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Die Erfindung betrifft Verbesserungen auf dem Gebiet
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der verstärkten Plastikverbundkörper, insbesondere solcher mit einem
ungleichen Längsquerschnitt, und dabei eine Vorrichtung und ein Verfahren, um diese
herzustellen.
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Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von verstärkten Plastikverbundkörpern
ist in der Technik als Pultrusionsmethode bekannt und erfordert im allgemeinen das
Geradeziehen verschiedener Arten von gleichförmigen Verbundverstärkungen, wie z.B.
kontinuierliches Glas, Graphit oder Bor durch ein Harzimprägnierungssystem und durch
eine Gestaltungs- und Formungssenke, wo der Verbundstoff gehärtet wird, bis er seine
Endstruktur erhalten hat.
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Bei dieser Vorrichtung und dem Verfahren wirkt die Gestaltungs- und
Formungssenke, die in Längsrichtung linear ist, im allgemeinen auf das Verbundmittel,
so, daß Größe und Form der Senke und des Verbundmittels in seiner Größe und Form
gehärtet ist, wenn es bei der Gestaltungs- und Formungssenke austritt. Diese Art
von Pultrusionssystem ist in den US-Patenten Nr. 2871911 und 3556888 dargestellt
und beschrieben.
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Viele Jahre lang konnten nur relativ gerade pultrusierte Gegenstände
gebildet werden. US-Patent Nr. 3872399 zeigt ein Verfahren und Vorrichtung, durch
die verstärkte Plastikverbundkörper zumindest über einen Teil ihrer Länge gekrümmt
werden konnten. Entsprechend dieser Vorrichtung und dieses Verfahrens stand eine
bewegliche Senke, die einen Senkkanal hatte und im allgemeinen auf einem gewölbten
Weg drehbar war, in Verbindung mit einer stationären Senke, so daß die Kombination
der entsprechenden beiden Senken einen Kanal bilden konnte. Drehte man die bewegliche
Senke, so wurden
verstärkte Plastikverbundkörper durch den Senkkanal
gezogen und in diesem gleichzeitig gehärtet, um einen Gegenstand zu bilden, der
über einen Teil seiner Länge gekrümmt war.
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In dem zuvor erwähnten US-Patent 3873399 wird eine Vorrichtung und
Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes erläutert, die sich auf ungleiche Querschnitte
bezieht. Es wird darin ein Gegenstand beschrieben, der beispielsweise eine andere
Gestalt am oberen als am unteren Teil hatte. Die Gegenstände, die gemäß dieser Vorrichtung
und Verfahren produziert wurden, hatten alle einen gleichen Längsquerschnitt. Ein
Teil des Gegenstandes konnte nicht so hergestellt werden, daß sich die Querschnittsgestalt
eines Abschnitts von einem dazugehörigen anderen Abschnitt desselben Gegenstandes
unterschied.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß sie einen verstärkten
Plastikverbundkörper erzeugt, bei dem sich der Querschnitt eines ersten Abschnittes
unterschneidet von dem Querschnitt eines zweiten dazugehqrigen Abschnittes desselben
Gegenstandes, auf die Weise, daß der Gegenstand einen ungleichen Längenquerschnitt
hat und daß der Gegenstand ein konstantes oder nicht konstantes Querschnittvolumen
über seine Länge haben kann.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erzeugung
von verstärkten Plastikverbundkörpern herzustellen, die eine unterschiedliche Querschnittgestalt
haben, wobei die Vorrichtung ein Paar Senkformteile hat, die zusammen einen Kanal
bilden, der einen ungleichen Querschnitt hat, so daß Fasermaterial, welches verstärktes
Plastikmaterial enthält, einen Gegenstand mit ungleichem Querschnitt bilden wird,
wenn es durch den Senkkanal gezogen wird.
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Die Ausdrücke "ungleich" und "Querschnittsgestalt", die in
Verbindung
mit einem auf diese Weise hergestellten Gegenstand hier gebraucht werden, bedeuten,
daß der Gegenstand einen ersten Abschnitt mit einem Querschnitt haben kann, der
sich von dem Querschnitt eines zweiten Abschnittes desselben Gegenstandes unterscheidet,
aber mit dem ersten Abschnitt über seine Länge verbunden ist. In ähnlicher Weise
verhält es sich, wenn diese Ausdrücke in Verbindung mit der Senkkammer oder der
Vorrichtung im allgemeinen, die zur Herstellung solcher Gegenstände dient, verwendet
werden; diese Ausdrücke beziehen sich auf eine Senkhöhlung, die eine erste Querschnittgestalt
hat, welche sich von einem zweiten Abschnitt der Senkkammer, der in Verbindung steht
mit der ersten Querschnittgestalt und eine andere Querschnittgestalt hat als der
erste Abschnitt, unterscheidet.
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Die verstärkten Plastikverbundkörper können entweder ein konstantes
Querschnittvolumen oder ein nicht konstantes Querschnittvolumen haben. Im allgemeinen
sind alle hergestellten Gegenstände über ihre Länge gebogen. Die Gegenstände werden
in einem gleichförmigen Strom hergestellt und können beim Austritt aus der Senkkammer
voneinander getrennt werden. In einer Ausführungsform kann ein Gegenstand konstanten
Radius über seine Länge haben. In einer anderen Ausführungsform kann der Gegenstand
nicht konstanten Radius über seine Länge haben.
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Fasern, die verstärktes Material enthalten, das mit einem Bindungsmittel,
wie z.B. Harz als Material, imprägniert werden kann, wird in eine Senkkammer geleitet.
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Diese Senkkammer wird von einer ersten senkformenden Vorrichtung ausgebildet,
die in Verbindung steht mit einer zweiten senkformenden Vorrichtung und eine entsprechende
Oberfläche hat, die an der Oberfläche der
zweiten Senkformvorrichtung
anschließt.
