DE69126282T2

DE69126282T2 - Verfahren zum kontinuierlichen Giessen und Vorrichtung dazu

Info

Publication number: DE69126282T2
Application number: DE69126282T
Authority: DE
Inventors: David E Baxter; Robert L Brown; Michael K Parrent
Original assignee: Gencorp Inc
Current assignee: Aerojet Rocketdyne Holdings Inc
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1991-10-09
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2011-10-10
Also published as: CA2047003C; EP0488508A2; JPH0739112B2; DE69126282D1; EP0488508B1; US5643614A; EP0488508A3; BR9103402A; US5358398A; US5830390A; KR950000179B1; ES2103783T3; MX9100601A; JPH04286613A; CA2047003A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Formgießen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Formgießen von Gegenständen aus einem Material, das durch Temperatur- und Druckregulierung gehärtet wird.
Eine Vielzahl kontinuierlicher Spritzgießsysteme stehen derzeitig zur Verfügung, um Gegenstände unter Verwendung von Materialien herzustellen, die durch Wärme und Druckregulierung gehärtet werden. In der Vergangenheit wurden in solchen Systemen typischerweise geteilte Formen mit einem oder mehreren Hohlräumen verwendet. Die Formen wurden im allgemeinen auf eine erwünschte Temperatur vorerwärmt und danach das Material in die Formen eingespritzt. Die Formen wurden zuerst zusammengeklammert oder zusammengepreßt, anschließend z.B. mittels einer Spritzpresse mit Gießmaterial eingespritzt und dann unter Druck ausgehärtet Ein solches Zusammenpressen wurde insbesondere bei natürlichem Kautschuk als notwendig erachtet, um in den resultierenden geformten Gegenständen die erwünschten Eigenschaften zu erzielen.
Die Produktionsrate von Spritzgußgegenständen in Systemen der oben erwähnten Art nahm durch Verwendung von Förderern zu, mit denen Formen zwischen Spritz-, Zusammenpreß- und Erwärmungsstationen transportiert wurden. US-Patent Nr. 1.935.794 beispielsweise bietet ein Formungsverfahren, bei dem die Form durch ein Fördersystem zwischen Erwärmungsstationen und einer Zusammenpreßstation transportiert und während des Transports durch eine Härtungsstation hindurch zusammengepreßt bleibt.
US-Patent Nr. 4.186.161 zeigt ein alternatives Verfahren zum Formgießen von Gegenständen. Das Verfahren verwendet eine Rotoranordnung zum Bewegen mehrerer an der Rotoranordnung montierter Formen vorbei an einem Extruder, der in jede Form Material einspritzt. Dann wird auf jeder Form ein Verdichtvorgang durchgeführt, um das Material in jeder Form auf der Anordnung zusammenzupressen.
Ein Nachteil bei Systemen dieser Art besteht darin, daß die erzeugten geformten Gegenstände typischerweise eine zusätzliche Verarbeitung erfordern, um von ihnen Überschußmaterial zu entfernen. Die Bildung von Überschußmaterial und seine Entfernung führen aufgrund höheren Materialverbrauchs zu höheren Kosten sowie zu zusätzlichen Kosten zur Entfernung von Überschußmaterial und zum Endbearbeiten des Gegenstands. Eine zusätzliche Kontrolle jedes Gegenstands ist möglicherweise auch erforderlich, was den gesamten Arbeitsaufwand dieser Systeme noch steigert.
Ein zweiter Nachteil in bezug auf Systeme, die eine Spritzpresse verwenden, um für das Aushärten des Materials kontinuierlichen Druck auf die Form auszuüben, besteht darin, daß die Spritzpresse damit primär als Presse und nicht als Spritzvorrichtung dient. Die Verwendung einer teuren Spritzpresse für einen anderen als ihren beabsichtigten Zweck ist ineffizient und verringert die Kosteneffizienz dieser Systeme.
GB-2158003A offenbart ein komplexes System zum Beschicken mit, Zusammensetzen von, Einspritzen in, Härten, Auseinandernehmen, Abnehmen und Rückführen von Formen. Ober- und Unter-Form werden durch die Spritzpresse zusammengeklemmt, bevor spezielle Seitenstäbe oder Transportklammern an der Form befestigt werden.
In einem ersten Aspekt bietet die vorliegende Erfindung ein Formgießverfahren, umfassend:
(a) Vorbehandeln einer mehrteiligen Form für das Spritzgießen;
(b) Zusammensetzen der Form und Zusammenklemmen ihrer Teile, um den Spritzgießkräften standzuhalten, die die Formteile voneinander trennen würden;
(c) Einspritzen von Gießmaterial in die zusammengeklemmte Form in einer Spritzpresse;
(d) Transportieren der Form im zusammengeklemmten Zustand mittels eines Formfördersystems zu Härtungsmitteln und Härten des Gußmaterials in der Form bei geregelter Temperatur und geregeltem Druck, um einen Gußgegenstand zu bilden;
(e) Verwenden des Formfördersystems, um die Form zu einer Auseinandernehm/zusammensetzvorrichtung zu transportieren;
(f) Auseinandernehmen der Form durch Trennen ihrer Teile;
(g) Entfernen des Gußgegenstands aus der auseinandergenommenen Form und
(h) Vorbehandeln der Form, um Schritte (b) bis (g) zu wiederholen;
worin das Zusammenklemmen der Form durch eine Selbstklemmvorrichtung erfolgt, die in der Form enthalten ist und die Formteile mit einer Vorspannung zusammenklemmt, die ausreicht, um den Spritzgießkräften standzuhalten, wodurch die Selbstklemmform durch das Fördersystem unabhängig und ohne Klemmen von außen transportiert werden kann.
In einem zweiten Aspekt bietet die Erfindung eine Formgießvorrichtung, umfassend:
eine aus mehreren Teilen bestehende Form;
eine Spritzpresse zum Einspritzen von Gießmaterial in die Form;
ein Härtungsmittel zum Härten des eingespritzten Materials in der Form unter geregelter Temperatur und geregeltem Druck, um einen Gußgegenstand zu bilden;
eine Auseinandernehm/zusammensetzvorrichtung mit einer Demontagestation zum Trennen der Formteile voneinander, zumindest eine Arbeitsstation zum Positionieren der getrennten Abschnitte zur Entfernung des Gußgegenstands und zur Vorbehandlung der Form für einen nachfolgenden Spritzgußvorgang und eine Wiederzusammensetzstation zum Ausrichten und Wiederzusammensetzen der getrennten Formteile;
