DE69116487T2

DE69116487T2 - Vorrichtung zum Stangpressen und zum gleichzeitigen Schneiden von Gummi

Info

Publication number: DE69116487T2
Application number: DE69116487T
Authority: DE
Inventors: Takemi Hiraiwa
Original assignee: Nakata Zoki Co Ltd
Current assignee: Nakata Zoki Co Ltd
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1991-09-18
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-09-19
Also published as: DE69116487D1; EP0477743B1; EP0477743A3; JP2909501B2; EP0477743A2; JPH04131208A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Extrusion von Gummi sowie eine spezifische Schneidvorrichtung für die kontinuierliche und gleichmäßige Herstellung von Gummistücken, indem der aus einem Extruder ausgestossene Gummi in präzisen spezifischen Abmessungen abgeschnitten wird.
In Losen hergestellte Gummiprodukte, wie zum Beispiel Dichtpackungen und Antivibrationsgummi werden im allgemeinen durch die Bearbeitung von vorher beschnittenen Gummistücken hergestellt. Die Fluktuationsrate des Volumens dieser Gummistücke muß auf ± 1,5 % oder weniger eingestellt werden, um die Veränderung der Endabmessungen und des Volumens der Gummiprodukte enger einzugrenzen.
Im Stand der Technik wurden solche Gummistücke (f) wie zum Beispiel in der Fig. 4 dargestellt, hergestellt, wobei: ein erwärmtes Gummimaterial (c) in einen Zylinder (b) mit einer Auslaßöffnung (a) eingefüllt und das Gummimaterial (c) während seiner Verknetung kontinuierlich mit Hilfe eines Kolbens (d) aus der Auslaßöffnung (a) herausgedrückt und die Knete durch ein an dieser Auslaßöffnung (a) montiertes Schneidwerkzeug (e) auf ein bestimmtes Maß abgeschnitten wird, um so die Gummistücke (f) herzustellen.
In einer solchen Vorrichtung blieb das Volumen des Gummimaterials (c) während der Verknetung des Gummimaterials nicht einheitlich und die Geschwindigkeit der Bedrückung des Kolbens (d) veränderte sich und die Menge des durch die Auslaßöffnung (a) abgegebenen Gummimaterials wurde instabil. Daher waren die Endabmessungen der durch das Schneidwerkzeug (e) abgeschnittenen Gummistücke (f) nicht gleichmäßig.
Eine kaskadenförmige Extrusionsvorrichtung mit einem Schneidwerkzeug am Auslaß des unteren Extruders ist aus der EP-A-0 108 185 bekannt. In dieser bekannten Vorrichtung wird eine erwärmte Gummimischung in einen Extruder eingefüllt, welcher einen Zylinder aufweist, in dem ein Kolben abdichtend unter der Wirkung einer Kolbenstange gleiten kann, welche durch einen hydraulischen Zylinder angetrieben wird, um dadurch das Material zu extrudieren.
Die FR-A-2 169 306 offenbart eine Extrusionsvorrichtung, welche einen Hauptextruder aufweist, der eine Hauptschraube enthält, welche sich mit variabler Geschwindigkeit dreht, um ein eingefülltes nicht expandierendes Harz zu extrudieren, und die weiterhin einen Hilfsextruder mit einer Hilfsschraube aufweist, die sich mit konstanter Geschwindigkeit dreht. Der Auslaß des Hauptextruders und der Einlaß des Hilfsextruders sind untereinander über einen winkelförmigen Körper verbunden, welcher einen Kanal mit konstantem Durchmesser aufweist. Ein in dem winkelförmigen Körper vorgesehener einziger Druckfühler mißt die Druckschwankung des den Kanal durchquerenden Harzes. Das Ausgangssignal des Druckfühlers wird an eine Steuervorrichtung geleitet, um die Drehgeschwindigkeit der Hauptschraube zu kontrollieren, um auf diese Weise den Druck des Harzes in dem Kanal konstant zu halten.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Extrusionsvorrichtung für ein Gummimaterial und eine spezifische Schneidvorrichtung anzubieten, mit denen kontinuierlich homogene Gummistücke hergestellt werden können, welche eine geringere Fluktuation ihres Volumens aufweisen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe mit Hilfe der in Anspruch 1 offenbarten Merkmale gelöst.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, hat der Erfinder eingehende Untersuchungen durchgeführt und dabei herausgefunden, daß die abgegebene Menge des Gummimaterials dadurch vereinheitlicht werden kann, daß ein Hilfsextruder vorgesehen wird, damit an der Auslaufseite des Hauptextruders eine konstante Menge abgegeben werden kann.
