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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Mehrachsen-Rotationsformvorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen
Ausbilden von integral geformten Strukturen in einem Mehrachsen-Rotationsformvorgang.
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Maschinen zum Formen gibt es seit
langer Zeit, vor allem die "statischen" Maschinen, die Artikel oder
Strukturen einzeln nacheinander erzeugen. Diese Maschinen sind natürlich nicht
sehr effizient, es lassen sich aber damit genaue Ergebnisse erzielen.
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Es wurden dann automatische Maschinen entwickelt,
um Artikel in großen
Stückzahlen
effizienter und in guter Qualität
herzustellen. Beispiele für solche
Maschinen sind in der europäischen
Patentveröffentlichung
0 208 432 und den US-Patenten Nr. 5 503 780, 4 956 133 und 4 956
135 beschrieben. Im allgemeinen zeigen diese Druckschriften Rotationseinrichtungen,
die so programmierbar sind, daß sie
einer Anzahl von Formen gleichzeitig zum Beispiel flüssiges Kunststoffmaterial
zuführen,
um gleichzeitig eine Anzahl von Formprodukten herzustellen, die
entweder einfarbig oder mehrfarbig sind.
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Diese Maschinen sind jedoch hinsichtlich
sowohl der Herstellungsgeschwindigkeit als auch der Qualität nicht
ausreichend effizient, und es sind diese Qualitäten, auf die der Anmelder sein
Interesse richtet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Mehrachsen-Rotationsformvorrichtung zu schaffen, bei
der die erwähnten
Nachteile im wesentlichen beseitigt sind.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine Mehrachsen-Rotationsformvorrichtung geschaffen
mit einem Stützbereich,
einem Formbereich, einem Mischbereich und einem Steuerbereich; wobei
der Stützbereich
einen aufrechtstehenden Rahmenabschnitt aufweist, von dem jeweils ein
Ende mehrerer mit Abstand zueinander im wesentlichen horizontal
gerichteter Armelemente ausgeht; der Formbereich mehrere Fonnhalteanordnungen,
von denen jeweils eine an einem freien Ende des Armelements drehbar
befestigt ist und die jeweils einen unabhängig drehbaren Formverbindungsabschnitt
sowie von einer drehbaren Verbindung mit dem Armelement ausgehend
sowie durch den Formverbindungsabschnitt hindurch einen durch sie
hindurchtretenden zentralen Durchgang enthalten, mehrere Formanordnungen
mit jeweils mehreren trennbaren Formabschnitten, die einen im wesentlichen umschlossenen
Hohlraum bilden, und Verbindungseinrichtungen aufweist, die wahlweise
die Formabschnitte einer Formanordnung aneinander und an dem Formverbindungsabschnitt
befestigen; der Mischbereich mehrere unabhängig voneinander bewegliche
längliche
Mischkammern, die bei den Formanordnungen an dem Rahmenabschnitt
einstellbar befestigt sind und jeweils mehrere benachbarte axial
ausgerichtete drehbare Mischabschnitte enthalten, und eine unabhängige Antriebseinrichtung zum
Drehen jedes der Mischabschnitte um eine Mittelachse aufweist; der
Steuerbereich eine auf dem Rahmenabschnitt angeordnete Schalteinrichtung zum
aufeinanderfolgenden Ausrichten jeder der Mischkammern auf jeden
Formhohlraum, eine Betätigungseinrichtung
zum Drehen jedes Formverbindungsabschnitts und der daran befestigten
Formanordnung sowie eine Betätigungseinrichtung
zum Schwenken jeder Formhalteanordnung und der daran befestigten
Formanordnung gegenüber
dem Armelement, eine programmierbare Speichereinrichtung zum Speichern
vorgewählter
Betriebsparameter, eine Überwachungseinrichtung
zum Erfassen von Betriebsinformationen von Steuerkomponenten, eine
Schaltung zum Übermitteln
von Signalen von der Überwachungseinrichtung
an eine Koordinierungseinrichtung zum Vergleichen der Betriebsinformationen
mit den in der Speichereinrichtung gespeicherten Betriebsparametern
und zum Aktivieren der Schalteinrichtung und der Betätigungseinrichtungen, um
die Bildung geformter Strukturen mit der Formvorrichtung kontinuierlich
in einem vorgewählten
mehrachsigen Formprofil zu steuern, aufweist.
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In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
umfaßt
die Vorrichtung eine Positioniereinrichtung zum Einstellen der Ausrichtung
jedes Mischabschnitts bezüglich
benachbarter Mischabschnitte. Die Mischabschnitte können mit Gleitelementen
wirksam verbunden sein. Außerdem kann
die Positioniereinrichtung eine Erfassungseinrichtung und eine Betätigungseinrichtung
aufweisen. Praktischerweise weisen die Mischabschnitte trennbare
Gehäuse
auf. Vorzugsweise kann eine Antriebseinrichtung eine Relativbewegung
zwischen den Mischkammern und den Formanordnungen bewirken.
