DE4438143A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von geschäumten Kunststoffteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von geschäumten Kunststoffteilen, bei dem Kunststoffrohmasse in eine geschlossene Gieß­ form eingefüllt und nach Ablauf einer Reaktionszeit das Fertigteil ent­ nommen wird, wobei mehrere gleichartige Gießformen auf Formenträgern eine Produktionsanlage durchlaufen. Die Erfindung betrifft aber auch eine dafür geeignete Vorrichtung, nämlich eine solche, die eine Mehrzahl von gleichartigen geschlossenen Gießformen aufweist, die jeweils auf einem Formenträger befestigt und zum Durchlaufen einer Produktionsanlage vorgesehen sind.

Für Kunststoffteile, die durch Schäumen hergestellt werden und beispiels­ weise aus Polyurethan bestehen, werden sowohl offene als auch geschlos­ sene Gießformen benutzt. Aus der DE 35 20 581 C2 ist es bekannt, einen die Gießform aufnehmenden Formenträger mit verschiedenen Antrieben zum Öffnen und Schließen der Gießform auszustatten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, durch das bzw. durch die der Herstellungsaufwand verringert ist.

Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren zur Herstellung von geschäumten Kunststoffteilen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine für alle Gießformen gemeinsame Entformungsvorrichtung nacheinander mit den Gießformen in Wirkverbindung gebracht und jeweils eine Gieß­ form geöffnet wird, wobei die erforderlichen Bewegungen von der Entfor­ mungsvorrichtung ausgefährt werden.

Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, daß mit einer Entformungsvorrichtung alle Gießformen entformt werden und somit in einer Produktionsanlage nur noch eine Entformungsvorrichtung zum Einsatz kommt. Im Gegensatz zum Herstellungsverfahren des Standes der Technik, bei dem jede Gießform eigene Vorrichtungen und Antriebe zum Entformen auf einem "kinetischen" Formenträger aufweist, der somit die Gießform sowohl fixiert als auch öffnet, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der technische Aufwand wesentlich geringer, da die Gießform auf einem rein "statischen" Formenträger befestigt ist, der zum Öffnen der Gießform zwecks Entnahme des Fertigteiles in Wirkverbindung mit einer gemeinsamen Entformungsvorrichtung gebracht wird.

Die zum Entformen erforderlichen Bewegungen werden von der separa­ ten Entformungsvorrichtung ausgefährt. Der Formenträger dient aus­ schließlich der Fixierung der Gießform. Infolge der verringerten Abmes­ sungen der Formenträger kann eine erheblich größere Anzahl von Gieß­ formen die Produktionsanlage durchlaufen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschla­ gen, daß eine Entriegelungseinheit und eine Schwenkeinheit der Entfor­ mungsvorrichtung durch eine Positionlereinheit in Eingriff mit der Gieß­ form gebracht werden, wonach die Gießform entriegelt und eine Form­ hälfte der Gießform aufgeklappt wird. Die Gießform bzw. der Formen­ träger braucht somit für den Entformungsvorgang nicht von der Stelle bewegt zu werden.

Im Hinblick auf einen einfachen Ablauf beim Öffnen der Gießform erweist es sich als günstig, wenn zum Entriegeln der Gießform diese entgegen Federkraft angehoben und eine formschlüssige Verriegelung außer Eingriff gebracht wird.

Bei einem Verfahren, bei dem die Kunststoffteile jeweils um einen Kern geschäumt werden, ist zweckmäßigerweise der Kern nach unten verjüngt und wird die Gießform von unten gefällt. Dadurch steigt der Schaum in Einfällströmungsrichtung auf, wodurch gleichmäßige Fertigteile entstehen. Die sich aufgrund der Schwerkraft ergebende größere Dichte im unteren Bereich der Gießform tritt vorteilhafterweise im Bereich des kleinsten Kerndurchmessers auf, also dort, wo die Wandstärke des Fertigteiles am größten ist.

