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Verfahren zur endbearbeitungsfreien Herstellung eines Werkstückes
aus
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einer Formmasse Verfahren zur endbearbeitungsfreien Herstellung eines
Werkstückes aus einer Formmasse, bei dem die Formmasse über Spritz-, Gieß- oder
Preßkanäle im Bereich der Trennfuge in den Hohlraum eingegeben, geformt und ausgehärtet
wird, und bei dem anschließend das Oberteil des Werkzeuges von dem Unterteil zur
Entnahme des fertigen Alerkstückes abgehoben wird.
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Verfahren dieser Art finden Anwendung in der Massenfertigung bei der
Herstellung von werkstücken aus thermoplastischen oder elastomeren Werkstoffen.
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Sie sind dadurch gekennzeichnet, daß die fertigen Werkstücke noch
Ansätze aus dem Bereich der Gieß- bzw. Preßkanäle aufweisen, die in einem nachfolgenden
selbstständigen
Arbeitsprozeß entfernt werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nunmehr ein gattungsgemäßes
Verfahren derart weiter zu entwickeln, daß sich die unvermeidbar entstehenden Ansätze
aus den Preß- bzw. Gießkanälen unabhängig von dem fertigen Werkstück aus dem Werkzeug
entnehmen lassen, sodaß eine Nachbearbeitung nicht mehr erforderlich ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, daß der in den Preß- bzw. Gießkanälen verbliebene Teil der Formmasse
während des Abhebens des Oberteiles durch eine erste Haltevorrichtung mit dem Oberteil
verklammert wird, und daß das Werkstück während des Abhebens des Oberteiles durch
eine zweite Haltevorrichtung mit dem Unterteil verklammert wird, und daß die erste
und die zweite Haltevorrichtung zeitlich getrennt ausgelöst werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren geht damit von dem Grundgedanken aus,
die voneinander zu trennenden Bestandteile des Preßlings mit den voneinander getrennten,
während des Uffnungsvorganges auseinanderfahrenden Werkzeughälften zu verbinden.
Die beiden Bestandteile werden dadurch gewaltsam voneinander getrennt, wobei sich
die Trennfuge durch eine entsprechende konsttruktive Gestaltung des Werkzeuges ohne
Schwierigkeit im Bereich der Oberfläche des fertigen Werkstückes anordnen läßt.
Die einfachste Methode zur Erreichung dieses Zweckes besteht darin, den Querschnitt
der Gieß- bzw.
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der Preßkanäle im Bereich der Werkstückoberfläche scharfkantig zu
verengen.
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Nach einer besonderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß das Werkstück
nach dem Uffnen des Werkzeuges von einem Auswerfer aus dem Hohlraum herausgehoben
wird, der ein Teil der zweiten Haltevorrichtung ist. Die Verfahrensweise bedingt
zwangsläufig eine gegenseitige Verknüpfung zwischen dem Lösen der zweiten Haltevorrichtung
und dem Auswerfprozeß. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in dieser usestaltung
eine vollautomatisdie Entleerung des Werkzeuges.
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Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen,
daß die Betätigung der ersten und gegebenenfalls der zweiten Haltevorrichtung von
einem Schrittschaltwerk ausgelöst wird, das gegebenenfalls in einer vorgegebenen
Taktfolge auf den Öffnungs- und Schließmechanismus des Werkzeuges abgestimmt ist.
Eine solche gegenseitige Verknüpfung der einzelnen Schaltschritte führt zu einem
zeitlich optimal gesteuerten Arbeitsablauf bei einer vollautomatischen Betätigung
aller Einzelfunktionen der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten
Presse. Es lassen sich dadurch sehr kurze Taktzeiten für die vollautomatische Fertigung
der erzeugten, bearbeitungsfreien Werkstücke erzielen.