ein Fördersystem zur Förderung der Form durch die Vorrichtung hindurch und
Mittel zum Zusammenklemmen der Formteile gegen Spritzgußkräfte, die die Formteile während des Einspritzens von Material durch die Spritzpresse oft voneinander trennen würden, sowie zur Beförderung zum Härtungsmittel und im Härtungsmittel,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Klemmittel eine lösbare Selbstklemmvorrichtung umfaßt, die in der Form enthalten ist, um die Formteile zusammenzuklemmen, wodurch die Selbstklemmform durch das Fördersystem unabhängig und ohne Klemmen von außen gefördert werden kann.
Der Ausdruck "Härten" bezieht sich hierin auf die Behandlung durch Anwendung von Erwärmungs- oder Kühltemperaturen, Vernetzen des zu härtenden Materials und andere Materialbehandlungen, durch die das Formungsverfahren abgeschlossen wird und das zu gießende Material seinen fertigen Zustand erreicht.
Es folgt eine Beschreibung bevorzugter Merkmale der Erfindung. Ein Regelsystem steuert den Betrieb des Einspritzsystems zum Einspritzen des Gießmaterials in die Formen und die zeitlich abgestimmte Förderung der Formen mittels des Fördersystems durch die Materialeinspritzvorrichtung, die Formauseinandernehm/zusammensetzvorrichtung sowie die Härtevorrichtung, um das richtige Härten der zu gießenden Gegenstände zu gewährleisten.
Gemäß dem bevorzugten Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist das zu härtende Material ein Kompoundgießmaterial hoher Qualität, das sich nicht ständig innerhalb einer Presse in einer festgeklemmten oder zusammengepreßten Position befinden muß, um gehärtet zu werden und die erwünschten Ermüdungs- und Wärmebeständigkeitseigenschaften sowie ähnliche Eigenschaften zu ergeben. Die vorgespannte Selbstklemmform ist vorzugsweise eine Form mit einem einzigen Hohlraum und zwei oder mehreren Teilen. Formen mit unterschiedlichen inneren Konfigurationen können innerhalb des Systems verwendet werden, und Formen mit eineni oder mehreren Hohlräumen sind ebenfalls geeignet, um das gleichzeitige Gießen unterschiedlicher Teile zu ermöglichen. Die Form enthält eine Klemmvorrichtung zum Befestigen der Abschnitte im vorgespannten Zustand, in dem die Abschnitte in übereinandergelagerter oder paralleler planarer Beziehung zueinander angeordnet werden. Im festgeklemmten oder vorgespannten Zustand steht die Form ohne Verwendung einer äußeren Presse oder Ausübung einer anderen Klemm- oder Belastungskraft unter Druck.
Vor dem Einspritzen von Material in die Form wird die Form vorzugsweise mit notwendigen Formbeschichtungen vorbehandelt, auf eine erwünschte Temperatur erhitzt, um das Härten des Materials zu unterstützen, oder mit Einsätzen oder anderen Innenelementen versehen, die im zu formenden Gegenstand enthalten sein sollen. Nach Abschluß des Vorbehandlungsverfahrens wird die Form zusammengesetzt und die Selbstklemmvorrichtung aktiviert, um Teile der Form unter einer Kraft von etwa 6000 Pfund zusammenzuklemmen. Die Form wird dann in eine Position zum Einspritzen des Gießmaterials befördert.
Vorzugsweise dient ein Einspritzsystem, das eine Materialeinspritzvorrichtung mit einem Spritzkopf aufweist, zum Einspritzen des Gußmaterials in die Form. Sobald das Einspritzen des Gießmaterials abgeschlossen ist, wird die Selbstklemmform aus dem Einspritzsystem entfernt und vorzugsweise in Kommunikation mit einem Fördersystem bewegt.
Das Fördersystem transportiert die Form zu einer Härtungsvorrichtung. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Härtungsvorrichtung einen Härtungsofen, durch den hindurch die Formen mittels des Fördersystems transportiert weren. Das Härtungsverfahren kann jedoch auch ein Verfahren umfassen, das die physikalische Form des Materials ändert, d.h. herkömmliches Vulkanisieren, Schmelzen und Verfestigen wie z.B. bei thermoplastischer Kristallisation. Das Fördersystem transportiert die Form mit einer Geschwindigkeit durch den Härtungsofen, die ausreicht, daß das Härten des gegossenen Gegenstands abgeschlossen ist, wenn die Form den Härtungsofen verläßt. Bei Verwendung unterschiedlicher Formen, die unterschiedliche geformte Gegenstände enthalten, stellt das Regelsystem sicher, daß die Bewegung der unterschiedlichen Formen und Gegenstände mittels des Fördersystems z.B. durch die Härtungsvorrichtung zeitlich auf das Härten der Gußgegenstände abgestimmt ist. Eine solche Härtungsvorrichtung kann u.a. Induktion, Leitung, Strahlung u.dgl. beinhalten. Durch Kombinieren der Verwendung von Gießmaterial hoher Qualität, einer Selbstklemmform, um das Gießmaterial unter Druck zu halten, ohne den Druck zu verwenden, der während des Einspritzens des Materials in die Form durch den Spritzkopf ausgeübt wird, und einer Härtungsvorrichtung verringern das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung die für die Verarbeitung jedes Gußgegenstands erforderliche Gesamtzeit, verhindern die Bildung von Überschußmaterial auf den Gußgegenständen und gleichen das Schrumpfen des Gießmaterials während des Härtungsverfahrens aus. Außerdem besitzen die durch das vorliegende System hergestellten Gußgegenstände physikalische Eigenschaften, die im wesentlichen jenen der früheren formgepreßten oder spritzgegossenen Gegenstände entsprechen.
Sobald der Gußgegenstand gehärtet ist, transportiert das Fördersystem die Form zu einer Formauseinandernehm/zusammensetzvorrichtung, um den Gußgegenstand zu entfernen und die Form für das nächste Formungsverfahren einer Vorbehandlung zu unterziehen.
