DE3153096C2 - Vorrichtung zum Herstellen eines im wesentlichen aus zwei Halbschalen gebildeten Hohlkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines im wesentlichen aus zwei Halbschalen gebildeten Hohlkörpers, insbesondere eines Surfbrettes, durch gleichzeitiges Vakuumverformen von zwei großformatigen, durch Erwärmen plastifizierten Platten aus thermoplastischem Kunststoff und nachfolgendes Verschweißen des noch plastifizierten oder teilplastifizierten Randbereiches der beiden Halbschalen unter Druck, mit einem ein Unterwerkzeug für das Vakuumverformen der unteren Halbschale tragenden feststehenden Untertisch sowie mit einem vertikal verfahrbaren, ein Oberwerkzeug für das Vakuumverformen der oberen Halbschale tragenden Obertisch, mit je einem dem Unterwerkzeug und dem Oberwerkzeug zugeordneten, vertikal mittels Führungsstangen geführten Spannrahmen für die seitlich in den zugeordneten Spannrahmen einführbaren Platten und mit einer in den Bereich zwischen dem Unterwerkzeug und dem Oberwerkzeug einfahrbaren Heizung für das Plastifizieren der beiden Platten. Bei einer derartigen bekannten Vorrichtung (Dü-OS 14 79 080) wird je eine der zu verformenden Platten aus Kunststoff in die beiden vertikal geführten Spannrahmen membranartig eingespannt, sodann werden beide Platten durch Erwärmen mittels der einfahrbaren Heizung plastifiziert Nach dem Plastifizieren werden die Spannrahmen gegen das jeweilige Werkzeug (Ober- und Unterwerkzeug) gefahren und in diesen wird ein Vakuum erzeugt, so daß sich die plastifizierten Platten an die Innenwandung des jeweiligen Werkzeug5 anlegen und entsprechend verformt werden. Nach dem Formvorgang werden die beiden Werkzeuge gegeneinander verfahren, derart, daß die vorstehenden Plattenränder im noch plastifizierten oder teilplastifizierten Zustand unter Druck miteinander verschweißt werden. Bei der Verarbeitung von derartigen großformatigen Plat ten ergeben sich Schwierigkeiten und Probleme hin sichtlich der Handhabbarkeit; sie biegen sich unter ihrem verhältnismäßig großen Eigengewicht auch im nichtplastifizierten Zustand stark durch, was sogar zu ihrem Bruch führen kann. Besondere Bedeutung kommt deshalb bei einer solchen Vorrichtungen den Spannrahmen zu, die die großformatigen und damit verhältnismäßig schweren Platten sicher spannen, nach dem Verformungsvorgang aber auch wieder sicher freigeben müssen. Die DE-OS 14 79 080 sagt jedoch über die kon- struktive Ausbildung der Spannrahmen nichts weiter aus.

Aus der US-PS 37 83 078 ist eine Vorrichtung zum Herstellen eines im wesentlichen aus zwei Halbschalen gebildeten Hohlkörpers durch .gleichzeitiges Vakuum verformen von zwei großformatigen Platten und nach folgendes Verschweißen des Randbereiches bekannt. Die Platten sind dabei in horizontal verfahrbaren Spannrahmen gehalten, die aus jeweils vier Rahmenteilen mit schwenkbar an diesen gelagerten Spannklappen bestehen. Um das Verschweißen des Randbereichs nach dem Verformen der Platten zu Halbschalen vornehmen zu können, werden die Spannklappen des unteren, gegenüber dem oberen Spannrahmen kleineren Spannrahmens geöffnet und das Unterwerkzeug zusammen mit der in ihr liegenden Halbschale bis zur Anlage der Randbereiche der beiden Halbschalen aneinander zum Oberwerkzeug hin verfahren. Dies setzt allerdings voraus, daß die untere Halbschale schon genügend formbeständig ist, weil es sonst nach Öffnen der Spannklappen zu einer unkontrollierten Formänderung der unteren Halbschale kommen kann, was zu Ausschuß beim Fertigteil führt. Die seitlich verfahrbaren Spannrahmen erfordern bei dieser bekannten Vorrichtung zwei zu beiden Seiten der Verformungsstation angeordneten Hei- zungen, wodurch sich der konstruktive Aufwand entsprechend erhöht Außerdem werden bei den bekannten Spannrahmen die Platten von oben bzw. unten in die Spannrahmen eingebracht, was bei der Größe der zu verarbeitenden Platten auf erhebliche Schwierigkeiten Stößt.

