DE3242280C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Her­ stellen von Kotflügeln oder in gleicher Weise gekrümmten Gegen­ ständen.

Kotflügel oder in gleicher Weise gekrümmte Gegenstände wurden bisher so hergestellt, daß eine Kunststoffplatte in eine Preß­ maschine eingebracht, dort zunächst auf passende Bearbeitungs­ temperatur gebracht und dann umgeformt sowie gekühlt wurde. Danach wurde der geformte Kotflügel oder ein anderer, in gleicher Weise gekrümmte Gegenstand aus der Maschine entnommen, das über­ schüssige Kantenmaterial wurde entfernt und die Kanten wurden nachgearbeitet.

Es ist ferner bekannt (US-PS 41 61 383), bogenförmig gekrümmte Gegenstände aus einer Kunststoffbahn kontinuierlich auf dem Mantel einer umlaufenden Trommel herzustellen, wobei auf der dem Trommelmantel abgekehrten Seite der Werkstoffbahn ein zwei­ tes Formelement in Gestalt eines endlos umlaufenden Bandes an­ greift, das in Verbindung mit der entsprechend geformten Man­ telfläche der Trommel die Werkstoffbahn in Längsrichtung z. B. wellenförmig verformt. Anschließend werden von der so verform­ ten und gekrümmten Werkstoffbahn die einzelnen Gegenstände abgetrennt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das zuletzt genannte Verfahren bei der Herstellung von Kotflügeln und in gleicher Weise ge­ krümmten Gegenständen so zu vereinfachen, daß ein zweites, an der Werkstoffbahn angreifendes Formelement in Gestalt eines Endlosbandes nicht erforderlich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Kotflügeln oder in gleicher Weise gekrümmten Gegenständen U-förmigen Querschnitts mit fla­ chem Mittelteil und umgebogenen Randteilen aus einer warmum­ formbaren Werkstoffbahn, beispielsweise aus Thermoplast, vor­ geschlagen, bei dem von einer insgesamt flachen oder mit fla­ chem Mittelteil und umgebogenen Randteilen versehenen Werkstoff­ bahn ausgegangen wird, die auf Umformtemperatur eingestellt, vorgeschoben und durch kontinuierliches Auflegen und Andrücken auf den Mantel einer rotierenden Trommel bogenartig gekrümmt wird, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel, deren Breite der Breite des Mittelteils der Werkstoffbahn entspricht, größer als die Vorschubgeschwindigkeit der Werkstoffbahn gewählt wird, so daß hierdurch der Mittelteil der Werkstoffbahn gestreckt wird, und bei dem anschließend die gekrümmte Werkstoffbahn im erstarrten Zustand auf die gewünschte Länge geschnitten wird.

Wesentlich bei diesem Verfahren ist die am Mittelteil der Werk­ stoffbahn bewirkte Streckung, infolge deren die nach unten geführten Randpartien der Bahn nach unten gebogen werden bzw. faltenfrei gekrümmt werden, so daß die für einen Kotflügel typische Form entsteht.

Die Reibung zwischen Werkstoffbahn und Trommelmantel wird so eingestellt, daß die Werkstoffbahn von der Biegetrommel mit deren Eigengeschwindigkeit vorangezogen wird. Die Reibung zwischen Trommelmantel und Werkstoffbahn erzeugt man vorzugsweise durch eine in ihrer Anpreßkraft verstellbare, an der Werkstoff­ bahn angreifende Anpreßrolle. Erhöhen läßt sich diese Friktions­ wirkung noch durch innenseitig von der Trommel auf deren Mantel­ fläche wirkenden Sog. Auch das beim Abkühlen erfolgende Schrump­ fen des Plastwerkstoffes ist dem Haften der Bahn an der Trommel förderlich.

Dient als Ausgangsmaterial eine Werkstoffbahn in Form eines flachen Bandes, so wird der gegenseitige Abstand der nach unten gebogenen Ränder vorzugsweise durch ein positionsverstellbares Justierrollenpaar fixiert, dessen einzelne Rollen beidseits der Trommel angeordnet sind und an denen die sich niederbiegenden Randpartien der Werkstoffbahn entlanggleiten.

Im Mittelteil der Werkstoffbahn können mit Hilfe von in den Trommelmantel eingearbeiteten Formen in an sich bekannter Weise Rippen, Öffnungen, Halterungen und dergleichen ausgebildet wer­ den.

Ein wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß das Umformen der Werkstoffbahn unmittelbar mit deren Herstellung gekoppelt werden kann, wenn man die aus einem Extru­ der kommende Werkstoffbahn, gegebenenfalls über Preß- und Leitwalzen, auf die Trommel führt. Je nach Herstel­ lungstemperatur und Plastizitätseigenschaften der Werkstoffbahn wird ihre Temperatur auf einen für die anschließende Umformung passenden Wert eingestellt. Auf diese Weise wird die bei bekann­ ten Verfahren unerläßliche Erwärmung vor der Umformung vermie­ den.