Ein leichtes Abziehen des solcherart hergestellten hohlen Fertigteiles wird dadurch erreicht, daß der Kern durch die Schwenkeinheit seitlich aus der Gießform herausgeschwenkt und das Fertigteil seitlich nach unten abgezo­ gen wird. Hierbei kann das Fertigteil ohne Kernentnahme aus der Gießform entfernt werden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird im Hinblick auf die Vorrichtung zur Herstellung von geschäumten Kunststoffteilen erfindungsgemäß da­ durch gelöst, daß eine allen Gießformen gemeinsame Entformungsvor­ richtung vorgesehen ist, die in Wirkverbindung mit jeweils einer Gieß­ form bringbar ist und Mittel zum Öffnen der Gießform aufweist. Die Entformungsvorrichtung weist in Weiterbildung der Erfindung eine Ent­ riegelungseinheit auf und eine Schwenkeinheit zum Aufklappen einer Formhälfte der Gießform sowie eine Positioniereinheit, durch die die Entriegelungseinheit und die Schwenkeinheit in Eingriff mit der Gießform und/oder der Formhälfte bringbar sind.

Zweckmäßigerweise ist die Gießform federkraftbelastet gegen einen mit dem Formenträger verbundenen Gießformboden beaufschlagt und weist die Entriegelungseinheit einen entgegen der Federkraft wirksamen, vor­ zugsweise als hydraulischer oder pneumatischer Zylinder ausgebildeten Bewegungserzeuger auf.

Ein besonders einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich durch eine Ausgestaltung, bei der die Gießform in abgesenk­ ter Stellung selbsttätig formschlüssig verriegelt ist.

Hierbei besteht eine herstellungstechnisch und funktionell vorteilhafte Möglichkeit zur formschlüssigen Verriegelung darin, daß eine mit der Gießform und der klappbaren Formhälfte durch Absenken der Gießform in Eingriff bringbare konische Nut im Boden des Formenträgers vor­ gesehen ist.

Ein einfacher und funktionssicherer Aufbau der Entformungsvorrichtung ergibt sich dadurch, daß die Schwenkeinheit einen vorzugsweise als hydraulischer oder pneumatischer Zylinder ausgebildeten Bewegungserzeu­ ger aufweist.

Ebenfalls günstig wirkt sich eine Weiterbildung aus, gemäß der die Positionlereinheit eine Linearführung aufweist, mit einem Führungsele­ ment und einem beweglichen Führungsschlitten, an dem die Entriege­ lungseinheit sowie die Schwenkeinheit befestigt sind und der durch einen vorzugsweise als hydraulischer oder pneumatischer Zylinder ausgebildeten Bewegungserzeuger relativ zu dem Führungselement längsbeweglich ist.

Die Entriegelungseinheit läßt sich gemäß einer Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung leicht dadurch in Wirkverbindung mit der Gießform bringen, daß die Entriegelungseinheit eine Klauenkupplung aufweist, die durch das Bewegen des Führungsschlittens in Eingriff mit einem an der Gießform befestigten Bügel bringbar ist.

Die Entformungsvorrichtung arbeitet zweckmäßigerweise automatisch, was dadurch auf einfache Weise ermöglicht wird, daß die Bewegungserzeuger an eine programmierbare Steuereinheit angeschlossen sind.

Aus den oben bereits geschilderten Gründen ist es günstig, wenn die Gießform einen Kern aufweist, der nach unten verjüngt ist, und wenn die Gießform von unten befüllbar ist. Eine leichte Entnahme des Fertig­ teiles ist dadurch gegeben, daß der Kern durch die Schwenkeinheit aus der Gießform seitlich ausschwenkbar ist.

Die Gießformen sind vorteilhafterweise auf einer Bandanlage montiert. Eine solche Bandanlage kann wesentlich mehr Gießformen aufnehmen als beispielsweise ein Werkzeug-Rundtisch.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung enthält die Bandanlage eine thermische Behandlungsanlage. Die Gießformen werden durch die thermi­ sche Behandlungsanlage geschleust. Dies war bei den bekannten Her­ stellungsverfahren wegen der in den Formenträger integrierten Antriebe zum Entformen nicht möglich. Vielmehr mußte dort jede Gießform separat beheizt werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer geöffneten Gießform zur Herstellung eines geschäumten Kunststoffteiles,

Fig. 2 ein Prinzipschema einer Produktionsanlage und

Fig. 3 ein Prinzipschema einer Entformungsvorrichtung.