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Erfindungsgemäß wird eine Formvorrichtung geschaffen,
die nicht nur die Nachteile der vorhandenen Technologie überwindet,
sondern die auch Merkmale und Vorteile aufweist, die bei früheren Ausgestaltungen
nicht zu finden waren. Die erfindungsgemäße Mehrachsen-Rotationsformvonichtung
stellt eine Einrichtung zur schnellen und effizienten Herstellung
einer großen
Anzahl von gleichmäßig hochwertigen
Strukturen dar.
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Die erfindungsgemäße Mehrachsen-Rotationsformvonichtung
ist im Aufbau einfach und läßt sich
ohne großen
Aufwand herstellen. Es können
bei der Herstellung der Vorrichtung kommerziell zur Verfügung stehende
Materialien und Komponenten sowie herkömmliche Metallbearbeitungsvorgänge von angelernten
Arbeitskräften
ver- und angewendet werden. Die Vorrichtung weist eine dauerhafte
Konstruktion mit einer langen Gebrauchsdauer und einem Minimum an
Wartungsaufwand auf.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann von Personen
mit beschränkten
mechanischen Fertigkeiten und Erfahrungen betrieben werden. Es kann
von diesen Personen sicher und effizient mit einem Minimum an Überwachung
eine große
Anzahl von Formteilen hoher Qualität hergestellt werden.
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Gemäß einem anderen Aspekt der
vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum kontinuierlichen Ausbilden
integral geformter Strukturen in einem Mehrachsen-Rotationsformvorgang
mit folgenden Schritten geschaffen: Ausbilden mehrerer vorgewählter polymerisierbarer
Mischungen, wobei flüssiges
reaktives Harz bildendes Material und granulares festes Zusatzmaterial
im wesentlichen kontinuierlich gemischt werden, während die
Materialien entlang eines im wesentlichen zylindrischen Wegs in
einer vorgewählten
Richtung einer Trommelbearbeitung unterworfen werden und die Richtung
der Trommelbearbeitung beim Fortschreiten entlang des zylindrischen
Wegs umgekehrt wird; Drehen mehrerer mehrabschnittiger Formanordnungen
um mehrere Achsen, Schalten eines frisch ge bildeten Vorrats einer ersten
polymerisierbaren Mischung in Ausrichtung auf eine erste Formanordnung,
Fließen
der ersten polymerisierbaren Mischung über Flächen eines ersten umschlossenen
Formhohlraums innerhalb der ersten Formanordnung, Überwachen
des Fließens der
ersten Mischung über
die Flächen
des ersten Formhohlraums und des Ausbildens eines ersten Harzes
dabei, Schalten des genannten Vorrats der ersten polymerisierbaren
Mischung in Ausrichtung auf eine benachbarte zweite Formanordnung,
Fließen
der ersten polymerisierbaren Mischung über Flächen eines zweiten umschlossenen
Formhohlraums innerhalb der zweiten Formanordnung, gleichzeitig damit
Schalten eines frisch gebildeten Vorrats einer zweiten polymerisierbaren
Mischung in Ausrichtung auf die erste Formanordnung, Fließen der
zweiten polymerisierbaren Mischung über das erste Harz innerhalb
des ersten Formhohlraums, Überwachen des
Fließens
der ersten und der zweiten Mischung innerhalb des ersten und des
zweiten Formhohlraums und des Ausbildens des ersten und zweiten
Harzes dabei, Schalten des Vorrats der ersten polymerisierbaren
Mischung in Ausrichtung auf eine benachbarte dritte Formanordnung,
Fließen
der ersten polymerisierbaren Mischung über Flächen eines dritten umschlossenen
Formhohlraums innerhalb der dritten Formanordnung, gleichzeitig
damit Schalten des genannten Vorrats der zweiten polymerisierbaren
Mischung in Ausrichtung auf die zweite Formanordnung, Fließen der
zweiten polymerisierbaren Mischung über das erste Harz innerhalb
des zweiten Formhohlraums, Überwachen
des Fließens
der ersten und der zweiten polymerisierbaren Mischung innerhalb
des zweiten und des dritten Formhohlraums und des Ausbildens des
ersten und zweiten Harzes dabei, Fortsetzen des Schaltens der Vorräte anderer der
genannten polymerisierbaren Mischungen in Ausrichtung auf die Formanordnungen
und Fließen der
Mischungen in entsprechende Formhohlräume, bis alle Formanordnungen
alle Mischungen aufgenommen haben, Überwachen des Fließens der
Mischungen und des Ausbildens von Harzen daraus, Fortsetzen des
Drehens der Formanordnungen über die
genannten Schritte des kontinuierlichen Formvorgangs, während jede
Achsendrehung der Formanordnungen einzeln überwacht wird, und Koordinieren des überwachten
Fließens
jeder Mischung und der überwachten
Ausbildung jedes Harzes mit jeder überwachten Achsendrehung in
einem vorgewählten Profil,
um die integral geformten Strukturen der Harze zu bilden, Trennen
der Formabschnitte jeder Formanordnung, nachdem die jeweiligen integral
darin geformten Strukturen innerhalb des Formhohlraums strukturelle
Eigenständigkeit
erlangt haben, Entfernen der integral geformten Strukturen aus den
getrennten Formabschnitten und Wiederholen der genannten Schritte
zum Ausbilden vieler solcher integral geformter Strukturen auf kontinuierliche
Weise.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
umfaßt
das Verfahren den Schritt des Änderns der
Richtung entlang vorgewählter
Abschnitte des zylindrischen Wegs während der Bildung der polymerisierbaren
Mischungen.