Auch die für die Umformung selbst erforderliche Energie ist beträchtlich geringer als die bei der Umformung einer Halbzeug­ platte benötigte Energiemenge. Dazu kommen Arbeits- und Arbeits­ raumeinsparungen, da ja die Zwischenlagerung des Materials ent­ fällt.

Ein weiterer wichtiger Vorteil des Verfahrens ist die Rohstoff­ einsparung. Der von der Biegetrommel abgenommene Gegenstand ist, von einer minimalen Kantenendbearbeitung abgesehen, ein Fertig­ produkt. Von den Längskanten muß nur ein geringfügiger Überstand von 1-2 cm Breite entfernt werden. Man beläßt diese Breiten­ reserve an der Werkstoffbahn deshalb, weil es bei ihrem Aufbrin­ gen auf die Trommel unter Umständen zu einer seitlichen Schlen­ kerbewegung von 1-2 cm kommen kann. Eine absolut genaue Füh­ rung der Werkstoffbahn auf die Trommel ist nämlich kostspieli­ ger als das Nachputzen der Kanten und der damit verbundene Materialverlust. Bei den bisherigen Verfahren entstanden große Mengen an Abfall, die abgetrennt und zwecks erneuten Einschmel­ zens auf passende Größe zerkleinert werden mußten.

Schließlich besteht ein Vorteil der Erfindung auch noch in der erzielbaren, hohen Fertigungsgeschwindigkeit. Es ist möglich, etwa 60 Gegenstände pro Stunde nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren herzustellen.

Der erfindungsgemäß hergestellte Gegenstand hat gegenüber kon­ ventionell gefertigten Gegenständen auch eine höhere Festigkeit, da die Molekülstruktur des Plastikwerkstoffes beim Strecken eine Orientierung erfährt, wodurch die Festigkeit zunimmt.

Dient als Ausgangswerkstoff eine stranggepreßte, U-förmig pro­ filierte Halbzeug-Werkstoffbahn, deren Querschnitt schon ange­ nähert dem Querschnitt des zu fertigenden Kotflügels oder der­ gleichen entspricht, so läßt sich die Werkstoffdicke der Bahn beispielsweise durch Verstärken der Kanten oder Anformen eines Verstärkungssaumes oder durch Ausbildung längsgerichteter Verstärkungen regulieren. Die Verstärkungen können die Form längsgerichteter, flächiger Streifen haben und nur auf der einen Seite oder auf beiden Seiten der Bahn vorhanden sein. Sie können entweder nur in den umgebogenen Randpartien vorhanden sein, oder die Verstärkung kann auch eine an der gleichmäßig dicken Bahn angeformte, wellige Konfiguration bilden.