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Eine der Senkformvorrichtungen ist mit einem senkformenden Absatz
versehen und steht in Verbindung mit der anderen senkformenden Vorrichtung, um einen
Kanal zu bilden, der so angepaßt ist, daß er die Verstärkungsmaterial enthaltenden
Fasern aufnehmen kann. Die senkformende Vorrichtung, die mit dem Absatz versehen
ist, wird vorzugsweise relativ zu der zweiten senkformenden Vorrichtung bewegt,
um den Senkkanal zu bilden.
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Die verstärktes Plastikmaterial enthaltende Faser wird mit der beweglichen
Senkformvorrichtung mitbewegt und gleichzeitig gehärtet, während sie sich im Senkkanal
befindet. Wird der harzimprägnierte, verstärkte Plastikverbundkörper so gehärtet,
so wird ein gewünschter, verstärkter Plastikverbundkörper erzeugt, der die Gestalt
hat, die effektiv von dem Senkkanal herrührt. Die Weiterbewegung der ersten senkformenden
Vorrichtung relativ zu der zweiten bewirkt, daß der gehärtete und schließlich harte
verstärkte Plastikverbundkörper aus dem Senkkanal austritt. In einer weiteren Ausführungsformvorrichtung
sind beide senkformenden Vorrichtungen beweglich.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben: Es zeigen: Fig. 1: eine Aufsicht auf
eine Ausführungsform der Vorrichtung; Fig. 2: eine erweiterte Seitenansicht teilweise
im Schnitt,entlang der Linie 2-2 von Figur 1; Fig. 3: eine Vertikalansicht teilweise
im Schnitt, entlang der Linien 3-3 von Figur 1; Fig. 4: einen schematischen Horizontalschnitt,
der einen Abschnitt der ersten senkformenden Vorrichtung zeigt und eine zweite senkformende
Vorrichtung, die verstärktes Material, das in den Kanal eintritt, zeigt; Fig. 5:
eine Seitenansicht einer teilweise geöffneten und in Abschnitte unterteilten Ausführungsform
der Vorrichtung von Figur 1.; Fig. 6: eine Aufsicht auf eine Ausfuhrungsform eines
verstärkten Plastikverbundkörpers, der gemäß der Erfindung hergestellt werden kann;
Fig. 7: eine Seitenansicht des-Verbundkörpers entlang der Linie 8-8 von Figur 7;
Fig. 8: einen Vertikalschnitt entlang der Linien 8-8 von Figur 7; Fig. 9: einen
Vertikalschnitt entlang der Linien 9-9 von Figur 7; Fig.l0: einen schematischen
Horizontalschnitt, in dem eine modifizierte Vorrichtungsform zur Herstellung von
verstärkten Plastikverbundkörpern, die unter einem nicht konstanten Radius gebogen
sind, gezeigt wird; Fig.ll: einen Vertikalschnitt entlang der Linien 11-11 von Figur
10; Fig.12 eine Aufsicht auf einen geformten Körper, der
gemäß
den Vorrichtungen in Figur 10 und 11 hergestellt werden kann; Fig.13: eine schematische
Aufsicht von einer anderen modifizierten Vorrichtungsform; Fig.14: eine teilweise
Aufsicht eines Abschnitts der Vorrichtung 13; Fig.15: einen Horizontalschnitt eines
Abschnitts der Vorrichtung 14 in detaillierter Form; Fig.16: eine perspektivische
Darstellung eines Abschnitts eines durchgehenden Bandes und dessen Verbindung mit
einem ersten beweglichen Senkabschnitt und das dadurch geformte Austrittsende des
Senkkanals; Fig.17: einen Vertikalschnitt entlang der Linie 17-17 von Figur 14;
Fig.18: eine Rückansicht im wesentlichen entlang der Linie 18-18 von Figur 17; Fig.l9:
eine Vorderansicht eines Abschnitts der Vorrichtung im wesentlichen entlang der
Ebene durch Linie 18-18 von Figur 17; Fig.20: eine Aufsicht auf noch eine modifizierte
Ausführungsform der Vorrichtung, die Körper herstellen kann mit nicht konstanter
Querschnittsgestalt und nicht konstantem Querschnittsvolumen; Fig.21: eine Seitenansicht
einer Stäbchen erzeugenden Vorrichtung, die in der Vorrichtung von Figur 20 Verwendung
findet; Fig.22a und 22b: eine Zusammensetzung einer teilweisen Aufsicht eines Abschnitts
der Vorrichtung von Figur 21; Fig.23: einen Schnitt entlang der Linie 22-23 von
Figur 21; Fig.24: einen Schnitt entlang der Linie 24-24 von Figur 21; Fig.25: eine
erweiterte Seitenansicht eines Stäbchenmaterialschneidemechanismus, der einen Teil
der Vorrichtung bildet;
Fig. 26: eine Seitenansicht eines Kaltbrikettierungssenkmechanismus,
der einen Teil der Stäbchenerzeugungs vorrichtung bildet; Fig. 27: einen Vertikalschnitt
entlang der Linie 27-27 von Figur 26; Fig. 28: einen Vertikalschnitt, der ein Paar
senkformender Vorrichtungen und die Stäbchen und verstärktes Material in einer Senkhöhlung,
die durch die Senkformvorrichtungen gebildet wird, zeigt; Fig. 29: eine Ausführungsform
eines Körpers mit nicht konstantem Volumen, die gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellt werden kann.
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Die Figuren 1 bis 4 zeigen die erste Ausführungsform A einer Vorrichtung
und Figuren 6 bis 9 zeigen eine Form eines Körpers, der entsprechend der hier vorliegenden
Erfindung hergestellt werden kann. In der Vorrichtung A werden einige der Prinzipien
verwendet, die in dem sog. ~Zirkularpultrusionsapparat" des US-Patentes 387 3399,
der dazu dient, einen nicht linearen zusammengesetzten Körper zu pultrusieren, beschrieben
sind.
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Vorrichtung A enthält im allgemeinen einen Harzimprägnierer 30, sowie
einen Harzimprägnierungstauchbehälter 32, der an seiner Einlaßöffnung eine Krempel
platte 34 oder eine ähnliche Vorrichtung hat, um Faserfäden 36, die Verstärkungsmaterial
enthalten, zu sammeln und aufzunehmen. Ein flüssiges Grundmaterial aus Harz imprägniert
gründlich die Fasern, welche Fäden verstärkten Materials enthalten.