Die Auseinandernehm/zusammensetzvorrichtung löst die Klemmvorrichtung der Form und zerlegt die Form in ihre jeweiligen Teile. Sobald die Form in ihre Teile auseinandergenömmen ist, werden diese vorzugsweise zwischen Arbeitsstationen der Auseinandernehm/zusammensetzvorrichtung in koplanarer Beziehung bewegt. An der ersten Arbeitsstation wird der Gußgegenstand aus einem der Formteile entfernt. An nachfolgenden Arbeitsstationen werden die Formteile gereinigt, kontrolliert und für den nächsten Gießvorgang vorbehandelt. Wie bereits erwähnt, kann die Vorbehandlung Schritte wie z.B. das Beschichten des Forminneren oder das Beschicken der Form mit Elementen umfassen, die in den zu gießenden Gegenständen vorzusehen sind, z.B. Metalleinsätze für Buchsen. Schließlich werden die Formteile zu einer Wiederzusammensetzungsstation transportiert, wo die Auseinandernehm/zusammensetzvorrichtung die Formteile in benachbarter, paralleler, planarer Beziehung wiederzusammensetzt und die Form mittels der Klemmvorrichtung in einen zusammengeklemmten Zustand versetzt. Unter Verwendung dieses Fördersystems wird die Form dann zum Einspritzsystem transportiert, um den nächsten Gegenstand spritzzugießen.
Verschiedene Aspekte der Erfindung sind in den Patentansprüchen dargelegt.
Es folgt eine Beschreibung konkreter Ausführungsformen und verschiedener bevorzugter Merkmale unter Bezugnahme auf die beigelegten Abbildungen, worin:
Fig.1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Systems zum kontinuierlichen Gießen von Gegenständen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
Figuren 2A und 2B schematische perspektivische Teilansichten einer Vorrichtung sind, die dazu dient, Formen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auseinanderzunehmen und zusammenzusetzen;
Figuren 3A und 3B eine schematische Schnittend- bzw. -seitenansicht der in Figuren 2A und 2B gezeigten Vorrichtung sind;
Fig.4 eine perspektische Querschnittsansicht einer aus mehreren Abschnitten bestehenden Selbstklemmform in zusammengeklemmter Position ist;
Figuren 5A und 5B eine Vorder- bzw. Seitenansicht eines federvorgespannten Eingriffselements sind;
Fig.6 eine schematische Seitenteilansicht eines Abschnitts der teilweise in Fig.1 dargestellten Auseinandernehm/zusammensetzvorrichtung ist, die eine Form an das Fördersystem übergibt; und
Fig.7 eine schematische perspektivische Teilansicht einer alternativen Ausführungsform eines Systems zum kontinuierlichen Gießen von Gegenständen ist.
Fig.1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zum kontinuierlichen und asynchronen Gießen von Gegenständen aus einem durch Wärme und Druck gehärteten Material. Die Vorrichtung enthält aus mehreren Teilen bestehende Selbstklemmformen 12, in die Gießmaterial durch eine Materialeinspritzvorrichtung 14 eingespritzt wird und die dann durch ein Fördersystem 16 zu einer Härtungsvorrichtung 18 transportiert werden, um den Gußgegenstand zu härten. Nach dem Härten des Gegenstands wird die Form - 12 durch das Fördersystem 16 zu einer Formauseinandernehm/zusammensetzvorrichtung 20 transportiert, wo die Form auseinandergenommen wird, der Gußgegenstand entfernt wird und die Formteile für den nächsten Gießvorgang behandelt und wiederzusammengesetzt werden. Die zeitliche Steuerung des Einspritzens in die Form und ihrer Bewegung durch die Härtungsvorrichtung 18 und die Formauseinandernehm/zusammensetzvorrichtung 20 erfolgt durch ein Regelsystem 22. In einer alternativen, schematisch in Fig.7 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 10' ist ein Vorbehandlungsgerät 23 vorgesehen, z.B. ein Heizgerät, um die Formen vor dem Einspritzen des Gießmaterials zu behandeln.
Wie aus der Darstellung der bevorzugten Ausführungsform von Fig.4 ersichtlich, ist die aus mehreren Teilen bestehende, vorgespannte Selbstklemmform eine Form 12 mit einem einzigen Hohlraum, die drei Teile umfaßt: einen oberen Abschnitt 30, einen mittleren Abschnitt 32 und einen unteren Abschnitt 34. In der in Fig.4 gezeigten übereinandergelagerten und zusammengeklemmten Position sind die Formteile entlang einer zentralen Formachse 12A ausgerichtet.
Vor dem Zusammenklemmen der Form 12 in den vorgespannten Zustand wird die Form vorzugsweise vorbehandelt: a) durch Beschichten des Formhohlraums mit notwendigen Überzügen, damit der Gußgegenstand problemlos aus dem Formhohlraum entfernt werden kann; und b) durch Vorsehen zusätzlicher Einsätze oder anderer Innenelemente, die in dem Gußgegenstand auszubilden sind. Nach Abschluß des Vorbehandlungsverfahrens kann die Form 12 vollständig zusammengesetzt und ein Selbstklemmgerät 46 aktiviert werden, um die Teile der Form zusammenzuklemmen. Das Selbstklemmgerät 46 enthält Sperrbolzen 48 mit Sperrstiften 50 und Federringe 51. Jeder Sperrbolzen enthält einen Kopfabschnitt 54 und einen Körperabschnitt 56. Zusätzlich sind Sperrstifte vorhanden, die auf einer geneigten Nockenoberfläche 67 aufsitzen, die am Boden eines Nockeneinsatzes 66 ausgebildet ist. Im in Fig.4 dargestellten zusammengeklemmten Zustand werden die Formabschnitte 30, 32, 34 mit einer Kraft von etwa 6000 Pfund zusammengedrückt Durch Drehen der Sperrbolzen 48 um eine Vierteldrehung greifen die Sperrstifte 50 in die geneigte Nockenoberfläche 67 ein, um die Federringe 51 zu verbiegen. Anschlagstifte 49 verhindern die Drehung der Sperrstifte 50, wenn sie an einem Anschlagabschnitt 61 eines Anschlageinsatzes 62 in der nicht verriegelten Position angreifen.
Sobald die Form 12 vorbehandelt, zusammengesetzt und zusammengeklemmt ist, ist sie für das Einspritzen des Gießmaterials bereit. Das in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete Gießmaterial M ist ein Kompoundmaterial hoher Qualität, mit dem man nach dem Härten Eigenschaften wie Hochdauerfestigkeit, eine hohe Hitzebeständigkeit und andere wünschenswerte Eigenschaften erzielt.
Das Regelsystem 22 umfaßt eine speicherprogrammierbare Steuerung. Die Steuerung des Regelsystems 22 ermöglicht die individuelle Steuerung jeder Form 12, einschließlich des Betriebs des Einspritzsystems 14, des Fördersystems 16, der Härtungsvorrichtung 1 8 und der Formauseinandernehm/zusammensetzvorrichtung 20. Der Betrieb des Regelsystems 22 erfolgt vorzugsweise automatisch, doch es kann durch einen eingeschulten Bediener auch teilweise händisch betrieben werden, um bestimmte Systemvorgänge oder die Bewegung der Formen 12 zu manipulieren.
Das Einspritzsystem 14 enthält vorzugsweise eine Einspritzpresse 72. Wie dies schematisch in Figuren 1 und 5 dargestellt ist, ist die Einspritzpresse 72 eine Einzelstationpresse. Die bevorzugte Einspritzpresse enthält eine Doppelschnecke und eine hydraulische Kolbeneinspritzvorrichtung der Art, wie sie derzeit von Sanyu aus Japan erzeugt wird. Nach dem Festklemmen eines Spritzkopfes der Presse 72 auf der Form kann das Gießmaterial M eingespritzt werden. Die zum Einspritzen des Gießmaterials in die Form 12 erforderliche Zeit beträgt etwa 15 Sekunden. Sobald die Einspritzung des Gießmaterials abgeschlossen ist, wird der Spritzkopf aus der Form entfernt und die Form durch das Fördersystem 16 von der Einspritzpresse wegbewegt.
Das Regelsystem 22 bewegt die Form 12 mittels des Fördersystems 1 6 asynchron vom Einspritzsystem 14 zur Härtungsvorrichtung 18. In der dargestellten Ausführungsform ist das Fördersystem 16 ein Förderband 74, das vorzugsweise einzelne Paletten 76 aufweist, um einzelne Formen 12 während der Bewegung vom Einspritzsystem 14 zur Härtungsvorrichtung 18 und dem Rest des Systems zu tragen.
Wie dies schematisch aus Fig.1 ersichtlich ist, umfaßt die Härtungsvorrichtung 18 einen herkömmlichen Härtungsofen. Obwohl der herkömmliche Härtungsofen durch seine Temperatur die Materialhärtung durchführt, sind auch alternative Härtungsverfahren wie z.B. Induktion möglich. Die Formen 12 werden mittels des Fördersystems 1 6 durch den Härtungsofen 18 vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit bewegt, die zu einer vollständigen Härtung des Gußgegenstands führt, bis die Form den Härtungsofen verläßt. Falls Formen 12 mit unterschiedlichen Formeinsätzen oder Formen, die aus unterschiedlichem Material gegossene Gegenstände enthalten, verwendet werden, verlangsamt oder beschleunigt das Regelsystem 22 den Transport der Formen durch den Härtungsofen und steuert die Temperatur innerhalb des Härtungsotens, um sicherzustellen, daß die Formen genau auf der für das Härten der Gußgegenstände erforderlichen Temperatur gehalten werden. Außerdem kann das Förderband 74 innerhalb des Härtungsofens 18 Matrixkonfigurationen, Mehrfachlinienformationen oder eine Sammelvorrichtung enthalten, um die durch den Ofen transportierten Formen im Bedarfsfall längeren Härtungs- oder Verwei zeiten auszusetzen.
Sobald das Härten abgeschlossen ist, wird die Form 12 auf dem Förderband 74 aus dem Härtungsofen 18 entfernt. Die Form 12 wird gemeinsam mit dem gegossenen gehärteten Gegenstand auf dem Förderband 74 unter der Steuerung des Regelsystems 22 zur Formauseinandernehm/zusammensetzvorrichtung 20 transportiert. Die Form 12 wird der Formauseinandernehm/zusammensetzvorrichtung 20 zugeführt, um den Gußgegenstand zu entfernen und die Form für den nächsten Gießvorgang einer Vorbehandlung zu unterziehen.
Die bevorzugte Ausführungsform der Auseinandernehm/zusammensetzvorrichtung 20, die in Figuren 1, 2A, 28, 3A, 3B und schematisch in Fig.7 dargestellt ist, ermöglicht die parallele Behandlung der einzelnen Formen und ihrer Teile. Die Auseinandernehm/zusammensetzvorrichtung 20 enthält Formhaltemechanismen 82, eine Aufnahmestation 84, Formhebewerke 85, einen Wandertisch 86, einen Zwischentransportmechanismus 150, einen Entnahmemechanismus 152 für Gußgegenstände und eine Austrittsstation 88.
Bevor die Form 12 den Wandertisch 86 der Auseinandernehm/zusammensetzvorrichtung 20 erreicht, wird sie zu einem ersten Formsperrmechänismus 82 befördert, der sich am Förderband 74 vor der Aufnahmestation 84 und dem Wandertisch 86 befindet. Der Formsperrmechanismus 82 enthält einen pneumatischen Zylinder, der betrieben wird, um das Klemmgerät 46 der Form 12 unter Verwendung von Dreh momentwerkzeugen 92 zu lösen, um die Sperrbolzen 48 in Eingriff zu nehmen und zu verdrehen, sodaß die Anschlagstifte 49 und die Sperrstifte 50 aus dem Eingriff gelöst werden.
Sobald das Klemmgerät 46 der Form 12 durch den ersten Formsperrmechanismus aus dem Eingriff gelöst ist, wird die Form durch das Förderband 74 zur Aufnahmestation 84 der Auseinandernehm/zusammensetzvorrichtung 20 bewegt. An der Aufnahmestation 84 werden die Abschnitte 30, 32, 34 der Form 12 auf einem Formhebewerk 85 getragen, das einen pneumatischen Zylinder aufweist, um das Formhebewerk in den Eingriff mit dem Wandertisch 86 zu bewegen. Konkret umfaßt das Formhebewerk 85 ein Stellglied 94 des pneumatischen Zylinders, um für eine vertikale Bewegung der Formteile zu sorgen. Außerdem sind pneumatische Stellglieder 95a, 95b, 95c, die über, auf gleicher Ebene mit und unter dem Wandertisch 86 positioniert sind, vorhanden, um für eine horizontale Bewegung der Formteile zu sorgen. Jedes der einzelnen pneumatischen Stellglieder 95a, 95b, 95c enthält einen pneumatischen Zylinder und zusätzliche pneumatisch betriebene Einrichtungen, wie dies schematisch dargestellt ist, um die Betriebsbewegung der Stellglieder zu ermöglichen. Die Anwendung und der Betrieb solcher Zylinder und Einrichtungen sind herkömmlich und werden daher hierin nicht ausführlich besprochen.
Während der Bewegung und der Zerlegung der Form in ihre Teile sowie der Positionierung jedes Formteils innerhalb des Wandertisches 86 werden die zusammengesetzten und entriegelten Abschnitte 30, 32, 34 der Form 12 zuerst mittels des Förderbands auf das Formhebewerk 85 bewegt und durch den Zylinder 94 des Formhebewerks 85 vertikal zu einer Position gehoben, die sich etwa in der gleichen Ebene wie der Wandertisch 86 befindet. Die Formabschnitte werden dann durch das Stellglied 95b vom gehobenen Formhebewerk 85 zu einer Position geschoben, sodaß der mittlere Abschnitt 32 der Form in einer Spur des Wandertisches 86 für mittlere Formabschnitte (allgemein mit 106 gekennzeichnet) getragen wird. Der obere Abschnitt 30 der Form 12 wird dann durch das über dem Wandertisch positionierte Stellglied 95a horizontal bewegt und vertikal gesenkt, sodaß er in eine Spur des Wandertisches 86 für obere Formabschnitte 30 eingreift (allgemein mit 102 gekennzeichnet). Das unter dem Wandertisch 86 positionierte Stellglied 95c bewegt den unteren Abschnitt 34 horizontal und vertikal hinauf zu einer Spur des Wandertisches 86 für untere Formabschnitte 34 (allgemein mit 104 gekennzeichnet).