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Entlang vorgewählter Abschnitte des zylindrischen
Wegs können
während
der Bildung der polymerisierbaren Mischungen Materialien hinzugefügt werden.
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Das Verfahren kann die Schritte des
Einbringens fester Teilchen in einen Formhohlraum und des Verteilens
der Teilchen in vorgewählter
Anordnung umfassen, bevor die Vorräte der polymerisierbaren Mischungen
in Ausrichtung auf die Formanordnungen geschaltet werden.
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Das Formverfahren und die Formvorrichtung der
Erfindung können
so modifiziert werden, daß eine große Vielzahl
an neuen Strukturen geformt werden kann. Mit dem Verfahren und der
Vorrichtung der Erfindung lassen sich Variationen sowohl in der
Produktkonfiguration als auch der Produktzusammensetzung einfach
und praktisch ausführen.
Auch mit solchen Variationen lassen sich die Gleichmäßigkeit und
die Qualität
in den Produktabmessungen und den Produktformen ohne Schwierigkeiten
aufrechterhalten.
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Falls gewünscht, können im Formhohlraum einer
Formanordnung feste Teilchen eingeführt werden und die Teilchen
vor dem Schalten des Zuführens
einer polymerisierbaren Mischung in Ausrichtung auf die jeweilige
Formanordnung in einer ausgewählten
Konfiguration verteilt werden. Auch kann der Fluß von wenigstens einer der
polymerisierbaren Mischungen in den Formhohlraum durch eine Zuleitung erfolgen,
während
sie durch den Formhohlraum abgezogen wird.
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Vorzugsweise wird jede Formanordnung
vor dem Trennen der Formabschnitte zu einer benachbarten Formaufnahmestation
gebracht, woraufhin die geformte Struktur entnommen und die Formanordnung
zum Wiederholen des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder in eine
Formposition zurückgebracht wird.
Es kann für
jede Formposition eine Anzahl von Formanordnungen vorgesehen werden,
so daß das Formen
fortgeführt
werden kann, während
andere Formanordnungen geöffnet
und für
einen weiteren Formzyklus vorbereitet werden. Im Formhohlraum können den
Hohlraum verändernde
Einsätze
eingesetzt werden, während
die Formabschnitte getrennt sind.
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Der Nutzen und die Vorteile des erfindungsgemäßen Mehrachsen-Rotationsformverfahrens
und der erfindungsgemäßen Mehrachsen-Rotationsformvonichtung
gehen aus der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen
hervor. Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer Form der erfindungsgemäßen Mehrachsen-Rotationsformvonichtung;
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2 eine
teilweise Aufsicht auf die Formvorrichtung der 1;
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3 eine
vergrößerte Teil-Seitenansicht der
Misch- und Formbereiche der Formvorrichtung der 1;
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4 eine
schematische Seitenansicht einer anderen Form des Mischbereichs
in der Formvorrichtung der 1 bis 3;
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5 und 6 Schnittansichten längs der
Linien 5-5 bzw. 6-6 in der 4;
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7 eine
perspektivische Ansicht der Formanordnung der 1;
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8 eine
Teil-Seitenansicht einer anderen Form der erfindungsgemäßen Mehrachsen-Rotationsformvorrichtung;
und
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9 eine
Ansicht des linken Endes der Formvorrichtung der 8.
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Wie in den 1 bis 3 der
Zeichnungen gezeigt, umfaßt
eine Form der erfindungsgemäßen Mehrachsen-Rotationsformvorrichtung 11 einen Stützbereich 12,
einen Formbereich 13, einen Mischbereich 14 und
einen Steuerbereich 15.
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Der Stützbereich 12 der erfindungsgemäßen Mehrachsen-Rotationsformvorrichtung 11 umfaßt eine
Anzahl von Armelementen 17, 18, 19, 20,
die im wesentlichen in horizontaler Orientierung angeordnet sind.
