DE3234587C2

DE3234587C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von SMC-Teilen

Info

Publication number: DE3234587C2
Application number: DE3234587A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Masuda; Tsuneaki Takasago Hyogo Yashima
Original assignee: KAWASAKI YUCOH CO Ltd TAKASAGO HYOGO JP
Current assignee: KAWASAKI YUCOH CO Ltd TAKASAGO HYOGO JP
Priority date: 1981-09-26
Filing date: 1982-09-17
Publication date: 1985-07-18
Also published as: FR2513565B1; AU540092B2; GB2108422A; JPS6330847B2; AU8800282A; GB2108422B; FR2513565A1; DE3234587A1; JPS5871126A

Abstract

Beschichtete Teile aus geformtem Blechverbundmaterial (SMC) (30) werden durch Überführen von Formvorrichtungen (18) zu einer Hauptpresse (10) und Hilfspressen (12, 14) und durch Pressen und Härten von beschichteten SMC-Teilen während der Überführung der Formen erzeugt. In der Hauptpresse (10) wird das SMC-Blech in eine gewünschte Form gepreßt und gehärtet, wobei das geformte SMC-Teil in der Form beschichtet wird. In den Hilfspressen werden die anderen Vorgänge, wie das Beladen mit dem SMC-Blech (16), das Schließen und Öffnen der Form (18), das Entnehmen des Teiles (30) u.dgl. durchgeführt. Zwischen den benachbart angeordneten Hilfspressen und Hauptpresse sind Überführungsvorrichtungen angeordnet, um die Formen diesen zuzuführen. Auf den Überführungsvorrichtungen sind Nivellierungsvorrichtungen (52) angeordnet, die dem Abstützen der oberen Form (42) dienen. Während der Überführung des beschichteten SMC-Teiles (30) wird dieses in der Form durch geeignetes Steuern der Nivellierungsvorrichtungen gepreßt und gehärtet. Dieses Verfahren kann ausreichend auf die Massenproduktion, wie für Automobile u.dgl., angewendet werden.

Description

a) Einlegen des Rohlings und Schließen der Form in einer ersten Presse;

b) Überführen der Form in eine zweite Presse, in der das Umformen und Härten und ein anschließende? Beschichten des umgeformten SMC-Teils trtolgt. und

c) Überführen der Form in eine dritte Presse, in der die Form geöffnet und das fertige SMC-Teil entnommen wird, wobei beim Oberführen das beschichtete SMC-Teil in der Form bei Parallelhaltung der Formhälficn gepreßt und gehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Überführens der Form von der ersten zur zweiten Presse der SMC-Rohling so ins Fließen gebracht wird, daß er den Formhohlraum ausfüllt

3. Verfahren n?.ch Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem BeK lichten die Formteile voneinander wegbewegt werden und das Beschichtungsmaterial in die weitgehend geschlossene Form eingebracht wird.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, mit mindestens einer mit geringer Kraft langhubig 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 kurzhubigc Presse (10) vorgesehen sind, daß die Form (18) eine Schließvorrichtung (52) aufweist, die eine Nivelliereinrichtung zum Parallclhalten der unteren und oberen Formhälften ist, und daß der Preßdruck der Form (18) durch die Schließvorrichtung (52) steuerbar ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von SMC-Teilen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 4.

SMC-Materialien sind Verbundmaterialien, verstärkt durch wärmehärtende Kunststoffe, wie ungesättigte Polyesterharze mit Glasfasern, welche seit einiger Zeit für Teile von Automobilen o. dgl. anstatt von Metallblechen verwendet werden. Bisher wurden SMC-Teile durch herkömmliche hydraulische Preßsysteme hergestellt (Modern Plastics International. März 1981, Heft 3. Seite 46—49). Das für den bekannten I lcrstclliingsvorgang typische Beiricbshub- und -z.cildiagramm ist der F i g. 1 der Zeichnungen zu entnehmen.

