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Vorrichtung zum Erzeugen von Ausdehnungen an Kunststoffrohren und
-rohrkomponenten Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung
zum Erzeugen von Ausdehnungen und besonders von innenseitigen Nuten, wie z.b. Dichtungsnuten,
an Kunststoffrohren und -rohrkomponenten, welche Vorrichtung folgendes umfasst:
- einen Formring, der zur Ausformung des innenseitigen Profils der Ausdehnung vorgesehen
ist und der am Umkreis in zwei Gruppen von Segmenten eingeteilt ist, welche sich
radial nach innen verschieben lassen, und zwar zum Abbauen des Formrings und zu
dessen Entfernung vom Rohr nach der Ausformung der Ausdehnung, - einen durch den
Formring in der Achsrichtung verschiebbaren Dorn, - einen den Dorn umgebenden Kernkörper
oder ähnlichen, bezüglich dessen sich der Dorn in der Achsrichtung verschieben lässt,
sowie - mit dem Dorn in Verbindung stehende zwei Gruppen von ersten geneigten Flächen,
je eine Gruppe für jede Segmentgruppe, zur Erzeugung der radialen Bewegung der Segmente,
z.B. zur zwangsläufigen Steuerung der Bewegung, wobei die erste Gruppe der geneigten
Flächen in der AcKsrichtung auf einer Entfernung von der zweiten Gruppe von geneigten
Flächen angeordnet ist.
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(In der vorliegenden Beschreibung ist dem Wort Segment eine weitere
Bedeutung gegeben worden als was die geometrische Bedeutung des Wortes voraussetzen
würde, und damit werden die bogenförmigenFlächen gemeint, aus welchen der Formring
besteht.
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Eine solche sogenannte schwellende Kernkonstruktion ist für Verwendung
z.B. an Muffenausformungs- und Spritzgusswerkzeugen für Kunststoffrohre und -rohrkomponenten
vorgesehen. Ihre Anwendung kommt in Frage besonders wenn das herzustellende Kunststofferzeugnis
z.B. Dichtungsnuten aufweist, welche ein Zusammenziehen des Kerns vor dem Entfernen
des Erzeugnisses von ausserhalb des Kerns voraussetzen. Wenn sich der Kern im ausgedehnten
Zustand befindet, entspricht dessen Aussenfläche der erwünschten innenseitigen Form
des Erzeugnisses, wie z.B.
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der Muffe, der Dichtungsnute u.s.w. Dabei kann das plastifizierte
Ende eines Rohrs auf den Kern geschoben werden, was bei der Ausformung einer Muffe
gemacht wird, oder der Kunststoff um den Kern spritzgegossen werden. Indem der Kern
zum zusammengezogenen Zustand gebracht wird, kann das Erzeugnis von ausserhalb des
Kerns entfernt werden.
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In einigen bekannten Kernkonstruktionen ist der Kern oder ein Teil
des Kerns aus irgendeinem elastischen Rohstoff wie aus Gummi hergestellt, der z.B.
mittels eines innerhalb des Kerns wirksamen Druckmediums ausgedehnt oder zusammengezogen
werden kann.
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In anderen Konstruktionen besteht der Umkreis aus festen Stücken,
die dem Kernzentrum zu oder davon weg verschoben werden können. In einigen Lösungen
sind diese Stücke an einem Ende mit Gelenk befestigt, und beim Zusammenziehen bzw.
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Ausdehnen des Kerns werden die Stücke um den Gelenkpunkt gedreht,
während ein Teil dieser Stücke, die den Umkreis bilden, in der Richtung der Längsachse
des Kerns weggezogen werden.
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In einigen anderen Lösungen sind an den Stücken Führungen geformt,
mittels welcher die Stücke in innerhalb des Kerns ausgeführten entsprechenden Führungen
bewegt werden können.
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Das Verschieben der Stücke erfolgt im allgemeinen mit einem in der
Mitte des Kerns befindlichen Verschiebemechanismus, dessen Konstruktion vom Funktionsprinzip
und von der Konstruktion der Stücke abhängig ist.
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Die obige auf elastische Verformung des Gummirings gegründete Lösung
kann aber nur bei Muffenausformungswerkzeugen benutzt werden. Ihr Nachteil ist die
aus der Elastizität herrührende Ungenauigkeit der Abmessungen.
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Bei völlig mechanischen Lösungen erreicht man dagegen eine gute Genauigkeit
der Abmessungen, aber die Stückkonstruktionen sowie die diese bewegenden Mechanismen
sind wegen der komplizierten Komponenten und der genauen Toleranzen teuer. Ausserdem
nehmen die Stücke und die Verschiebemechanismen innerhalb des Kerns ziemlich viel
Raum in Anspruch, was die Anwendung dieser Lösungen bei kleinen Kerndurchmessern
verhindert.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist die obigen Nachteile zu beseitigen.
