DE3234545C2 - Vorrichtung zum Herstellen von SMC-Teilen - Google Patents

Abstract

Teile aus gegossenem Blechverbundmaterial (SMC) werden durch Überführen einer Form (18) zu einer Hauptpresse (10) und zu zusätzlichen Pressen (12, 14) und durch Vollziehen eines wirksamen Vorganges während der Überführung der Form erzeugt. In der Hauptpresse (10) wird ein SMC-Blech (16) in eine gewünschte Form gepreßt und gehärtet. In den zusätzlichen Pressen erfolgen die anderen Vorgänge, wie das Beladen mit dem SMC-Blech (16), das Schließen und Öffnen der Form (18), das Entnehmen des fertigen Teiles u.dgl. Zwischen den benachbarten Pressen sind Überführungsvorrichtungen vorgesehen, um damit die Pressen mit der Form zu versorgen. Auf den Überführungsvorrichtungen befinden sich Nivelliervorrichtungen (52) zum Abstützen der oberen Form (42). Während der Überführung des SMC-Bleches (16) wird das Material dieses Bleches kontinuierlich durch einen Fließvorgang in den Formhohlraum (30) gefüllt, und zwar infolge der vorhergehenden Vorgänge, durch Steuern der Nivelliervorrichtungen. Der Betrieb ist mit dem nachfolgenden Preßvorgang verbunden, bevor das Härten eingesetzt wird. Dieses Verfahren kann zufriedenstellend auf Massenproduktionssysteme, wie Automobile od.dgl., angewendet werden.

Description

Die ErfinduBg- bezieht sich auch eine Vorrichtung zum Herstellen von SMC-Teilen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

SMC-Materialien sind Verbundmaterialien, verstärkt durch wärmehärtende Kunststoffe, wie ungesättigte Polyesterharze mit Glasfasern, welche seit einiger Zeit für Teile von Automobilen o. dgl. anstai: von Metallblechen verwendet werden. Bisher wurden SMC-Teile durch herkömmliche hydraulische Preßsysteme hergestellt (Modem Plastics International, März 1981, Heft 3, Seite 46—49). Das für den bekannten Herstellungsvorgang typische Betriebst jb- und -zeitdiagramm ist der Fig. 1 der Zeichnungen zu entnehmen.

Das Verfahren besteht aus dem Beladen der Form mit einem SMC-Rohling (A), dem Schlief ~.n einer Form (B), dem Gelieren des SMC-Rohlings, dem Fließen und Füllen des SMC-Rohiiiigs in den Formhohiraum (C), Pressen und Härten des SMC-Rohlings (D), Öffnen der Form (E), Entnehmen des geformten SMC-Teiles (F), und dergleichen. Verschiedene Untersuchungen wurden dahingehend unternommen, die Zykluszeit für die Herstellung der SMC-Teile zu verkürzen. Jedoch machen es Besonderheiten der SMC-Materialien, wie das Härten durch chemische Reaktionen, unmöglich, die Zykluszeit bei einer hohen Reduktionsrate zu verkürzen.

Die Erfinder haben das vorgenannte Zykluszeitdiagramm für die Überwindung der genannten Nachteile analysiert. Als Resultat dieser Analyse haben die Erfinder herausgefunden, daß die Preß- und Härtezeit mehr als die Hälfte der Zykluszeit ausmacht. Die restlichen Arbeitsvorgänge werden für die pressenlosen Vorgänge verbraucht, wie das Beiaden mit dem SMC-Rohling, das Schließen und öffnen der Form u. dgl. Beim Pressen und Härten der SMC-Rohlinge ist eine vorbestimmte große Preßkraft erforderlich. Jedoch kann bei den pressenlosen Verfahrensschritten der Betrieb wirksamer durch eine viel geringere Energie vollzogen werden als die Preßenergie, ohne daß eine solch große Kraft erforderlich ist. Weiterhin ist aus F i g. 1 ersichtlich, daß zunächst der Vorgang innerhalb eines extrem kurzen Hubes durchgeführt werden kann. Jedoch später sollte ein langer Hub bei den Betriebsvorgängen erforderlich sein. Die herkömmlichen SMC-Preßsysteme sind unwirtschaftlich und von geringer Produktivität.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß durch Verkürzen der Zykluszeit SMC-Teile produktiver hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst

Durch diese erfindungsgemäße Lösung erfolgt im Prinzip eine örtliche Trennung der Verfahrensschritte unter Verwendung mehrerer Pressen. Dabei ist die Form selbst mit einer Schließvorrichtung versehen, deren Schließkraft gesteuert werden kann. Somit ist es möglich, einzelne Verfahrensschritte in den ver&.iiiedenen Pressen gleichzeitig durchzuführen. Darüber hinaus ist es durch die Schließvorrichtung möglich, bestimmte Verfahrensschritte während des Oberführens zwischen den Pressen durchzuführen. Dies führt grundsätzlich zu einer gesteigerten Produktivität bei der Herstellung von SMC-Teilen, ohne die Kosten im Verhältnis zur Produktivität anzuheben.

