DE69222188T2

DE69222188T2 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von rohren und schläuchen

Info

Publication number: DE69222188T2
Application number: DE69222188T
Authority: DE
Inventors: Joseph Bengough; Carl Chapman; Frederick Kime; Wonderen Lenard Van
Original assignee: Big O Inc
Current assignee: Big O Inc
Priority date: 1992-09-25
Filing date: 1992-09-25
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2012-09-26
Also published as: CA2145408C; US5510071A; AU686094B2; CA2145408A1; DE69222188D1; AU2657692A; JPH08501509A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Herstellung von thermoplastischen Rohren und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen thermoplastischer Rohre und rohrförmiger Verbundstrukturen mit kleinen und großen Durchmessern.
Das US-Patent 4 911 633, erteilt am 27. März 1990, offenbart eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kunststoffrohren, bei der mehrere Formschlitten, die jeweils zweischalige Formblöcke tragen, in einem Rahmen linear hin und her verfahrbar angeordnet sind. Es wird eine erste Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Schlitten zu einer Extrudierstation, eine zweite Betätigungseinrichtung zum Öffnen und Schließen der von den Schlitten getragenen zweischaligen Formblöcke und eine dritte Betätigungseinrichtung zum Zuruckführen der Schlitten in eine Startposition verwendet.
Es ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einzige Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Schlitten und der zugehörigen Formblöcke auf einem reziproken linearen Weg zu und von einer Extrudierstation weg, wodurch die Konstruktion und der Betrieb der Vorrichtung vereinfacht wird.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Betätigungseinrichtung zum Schließen und Öffnen der Formblöcke vor und nach dem Formen von Kunststoffrohren und rohrförmigen Verbundstrukturen in diesen zu schaffen.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Betätigungseinrichtung zum Bewegen von Formblöcken entlang einem linearen Weg in einem Rahmen zu und von einer Extrudierstation weg dadurch vereinfacht, daß mehrere Betätigungseinrichtungen zu einer einzigen Betätigungseinrichtung zusammengefaßt werden, wodurch die Kosten und die Komplexität des Funktionsablaufs verringert sowie die Funktionszuverlässigkeit verbessert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen von thermoplastischen Rohren und rohrförmigen Verbundstrukturen ist allgemein durch die Merkmale von Patentanspruch 1 definiert.
Ein erster Formschlitten ist auf dem Rahmen zur reziprozierenden linearen Bewegung auf einer Seite des linearen Weges und ein zweiter Formschlitten ist zur reziprozierenden linearen Bewegung auf dem Rahmen auf der diametral gegenüberliegenden Seite des linearen Weges angeordnet. Der lineare Weg kann horizontal, vertikal oder in einem Winkel zwischen der Horizontalen und der Vertikalen geneigt sein.
Insbesondere ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein unterer Formschlitten reziprozierend linear verfahrbar auf einem unteren Teil des Rahmens und ein oberer Formschlitten reziprozierend linear auf einem oberen Teil des Rahmens verfahrbar angebracht, und die Betatigungseinrichtung zum reziprozierenden linearen Bewegen mehrerer Formschlitten innerhalb des Rahmens weist vorzugsweise eine Kugelumlaufspindel für jeden unteren und oberen Formschlitten auf. Die Betatigungseinrichtung zum Schließen und Öffnen jedes Satzes gegenüberliegender Formsegmente, um diese in Querrichtung reziprozierend linear zu bewegen, weist vorzugsweise zwei in Querrichtung beabstandete, an einem Formschlitten angebrachte Führungsschienen, an jedem Formsegment angebrachte Einrichtungen zum geführten reziprozierenden Formsegment betriebsmäßig mit dem jeweiligen Formschlitten verbindet, um die Formsegmente aufeinander zu und voneinander weg zu bewegen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Im folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung in Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben, welche zeigen:
Figuren 1 - 6- schematische Darstellungen der erfindungsgemäßen Funktionsweise zur kontinuierlichen Herstellung von thermoplastischen Rohren;
Figur 7- eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 3, welche den vollständig geöffneten Zustand einer Gruppe gegenüberliegender halbzylindrischer Segmente der Formblöcke darstellt;
Figur 8 - eine Endansicht der Vorrichtung von Figur 7, wobei eine Gruppe oberer Formblöcke im geöffneten Zustand dargestellt ist; und
Figur 9 - eine Seitenansicht der Vortichtung von Figur 7.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1-6 der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben, um ein Verständnis der Funktionsweise der Vorrichtung zu vermitteln. Eine erste Gruppe 10 aus drei Formblöcken 12, 14 und 16 ist in den Figuren 2,3 und 4 als sich beim kontinuierlichen Formen und in den Figuren nach rechts Ausgeben eines zylindrischen Kunststoffrohrs oder -schlauchs 18 nacheinander öffnend dargestellt. Figur 4 zeigt das Rückführen der geöffneten Formblöcke 10 nach links in der Zeichnung in eine Ausgangsposition vorbei an einer Gruppe 20 geschlossener Formblöcke, um erstere Formblöcke, wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt, nacheinander zu schließen.