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Das vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Verfahren läßt sich
in einer besonders vorteilhaften Weise durchführen mit einer Vorrichtung, bestehend
aus einem Werkzeug aus einem Ober- und einem Unterteil mit Kanälen im Bereich der
Trennfuge zum Einspritzen, Eingießen oder Einpressen einer Formmasse in den Hohlraum,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Unterteil und/oder das Oberteil eine erste
Haltevorrichtung aufweist, mit einem Haltebacken, der zumindest einen wesentlichen
Teil der Kanäle gegenüber dem Unterteil abdeckt. und der an dem Oberteil anliegt,
einer zweiten Haltevorrichtung an dem Ober- und/oder dem Unterteil, die zumindest
einen Teil der Oberseite des Hohl raumes überdeckt, und die an dem Unterteil anliegt,
sowie aus Schaltelementen für die erste und/oder die zweite Haltevorrichtung, die
nur bei geöffnetem Werkzeug betätigbar sind.
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In der einfachsten Ausführung besteht die erste Haltevorrichtung aus
einem Haltebacken, der lösbar an dem Oberteil befestigt ist, und der zumindest einen
wesentlichen Teil der Kanäle gegenüber dem Unterteil abdeckt. In der vergleichbar
einfachsten Ausführung besteht die zweite Haltevorrichtung aus einem lösbaren Bestandteil
der Oberseite der Hohl form, der somit diesen gegenüber dem Oberteil abdeckt. Beide
Haltevorrichtungen sind nur bei geöffnetem Werkzeug betätigbar und damit lösbar.
Sie sind im übrigen der jeweiligen Werkzeughälfte so zugeordnet, daß sie jede von
deren Einzel bewegungen mitvollziehen. Im Hinblick auf diesen der Erfindung zugrunde
liegenden Gedanken ist es möglich, die beiden Haltevorrichtungen durch ein von Hand
lösbares
Verbindungselement an der jeweiligen Werkzeughälfte zu verankern.
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Solche Verbindungselemente können beispielsweise sein Schraubverbindungen,
Steckverbindungen oder auch ein Bajonettverschluß. Konstruktionen dieser Art haben
sich insbesondere bewährt bei halbautomatischen Fertigungen, bei denen eine relativ
geringe Taktfolge zur Erzielung der erwünschten Mengenausbringung ausreichend ist.
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Bei einer größeren Mengenausbringung wird hingegen in den meisten
Fällen eine vollautomatische Arbeitsweise angestrebt. Sie kann dadurch erreicht
werden, daß die beiden Haltevorrichtungen in Abstimmung mit dem Arbeitstakt der
Presse automatisch ausgelöst werden. Unter Berücksichtigung der Gestalt des erzeugten
werkstückes können dabei die einzelnen Haltevorrichtungen unterschiedlich ausgebildet
sein. Nach einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ist
es im Hinblick auf die Fertigung von rotationssymmetrischen Formteilen vorgesehen,
daß der Haltebacken an einem in dem Unterteil gelagerten Kolben befestigt ist, der
in Uffnungsrichtung des Werkzeuges beweglich ist, und der während des öffnens des
Werkzeuges mit einer Kraft an der Unterseite des Oberteiles anliegt.
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Der Haltebacken überdeckt bei dieser Ausführung, ähnlich wie vorstehend
beschrieben, zumindest einen wesentlichen Teil der Kanäle gegenüber dem Unterteil.
Er ist jedoch nicht starr im konventionellen Sinne mit dem Oberteil verbunden, sondern
er liegt an diesem lediglich unter der Einwirkung einer auf ihn ausgeübten mechanischen
oder hydraulischen Kraft an. Der Kolben bewegt sich infolgedessen zusammen mit dem
Oberteil nach oben, wodurch das Abreißen des in den Presskanälen verbliebenen Teiles
von dem eigentlichen Werkstück bewirkt wird. Nach dem Abreißen, das spätestens bei
geöffneter Werkzeugstellung eintritt, wird die Kraft abgesenkt, und der Kolben bewegt
sich zusammen mit dem Haltebacken zurück in Richtung auf das Unterteil. Der dadurch
freiwerdende Preßkuchen kann mechanisch oder unter Zuhilfenahme von Druckluft von
dem Oberteil entfernt werden.
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Bei einer solchen Konstruktion hat es sich als besonders vorteilhaft
erwiesen, wenn der Kolben mit einer unter Druck stehenden hydraulischen Flüssigkeit
beaufschlagt ist. Ein vergleichbarer Effekt läßt sich jedoch
auch
mechanisch unter Zuhilfenahme einer Druckfeder erreichen, sofern Hilfsmittel vorgesehen
sind, die bei geöffnetem Werkzeug ein Zurückfahren des Kolbens in das Unterteil
ermöglichen.