In der Darstellung einer Gießform 1 gemäß Fig. 1 ist eine aufklappbare Formhälfte entfernt und somit die Gießform 1 im geöffneten Zustand gezeigt. Die Gießform 1 ist nach unten durch einen Gießformboden 2 abgeschlossen, der zum Entformen des Fertigteiles entfernbar ist. Dies geschieht - wie noch näher zu erläutern sein wird - dadurch, daß die Gießform 1 angehoben wird. Im Inneren der Gießform 1 ist ein sich nach unten verjüngender Kern 3 angeordnet, so daß die Wandstärke des in der Gießform herzustellenden hohlen Fertigteiles in der Figur nach unten zunimmt. Die dargestellte Gießform 1 dient der Herstellung von geschäumten Polyurethan-Federelementen.

In der in Fig. 2 schematisch dargestellten Produktionsanlage sind mehrere Gießformen 1 der Reihe nach auf einer Bandanlage 4 montiert. Hierbei sind die Gießformen 1 auf Formenträgern 5 befestigt und werden durch ein Förderband 6 durch die Produktionsanlage geschleust.

Die geschlossenen Gießformen 1 gelangen nacheinander zunächst zu einer Reaktionsgießmaschine 7 und werden dort von unten mit Kunststoff­ rohmasse gefüllt. Hierbei fährt ein Hochdruck- oder Niederdruckmisch­ kopf 8 an die Gießform heran und fällt diese von unten bzw. von unten seitlich. Eine Haltevorrichtung 9 sorgt für die beim Füllen erforderliche Standfestigkeit der Gießform 1. Nach dem Füllen fährt der Mischkopf 8 zurück und die Haltevorrichtung 9 gibt die Gießform 1 frei.

Die Gießform 1 wird weiterhin geschlossen gehalten und durchwandert eine thermische Behandlungsanlage 10. Anschließend erreicht die Gieß­ form 1 eine Entformungsstelle, an der eine für alle Gießformen der Produktionsanlage gemeinsame Entformungsvorrichtung 11 in Eingriff mit der Gießform 1 gebracht wird. Hierbei wird die Gießform 1 in einer noch zu beschreibenden Weise geöffnet und das Fertigteil seitlich nach unten von einer Handhabungsvorrichtung 12 entnommen und auf einer Teilablage 13 abgelegt. Im Anschluß erreicht die wieder geschlossene Gießform 1 eine Trennmittelvorrichtung 14, woraufhin ein Rückführen zur Reaktionsgießmaschine 7 und ein erneutes Befüllen erfolgt.

Der Vorgang des Entformens sei anhand der Darstellung nach Fig. 3 näher erläutert:

Die Gießform 1 ist mittels einer oder mehrerer, in der dargestellten Ausführung als Zugfedern ausgebildeten Federn 15 in vertikaler Richtung nach unten beaufschlagt, d. h. in Richtung zum Gießformboden 2 (in der Figur nicht dargestellt), der an dem Formenträger 5 befestigt ist. Die Gießform 1 und die aufklappbare Formenhälfte 1a werden im abgesenk­ ten Zustand durch die Feder(n) 15 in Zusammenwirkung mit einer konischen Nut 5a im Fußteil des Formenträgers 5 geschlossen gehalten, wobei gleichzeitig der Gießformboden zur Anlage kommt und metallisch dichtet. Die Gießform 1 ist somit in abgesenkter Stellung selbsttätig formschlüssig verriegelt.

Zusätzlich ist in diesem Ausführungsbeispiel ein einstellbarer Verriege­ lungsstift 17 vorgesehen, der am Formenträger 5 befestigt ist und im Eingriff steht mit einem Keil 18 der aufklappbaren Formhälfte 1a.