Die gleichen Schwierigkeiten treten auch bei den aus der US-PS 34 66 706 oder der französischen Patentanmeldung 20 35 387 bekannten, mit Spannklappen ausge-

rüsteten Spann- bzw. Halterahmen auf. Die mit den bekannten Spannrahmen durchführbare Arbeitsweise steht einer automatischen Fertigung, die für beide Seiten mit gleichen Plattenzuschnitten arbeiten soll sehr im Wege. Die für einen Herstellungszyklus benötigte Zeit ist sehr hoch.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Vorrichtung der durch die DE-OS 14 79 080 bekanntgewordenen Art insoweit zu verbessern, daß ein automatisches Entformen und Auswerfen des Fertigteils bei gleichzeitigem Eingeben zweier neuer, zu verformender Platten möglich ist, se daß die gesamte Herstellzeit verkürzt und damit die Herstellung von Hohlkörpern, insbesondere von Surfbrettern, weiter verbilligt werden. Dabei soll das Eingeben auch großer Platten ohne Schwierigkeiten möglich sein und die Platten sollen während des gesamten Arbeitszyklus sicher abgestützt und gehaüfen sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale vorgesehen. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht.

Im Hinblick auf die aus der US-PS 37 83 078 bekannte Vorrichtung, deren Spannrahmen aus jeweils vier Rahmenteilen mit schwenkbar an diesen gelagerten Spannklappen bestehen, wird für diese Merkmale an sich kein Schutz begehrt, sondern nur im Zusammenhang mit den übrigen Merkmalendes Anspruchs 1.

Die Vorrichtung weist also Spannrahmen auf, deren auf der Austragseite liegenden Teile in Vertikalrichtung verfahrbar sind, und zwar entsprechend den jeweiligen Höhenabmessungen des Fertigteils bezogen auf die Spannabene nach unten (austragseitiges Spannrahmenteil des unteren Spannrahmens) bzw. nach oben (austragseitiges Spannrahmenteil des oberen Spannrahmens), so daß das gesamte Fertigteil ausgeschoben werden kann. Die übrigen Rahmenteile bleiben bis zum Auswerfen des Fertigteils in Spannposition. Mit dem Auswerfen des Fertigteils werden gleichzeitig zwei neue Platten in die Spannrahmen geschoben. Der Herstellungszyklus beginnt von neuem. Mit der Vorrichtung nach der Erfindung, bei der der Beschickungi- und Austragvorgang etwa in einer Ebene und in einem Fluß erfolgen, kann der Herstellungsvorgang weitgehend automatisch durchgeführt werden, so daß lohnintensive Handarbeiten entfallen. Die Spannrahmen ermöglichen ein einwandfreies Spannen und Abstützen; Faltenbildung wird wirksam verhindert.

Durch die kompakte Ausbildung der Vorrichtung ergeben sich verhältnismäßig kleine Vorschub- bzw. Verfahrwege. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden präzisionsgenaue Hohlkörper herstellbar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers wird nun anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung in abgebrochener Darstellung mit zwei Spannrahmen und mit einer an der Eingabeseite angeordneten Beschickungsvorrichtung,

F i g. 2 eine raumbildliche Darstellung der beiden Spannrahmen der Vorrichtung nach F i g. 1,

F i g. 3 eine Seitenansicht des Längsrahmenteils eines der Spannrahmen nach F i g. 2 in vergrößerter abgebrochener Darstellung,

Fig.4 einen Querschnitt durch das Längsrahmenteil gemäß der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3 in vergrößerter Darstellung und

Fig.5 einen vergrößerten Querschnitt durch das Längsrahmenteil gemäß der Schnittlinie V-V in F i g. 3.

Innerhalb eines rahmenartig ausgebildeten Gehäuses 1 befinden sich ein feststehender Untertisch 2 und ein in Höhenrichtung, also vertikal, verfahrbarer Obertisch 3. Am Untertisch 2 ist ein Unterwerkzeug 4 aufgespannt, das zur Herstellung einer Halbschale eines Surfbrettes dient, während der Obertisch 3 ein Oberwerkzeug 5 zur Herstellung der anderen Halbschale trägt Um die Vakuumverformung vornehmen zu können, sind die Werkzeuge 4 und 5 porös ausgebildet bzw. mit Entlüftungsbohrungen ausgestattet.