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Die Auslaßöffnung des Harzimprägnierers 30 kann mit einem Abstreifmesser
38 versehen werden, welches überflüssiges Harz von den imprägnierten Fäden entfernt,
das dann in einer Wanne 40 gesammelt werden kann, wie Figur 1 zeigt. Die harzimprägnierten
Fäden werden daraufhin durch eine trichterförmige Vorrichtung 42 geleitet, damit
die imprägnierten Fäden sich zusammenfügen zu einem gleichförmigen zirkularen Massenstrick,
der als "Strang" bezeichnet wird. Auf diese Weise ist es möglich, ein verstärktes
Plastikprodukt herzustellen, welches geformt wird, indem das Produkt in einer gewölbten
Form während der Gesamtformung pultrusiert wird.
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Das Produkt besteht vorzugsweise aus einer Faser, die verstärktes
Material enthält und mit einem härtenden Bindemittel imprägniert ist, wie z.B. einem
härtenden Harzgrundmittel, und wird zu einer massiven Form gehärtet, wenn das Verstärkungsmaterial
auf gewölbter Bahn in Richtung der Bewegung pultrusiert wird.
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Befestigt auf einem Stützrahmen 44, der auch den Harzimprägnierer
30 trägt, wie es in Figur 1 gezeigt wird, ist ein dielektrisches, vorheizendes und
vorhärtendes Gehäuse 46, das es einer Elektrodenanordnung 48 ermöglicht, eine
vorhärtende
Strahlung zu erzeugen. Die Elektrodenvorrichtung 48 ist so angeordnet, daß sie das
mit Harzgrundmittel imprägnierte Verstärkungsmaterial aufnimmt. Die vorheizende
Elektrodenvorrichtung 48 wird von einer Quelle dielektrischer Energie, eines dielektrischen
Energiegenerators ( nicht gezeigt) im Gehäuse 46 versorgt.
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Verwendet man sowohl die Vorheizung, die von dem Vorheizungsgehäuse
46 erzeugt wird, als auch die Endaufheizungszone, wie sie später beschrieben wird,
so kann eine verstärkte Härtung, ähnlich der, die in US Patent Nr. 355688 beschrieben
ist, erreicht werden. In Verbindung mit der hier vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden,
daß diese verstärkte Härtung eines mit Harzgrundmaterial imprägnierten Verstärkungsmaterials
eine vollständige Härtung des Harzgrundmaterials erlaubt, ohne zu überhärten, und
ebenso im wesentlichen höhere Betriebsraten ermoglicht. Hinzukommt, daß diese Art
der erhöhten Härtung den Bereich von Rohmaterialien erhöht, die verwendet werden
können, um das Endprodukt zu bilden.
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Der dielektrische Vorheizungs- oder Vorhärtungsmechanismus der vorliegenden
Erfindung kann sowohl im Radiofrequenzals auch im Mikrowellenenergiebereich arbeiten.
Der Radiofrequenzgenerator erzeugt Energie innerhalb eines Frequenzbereichs von
ungefähr 13 MHz bis ungefähr 100 MHz und hauptsächlich innerhalb des Bereichs von
ungefähr 13 MHz bis ungefähr 82 MHz. Der Mikrowellengenerator erzeugt Energie innerhalb
des Bereichs von ungefähr 920 MHz bis ungefähr 25.000 MHz. Entsprechend bezieht
sich der Term "dielektrisch", wie er hier verwendet wird, im allgemeinen sowohl
auf Radiofrequenzenergie in dem genannten Frequenzbereich von ungefähr 13 MHz bis
ungefähr 100 MHz, wie auch auf Mikrowellenenergie in dem genannten Frequenzbereich
von ungefähr 920 MHz bis ungefähr 25.000 MHz.
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Wenn leitende oder halbleitende Fasern, wie z.B. Bor etc. in dem Verstärkungsmaterial
Verwendung finden, kann es wünschenswert sein, eine induktive Art erhöhter Härtung
zu verwenden, wie z.B. das System erhöhter Härtung induktiver Art, wie es in der
US-PS 3960629 beschrieben wird.
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In den Figuren 1 und 2 wird das vorgehärtete, zusammengesetzte Material
in eine Pultrusionsstation gebracht, die aus einer Pultrusionsmaschine 58 besteht.
Die Maschine 58 besteht im allgemeinen aus einem Grundrahmen 60, der eine Grundplatte
62 und ein zentrales, stehendes, zylindrisches Gehäuse 64 hat. Fest montiert in
dem Gehäuse 64 ist eine stehende Tragwelle 68. Die Welle 68 ist mit einem oberen
Ende 70 reduzierten Durchmessers versehen, welches aus dem Gehäuse 60 hinausreicht.
Ein Aufsatz 72 ist konzentrisch um das obere Ende 70 angeordnet und über ein Gewinde
fest damit verbunden. Der radiale Arm 118 einer beweglichen Abtrennsäge (der noch
mehr im Detail beschrieben wird), hat ein erweitertes inneres Ende 74, das um die
Welle zu deren Drehung angeordnet ist, und dabei die Funktion eines Lagers für den
Arm 118 hat. Das erweiterte Ende 74 liegt auf einer Hauptlagerhülse 76, die um die
Welle 68 angeordnet ist.
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Festgehalten zwischen dem Aufsatz 72 und dem Lager 74, und drehbar
um die Welle 68 angeordnet, ist eine eine Hauptform tragende Platte 80, die ein
erstes Senkformteil 100 auf eine Weise trägt, wie es im Detail noch diskutiert wird.
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Eine Platte 82 auf dem Rahmen 60 trägt einen Elektromotor 84 oder
eine ähnliche Antriebsvorrichtung. Der Motor hat eine Antriebswelle 86, die ein
Antriebsritzel 88 trägt. Das Antriebsritzel 88 ist verbunden mit einem Antriebsrad
90, das von den Lagerhülsen 76 getragen und von diesen gedreht wird. Das Antriebsrad
90 ist an einem Innenflansch auf der
Platte 88 mittels eines Keils
91 befestigt.