Vorzugsweise sind zwei solcher Verriegelungsstifte 17 beiderseits der Gießform 1 vorgesehen, d. h. zusätzlich zu dem in der Figur dargestell­ ten Verriegelungsstift 17 ist ein weiterer Keil 18 hinter der Zeichenebene angeordnet.

Die Entformungsvorrichtung 11 weist eine Entriegelungseinheit 19 und eine Schwenkeinheit 20 auf, die beide durch eine Positioniereinheit 21 in Eingriff mit der Gießform 20 gebracht werden. Die Positioniereinheit 21 ist mit einer Linearführung 22 versehen, die aus einem Führungselement 22a und einem beweglichen Führungsschlitten 22b besteht. An dem Führungsschlitten 22b der Linearführung 22 sind die Entriegelungseinheit 19 und die Schwenkeinheit 20 befestigt. Beim Ausfahren des Führungs­ schlittens 22b aus der Ruheposition kommt eine mit der Entriegelungs­ einheit 19 verbundene Klauenkupplung 23 in Eingriff mit einem Bügel 24, der mit der Gießform 1 verbunden ist. Gleichzeitig kommt die Schwenkeinheit 20 in Eingriff mit einem Öffnungsmechanismus der Gießform 1a, was in Fig. 3 schematisch durch eine Zahnstangen-Zahnrad- Verbindung dargestellt ist. Die Positioniereinheit 21 positioniert nicht nur die Entriegelungseinheit 19 und die Schwenkeinheit 20, sondern überträgt auch alle Kräfte auf ein Gestell 25, das am Boden oder an der Band­ anlage 4 verankert ist.

Die Gießform 1 wird entgegen der Zuhaltekraft durch die Entriegelungs­ einheit 19 vom Formboden 2 angehoben, wobei die Klauenkupplung 23 die Kraft überträgt. Dadurch wird selbsttätig die formschlüssige Ver­ riegelung gelöst, da die Gießform 1 und die klappbare Formhälfte 1a aus der konischen Nut 5a und dem Verriegelungsstift 17 herausgehoben werden. Die Formhälfte 1a wird durch die Schwenkeinheit 20 um ca. 90 Grad weggeklappt (strichpunktiert dargestellt), wobei gleichzeitig der Kern 3 aus der Gießform 1 seitlich herausgeschwenkt wird. Das Fertigteil kann nun seitlich nach unten abgezogen werden. Da sich der größte Kern­ durchmesser am oberen Ende der Gießform 1 befindet, läßt sich das Fertigteil leicht entformen. Eine Kernentnahme ist beim Entfernen des Fertigteils aus der Gießform 1 nicht erforderlich.

Die Entformungsvorrichtung 11 hat somit die drei Funktionen Positionie­ ren, Heben und Schwenken und führt sämtliche zum Öffnen der Gieß­ form 1 erforderlichen Bewegungen aus, während der Formenträger 5, auf dem die Gießform befestigt ist, eine rein statische Funktion ausübt.

Sowohl die Positioniereinheit 21 als auch die Entriegelungseinheit 19 und die Schwenkeinheit 20 sind mit Bewegungserzeugern 26 ausgestattet, die als hydraulische oder pneumatische Zylinder ausgebildet und an eine in den Figuren nicht dargestellte programmierbare Steuereinheit angeschlos­ sen sind, die vorzugsweise auch mit den anderen Komponenten der Bandanlage 4 in Verbindung steht, um ein taktweises bzw. kontinuierli­ ches Arbeiten zu ermöglichen.

