WO2004054782A1

WO2004054782A1 - Verfahren zur herstellung von hohlprofilen und vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens

Info

Publication number: WO2004054782A1
Application number: PCT/EP2003/014231
Authority: WO
Inventors: Rüdiger Scholz; Christian Pieper; Claus-Frieder Busche
Original assignee: Scholz Ruediger; Christian Pieper; Claus-Frieder Busche
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2004-07-01
Also published as: DE10258996A1

Abstract

Eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlprodukten durch Blasformen ist durch ein Gestell (20) gekennzeichnet, an welchem eine Extrusionseinrichtung horizontal angebracht ist und welches eine Werkzeuganordnung trägt, die aus einem Vorformwerkzeug (3) und einem Formwerkzeug (6) besteht. Das aus der Extrusionsdüse (9) der Extrusionseinrichtung austretende Hohlprofil gelangt zunächst in den Formhohlraum (3') des Vorformwerkzeugs (3), der aus zwei, horizontal gegenläufig bewegbaren Formhälften (1,2) begrenzt wird, wobei ein aussenseitig glattwandiger, einen konstanten Querschnitt aufweisender, mit Stützluft mechanisch stabilisierter und an beiden Enden dichtend verschlossener Vorformling gebildet wird. Dieser fällt infolge einer Öffnung des Vorformwerkzeugs (3) in die untere Formhälfte (5) der beiden übereinander angeordneten Formhälften (4,5) des Formwerkzeugs (6), in welchem eine abschliessende Formgebung durch Einführen von Blasluft unter Expansion nach Mass gabe der Abmessungen des durch die Formhälften (4,5) begrenzten Formhohl raumes (29) stattfindet. Anwendung finden kann eine solche Vorrichtung bei der Herstellung beliebig gekrümmter, einen ebenfalls beliebigen Querschnitts verlauf aufweisender Hohlprofile durch Blasformen.

Description

B E S C H R E I B U N G

Verfahren zur Herstellung von Hohlprofilen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Hohlprodukten durch Blasformen. Sie bezieht sich femer auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Das Extrusionsblasformen ist ein an sich bekannter Prozeß zum Formen bei- spielsweise von Flaschen, Öltanks, Fässern und zahlreichen Arten von Me- dienleitungen. Hierbei wird ein aus der Extrusionsduse einer Extrusionseinrichtung austretendes Hohlprofil in den Formhohlraum eines Formwerkzeugs hin- einextrudiert, wobei nach Erreichen der Warmformtemperatur das Hohlprofil endseitig durch Quetschung dichtend verschlossen, durch einen zuvor eingeführten Blasdorn aufgeblasen und nach Abkühlung verfestigt wird. Das Hohlprofil nimmt hierbei außenseitig die durch die Gestalt des Formhohlraumes vorgegebene produktspezifische Gestalt an. Regelmäßig erstreckt sich die Ex- trusionseinrichtung vertikal, so daß das extrudierte Hohlprofil vertikal in den Formhohlraum eingeführt wird.

Schwierigkeiten ergeben sich bei diesem Grundkonzept stets dann, wenn Rohrleitungselemente mit starken Krümmungen beispielsweise von mehr als 90° oder solche Rohrleitungselemente herzustellen sind, deren Querschnittsverlauf - in deren Längsrichtung gesehen - durch erhebliche, insbesondere unstetige Änderungen gekennzeichnet ist. Lediglich beispielhaft sei auf im Kraftfahrzeugbereich einzusetzende Rohrleitungselemente mit Faltenbälgen oder vergleichbaren Gestaltungsformen hingewiesen. Es ist zwar allgemein bekannt, das Hohlprofil unter Verwendung eines mit dem Formwerkzeug zusammenwirkenden Unterdruckerzeugers in den Formhohlraum einzusaugen - die Eignung dieses Konzepts ist jedoch durch die Krümmung des Hohlprofils und durch den Querschnittsverlauf des Formhohlraumes beschränkt. Das Pro- blem besteht darin, das in dieser Phase mechanisch instabile Hohlprofil beim Einziehen in den Formhohlraum behinderungsfrei um starke Krümmungen des Innenwandungsverlaufs des Formhohlraumes herumzuführen bzw. entlang von Unstetigkeiten im Formwandungsverlauf. Grundsätzlich behebbar sind diese Probleme bisher nur durch den Einsatz spezieller kostenträchtiger Manipulationswerkzeuge oder besonderer Klappenanordnungen zur Führung des Hohlprofils.

Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zu entwerfen, welches in ein- facher Weise die Herstellung von Hohlprodukten ohne die oben dargelegten Beschränkungen oder den zu deren Behebung erforderlichen Mehraufwand ermöglicht. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem solchen Verfahren durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist hiernach daß das extrudierte, das heißt die Extrusionsduse der Extrusionseinrichtung verlassende Hohlprofil zunächst einer Vorformung in einem Vorformwerkzeug unterzogen wird, bevor es eine abschließende Formung in einem Formwerkzeug erfährt. Das Vorformwerkzeug ist unmittelbar der Extrusionsduse nachgeordnet. Das Ausmaß der Vorformung ist beschränkt auf die lediglich globale Bildung der Gestalt des Fertig-produktes - insbesondere wird in dieser Vorformphase auf die Bildung jeglicher Querschnittsveränderungen an dem Hohlprofil - in dessen Längsrichtung gesehen - verzichtet. Angestrebt wird in dem Vorformwerkzeug somit lediglich die Bildung eines außenseitig glattwandigen, dem Einführen in einen Formhohlraum einen äußerst geringen Widerstand entgegensetzenden Vorformlings.

Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 sind auf die Ausgestaltung dieses Verfahrens gerichtet. In das Vorformwerkzeug wird hiernach innenseitig ein mit Stützluft stabilisiertes Hohlprofil eingeführt, welches den Querschnitt des Formhohlraumes des Vorformwerkzeugs ausfüllt und mittels stirnseitiger Unterdruckbeaufschlagung in diesen Formhohlraum eingesogen wird. Dieses horizontale Einführen in das Vorformwerkzeug wird durch keinerlei Quer- schnittsunstetigkeiten behindert. Wesentlich ist weiterhin, daß der Vorformling nach erfolgter Formgebung schwerkraftbedingt in das offene Formwerkzeug fällt, in welchem erst die abschließende Formgebung im Blasverfahren erfolgt. Die Überführung des Vorformlings in das Formwerkzeug erfordert somit keinerlei zusätzliche Manipulationsvorrichtungen.

Gemäß den Merkmalen der Ansprüche 4 und 5 gelangt ein endseitig dichtend verschlossener, von dem restlichen, aus der Extrusionsduse getrennter, vereinzelter, gestaltlich durch Stützluft stabilisierter Vorformling in den Formhohlraum des Formwerkzeugs. Dadurch, daß dieser schwerkraftbedingt in das Formwerkzeug eingeführt wird, somit beispielsweise zunächst in die untere der beiden, zusammen den Formhohlraum umgrenzenden Formhälften des

Formwerkzeugs stellt sich die eingangs dargelegte Problematik des Einführens eines Hohlprofils in einen hinsichtlich seines Querschnittsverlaufs kompliziert gestalteten Formhohlraum nicht. Beschränkungen hinsichtlich der Anwendbarkeit des Verfahrens bestehen somit ausgehend von der Produktgeometrie nicht. Erfindungsgemäß kann das Vorformwerkzeug beheizt sein, um eine für die Weiterverarbeitung des Hohlprofils, insbesondere ein Blasformen geeignete, werkstoffabhängige Temperatur aufrecht zu erhalten.

Die Merkmale der Ansprüche 6 bis 8 sind auf die weitere Ausbildung des Ver- fahrens gerich-tet. Wesentlich ist hiernach die Aufrechterhaltung des Blasdrucks innerhalb des abschließend geformten Hohlprofils während dessen Abkühlung innerhalb des Formhohlraumes des Formwerkzeugs. Der Abkühlvorgang kann zur Abkürzung von Zykluszeiten des zyklisch abwickelbaren Verfahrens durch Spülluft unterstützt werden, welche in Kontakt mit den Wandungen des geformten Fertigprodukts gebracht wird.

Die eingangs dargelegte Aufgabe, soweit sie eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens betrifft, ist bei einer gattungsgemäßen, dem Oberbegriff des Anspruchs 9 entsprechenden Vorrichtung durch die Merkmale dessen Kennzeichnungsteils gelöst.

Erfindungswesentlich ist hiernach eine Werkzeuganordnung zur Formung des aus der Extrusionsduse einer Extrusionsvorrichtung austretenden Hohlprofils, welche aus einem Vorformwerkzeug und einem Formwerkzeug besteht, welche nacheinander zur Einwirkung auf das Hohlprofil gelangen. Während die Fertigformung unter Einsatz von Blasluft in dem Formwerkzeug erfolgt, ist der Arbeitsprozeß des Vorformwerkzeugs auf die Herstellung eines außenseitig glattwandigen Vorformlings beschränkt, der lediglich global eine an die Gestalt 5 des Fertigproduktes angenäherte Grundgestalt aufweist. Diese Grundgestalt des Vorformlings ist mit der Maßgabe angelegt, dass ein Einsaugen in den Formhohlraum des Vorformwerkzeugs behinderungsfrei möglich ist.

Die Merkmale des Anspruchs 10 sind auf eine beispielhafte Möglichkeit zur 0 weiteren konstruktiven Konkretisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gerichtet. Wesentlich ist hiernach die jeweils aus Formhälften zusammengesetzte Ausbildung sowohl des Vorformwerkzeugs als auch des Formwerkzeugs, wobei die Formhälften zumindest teilweise beweglich angeordnet sind und in der Schließstellung jeweils einen Formhohlraum umschließen. Wesentlich ist 5 ferner daß sich die Führungen der Formhälften des Vorformwerkzeugs und des Formwerkzeugs einander räumlich durchdringen und daß deren Teilungsflächen jeweils senkrecht zueinander mit der Maßgabe orientiert sind, daß ^' die Formhälften des Vorformwerkzeugs horizontal zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsposition bewegbar sind. Hieraus folgt, daß eine Überführung des 0 Vorformlings ausgehend von dem Vorformwerkzeug in das Formwerkzeug durch bloßes Öffnen des Vorformwerkzeugs möglich ist, so dass der Vorformling in die sich unterhalb des Vorformwerkzeugs befindliche Formhälfte des sich in der Öffnungstellung befindlichen Formwerkzeugs fallen kann. Den Form- -^•- hälften des Vorformwerkzeugs und zumindest einer Formhälfte des Formwerk- 5 zeugs sind motorische Antriebe zugeordnet, beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch betriebene Kolben-Zylinder-Einheiten. Andere Antriebssysteme insbesondere elektromechanische Antriebe sind jedoch gleichermaßen verwendbar.