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Figur 3 zeigt, daß das erste Senkformteil 100, das oft eine passende
Aufnahmesenke hat, auf der Platte 80 montiert ist. Das Senkformteil 100 ist mit
einer Aussparung 102 versehen, die Faserverstärkungsmaterial 104 aufnimmt, wie es
in Figur 3 gezeigt wird. Das erste Senkformteil 100 steht in Verbindung mit einem
zweiten Senkformteil 106, das eine feste Senke sein kann. Das feste Senkformteil
106 hat eine vertikale flache Stirnseite, die auf eine flache Stirnseite des Aufnahmesenkteils
100 paßt, um einen Senkformkanal aus einer Aussparung 102 zu bilden.
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Das zweite Senkformteil 106 ist an einer Schutzplatte 107 aufgehängt
und wird mehr in den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen dargestellt. Die Schutzplatte
ist an ihrem inneren Ende an der Welle 68 befestigt, und wird an ihrem äußeren Ende
von drei Stützen 109 getragen. Der Aufsatz 72 ist am oberen Ende der Welle 68 befestigt
und hält, wie zuvor beschrieben, all die Vorrichtungen, die darauf montiert sind,
oder von ihr getragen werden.
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Der Senkkanal 102 kann sich über die gesamte Länge des ersten Senkformteils
100 erstrecken oder nur über einen Teil dessen Länge. Er kann einen ersten Teil
108 haben, der eine geringere Dicke als ein zweiter Teil 110 des Senkkanals 102
hat. Der zweite Teil 110 des Senkkanals, der eine größere Dicke hat, hat eine geringere
Tiefe als der zuerst genannte Teil 108. Dieser Senkkanal könnte Gegenstände vom
Typ, wie sie in den Figuren 6 bis 9 dargestellt sind, produzieren.
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Figur 4 zeigt, daß das Senksegment 100 beweglich ist und gegen die
Gegensenke 106 gedrückt wird, die fest mittels Antriebsrollen 112 montiert ist.
Das imprägniertesFasermaterial
enthaltende Verstärkungsmaterial
tritt als Strang 114 in den Senkkanal ein, so daß er im wesentlichen tangential
zum ersten Senkformteil verläuft.
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Entweder einer oder beide Senkformteile sind versehen mit Endheiz-
oder Härtungsvorrichtungen, die bewirken, daß das Bindemittel bis zu einem End-
oder sog. ~C-Zustand" härtet. Tritt dies ein, so ist das verstärkte Plastikmaterial
vollständig gehärtet, um dabei das Endprodukt zu bilden.
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Das gehärtete, verstärkte Plastikmaterial kann dann von dem zweiten
Senkformteil 106 von dem Senkkanal 102 gelöst werden. Im allgemeinen kann das erzeugte
Produkt an dem Ort entnommen werden, der in Figur 4 mit ~cut" bezeichnet ist.
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Die Vorrichtung kann mit einer beweglichen Abschneidesäge 116 versehen
werden, die auf der Welle 68 befestigt und mit einem sich radial ausdehnenden Arm
118 versehen ist. An seinem äußeren Ende ist er mit einem Sägemechanismus 120 versehen.
Die bewegliche Abtrennsäge kann sich auf einer gewölbten Bahn bewegen, in Richtung
der Pfeile in Figur 1. Da das erste Senkformteil kontinuierlich gedreht werden kann,
beginnt sich am gewünschten Ort die bewegliche Abtrennsäge zu bewegen und trennt
einen Teil des verstärkten Plastikverbundkörpers von den Teilen, die noch im Senkformkanal
verblieben sind oder gleich aus diesem Senkkanal entfernt werden. Nachdem abgeschnitten
wurde, wird die bewegliche Abtrennsäge 116 wieder in ihre ursprüngliche Position
zurückgebracht.
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Die Bewegung der beweglichen Abtrennsäge 116 kann leicht elektrisch
entsprechend dem Ausmaß der Drehung des ersten Senkformteils kontrolliert werden
und damit die Produktionsrate des verstärkten Plastikkörpers in diskreten Einheiten
halten.
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Die Figuren 6 bis 9 zeigen eine Ausführungsform verstärkter Plastikverbundkörper.
Der Körper R kann die Form einer Kfz-Blattfeder annehmen. Die Blattfeder R hat einen
ersten Endabschnitt 122, dessen Gestalt durch den ersten Abschnitt 108 des Endkanals
erzeugt wird. Ein zweiter Abschnitt 124 dieses Körpers gleicht dem ersten Abschnitt
122 und hat eine Gestalt, die durch den Abschnitt 110 des Senkkanals gebildet wird.
Diese Kfz-Blattfeder ist nur eine Ausführungsform eines Körpers, der gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt werden kann. Durch unterschiedliche Senken kann die Gestalt
des Körpers verändert werden.
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Figur 5 zeigt eine modifizierte Vorrichtung zur Anordnung des ersten
Senkformteils 100 und des zweiten Senkformteils 106. Ein Halterungsblock 126 ist
auf einer Tragfläche montiert, z.B. der Tragplatte 80. Alternativ kann der Halterungsblock
126 an einer Platte 128 befestigt sein, die an der Trageplatte 80 befestigt wird.
Ein C-förmiger Träger 130 wird durch den Halterungsblock 126 gehalten, der das erste
Senkformteil 100 und des zweite Senkformteil 106 hält. Bei der tatsächlichen Konstruktion
werden mehrere peripher und auseinanderliegende C-förmige Träger 130 verwendet,
um die zwei Senkformteile zu halten.
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Figur 5 zeigt, wie das erste Senkformteil mit Heizpatronen 132 verbunden
werden kann, die mit einer entsprechenden Quelle elektrischer Energie verbunden
sind. Das zweite Senkformteil 106 kann mit Heizpatronen 134 versehen werden, die
an die entsprechende elektrische Stromquelle angeschlossen sind. Diese Heizpatronen
132 und/oder 134 erzeugen die Endhärtungsstrahlung für den Binder, mit dem der plastikverstärkte
Verbundkörper imprägniert wurde.