Gleichzeitig bewegt sich die zweite Gruppe 20 von Fortriblöcken kontinuierlich nach rechts, während die Formblöcke der Gruppe 10 nacheinander geöffnet und schließlich als Gruppe zur Ausgangsposition zurückgefhhrt werden, an der die Formblöcke nacheinander geschlossen werden. Die Formblöcke, die die Gruppe 20 umfassen, sind sodann bis zu der in Figur 6 dargestellten Position gelangt, an der sich der vordere Formblock 22 öffnet, um das sequentielle Öffnen der zugehörigen Formblöcke 24 und 26 vor der Rückführung in die Ausgangsposition vorbei an der geschlossenen Gruppe 10 einzuleiten. Die Zahl der Formblöcke kann je nach gewünschter Funktion variieren und, obwohl die Beschreibung mit zwei Gruppen von drei Formblöcken mit zylindrischen Hohlräumen fortgefhrt werden wird, sei darauf hingewiesen, daß dies lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergibt. Die Formhohlräume können beispielsweise zylindrisch mit gewellten oder glatten Wänden sein, oder sie können quadratisch oder mit beliebiger anderer Form ausgebildet sein.
Das Bezugszeichen 30 bezeichnet einen Extruder mit einem ausfahrbaren Rohr 32 zum Zuführen von geschmolzenem Kunststoff zu einer allgemein mit dem Bezugszeichen 33 versehenen Extrudierstation. Es können je nach Wunsch einer oder mehrere Extruder, ausfahrbare Rohre und Formen verwendet werden.
In den Figuren 7, 8 und 9 ist die Vorrichtung detaillierter dargestellt, wobei der Stahlstukturrahmen 40 aufragende Eckpfosten 42,44 an jedem Ende des Rahmens aufweist, die vorzugsweise nach oben und innen geneigt und durch obere Querträger 46 zur Aufnahme von Längsstützträgern 48, 50 verbunden sind. Wie dargestellt, sind untere Längsträger 52, 54 mit unteren Querträgern 56, 58 zur Bildung eines starren einteiligen Rahmengestells verbunden, das, wie in den Figuren 8 und 9 gezeigt, auf in Längsrichtung verlaufenden Plattformschienen 60, 62 aufliegt.
Die Gruppe 10 der Formblöcke 12, 14 und 16 ist am ersten oder unteren Formschlitten 64 angebracht, der in Längsrichtung linear reziprozierend auf unteren Schienen 66, 68 mittels eines Paares 70 senkrechter Rollen verfahrbar ist, welche an jeder Ecke drehbar in der Unterseite des Schlittens 64 gelagert sind. Wie in Figur 9 dargestellt, nimmt eine feste Kugelspindel 72, die an jedem Ende fest an Querelementen 56, 59 angebracht ist, betriebsmäßig einen Kugelmutterantrieb 74 auf, der von einem an der Unterseite des Schlittens 64 befestigten Elektromotor angetrieben wird. Das Betätigen des Motors im oder entgegen dem Uhrzeigersinn dreht den Kugelmutterantrieb 74, der mit der Kugelspindel 72 kämmt, um den Schlitten 64 wahlweise nach rechts oder links zu verfahren, wie in den Figuren 7 und 9 dargestellt. Die Verwendung nicht dargestellter elektrischer Signalkomponenten ermöglicht eine genaue Positionierung des Schlittens entlang der Längsachse.
Die Gruppe 20 der Formblöcke 22, 24, 26 ist unterhalb des zweiten oder oberen Schlittens 80 angeordnet, der hängend durch Querträger 82, 84 gestutzt ist. Die Querträger 82, 84 sind in Längsrichtung linear reziprozierend auf oberen Schienen 86, 88 durch Paare 90 senkrechter, drehbar gelagerter Rollen verfahrbar.