Die Merkmale der Ansprüche 11 bis 14 sind auf die konstruktive Ausgestaltung des vorstehenden Konzepts gerichtet. Wesentlich ist hiernach, dass im Bereich der Extrusionsduse eine Einrichtung zur Einführung von Stützluft in das extrudierte Hohlprofil angeordnet ist. Durch diese Maßnahme ist das Hohlprofil mechanisch stabilisiert und es wird die Einführung, insbesondere das Einsaugen in den Formhohlraum des Vorformwerkzeugs erleichtert. In den sich in dem Formhohlraum des Formwerkzeugs befindlichen, innenseitig unter dem Druck der Stützluft stehenden Vorformling wird mittels einer nadelartigen Einrichtung Blasluft eingeführt, unter deren Druck der Vorformling unter plastischer Verformung expandiert. Zur Bildung eines an beiden stirnseitigen Enden dichtend geschlossenen, unter dem Stützluftdruck stehenden Vorformlings sowie zu dessen Trennung von dem restlichen, aus der Extrusionsduse herausragenden Hohlprofils sind Abquetsch- und Trenneinrichtungen vorgesehen, die zu definierten Zeitpunkten des Ablaufs eines Formgebungszyklus betätigt werden.

Die Merkmale der Ansprüche 15 bis 17 sind auf die konstruktive Ausgestaltung des Vorformwerkzeugs gerichtet. Durch besondere Maßnahmen wie eine Beschichtung der Innenwandungen mit einer reibungsmindernden und/oder die Bildung von Anbackungen, Verklebungen usw. unterbindenden Substanz wird in Verbindung mit einer Beheizungseinrichtung sichergestellt, daß ein störungsfreies Einziehen und Vorformen des aus der Extrusionsduse austretenden Hohlprofiles erreicht wird. Anstelle einer Beschichtung bzw. deren Wirkungen ergänzend kann in dem Formhohlraum des Vorformwerkzeugs auch eine Rollenanordnung vorgesehen sein, welche den Vorschub des Hohlprofils unter- stützt.

Die Positionen der Formhälften des Vorformwerkzeugs sowie derjenigen des Formwerkzeugs sind entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 18 relativ zu der Position der Mündung der Extrusionsduse einstellbar gegenüber dem genannten Gestell angeordnet.

Diese Einstellbarkeit ist insbesondere dahingehend gegeben, dass das aus der Extrusionsduse austretende Hohlprofil unmittelbar eingangsseitig in das Vorformwerkzeug eintreten kann. .

Mittels einer übergeordneten Steuerung entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 19 werden sämtliche Bewegungen der genannten Formhälften, der Betrieb der Abquetschvorrichtung sowie der Trennvorrichtung koordiniert. Die Merkmale der Ansprüche 20 und 21 sind auf die weitere Ausgestaltung der Formhohlräume des Vorformwerkzeugs sowie des Formwerkzeugs gerichtet. Entsprechend den unterschiedlichen Zweckbestimmungen dieser beiden Formhohlräume findet eine Gestaltung der Außenkontur des Hohlprofils nur über das Formwerkzeug statt. Während eine Einführung des Hohlprofils in den Formhohlraum des Vorformwerkzeugs in dessen Längsrichtung staffindet, wird der ausgangsseitig bezüglich des Vorformwerkzeugs gebildete Vorformling quer zur Längserstreckung des Formhohlraumes des Formwerkzeugs in diesen eingeführt. Der Formhohlraum des Formwerkzeugs hat eine besondere Ausgestaltung mit Hinblick auf das Ausstoßen des Fertigprodukts sowie dessen Kühlung erfahren.

Die Steuerung der Vorrichtung ist entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 22 für einen zyklischen Betrieb zur Herstellung vereinzelter Produkte ausge- hend von einem quasi kontinuierlichen schlauchartigen Ausgangsprodukt der Extrusionseinrichtung eingerichtet. Es ist somit ein automatisierter Ablauf sämtlicher Arbeitsvorgänge beginnend mit dem Eintritt des Hohlprofils in das Vorformwerkzeug bis zum Austritt von Fertigprodukten aus dem Formwerkzeug gegeben.

Die sich horizontal erstreckende Extrusionseinrichtung ist entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 23 an dem Gestell befestigt, in welchem auch die oben beschriebenen Werkzeuganordnungen geführt sind.