Das Verfahren besteht aus dem Beladen eines SMC-Rohlings (A), dem Schließen einer Form (B), dem Gelieren des SMC-Rohlings, dem Fließen und Füllen des SMC-Rohlings in den Formhohlraum (C), Pressen und Härten des SMC-Rohlings (D). öffnen der Form (E), Entnehmen des geformten SMC-Teiles (F), und dergleichen. Verschiedene Untersuchungen wurden dahingehend unterbrochen, die Zykluszeit für die Herstellung der SMC-Teile zu verkürzen. Jedoch machen e.-. Besonderheiten der SMC-Materialien, wie das Härten durch chemische Reaktionen, unmöglich, die Zykluszeit bei einer hohen Reduktionsrate zu verkürzen.

Weiterhin werden auf den meisten Oberflächen von SMC-Teilen, die durch Pressen erzeugt werden, kleine nadelfönnige Löcher und Senkmarkierungen o. dgL hervorgerufen. Somit wird das Äußere dieser Teile beschichtet, um ihre Oberflächenqualität zu verbessern. Wenn die SMC-Teile beim Formvorgang beschichtet werden, können die Oberflächen-Ungenauigkeiten aufgrund der Nadellöcher und der Senkmarkierungen beseitigt werden. Somit werden in einem nachfolgenden Prozeß das Aufsuchen der Narben und das einzelne Füllen derselben vermieden, um die Beschichtungskosten zu reduzieren. Jedoch wird weiterhin eine lange Zykluszeil durch das Beschichten und Pressen und Härten der beschichteten Teile in Anspruch genommen.

Die Erfinder haben das vorgenannte Zykluszeit'diagramm 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 Beladen 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. I ersichtlich, daß zunächst der Vorgang innerhalb eines extrem kurzen Hubes

«ο 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, ein Verfah-

ren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß durch Verkürzen der Zykluszeit beschichtete 3MC-TeHe produktiver hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

so kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche I und 4 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 verschiedenen Pressen gleichzeitig durchzuführen. Darüber hinaus ist es durch die Schließvorrichtung möglich, bestimmte Verfahrensschritte während des Überführens zwischen den Pressen durchzuführen. Dies führt grundsätzlich zu einer gesteigerten Produktivität bei der Herstellung von SMC-Teilen, ohne die Kosten im Verhältnis zur Produktitivüt nn/uhebcn, und dies auch dünn, wenn ein Bc-

bi schichten der SMC-Tcilc erfolgt.

Gemäß der beanspruchten Lösung erfolgt das Pressen und Härten in der kurzhubigen Hauptpresse. Die anderen pressenlosen Vorgänge erfolgen in den zusatz-

lichen 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-Rohling kontinuierlich in den Formhohjraum fließt und diesen ausfüllt, und zwar mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch Steuern der Schließvorrichtung mit parallel zur oberen Form liegender unterer Form während der Oberführung, 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 Presse mit geringer Kraftaurwendung und die kurzhubige Presse mit großer Kraftaufwendung erbringt nicht nur eine Einsparung an Energie, sondern auch dadurch, daß ein kleines Volumen der Hauptpressenzylinder eine geringere Kompressibilität des hydraulischen Öles verursacht, eine bessere Ansprechbarkeit, Positioniergenauigkeit und Drucksteuergenauigkeit

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich üus den U nteransprüchen.

pie 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 eine? Ausführungsform einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens,

F i g. 3 eine schematische, fragmentarische Schnittansicht der Schließvorrichtung und

F i g. 4 und 5 jeweilige schematische, fragmentarische Schnitt-Seitenansichten der Vorrichtung gemäß der einzelnen Verfahrensschritte zum Ausbilden der SMC-Tei-Ie.

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 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 bewegenden 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 einen Servosteuersystem (nicht dargestellt) oder dergleichen bewegt. In der unteren Fläch? der Platte 24 befindet sich ein geeigneter, nicht dargestellter Injektor. Der Einlaß des Injektors ist durch einen nicht dargestellten flexiblen Schlauch mit einer nicht dargestellten Beschichtungsquelle zum Versorgen des Beschichtungsmateriais verbunden. Das Beschiehtungsmaterial ist ein flüssiges Einkomponenten- oder Zweikomponenten-Beschichtungsmaterial. 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 und entsprechend der vorstehenden Erwähnuna in der Form W beschichtet zu werden. Die zusätzlichen Pressen 12,14 sind 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 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 langen Hub 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 Oberführungsvorrichtungen (nicht dargestellt), wie hydraulische Zylinder oder dergleichen, überführt zu werden. Die Form 18, die durch Schließen der abnehmbaren oberen Form 42 mit der unteren Form 48 gekuppelt wird, wird von der Grundplatte getragen. An den vier Ecken der Grundplatte 50 befinden sich Schließvorrichtungen 52, wie beispielsweise servomechanische Zylinder. 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 Schließvorrichtungen 52 umfaßt entsprechend F i g. 3 einen hydraulischen Zylinder 54 vorbestimmter Kraft, eine Steuereinheit 56 und eine Positionierstange 58 für das Betätigen des Betätigers 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, welcher den Eingangsimpulszahlen des nicht dargestellten Steuerkastens entspricht. Entsprechend der Darstellung in F i g. 3

