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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum bweistufigen Der stellen
von geschäumten Thermoplastformte#len und eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens.
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Bislang werden Thermoplastformteile aus expandierbaren Polystyrol-Kunst
stoffperlen einstufig mit einem zweiteiligen Formwerkzeug hergestellt. Die mit Schlitzdüsen
perforierten Werkzeuge, die von sogenannten Dampfkammern umgeben sind, werden nach
dem Füllen der Höhlung des Formwerkzeugs mit Dampf beheizt, wodurch der Kunststoff
aufschäume. Anschließend wird das Formwerkzeug mit Wasser gei~ublt.
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Durch das aufeinanderfolgende Aufheizen und Abkühlen des Formwerkzeugs
geht ein Großteil der in der Dampfkammer gespeicherten Energie verloren, was die
Gestehungskosten solcher Formteile vergrößert.
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Zur Verbesserung des vorstehend genannten Verfahrens ist deshalb ein
"?ran3fertechnik" benanntes Verfahren laut Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine
nach diesem Verfahren arbeitende Maschine bekannt geworden (DE-# 27 09 450).
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Bei diesem bekannten Verfahren werden zwei räumlich nebeneinander
angeordnete Formwerkseuge gleichzeitig betrieben.
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In dem ersten Formwerkzeug wird mittels eines thermoplastischen Kunststoffes
ein sogenannter Formteilrohling geformt, während in dem zweiten Formwerkzeug ein
anderes Formteil gekühlt wird. Nach Formen des Formteilrohlings werden beide Formwerkzeuge
geöffnet und dabei das abgekühlte Formteil von dem zweiten Teil des zweiten Formwerkzeugs
übernommen, während das heiße Formteil in dem ersten Teil des ersten Formwerkzeugs
verbleibt. Dann wird der erste Teil des zweiten Formwerkzeugs
waagrecht
solange verschoben, bis es in freie Gegenüberstellung mit dem zweiten Teil des ersten
Formwerkzeugs gebracht ist, was bedeutet, daß diese beiden Teile zueinander fluchtend
gegenüberliegen, ohne daß sich zwischen ihnen andere Maschinenteile befinden. Danach
wird das erste Teil des ersten Formwerkzeugs in vertikaler Richtung auf das erste
Teil des zweiten Formwerkzeugs zubewegt und in dieses übergeben, während das bereits
abgekühlte Formteil aus dem zweiten Teil des zweiten Formwerkzeugs entnommen wird.
Danach wird das erste Teil des zweiten Formwerkzeugs wieder in fluchtende Gegenüberstellung
zu dem zweiten Teil dieses Werkzeugs zurückbewegt sowie schließlich beide Formwerkzeuge
wieder geschlossen, woraufhin ein neuer Herstellungstakt wieder beginnen kann.
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Von Nachteil bei diesem bekannten Verfahren ist die Tatsache, daß
zur Übergabe des heißen Formteils der erste Teil des zweiten Formwerkzeugs in freie
Gegenüberstellung bzw.
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fluchtende Ausrichtung bezüglich des ersten Teils des ersten Formwerkzeugs
genau positioniert werden muß. Dasselbe gilt bei der Zurückbewegung. Das genaue
Positionieren macht es erforderlich, daß die Endstellung des Formwerkzeugs jeweils
sehr langsam, beispielsweise im Schleichgang angefahren werden muß. Erst dann kann
zur Vermeidung von Beschädigungen das bzw. die Formwerkzeuge geschlossen werden.
Schließlich müssen die beweglichen Teile der Formwerkzeuge entgegen ihrem Gewicht
in vertikaler Richtung nach oben angehoben werden. Um dies zur Erzielung schneller
Taktzeiten ausreichend schnell bewerkstelligen zu können, ist ein hohes Maß an Energie
erforderlich. Insgesamt stellt sich somit das bekannte Verfahren unter Einsatz vertretbarer
Energie für die einzelnen Verfahrensschritte als langsam mit verwickelten Arbeitsgängen
und Bewegungsabläufen dar.
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Die bekannte Maschine zur Durchführung des vorstehend geschilderten
Verfahrens weist zwei nebeneinander angeordnete Formwerkzeuge auf. Die Formwerkzeuge
bestehen aus zwei in horizontaler Richtung verschieblich geführten gekoppelten Teilen
und zwei quer dazu in vertikaler Richtung beweglichen ungekoppelten, also insgesamt
vier Teilen, die jeweils am Maschinenrahmen geführt sind Aufgrund der vertikalen
Entformungsrichtung bei der bekannten Maschine wird also ein schweres Teil des Formwerkzeugs
entgegen der Schwerkraft bewegt. Ganz abgesehen davon, daß demzufolge der Maschinenrahmen
einerseits die über den Formwerkzeugen zu deren Antrieb angeordneten Hydraulikzylinder,
andererseits zusätzlich die in vertikaler Richtung nach oben bewegten Teile der
Formwerkzeuge tragen muß, recht stabil ausgelegt sein muß, kann die öffnungsbewegung
der Formwerkzeuge bei Einsatz vertretbarer Energie nur langsam geöffnet werden.