Dieser Zweck wird durch die Vorrichtung gemäss der Erfindung erreicht, welche hauptsächlich
durch - an den Kernkörper angeschlossene erste Führungsorgane, - an die Segmente
angeschlossene zweite Führungsorgane, welche mit den genannten ersten Führungsorganen
zusammenarbeiten, so dass die Segmente eine Bewegung ausführen können, die eine
radiale Komponente besitzt, sowie - durch Belastungsorgane, welche so angeordnet
sind, dass siesdie genannten zweiten Führungsorgane nach innen drücken, gekennzeichnet
sind.
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Besondere Ausführungsformen der Vorrichtung gemäss der vorliegenden
Erfindung werden wieder von den Lösungen gemäss den Patentansprüchen 2 bis 10 gekennzeichnet.
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Mittels der Erfindung werden u.a. folgende bedeutende Vorteile erreicht:
Das Ende der Stücke, das den Führungen am nächsten liegt, kann so ausgeformt werden,
dass die Führung eine ausreichende Länge für gute Steuerung erhält, was die Funktionssicherheit
des Werkzeugs erhöht.
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Der Verschiebemechanismus der Stücke umfasst keine schwer herstellbarenteuerenTeile,
und seine Funktionsart ist einfach und sicher.
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Weil die Konstruktion des Verschiebemechanismus ziemlich wenig Raum
in Anspruch nimmt, und weil die Segmentstücke beim Mantel des Dorns sogar sehr dünn
sein können, kann der Dorn auch für sehr kleine Durchmesserabmessungen gebaut werden.
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Die Erfindung wird nachstehend näher betrachtet, und zwar mit Hilfe
des Ausführungsbeispiels gemäss der beiliegenden Zeichnungen.
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Figur 1 stellt den Kern im ausgedehnten Zustand und als Schnitt längs
der Linie III - III in Fig. 3 dar.
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Figur 2 stellt den Kern im zusammengezogenen Zustand und als Schnitt
längs der Linie IV - IV in Fig. 4 dar.
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Figur 3 stellt den Schnitt längs der Linie I - I in Fig. 1 dar.
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Figur 4 stellt den Schnitt längs der Linie II - II in Fig. 2 dar.
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Figur 5 stellt den die Segmentstücke verschiebenden Dorn als vom Ende
des Dorns gesehen dar (z.B. in Fig. 2 aus der Richtung II - II).
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Figur 6 stellt den Dorn als Schnitt längs der Linie V - V in Fig.
5 dar.
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Prinzipiell ist am Kern der Mantel (Formring) in Segmente eingeteilt,
an deren einem Ende Führungen geformt sind und die z.B. mittels Führungen der Mittellinie
des Kerns zu belastet werden. Die Stücke bewegen sich mit Hilfe dieser Führungen
in Führungsnuten, die radial in einer zur Mittellinie des Kerns winkelrechten Ebene
gelegen sind. Das Verschieben der Stücke erfolgt mittels des Dorns, der längs der
Kernachse bewegt wird und der bei Bewegung in der einen Richtung die Stücke nach
aussen gegen eine äussere Kraftquelle wie z.B. ein Feder drückt und bei Bewegung
in der entgegengesetzten Richtung die äussere Kraft die Stücke nach innen drücken
lässt. Der Teil des Dorns, der die Stücke verschiebt, ist so ausgeformt, dass eine
richtige Reihenfolge der Bewegung der verschiedenen Segmentgruppen erreicht wird.
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Im Beispielfall ist der Kernmantel also in Stücke oder Segmente 1
und 2 eingeteilt. An einem Ende der Stücke sind Führungen 3 gebildet. Die Querschnittsform
der Führungen ist eine einfache Rechteckfläche. Die Führungen bewegen sich radial
in vom
Kernkörper 4 und von der Frontscheibe 5 gebildeten >~ührungsnuten
6, welche winkelrecht zur Kernachse gelegen sind.
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Die Stücke werden ständig nach innen von Federn 7 belastet.
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Das Verschieben der Stücke erfolgt mittels des Dorns 8, der sich in
einem im Körper 4 befindlichen Rohr 9 in der Richtung der Längsachse des Kerns bewegt.
Das Verschieben des Dorns wird mit Hilfe eines Zylinders 10 ausgeführt, dessen Kolbenstange
11 innerhalb eines Rohrs 14 beweglich ist. Der Dorn ist mit der Kolbenstange mittels
eines Zwischenstückes 12 und eines Zapfens 13 verbunden, wozu das Rohr 14 mit Nuten
15 ausgerüstet ist. (In Figur 2 sind die zu beiden Seiten des Rohrs befindlichen
Nuten als eine Illustration sichtbar.) Die Nuten sind gleichzeitig als führungen
des Zapfens tätig und verhindern somit ein Drehen des Dorns 8 um seine Mittelachse.