Das eine Ende 21 jedes Armelements 17–20 erstreckt
sich von einem aufrechtstehenden Rahmenabschnitt 22 weg.
Vorteilhaft umfaßt
der aufrechtstehende Rahmensabschnitt 22 einen zentralen
aufrechtstehenden Abschnitt 23, von dem aus sich die Armelemente
radial erstrecken, wie es in der Zeichnung gezeigt ist.
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Der Formbereich 13 der Rotationsformvorrichtung 11 umfaßt eine
Anzahl von Formhalteanordnungen 26. Angrenzend an das freie
Ende 24 jedes Armelements 17–20 ist jeweils eine
Formhalteanordnung drehbar angeordnet. Jede Formhalteanordnung 26 umfaßt einen
unabhängig
drehbaren Formverbindungsabschnitt 27. Jede Formhalteanordnung umfaßt auch
einen zentralen Durchgang 28. Der zentrale Durchgang erstreckt
sich von einer Rotationsverbindung 29 mit dem jeweiligen
Armelement durch den Formverbindungsabschnitt 27.
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Der Formverbindungsabschnitt 27 umfaßt vorzugsweise
beabstandete Halteabschnitte 30, die längs des zentralen Durchgangs 28 angeordnet
sind. Jedes Armelement 17-20 umfaßt vorteilhaft auch eine oder
mehrere Schwenkverbindungen 31 über ihre Länge.
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Der Formbereich 13 umfaßt des weiteren eine
Anzahl von Formanordnungen 32, 33, 34, 35. Jede
Formanordnung umfaßt
eine Anzahl von separaten Formabschnitten 36, die einen
im wesentlichen geschlossenen Formhohlraum 37 bilden.
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Wie in der 7 gezeigt, können die Formabschnitte 36 Plattenabschnitte 38 umfassen. Die
Plattenabschnitte können
im wesentlichen flach sein oder eine andere Konfiguration aufweisen,
etwa dem zu formenden Produkt entsprechen. Die Plattenabschnitte
können
Hohlraumflächen
mit hoher Abriebfestigkeit, Schmierfähigkeit und/oder anderen speziellen
Eigenschaften mit oder ohne darunterliegenden Schaum ergeben, die
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
ausgebildet werden.
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Verbindungseinrichtungen, z. B. Elektromagneten 39,
halten die Formabschnitte selektiv zusammen. Verbindungseinrichtungen 40 sichern
die zusammengesetzten Formabschnitte am Formverbindungsabschnitt 27.
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Vorteilhaft umfassen die Formabschnitte 36 Flansche 42,
die angrenzende Abschnitte überlappen.
Die Abschnitte 36 können
eine Öffnung 43 umfassen,
die während
des Formvorganges konzentrisch zu einer Abgabeleitung 44 (3) liegen kann. Die Abgabeleitung
kann vorzugsweise mit einer bestimmten Geschwindigkeit aus dem Formhohlraum 37 zurückgezogen
werden.
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In einer Öffnung 43 ist vorteilhaft
ein kurzes rohrförmiges
Element befestigt. Das rohrförmige
Element kann als Trichter 45 (3) dienen, der das Einfüllen von
Material in den Formhohlraum erleichtert. Das rohrförmige Element
kann auch mit einem ähnlichen Rohr 46 (7) einer angrenzenden strukturellen.
Einheit verbunden sein, um im zusammengebauten Zustand eine Verbindung
zwischen den Hohlräumen
herzustellen.
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Der Mischbereich 14 der
erfindungsgemäßen Mehrachsen-Rotationsformvorrichtung 11 umfaßt eine
Anzahl von länglichen
Mischkammern 47, 48, 49. Die Mischkammern
sind einstellbar in einer im allgemeinen geneigten Ausrichtung an
horizontalen Trägern 50 befestigt,
die sich vom Rahmenabschnitt 22 weg erstrecken. Die Mischkammern
und die Formanordnungen können
sich relativ zueinander bewegen.
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Jede der Mischkammern 47–49 umfaßt eine Anzahl
von benachbarten, axial ausgerichteten und drehbaren Mischabschnitten 52, 53, 54.
Vorteilhaft ist die Orientierung der einzelnen Mischabschnitte hinsichtlich
der der benachbarten Mischabschnitte einstellbar, wie es in der 4 gezeigt ist.
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Auch wenn die Innenflächen der
Mischabschnitte gewöhnlich
glatt sind, kann es wünschenswert
sein, aufgerauhte Oberflächen
zu verwenden, etwa nach innen vorstehende Vorsprünge wie Schaufeln, Flügel und
dergleichen. Bei einem solchen Aufbau sind vorzugsweise Einrichtungen
zum periodischen Reinigen der Oberflächen vorgesehen. Zum Beispiel
können
Schaufeln oder Flügel
einziehbar sein, um daran anhaftendes Material entfernen zu können. Die
Mischabschnitte können
aus trennbaren Gehäusen 51 aufgebaut
sein.