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Das zweite Senkformteil 106 ist an einer L-förmigen Halteklammer 136,
die mit dem Senkformteil 106 mittels der Schrauben 138 verschraubt ist, befestigt.
Die Klammer 136
wird von einem stehenden Zapfen 140 gehalten, der
aus dem Halterungsblock 126 herausragt, und in eine längliche Uffnung, die von der
Klammer 136 gebildet wird, hineinreicht. Justierschrauben 142 ermöglichen zumindest
die Positionseinstellung der festen Senke. Zusätzliche Justierschrauben 144 reichen
von der Oberfläche der Platte 128 in den C-förmigen Träger 130 hinein.
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Zapfen 145 lagern obere und untere Führungsrollen 146 auf den Trägern
130. Diese Rollen 146 laufen auf rückwärtig angeordneten Flächen von nach oben und
unten gerichteten Flanschen 148. Die beiden senkformenden Teile werden dicht aneinander
gehalten, können aber eingestellt werden, um die Größe der Gleitreibung, die zwischen
den Oberflächen der zwei Senkformteile auftritt, einzustellen. Sie werden automatisch
so angeordnet, um Nichtlinearitäten entlang der entsprechenden Senken zu kompensieren.
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Die Figuren 10 und 11 zeigen eine Ausführungsform B der Vorrichtung,
die einen Körper herstellen kann, der mit S in Figur 12 bezeichnet ist, der unterschiedliche
Abschnitte hat, die durch unterschiedliche Radien repräsentiert werden.
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Der Körper der Figur 12 hat einen ersten Abschnitt 150, der durch
einen Radius r bestimmt wird, und einen zweiten Abschnitt 152 mit leicht gewölbter
Gestalt, der durch einen unterschiedlichen Radius bestimmt wird, der mit v bezeichnet
wird und einen dritten Abschnitt 154 hat, welcher durch den selben Radius v am anderen
Ende des Abschnitts 152 bestimmt wird. Wie gesagt, kann der Körper ebenso eine nicht
konstante Querschnittsform haben. Die Vorrichtung ist so beschaffen, daß man einen
Körper konstanten Volumens über seiner Länge mit variierender Querschnittsform herstellen
kann, wobei die Körper durch Variierung der Senkformen, die verwendet werden, unterschiedlich
sein können.
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Die Vorrichtung B besteht aus einem ersten Senkformteil 156 und einem
zweiten Senkformteil 158, die den Senkformteilen 100 bzw. 106 ähneln. Das erste
Senkformteil 156 ist mit einer Aussparung versehen, um eine Form mit dem Senkformteil
158 zu bilden. Das Senkformteil 156 kann etwas flexibel sein, um unterschiedlich
gewölbte Formabschnitte anzunehmen.
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Senkformteil 156 wird an seiner Rück- und Vorderseite durch Nachlaufrollen
160 gehalten. Diese Rollen 160 sind alle auf einer vertikalen Rollenhaltungsachse
162 befestigt.
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Die Schäfte 162 ermöglichen durch passende Einstellungsvorrichtungen
(nicht gezeigt) eine leichte Vorspannung in Richtung weg von dem, oder auf das zweite
Senkformteil 158 zu.
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Wie Figur 11 zeigt, sind die Senkformteile 156 und 158 in einem Gehäuse
164 von umgedrehter U-Form aufgenommen.
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Die Rollenschäfte 162, die die Rollen 160 tragen,können in einem Abschnitt
des Gehäuses 164, wie gezeigt, gelagert sein.
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In Figur 11 hat das zweite Senkformteil eine laminierte Struktur,
die aus glasverstärkten Teflonschichten 166 besteht, die an gegenüberliegenden Flächen
mit 0,0381 cm dicken, aus rostbeständigem Stahl bestehenden äußeren Schichten 168
angeordnet sind. Es wurde herausgefunden, daß diese Art von Senkformteilen höchst
wirkungsvoll den Abreibungseffekten widersteht und ebenso Unregelmäßigkeiten nachgibt,
die ein Resultat der nicht optimalen Einstellung der Rollen 160 sein können.
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Die Figuren 13 bis 19 zeigen eine andere Ausführung der Vorrichtung
C. Die Vorrichtung C hat einen Haupthalterahmen 180 mit einer zentralen Welle 182.
Der Haupthalterahmen 180 hält auch einen im allgemeinen zylindrisch geformten ersten
Senkformteil 184, der größtenteils identisch mit
dem Senkformteil
100 sein kann.
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Das erste Senkformteil 184 ist in ähnlicher Weise mit einer sich peripher
erstreckenden Ausnehmung 186 versehen, das zusammen mit einem zweiten Senkformteil
188 aus Figur 15 einen Senkkanal bildet. Das Gehäuse 180 ist mit einer Antriebsvorrichtung
(nicht gezeigt) versehen, um das Senkformteil 184 zu drehen.
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Der die Senkformteile haltende Rahmen ist auf einer Haupttragplatte
190 befestigt, die auf der oberen Oberfläche des Hauptgehäuses 180 angeordnet ist.
Das Bauelement hat Anschlußblechhalter 192, die an der oberen Oberfläche 190 verschraubt
sind und kreisförmig in der Umgebung davon angeordnet sind. Diese Anschlußblechhalter
92 sind alle mit Sicherungsbolzen 194 versehen, die zur Befestigung der Halteplatte
196 an der inwärtig liegenden Oberfläche des ersten Senkformteils 184, dienen. Die
Bolzen 194 sind so eingeschraubt, daß sie eine einfache Einjustierung des ersten
Senkformteils 184 ermöglichen können.
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Das zweite Senkformteil 188 ist ein durchgehendes Band, das bei gleicher
Geschwindigkeit ständig bewegbar mit dem ersten Senkformteil ist. Das durchgehende
Band muß ausreichend fest sein, damit es über einen ersten Abschnitt des Absatzes
im ersten Senkformteil 184 angeordnet werden kann, um die Senkkammer zu bilden,
und die Gleichförmigkeit der Höhlung aufrechtzuerhalten.