Erfindungsgemäß können sämtliche technischen, blasfähigen Kunststoffe verarbeitet werden, wobei sich aufgrund der horizontalen Anordnung der Extrusionseinrichtung gegenüber dem eingangs dargelegten Stand der Technik der Vorteil klein bauender Fertigungseinrichtungen zum Blasformen ergibt. Aufgrund des vorgestellten Werkzeugkonzepts ergibt sich eine Reduzierung von Zykluszeiten und eine beträchtliche, durch den

Fortfall von Klappen und Manipulationsorganen bedingte Verminderung des Konstruktionsaufwandes, wobei gleichzeitig die Beschränkungen entfallen, die durch die Krümmung der Hohlprofile sowie deren Wandungsverlaufs ansonsten gegeben waren.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung des grundsätzlichen Funktionsablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung der Einbindung des Funktionsschemas der Fig. 1 in ein Extrusionsblasverfahren in der Draufsicht;

Fig. 3 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz gelangenden Werkzeuge sind gemäß Fig. 1 ein in der Schließstellung gezeigtes, aus zwei Formhälften 1 , 2 bestehendes Vorformwerkzeug 3 und ein in der Öffnungsstellung gezeigtes, ebenfalls aus zwei Formhälften 4,5 bestehendes Formwerkzeug 6. Die Formhälften 1 ,2 des Vorformwerkzeugs 3 sind motorisch horizontal in Richtung der Pfeile 7 zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung verschiebbar, wohingegen die Formhälften 4,5 des Formwerkzeugs 6 motorisch vertikal in Richtung der Pfeile 8 zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung verschiebbar sind.

Die den Formhälften 1 ,2,4,5 jeweils zugeordneten, zeichnerisch in Fig. 1 nicht dargestellten motorischen Antriebe stehen mit einer zeichnerisch ebenfalls nicht dargestellten Steuerung in Wirkverbindung, über welche deren Bewegungen in einer im Folgenden noch zu erläuternden Weise mit Hinblick auf die Herstellung eines Fertigproduktes koordiniert werden.

Mit 9 ist schematisch die Extrusionsduse einer Extrusionseinrichtung bezeichnet, die somit eine horizontale Ausströmrichtung aufweist und über welche in an sich bekannter Weise die durch einen Extruder plastifizierte heiße thermoplastische Masse ausströmt, somit senkrecht zur Zeichenebene.

Die produktspezifischen Formgebungsprofile der beiden jeweiligen Formhälften 1 ,2 4,5 sind lediglich angedeutet und können eine räumlich oder auch nur in einer Ebene gekrümmte Gestalt aufweisen. Wesentlich ist, daß die Teilungsflächen 10 der Formhälften 1 ,2 einerseits und die Teilungsflächen 11 , 11 ^' der Formhälften 4, 5 andererseits senkrecht zueinander verlaufen.

In den Figuren 2 und 3 sind Funktionselemente, die mit denjenigen der Figur 1 übereinstimmen, entsprechend beziffert worden, so daß auf eine diesbezügliche wiederholte Beschreibung verzichtet werden kann.

Fig. 2 zeigt in der Draufsicht die Zuordnung der erfindungsgemäßen Formge- bung zu einer Extrusionseinrichtung 12, deren Extrusionsduse 9 eine Abquetsch- und Trennvorrichtung 13 nachgeordnet ist. Über eine Leitung 12' kann in an sich bekannter Weise in das extrudierte Produkt, hier ein schlauch- förmiges Produkt Stützluft nach Maßgabe eines definierten Druckes eingeführt werden, um dieses gestaltlich zu stabilisieren. Das der Vorrichtung abgekehrte Ende der Leitung 12' steht dementsprechend mit einer zeichnerisch nicht dargestellten Druckluftquelle in Verbindung.

Von dem vorstehend anhand der Fig. 1 beschriebenen Formgebungswerkzeug ist lediglich das Vorformwerkzeug 3 vereinfacht dargestellt, innerhalb welchem sich das zu formende, gekrümmte, schlauchförmige Produkt befindet. Mit 14 ist eine weitere Abquetschvorrichtung bezeichnet, die strukturell der Abquetschvorrichtung 13 entspricht und beispielsweise an dem Vorformwerkzeug 3 befestigt sein kann oder diesem zumindest vorgeordnet ist.

Die Abquetschvorrichtungen 13,14 sind Vorrichtungen, die dazu bestimmt sind, das aus der Extrusionsduse 9 austretende schlauchartige, heiße Produkt örtlich durch Quetschung zu verschließen, wobei der Sinn dieser Maßnahme im Folgenden noch erläutert werden wird. Diese Abquetschvorrichtungen können zangenartig ausgebildet sein - zweckmäßigerweise sind diese jedoch mit vier oder mehr beweglichen Segmenten versehen, zwischen denen eine Quetschung der in diesem Stadium noch heißen plastifizierten Kunststoff masse stattfindet. Wesentlich ist in diesem Zusammenhang lediglich, dass in einfacher und zuverlässiger Weise ein dichtender Verschluss des rohrförmigen Produktes im Einwirkungsbereich der Abquetschvorrichtung erzielt wird. Eine Trennvorrichtung 14 wird benötigt, um das kontinuierlich extrudierte Hohlprofil auf produktspezifische Längen zuzuschneiden. Lediglich beispielsweise kann eine Trennvorrichtung 14 mit einer Abquetschvorrichtung eine Baueinheit bilden - es kann sich jedoch auch um voneinander getrennte Baueinheiten handeln.