Bei der Verarbeitung profilierten, direkt aus der Strangpresse kommenden Halbzeugs wird dieses über eine Kühleinrichtung auf die Biegetrommel geleitet. Bei der Verarbeitung einer unprofi­ lierten, direkt aus der Strangpresse kommenden Werkstoffbahn wird diese vorzugsweise über Kalanderwalzen, die der Kotflügel­ oberfläche Glanz verleihen, und weiter über eine oder mehrere Leitwalzen auf die Biegetrommel geführt, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer passenden Wärmebehandlung. Zwischen der Umformungsstufe und der Durchtrennungs- oder Schneidstufe ist die Bahn auf eine für das Durchtrennen passende Temperatur zu kühlen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens umfaßt eine rotierende Trommel, auf welche die zusammen­ hängende Werkstoffbahn zum Biegen geführt wird. Der Radius der Trommel entspricht im wesentlichen dem Krümmungsradius des zu fertigenden Kotflügels oder dergleichen. Der Krümmungsradius des Kotflügels wird jedoch vom Betrag der Zugkraft mitbestimmt. Mit wachsender Zugkraft nimmt der Krümmungsradius des Kotflü­ gels ab. Auch die Materialdicke und die Temperatur haben Ein­ fluß auf den Krümmungsradius. Mit abnehmender Werkstoffdicke ist eine Verlängerung, mit zunehmender Temperatur eine Vergrö­ ßerung des Krümmungsradius infolge geringeren Zugkraftbedarfs zu verzeichnen. Der Radius des fertigen Kotflügels ist etwa 0-2% kleiner als der Trommelradius. Zu der Vorrichtung ge­ hören ferner Temperaturregelungsorgane, mit denen die Temperatur der Werkstoffbahn auf die für die Umformung und Durchtrennung passenden Werte gebracht wird, sowie ein Durchtrennungs- oder Schneidorgan zum Abtrennen des Kotflügels. Wesentlich bei der Vorrichtung ist, daß die Mantelbreite der Trommel im wesentli­ chen dem gegenseitigen Abstand der Kotflügelkanten entspricht, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel größer als die Vor­ schubgeschwindigkeit der Werkstoffbahn ist, und daß zwischen Trommelmantel und Werkstoffbahn eine ausreichende Reibung herrscht, so daß die Werkstoffbahn vom Trommelmantel mit dessen Eigengeschwindigkeit gezogen wird, und es zu einer Streckung der Bahn kommt. Die Reibung wird vorzugsweise durch eine kraftregulierbare Anpreßrolle erzeugt, die auf die Biege­ trommel und die auf dieser laufenden Werkstoffbahn einwirkt. Die Vorrichtung umfaßt ferner vorzugsweise ein verstellbares Justier­ rollenpaar. Die Rollen dieses Paares sind beidseits der Trommel angeordnet und rotieren gegen die sich nach unten biegenden Ränder der Werkstoffbahn in gleicher Richtung wie die von den Rändern vollführte periphere Bewegung. Das Justierrollenpaar hat die Aufgabe, den Winkel der niedergebogenen Ränder zum fla­ chen Kotflügel-Mittelteil exakt zu fixieren. Die durch die Zug­ spannung bewirkte Randumbiegung ist direkt proportional zur Plattendicke. Je dicker die Werkstoffbahn ist, umso stärker weicht der Biegungswinkel von 90° ab. Versuche mit Werkstoff von ca. 1 mm Dicke ergaben einen Winkel von 90± 3°. Bei einer Werkstoffdicke von 2 mm betrug die größte Winkelabweichung 9°.

Im Hinblick auf das Durchtrennen oder Schneiden der Werkstoff­ bahn befindet sich zwischen Trommel und Bahn eine Schiene oder eine Druckluftdüse oder auch eine andere entsprechende Einrich­ tung zum Loslösen der genügend abgekühlten Bahn von der Trommel. Das eigentliche Durchtrennen erfolgt durch Sägen, Fräsen, Schnei­ den, Durchschmelzen oder dergleichen. Die Durchtrennungsvorrich­ tung verriegelt sich für die Dauer der Durchtrennung an der Trommel oder folgt ansonsten der Trommel- und Bahnbewegung exakt, so daß der Schnitt rechtwinklig oder auf eine sonst gewünschte Weise geführt werden kann.

Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 das Biegen eines Kotflügels in einer Vorrichtung in Seitenansicht;

Fig. 2 eine Vertikalschnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1.

Eine Werkstoffbahn 1 kommt aus einem Extruder 2 und läuft über Kalanderwalzen 3 und eine Leitwalze 4 auf eine dem Biegen der Werkstoffbahn dienende Trommel 5, welche rechtsläufig rotiert. Die Trommel 5 zieht infolge der Reibung zwischen ihrem Mantel und der Werkstoffbahn diese mit Trommelumfangsgeschwindigkeit von der Leitwalze 4 ab. In der Nähe eines Schneidorgans 6 befin­ det sich ein regulierbares Anpreßrad 7, mit welchem die erfor­ derliche Reibung erzeugt wird. Die Anpreßkraft kann den jewei­ ligen Verhältnissen entsprechend reguliert werden. An der Angriffsstelle des Anpreßrades 7 ist die Werkstoffbahn 1 bereits erstarrt. Das Schneidorgan 6 durchtrennt zu einem bestimmten Zeitpunkt die Werkstoffbahn 1. Nach erfolgtem Abtrennen fällt der fertige Kotflügel 8 nach unten und wird einer Kantennach­ bearbeitung zugeführt. Das neue Ende der Werkstoffbahn 1 setzt seinen Weg auf der Trommel 5 im Uhrzeigersinn fort, bis es auf eine zwischen Trommel und Werkstoffbahn angeordnete, in der Zeichnung nicht dargestellte Schiene, Preßluftdüse oder der­ gleichen trifft, durch deren Wirkung sich die umgeformte Werk­ stoffbahn 1 von der Trommel 5 löst. In dieser Phase erfolgt die Durchtrennung der Werkstoffbahn. Ein Justierrollenpaar 9 ist so angeordnet, daß es ungefähr an der obersten Stelle der Trommel gegen die niedergebogenen Ränder der Werkstoffbahn 1 wirkt. Auf diese Weise läßt sich der Winkel, den die Kotflügel­ ränder mit dem übrigen Kotflügelteil bilden und der am besten 90° betragen sollte, genau einstellen. Die Rollen des Justier­ rollenpaars 9 rotieren um zur Trommel 5 radial verlaufende Achsen gegenläufig zueinander in Bewegungsrichtung der Werkstoff­ bahn. Zum Kühlen bzw. Erwärmen der Werkstoffbahn 1 dienende, herkömmliche Einrichtungen sind in der Zeichnung nicht darge­ stellt. Die passende Umformungstemperatur liegt beispielsweise bei 100°C, eine ungewöhnlich niedrige Umformungstemperatur, denn bei bekannten Verfahren muß das Halbzeug auf etwa 150 - 180°C erwärmt werden.