Erst nachdem die Formwerkzeuge vollständig geöffnet worden sind, können die gekoppelten
Teile der Formwerkzeuge zur Übernahme des heißen Formteils relativ zueinander in
horizontaler Richtung bewegt werden, um zu verhindern, daß das Formteil beschädigt
wird. Schließlich müssen die gekoppelten Teile der Formwerkzeuge jeweils bezüglich
der Entformungsrichtung in genaue fluchtende Ausrichtung gebracht werden, was ein
langsames Anfahren dieser Endstellungen in einem Kriechgang erforderlich macht.
Erst dann können das bzw. die Formwerkzeuge geschlossen werden. Insgesamt ergibt
sich aufgrund des langsamen Fahrens in die beiden Endstellungen der gekoppelten
Teile der Formwerkzeuge, die fluchtend bezüglich der Entformungsrichtung zueinander
angeordnet sein müssen, ein großer Zeitaufwand für die Übertragung der heißen Formteile
aus dem heißen in das kalte Formwerkzeug. Der Übertragungsvorgang ist aber ein wesentlicher
Verfahrensschritt und muß zur Erzielung maß genauer Formteile in der kürzest möglichen
Zeit erfolgen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
angegebenen Art, dahin einfacher und billiger Weise eine Verringerung der Taktzeit
ermöglicht, und eine unkomplizierte, einfache Maschine zur Durchführung dieses Verfahrens
vorzuschlagen, die mit geringerer Energie einen schnelleren und einfacheren Arbeitsablauf
zuläßt.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Teile des Verfahrens-
und Vorrichtungshauptanspruchs gelöst.
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Die ersten Teile der beiden Formwerkzeuge werden also nur in Entformungsrichtung
waagrecht, bis zur Anlage aneinander aufeinanderzu bewegt, nachdem die zweiten Teile
der beiden Formwerkzeuge miteinander sowie gleichzeitig quer von einer Form- in
eine Auswerfstellung bewegt worden sind, so daß die beiden Teile in freier Gegenüberstellung
zueinander sich befinden. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist ein Positionieren
der ersten Teile der beiden Formwerkzeuge nicht erforderlich, weil diese stets fluchtend
zueinander angeordnet sind, so daß das heiße Formteil direkt und unmittelbar und
zwar ohne einen Positionierungsverfahrensschritt von dem ersten Teil des ersten
Formwerkzeugs in das erste Teil des zweiten Formwerkzeugs und damit ohne unnötigen
Zeitverlust schnell übergeben werden kann. Aufgrund der Bewegung in waagrechter
Richtung ergibt sich darüberhinaus, daß nur solche Kräfte zur Bewegung der beiden
ersten Teile des ersten und zweiten Formwerkzeugs aufgebracht werden müssen, die
zur Beschleunigung der Masse und zur Überwindung der Reibungskräfte erforderlich
sind, also bei Einsatz von geringer Energie eine vergleichsweise große Beschleunigung
erzielt werden kannXim Gegensatz zum Stand der Technik, bei welchem die ungekoppelten
Teile der Werkzeuge entgegen ihres Gewichts beschleunigt werden. Das erfindungsgemäße
Verfahren läßt also höhere Taktzeiten zu, weil es verwickelter Bewegungsabläufe
wie bei dem bekannten Verfahren nicht bedarf.