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Die zweite Haltevorrichtung, mit der insbesondere eine Verankerung
des Formteiles während des Uffnungsvorganges in dem Unterteil bewirkt wird, kann
ähnlich der vorstehend beschriebenen aus beweglichen Maschinenelementen gebildet
werden, die in dem Formober- oder dem Formunterteil enthalten sind.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die zweite Haltevorrichtung
mit einem quer zur Uffnungsrichtung des Werkzeuges beweglichen Kolben verbunden
ist, der in dem Unterteil gelagert ist, und die einen in Uffnungsrichtung verjüngten
Teil und/oder die Oberseite des Hohlraumes begrenzt. Insbesondere im Hinblick auf
die Herstellung von Werkstücken mit einer kreisringförmigen Grundfläche, bei denen
der Preßkuchen im mittleren Bereich von der ersten Haltevorrichtung festgehalten
wird, ergibt sich durch eine solche Konstruktion eine verbesserte Zugänglichkeit
und damit eine erleichterte Herausförderung des freigegebenen Preßkuchens aus dem
geöffneten Werkzeug. Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen,
daß die zweite Haltevorrichtung ein in Uffnungsrichtung verjüngter und/oder in den
Hohlraum vorspringender, jedoch feststehender Teil des Unterteiles ist. Eine Haltevorrichtung
dieser Art läßt sich nur anwenden bei der Herstellung von Werkstücken, die in hinreichendem
Maße zur Ermöglichung der Entnahme elastisch verformbar sind. Ist diese Grundvoraussetzung
erfüllt, so empfiehlt sich die Anwendung einer solchen Haltevorrichtung schon wegen
des völligen Verzichts auf bewegliche Teile und damit wegen der vergrößerten Funktionssicherheit
und der funktionsmäßigen Unabhängigkeit von Verschleißerscheingungen.
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Die zweite Haltevorrichtung kann bei einem Werkzeug zur Herstellung
kreisringförmig ausgebildeter Werkstücke auch in mehreren voneinander räumlich getrennten
Bereichen vorgesehen sein, beispielsweise auf dem Außen- und/oder dem Innenumfang.
Dabei ist es gegebenenfalls auch möglich, die an dem Innenumfang angeordnete Haltevorrichtung
an einem in Uffnungsrichtung des Werkzeuges beweglichen Kolben zu befestigen, mit
einem umlaufenden Vorsprung,
der zumindest einen Teil der Bodenfläche
des Hohlraumes bildet. Eine Haltevorrichtung dieser Art muß als teilbetätigbar bezeichnet
werden, insofern als die auf dem Außenumfang angeordnete zweite Haltevorrichtung
starr in ihrer ursprünglichen Lage verharrt, während die auf dem Innenumfang angeordnete
zweite Haltevorrichtung zusammen mit dem Kolben aus dem Bereich der eigentlichen
Hohl form heraus bewegt werden kann. Bei dieser Bewegung greift der umlaufende Vorsprung
unter die Bodenfläche des erzeugten Werkstückes, wodurch dieses aus der Hohlform
herausgehoben wird. Wenn anschließend der Kolben wieder zurück in seine ursprüngliche
Lage bewegt wird, wird das Werkstück während des Auftreffens auf den auf dem Außenumfang
angeordneten, umlaufenden Vorsprung von dem Kolben abgestreift, und das Werkstück
kann beispielsweise unter Zuhilfenahme mechanischer Einrichtungen oder durch Druckluft
aus dem Zwischenraum zwischen den beiden Werkzeughälften herausgefördert werden.
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In der in der Anlage beigefügten Zeichnung ist eine beispielhafte
Ausführung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in
halbgeschnittener Form dargestellt. Die Vorrichtung dient zur Herstellung eines
Werkstückes mit einer kreisringförmigen Grundfläche.
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Die Vorrichtung besteht aus einem Werkzeugoberteil 1 mit Preßkanälen
3, die, ausgehend von der Rotationsachse, gleichmäßig im Bereich des Außenumfanges
in die im wesentlichen in dem Formunterteil 2 enthaltene Hohlform einmünden.