Mit 15 ist die Austrittsöffnung des Formhohlraumes 3' des Vorformwerkzeugs 3 bezeichnet, welche über eine Leitung 16 mit einem Unterdruckerzeuger 17, z. B. einem Sauggebläse, einer Vakuumpumpe oder dergleichen in Verbindung steht. Der Zweck dieses Unterdruckerzeugers 17 besteht darin, das Hohlprofil in den Formhohlraum 3' des Vorformwerkzeugs 3 einzusaugen. Die durch den Unterdruckerzeuger 17 evakuierte Luft tritt in Richtung des Pfeiles 18 aus der Leitung 16 aus.

Die Innenwandungen des Formhohlraums 3' sind vorzugsweise mit einer rei- bungsmindernd wirksamen Beschichtung 3" überzogen, bestehend beispielsweise aus Teflon ^®, so dass der Gleitbewegung des Produktes ein minimaler Widerstand entgegengesetzt wird. Alternativ zu einer solchen Beschichtung oder deren Wirkung ergänzend kommt ein System von Rollen in Betracht, an welchen das Produkt während der Einführung in den Formhohlraum 3' anliegt.

Mit 19 ist schematisch eine beispielsweise elektrische Beheizungseinrichtung bezeichnet, über welche die Innenwandungen des Formhohlraumes 3' beheizbar sind und zwar nach Maßgabe einer solchen Temperatur, welche eine den weiteren Prozess störende Abkühlung des Produktes zuverlässig verhin- dert. Diese Temperatur hängt von dem jeweils eingesetzten durch Extrudieren verarbeiteten Kunststoff sowie von der Gestalt des jeweiligen Produktes ab.

Wesentlich ist, dass die Gestalt des Formhohlraumes 3' lediglich global an die Gestalt des Fertigproduktes angepasst ist, wobei die Innenwandungen jedoch in jedem Fall einen solchen Verlauf aufweisen, bei welchem Querschnittsänderungen und sonstige, den Einzug des Hohlprofils erschwerende Oberflächengestaltungen vermieden sind.

Fig. 3 zeigt lediglich beispielhaft den konstruktiven Aufbau einer Vorrichtung zur Führung der oben beschriebenen Formwerkzeuge. Diese besteht aus einem Rahmengestell 20, welches über Stützfüße 21 bodenseitig aufsteht. Mit 22 ist ein Tisch bezeichnet, der gegenüber einer Grundplatte 23 des Gestells 20 in Richtung der Pfeile 8 höhenverstellbar angeordnet ist. Der Tisch 22 sowie die Grundplatte 23 erstrecken sich parallel zueinander und zu einem horizontalen Boden, wobei die Höhenverstellbarkeit des Tisches dadurch realisiert sein kann, dass dieser mittels hydraulisch telekopierbarer Säulen 24 auf der Grundplatte 23 aufgelagert ist. Andere Systeme zur Höhenverstellung, z.B. eine Anordnung von Gewindespindeln kommt gleichermaßen in Betracht.

Mit 25 sind Säulen bezeichnet, die auf der Grundplatte 23 aufstehen und an ihren oberen Enden der Auflagerung einer Kopfplatte 26 dienen. Die Kopfplatte erstreckt sich parallel zu der Grundplatte 23.

Der Tisch 22 sowie die sich oberhalb desselben befindliche Kopfplatte 26 dienen als Träger der beiden Formhälften 5,4 des Formwerkzeugs 6, wobei die, durch die Kopfplatte 26 getragene obere Formhälfte 4 ebenfalls in Richtung der Pfeile 8 höhenverstellbar ist. Die konstruktive Ausbildung dieser Höhenverstellbarkeit kann grundsätzlich beliebig vorgenommen werden und ist vor- zugsweise hydraulisch ausgestaltet. In jedem Fall ist eine Höhenverstellung beider Formhälften 4, 5 mit der Maßgabe angelegt, dass eine Ausrichtung in Abhängigkeit von der Höhenposition der Extrusionsduse 9 gegeben ist. Ebenfalls hydraulisch können die Formhälften 4,5 zwischen der in der Zeichnungsfigur 3 gezeigten Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegt werden, in welcher die miteinander kooperierenden Teilungsflächen aneinanderliegen.