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Eine getrennte Halteform 198 ist vorgesehen, um das zweite Senkformteil
188 zu halten, und die zwei Senkformteile 184 und 188 in die zusammengesetzte Position
zu bringen, um die Gleichförmigkeit des Senkkanals aufrechtzuerhalten. Die Halteform
198 enthält mehrere C-förmige Klammern 200, die in einem gleichförmigen
Muster
gewölbter Gestalt angeordnet sind, um den Senkformteil 188 zu führen. Der Bandabschnitt,
der nicht an dem Senkformteil 184 anliegt, wird von Endrollen 201 und rückwärtig
angeordneten Rollen 203 geführt.
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Einer der C-förmigen Träger 200 wird näher in den Figuren 14, 15 und
17 der Zeichnungen gezeigt und enthält eine oben liegende Platte 202 und eine unten
liegende Platte 204, die über eine Endplatte 206 miteinander verbunden sind.
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Am rechter Hand liegenden Ende jeder Klammer 200 (Fig. 17), sind obere
und untere Ansätze 208 angebracht, die mit Lagern 210 versehen sind, um Rollenschäfte
212 zu halten, und obere und untere Rollen 214 zu tragen. Diese Rollen 214 sind
so entworfen, um gegen obere und untere Abrollflächen 216 zu drücken, die an der
rückwärtig liegenden Oberfläche des Senkformteils 184 angebracht sind. Von oben
und unten liegenden Platten 202 und 204 werden Lagerkörper 218 gehalten, die vertikal
angeordnete Rollenschäfte 220 passend lagern. Die Lagerkörper oder andererseits
die Schäfte 220 ragen durch einen länglichen Schlitz 222 an der oberen Platte 202.
Die vertikal angeordnete Platte 206 trägt einen über ein Gewinde positionsmäßig
einstellbaren Bolzen 224, der gegen den Rollenschaft 220 drückt.
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Eine Feder 226 ist um den Bolzen 224 herum angebracht, und ein Verschlußschlitz
228 auf dem Bolzen, der in Figur 16 gezeigt wird.
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Auf den Rollenschäften 220 jedes Trägers 200 sind obere und untere
Rollen 230 befestigt, die gegen den inneren Teil der Oberfläche des durchgehenden
Bandes drücken.
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Der Druck, den Senkformteil 188 auf Senkformteil 184 ausübt, kann
durch verschiedene Bolzen 224 eingestellt werden.
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Jeder der C-förmigen Träger 200 ist miteinander durch eine Reihe oben
und unten liegender Halteanordnungen 232 und 234 verbunden und entsprechend durch
Bolzen 236 befestigt. Die Platten 206 bei jedem der C-förmigen Träger 200
sind
ebenso mit Halteplatten 238 versehen, die Heizpatronenaufbauten 240 halten, welche
mit elektrisch betriebenen Heizpatronen 242 versehen sind.
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Entsprechend der Tatsache, daß die Senkkammer keinen gleichförmigen
Querschnitt über ihre Länge hat, wird keine einzelne Ziehvorrichtung benötigt. Die
Senkkammer und der damit verbundene Gegensenkabschnitt dienen ebenso als Ziehmechanismus.
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Die ganze Belastung wird nicht auf den Rahmen ausgeübt sondern auf
die verschiedenen Rollenpaare, die hauptsächlich die Senkvorrichtung stützen und
sie in ihrer im Eingriff stehenden Beziehung halten. Die Verwendung des Bandes als
zweites Senkformteil ist ebenso wirkungsvoll bei der Formung im wesentlichen jeglicher
Kontur und jeglichen Körpers mit ungleichmäßigem Radius. Es gibt keine Probleme
mit dem "Schlupf" zweier im Eingriff stehender Senken. Das Band kann an die Oberfläche
gedrückt werden, die mit dem verstärkten Material in Verbindung steht und das Bandmuster
mit der Oberfläche des Verstärkungsmaterial verbindet.
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Die Anordnung kann mit einer Rollen- und Kämmvorrichtung 244 versehen
werden, die dazu dient, das eintretende Bindemittel mit Verstärkungsmaterial versehenen
Strängen in der Senkkammer zu führen und zu lagern.
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Die Anordnung C ist in ähnlicher Weise zu sehen mit einer beweglichen
Abtrennsäge 116, die der in Anordnung A ähnelt.
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Die Figuren 20 bis 27 zeigen eine Ausführungsform der Anordnung D,
die die Herstellung verstärkter Plastikverbundkörper ermöglicht. Figur 29 ist stellvertretend
für einen solchen Körper, der auf diese Weise hergestellt werden kann.
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Anordnung D ähnelt der der Anordnung C, mit dem Unterschied, daß sie
eine Stäbchenerzeugungsanordnung 250 verwendet, die in den Figuren 21 bis 25 dargestellt
ist. Die Stäbchenerzeugungsanordnung bildet mehrere voneinander getrennte einzelne
Stäbchen 252, die von einem kontinuiertlichen Verbindungsstrang 298 geführt werden,
der noch beschrieben wird. Die verschiedenen Stäbchen des Verbindungsstrangs 298
liegen in einem Bindungsmittelstrom imprägnierter Fasern, die Verstärkungsmaterial
256 enthalten. Der kontinuierliche Bindungsmittelstrom von imprägniertem Verstärkungsmaterial
entlang der Stäbchen auf dem Verbindungsstrang tritt in die Senkkammer ein. Das
Stäbchen material wird auf dem Verbindungsstrang 298 innerhalb der Stränge des Verstärkungsmaterials
voneinander getrennt, so daß die Stäbchen in Abschnitten der Senkkammer liegen,
die ein größeres Volumen haben. In Figur 28 wird ein erstes Senkformteil 258 gezeigt,
das in Verbindung steht mit einem zweiten Senkformteil, z.B. einem durchgehenden
Band. Die zwei Senkformteile 258 und 260 sind so zueinander angeordnet, daß sie
einen Senkkanal 262 ausbilden. Der Senkkanal 262 hat einen darin liegenden vergrößerten
Abschnitt 264. Wenn das faserverstärkte Material, das in den Senkkanal 262 eintritt,
gehärtet wird, nimmt es T-förmige Gestalt an, in der Art, wie es in Figur 29 gezeigt
wird. Der erweiterte Höckerteil des Körpers wird dann in dem erweiterten Absatzabschnitt
264 der Senkkammer 262 entstehen.