Gemäß der beanspruchten Lösung erfolgt das Pressen und Härten in der kurzhubigen Hauptpresse. Die anderen pressenlosen Vorgänge erfolgen in den zusätzliehen Pressen gleichzeitig. Somit kann die Formzykluszeit auf nahezu die Hälfte der herkömmlichen Zeit produziert werden, und zwar in Abhängigkeit von den verwendeten Materialien und den Formdimensionen. Wenn der SMC-Rohüng kontinuierlich in den Formhohlraum fließt und diesen ausfüllt und zwar mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch Steuern der Schließvorrichtung mit paraL'?! zur oberen Form liegender unterer Form während der Überführung, und wenn das SMC-Teil kontinuierlich durch die Belastung beim Pressen und Härten ausgebildet wird, kann das SMC-Teil mit gleichförmiger Dicke und Festigkeit präzise hergestellt werden. Die Aufteilung der Pressen in die langhubige Pressen mit geringer Kraftaufwendung und die kurzhubige Presse mit großer Kraftaufwendung erbringt nicht nur eine Einsparung an Energie, sondern auch dadurch, daß ein kleines Volumen der Hauptpressenzyiinder eine geringere Kompressibilität des hydraulischen Öles verursacht, eine bessere Ansprechbarkeit, Positioniergenauigkeit und Drucksteiwgenauigkeit.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein typisches Zykluszeitdiagramm für das Herstellen von SMC-Teilen gemäß dem Stand der Technik, F i g. 2 eine schematische Teilschnitt-Seitenansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung,

F ί g. 3 eine schematische, fragmentarische Schnittansicht der Schließ- und Nivelliervorrichtung, und

F i g. 4 und 5 jeweilige schematische, fragmentarische Schnitt-Seitenansichten der Vorrichtung gemäß der einzelnen Verfahrensschritte zum Ausbilden der SMC-Teile.
F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform eines bevorzugten Systems, welche eine Hauptpresse 10, zwei zusätzliche Pressen 12,14, zwei Überführungsvorrichtungen (nicht dargestellt) und dergleichen umfaßt. Die Hauptpresse 10 ist gemäß einer vorbestimmt großen Preßkraft und einem kurzen Hub kompakt konstruiert und wird dazu

co verwendet, einen SMC-Rohling 16 in einer Form 18 zu pressen und zu härten. Die Presse hat einen hydraulischen Zylinder 20 für eine bestimmt große Preßkraft und einen kurzen Hub. Dieser hydraulische Zylinder 20 befindet sich am oberen Rahmen 22 und ist mit einer steifen, sich bev/egenden Platte 24 versehen, welche in einem Ständer 26 verschiebbar ist. Die Platte 24 ist so angeordnet, daß sie sich in vertikaler Richtung gegenüber einem unteren Rahmen 28 mittels des Zylinders 20

entsprechend einem Servosteuersystem (nicht dargestellt) oder dergleichen verschiebemäßig bewegt.

Zwischen der Platte 24 und dem unteren Rahmen 28 befindet sich die Form 18, welche geschlossen wird, indem sie in der zusätzlichen Presse 12 auf eine vorbestimmte Höhe abgesenkt wird. In der Form 18 wird der SMC-Rohling 16 in den Formhohlraum 30 gepreßt, um die gewünschte Form zu erhalten.

Die zusätzlichen Pressen 12,14 sind symmetrisch zur Hauptpresse 10 konstruiert und parallel zur Hauptpresse 10 angeordnet Sie sind einfach so konstruiert, daß sie lediglich eine vorbestimmte geringe Kraft ausüben müssen und dabei jedoch einen sehr langen Hub vollziehen. Die zusätzlichen Pressen werden für die wesentlichen pressenlosen Vorgänge verwendet, wie das Beladen der Form mit dem SMC-Rohling 16, das Schließen und Öffnen der Form 18 und das Entnehmen des SMC-Teiles 32 und dergleichen. Auf dem unteren Rahmenteil 40 sind die zusätzlichen Pressen mit einer Vielzahl von Hebezylindern 34, 36 einer vorbestimmten geringen Hubkraft und einem langenHub versehen, um das obere Rahmenglied 38 zu bewegen. Eine obere Form 42 ist abnehmbar am trägerförmigen oberen Rahmenglied 38 durch Klemmvorrichtungen 44, 46 befestigt und wird auf geeignete Weise durch die Hebezylinder 34, 36 bewegt. Die untere Form 48 ist an einer Grundplatte 50 befestigt und so angeordnet, daß sie sich an einer vorbestimmten Lage auf dem unteren Rahmenglied 40 oder dem unteren Rahmen 28 befindet. Die Grundplatte 50 ist hin- bzw. herbeweglich angeordnet, um zwischen der Hauptpresse 10 und den zusätzlichen Pressen 12,14 durch jede der Überführungsvorrichtungen (nicht dargestellt), wie hydraulische Zylinder oder dergleichen, überführt zy werden. Die Form 18, die durch Schließen der abnehmbaren oberen Form 42 mit der unteren Form 48 gekuppelt wird, wird auf geeignete Weise von der Grundplatte getragen.