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Die Preßkanäle weisen im Bereich der Einmündung eine scharfkantig
ausgebildete Querschnittsverjüngung 4 auf. Die Flankenflächen dieser Verjüngung
bilden im Bereich der Hohlform einen nicht zu erkennenden Bestandteil des fertigen
Werkstückes 5.
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Das Profil der Hohlform verjüngt sich in Uffnungsrichtung durch die
als zweite Haltevorrichtung dienenden Vorsprünge 6 bzw. 6.1. Die auf dem Außenumfang
angeordnete Haltevorrichtung ist ein fester Bestandteil des Unterteiles 2, die auf
dem Innenumfang angeordnete Haltevorrichtung 6.1 ein fester Bestandteil eines in
Uffnungsrichtung beweglichen Kolbens 10, der außerdem einen umlaufenden Vorsprung
7 aufweist, der einen Teil der Bodenfläche des Formwerkzeuges bildet.
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In dem Kolben 10 ist ein in Uffnungsrichtung des Werkzeuges beweglicher
Hilfskolben 9 gelagert mit einem kreisförmig ausgebildeten Haltebacken 8, der einen
wesentlichen Teil der Kanäle 3 gegenüber dem Werkzeugunterteil abdeckt.
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Die solcherart aufgebaute Vorrichtung hat die folgende Funktion: Das
Einbringen der Formmasse in den Hohlraum 5 erfolgt auf an sich bekannte Weise bei
geschlossenem Werkzeug und ausgehend von der Rotationsachse. Der erreichte Füllungsgrad
des Formhohlraumes kann dabei unter Anwendung bekannter Methoden überprüft werden,
beispielsweise durch Beobachtung des Austritts der Formmasse aus speziell für diesen
Zweck vorgesehenen Oberströmkanälen im Bereich der Trennfuge der Werkzeughälften
oder durch eine exakte Dosierung der eingebrachten Menge. Je nach Art des verwendeten
Werkstoffes kann nach dem Einbringen in den Hohlraum eine unterschiedlich lange
Verweilzeit erforderlich sein, beispielsweise um eine ausreichende Abkühlung und
Verfestigung eines thermoplastischen Werkstoffes oder eine ausreichende Durchvulkanisierung
eines elastomeren Werkstoffes zu gewährleisten. Im Anschluß an diese Verweilzeit
werden die beiden Formhälften auseinander gefahren, wobei der Hilfskolben 9 die
Bewegung des Formoberteiles synchron mitvollzieht. Das in dem Hohlraum 5 enthaltene
Werkstück wird hierbei durch die Htaltevorrichtungen 6 bzw. 6.1 in dem Formunterteil
2 festgehalten, während der Preßkuchen im Bereich der Preßkanäle 3 durch den Haltebacken
8 mit dem Formoberteil 1 verbunden ist, sodaß es zum Abreißen des Kuchens im Bereich
der Einschnürung 4 von dem fertigen Werkstück kommt.
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Bei geöffnetem Werkzeug wird der Kolben 9 zurückbewegt in Richtung
auf das Formunterteil 2. Dadurch wird der Preßkuchen 3 mechanisch freigegeben, und
er kann mit Hilfe einer Blasvorrichtung aus dem Zwischenraum zwischen den beiden
llerkzeughälften entfernt werden.
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Im Anschluß daran wird der Kolben 10 zusammen mit dem Hilfskolben
9 wiederum in Uffnungsrichtung des Werkzeuges nach oben bewegt, wodurch das Werkstück
aus der Hohl form 5 herausgehoben wird. Bei dem anschließenden Zurückfahren
der
Kolben 10 und 9 in die ursprüngliche Lage wird das fertige Werkstück auf der Oberseite
der Haltevorrichtung 6 abgestreift, und es läßt sich unter Verwendung einer Blasvorrichtung
gegebenenfalls auf einem anderen Wege aus dem Zwischenraum zwischen den Werkzeughälften
entfernen. Das Oberteil kann wiederum auf das Unterteil abgesenkt werden, und der
Arbeitszyklus kann damit von Neuem beginnen. Die relativ einfache Taktfolge der
verwendeten Vorrichtung begünstigt in besonderer Weise eine Anpassung l die mechanischen
Arbeitsschritte der verwendeten Presse. Beide Einrichtungen können gegebenenfalls
gemeinsam durch ein einziges Schrittschaltwerk betätigt werden.