so sind die Schließvorrichtungen 52 jeweils mit einer Verriegelungsvorrichtung 66, wie einen Schließzylinder oder c*ifl am oberen Abschnitt der Zylinderstange 64 ausgerüstet. Die obere Form 42 ist abnehmbar auf die Schließvorrichtung;, ri 52 geklemmt, um so durch eine erforderliche Kraft das beschichtete SMC-Teil 32 zu härten.

Auf diese Weise wird die obere Form 42, welche durch die Schließvorrichtungen 52 abgestützt wird, in Berührung tnit den Umfangsflächen vertikal mit hoher Genauigkeit der Positioniersteuerung und der Geschwindigkeitssteuerung entsprechend dem vorbestimmten Steuerprogramm bewegt.

Das Bezugszeichen 68 bezeichnet die Überführungsschienen der Überfühl ungsvorrichtungen.

Nachfolgend wird anhand der F i g. 2, 4 und 5 der Verfahrensablauf beschrieben.

Zunächst wird entsprechend F i g. 2 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 Schließvorrichtungen 52 betätigen die hydraulischen Zylinder 54 und senken die obere Form 42 mit gleichförmiger Geschwindigkeit ab, um der. SMC-Rohling 16 entsprechen 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 die untere Form 48 entsprechend der vorstehenden Ausführungen auf geeignete Weise erwärmt werden, wird der SMC-Rohling 16 weich gemacht, damit er fließt und in den Formhohlraum 32 nur durch die BcIastung gefüllt wird, die dem Gewicht des oberen Formteils 42 entspricht. Daher genügt für die zusätzlichen Pressen 12, 14 eine vorbestimmte kleine Kraftaufwendung und somit eine einfache Konstruktion. Die Fließ- und Füllzeit, die Fließ- und Füllmenge und dergleichen werden durch die Schließvorrichtungen 52 mittels programmierten Befehlen des Steuerkastens gesteuert. Wenn der obere Formteil 42 durch die Schließvorrichtungen 52 gesteuert wird, kann der SMC-Rohling 16 präzise und gleichförmig in den Formhohlraum 32 fließen und diesen ausfüllen.

Während dieser Zeit wird in der Hauptpresse 10 der SMC-Rohling 16 in der Form 18, welche entsprechend der vorstehenden Ausführungen in der anderen zusätzlichen Presse 14 geschlossen wurde, durch einen hydrauiischen Zylinder 20 mit großer Preükraft gepreßt und gehärtet, um in die gewünschte Form gebracht zu werden, wie diese in Fig.2 dargestellt ist. Nachdem der SMC-Rohling 16 gepreßt und gehärtet worden ist, wird der Hauptzylinder 20 druckentlastet und der obere Formteil 42 wird leicht beispielsweise I bis 6 mm dadurch geöffnet, daß die Schließvorrichtung 52 parallel zum unteren Formteil 48 angehoben wird. Gleichzeitig wird der Formteil 42 durch die Verriegelungsvorrichtung 66 mit den Schließvorrichtungen 52 verriegelt. Wenn notwendig, wird der obere Formteil 42 zuvor mit diesen verriegelL Dann wird die Injektionseinheit in der Platte 24 betrieben und Beschichtungsmaterial vom Injektor über das SMC-Teil 30 gespritzt. Der obere Formteil 42 wird mit dem unteren Formteil 48 mit dem gewünschten leichten Spalt durch Steuern der Schließvorrichtungen 52 parallel gehalten. Das Beschichtungsmaterial wird gleichmäßig in gleichförmiger Dicke über das SMC-Teil 30 aufgebracht. Nach dem Beschichten wird die Platte 24 auf eine vorbestimmte Höhe angehoben und der obere Formteil 42 abgesenkt, um die Form 18 durch Zurückziehen der Schließvorrichtungen 52 zu schließen. Wenn die Hauptpresse 10 für das Pressen und Härten des SMC-Rohiings 16 verwendet wird und das geformte SMC-Teil 30 in der Form 18 beschichtet wird, kann es durch den hydraulischen Zylinder vorbestimmter Preßkraft und kurzem Hub ausreichend geformt werden.