Die feste Kugelspindel 92 nimmt betriebsmäßig den Kugelmutterantrieb 94 auf, der durch den an der Oberseite des Schlittens 80 angebrachten Elektromotor 96 zum wahlweisen längsgerichteten reziprozierenden linearen Verfahren des Schlittens 80 in dem Rahmen 40 angetrieben wird. Bei Verwendung elektrischer Signalkomponenten kann eine präzise Positionierung des Schlittens entlang der Längsachse erreicht werden. Alternativen, wie beispielsweise pneumatische oder hydraulische Motoren, können bei jedem der Schlitten als Ersatz für den Elektromotor verwendet werden.
Jeder der Blöcke 12, 14 und 16 ist auf zwei voneinander beabstandeten querverlaufenden Führungsschienen 100, 102 mittels Gleitblöcken 104, 106 angebracht, die beispielsweise an denjeweiligen gegenüberliegenden Segmenten 12a, 12b der Formblöcke 12 befestigt sind. Wie in Figur 8 dargestellt, werden die entgegengesetzten Segmente 12a, 12b des Formblocks 12 durch Kolbenzylinderanordnungen 110, 112, die an einem Ende schwenkbar mit dem unteren Schlitten 64 und am anderen Ende mit der Unterseite jedes Formsegments 12a, 12b verbunden sind, auf den querverlaufenden Führungsschienen 100, 102 aufeinander zu und voneinander weg bewegt.
Die obere Gruppe 20 der Formblöcke 22, 24 und 26 hängt von dem oberen Formschlitten 80 an querverlaufenden Schienen 114, 116 herab und ist an diesen durch Gleitblöcke 118 angebracht, die mit der Oberseite der Formblöcke verbunden sind. Die oberen Formblöcke werden durch Ausfahren und Zurückziehen der Kolbenzylinderanordnungen 122, 124 geöffnet und geschlossen und sind in der ausgefahrenen offenen Position stellvertretend anhand des Elements 22a, 22b der Formblöcke 22 in Figur 8 dargestellt. Die Betätigung der Formblocksegmente ist nicht auf die Verwendung von hydraulischen Kolbenzylinderanordnungen beschränkt, und es können andere vergleichbare Betätigungseinrichtungen wie Zähnstangenantriebe, Schneckengetriebe, Ketten und dergleichen verwendet werden.
Obere und untere Unterdruckanschlüsse 126, 128 sind betriebsmäßig mit der oberen bzw. der unteren Formengruppe 10 bzw. 20 zum Positionieren derselben relativ zum Extrusionswerkzeug 33 verbunden. Die Unterdruckanschlüsse 126 und 128 sind durch Gestänge 130, 132 an ihren Enden schwenkbar mit entgegengesetzten Enden des Rahmens verbunden, wodurch die Betätigung der Kolbenzylinderanordnungen 134, 136 die Unterdruckleitungen 126, 128 angehoben oder abgesenkt werden, wie es zur Einstellung der jeweiliggen Höhen von mit diesen verbundenen Unterdruckverteilerleitungen 138, 140 erforderlich ist (Figur 9). Eine Flüssigkeitskühlung der Formblöcke kann durch eine ähnliche Anordnung von, beispielsweise, Wasserkühlungsleitungen erreicht werden, die mit den Formsegmenten verbunden sind.
Zwar wurden zwei diametral gegenüberliegende, ein erster und ein zweiter bzw. oberer und unterer, Formschlitten beschrieben, jedoch ist es ersichtlich, daß ein dritter und vierter Formschlitten, die in einem Winkel von 120º oder 90º zueinander linear reziprozierend bewegbar sind, in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen werden kann.
Im Betrieb liefert der Extruder 30 einen oder mehrere rohrförmige Filme geschmolzenen Kunststoffs aus einem oder mehreren Extrusionswerkzeugen 150 (Figur 8) am Ende des ausfahrbaren Extrusionsrohrs 32 an der mit dem Bezugszeichen 33 bezeichneten Extrudierstation in den durch die an der Extrudierstation befindlichen geschlossenen Formblöcke begrenzten Formhohlraum 152. Wie in den Figuren 1 und 6 dargestellt, bilden die geschlossenen Formblöcke, die durch die kontrollierte Betätigung des oberen und des unteren Motors 76, 96, welche die jeweiligen Kugelumlaufspindeln 74, 94 treiben, mit einer gleichmäßigen vorbestimmten Geschwindigkeit in der Zeichnung nach rechts bewegt werden, mit Hilfe des über die Unterdruckanschlüsse 126, 128 gelieferten Unterdrucks das Kunststofirohr. Bei dem in den Zeichnungen dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel, das lediglich als Beispiel für die Anwendbarkeit der Erfindung gelten soll, wird ein Wellrohr 18 gebildet, das sich mit den Formblöcken kontinuierlich nach rechts bewegt (Figuren 1 - 7), wobei es abkühlt und sich verfestigt. Das Rohr 18 ist gebildet und wird nach links bewegt, wie in Fig. 9 dargestellt.