Die Formhälften 1 ,2 des Vorformwerkzeugs 3 sind an den zugekehrten Enden von Stößeln 27 befestigt, die mit Kolben-Zylinder-Einheiten 28 in Antriebsverbindung stehen. Diese Kolben-Zylinder-Einheiten 28 sind an dem Gestell 20 befestigt, und zwar mit der Maßgabe, dass auch diese Formhälften 1 ,2 in Richtung der Pfeile 8 höhenverstellbar sind. Diese Höhenverstellbarkeit wird mit Mitteln erreicht, die denjenigen der Formhälften 4,5 entsprechen und ist dahingehend angelegt, dass in jedem Fall eine Ausrichtung der Höhenposition der Formhälften 1 ,2 nach Maßgabe der Höhenposition der Düse 9 erreichbar ist. Die Formhälften 1 ,2 sind ferner mittels der vorzugsweise hydraulisch betriebenen Kolben-Zylinder-Einheiten 28 zwischen der in der Zeichnung dargestellten Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegbar, in welcher die Teilungsflächen beider Formhälften aneinanderliegen.

Die Formhälften 4,5 umschließen jeweils hälftig einen Formhohlraum 29, dessen Innenwandungsverlauf demjenigen des Fertigproduktes entspricht. Dies bedeutet, dass die gestalterischen Beschränkungen hinsichtlich der Gestaltung des Formhohlraumes 3' des Vorformwerkzeugs 3 hier nicht mehr gelten. Ins- besondere weist der Innenwandungsverlauf Unstetigkeiten wie zum Beispiel stufenweise Querschnittessprünge, ein Faltenbalgmuster und sonstige, nahezu beliebige Abweichungen von einem glatten Wandungsverlauf auf. Auf eine zeichnerische Darstellung dieses Wandungsverlaufs ist in Anbetracht der großen Anzahl möglicher Gestaltungsformen verzichtet worden.

Mit 30 ist eine nadelartige Einblaseineinrichtung bezeichnet, die einen Teil der unteren Formhälfte 5 bildet und deren Zweck darin besteht, in den sich innerhalb des Formhohlraumes 29 befindlichen Vorformling Blasluft einzuführen, um diesen nach Maßgabe seiner endgültigen, durch die Gestalt des Form- — - hohlraumes 29 bestimmten Gestalt zu expandieren.

Mittels der bereits genannten Steuerung sind die Bewegungen der Formhälften 1 ,2,4,5, deren Verfahrbereiche einander durchdringen, nach Maßgabe des im Folgenden noch zu beschreibenden Arbeitsverfahrens gegenseitig verriegelt.

Der erfindungsgemäße Betrieb der Vorrichtung unter Zugrundelegung des ebenfalls erfindungsgemäßen Verfahrens gestalten sich vor diesem Hintergrund wie folgt: Der Ausgangszustand ist dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionseinrichtung 12 an dem Gestell 20 nach Maßgabe einer definierten Höhe der Mündung der Extrusionsduse 9 oberhalb der Grundplatte 23 montiert ist, so daß die heiße plastifizierte Kunststoff masse horizontal aus dieser Düse austreten kann.

Das Vorformwerkzeug 3, insbesondere die beiden Formhälften 1 , 2 befinden sich auf einer der Extrusionsduse 9 entsprechenden Höhenposition innerhalb des Gestells 20 und es ist diese Position gesichert. Die Formhälften 1 ,2 befinden sich zu Beginn eines Formgebungszyklus in dem in Fig. 1 gezeigten Schließzustand, wohingegen sich die Formhälften 4, 5 in dem ebenfalls in Fig.1 gezeigten Öffnungszustand befinden.

Das Formwerkzeug 6, insbesondere die beiden Formhälften 4,5 befinden sich in einer, der Höhe der Extrusionsduse 9 angepassten Höhenposition relativ zu dem Gestell 20, von welcher ausgehend durch motorische Verschiebung beispielsweise der oberen Formhälfte 4 die Schließposition des Formwerkzeugs 6 erreichbar ist. Insbesondere befindet sich die untere Formhälfte 5 des Formwerkzeugs 6 unterhalb des Vorformwerkzeugs 3.

Das aus der Extrusionsduse 9 austretende schlauchförmige Produkt wird unmittelbar nach erfolgtem Austritt mittels der Abquetschvorrichtung 13 zusammengedrückt, stirnseitig dichtend verschlossen und gestaltlich mit Stützluft stabilisiert, wobei dieses geschlossene Ende in den Formhohlraum 3' eintritt. In diesen Formhohlraum 3' wird es infolge der mittels des Unterdruckerzeugers 17 entwickelten Unterdrucks eingesogen, bis dieser vollständig, daß heißt bis zum Erreichen der Austrittsöffnung 15 ausgefüllt ist.

Sobald diese Bedingung erfüllt ist, wird die Abquetscheinrichtung 14 betätigt und das Produkt an seinem düsenseitigen Ende ebenfalls dichtend verschlos- sen. Gleichzeitig wird das aus der Extrusionsduse 9 austretende Reststück des Produktes mittels der Abquetsch- und Trennvorrichtung 13 abgetrennt und dichtend verschlossen. In dem Formhohlraum 3' ist somit ein unter dem Innendruck der Stützluft stehender, außenseitig glattwandiger schlauchförmiger Vorformling gebildet worden. Durch besondere Maßnahmen wie z.B. die ein- gangs genannte Beschichtung der Innenwandung des Formhohlraumes 3' sowie einer Beheizung dessen Innenwandungen ist sichergestellt, dass eine für Weiterverarbeitung geeignete Temperatur des Produktes gewahrt ist und dass Verklebungs- und/oder Anbackungserscheinungen an der genannten Innen- wandung unterdrückt werden.

In einem nächsten Schritt wird nunmehr das Vorformwerkzeug 3 durch An- steuerung der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 28 in die Öffnungstellung überführt, woraufhin der Vorformling in die untere Formhälfte 5 des Formwerk- zeugs 6 fällt. Aufgrund der Übereinanderanordnung des Vorformwerkzeugs 3 und der unteren Formhälfte 5 des Formwerkzeugs 6 gelangt der Vorformling unmittelbar in die untere Hälfte des Formhohlraumes 29 des Formwerkzeuge 6.

Anschließend wird die obere Formhälfte 4 des Formwerkzeugs 6 angesteuert und nach unten in die Schließstellung verfahren, wobei beide Enden des Vorformlings nochmals gequetscht werden. Der Vorformling, dessen Gestalt zumindest global an die Gestalt des Fertigprodukts angepasst ist, befindet sich nunmehr innerhalb des geschlossenen Formhohlraumes 29 des Formwerkzeugs 6 und steht unter einer Temperatur, die für eine plastische Verformung, hier eine Blasformung geeignet ist.

Das Vorformwerkzeug 3 befindet sich in dieser Arbeitsphase in der Öffnungsposition.

Der Formhohlraum 29 weist die Außenkontur des Fertigprodukts auf, das heißt es können dessen Innenwandungen mit nahezu beliebigen Unstetigkeiten versehen sein. Dies ist zulässig, weil der Vorformling durch diesen Formhohlraum 29 hindurch keiner Vorschubwirkung in dessen Längsrichtung unterliegt.

Mitttels der erwähnten nadelartigen Einblaseinrichtung 30 wird anschließend der Innenraum des Vorformlings mit einem Druck beaufschlagt, der diesen nach Maßgabe der Gestalt der Innenwandungen des Formhohlraumes 29 expandieren lässt. Es schließt sich ein Abkühlen zweckmäßigerweise unter Aufrechterhaltung des Blasdrucks an, wobei nach völliger Abkühlung das Form- Werkzeug 6 mit Hinblick auf eine Überführung in die Öffnungposition angesteuert wird und das Fertigprodukt aus der Vorrichtung entnehmbar ist.

Die Entnahme des Fertigprodukts aus der Vorrichtung kann mittels einer, mit Saugnäpfen bestückten Handhabungsvorrichtung bewirkt werden, wobei der Vorgang des Herauslösens aus der Formhälfte zusätzlich durch Druckluftdüsen unterstützt werden kann, deren Mündungsöffnungen sich in der Innenwandung des Formhohlraumes 29 befinden.

Anschließend wird das Vorformwerkzeug 3 in die Schließstellung überführt und ein neuer Formgebungszyklus kann eingeleitet werden.

Die vorstehende mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der beschriebenen Vorrichtung zu dessen Durchführung ist lediglich von beispielhafter Bedeutung und begrenzen nicht den Schutzumfang der Erfindung, der durch die beiliegenden Ansprüche bestimmt wird.

Claims

A N S P R Ü C H E

1. Verfahren zur Herstellung von Hohlprodukten durch Extrusionsblasformen von Hohlprofilen, wobei das aus der Extrusionsduse (9) einer Extrusionseinrichtung (12) austretende Hohlprofil in den Formhohlraum (29) eines Formwerkzeugs (6) eingeführt und in diesem mittels Blasluft nach Maßgabe der Innenwandungen dieses Formhohlraumes (29) expandiert wird, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Hohlprofil vor dem Einführen in den Formhohlraum

(29) des Formwerkzeugs (6) einer Vorformung in dem Formhohlraum (3') eines Vorformwerkzeugs (3) unterzogen wird, wobei die Vorformung auf die Herstellung eines außenseitig glattwandigen, global die Gestalt des Fertigprodukts aufweisenden Vorformlings beschränkt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil aus der Extrusionsduse (9) horizontal in den Formhohlraum (3') des Vorformwerkzeugs (3) eingeführt wird und dass der Vorformling im Wesentlichen unter dem Einfluß der Schwerkraft in das Formwerkzeug eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil stirnseitig dichtend verschlossen und innenseitig mit Stützluft beaufschlagt in den Formhohlraum (3') eingeführt wird, wobei der Vorschub des Hohlpröfils mittels Unterdruckbeaufschlagung der Stirnseite bewirkt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorformwerkzeug (3) beheizt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling nach Abschluss der Vorformung endseitig dichtend verschlossen, von dem restlichen, aus der Düse (9) herausragenden Hohlprofil getrennt und als ein nach Maßgabe des Stützluftdruckes gestaltlich stabilisierter Vorformling in den Formhohlraum (29) des Formwerkzeugs (6) ein- geführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Anwendung einer nadelartigen Blaseinrichtung zum Einführen von Blasluft in den Vorformling.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das abschließend geformte Hohlprofil im Formhohlraum (29) unter dem Druck der Blasluft stehend abgekühlt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung von Spülluft zur Beschleunigung des Abkühlvorgangs des in dem Formhohlraum (29) des Formwerkzeugs (6) befindlichen abschließend geformten Hohlprofils.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bestehend aus einer Extrusionseinrichtung (12), deren Extrusionsduse (9) eine Werkzeuganordnung zur Formung des aus dieser austretenden Hohlprofiles nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuganordnung aus einem Vorformwerkzeug (3) und einem Formwerkzeug (6) besteht, welche mit der Maßgabe ausgestaltet und angeordnet sind, dass das aus der Extrusionsduse (9) austretende Hohlprofil zunächst in dem Vorformwerzeug (3) eine global an der Gestalt des Fertigprodukts orientierte, auf die Herstellung eines glattwandigen Vorformlings gerichtete Vorformung und in dem Formwerkzeug (6) eine abschließende Formung unter Expansion mittels einer Einführung von Blasluft erfährt, und dass der Formhohlraum (3') des Vorformwerkzeugs (3) mit einem Unterdruckerzeuger (17) zum Einziehen des aus der Extrusionsduse (9) austretenden Hohlprofils in Verbindung steht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionsduse (9) eine horizontale Ausströmrichtung aufweist, dass die Werkzeuganordnung aus einer in einem Gestell (20) geführten Anordnung der vertikal übereinander angeordneten Formhälften (4,5) des Formwerkzeugs (6) und der horizontal geführten Formhälften (1 ,2) des Vorformwerkzeugs (3) besteht, dass zumindest die eine der beiden Form-hälften (4,5) des Formwerkzeugs (6) vertikal relativ zu der jeweils anderen Formhälfte zwischen einer, einen Formhohlraum (29) umschließenden Schließ- und einer Öffnungsposition motorisch verschiebbar ist, dass die Formhälften (1 ,2) des Vorformwerkzeugs (3) horizontal gegenläufig zwischen einer einen Formhohlraum (3') umschließenden Schließ- und einer Öffnungsposition motorisch verschiebbar sind und dass die Formhälften (1 ,2,4,5) räumlich mit der Maßgabe angeordnet sind, dass durch Öffnen des Vorformwerkzeugs (3) der Vorformling in die untere Formhälfte (5) des Formwerkzeugs (6) fallen kann.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10 gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Einführung von Stützluft in das aus der Extrusionsduse (9) austretende Hohlprofil.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (6) mit einer nadelartigen Einrichtung zum Einführen von Blasluft in das zu formende Hohlprofil versehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 9 bis 12 gekennzeichnet durch zumindest eine Abquetschvorrichtung (14) zum Quetschen des aus der Extrusionsduse (9) austretenden Hohlprofils mit dem Ziel, dieses im Quetschungsbereich dichtend zu verschließen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13 gekennzeichnet durch eine Trennvorrichtung (13) zum Trennen eines in dem Vorformwerkzeug (3) gebildeten Vorformlings von dem restlichen aus der Extrusionsduse (9) herausragenden ungeformten Hohlprofil.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorformwerkzeug (3) mit einer Beheizungseinrichtung (19) versehen ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandungen des Formhohlraumes (3') des Vorformwerkzeugs (3) eine reibungsmindernde und/oder die Bildung von Anbackungen, Verklebungen mit der warmen Extrusionsmasse verhindernde Beschichtung tragen.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandungen des Formhohlraumes (3') des Vorformwerkzeugs (3) mit einer Anordnung von Rollen zur Unterstützung des Einziehens des Hohlprofils versehen sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen der Formhälften (1 ,2,4,5) des Vorformwerkzeugs (3) und des Formwerkzeugs (6) relativ zu der Mündung der Extrusionsduse (9) einstellbar in dem Gestell (20) angeordnet sind.

19. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 9 bis 18 gekennzeichnet durch eine übergeordnete Steuerung zur Koordinierung u. a. der Bewegungen der Formhälften (1 ,2) des Vorformwerkzeugs (3), der Form- hälften (4,5) des Formwerkzeugs (6), der Abquetschvorrichtung (14) sowie der Trennvorrichtung (13).

20. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandungen des Formhohlraumes (3') des Vorformwerkzeugs (3) - in Einzugrichtung des Hohlprofils gesehen - einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisen und dass die Innenwandungen des Formhohlraumes (29) des Formwerkzeugs (6) nach Maßgabe der Außenkontur des abschließend zu formenden Produktes gestaltet sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandungen des Formhohlraumes (29) des Formwerkzeugs (6) mit Mitteln zur Unterstützung des Ausstoßens der abschließend geformten Produkte wie Druckluftdüsen, mechanischen Auswerfern oder dergleichen versehen sind.

22. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung mit Hinblick auf einen zyklischen, auf die Herstellung vereinzelter Fertigprodukte ausgehend von dem konti- nuierlichen Austragsprodukt der Extrusionseinrichtung (12) hin ausgelegt ist.

23. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 9 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionseinrichtung (12) an dem Gestell (20) befestigt ist und sich horizontal erstreckt.