An den vier Ecken der Grundplatte 50 befinden sich Schließ- und Nivelliervorrichtungen 52, wie beispielsweise servomechanische Betätiger. Sie sind jeweils vertikal ausgerichtet, so daß sie die obere Form 42 parallel zur unteren Form 48 halten. Sie werden zusammen mit der Grundplatte 50 im Zustand des Stutzens der oberen Form 42 parallel mit der unteren Form 48 überführt. Jede der Schließ- und Nivelliervorrichtungen 52 umfaßt entsprechend F i g. 3 einen hydraulischen Zylinder 54 vorbestimmter Kraft, eine Steuereinheit 56 und eine Positionierstange 58 für das Betätigen des Zylinders 54 in eine gewünschte Lage und dergleichen. Beim Betrieb betätigt ein durch einen Impulsmotor 62 der Steuereinheit 56 betriebenes Servoventil 60 den vertikal fixierten hydraulischen Zylinder 54. Die Bewegung der bewegten Stange 64 wird auf das Servoventil 60 übertragen, und zwar durch die Positionierstange 58. Die Stange 64 wird in eine vorbestimmte Lage gemäß der Instruktionen des Impulsmotors 62 bewegt. So wird jede Stange 64 des hydraulischen Zylinders 54 auf geeignete Weise geschwindigkeitsgesteuert und präzise parallel um einen gewünschten Betrag bewegt, weicher den Eingangsimpulszahlen des nicht dargestellten Steuerkastens entspricht.

Auf diese Weise wird die obere Form 42. welche durch die Schließ- und Nivelliervorrichtungen 52 abgestützt wird, in Berührung mit den Umfangsflächen vertikal mit hoher Genauigkeit der Positioniersteuerung und der Geschwindigkeitssteuerung entsprechend dem vorbestimmten Steuei programm bewegt. Das Bezugszeichen 66 bezeichnet die Überführungsschienen der Überführungsvorrichtungen.

Nachfolgend wird anhand der F i g. 4 bis 6 der Verfahrensablauf beschrieben.

Zunächst wird entsprechend F i g. 4 ein SMC-Rohling 16 auf die untere Form 48 der zusätzlichen Presse 12 aufgegeben, in der die obere Form 42 durch die Hebezylinder 34,36 auf eine bestimmte Höhe angehoben worden ist Dann wird die obere Form 42 gegen die untere Form 48 abgesenkt, was durch gleichzeitiges Bewegen der Hebezylinder 34,36 erfolgt. In einer vorbestimmten Höhe wird die obere Form 42 vom oberen Rahmen 38 abgenommen, was durch Abklemmen der Klemmvorrichtungen 44,46 erfolgt Dabei erfolgt ein weiches Ablegen auf die Nivelliervorrichtungen 52. Die Schließ- und Nivelliervorrichtungen 52 betätigen die hydraulischen Zylinder 54 und senken die obere Form 42 mit gleichförmiger Geschwindigkeit ab, um den SMC-Rohling 16 entsprechend F i g. 4 durch Steuern des Drucks und der Lage entsprechend den programmierten Befehlen leicht zu pressen. Dann wird die obere Form 42 gleichförmig und parallel zur unteren Form 48 geschlossen. Wenn die obere Form 42 in .iie untere Form 48 entsprechend der vorstehenden Ausführungen auf geeignete Weise erwärmt werden, wird der SMC-Rohling 16 erweicht und fluidisiert, damit es fließt und in den Formhohlraum 30 nur durch die Last gefüllt wird, die so klein ]st wie das Gewicht der oberen Form 42. Daher genügt für die zusätzlichen Pressen 12, 14 eine vorbestimmte kleine Kraftaufwendung und somit eine einfaehe Konstruktion. Die Fließ- und Füllzeit, die Fließ- und Füllmenge und dergleichen werden durch die Nivelliervorrichtungen 52 mittels programmierten Befehlen des Steuerkastens gesteuert Wenn die obere Form 42 durch die Schließ- und Nivelliervorrichtungen 52 gesteuert wird, kann der SMC-Rohling 16 präzise und gleichförmig in den Formhohlraum 30 fließen und diesen ausfüllen.