Vor jeder Bewegung des oberen und unteren Formabschnitts 30, 34 durch das obere und untere Stellglied 95a, 95c werden die Griffabschnitte 35 des mittleren Formabschnitts 32 auf gegenüberliegenden, parallelen, C-förmigen Flanschen 98 getragen und dazwischen gefaßt (siehe Figuren 2A, 2B, 3A und 3B), welche Flansche die Mittelspur 106 des Wandertisches bilden. Zusätzliche Paare gegenüberliegender, paralleler Flansche 98 bilden die Spur 102 des oberen Formabschnitts und die Spur 104 des unteren Formabschnitts des Wandertisches 86. Angrenzend zu den gegenüberliegenden Flanschen 98, die jede der Spuren bilden, sind pneumatisch gesteuerte drehbare Wellen 96 mit daran befestigten L-förmigen Flanschen 100 positioniert. Der obere und der untere Abschnitt 30, 34 der Form 12 werden durch Bewegung mittels der Stellglieder 95a, 95c in ihren jeweiligen Spuren 102, 104 positioniert.
Zur Bewegung der Formabschnitte 30, 32, 34 entlang ihrer jeweiligen Spuren 102, 106, 104 werden die L-förmigen Flansche 100 gedreht, um die Griffbschnitte 35 jedes Formabschnitts innerhalb der C-förmigen Flansche 98 zu fassen. Bei Drehung der Wellen 96 unter der Steuerung der Regelsystems 22 drehen sich die L-förmigen Flansche 100 in den Eingriff mit den Griffabschnitten 35, letztere umgebend, wodurch die Griffabschnitte innerhalb der die Spuren bildenden C-förmigen Flansche 98 gefaßt werden. Eine horizontale, pneumatisch gesteuerte Bewegung der drehbaren Wellen 96 dient dann dazu, die Formabschnitte 30, 32, 34 entlang ihrer jeweiligen Spuren auf dem Wandertisch 86 zu den Arbeitsstationen zu bewegen.
Außerdem werden federvorgespannte Eingriffselemente 160 der in Figuren 5A und 5B dargestellten Art verwendet, um jeden Formabschnitt richtig an der nächsten Arbeitsstation zu positionieren. Im dargestellten Beispiel von Fig.5A wird ein Rippenabschnitt 159 des oberen Formabschnitts 30 mit dem Eingriffselement 160 in Eingriff genommen. Wie aus Figuren 2A, 2B, 3A, 3B ersichtlich, sind die Eingriffselemente 160 an einer Trägerfläche 87 des Wandertisches 86 angrenzend zum C-förmigen Flansch 98 befestigt. Die Eingriffselemente befinden sich an jeder der Arbeitsstationen, um mit in den Formabschnitten ausgebildeten Rippenabschnitten 159 in Eingriff zu stehen. In dieser Eingriffsposition bewirken die Eingriffselemente 160, daß die sich bewegenden Formabschnitte innerhalb ihrer Arbeitsstationen entlang ihrer jeweiligen Spuren bewegt werden.
Die Eingriffselemente 160 enthalten einen federvorgespannten Abschnitt 162, der durch ein Flanschelement 161 umgeben und gleitend in Eingriff genommen wird, welches Element durch herkömmliche Befestigungsmittel entlang der Trägerfläche 87 des Wandertisches 86 fixiert ist. Der federvorgespannte Abschnitt 162 besitzt einen Eingangsrampenabschnitt 163 und einen Ausgangsrampenabschnitt 164, die einen Nutenabschnitt 165 umgeben. Der federvorgespannte Abschnitt 162 greift in eine Feder 166 ein, die weiters in einer Öffnung 167 im oberen Abschnitt 168 in Eingriff gehalten wird, der durch herkömmliche Befestigungsmittel an der Trägerfläche des Wandertisches fixiert ist.
Bei horizontaler Bewegung des Formabschnitts 30 in Richtung des Pfeils P in einen Eingriff des Eingangsrampenabschnitts 1 63 mit dem Rippenabschnitt 159 des Formabschnitts wird der federvorgespannte Abschnitt 162 des Eingriffselements 1 60 in Richtung des Pfeils Q vorgespannt. Der federvorgespannte Abschnitt 162 wird vertikal vorgespannt, bis der Rippenabschnitt 459 in den Nutenabschnitt 165 eingreift. In dieser Stellung ist der Formabschnitt richtig an der Arbeitsstation positioniert. Die fortgesetzte Bewegung des Formabschnitts entlang der Spur in Richtung des im allgemein mit P gekennzeichneten Pfeils bewegt den Rippenabschnitt 159 entlang des Ausgangsrampenabschnitts 164 und aus dem Eingriff mit dem federvorgespannten Eingriffselement, bis der Rippenabschnitt 139 in das nächste federvorgespannte Eingriffselement 160 an der nächstfolgenden Arbeitsstation eingreift. Obwohl die in Figuren 5A und 5B dargestellte Ausführungsform des federvorgespannten Eingriffselements 160 für den Eingriff in einen nach oben gerichteten Rippenabschnitt 159 auf einem oberen Formabschnitt 30 vorgesehen ist, kann eine alternative und umgekehrte Ausführung des federvorgespannten Eingriffselements (nicht dargestellt) zum Eingriff mit nach unten gerichteten Rippenabschnitten auf den Formabschnitten dienen.
Sobald die Formabschnitte voneinander getrennt und in ihren jeweiligen Formabschnittspuren entlang des Wandertisches 86 positioniert sind, werden die Abschnitte horizontal in ihrer paralleler Beziehung zwischen Arbeitsstationen innerhalb der Flansche 98 unter der pneumatischen Steuerung der beweglichen Wellen 96 und der L-förmigen Flansche 100 bewegt. Die Bewegung der Formabschnitte zwischen Arbeitsstationen entlang des Wandertisches 86 erfolgt in einer parallelen koplanaren Beziehung. An einer ersten Arbeitsstation 108 wird der Gußgegenstand z.B. aus den mittleren Formabschnitten 32 entfernt. Die Entfernung der Gußgegenstände kann durch einen Bediener oder einen Zwischentransportmechanismus 150 erfolgen (siehe Fig.1). Der Zwischenmechanismus 1 so ist als Roboterarmvorrichtung 154 unter der Steuerung des Reglers 22 dargestellt und kann den Gußgegenstand fassen und ihn in einer Entnahmevorrichtung 152 für Gußgegenstände absetzen. Die Entnahmevorrichtung kann ein herkömmliches Förderbandsystem 156 oder einfach ein Aufnahmebehälter 157 angrenzend zum Wandertisch und Zwischenmechanismus sein. Ein zusätzliches pneumatisches Stellglied 158 kann entweder alleine oder in Kombination mit anderen Vorrichtungen verwendet werden, um die vertikale und horizontale Bewegung des Gußgegenstands zum Förderbandsystem 156 und/oder Aufnahmebehälter 1 57 zu unterstützen. Man beachte, daß zusätzliche Förderbandvorrichtungen, pneumatische Stellglieder und/oder Zwischenmechanismen an beliebigen oder allen Arbeitsstationen vorhanden sein können, um entweder zusätzliche Materialien zu den Formen im Wandertisch zuzuführen oder Materialien aus den Formen zu entfernen.