Es war jedoch bekannt, daß das Gummimaterial dazu neigt, im Inneren der Maschine festzukleben, und zwar sowohl im Hauptextruder, als auch in dem Hilfsextruder, und daß die abgegebene Menge aufgrund von zurückbleibendem Gummimaterial schwanken kann. Daher hat sich gezeigt, daß Extruder eingesetzt werden müssen, die es ermöglichen, daß sich sowohl im Hauptextruder als auch im Hilfsextruder weniger Rückstände von Gummimaterial ansammeln.
Weiterhin erwies es sich als schwierig, die Schwankung der von dem Hauptextruder abgegebenen Gummimenge innerhalb der Volumenrate von ± 1,5 % nur mit Hilfe der Installation des Hilfsextruders zu kontrollieren. Außerdem ist es notwendig, den Fluß des Gummimaterials am Auslab des Hauptextruders weiterhin zu stabilisieren. Zu diesem Zweck erwies es sich als notwendig, die Extrusionsgeschwindigkeit des Hauptextruders an der Auslaßseite je nach der Fließrate zu kontrollieren.
Am Auslaß des Hauptextruders ist ein Sammelbecken angeordnet und daher kann das von dem Hauptextruder abgegebene Gummimaterial aufgefangen und gleichmäßig an den Hilfsextruder weitergeleitet werden.
Der Hilfsextruder besitzt eine Hilfsschraube, welche sich mit konstanter Geschwindigkeit dreht und in der Lage ist, kontinuierlich eine einheitliche Menge von Gummimaterial abzugeben. Außerdem sind der Hauptextruder und der Hilfsextruder so ausgelegt, daß sie mit Hilfe einer Schraube das Gummimaterial herausdrücken können. Im Unterschied zu anderen Extrusionsvorrichtungen, in denen Zahnräder od.dgl. eingesetzt werden, wird die Kraft, welche gegen die Innenfläche der Anlage drückt, nicht auf das Gummimaterial beaufschlagt. Daher sind die Ablagerungen von Gummimaterial gering, so daß die Extrusionsmenge über einen langen Zeitraum stabil gehalten werden kann.
Außerdem besitzt der Hauptextruder eine mit variabler Geschwindigkeit drehende Hauptschraube, und in dem Sammelbecken ist eine Vielzahl von Druckfühlern für die Messung des Druckes des Gummimaterials, welches sich in dem Sammelbecken angesammelt hat, angeordnet, um so die Rotation der Hauptschraube je nach der gemessenen Abgabemenge zu kontrollieren, so daß die Menge des elastischen Gummimaterials, welches sich in dem Sammelbecken angesammelt hat, konstant gehalten werden kann.
Als Ergebnis kann der Hilfsextruder das Gummimaterial in einer einheitlichen Menge in das Sammelbecken leiten und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit an die Auslaßöffnung liefern und das abgegebene Gummimaterial mit Hilfe des Schneidwerkzeuges auf eine spezifische Abmessung abschneiden, so daß man kontinuierlich Gummistücke mit einem einheitlichen Volumen herstellen kann.
Nachstehend wird als Beispiel eine Ausführungsart der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen folgendes dargestellt ist:
Die Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsart;
Die Fig. 2 zeigt eine teilweise Draufsicht auf diese Ausführungsart;
Die Fig. 3 zeigt eine Teilansicht eines anderen Beispiels eines Druckfühlers; und
Die Fig. 4 zeigt eine Teilansicht, welche schematisch eine Vorrichtung aus dem Stand der Technik darstellt.
In den Fig. 1 bis 3 enthält eine Vorrichtung 1 für die Extrusion und den spezifischen Verschnitt von Gummimaterial, welches im Kaltverfahren zugeführt wird, einen Hauptextruder 3 mit einer Hauptschraube 2, einen Hilfsextruder 5 mit einer Hilfsschraube 4 sowie ein Schneidwerkzeug 7, welches an einer Auslaßöffnung 6 des Hilfsextruders angeordnet ist. Eine Einlaßöffnung 9 des Hilfsextruders 5 kommuniziert mit einem Sammelbecken 11, welches am Auslaß 10 des Hauptextruders 3 angeordnet ist.
Der Hauptextruder 3 enthält einen Sockelteil 15, welcher auf dem Fußboden aufliegt, sowie einen Zylinder 16, der horizontal aus einer Seite dieses Sockelteils 15 herausragt. Die an dem Endabschnitt des Zylinders 16 drehend gelagerte Hauptschraube 2 wird in die Innenbohrung des Zylinders 16 eingeschoben. Die Hauptschraube 2 ist über eine an dem Sockelteil 15 vorgesehene (nicht gezeigte) Untersetzung für die Reduzierung der Geschwindigkeit und einen Antriebsmechanismus 15A an den Hauptextruder 3 angeschlossen und an einen mit variabler Geschwindigkeit drehenden Schrittschaltmotor M1 gekoppelt, welcher mit Gleichstrom betrieben wird. Die Geschwindigkeit des mit variabler Geschwindigkeit drehenden Schrittschaltmotors M1 wird mit Hilfe eines daran befestigten Geschwindigkeitsmessers 17 stufenlos verändert. Daher kann die Hauptschraube 2 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in dem Zylinder 16 gedreht werden.
Der mit variabler Geschwindigkeit drehende Schrittschaltmotor M1 kann jedoch auch mit Wechselstron angetri eben werden.
In dieser erfindungsgemäßen Ausführungsart ist der Zylinder 16 mit einer Kühlwasserbohrung 19 für die Zirkulation von Kühlwasser für die Abkühlung der Umfangsfläche des Zylinders 16 versehen, die in etwa koaxial mit der Hauptschraube 2 verläuft. Der Zylinder 16 besitzt ebenfalls eine Einlaßöffnung 20 für den kontinuierlichen Einlaß des bandförmigen Gummimaterials L, welche die Wand des Zylinders 18 durchquert, die in der Nähe des Sockelteils 15 angeordnet ist.
Daher durchknetet der Hauptextruder 3 das Gummimaterial, während er das bandförmige Gummimaterial L bei normaler Temperatur aus der Einlaßöffnung 20 in Abstimmung mit der Rotation der Hauptschraube 2 an die Frontseite, das heißt, den Auslaß 10 der Hauptschraube 2 liefert. Die Rotationsgeschwindigkeit der Hauptschraube 2 wird in einen Bereich von 30 bis 90 U/m und vorzugsweise zwischen 50 und 70 U/m eingestellt. Während der Extrusion durch die Hauptschraube 2 wird die Temperatur des Gummimaterials L allmählich angehoben und erreicht in der Nähe der Auslaßöffnung 10 etwa 100ºC.
Die während der Verknetung des Gummimaterials erzeugte Luft wird mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Vakuumpumpe od.dgl. an die Außenseite der Maschine abgegeben.
An dem Auslaß 10 des Hauptextruders 3 ist ein Sammelbecken 11 angeordnet.
Das Sammelbecken hat die Form einer Bohrung 22, welche sich koaxial zu der Hauptschraube 2 in einem Rohrkörper 21 erstreckt. In dieser Ausführungsart der Erfindung dient das Sammelbecken 11 als ein Teil für die Reinigung der Umgebung des Auslasses 10. Daher ist der Rohrkörper 21 an dem Sockelteil 15 des Hauptextruders 3 löslich und luftdicht mit Hilfe eines Verbindungsmittels befestigt, wie zum Beispiel einer Schraube mit Mutter.
Im übrigen verjüngt sich die Form des Sammelbeckens 11 flußabwärts.
Die Hilfsschraube 4 des Hilfsextruders 5 steht in der gleichen Weise, wie der Hauptextruder mit einer inneren Bohrung 24 eines Zylinders 25 in Berührung.
Die innere Bohrung 24 ist so ausgerichtet, daß sie den axialen Mittelpunkt der Hauptschraube 2 schneidet und besitzt eine Einlaßöffnung 9, welche mit dem Sammelbecken 11 kommuniziert. Der Zylinder 25 ist an dem Rohrkörper 21 befestigt, welcher das Sammelbecken 11 bildet. Auf diese Weise wird der Hilfsextruder 5 über den Rohrkörper 21 mit dem Hauptextruder 3 verbunden.
Die Hilfsschraube 4 ist mit der Auslaßwelle eines mit konstanter Geschwindigkeit drehenden Antriebsmotors M2 gekoppelt, welcher am Ende des Zylinders 25 angeordnet ist, und die Hilfsschraube 4 dreht sich entsprechend dem Antrieb des Motors M2. Als Motor M2 wird vorzugsweise ein mit Wechselstrom betriebener Induktionsmotor eingesetzt, welcher sich immer mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit dreht. Die Drehgeschwindigkeit der Hilfsschraube 4 wird so eingestellt, daß der Hilfsextruder 5 in etwa das gleiche Volumen wie der Hauptextruder 3 ausstossen kann.
Am äußeren Ende des Zylinders 25, das heißt, an dessen Auslaß, ist eine Auslaßöffnung 6 ausgebildet, um die Innenbohrung 24 gegenüber der Außenseite zu reduzieren. An der Außenseite der Auslaßöffnung 6 ist ein Schneidwerkezug 7 mit einem Messer 30 angebracht, um das kontinuierlich aus der Auslaßöffnung 6 austretende Gummimaterial abzuschneiden.
Das Schneidwerkzeug 7 enthält mehrere, in der vorliegenden Ausführungsart zwei Messer 30, 30, welche an einem auf einer drehenden Welle 32 montierten Vorsprung befestigt sind, dessen Mittelpunkt in einer von der Auslaßöffnung 6 entfernt liegenden Position angeordnet ist. Die drehende Welle 32 ist mit der Auslaßwelle eines mit konstanter Geschwindigkeit drehenden Motors M3, wie zum Beispiel einem mit Wechselstrom betriebenen Induktionsmotor, über ein Lastschaltgetriebe 33, wie zum Beispiel einem Kettenantrieb gekoppelt und dreht sich mit konstanter Geschwindigkeit. Daher überquert das sich um das Rotationszentrum der drehenden Welle 32 drehende Messer 30 in einem spezifischen Zeitintervall den Endabschnitt einer Matrize 29 und schneidet das kontinuierlich aus der Auslaßöffnung 6 austretende Gummimaterial ab, um so die Gummistücke C herzustellen.
In dem Sammelbecken 11 ist ein Druckfühler 12 angeordnet.
In dieser Ausführungsart der Erfindung ist der Druckfühler 12 an dem äußeren Ende einer Führungsbohrung 35 angeordnet, welche zu dem Sammelbecken 11 führt und mißt den Druck des Gummimaterials in der Führungsbohrung 35, welches den gleichen Druck hat, wie das Gummimaterial in dem Sammelbecken 11.
Das Auslaßsignal des Druckfühlers 12 wird an den mit variabler Geschwindigkeit drehenden Schrittschaltmotor M1 befestigt ist, und der Geschwindigkeitsmesser 17 verringert mit Hilfe des von dem Druckfühler 12 abgegebenen Auslaßsignals für ansteigenden Druck die Geschwindigkeit des mit variabler Geschwidigkeit arbeitenden Schrittschaltmotors M1, oder aber erhöht über das Auslaßsignal für absinkenden Druck die Geschwindigkeit des mit variabler Geschwindigkeit arbeitenden Schrittschaltmotors M1.
Daher kann mit Hilfe des Druckfühlers 12 der Druck des Gummimaterials in dem Sammelbecken 11 konstant gehalten werden. Außerdem wird das Gummimaterial aus dem Sammelbecken 11 mit konstantem Druck an den Hilfsextruder 5 abgegeben und die von dem Hilfsextruder 5 gelieferte Extrusionsmenge wird weiterhin stabilisiert, so daß die von dem Schneidwerkzeug 7 abgeschnittenen Gummistücke C homogen sind und geringere Schwankungen ihres Volumens aufweisen.
In dieser Ausführungsart der Erfindung ist jedoch das Sammelbecken 11 mit einem am vorderen Ende des Sammelbeckens 11 vorgesehenen Einlaßfilter 37 ausgestattet, so daß das Eindringen von Staub und Verunreinigungen in das Sammelbecken 11 verhindert werden kann, während die Stabilität des Druckes des Gummimaterials in dem Sammelbecken 11 noch weiter verbessert wird.
Mit Hilfe der Extrusionsvorrichtung und dem spezifischen Schneidwerkzeug nach der vorliegenden Erfindung wurden Gummistücke hergestellt, bei denen die Veränderung der Volumenrate innerhalb von ± 1,5 % lag, wodurch der ursprünglich angestrebte Zweck erreicht wurde.
Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel eines Druckfühlers. In diesem Beispiel ist in die Wand des Rohrkörpers 21 eine Bohrung 39 eingebracht. Der Druckfühler 12A besitzt eine Membrane 40, welche an der Öffnung zu dem Sammelbecken 11 angeordnet ist und sich unter dem Druck des in dem Sammelbecken 11 angesammelten Gummimaterials verformen kann. Diese Membrane ist so konstruiert, daß sie den Druck des Gummimaterials durch Messung der Ausdehnung oder Kontraktion dieser Membrane 40 feststellen kann. Die Vorrichtung für die Extrusion von Gummi und das spezifische Schneidwerkzeug nach der vorliegenden Erfindung können ebenfalls für heiße Zufuhrverfahren eingesetzt werden. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist in dem Sammelbecken eine Vielzahl von Druckfühlern angeordnet, um die Rotation der Hauptschraube mit Hilfe des erreichten mittleren Wertes zu steuern.

Claims

1. Eine Vorrichtung (1) für die Extrusion von Gummimaterialien mit einem spezifischen Schneidwerkzeug für die Herstellung von Gummistücken durch das Abschneiden von kontinuierlich extrudiertem Gummimaterial auf eine spezifische Abmessung, welche folgendes aufweist:

einen Hauptextruder (3) mit einer mit variabler Geschwindigkeit drehbaren Hauptschraube (2), um ein Gummimaterial kontinuierlich aus einem Auslaß (10) des Hauptextruders (3) zu extrudieren,

einen Hilfsextruder (5) mit einer Einlaöffnung (9), welche mit einem Sammelbecken (11) kommuniziert, das an dem Auslaß (10) des Hauptextruders (3) angeordnet ist, und eine mit konstanter Geschwindigkeit drehende Hilfsschraube (4),

dadurch gekennzeichnet, daß

in dem Sammelbecken 11 eine Vielzahl von Druckfühlern (12) vorgesehen ist, und daß diese Druckfühler (12) die Veränderung des Druckes des Gummimaterials in dem Sammelbecken (11) feststellen und die Rotationsgeschwindigkeit der Hauptschraube (2) mit Hilfe des mittleren Wertes des von der Vielzahl von Meßfühlern abgegebenen Meßsignals kontrolliert wird, um den Druck des Gummimaterials in dem Sammelbecken (11) konstant zu halten, und daß sich das Sammelbecken (11) stromabwärts verjüngt, und

daß ein Schneidwerkzeug (7) an der Auslaßöffnung (6) des Hilfsextruders (5) angeordnet ist, um das kontinuierlich aus der Auslaßöffnung (6) abgegebene Gummimaterial in einer spezifischen Abmessung abzuschneiden, wobei dieses Schneidwerkzeug eine Vielzahl von Messern (30) aufweist, welche auf einer mit konstanter Geschwindigkeit drehbaren Welle (32) montiert sind, deren Zentrum sich in einer Position befindet, welche im Abstand von dem Mittelpunkt der Auslaßöffnung (6) angeordnet ist.