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Die Stäbchenerzeugungsanordnung 252 enthält im allgemeinen einen Haupthalterungstisch
oder -Rahmen 266.
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Auf der Oberfläche des Rahmens 266 befestigt ist eine Materialtransporttrommel
268, die den Nachschub an stäbchenbildendem Material fördert, das Material verteilt,
und
dabei einen gleichförmigen Strang 270 aus diesem Material erzeugt, wie es in Figur
21 gezeigt wird.
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Der durchgehende Faden oder Strang des stäbchenförmigen Materials
ist bevorzugterweise eine Hauptformmasse, die in ein Stäbchen gewünschter Grösse
und Gestalt umgeformt werden kann.
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Die Verbundhauptformmasse kann aus Polyester sein, das formbar ist,und
kann fiberverstärktes Material enthalten, wie z.B. Glaspulver, um eine kittähnliche
Konsistenz zu haben.
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Der Hauptformmassenstrang wird in einen formenden Rollenmechanismus
272 geleitet. Zwei vertikal angeordnete Rollen 274 liegen an den gegenüberliegenden
Seiten des Stranges an. Der Massenstrang wird zwischen einem Paar Rollen 276 weitergeleitet,
die horizontal angeordnet sind. Die zwei Rollenpaare 274 und 276 gestalten im allgemeinen
den Hauptformmassenstrang in horizontaler und vertikaler Richtung.
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Die Rollen 274 sind auf Zapfen 278 befestigt, die das Haltegehäuse
280 festhalten, wobei letzteres auf der oben liegenden Oberfläche des Rahmens 266
angeordnet ist. Die Rollen 276 werden von Rollenschäften 282, die auf dem Rahmen
280 montiert sind, gehalten. Die Rollen 276 haben relativ tiefe Nuten, um die Formgebung
des Stranges aus Hauptformmaterial zu bewirken, wenn dieses zwischen den zwei Rollen
276 durchgeleitet wird.
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Als nächstes nimmt ein Paar Vorstreckrollen 284 und 286 den Massenstrang
auf. Die Rolle 286 hat einen peripher ausgedehnten Rand 288, der in eine Nut 290
reicht, die im oberen Abschnitt der Rolle 284 ausgebildet wird. Wenn die Hauptformmasse
zwischen den beiden Rollen 284 und 286 hindurchgeführt wird,verleiht der Rand 288
und die Nut 290
dem Hauptformkörper einen U-förmigen Querschnitt,
wie es in Figur 24 gezeigt wird.
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Die Rollen 284 bzw. 286 sind auf dem Rahmen 280 durch ein Paar Rollenschäfte
292 bzw. 294 befestigt. Diese Rollenschäfte liegen auf einem Paar vergrößerter Seitenwände
296.
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Der Massenstrang wird von einem kontinuierlichen Faden 298 weitergeführt,
der von einer Quelle auf dem Rahmen 266 versorgt wird. Der U-förmig gestaltete Strang
der Hauptformmasse kann über dem Faden so angeordnet werden, daß der Faden 298 oben
innerhalb der Rinne des Stranges der Hauptformmasse sitzt.
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Die Anordnung ist auch mit einer Schneidevorrichtung 300 versehen,
die ein Paar eingekerbter Schneidklingen 302 hat. Diese Schneidklingen 302 sind
so angeordnet, daß sie Drehbewegungen auf vertikal angeordneten Schäften 303 ausführen
können. Die Klingen 302 sind so angeordnet, daß sie den Hauptformmassenstrang aufnehmen
können und diese Hauptformmasse in gesonderte Abschnitte schneiden können, ohne
den kontinuierlichen Strang 298 durchzutrennen. Die eingekerbten Schneidklingen
drehen sich entgegengesetzt zueinander, um die Hauptverbundmasse zu schneiden, und
die Kerben erlauben es dem Strang 298, unbeschädigt zu bleiben. Der Strang bleibt
kontinuierlich in dem Strom von Fasermaterial, das in den Senkkanal eintritt, aber
die Hauptverbundmasse wird in unterschiedliche Abschnitte aufgeteilt. Diese verschiedenen
Abschnitte bilden die Stäbchen 252, die in den Senkkanal eintreten.
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In Figur 21 ist ein Transportmechanismus dargestellt, der so ausgestattet
ist, daß er die verschiedenen Stäbchen
aus Hauptmassenmaterial
in einer gewünschten Anzahl befördert.
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Der Transportmechanismus enthält einen Kurbelarm 306 auf einem Schaft
294, der die Rotation der unteren Rolle 286 bewirkt. Der Arm bewegt sich aus-einer
Ruhelage, die durch die Achslinie 308 dargestellt ist in eine Position, wie sie
in Figur 21 gezeigt wird. Ein Sperrmechanismus (nicht gezeigt) ist innerhalb einer
Nabe 295 angebracht, die den Schaft 294 lagert. Dies ermöglicht es dem Schaft und
den Rollen 284 und 286, sich nur in Transportrichtung zu drehen und nicht in die
entgegengesetzte Richtung. Ein Zylinder 310 ist verbunden mit dem Kurbelarm 306,
um die gleiche Bewegung zu bewirken, und zwar von der Achslinie 308 in die Position,
wie sie in Figur 21 gezeigt ist und zurück zur Achslinie 308. Dabei ist es möglich,
die Bewegungsrate der verschiedenen Stäbe,und undhieraus den Abstand der Stäbe zu
kontrollieren.