Entsprechend der Darstellung in Fig.4 wird die Form 18 durch die Oberfuhrungsvorrichtung aus der zusätzlicnen Presse 14 herausgenommen. Während der Überführung wird der mit den Schließvorrichtungen 52 verriegelte obere Formteil 42 parallel zum unteren Formteil 48 dadurch abgesenkt, daü die Schließvorrichtungcn 52 entsprechend der programmierten Geschwindigkeit und der Drucksieucrungcn gesteuert werden, und das beschichtete SMC-Teil 30 wird durch die vorbestinimtc Kraft gepreßt und gehärtet. Wenn die das Pressen und Härten des beschichteten SMC-Teiler 30 bewirkende erforderliche Kraft nahezu von ¹Ao bis Ά der SMC-Preßkraft beträgt, wird das Beschichten zufriedenstellend durch die Schließvorrichtungen 52 durchgeführt, ohne daß die Hauptpresse betätigt werden muß. Daher kann der Vorgang während der Überführung der Form 18 erfolgen, so daß die Zykluszeit nur ein wenig oder kaum verlängert werden muß. obwohl das SMC-Teil 30 beschichtet wird. Andererseits wird die andere Form 18, welche entsprechend der vorstehenden Erwähnung in der anderen zusätzlichen Presse 12 geschlossen worden ist, gleichzeitig in die vorbestimmte Lage der Hauptprcssc 10 gebracht, und zwar durch die andere Überführungsvorrichtung. Während der Überführung der Form 18 wird der obere Formteil 42 kontinuierlich mit dem unteren Formteil 48 geschlossen gehalten, und zwar in paralleler Ausrichtung durch Steuerung der Nivclliervorrichtungen 52 infolge auf den zuvor erwähnten, vorhergehenden Vorgang.

Die Fließ- und Füllzeit, insbesondere die Gelicrzeit. kann b^im beschriebenen Verfahren auf einen möglichst langen Zeitraum verlängert werden. Das SMC-Rohling 16 kann leicht in alle Ecken des Formhohlraums 32 fließen und diese ausfüllen, da der Preß- und Härtvorgang und die restlichen Vorgangs voneinander getrennt sind und jeweilig getrennt voneinander durchgeführt werden können. In der Hauptpresse 10 wird entsprechend der Darstellung in Fig.5 der SMC-Rohling 16 gleicherweise wie zuvor erwähnt gepreßt und gehärtet. Andererseits heben die Nivelliervorrichtungen 52 in der zusätzlichen Presse 14 die obere Form 42 an, die Hebezylinder 34, 36 werden abgesenkt und die Klemmvorrichtungen 44,46 klemmen die obere Form 42 hinsichtlich einer Befestigung unterhalb dem oberen Rahmenglied 38 und heben die obere Form 42 auf eine bestimmte Höhe. Dann wird das SMC-Teil 42 durch eine Abgabevorrichtung (nicht dargestellt) ausgeworfen, aus der Form 18 entfernt und das nächste SMC-Blech 16 auf die untere Form 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 32 während der Üt.rführung der Form 18 die SMC-Bleche 16 im Wechsel in die gewünschte Gestalt mit der gewünschten Dimension gebracht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von SMC-Tcilcn durch Pressen, bei dem ein SMC-Rohling in eine aus einem Ober- und Unterteil bestehenden Form eingelegt, durch Pressen umgeformt, zum SMC-Teil gehärtet und aus der Form entnommen wird, wobei das Schließen und öffnen der Form mit langem Hub und geringer Kraft und das Pressen mit kurzem Hub und großer Kraft erfolgt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritle: