WO1997037836A1

WO1997037836A1 - Verfahren zum entformen von, insbesondere gewindegangähnlichen geometrien aufweisenden, aus giessformstoff hergestellten formlingen sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: WO1997037836A1
Application number: PCT/EP1997/001763
Authority: WO
Inventors: Erhard Häuser
Original assignee: Wilhelm Hedrich Vakuumanlagen Gmbh & Co. Kg
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 1997-10-16

Abstract

Es handelt sich um ein Verfahren zum Entformen von, insbesondere gewindegangähnlichen Geometrien (3) aufweisenden, aus Gießformstoff hergestellten Formlingen (1), wie bspw. Läufer für einen Schraubenkompressor, aus einem Formwerkzeug (4, 5), wobei Formling (1) und Formwerkzeug (4, 5) relativ zueinander in Öffnungsrichtung des Formwerkzeuges (4, 5) längsverschiebbar und verdrehbar sind, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Um eine präzise und rationelle Herstellung von derartigen Formlingen (1) zu ermöglichen, ist es vorgesehen, daß die Längs- und die Drehbewegungen außerhalb der Formgebungsflächen (18) des Formwerkzeuges (4, 5) koordiniert bzw. aufeinander abgestimmt werden.

Description

Bezeichnung: Verfahren zum Entformen von, insbesondere gewindegangähnlichen Geometrien aufweisenden, aus Gießformstoff hergestellten Formungen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entformen von, insbesondere gewindegangähnlichen Geometrien aufweisenden, aus Gießformstoffen hergestellten Formungen, wie bspw. Läufer für einen Schraubenkompressor, aus einem Formwerkzeug sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bauteile oder Formlinge aus Gießharz werden im offenen Verguß oder im Druckgelierverfahren hergestellt. Beim offenen Verguß wird der flüssige Gießformstoff in eine Form gegossen, wo er erhärtet. Danach wird der Formling ausgeformt. Dies geschieht üblicherweise durch Demontieren der in der Regel metallischen Gießform. Die Gießform bzw. das Formwerkzeug muß also so zusammengesetzt sein, daß schließlich der gegossene und verfestigte Formling ohne Beschädigung herausgelöst werden kann, was bei komplizierten Geometrien jedoch nicht immer möglich ist.

Beim sogenannten Druckgelierverfahren wird der Verguß in maschinell zu öffnenden bzw. zu schließenden Formwerkzeugen durchgeführt, wobei neben einer höheren Präzision der Formlinge auch eine erhebliche Zeitersparnis bzw. Reduktion der Taktzeiten erreichbar ist. Das Formwerkzeug besteht häufig aus zwei Hälften. Kompliziertere Formlinge benötigen zusätzlich noch, teilweise im Winkel zu der Hauptöffnungs- bzw. Schließachse der Formwerkzeughälften angeordnete Formzüge, welche auch als Kernzüge bezeichnet werden. Es gibt jedoch auch Formlinge, die sich aufgrund ihrer Geometrie aus einer zweiteiligen Form nicht ohne weiteres entformen lassen. Als Beispiel hierfür sei ein Läufer für einen Schraubenkompressor genannt, der aus Gießharz hergestellt werden soll und gewindeähnliche Hinterschneidungen bzw. Geometrien des Läuferkörpers mit einer durch den Läuferkörper sich erstreckenden, eingegossenen Welle aufweist.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mittels welchem Formlinge mit gewindeähnlichen Geometrien, wie bspw. Läufer für Schraubenkompressoren, präzise und rationell hergestellt werden können und eine problemlose Ausformung des Formlings aus der Gießform ermöglichen.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 4.

Vorrichtungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruches 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen 6 bis 12.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen automatisches Ausformen der Gießharzformlinge aus dem Formwerkzeug.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen: Figur 1 eine mögliche Ausführungsform einer Vorrichtung für einen Läufer eines Schraubenkompressors mit einer Umsetzung der Auszugsbewegung in eine Drehbewegung des Formlings,

Figur 2 eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung mit passiven Kopplungsteil für die Umsetzung der Auszugsbewegung in eine Drehbewegung des Formlings,

Figur 3 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung mit separaten Antrieben für die Auszugs- und Drehbewegungen und

Figur 4 eine wiederum andere Ausführungsform einer

Vorrichtung mit separaten Antrieben für Längs- und Drehbewegung.

Bei der Vorrichtung zur Herstellung von Bauteilen aus Gießharz gemäß Figur 1 ist mit 1 der Formling bezeichnet, welcher bei den hier gewählten Ausführungsbeispielen einen Läufer für einen Schraubenkompressor darstellt. Mit Bezugszeichen 2 ist die in den Läufer 1 eingegossene Welle und mit Bezugszeichen 3 sind gewindeähnliche Hinterschneidungen bezeichnet, welche sich auf der Mantelfläche des Läufers 1 befinden. Das Formwerkzeug zur Herstellung eines solchen Läufers 1 besteht aus zwei Teilen 4, 5, welche mit entsprechenden Bohrungen 6 für die Welle 2 des Läufers 1 versehen sind. An dem einen Teil 5 des Formwerkzeuges ist ein Axiallager 7 angeordnet, welches ein Drehen des Formlings 1 um die Wellenachse ermöglicht. Die Zufuhr von Gießharzformmasse erfolgt über den Anschluß 16. Beim Öffnen der Form bzw. bei der Auszugsbewegung des Formwerkzeugteiles 5 in Pfeilrichtung 8 sorgen die an dem Formling 1 selbst angreifenden Flanken der gewindeähnlichen Hinterschneidungen in der Formwerkzeughälfte 4 für eine Drehung des Formlings 1, wodurch das Ausformen erreicht wird.

Um eine schonende Ausformung zu ermöglichen, insbesondere um die Gleitflanken 3 des Formlings 1 nicht zu beschädigen, wird gemäß Figur 2 die Drehbewegung durch ein außerhalb des Formgebungsraumes bzw. des Formwerkzeuges 4, 5 angeordnetes Getriebe 9 erzeugt. Das Getriebe 9 weist als Getriebeglied eine Gewindebohrung 19 auf, welche an einem mit einen Werkzeugteil 4 verbundenen Halter 20 gebildet ist. Mit dieser Gewindebohrung 19 wirkt als weiteres Getriebeglied ein auf dem gegenüber dem Formwerkzeug vorstehenden Ende der Welle 2 angeordnetes Außengewinde 10 zusammen. Die Erzeugung der notwendigen Drehbewegung des Formlings 1 beim Ausformen wird dadurch erreicht, daß durch die Auszugsbewegung des Formwerkzeugteiles 5 die Welle 2 mit ihrem Gewindegang 10 durch die Gewindebohrung 19 in Pfeilrichtung 8 gezogen wird, wodurch in Art eines Drillbohrers die Welle 2 und damit der Formling 1 in Drehbewegung versetzt werden.

Bei der Vorrichtung gemäß Figur 1 ist es nicht auszuschließen, daß die gewindegangähnlichen Hinterschneidungen am Formling 1 beim Ausformvorgang eine derartige Selbsthemmung bewirken, daß eine Ausformung ohne zusätzlichen separaten Rotationsantrieb nicht möglich ist. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 kann eine solche Selbsthemmung jedoch in eleganter Weise durch einen entsprechenden Gewindegang 10 auf dem Ende der Welle 2, welche einen geringeren Durchmesser als der Formling 1 bzw. dessen äußere Mantelfläche aufweist, vermieden werden.

In Fällen, in denen das Ausformen mit einem passiven Kopplungsglied für die Umwandlung einer Längs- bzw. der Auszugsbewegung in eine Rotationsbewegung entsprechend Figur 2 nicht möglich ist, läßt sich ein aktives Antriebsteil für die Schwenk- und/oder Drehbewegung des Formlings einsetzen. Derartige aktive Antriebselemente sind bei Formlingen mit einer sehr flachen Steigung oder auch bspw. bei Formlingen mit Bajonettverschachtelungen erforderlich, bei welchen während des Ausformvorgangs gleichzeitig oder in Folge eine oder mehrere geradlinige Auszugsbewegungen und Drehbewegungen auszuführen sind.

Eine mögliche Ausführungsform für eine Vorrichtung mit aktivem Antriebsteil ist in Figur 3 dargestellt mit separaten Antrieben 11, 13 für die Längs- und die Drehbewegung. Der Drehantrieb weist ein drehfest, bspw. über eine Paßfeder 15, mit der Welle 2 verbundenes Übertragungsteil 17 auf, welches durch eine vom Antrieb 11 angetriebene Schnecke 12 in Drehbewegung versetzt wird. Um eine Synchronisation der Längsbewegung des Formwerkzeugteils 5 und der Drehbewegung des Formlings 1 an den Gleitflanken des Werkzeugteiles 4 der Form zu gewährleisten, ist eine Steuerung 14 vorgesehen, welche die Auszugsbewegung 8 für das Formwerkzeugteil 5 durch den Antrieb 15 mit der Drehbewegung durch die Antriebseinheit 11 koordiniert.

Die Ausformung eines Formlings kann unter Umständen noch dadurch unterstützt oder verbessert werden, daß die Dreh- und/oder die Längs- bzw. Auszugsbewegungen abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen durchgeführt werden. Bei der Vorrichtung gemäß Figur 3 iεt dies durch die vorhandene Steuerung 14 oder Regelung ohne großen Aufwand zu realisieren, wobei zusätzlich die Möglichkeit besteht, diese Bewegungsabläufe und Bewegungsfolgen programmierbar durchzuführen.

Bei der Ausführungsform in Figuren 1 und 2 kann insoweit lediglich eine Rucke1bewegung erzeugt werden, die von den passiven Kopplungsgliedern in eine Drehbewegung in die eine oder andere Richtung umgesetzt wird. Die Anordnung nach Figur 3 mit gesteuerter Längs- und Drehbewegung gestattet auch die beliebige Programmierung der Bewegungsparameter, so daß Gewindesteigungen und bajonettartige Bewegungen, d.h. kleine Dreh- und anschließende Axialbewegungen, in beliebiger Form und Reihenfolge ausführbar und programmierbar sind. Somit können unterschiedliche Werkstücke und Formen mit ein und derselben Vorrichtung bedient werden.

Mit der Möglichkeit der Regelung und Steuerung 14 kann auch zusätzlich auf das Spiel zwischen den Gewindegängen 3 des Formlings 1 und den Gleitflanken an dem Werkzeugteil 4 bei der Ausformung eingewirkt werden, um den Ausformvorgang zu optimieren. Bspw. läßt sich das Ausformen des Formlings 1 durchführen, ohne daß die Gleitflanken zwischen dem Formwerkzeugteil 4 der Form und dem Formling 1 sich berühren, so daß der Formling 1 zentriert aus der Form herausgedreht wird.

Selbstverständlich kann es sich unter bestimmten Anwendungsfällen auch empfehlen, daß die beiden Formwerkzeughälften 4, 5 relativ zueinander verdreht werden.

Während bei Figur 3 das eine Formwerkzeugteil 5 bzgl. des anderen Formwerkzeugteiles 4 drehfest angeordnet ist und beim Ausformvorgang nur eine Auseinanderbewegung der beiden Teile 4, 5 in Längsrichtung erfolgt, wird bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 mit der axialen Öffnungsbewegung der Schließform das Werkzeugteil 5 gegenüber dem Werkzeugteil 4 verdreht. Hierfür ist das Formwerkzeugteil 5 mit dem Übertragungsteil 17 drehfest verbunden, bspw. mittels einer nicht näher dargestellten Schraubverbindung. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Formwerkzeugteil 5 und das Übertragungsteil 17 einstückig auszubilden. Unter Umständen kann sich dies dann empfehlen, um zwischen der Stirnwandung des Formlings 1 und der angrenzenden stirnseitigen Wandung des Formwerkzeugteils 5 Scherkräfte zu vermeiden. Insoweit können bspw. an der zugewandten Stirnseite des Formlings 1 Vorsprünge o. dgl. Ausformungen vorhanden sein, welche in entsprechende Ausnehmungen 21 an der Stirnseite des Formwerkzeugteils 5 eingreifen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und das entsprechende Formwerkzeug sind sowohl für den offenen Verguß als auch für das Druckgelierverfahren mit Vorteil einsetzbar.

Die Präzision des Formlings 1 kann noch dadurch verbessert werden, daß die Fertigungsparameter des Herstellungsprozesses reproduzierbar eingestellt werden. Dies erfordert eng einzuhaltene Materialstandards der Gießharzformulierungen. Weiterhin sind präzise einzuhaltene Formfüllverhältnisse und Verarbeitungstemperaturen für die Präzision der Teile notwendig. Die Einstellung und Überwachung der

Verarbeitungstemperatur erstreckt sich sowohl auf das Material, also die Gießharzformmasse, als auch auf die Vorrichtung, d.h. die Gießform mit allen Peripheriekomponenten. Denkbar ist es nach der Erfindung auch, daß die Temperatur der Gießmasse während des Füllvorganges im Hinblick auf eine optimale Teilepräzision reproduzierbar variiert wird. Ebenso gehen in die Teilepräzision die Füllgeschwindigkeit, Füllzeit bzw. ein definiertes Füllprofil ein. Präzisionsfördernd kann sich auch auswirken, die Gießmasse erst beim Füllvorgang unmittelbar aus Harz und Härter zu erzeugen, so daß bei jedem Füllvorgang gleich frische oder neue Masse Verwendung findet. Unter Umständen kann auch die Reaktivität des Gießharzes eine Aufbereitung des Gießharzes unmittelbar vor dem Formfüllvorgang erfordern, entsprechend der Notwendigkeit kurzer Topfzeiten. Zu dem definierten Füllverhältnissen zählt auch die vorzugsweise reproduzierbare Einstellung und Überwachung des Gelierdruckes nach dem Füllvorgang. Denkbar zur Verbesserung der Ausformung ist auch, das Formwerkzeug während des Ausformvorganges kurzzeitigen Temperaturwechseln auszusetzen, bspw. das Formwerkzeug schlagartig um einige Temperaturgrade zu erhöhen, um eine Ausdehnung gegenüber dem Formling zu erreichen. Temperaturwechsel können selbstverständlich auch am Formling selbst vorgenommen werden. Einflußnahmen auf die Maßhaltigkeit oder Maßgenauigkeit des Formlings sind auch dadurch möglich, daß das Formwerkzeug mit Kanälen für flüssiges

Wärmeträgermedium ausgestattet ist, um dann beim Endformvorgang bzw. beim Schließen der Form für den nächsten Füllvorgang Temperaturwechsel durchführen zu können. In Weiterführung dieses Gedankens ist es auch möglich, die Form für unterschiedliche Temperaturzonen auszubilden, um auf die Maßgenauigkeit des Formlings Einfluß zu nehmen.

Bezugszeichenliste

1 - Formling, Läufer

2 - Welle

3 - gewindeartige Geometrie, Hinterschneidung

4 - Formwerkzeugteil

5 - Formwerkzeugteil

6 - Bohrung

7 - Axiallager

8 - Pfeilrichtung

9 - Getriebe

10 - Gewindegang

11 - Antrieb

12 - Schnecke

13 - Antrieb

14 - Steuerung

15 - Paßfeder

16 - Gießharzanschluß

17 - Übertragungsteil

18 - Formgebungsfläche

19 - Gewindebohrung 20 - Halter

21 - Ausnehmung

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Entformen von, insbesondere gewindegangähnlichen Geometrien (3) aufweisenden, aus Gießformstoff hergestellten Formlingen (1) , wie bspw. Läufer für einen Schraubenkompressor, aus einem Formwerkzeug (4, 5), wobei Formling (1) und Formwerkzeug (4, 5) relativ zueinander in Öffnungsrichtung des Formwerkzeuges (4, 5) längsverschiebbar und verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs- und die Drehbewegungen außerhalb der Formgebungsflächen (18) des Formwerkzeuges (4, 5) koordiniert bzw. aufeinander abgestimmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbewegungen in Drehbewegungen oder umgekehrt die Drehbewegungen in Längsbewegungen mittels eines Getriebes (9) umgesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Längs- und die Drehbewegungen separate Antriebe (11, 13) vorgesehen sind mit einer Steuerung (14) zur Koordination der Bewegungen aufeinander bzw. relativ zueinander.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Entformvorgangs die Dreh¬ oder Längsbewegungen Richtungsänderungen unterworfen sind (Pilgerschrittverfahren) .

5. Vorrichtung zur Herstellung von Formlingen (1) aus Gießharzformstoffen in einem Formwerkzeug (4, 5), insbesondere Formlinge (1) mit gewindegangähnlichen Geometrien (3) und einer ggf. gegenüber dem Formwerkzeug (4, 5) vorstehenden Welle (2), wie bspw. Läufer für einen Schraubenkompressor, wobei Formling (1) und Formwerkzeug (4, 5) relativ zueinander in Öffnungsrichtung des Formwerkzeuges (4, 5) längsverschiebbar und verdrehbar sind, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel für eine Steuerung der Längsbewegungen und der Drehbewegungen außerhalb der Formgebungsflächen (18) des Formwerkzeuges (4, 5) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel ein Getriebe (9) zur Kopplung der Längs- und Drehbewegungen von Formling (1) und Formwerkzeug (4, 5) aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (9) zwei miteinander zusammenwirkende Getriebeglieder (2, 6), bspw. einen Gewindestab und ein Innengewinde aufweist, wobei das eine Getriebeglied (2) in Wirkstellung mit dem Formling (1) und das andere Getriebeglied (6) in Wirkstellung mit dem Formwerkzeug (4, 5) steht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Antrieb (11) , vorzugsweise ein Drehantrieb, auf ein gegenüber dem Formwerkzeug (4, 5) vorstehendes Wellenende (2) des Formlings (1) einwirkt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zwei getrennte Antriebe (11, 14) für die Längs¬ und Drehbewegungen von Formling (1) und Formwerkzeug (4, 5) aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß den Antrieben (11, 13) eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (14) für eine Synchronisation bzw. reproduzierbare Koordination der Längs- und Drehbewegung des Formlings (l) bzw. Formwerkzeugs (4, 5) zugeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der eine Teil (4 bzw. 5) des Formwerkzeuges gegenüber dem anderen verdrehbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Formling (1) mit seiner Welle (2) drehbar an bzw. in dem Formwerkzeug (4, 5) gelagert ist.