Sowohl dem Oberwerkzeug 5 als auch dem Unterwerkzeug 4 ist jeweils ein Spannrahmen 6 bzw. 7 zugeordnet, die über am Obertisch hängend angeordnete Arbeitszylinder 8 bzw. am Untertisch 2 stehend angeordnete Arbeitszylinder 9 mit dem Obertisch 3 bzw. dem Untertisch 2 verbunden sind. Der Obertisch 2 und damit das Oberwerkzeug 5 und der obere Spannrahmen 6 ist an Hydraulikzylindern 10 aufgehängt, die an der Oberplatte 11 des Gehäuses 1 befestk;. sind. Durch die Ärbeits- bzw. Hydraulikzylinder S, 9, iö iäßt sich der Obertisch 3 mit dem Oberwerkzeug 5 und dem oberen Spannrahmen 6 in Höhenrichtung verlagern, d. h. vom Untertisch 2 weg bzw. zum Untertisch 2 hin verfahren, während die beiden Spannrahmen 6 und 7 unabhängig vom Obertisch 3 bzw. Untertisch 2 gleichfalls in Höhenrichtung verlagerbar sind, also relativ zum Untertisch 2 und damit dem Unterwerkzeug 4 bzw. relativ zum Obertisch 3 und damit dem Oberwerk^eug 5 vertikal verfahrbar sind.

Jeder der beiden Spannrahmen 6, 7 besteht aus zwei Rahmenteilen 15 und 16 und den jeweils stirnseitig angeordneten, die beiden Rahmenteile 15 und 16 miteinander verbindenden Rahmenteilen 17 und 18. Dabei sind die Rahmenteile 17 im Bereich der Eingabeseite (Pfeil A) und die beiden Rahmenteile 18 im Bereich der Ausgabeseite vorgesehen. Die Spannrahmen 6, 7 tragen Vorschubeinrichtungen 19, die die eingegebenen Plat-

hO ten 37 aus Kunststoff in die Spannrahmen 6, 7 ziehen, wobei jeweils eine Platte 37 in den Spannrahmen 6 und eint Platte 37 in den Spannrahmen 7 gelangt.

Die Rahmenteile 15,16,17 und 18 der Spannrahmen 6 und 7 sind im wesentlichen als L-förmige Profilleiste 20 gestaltet. Am freien Ende des senkrecht gerichteten Schenkels 21 ist eine Leiste 22 angeschweißt, die eine durchgehende Leiste 23 trägt. Im Schenkel 21 ist in Wälzlagern 24 und 25, die in einer mit dem Schenkel 21 verschweißten Lagerbüchse 26 gehalten sind, ein Achsstummel 27 drehbar gelagert, auf dem ein Rad 28 drehfest, angeordnet ist. Der Mantel des Rades 28 besteht zweckmäßigerweise aus einem Material mit hohem Reibungsbeiwert. Am Rad TS liegt ein unter Federspannung "te.hendes Gegenrad 29 an. Das Gegenrad 29 ist frei drehbar in einem federnd nachgiebig am Spannrahmen 6 bzw. 7 befestigten Trägerbock 30 gelagert, der das Gegenrad 29 an das Rad 28 angepreßt hält.

Am Spannrahmen 6 und 7 — dargestellt an einem Rahmenteil 15 — sind verschwenkbare Spannklappen 34 angeordnet, die ringsum verlaufend an sämtlichen Rahmenteilen 15, 16, 17 und 18 vorgesehen sind. Die Spannklappen 34 sind schwenkbar an den Profüleisten 20 angelenkt und stehen unter der Wirkung von als Schenkelfeder ausgebildeten Federn 35, die bestrebt sind, die Spannklappen 34 nach oben zu verschwenken. Über den Spannklappcn 34 sind eine Anzahl von Kurzhubzylindern 36 angeordnet, die bei Betätigung die Spannklappen 34 in die in Fig.6 gezeigte Spannposi-

tion bringen und in dieser Position halten, bei der die Platte 37 fest eingespannt ist Die Platte 37 liegt dabei zwischen der Leiste 22, auf der sie durch die Spannklappe 34 abgestützt gehalten ist. Die Spannklappen 34 sind L-förmig ausgebildet; zur Anlage an die Platte 37 kommt das freie Ende des Vertikalschenkels 38 der Spannklappe 34. Seitlich wird die jeweilige Platte 37 durch die Leisten 23 geführt. Im Bereich der Spannklappen 34 sind die Rahmenteile 15,16,17 und 18 verstärkt, und zwar ist an der Rückseite der Profilleiste 20 eine Profilleiste 39 angeschweißt, während weiterhin eine die Profilleisten 20 und 39 verbindende Leiste 40 an beiden Profilen angeschweißt ist.