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Die Abschnitte 52–54 sind
wirksam mit Gleitelementen 55, 56 verbunden. Die
Abschnitte der einzelnen Mischkammern werden auf beabstandeten Rollen 57 gehalten,
die an den Enden der Armelemente 58 angebracht sind, die
sich von einem Basisabschnitt 59 nach oben erstrecken.
Der Basisabschnitt 59 ist seinerseits einstellbar am horizontalen Träger 50 angebracht.
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Der Mischbereich 14 weist
für jeden Mischabschnitt
52-54 eine unabhängige
Antriebseinrichtung auf. Wie in der Zeichnung gezeigt, umfaßt jede
Antriebseinrichtung einen Motor 61 mit einem Zahnrad 62,
das entweder direkt oder über
eine Kette mit einem Ringzahnrad 63 in Eingriff steht.
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Vorteilhaft umfaßt der Mischbereich auch eine
Zuführeinrichtung 64 für feste
Teilchen, die unabhängig
von den Mischkammern 47–49 betrieben werden
kann. Wie in der Zeichnung gezeigt, umfaßt die Formvorrichtung 11 neben
jedem Armelement 17–20 vorzugsweise
Aufnahmestationen 65 für
die Formanordnung.
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Der Steuerbereich 15 der
erfindungsgemäßen Formvorrichtung 11 umfaßt für jede Formanordnung
eine Betätigungseinrichtung
mit einer Antriebseinrichtung 67, 68. Eine Antriebseinrichtung 67 dreht jeweils
eine Formhalteanordnung 26 und die daran befestigte Formanordnung 32–35.
Eine andere Antriebseinrichtung 68 dreht jede Formhalteanordnung 26 und
die daran angebrachte Formanordnung längs einer Achse, die im wesentlichen
senkrecht zur Drehachse der Antriebseinrichtung 67 verläuft. Zum Öffnen, Schließen, Befördern von
Formanordnungen, Antreiben von Mischelementen usw. können gegebenenfalls
weitere Antriebseinrichtungen vorgesehen sein.
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Der Steuerbereich 15 umfaßt auch
eine programmierbare Speichereinrichtung 70, eine Koordinierungseinrichtung 71,
eine Überwachungseinrichtung 72 und
die Schaltungen dafür.
Die Antriebseinrichtungen 67, 68 umfassen vorteilhaft
Getriebemotoren und damit verbundene Kettenantriebe und Zahnräder. Vorzugsweise
sind die Getriebemotoren Motoren mit veränderbarer Geschwindigkeit.
Die Betätigungseinrichtung
kann andere Komponenten wie Pumpen, Ventile, Antriebe, Elektromagneten
etc. aktivieren. Vorzugsweise weist die Überwachungseinrichtung 72 optische
Fasern 73 auf, die sich durch die Formabschnitte 36 erstrecken,
wie es in der 7 gezeigt
ist.
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Die Koordinierungseinrichtung 71 umfaßt vorzugsweise
eine Prozeßsteuerung 74,
die Änderungen
im Fluß der
Materialien und in den Geschwindigkeiten der Antriebe für die einzelnen
Formanordnungen bewirkt, um Abweichungen auf die jeweiligen Werte
zurückzubringen,
die in dem im Speicher 70 gespeicherten Programm angegeben
sind. Die Koordination wird im allgemeinen durch die Übertragung von
Informationen wie digitalen Impulsen von den Überwachungseinrichtungen und/oder
von Sensoren an den Steuerkomponenten zur Prozeßsteuerung 74 erreicht.
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Die Betriebsinformationen werden
mit den ausgewählten
Programmparametern verglichen, die im Speicher 70 gespeichert
sind. Wenn Unterschiede festgestellt werden, wird durch Befehle
von der Steuerung der Betrieb der Komponenten so geändert, daß die verschiedenen
Abläufe
wieder zu den ausgewählten
Prozeßbedingungen
zurückkehren.
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Im Gebrauch wird bei der erfindungsgemäßen Mehrachsen-Rotationsformvorrichtung 11 zuerst das
Design der gewünschten
Strukturen festgelegt. Dann wird jedes Design in den Speicher 70 einprogrammiert.
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Um die Vorrichtung 11 zu
starten, werden Knöpfe
und/oder Schalter an einer Konsole (nicht gezeigt) betätigt, um
den Speicher 70 und die anderen Komponenten des Steuerbereichs 15 zu
aktivieren. Die Koordinierungseinrichtung 71 versorgt die
Antriebseinrichtungen 67, 68 mit Energie.