Während dieser Zeit wird in der Hauptpresse i0 der SMC-Rohling 16 in der Form 18, welche entsprechend der vorstehenden Ausführungen in der anderen zusätzlichen Presse 14 geschlossen wurde, durch einen hydraulischen Zylinder 20 mit großer Preßkraft gepreßt und gehärtet, um in eine gewünschte Form gebracht zu werden, wie dies in Fig.4 dargestellt ist. Wenn die Hauptpresse 10 nur für das Pressen und Härten des SMC-Rohlings in der Form 18 verwendet wird, kann dies ausreichend durch den hydraulischen Zylinder 20 mit einer vorbestimmten großen Preßkraft und einem kurzen Hub vollzogen werden, d. h. also ohne einen Zylinder mit langem Hub und großer Preßkraft. Konsequenterweise ist es nicht erforderlich, eine Konstruktion großer Größe und ausreichender Steifigkeit, wie bisher, vorzusehen. Vielmehr ist entsprechend der Darstellung in den Figuren eine kompakte Konstruktion möglich.

V» er,n der SMC-Rohling 16 vollständig gepreßt und gehärtet ist, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist, wird die Platte 24 angehoben und die Form zur Zusätzlichen Presse 14 mittels der Überführungsvorrichtung ausgetragen und gleichzeitig die andere Form 18, welche entsprechend der verstehenden Ei-wähnung in der anderen zusätzlichen Presse 12 geschlossen wurde, in die vorbestimmte Lage in der Hauptpresse 10 mittels der anderen Überführungsvorrichtung gebracht. Während der Überführung der Form 18 wird das obere Formteil 42 kontinuierlich mit dem unteren Formteil 48 geschlossen gehalten, und zw ir in paralleler Ausrichtung durch Steuerung der Schließ- und Nivelliervorrichtungen infolge auf den zuvor erwähnten, vorhergehenden Vor-

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gang, und der SMC-Rohling 16 fließt kontinuierlich in den Formhohlraum 30 und wird somit in diesen gefüllt, so daß es den Hohlraum 30 voll ausfüllt. In diesem Zustand wird die Form in die Hauptpresse 10 gebracht, bevor der Härtvorgang einsetzt. So können alle Vorgänge kontinuierlich entsprechend den SMC-chemischen Reaktionsfortschreitungen miteinander verknüpft werden. Daher kann die Fließ- und Füllzeit, insbesondere die Gelierzeit, auf einen möglichst langen Zeitraum verlängert werden. Der SMC-Rohling 16 kann fdcht in alle Ecken des Formhohlraumes 30 fließen und diese ausfüllen, da der Preß- und Härtvorgang und die restlichen Vorgänge voneinander getrennt sind und jeweilig getrennt voneinander durchgeführt werden können. In der Hauptpresse 10 wird entsprechend der Dar- stellung in F i g. 5 der SMC-Rohling 16 gleicherweise wie zuvor erwähnt gepreßt und gehärtet. Andererseits heben die Schließ- und Nivelliervorrichtungen 52 in der zusätzlichen Presse 14 das obere Formteil 42 an, die Hebezylinder 34,36 werden abgesenkt und die Klemmvorrichtungen 44, 46 klemmen das obere Formteil 42 hinsichtlich einer Befestigung unterhalb dem oberen Rahmenglied 38 und heben das obere Formteil 42 auf eine bestimmte Höhe. Dann wird das SMC-Teil 32 durch eine Abgabevorrichtung (nicht dargestellt) ausgeworfen, aus der Form 18 entfernt und den nächsten SMC-Rohling 16 auf das untere Formteil 48, wie dies bereits zuvor erwähnt wurde, aufgegeben.

Auf diese Weise werden durch austauschbares Überführen zur Hauptpresse 10 und in zusätzlichen Pressen 12 und 14 und durch kontinuierliches Fließen und Ausfüllen in den Formhohlraum 30 während der Überführung der Form 18 die SMC-Rohlinge 16 im Wechsel in die gewünschte Gestalt mit der gewünschten Dimension gebracht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

40

50 55 60 65

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Herstellen von SMC-Teilen durch Pressen, mit mindestens einer mit geringer Kraft Ianghubig und mit großer Kraft kurzhubig arbeitenden Presse, mit einer aus einem Oberteil oder einem Unterteil bestehenden Form, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei langhubige Pressen (12,14) und mindestens eine kurzhubige Presse (10) vorgesehen sind, daß die Form (18) eine Schließvorrichtung (52) aufweist die eine Nivelliereinrichtung zum Parallelhalten der unteren und oberen Formhälften ist, und daß der Preßdruck der Form (18) durch die Schließvorrichtung (52) steuerbar ist.