Insgesamt zeigt sich also, daß die einzelnen Rahmenteile der Spannrahmen 6 bzw. 7 im Querschnitt etwa U-förmig ausgebildet sind und zwischen beiden Schenkeln zum einen die Spannklappen 34 mit den Kurzhubzylindern 36 und zum anderen — zumindest an einem der Rahmenteile 15 bzw. 16 — die Vorschubeinrichtungen 19 angeordnet sind, die die Leiste 22 durchdringen. Die Spannklappen 34 sind im Einlaufbereich abgerundet (Abrundung 47), um das Einlaufen der Platten 37 in den jeweiligen Spannrahmen 6 bzw. 7 zu erleichtern.

Um das Ausschieben des nicht dargestellten Fertigteils, das nach der Verformung der Platten 37 eine ge- wisse Höhe aufweist, zu ermöglichen, sind die an der Ausgabeseite angeordneten Rahmenteile 18 der Spannrahmen 6 und 7 so gestaltet, daß sie nach unten bzw. nach oben um die jeweiligen Höhenabmessungen verfahrbar sind. Die Spannklappen 34 dieser Rahmenteile 18 sind dabei um 90 nach oben verschwenkbar und fahren zusammen mit dem Unterprofil nach unten bzw. oben weg.

Im folgenden wird nun die Wirkungsweise der Vorrichtung beschrieben.

In der Ausgangsposition vor dem Einführen der Platten 37 nimmt der Obertisch 3 eine mittlere Position ein; gleichzeitig >.st der obere Spannrahmen 6 abgesenkt, während der untere Spannrahmen 7 angehoben ist, derart, daß die beiden Spannrahmen 6 und 7 weitgehendst einander angenähert sind. Die Spannklappen 34 sind geöffnet Eine nicht dargestellte Heizung befindet sich außerhalb der Vorrichtung.

Nunmehr werden zwei Platten 37 eingegeben, von denen die eine dem oberen Spannrahmen 6 und die andere dem unteren Spannrahmen 7 zugeführt wird. Die Vorschubeinrichtungen 19 ziehen die Platten in die Spannrahmen 6, 7 ein. Haben die Platten 37 die erforderliche Lage innerhalb der Spannrahmen 6, 7 eingenommen, schließen die Spannklappen 34; die Platten 37 sind nun im jeweiligen Spannrahmen 6 bzw. 7 eingespannt

Nun wird der Obertisch 3 und damit auch der obere Spannrahmen 6 in die obere Position angehoben. Zwischen beiden Spannrahmen 6 und 7 — und damit zwi- sehen den beiden in ihnen eingespannten Platten 37 — ist jetzt ein genügend großer Abstand, so daß von hinten her die Heizung zwischen die Platten 37 eingefahren werden kann. Die Heizung beheizt nun die obere Platte 37 (von unten her) und die untere Piatte 37 (von oben her). Die beiden Platten 37 werden also an den beiden zueinander gewandten Seiten aufgeheizt und zwar solange, bis zweierlei erreicht ist: Zum einen müssen die Platten 37 über die gesamte Dicke genügend plastifiziert sein, um eine Vakuumverformung zu ermöglichen. Zum anderen müssen die einander zugewandten Seiten der Platten 37 eine genügend hohe Temperatur aufweisen, um eine Verschweißung bei Berührung und Druck zu gewährleisten. Um den Temperaturgradienten innerhalb der Platten 37 den Erfordernissen entsprechend beliebig beeinflussen zu können, sind dabei die beiden Heizfelder der Heizung in ihrer Intensität stufenlos steuerbar.

Während der Heizzeit hängen die Platten 37 frei in der Luft, was bei Platten 37 der hier verarbeiteten Breite noch möglich ist, ohne daß der Durchgang .(Gefahr der Annäherung der oberen Platte 37 an die Heizung) zu groß wird.

Nach Ablauf der Heizzeit fährt die Heizung zurück. Die Spannrahmen 6 und 7 bewegen sich gegen die zugeordneten Formhälften, d. h. der obere Spannrahmen 6 gegen das Oberwerkzeug 5 und der untere Spannrahmen 7 gegen das Unterwerkzeug 4, dichten gegen diese ab, was zwischen der Leiste 22 des jeweiligen Spannrahmens 6 bzw. 7 mit einer nicht dargestellten Dichtung erfolgt, und das Vakuum schaltet ein. Der atmosphärische Druck preßt nun die plastifizierten Platten 37 gegen die jeweilige Formkontur.