An einer zweiten Arbeitsstation 109 werden die Formabschnitte gereinigt und kontrolliert. An einer dritten Arbeitsstation 110 werden die Formabschnitte vor dem nächsten Formungsschritt einer Vorbehandlung unterzogen. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Vorbehandlung das Beschichten des Inneren der Formeneinsätze und/oder das Beschicken der Formeneinsätze mit Elementen, die in den Gußgegenständen auszubilden sind. Wie bereits besprochen, können die an den Arbeitsstationen der Formauseinandernehm/zusammensetzvorrichtung 20 durchgeführten Schritte händisch oder mechanisch mit Hilfe der dargestellten herkömmlichen Robotertechnik erfolgen.
Schließlich werden die Formabschnitte zu einer Wiederzusammensetzungsstation 112 auf dem Wandertisch 86 der Formauseinandernehm/zusammensetzvorrichtung 20 befördert. Von der Wiederzusammensetzungsstation 112, setzt die Formauseinandernehm/zusammensetzvorrichtung 20 die Formabschnitte 30, 32, 34 wieder in ihre ursprüngliche benachbarte, parallele, planare Beziehung in der mittleren Spur 106 des Wandertisches 86 zusammen. Das Wiederzusammensetzungsverfahren erfolgt im Einklang mit Schritten, die gegenteilig zu jenen sind, die in Verbindung mit der Trennung der Formabschnitte beschrieben wurden, sowie unter der Verwendung des Stellglieds 95b, um die Abschnitte der Form 12 mittels des Stellglieds 94 auf dem Formhebewerk 85 zu positionieren.
Das Wiederzusammensetzungsverfahren wird in umgekehrter Weise zum oben beschriebenen Verfahren durchgeführt, weshalb nur jene Teile des Verfahrens angeführt sind, die oben noch nicht besprochen wurden. Konkret enthält das Stellglied 95b eine Ziehvorrichtung 170 der schematisch in Fig.6 dargestellten Art. Die Ziehvorrichtung 170 greift in die Griffabschnitte 35 des oberen Formabschnitts 30 ein und bewegt die zusammengesetzte und unverriegelte Form 12 von der Wiederzusammensetzungsposition 112 auf das Formhebewerk 85. Die Ziehvorrichtung 170 von Fig.6 enthält eine horizontal bewegliche Welle 171, die die Form 12 in eine Position auf dem Formhebewerk 85 schiebt, und ein pneumatisch gesteuertes, drehbares Hakenelement 172, das je nach Bedarf in die Griffabschnitte 35 eingreift und den Eingriff löst und unter der Steuerung des Reglers 22 steht. Die Positionen, in die sich das Hakenelement dreht, um in die Griffabschnitte 35 einzugreifen und sich aus dem Eingriff zu lösen, sind in Fig.6 veranschaulicht. Das Formhebewerk 85 wird dann mittels des Stellglieds 94 vertikal gesenkt. Die zusammengesetzte Form 12 wird dann zur Austrittsstation 88 geführt, die sich gegenüber der Aufnahmestation 84 befindet, an der die Form anfänglich zur Auseinandernehm/zusammensetzvorrichtung 20 befördert wurde. Die Form wird mittels des Förderbands 74 des Transportsystems 16 zu einem zweiten Formsperrmechanismus 82 transportiert. Der Formsperrmechanismus 82 bewirkt das Aktivieren des Klemmgeräts 46 der Formen zum Abschluß des Wiederzusammensetzungsverfahrens.
Unter Verwendung des Förderbands 74 des Fördersystems 16 wird die vorbehandelte, wiederzusammengesetzte und zusammengeklemmte Form 12 dann vom Formsperrmechanismus 82 der Auseinandernehm/zusammensetzvorrichtung 20 zur Einspritzvorrichtung 14 gefördert (siehe Fig.1). Alternativ dazu können die Formen zu einer Vorrichtung zur weiteren Vorbehandlung der Form 12 für das nächste Einspritzverfahren transportiert werden. In einer alternativen, als Teilansicht in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird die Form zu einem Vorerhitzungsofen 23 transportiert. Bei Verwendung eines Polymerformmaterials ohne Notwendigkeit einer solchen Vorbehandlung wäre ein derartiges Verfahren nicht notwendig. Nach Abschluß der Vorbehandlungsschritte der Form wird die Form durch das Förderband 74 transportiert, um das Gießverfahren zu wiederholen.
Es wurden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen und asynchronen Gießen von Gegenständen unter Verwendung einer vorgespannten Selbstklemmform beschrieben. Die Anmelder gehen davon aus, daß das Verfahren und die Vorrichtung die zur Verarbeitung jedes Gußgegenstands erforderliche Gesamtzeit verringern, die Bildung von Überschußmaterial auf den geformten Gegenständen vermeiden und das Schrumpfen des Gießmaterials während des Härtungsverfahrens ausgleichen. Die mit diesem Verfahren und dieser Vorrichtung hergestellten Gußgegenstände besitzen Eigenschaften, die im wesentlichen jenen von Gegenständen ähneln, die in Einklang mit Formungsverfahren des Stands der Technik gefertigt werden. Außerdem können das Verfahren und die Vorrichtung solcherart sein, daß sie relativ wenig Platz erfordern, jedoch leicht erweitert werden können, um die Größe des Systems und somit die Zahl der zu gießenden Teile zu steigern. Die bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung wurden oben beschrieben. Man beachte aber in Zusammenhang mit dieser Offenbarung, daß für Fachleute auf dem Gebiet Änderungen der bevorzugten Ausführungsform zur Erzielung vergleichbarer Merkmale und Vorteile in anderen Formungsverfahren und -vorrichtungen offenkundig sind.