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Die Maschine zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich durch einen
einfachen und unkomplizierten Aufbau aus. Dies ist insbesondere aufgrund der waagrechten
Anordnung der Führungsschienen der Fall, weil somit der Maschinenrahmen nicht zur
Aufnahme des Gewichts für die Hydraulikzylinder sowie der beiden Formwerkzeuge ausgelegt
sein muß. Die in waagrechter Richtung verschiebliche Anordnung der ersten Teile
der beiden Formwerkzeuge bringt ferner den Vorteil mit sich, daß einerseits geringe
Kräfte zur Beschleunigung der beiden ersten Teile der Formwerkzeuge erforderlich
sind, andererseits diese auf hohe Geschwindigkeiten in einer Geradeausbewegung und
ohne komplizierte Bewegungsabläufe beschleunigt werden können, so daß hohe Arbeitsgeschwindigkeiten
und damit kürzere Taktzeiten möglich sind. SchlieB-lich entfällt ein Positionieren
der beiden ersten Teile der Formwerkzeuge im Gegensatz zu der bekannten Maschine
nach dem Stand der Technik gänzlich, denn erfindungsgemäß sind diese Teile an den
Führungsschienen beweglich bis zur Anlage aneinander verschiebbar, so daß das heiße
Formteil zum Abkühlen direkt an das Teil des zweiten Formwerkzeugs übergeben werden
kann. Die erfindungsgemäße Maschine weist also bei einfachem und unkompliziertem
Aufbau eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit auf, die bei vergleichsweise geringer Energie
kurze Taktzeiten mit sich bringt.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung unter Darstellung verschiedener Verfahrensabschnitte beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 die Maschine mit geschlossenen Formwerkzeugen, in einem schematischen waagrechten
Längsschnittl
Fig. 2 die Maschine gemäß Fig. 1 mit geöffneten Formwerkzeugen,
in gleicher Darstellung wie Fig. 1; Fig. 3 die Maschine mit quer zur Entformungsrichtung
der beiden ersten Teile aus der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Formstellung in
die Auswurfstellung bewegten zweiten Teilende Formwerkzeuge; Fig. 4 die Maschine
während der Übergabe des heißen Formteils und vor der Entnahme des abgekuhlten Formteils;
Fig. 5 die Maschine nach der Übergabe des heißen Formteils und der Entnahme des
abgekühlten Formteils mit den noch in der Auswerfstellung befindlichen beiden Teilen
des Formwerkzeugs; und Fig. 6 die Maschine mit in der Formstellung befindlichen
zweiten Teilen der Formwerkzeuge, vor dem Schließen des ersten und zweiten Formwerkzeugs
und nach dem Stapeln des abgekühlten und entnommenen Formteils in einem Stapelmagazin.
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In Fig. 1 ist insgesamt die erfindungsgemäße Maschine dargestellt.
Sie weist einen Maschinenrahmen 1 auf, an dem insgesamt vier - zwei obere und zwei
untere - parallel sowie waagrecht angeordnete Pu~hrungsschienen 2 angebracht sind.
Längs diesen Führtngsschienen 2 sind Werkzeugträger 3 mittels Laufbüchsen 4 verschieblich
mittels eines an dem Werkzeugträger 3 angreifenden Kolbens 5 eines Hydraulikzylinders
6 geführt. An dem (in der Zeichnung linken) Werkzeugträger 3 ist ein erstes Teil
7 des geteilten ersten Formwerkzeugs 8 angebracht. Dessen zwischen sich und dem
ersten
Teil die eigentliche Form bildendes zweites Teil 7' ist an einer Stirnseite eines
plattenförmigen zweiten Werkzeugträgers 9 befestigt. Auf der anderen Stirnseite
dieses zweiten Werkzeugträgers 9 ist das zweite Teil 10 des insgesamt mit 11 bezeichneten
zweiten Formwerkzeugs angeordnet Dessen erstes Teil 12 ist an einem Werkzeugträger
13 befestigt, der, ebenso wie der Werkzeugträger 3 längs der Führungsschienen 2
und mittels eines an ihm angreifenden Kolbens eines Hydraulikzylinders verschiebbar
geführt ist.
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An dem ersten Formwerkzeug 8 sind Einrichtungen (in der Zeichnung
nicht dargestellt) zum Einleiten von Heizdampf, Injektoren zum Einfüllen des thermoplastischen
Kunststoffes sowie den Schäumvorgang steuernde Ventile für Dampf vorgesehen. Ferner
sind sowohl am ersten Formwerkzeug 8 als auch am zweiten Formwerkzeug 11 (ebenfalls
in der Zeichnung nicht dargestellte) Ventile für Unterdruck und Druckluft vorgesehen,
mittels denen die Formteile beim Übergabevorgang an einem Teil des Formwerkzeugs
angesaugt bzw. aus dem anderen Teil herausgeblasen werden können.
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Die an dem zweiten Werkzeugträger 9 fest angebrachten, in Entformungsrichtung
hintereinander liegenden zweiten Teile des ersten und zweiten Formwerkzeugs 8 bzw.
11 sind an der an einer quer zu den Führungsschienen 2, jeweils an den beiden oberen
und den beiden unteren Schienen angebrachten Führungsbahn 14 mittels eines Kolbens
15 eines Hydraulikzylinders t6 von der in Fig. 1 gezeigten Formstellung innerhalb
der Bewegungsbahn der beiden ersten Teile der Formwerkzeuge in eine Auswerfstellung
gemaß den Fig. 3 bis 5 bewegbar - geführt.