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Der Kern weist einen festen Spitzenteil 16 auf, indem die Segmentstücke
den Teil des Kernmantels ausmachen, der den Mundteil der Muffe und die Dichtungsnute
herstellt. Der Spitzenteil is an der übrigen Vorrichtung mittels eines Rohrs 14
befestigt.
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Wenn sich der Kern im ausgedehnten Zustand befindet, befindet sich
der Dorn 8 in der Lage gemäss Fig. 1 nach links, indem Federn die Stücke 1 und 2
gegen den Dorn drücken. Wenn sich der Dorn nach rechts bewegt, kommen an den Segmenten
2 befindliche Kegelflächen 17 in Berührung mit den Kegelflächen 19 an der Spitze
des Dorns, und entsprechenderweise kommen die Kegelflächen 18 der Segmente 1 in
Berührung mit den Kegelflächen 20 des Dorns. Alle diese Kegelflächen weisen denselben
Kegelwinkel auf, aber die Lagen der an der Spitze des Dorns befindlichen Kegelflächen
19 und 20 sind so abgestuft, dass sich die Flächen 20 der Spitze des Dorns näher
befinden als die Flächen 19. Es folgt daraus, dass, wenn sich der Dorn nach rechts
bewegt, die Berührung zwischen den Flächen 17 und 19 früher beginnt als die Berührung
zwischen den Flächen 18 und 20, und die Segmente 2 beginnen somit ihre Bewegung
nach innen vor den Segmenten 1. In dieser Weise wird die richtige Reihenfolge der
Bewegung der Stücke erreicht.
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Wegen der Konstruktion der Dornspitze sind ausserdem die Kegelflächen
19 länger als die Kegelflächen 20, indem der
Längenunterschied dem
Unterschied der Bewegungswege der Segmente 2 und 1 entspricht. Im Kern gemäss dem
Beispielfall wird der Dorn nach rechts verschoben, bis die Segmente 2 gegen das
Rohr 14 und die Segmente 1 gegen die Abgrenzungszapfen 21 gelangen, wobei sich der
Kern im zusammengezogenen Zustand gemäss Fig. 2 befindet. Es ist zu bemerken, dass
im beiliegenden Kern, wenn er zusammengezogen ist, der höchste Teil des Mantels
der Segmentstücke 2 teilweise in der Nute 22 in den Segmenten 1 bleibt, wobei der
innerhalb des Kerns bleibende Raum möglichst effektiv benutzt werden kann.
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Wenn der Kern ausgedehnt wird, wird der Dorn 8 nach links verschoben,
wobei die Stücke mit Hilfe der oben beschriebenen Kegelflächen von der Kernmitte
nach aussen verschoben werden.
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Wenn die Segmente 1 ihre äusserste Lage zum ersten erreichen, geht
die Bewegung der Segmente 2 weiter, bis auch diese ihre äusserste Lage erreicht
haben und der Kern sich im ausgedehnten Zustand gemäss Fig. 1 befindet.
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Obgleich in den obigen Betrachtungen auf die Anwendung der Vorrichtung
gemäss der Erfindung auf Muffenausformungs- und Spritzgusswerkzeuge für Kunststoffrohre
und -rohrkomponenten hingewiesen worden ist, kann die Vorrichtung natürlich auch
für andere Anwendungen benutzt werden, bei welchen eine ausdehnbare Kernkonstruktion
erforderlich ist.
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Der in den die Erfindung erklärenden Zeichnungen dargestellte feste
Spitzenteil 16 des Kerns ist vom Gesichtspunkt der Erfindung nicht wesentlich oder
notwendig. Der Spitzenteil kann auch weggelassen werden und der Kern als über die
gesamte Länge des Mantelteils zusammenziehbar ausgeführt werden.
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Die Zahl der Kernsegmente 1 und 2 wie auch die Form der Führungen
3 können Variation aufweisen.
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Der Kegelwinkel der Kegelflächen 18 der Segmente 1 kann sich auch
vom Kegelwinkel der Kegelflächen 17 der Segmente 2 unterscheiden, wenn dies zur
Erhaltung von bestimmten Bewegungsverhältnissen notwendig ist. Dabei unterscheiden
sich entsprechenderweise auch die Kegelwinkel der Flächen 19 und 20 des Dorns 8
voneinander.
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Es ist klar, dass die Bewegung der Führungsorgane im Verhältnis zueinander
auch nicht winkelrecht zur Kernachse zu sein braucht, sondern die Bewegung kann
auch eine axiale Komponente haben.
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Ebenso können die Belastungsorgane statt Federn pneumatische oder
hydraulische Vorrichtungen sein.