DE1753819C2

DE1753819C2 - Vorrichtung zum Herstellen und Stapeln von Formkörpern aus thermoplastischem Schaumstoff

Info

Publication number: DE1753819C2
Application number: DE1753819A
Authority: DE
Inventors: Thomas William Baltimore Winstead, Md. (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-08-19
Filing date: 1966-07-23
Publication date: 1975-07-10
Also published as: DE1629783A1; DE1753819B1; GB1159562A; US3479694A; DE1629783B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen und Stapeln von Formkörpern aus thermoplastischem Schaumstoff mit einem Extruder zum Ausspritzen und Expandieren eines kontinuierlichen, flachen Schaumstoffbandes, einem drehbaren Formenrad, mit einer Folge von Vakuumformen auf seinem Umfang, das mit einem Drehantrieb und einem Vakuumventil zum Evakuieren der Formhohlräume während eines Teils der Drehung des Formenrades ve-sehen ist, mit einer mit dem Formenrad synchronisierten Schneidwalze zum Ausschneiden der Formkörper aus dem Schaumstoffband, und mit einer Stapeleinrichtung für die ausgeschnittenen Formkörper

Bei Vorrichtungen dieser Gattung ist es weiter üblieh, Seitenstreifen des Schaumstoffbandes, Schnittreste und andere bei der Fertigung übrigbleibende Reste in einen Granulator /u geben und anschließend einer wei teren Verwendung zuzuführen, z. B. bei nicht zu starken Güteansprüchen dem Ausgangsmaterial in geringen Anteilen zuzuschlagen.

Ein schneller Betrieb einer solchen Vorrichtung setz! voraus, daß die Formkörper unmittelbar nach ihrer Fertigstellung mit einer ihrer Hcrstellungsgeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit abgeführt und zum weiteren Transport verpackt werden.

Ausgehend von diesem Problem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung so auszubilden, daß die Formkörper unmittelbar nach ihrer Herstellung im gleichen Arbeitsgang gesta- <>s pelt und verpackt werden.

Zur Losung dieser Aufgabe dienen die im Kenn/eichen des Anspruchs I genannten Merkmale Diese Merkmale ermöglichen, daß die Formkörper ohne weiteren manuellen Eingriff oder eine Zwischenlagerung verpackt und damit für einen Weitertransport vorbereitet werden. Dies erhöht den Wirkungsgrad der gesamten Vorrichtung und wirkt sich kostengünstig aus.

Hierbei hat sich als zweckmäßig herausgestellt, daß die Stapeleinrichtung auf unterschiedlich große Formkörper einstellbar ist, und ein Zählwerk zum Zählen der Formkörper im Stapel vorgesehen ist

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist

F i g. 1 eine schematische Gesamtdarstellung der Vorrichtung,

F i g. 2 eine vergrößerte Teilseitenansicht des Teils 25 in F ig. 1,

F i g. 3 eine Stirnansicht auf die Stapeleinrichtungen,

F i g. 4 eine Seitenansicht der Stapeleinrichtungen und

F i g. 5 eine Ansicht der Rückseite der Stapeleinrichtungen.

Gemäß der Darstellung in F i g. 1 weist die Vorrichtung einen allgemein mit 20 bezeichneten Extruder auf. Bei diesem Extruder wird ein expandierbarer, thermoplastischer Werkstoff mit eingelagerten, geeigneten Schäummitteln durch eine Düse ausgespritzt, so daß ein kontinuierliches Band 22 aus thermoplastischem Schaumstoff entsteht. Das Band 22 wandert über ein Ausbreitjoch 23, und von diesem Ausbreitjoch wird das Band auf den Umfang eines Formenrades 24 geführt, auf dem die herzustellenden Gegenstände durch Vakuum aus dem Band 22 ausgeformt werden.