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In der von dem im Speicher 70 gespeicherten
Programm vorgegebenen Abfolge werden von der Koordinierungseinrichtung 71 die Überwachungseinrichtungen 72 und
Pumpen, Ventile usw. (nicht gezeigt) mit Energie versorgt. Dadurch
wird das Rohmaterial in den Behältern 80, 81, 82 über Zuführleitungen
(nicht gezeigt) zu den jeweiligen Mischkammern 47–49 befördert, die
sich über
den einzelnen Formanordnungen 32-35 der Formvorrichtung 11 befinden.
Zum Beispiel kann zum Gießen
einer Struktur mit einem Polyurethanharz der Behälter 80 ein flüssiges reaktives
Material enthalten, das ein Harz bildet, der Behälter 81 kann ein granulares
festes recycelbares Material enthalten und der Behälter 82 und
andere Behälter
die erforderlichen Farben, Katalysatoren usw.
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Um die erfindungsgemäßen, qualitativ
hochwertigen Strukturen herzustellen, ist es wichtig, daß die Zuführung des
Rohmaterials zu den einzelnen Mischkammern hinsichtlich der Menge
und der Zusammensetzung gleichmäßig erfolgt.
Dies wird dadurch erreicht, daß ein
kontinuierlicher Fluß an
Rohmaterial zu den einzelnen Mischkammern aufrechterhalten wird
und eine unmittelbare Übergabe
der Mischung davon auf die Hohlraumoberfläche einer Formanordnung 32–35 erfolgt.
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Vorteilhaft wird eine separate Bypaßleitung (nicht
gezeigt) verwendet, die vom Ende jeder der Zuführleitungen an einer Stelle
neben der jeweiligen Mischkammer zum entsprechenden Behälter zurück führt. Der
Steuerbereich 15 koordiniert den Betrieb der verschiedenen
Systemkomponenten so, daß die vorgegebenen
Mengen an den erforderlichen Materialien den einzelnen Mischkammern
zugeführt
werden.
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Das flüssige, reaktive, harzbildende
Material und das granulare feste Additivmaterial treten gleichzeitig
in den sich drehenden oberen Mischabschnitt 52 ein. Die
Additivteilchen und der flüssige
Harzbildner werden beim Fortschreiten vom Abschnitt 52 zum Abschnitt 53 und
in den Abschnitt 54 vermischt.
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Das Mischen der Materialien kann
durch Verändern
der Betriebsparameter in den einzelnen Abschnitten beeinflußt werden.
Zum Beispiel kann die Rotationsgeschwindigkeit und/oder die Neigung
eines bestimmten Abschnitts verändert
werden, und es kann sogar die Drehrichtung umgekehrt werden.
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Die 5 und 6 zeigen die Position der
Materialien an verschiedenen Stellen längs der Mischkammer. Die 5 zeigt die Materialien
in einem Abschnitt, der im Uhrzeigersinn gedreht wird, und die 6 bei einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn.
Bei der Drehung der einzelnen Abschnitte werden die Materialien,
wenn sie den feststehenden Abstreifer 84 erreichen, von
der Innenseite des Abschnitts getrennt und fallen auf den Boden
des Abschnitts. Die teilweise vermischten Materialien bleiben dort
wieder an der Oberfläche
haften und bewegen sich nach oben bis zum Kontakt mit dem Abstreifer,
werden dort wieder abgewischt und fallen erneut auf den Boden des
Abschnitts.
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Jede der neu gebildeten polymerisierbaren Mischungen
wird von der jeweiligen Mischkammer 47–49 in einen bestimmten
Hohlraum 37 einer der rotierenden Formanordnungen 32–35 abgegeben. Jede
Formanordnung dreht sich um eine Achse, die konzentrisch zu der
des Formverbindungsabschnitts 27 liegt, und um eine zweite
Achse, die senkrecht zu der konzentrischen Achse liegt. Die mehrachsige Drehbewegung
und gegebenenfalls bogenförmige Bewegungen
werden fortgeführt,
um einen vollständigen
Fluß der
Mischung über
alle zu bedeckenden Bereiche im jeweiligen Formhohlraum zu erreichen. Alle
Bewegungen werden so gesteuert, daß sie innerhalb der im Speicher 70 gespeicherten
Parameter liegen.
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Für
bestimmte Strukturen können
die Bewegungen um die jeweiligen Achsen mit veränderlichen Geschwindigkeiten
kontinuierlich und/oder intermittierend sein. Auch kann es wünschenswert
sein, eine bogenförmige
Bewegung vorzusehen, das heißt
eine Bewegung längs
eines Bogens, zum Beispiel eine hin- und hergehende Bewegung.
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Die Überwachungseinrichtungen 72 in
den einzelnen Formanordnungen 32–35 teilen der Prozeßsteuerung 74 mit,
wenn die polymerisierbaren Mischungen jeweils über die vorgesehenen Bereiche des
jeweiligen Formhohlraums verteilt sind, so daß die Steuerung dann den nächsten Schritt
im Formverfahren einleiten kann.