Bei der aus dem Extruder 2 kommenden Werkstoffbahn 1 handelt es sich im hier behandelten Ausführungsbeispiel um nicht profilier­ tes Halbzeug, das von den Kalanderwalzen 3 auf Glanz gebracht wird. Ist die aus einer Strangpresse kommende Werkstoffbahn 1 profiliert, entfallen die Kalanderwalzen 3 und die Bahn wird über geeignete Leitwalzen und Kühleinrichtungen auf die Trommel 5 geführt.

Sowohl bei der Verarbeitung nichtprofilierten als auch bei der Verarbeitung profilierten Halbzeugs wird die Werkstoffbahn 1 so auf die Trommel 5 geführt, daß diese sich in Bahnquerrichtung betrachtet möglichst in der Mitte der Bahn befindet. Bei pas­ sender Wahl der auf die Bahn gerichteten Zugspannung biegen sich im ersteren Falle die Randpartien rechtwinklig oder nahezu recht­ winklig zum Bahnmittelstreifen nach unten. Im letzteren Fall wiederum lassen sich durch eine passende, auf den Bahnmittel­ streifen gerichtete Zugspannung die fertig nach unten gebogenen Randpartien ohne Faltenwerfen in gekrümmte Form bringen.

Im voranstehenden wurden das erfindungsgemäße Verfahren und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung in Anwendung auf die Fertigung eines Kotflügels aus Kunststoff beschrieben. Das gleiche Verfahren läßt sich jedoch auch auf andere umform- und streckbare Werkstoffe, beispielsweise auf Metall, anwenden.

Claims (6)

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Kotflügeln oder in gleicher Weise gekrümmten Gegenständen U-förmigen Querschnitts mit flachem Mittelteil und umgebogenen Randtei­ len aus einer warmumformbaren Werkstoffbahn, beispiels­ weise aus Thermoplast, bei dem von einer insgesamt flachen oder mit flachem Mittelteil und umgebogenen Randteilen ver­ sehenen Werkstoffbahn ausgegangen wird, die auf Umformtempe­ ratur eingestellt, vorgeschoben und durch kontinuierliches Auflegen und Andrücken auf den Mantel einer rotierenden Trommel bogenartig gekrümmt wird, wobei die Umfangsgeschwin­ digkeit der Trommel, deren Breite der Breite des Mittelteils der Werkstoffbahn entspricht, größer als die Vorschubge­ schwindigkeit der Werkstoffbahn gewählt wird, so daß hier­ durch der Mittelteil der Werkstoffbahn gestreckt wird, und bei dem anschließend die gekrümmte Werkstoffbahn im erstarr­ ten Zustand auf die gewünschte Länge geschnitten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt zwischen Werkstoffbahn und Trommel durch einen auf den Mantel der Trommel wirkenden Sog verstärkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine frisch extrudierte Werkstoffbahn verwendet wird, die durch die Extrusionswärme auf Umformtemperatur einge­ stellt ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Trommel, mit Heiz- und Temperaturregelungsorganen, durch welche die Werkstoff­ bahn auf Umform- bzw. Schneidtemperatur bringbar ist, mit einem Schneidorgan, durch welches der fertig gebo­ gene Gegenstand von der übrigen Werkstoffbahn abtrennbar ist, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung des Kontak­ tes zwischen Trommelmantel und Werkstoffbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelbreite der Trommel (5) im wesentlichen dem Abstand der umgebogenen Ränder des fertig gebogenen Gegenstandes (8) entspricht, und daß die Umfangs­ geschwindigkeit der Trommel (5) größer als die Vorschub­ geschwindigkeit der Werkstoffbahn (1) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Kontaktes zwischen Trommelmantel und Werkstoffbahn (1) eine in ihrer Anpreß­ kraft verstellbare, an der Werkstoffbahn (1) angreifende Anpreßrolle (7) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein positionsverstellbares Justierrollenpaar (9), dessen einzelne Rollen beidseits der Trommel (5) angeordnet sind und an denen die sich niederbiegenden Randpartien der Werk­ stoffbahn (1) entlanggleiten.