einem Fördermittel (38) in ein Magazin 1 transportiert.

Je nach der Priorität des Artikels läßt sich aus diesem Speicher heraus auf Rechnerbefehl hin die Reihenfolge der Formenscheibensätze bestimmen, die durch Zusammenfügen mit einem Formträger bei a einen neuen Arbeitstakt beginnen.

Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit wurde in Figur 6 als Hubgröße H für den Transporttakt des Kreises I die Breite nur eines Formenträgers zugrunde gelegt. Es ist jedoch sinnvoll, die Stationen a - 1 mehrfach parallel zu betreiben, z.B. drei nebeneinander liegende Presskolben gleichzeitig zu betätigen. Auf diese Weise läßt sich die Maximalkapazität der Gesamtanlage im Vergleich zu dem hierfür erforderlichen Mehraufwand überproportional steigern.

Der wirtschaftliche Nutzen des oben beschriebenen Verfahrens liegt demnach einerseits in der Mehrfachnutzung der für die verschiedenen Arbeitsschritte und Funktionen benötigten Anlagenteile. Während, wie bereits erwähnt, bei konventioneller

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Fertigung auf einer Vielzahl von Einzelaggregaten ebensoviele Einrichtungen zum öffnen und Schließen der Form mit meist mehreren loo Mp Kraft vorhanden sein müssen, so ist dies bei der erfindungsgemäßen Verfahrenstechnik nur noch einmal der Fall. Dies macht sich in den Anlage- und Energiekosten vorteilhaft bemerkbar.

Andererseits ist die Senkung der variablen Kosten ohne Einbußen an Flexibilität gegenüber der konventionellen Produktionsart herzustellen. Dies wird einmal durch den hohen Automatisierungsgrad und die daraus resultierende Senkung der Lohnkosten je Artikel ermöglicht, wie auch durch die niedrigen artikelabhängigen Werkzeugkosten. Zum anderen erlaubt der Einsatz einer Prozessrechner-Steuerung, die Anlage in jeder Auftrags- und Lieferterminsituation im wirtschaftlichen Optimum zu betreiben.

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Claims (12)

Eg/rl/205 P a t e η t a η s ρ r ü c h e

1.J Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoff und ähnlich verarbeitbaren Materialien durch Füllen der Form unter Druck, Aushärten und Entformen, dadurch gekennzeichnet, daß man frei bewegliche identische Formenträger mit einem für den Arbeitszyklus vorgewählten artikelabhängigen Formeinsatz bestückt und unter Schließdruck verriegelt, das Formwerkzeug mit dem Kunststoff füllt, dieses für eine vorgegebene Zeit bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen aussetzt, das Formwerkzeug öffnet, den Formeinsatz ausstößt, den Formenträger mit einem anderen Formeinsatz bestückt und den entnommenen Formeinsatz unabhängig vom Formenträgerkreislauf entformt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Formeinsätze einer Produktionsanlage gleiche Außenkonturen für die beliebig häufige Aufnahme in gleichartige Formenträger aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formenträger während zweier aufeinanderfolgender Arbeitszyklen nicht notwendigerweise dieselben Formeinsätze aufnehmen,

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die gefüllten Formwerkzeuge die Anlage auf voneinander unabhängigen Wegen durchlaufen.

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5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der zur gleichen Zeit im Einsa'tz befindlichen Formenträger und Formeinsätze wechselt.

6» Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entformung automatisch und nach Teilefamilien getrennt erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Produktionsanlage unter Optimierungsgesichtspunkten mit Hilfe eines Prozeßrechners erfolgt.

8. Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen, insbesondere aus Kunststoff, mit einer Einrichtung zum taktweisen Vorschub von mit Formeinsätzen bestückten Formenträgern, Einrichtungen zum Schließen, Füllen und öffnen der Formwerkzeuge, gekennzeichnet durch mit der Vorschubeinrichtung nicht fest verbundene identische Formenträger (1) zur Aufnahme von hierzu passenden, artikelabhängigen und pro Arbeitszyklus austauschbaren Formeinsätzen (2), einer Einrichtung zum Schließen (d) und öffnen (g) der Formwerkzeuge, einer Einrichtung (h) zum Trennen von Formeinsätzen und Formenträgern am Ende des Arbeitszyklus, zum Entformen (46) und einer Einrichtung (a) zum Zusammenfügen der Formenträger mit vor« gewählten Formeinsätzen,

9. Vorrichtung nach Anspruch.8, dadurch gekennzeichnet, daß die Formeinsätze (2) gleiche Innen- resp. Außendurchmesser oder sonstige gleichbleibenden Querschnitte für die Aufnahme in die Formenträger (1) aufweisen.

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-2ο-

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, gekennzeichnet durch Formenträger mit zylindrischer Bohrung und Formeinsätze aus in Druckrichtung hintereinanderliegenden Scheiben.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8-10/ gekennzeichnet durch Formenträger mit einem oder mehreren Dornen und Formeinsätze aus in Druckrichtung hintereinander aufgesetzten Scheiben.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Formenträger mit einer einstellbaren Codierung (16) versehen ist.

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