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Zum Beispiel wird, wenn die Steuerkomponenten
der Formvorrichtung 11 aktiviert sind, eine erste Mischkammer 47 zu
der ersten Formanordnung 32 ausgerichtet. Eine erste frisch
gebildete polymerisierbare Mischung fließt von der Mischkammer in den Formhohlraum 37 und
dort über
die Oberfläche
des Hohlraums, so daß dort
eine erste Kunstharzschicht ausgebildet wird. Der Fluß der ersten
Mischung über die
Hohlraumoberflächen
und die damit erfolgende Ausbildung der ersten Kunstharzschicht
werden überwacht.
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Danach wird die erste Mischkammer 47 zu der
benachbarten zweiten Formanordnung 35 ausgerichtet, und
die erste polymerisierbare Mischung fließt in deren Formhohlraum. Gleichzeitig
damit wird eine zweite Mischkammer 48 zu der ersten Formanordnung 32 ausgerichtet
und eine zweite polymerisierbare Mischung in den Formhohlraum der
ersten Formanordnung 32 abgegeben, die über das im Hohlraum ausgebildete
erste Kunstharz fließt.
Der Fluß der
ersten und der zweiten Mischung im ersten und im zweiten Formhohlraum
und die Ausbildung des ersten und des zweiten Kunstharzes darin
werden überwacht.
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Dann wird die erste Mischkammer 47 zu
dem dritten Formhohlraum einer benachbarten dritten Formanordnung 34 ausgerichtet,
und die erste Mischung fließt über die
Oberfläche
des Hohlraums. Gleichzeitig damit wird die zweite Mischkammer 48 auf
den zweiten Formhohlraum der zweiten Formanordnung 35 ausgerichtet,
und die zweite Mischung fließt über das
darin ausgebildete erste Kunstharz. Der Fluß des ersten und des zweiten
Kunstharzes und die Ausbildung des ersten und des zweiten Kunstharzes
werden überwacht.
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Das Ausrichten der ersten und der
zweiten Mischkammer 47, 48 sowie der Mischkammer 49 und der
Zuführeinrichtung 64 für feste
Teilchen zu den einzelnen Formanordnungen und der Fluß der einzelnen
Mischungen in den jeweiligen Formhohlraum von weiteren Formanordnungen
wird fortgeführt,
bis alle Formanordnungen die Mischungen erhalten haben, die in den
ausgewählten
Formparametern vorgesehen sind. Das Überwachen des Flusses der Mischungen,
der Ausbildung des Kunstharzes und der Drehung der Formanordnungen
sowie die Koordination dieser Ablaufinformationen mit dem ausgewählten Programmprofil
wird während
des ganzen Formvorganges fortgesetzt.
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Wenn das Formteil im Formhohlraum
ausreichend ausgehärtet
ist, um eine gewisse strukturelle Integrität zu besitzen, wird die Drehung
der entsprechenden Formanordnung unterbrochen und die Formanordnung
mit der Beförderungseinrichtung 66 zu der
angrenzenden Formaufnahmestation 65 befördert. Die Formabschnitte 36 werden
dann getrennt, um die strukturelle Einheit zu entnehmen.
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Das Formteil kann dann beiseitegelegt
werden, damit das Kunstharz vollständig aushärten kann. Während dieses
Zeitraums, in dem sich das Formteil nicht mehr in der Form befindet,
spannt sich die hochdichte äußere Haut
oder Schicht des Formteils. Dieses Spannen der Außenhaut
erhöht
ihre Festigkeit und die Durchstoßfestigkeit und auch die strukturelle
Festigkeit der Einheit selbst.
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Die Formabschnitte 36 sind
dann für
einen weiteren Formzyklus bereit. Dieser kann ein Verändern der
Position von einem oder von mehreren Formabschnitten zueinander,
das Ersetzen von Formabschnitten durch andere Konfigurationen und dergleichen
umfassen. Auch können
gegebenenfalls den Hohlraum verändernde
Einsätze
(nicht gezeigt) an den Plattenabschnitten angebracht werden.
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Die Formabschnitte 36 werden
dann wieder zusammengesetzt und etwa durch das Zuführen von Energie
zu den Elektromagneten 39 gesichert. Die Formanordnung
ist nun für
eine Neupositionierung am benachbarten Armelement bereit, wenn die nächste Formanordnung
davon entfernt wird.
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Die 8 und 9 zeigen schematisch eine
andere Form einer erfindungsgemäßen Rotationsformvorrichtung 86.
Bei der Vorrichtung ist die Anordnung einer Anzahl von Formanordnungen 87, 88 in
gerader Linie mit Mischkammern 89, 90 vorgesehen,
die sich längs
oberliegender Führungen 91, 92 von
einer Formanordnung zur anderen bewegen. Anderweitig kann die Vorrichtung
Komponenten enthalten, die denen der oben beschriebenen Vorrichtung 11 ähnlich sind.