Claims (18)

1. Verfahren zum Herstellen von geschäumten Kunststoffteilen, bei dem Kunststoffrohmasse in eine geschlossene Gießform eingefüllt und nach Ablauf einer Reaktionszeit das Fertigteil entnommen wird, wobei mehrere gleichartige Gießformen auf Formenträgern eine Produktionsanlage durchlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß eine für alle Gießformen (1) gemeinsame Entformungsvorrichtung (11) nach­ einander mit den Gießformen (1) in Wirkverbindung gebracht und jeweils eine Gießform (1) geöffnet wird, wobei die erforderlichen Bewegungen von der Entformungsvorrichtung (11) ausgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entriegelungseinheit (19) und eine Schwenkeinheit (20) der Entfor­ mungsvorrichtung (11) durch eine Positioniereinheit (21) in Eingriff mit der Gießform (1) gebracht werden, wonach die Gießform (1) entriegelt und eine Formhälfte (1a) der Gießform (1) aufgeklappt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entriegeln der Gießform (1) diese entgegen Federkraft angehoben und eine formschlüssige Verriegelung außer Eingriff gebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Kunststoffteile jeweils um einen Kern geschäumt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (3) nach unten verjüngt ist und die Gießform (1) von unten gefüllt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (3) durch die Schwenkeinheit (20) seitlich aus der Gießform (1) herausgeschwenkt und das Fertigteil seitlich nach unten abgezogen wird.

6. Vorrichtung zum Herstellen von geschäumten Kunststoffteilen, mit einer Mehrzahl von gleichartigen geschlossenen Gießformen, die jeweils auf einem Formenträger befestigt und zum Durchlaufen einer Produktionsanlage vorgesehen sind, gekennzeichnet durch eine allen Gießformen (1) gemeinsame Entformungsvorrichtung (11), die in Wirkverbindung mit jeweils einer Gießform (1) bringbar ist und Mittel zum Öffnen der Gießform (1) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Gießform eine aufklapp­ bare, im geschlossenen Zustand verriegelbare Formhälfte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entformungsvorrichtung (11) eine Entriegelungseinheit (19) aufweist und eine Schwenkeinheit (20) zum Aufklappen der Formhälfte (1) sowie eine Positioniereinheit (21), durch die die Entriegelungseinheit (19) und die Schwenkeinheit (20) in Eingriff mit der Gießform (1) und/oder der Formhälfte (1a) bringbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform (1) federkraftbelastet gegen einen mit dem Formenträger (5) verbundenen Gießformboden (2) beaufschlagt ist und die En­ triegelungseinheit (19) einen entgegen der Federkraft wirksamen, vorzugsweise als hydraulischer oder pneumatischer Zylinder ausgebil­ deten Bewegungserzeuger (26) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform (1) in abgesenkter Stellung selbsttätig formschlüssig ver­ riegelt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur formschlüssigen Verriegelung eine mit der Gießform (1) und der klappbaren Formhälfte (1a) durch Absenken der Gießform (1) in Eingriff bringbare konische Nut (5a) und Verriegelungsstift (17) im Formenträger (5) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwenkeinheit (29) einen vorzugsweise als hydrau­ lischer oder pneumatischer Zylinder ausgebildeten Bewegungserzeuger (26) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Positioniereinheit (21) eine Linearführung (22) aufweist, mit einem Führungselement (22a) und einem beweglichen Führungsschlitten (22b), an dem die Entriegelungseinheit (19) sowie die Schwenkeinheit (20) befestigt sind und der durch einen vorzugs­ weise als hydraulischer oder pneumatischer Zylinder ausgebildeten Bewegungserzeuger (26) relativ zu dem Führungselement (22a) längsbeweglich ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Entriegelungseinheit (19) eine Klauenkupplung (23) aufweist, die durch das Bewegen des Führungsschlittens (22b) in Eingriff mit einem an der Gießform (1) befestigten Bügel (24) bringbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bewegungserzeuger (26) an eine programmierbare Steuereinheit angeschlossen sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gießform (1) einen Kern (3) aufweist, der nach unten verjüngt ist, und daß die Gießform (1) von unten befüllbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (3) durch die Schwenkeinheit (20) aus der Gießform (1) seitlich ausschwenkbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gießformen (1) auf einer Bandanlage (4) montiert sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandanlage (4) eine thermische Behandlungsanlage (10) enthält.