Sobald die Ausformung erreicht ist, fährt das Oberwerkzeug 5 zusammen mit dem oberen Spannrahmen 6 gegen das Unterwerkzeug 4 ab und baut Druck auf. Beide Formhälften, die am umlaufenden Rand des Formteils exakt aufeinandergepreßt sein müssen, fahren zusammen und verschweißen die beiden Platten 37 — die nach der Vakuumverformung Halbschalen bilden — entlang dieser Kontur.

Nun läuft die Abkühlphase ab, während der die Halbschalen ihre Temperatur an die Formhälften abgeben, die zu diesem Zweck aus einem gut wärmeleitfähigen Material, z. B. Aluminium, bestehen. Die Abkühlungsgeschwindigkeit kann durch Temperatursteuerung der Form optimal eingestellt werden.

Zur Entfernung wird in beide Formhälften Luft eingeblasen. Gleichzeitig fährt das Oberwerkzeug 5 in die mittlere Position hoch bei gleichzeitigem Ausfahren des oberen Spannrahmens 6 (nach unten), so daß die beiden Spannrahmen 6 und 7 relativ zueinander stehenbleiben. Sobald der Hub des oberen Spannrahmens 6 ganz ausgefahren ist der Obertisch 3 jedoch noch weiter hebt werden beide Spannrahmen 6 und 7 gemeinsam angehoben und das Formteil somit aus der unteren Formhälfte ausgehoben. Bei Erreichen von »Obertisch Mitte« liegt also das Formteil noch eingespannt in den beiden Spannrahmen 6,7, die sich jedoch gemeinsam aus Ober- und Unterform herausbewegt haben.

Jetzt öffnen sämtliche Spannklappen 34, die ausgabeseitig angeordneten Rahmenteile 18 der Spannrahmen 6, 7 fahren weg und die Vorschubeinrichtungen 19 transportieren das Formteil aus den Spannrahmen *, 7 nach rechts hinaus.

Eine weitere Automatisierung wird durch eine auf der Eingabeseite angeordnete Beschickungsvorrichtung 41 erreicht

Sämtliche Bewegungsabläufe, die Entlüftungs- bzw. Belüftungsvorgänge, der Heizvorgang usw. werden über Mikroprozessoren gesteuert, mit denen gleichzeitig eine Überwachung der einzelnen Funktionsabläufe möglich ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen eines im wesentlichen aus zwei Halbschalen gebildeten Hohlkörpers, insbesondere eines Surfbrettes, durch gleichzeitiges Vakuumverformen von zwei großformatigen, durch Erwärmen plastifizierten Platten aus thermoplastischem Kunststoff und nachfolgendes Verschweißen des noch plastifizierten oder teilplastifizierten Randbereiches der beiden Halbschalen unter Druck, mit einem ein Unterwerkzeug für das Vakuumverformen der unteren Halbschale tragenden feststehenden Untertisch sowie mit einem vertikal verfahrbaren, ein Oberwerkzeug für das Vakuumverformen der oberen Halbschale tragenden Obertisch, mit je einem dem Unterwerkzeug und dem Oberwerkzeug zugeordneten, vertikal mittels Führungsstangen geführten Spannrahmen für die seitlich in den zugeordneten Spannrahmen einführbaren Platten und mit einer in den 'Bireich zwischen dem Unterwerkzeug und dem Oberwerkzeug einfahrbaren Heizung für das Plastifizieren der beiden Platten, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannrahmen (6 und 7) aus jeweils vier Rahmenteilen (15,16,17 und 18) mit schwenkbar an den Rahmenteilen (15,16,17 und 18) gelagerten Spannklappen (34/ bestehen und daß zum seitlich freien Herausschieben des Hohlkörpers das der Austragseite der Vorrichtung zugeordnete Rahmenteil (18) des unteren Spannrahmens (7) nach unten und des oberen Spannrahmens (6) nach oben verlagerbar angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der unier Wirkung von Federn (35) stehenden Spannklappen (34) ^.m den Spannvorgang bewirkender Kurzhubzylinder (36) zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannklappen (34) des verlagerbaren Rahmenteiles (18) um 90° nach oben von der Spannfläche weg verschwenkbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rahmenteil (15, 16,17 und 18) der Spannrahmen (6 und 7) aus miteinander verschweißten Leisten (22, 40) und Profilleisten (20,39) besteht, von denen die untere Leiste (22) die Abstützung für die eingeschobene und eingespannte Platte (37) und eine an dieser Leiste (22) befestigte weitere Leiste (23) den seitlichen Anschlag und die seitliche Führung für die Platte (37) bilden.