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Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Strukturen
verwendeten polymerisierbaren Mischungen werden so ausgewählt, daß sie das
für die
fertige Struktur gewünschte
Kunstharz ergeben. Vorteilhaft ist das Kunstharz ein thermisch aushärtendes
Kunstharz wie Polywethan oder Polyester. Falls ein Polyurethan gewünscht wird,
kann ein Behälter
80-82 Isocyanat enthalten und ein anderer Behälter Polyol. Allgemein können die
Behälter
verschiedene Vorformmaterialien enthalten, die beim Mischen das
gewünschte
Polyurethan ergeben. Beispiele für
solche Vorformmaterialien sind die sogenannten Kunstharze der "A-Stufe" und der "B-Stufe".
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Andere Kunstharz erzeugende Systeme können in
einem Behälter
ein Kunstharz bildendes Material und in einem anderen Behälter einen
Katalysator enthalten. Mit einem der Kunstharzbildner können weitere
Komponenten vermischt sein, z. B. Füllstoffe, Verstärkungen,
Farben und dergleichen.
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Die festen granularen Additivmaterialien können einer
Vielzahl von Materialien entstammen, die dem fertigen Produkt bestimmte
Eigenschaften verleihen, etwa eine hohe Abriebfestigkeit, eine Schmierfähigkeit,
eine elektrische, magnetische oder thermische Leitfähigkeit
oder Isolierung und dergleichen. An jeder beliebigen Stelle stehen
im allgemeinen etliche von billigen granularen Materialien zur Verfügung. Natürlich granulare
Mineralmaterialien wie Sand und Split sind entweder überall vorhanden oder
können
durch einfaches Brechen von Steinen an Ort und Stelle erzeugt werden.
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Es können Abfall- und Recyclingmaterialien verwendet
werden, die in Teilchen der gewünschten Größe zerkleinert
oder zermahlen werden können. Besonders
von Nutzen sind Teilchen, die durch Zerkleinern oder Mahlen von
Altreifen und ähnlichen Produkten
erhalten werden. Da die Teilchen in dem harzbildenden Material eingekapselt
und davon nicht durchtränkt
werden, können
viele verschiedene Abfallmaterialien verwendet werden.
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Die obige Beschreibung und die beiliegenden.
Zeichnungen zeigen, daß die
vorliegende Erfindung ein neues Mehrachsen-Rotationsformverfahren und
eine neue Mehrachsen-Rotationsformvorrichtung schafft, mit denen
nicht nur die Nachteile und Unzulänglichkeifen der früheren Ausführungen überwunden
werden, sondern mit denen außerdem
neue Merkmale und Vorteile erhalten werden, die es vorher nicht
gegeben hat. Das erfindungsgemäße Verfahren und
die erfindungsgemäße Vorrichtung
stellen eine einfache und billige Maßnahme zum effizienten Herstellen
von Produkten mit gleichmäßig hoher
Qualität und
einer hohen Produktionsrate dar.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Aufbau
und im Betrieb effizient und relativ wenig aufwendig. Es können bei
der Herstellung der Vorrichtung kommerziell erhältliche Materialien und Komponenten
verwendet und herkömmliche
Metallbearbeitungstechniken und Prozeduren angewendet werden.
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Die Formteile können automatisch hergestellt
werden, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung
nach einer kurzen Einarbeitungszeit von Personen mit beschränkter Erfahrung
und Begabung bedient werden kann. Die Vorrichtung hat einen dauerhaften
Aufbau und weist bei einem Minimum an Wartung eine lange Gebrauchsdauer
auf.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung
können
zum Formen einer großen
Vielzahl von neuen und verschiedenen Strukturen verwendet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
lassen sich Abänderungen
in der Konfiguration und der Komposition der Produkte einfach und
leicht durchführen.
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Innerhalb des Umfangs der Erfindung
lassen sich das oben beschriebene und gezeigte Verfahren und die
beschriebene und gezeigte Vorrichtung zum Mehrachsen-Rotationsformen
vielfach modifizieren. Die Größe, die
Konfiguration und die Anordnung der Komponenten kann geändert werden,
um bestimmte Anforderungen zu erfüllen. Zum Beispiel können die Formanordnungen
und die Mischkammern anders zueinander angeordnet werden. Außerdem kann
die Anzahl und Abfolge von Prozeßschritten anders sein. Auch
können
die Strukturen andere Komponenten und Bestandteile enthalten.
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Bei dem beschriebenen Verfahren und
der beschriebenen Vorrichtung können
diese und andere Abänderungen
erfolgen, solange die Funktion und der Betrieb davon nicht nachteilig
beeinflußt
werden. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nur durch die
folgenden Patentansprüche
eingeschränkt.