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Neben dem zweiten Formwerkzeug 11 ist eine zugleich zum
Stapeln
der Formteile ausgebildete, insgesamt mit 17 bezeichnet Auswerfereinrichtung mit
über Rohre 18 mit einer Vakuumquelle verbundenen Vakuumsaugern 19 zur Entnahme des
abgekühiten Formteils aus dem in der Auswerfstellung befindlichen zweiten Teil des
zweiten Formwerkzeugs angeordnet.
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Auf der anderen Seite des zweiten Werkzeugträgers 9, benachbart zu
dem zweiten Teil des ersten Formwerkzeugs 8 ist ein mit der Auswerfereinrichtung
17 zusammenwirkendes Stapelmagazin 21 zur Aufnahme der entnommenen Formteile angeordnet.
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In den nachfolgenden Figuren ist die Maschine gemäß Fig. 1 in jeweils
anderen Arbeitsstellungen dargestellt, so daß sie im einzelnen nicht mehr beschrieben,
sondern lediglich der Verfahrensablauf der Maschine geschildert wird.
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Wie in Fig. 1 gezeigt, wird in dem ersten Formwerkzeug 8 das erste
Formteil 22 geschäumt und zugleich das Formteil 23 in dem zweiten Formwerkzeug 11
abgekühlt, während die insgesamt dreistückig ausgebildeten ersten und zweiten Formwerkzeuge
geschlossen sind.
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Sodann werden beide Formwerkzeuge 8, 11 gleichzeitig geöffnet, wie
in Fig. 2 dargestellt ist. Hierbei verbleibt das aufgeschäumte heiße Formteil 22
in dem ersten Teil des ersten Formwerkzeugs, wohingegen das abgekühlte Formteil
23 in dem zweiten Teil des zweiten Formwerkzeugs 11 noch in der Formstellung verbleibt.
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Die zweiten Teile der beiden Formwerkzeuge werden von der in Fig.
2 dargestellten Formstellung in die Auswerfstellung gemäß Fig. 3 bewegt, in welcher
das Formteil 23 in Bewegungsrichtung der Vakuumsauger 19 der Auswerfereinrichtung
17 liegt.
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Sodann werden die beiden ersten Teile der Formwerkzeuge längs den
Führungsschienen 2 waagrecht bis zur Anlage aneinander aufeinanderzu bewegt, so
daß das heiße Formteil 22 vollständig in den beiden ersten Teilen des ersten und
zweiten Formwerkzeugs zu liegen kommt, während die Vakuumsauger 19 der Auswerfereinrichtung
17 bis zur Anlage an dem abgekühlten Formteil 23 in dem zweiten Teil 10 des zweiten
Formwerkzeugs 11 bewegt werden, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.
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Sodann werden die Vakuumsauger 19 mit Unterdruck beaufschlagt und
von der in Fig. 4 dargestellten Lage in die Stellung gemäß Fig. 5 zurückgezogen,
wobei das Formteil 23 aus dem zweiten Teil 10 der zweiten Form 11 freikommt. Gleichzeitig
werden die beiden ersten Teile der Formwerkzeuge in Entformungsrichtung auseinander
bewegt, wobei das Formteil 22 von der ersten Form des ersten Formwerkzeugs direkt
und unmittelbar in die erste Form des zweiten Formwerkzeugs übergeben worden ist.
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Sodann wird, wie in Fig. 6 dargestellt, der zweite Werkzeugträger
9 wiederum von der in Fig. 5 dargestellten Auswerfstellung in die Formstellung gemäß
Fig. 6 quer zur Entformungsrichtung bewegt. Gleichzeitig bzw. unmittelbar anschließend
wird der Hydraulikzylinder 20 der Auswerfereinrichtung 17 beaufschlagt, so daß die
Vakuumsauger 19 zusammen mit dem entnommenen Formteil 23 in das Stapelmagazin 21
einbewegt werden.
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Danach wird die Vakuumquelle von den Vakuumsaugern 19 getrennt und
diese wiederum mittels des Hydraulikzylinders 20 in die in Fig. 1 dargestellte Lage
zurückgezogen. Gleichzeitig werden die beiden Formwerkzeuge 8 und 11 wieder geschlossen,
so daß sich die Maschine wieder in der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung
befindet, und die in den Fig. 2 bis 6 dargestellten Arbeitsstellungen erneut durchlaufen
werden können,
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