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Die einzelnen verschiedenen Abschnitte des stäbchenförmigen Materials
werden z.B. in einer gewünschten Gestalt durch einen Kältesenkmechanismus geformt,
der oft bezeichnet wird als Brikettierungs-Senkmechanismus, wie er in den Figuren
22 B und 26 bis 27 dargestellt wird. Der Senkmechanismus 314 wird oft als Brikettierungs-Senkmechanismus
bezeichnet, sofern die verschiedenen Abschnitte des stäbchenformenden Materials
zu einer Gestalt geformt werden, die manchmal der Brikettform ähnelt. Wenig oder
gar keine Hitze wird benötigt, um die verschiedenen Stäbchen des Materials in die
gewünschte Gestalt zu bringen. Das stäbchenformende Material ist von kittähnlicher
Substanz, so daß es nur durch einen geringen Druckaufwand zur gewünschten Gestalt
geformt werden kann, und wobei die Substanz danach im wesentlichen diese Gestalt
beibehalten wird.
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Der Kältesenkmechanismus 314 enthält im allgemeinen einen Hauptrahmen
316 mit einem Paar etwas seitlich angebrachter, sich längs ausdehnender Haltestäbe
318 zur Führung einer sich in Längsrichtung hin- und herbeweglichen Halterung 320.
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Die Halterung 320 hält im allgemeinen einen Hauptrahmen 322, der eine
Bodenplatte 324 hat. An die Bodenplatte 324 ist eine L-förmige Halterung 326 befestigt,
die zur Befestigung eines Ziehstabes 328 dient. Dieser Ziehstab 328 ist an der Halterung
326 über ein Paar Nuten 330 befestigt, und ein Ansatz 332 ist daran angebracht,
als Anschluß für einen Teil des Haltestabs, der nicht gezeigt ist. Der Haltestab
328 dehnt sich im allgemeinen in Längsrichtung durch die stäbchenformende Vorrichtung
aus und wird durch ein Paar voneinander entfernter oberer und unterer Rollen 334
geführt.
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Der Haltestab 328 wird wechselseitig zurück-und vor gezogen entsprechend
dem zeitlichen Verlauf der Bewegung des durchgehenden Fadens 298 und der verschiedenen
Hauptformmassen 252, die darauf angeordnet sind. Deswegen ist die Halterung so aufgebaut,
daß sie sich mit derselben Geschwindigkeit wie der kontinuierliche Strang 298, wie
auch die verschiedenen aus Hauptmassen geformten Stäbchen 252, bewegen kann.
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Ein Paar auseinanderliegender Platten 336 ist auf einem Bodenaufbau
322 befestigt. Jede der Platten wird von einem Stab geführt, der in eine Hülse 338
eingreift, die auch als "Führungsschlitten" bezeichnet wird. Diese Führungsschlitten
338 werden von den Stäben 318 gehalten, und sind darauf verschiebbar. Ebenfalls
auf dem Bodenaufbau 322 befestigt, ist ein Paar seitlich entfernt angebrachter,senkrechter
Pfosten 340. An dem oberen Ende jeder dieser stehenden Pfosten 340 ist eine mit
Keil versehene Halterung 342 angebracht, die eine niedrigere Haltungsplatte 344
hat. An der Halterungsplatte 344 ist eine obere flache Halterungsplatte 346 befestigt,
die mit einer tieferen Halterungsplatte 347, welche mit einer Nut versehen ist,
um auf die Pfosten 340 zu passen, zusammenwirkt. Eine Führungsplatte 348 ist an
der Unterfläche der oberen Führungsplatte 346 befestigt, wobei 348 mit einem
Paar
seitlich verschobener Senken 350 zusammenwirkt' und diese während der Uffnungs-
und Schließbewegung führt.
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Der untere Bodenaufbau 322 ist mit einer amboßförmigen Platte 352
versehen, die die Funktion einer unteren Führungsplatte erfüllt und gehalten wird'durch
einen Stützpfosten 353. Befestigt auf der oben liegenden Fläche der Platte 352 ist
eine Führungsplatte 354, die die Senken 350 führt. Ein Paar hydraulischer Zylindermechanismen
356 dient dazu, die Senken 350 in horizontaler Richtung zu öffnen und zu schließen.
Jeder Zylindermechanismus enthält einen hydraulischen Zylinder 358 und einen ausfahr-
und zurückziehbaren Kolben 360.
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Die obere Führungsplatte 356 und die untere Platte 347 sind miteinander
mittels vier. Bolzen 368 verbunden und erstrecken sich in die Uffnungen, die von
jeder der Führungsplatte 346 und 352 ausgebildet werden, die befestigt sind durch
ein Paar oben und unten liegender Nuten 370, so, wie es in den Figuren 26 und 27
der Zeichnungen dargestellt wird. überdies hat jeder dieser Bolzen 368 Außengewindevorrichtungen
sowohl am oberen wie auch am unteren Ende, so daß auf ganz einfache Weise justiert
werden kann.
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Die Senken 350 können an ihren Einlaßöffnungen mit Führungsvorrichtungen
376 versehen werden, die dazu dienen, die ankommende Masse in den Kanal zu leiten,
der zwischen den Senken 350 ausgebildet ist. An ihren Auslaßenden kann ein Führungsmechanismus
angebracht werden. Die Einlaßführungsvorrichtung 376 kann mittels gleicher oder
unterschiedlicher hydraulischer Kolbenzylinderanordnungen betrieben werden.
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Da jeder Abschnitt des stäbchenformenden Materials die Senken erreicht,
sofern sie sich mit der selben Geschwindigkeit
fortbewegen, öffnen
sich die Senken und ermöglichen es den Massestäbchen, in die Senkkammer, die die
gewünschte Größe und Gestelt hat, einzutreten, um die Hauptverbundmasse in ein Stäbchen
gewünschter Größe und Form auszubilden. Danach schließen sich die Senken und formen
durch diesen Abschnitt ein Stäbchen, das schließlich in den Senkkanal 262 eintritt
und dort zu einem Verbundkörper geformt wird, wie zuvor erwähnt.
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Wie in Figur 20 gezeigt, wird der kontinuierliche Faden 298, der die
verschiedenen Stäbe 252 führt, in einen Bindemittel strom imprägnierten Verstärkungsmaterials
eingeführt und betritt dann den Senkkanal.
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- Leers#eite -