Claims

1. Formungsverfahren, umfassend:

(a) Vorbehandeln einer aus mehreren Abschnitten bestehenden Form (12) für das Spritzgußformen;

(b) Zusammensetzen der Form (12) und Zusammenklemmen ihrer Formabschnitte (30, 32, 34), um den Spritzgußkräften standzuhalten, die die Formabschnitte (30, 32, 34) voneinander trennen würden;

(c) Einspritzen des Gußmaterials in die zusammengeklemmte Form (12) in einer Spritzpresse (72);

(d) Transportieren der Form (12) im zusammengeklemmten Zustand mittels eines Formbeförderungssystems (16) zu Härtungsmitteln (18) und Härten des Formungsmaterials in der Form (12) bei geregelter Temperatur und geregeltem Druck, um einen geformten Gegenstand zu bilden;

(e) Verwenden des Formbeförderungssystems (16), um die Form (12) zu einer Formtrenner/zusammensetzungsvorrichtung (20) zu transportieren;

(f) Auseinandernehmen (12) der Form durch Trennen ihrer Abschnitte (30, 32, 34);

(g) Entfernen des geformten Gegenstands aus der auseinandergenommenen Form (12) und

(h) Vorbehandeln der Form (12), um Schritte (b) bis (g) zu wiederholen;

worin das Zusammenklemmen der Form (12) durch eine Selbstklemmvorrichtung (46) erfolgt, die in der Form enthalten ist und die Formabschnitte (30, 32, 34) mit einer Vorlast zusammenklemmt, die ausreicht, um den Spritzgußkräften standzuhalten, wodurch die Selbstklemmform (12) durch das Beförderungssystem unabhängig und ohne Ausüben einer äußeren Klemmkraft transportiert werden kann.

2. Formungsverfahren nach Anspruch 1, worin das Härten das Erhitzen der Selbstklemmform (12) in einer Heizvorrichtung (18) umfaßt, während sie mittels des Beförderungssystems (16) durch die Heizvorrichtung (18) hindurch bewegt wird.

3. Formungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, das hintereinander und asynchron auf mehreren Formen (12) durchgeführt wird.

4. Formungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin ein Reglergerät (22) dazu dient, den Betrieb der Einspritzpresse (72) durch ein Signal zu starten und das Beförderungssystem (16) zu steuern, um die Bewegungen der Form (12) zu steuern, einschließlich der Regelung der Durchlaufgeschwindigkeit der Form durch das Härtungsmittel (18), um das Härten sicherzustellen.

5. Formungsverfahren nach Anspruch 4, worin das Reglergerät (22) die Bewegung der vorbehandelten, zusammengesetzten und selbstzusammengeklemmten Form (12) mittels des Beförderungssystems (16) von der Trennungs/zusammensetzungsvorrichtung (20) zur Einspritzpresse (72) steuert.

6. Formungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Reglergerät (22) für die individuelle asynchrone Steuerung der Einspritzpresse (72), des Beförderungssystems (16) und des Härtungsmittels (18) für jede der Vielzahl nacheinander verarbeiteter Formen (12) programmiert ist.

7. Formungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Auseinandernehmen der Form 12) durch die Trennungs/zusammensetzungsvorrichtung (20) das Positionieren der Formabschnitte (30, 32, 34) Seite an Seite in koplanarer Beziehung umfaßt.

8. Formungsverfahren nach Anspruch 7, worin das Zusammensetzen der Form (12) durch die Trennungs/zusammensetzungsvorrichtung (20) das Bewegen der Formabschnitte (30, 32, 34) von der koplanaren Seite-an-Seite-Beziehung zu einer übereinandergelagerten parallelen Beziehung umfaßt.

9. Formungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Vorbehandlung das Erhitzen der Form (12) umfaßt.

10. Formungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Vorbehandlung das Beschichten der Form (12) umfaßt.

11. Formungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Vorbehandlung das Positionieren eines Einsatzelements in der Form (12) enthält, auf dem die Formung erfolgt.

12. Formungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Selbstklemmen der Form (12) durch mit Nocken festgezogene Sperrbolzen (48) und Federringe (51) erfolgt, die in der Selbstklemmvorrichtung (46) enthalten sind.

13. Form ungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Bewegung der Form (12) durch das Beförderungssystem (16) die Bewegung jeweiliger Formen (12) auf einzelnen durch ein Förderband (74) getragenen Paletten (76) umfaßt.

14. Form ungsvorrichtung, umfassend:

eine aus mehreren Abschnitten bestehende Form (12);

eine Spritzpresse (72) zum Einspritzen von Formungsmaterial in die Form (12);

ein Härtungsmittel (18) zum Härten des eingespritzten Materials in der Form (12) unter geregelter Temperatur und geregeltem Druck, um einen geformten Gegenstand zu bilden;

eine Trennungs/zusammensetzungsvorrichtung (20) mit einer Demontagestation (82, 85) zum Trennen der Formabschnitte (30, 32, 34), zumindest eine Arbeitsstation (108, 109, 110) zum Positionieren der getrennten Abschnitte (30, 32, 34) zur Entfernung des geformten Gegenstands und zur Vorbehandlung der Form für einen nachfolgenden Spritzgußvorgang und eine Wiederzusammensetzungsstation (112, 82) zum Ausrichten und Wiederzusammensetzen der getrennten Formabschnitte (30, 32, 34);

ein Beförderungssystem (16) zur Beförderung der Form (12) durch die Vorrichtung hindurch und

Mittel zum Zusammenklemmen der Abschnitte (30, 32, 34) der Form (12) gegen Spritzgußkräfte, die die Formabschnitte (30, 32, 34) während des Einspritzens von Material durch die Spritzpresse (72) voneinander trennen würden, sowie zur Beförderung zum Härtungsmittel (18) und im Härtungsmittel (18),

dadurch gekennzeichnet, daß

das Klemmittel eine lösbare Selbstklemmvorrichtung (46) umfaßt, die in der Form (12) enthalten ist, um die Abschnitte (30, 32, 34) der Form (12) zusammenzuklemmen, wodurch die Selbstklemmform (12) durch das Beförderungssystem (16) unabhängig und ohne Ausüben einer äußeren Klemmkraft befördert werden kann.

15. Formungsvorrichtung nach Anspruch 14, worin eine Arbeitsstation der Trennungs/zusammensetzungsvorrichtung (20) Mittel zum Positionieren der getrennten Formabschnitte (30, 32, 34) in koplanarer Seite-an-Seite-Beziehung aufweist.

16. Formungsvorrichtung nach Anspruch 15, worin die Wiederzusammensetzungsstation (112, 82) der Trennungs/zusammensetzungsvorrichtung (20) Mittel zum Bewegen der getrennten Formabschnitte (30, 32, 34) von der Seite-an-Seite-Beziehung zu einer übereinandergelagerten parallelen Beziehung umfaßt.

17. Formungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, worin eine Arbeitsstation Mittel zur Entfernung des geformten Gegenstands aus einem Abschnitt (32) der Form (12) umfaßt und eine zweite Arbeitsstation Mittel zum Reinigen und Kontrollieren der getrennten Formabschnitte (30, 32, 34) vor einem nachfolgenden Spritzgußvorgang umfaßt.

18. Formungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, umfassend ein Reglergerät (22) zum Steuern des Einspritzens von Material in die Form (12) durch die Einspritzpresse (72) und zum Steuern des Beförderungssystems (16), um die Bewegung der Form (12) zu steuern.

19. Formungsvorrichtung nach Anspruch 18, worin das Reglergerät (22) für die individuelle asynchrone Steuerung der Einspritzpresse (14), des Beförderungssystems (16 und des Härtungsmittels (18) für jede der Vielzahl nacheinander verarbeiteter Formen (12) programmierbar ist.

20. Formungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, worin die Form (12) eine Form mit einem einzelnen Hohlraum ist.