Die Formblöcke 12, 14 und 16 werden durch kontrollierte Betätigung der jeweiligen Kolbenzylinderanordnungen nacheinander geöffiiet, während der Kunststoff sich auf einen festen Zustand abgekühlt hat, bis sämtliche Formen der Gruppe 10 vollständig geöffnet sind, wobei zu diesem Zeitpunkt der untere Motor 76 umgekehrt angetrieben wird, um die Drehung des Kugelmutterantriebs 74 auf der festen Kugelumlaufspindel 72 umzukehren und den Schlitten 64 in die Ausgangsposition gemäß Figur 5 zurückzuführen. Die quer gerichteten Kolbenzylinderanordnungen 110, 112 werden sodann zurückgezogen, um die einander gegenüberliegenden Segmente der Formblöcke für die Wiederaufnahme der in den Figuren dargestellten Bewegung nach rechts zu schließen.
Die obere Gruppe 20 der Formblöcke 22,24 und 26 wird gleichermaßen nach rechts zu einem Extrusionswerkzeug an der Extrudierstation 33 verschoben, wie in den Zeichnungen zu erkennen, und die Formblöcke werden nacheinander geöffnet, nachdem sie an der Extrudierstation vorbeibewegt wurden, wie in Figur 6 dargestellt. Wenn sämtliche Formblöcke 22,24 und 26 nacheinander geöffnet worden sind, wird die Gruppe 20 der geöffneten Formblöcke durch Umkehren des Motors 96 und der Drehung des Kugelmutterantriebs 94 auf der festen Kugeispindel 92 in die Ausgangsposition zurückgeführt. Die genaue Zeitgebung und die Positionen des Öffnens und Schließens der Formblöcke sind allgemein in den Figuren 1-6 dargestellt.
Die vorliegende Erfindung bietet eine Anzahl von Vorteilen Glattwandige oder wellige Rohre mit kleinen oder großen Durchmessem können durch einfaches lineares reziprozierendes Verfahren zweier Schlitten, die in einem Rahmen oben und unten verfahrbar angeordnet sind, problemlos kontinuierlich hergestellt werden. Die einander gegenüberliegenden Segmente jedes Formblocks öffnen und schließen sich durch reziprozierendes lineares Verfahren in einer quer zur längsgerichteten Bewegung der Formschlitten verlaufenden Richtung, wodurch ein formschlüssiges Schließen der Formblöcke möglich ist, während die Verwendung einer einzigen Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Schlitten in beide Längsrichtungen der Bewegung möglich ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß selbstverständlich Veränderungen an dem gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen und Umfang der Erfindung, wie durch die beigefügten Patentansprüche definiert, abzuweichen.

Claims

1. Vorrichtung zum Herstellen von thermoplastischen Rohren oder Schläuchen mit, in Kombination, einem Stützrahmen (40), mehreren Formschlitten (64, 80), die auf dem Rahmen (40) zur reziprozierenden linearen Bewegung entlang einem linearen Pfad angebracht sind, wenigstens einem auf jedem der Formschlitten (64, 80) angebrachten Formblock (12, 14, 16, 22, 24, 26), wobei jeder Formblock (12, 14.16, 22, 24, 26) einen Satz von einander gegenüberliegenden Formsegmenten (12a, 12b) aufweist, wobei jeder Satz von einander gegenüberliegenden Formsegmenten (12a, 12b) auf einem Schlitten (64, 80) in Querrichtung auf diesem reziprozierend zum Schließen und Öffnen des Formblocks (12, 14, 16 und 22,24,26) bewegbar ist, einer auf dem Schlitten (64, 80) angebrachten Betätigungseinrichtung (122, 124) zum Bewegen der einander gegenüberliegenden Formsegmente auf dem Schlitten aufeinander zu und voneinander weg, und einer Betätigungseinrichtung (72, 74, 76, 92, 94, 96) zum wahlweisen Bewegen der Schlitten (64, 80) mit geschlossenen Formblöcken (12, 14, 16, 22, 24, 26) entlang dem linearen Weg zu einer Extrudierstation (33) und zum wahlweisen Rückführen der Schlitten (64, 80) mit offenen Formblöcken (12, 14, 16, 22, 24, 26) in Rückwärtsrichtung entlang dem linearen Weg an geschlossenen Formblöcken (20) vorbei, dadurch gekennzeichnet, daß die Formsegmente (12a, 12b) zur linearen Bewegung auf dem Schlitten (64, 80) zum Öffnen und Schließen der Formblöcke angebracht sind, und daß eine einzelne Betätigungseinrichtung (72, 74, 76, 92, 94, 96) für die lineare Bewegung in beiden Richtungen entlang der Vorrichtung verwendet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der lineare Weg horizontal, vertikal oder in einem Winkel zwischen der Horizontalen und der Vertikalen geneigt sein kann, und bei der ein erster Formschlitten (64) auf dem Rahmen (40) zur reziprozierenden linearen Bewegung auf einer Seite des linearen Weges und ein zweiter Formschlitten (80) zur reziprozierenden linearen Bewegung auf der diametral gegenüberliegenden Seite des linearen Weges angebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die mehreren Formschliffen (64, 80) einen zur reziprozierenden linearen Bewegung auf einem unteren Teil des Rahmens angebrachten unteren Formschliffen (64) und einen zur reziprozierenden linearen Bewegung auf einem oberen Teil des Rahmens (40) angebrachten oberen Formschliffen (80) aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, bei der jedes der einander gegenüberliegenden Formsegmente (12a, 12b) halbzylindrisch ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Betätigungseinrichtung (72, 74, 76) zum wahlweisen Bewegen des unteren und des oberen Schlittens (64, 80) entlang dem linearen Weg zwei voneinander beabstandete feste Kugelumlaufspindeln (72, 92), die in Längsrichtung in dem Rahmen (40) angeordnet sind, einen Kugelmutterantrieb (74, 94), der jeden Schlitten betriebsmäßig mit einer Kugelumlaufspindel (72, 92) verbindet, und eine Motoreinrichtung (76, 96) zum selektiven Drehen jedes Kugelmutterantriebs (74, 94) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1,2, 3,4 oder 5, bei der die Betätigungseinrichtung zum Öffnen und Schließen jedes Satzes von einander gegenüberliegenden Formsegmenten (12a, 12b) zwei querverlaufende, voneinander beabstandete Führungsschienen (100, 102, 114, 116), eine an jedem der Formsegmente (12a, 12b) angebrachte Einrichtung (104, 106, 118) zur geführten reziprozierenden Bewegung auf den Führungsschienen (100, 102, 114, 116) und eine Kolbenzylinderanordnung (110, 112, 122, 124) welche jedes Formsegment (12a, 12b) betriebsmäßig mit dem jeweiligen Formschlitten verbindet, um die Formsegmente (12a, 12b) aufeinander zu und voneinander weg zu bewegen, aufweist.

7. Verfahren zum Herstellen von thermoplastischen Rohren und Schläuchen, das, in Kombination, die folgenden Schritte umfaßt: Vorsehen, in einem Stützrahmen (40), mehrerer Formschlitten (64, 80), die auf dem Rahmen (40) zur reziprozierenden linearen Bewegung entlang einem linearen Pfad angebracht sind, Anbringen wenigstens eines Formblocks (12, 14, 16, 22, 24, 26) mit zwei einander gegenüberliegenden Formsegmenten (12a, 12b) auf jedem der Formschliffen (64, 80), wobei eine auf dem Schlitten (64, 80) angebrachte Betätigungseinrichtung (122, 124) auf diesem in Querrichtung hin und zurück verfahrbar angebracht ist, um den Formblock (12, 14, 16, 22, 24, 26) durch Bewegen der einander gegenüberliegenden Formsegmente (12a, 12b) aufeinander zu und voneinander weg zu öffnen und zu schließen, und selektives Bewegen der Schlitten (64, 80) mit geschlossenen Formblöcken (12, 14, 16, 22, 24, 26) entlang dem linearen Weg zu einer Extrudierstation (33) und selektives Rückführen der Schlitten (64, 80) mit offenen Formblöcken (12, 14.16, 22,24, 26) in Rückwärtsrichtung entlang dem linearen Weg an geschlossenen Formblöcken (20) vorbei, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzelne Betätigungseinrichtung (72,74,76,92,94,96) für die lineare Bewegung in beiden Richtungen entlang der Vorrichtung verwendet wird, und daß die Formsegmente (12a, 12b) zum Öffnen und Schließen der Formblöcke linear bewegt werden.