Nachdem das Band durch das Ausbreitjoch 23 gedehnt und flachgezogen worden ist, wird es in Anlage an die flachen Oberflächen des Formenrades geführt und durch eine noch zu beschreibende Ventilsteuerung werden nacheinander die unter dem Band 22 liegenden Formen des Formenrades 24 an das Vakuum angeschlossen.

Die ausgeformten Gegenstände, die noch im Band 22 hängen, werden dann von der Oberseite des Formenrades abgezogen und das Band mit den Gegenständen wird in eine Schneidvorrichtung 25 geführt, in der die ausgeformten Gegenstände aus dem Band herausgestanzt oder herausgeschnitten und zu einer Stapeleinheit 26 geführt werden. Das verbleibende Restband 22a wird dann in eine Granuliermaschine 27 geführt, die dieses Restband automatisch in kleinere Partikeln zerteilt, die dann wieder in den Extruder geführt werden.

Die Formenradeinheit 24. die Schneideinheit 25 und die Stapeleinheit 26 sind auf geeigneten Rädern 28, 29, 30 montiert, die auf geeigneten Schienen laufen, um die folgerichtige Arbeitsweise der integrierten Einheiten des Systems zu erleichtern und um sicherzustellen, daß die Einheiten den richtigen Abstand voneinander haben. Im Gegensatz zu einigen bekannten Spritz- und Formsystemen, bei denen ein verhältnismäßig breites Kunststoffband extrudiert wird, auf dem nebeneinander mehrere Gegenstände ausgeformt werden können, ist bei der vorliegenden Erfindung an die Verarbeitung schmaler Streifen gedacht. Die Schwierigkeiten bei der Beseitigung von Wellen oder Falten aus einem breiten, flachen, extrudieren Band aus expandierbarem, thermoplastischem Werkstoff nach dessen Austritt aus der Düse sind nahezu unüberwindlich, wenn Schäume niedriger Dichte verarbeitet werden, wie beispielsweise Schäume mit einer Dichu· von weniger als 0,048 g/cm³ Außerdem ist bei brehen Bändern die Fördergeschwin-

digkeit im allgemeinen zu langsam, so daß die anschließende Verformung des Schaumstoffes im Band beeinträchtigt wird. Da der Schaumstoff nach der Expansion unmittelbar nach dem Austritt aus der Düsenöffnung schnell abkühlt, ist es erwünscht, den Werkstoff innerhalb der kürzest möglichen Zeitspanne zu verformen. Bei einem schmalen Band von 30 cn» Breite oder weniger wird diese Zeitspanne verringert und damit auch der Wärmeverlust des Werkstoffes möglichst klein gehalten, was für die Formbarkeit von großer Bedeutung «o ist. Da sowohl die Qualität als auch die Form! arkeit bei schmalen Bändern wesentlich besser ist als bei breiten Bändern, wird dies als ein wesentlicher Grundzug in der Entwicklung des vorliegenden Verfahrens angesehen.

Während tines vollständigen Zyklus des Formvorganges wird das Band 22 aus thermoplastischem Schaumstoff aus dem Extruder 20 extrudiert und wandert nach der Expandierung über das Ausbreitjoch 23, von dem es bei der Drehung des Rades 24 nach unten und tangential in Anlage an eine Form wandert, vor deren Formöffnung sich das Band legt. Durch das Va kuum wird das Band dann sofort in dichte Anlage an die Vorderkante des Formhohlraumes gezogen. An dieser Stelle kommt die Form mit der Vakuumqueile in Verbindung. Der Anschluß der Form an die Vakuumquelle bleibt bestehen, bis die Form die Oberseite des Rades 24 erreicht. An dieser Stelle wird der Vakuumanschluß der Form unterbrochen. Anschließend wird Druckluft in die Form geleitet, so daß der fertig geformte Gegenstand aus der Form ausgestoßen wird.

Das ununterbrochene Band 22, in dem die Gegenstände 22b ausgeformt, aber noch in Verbindung mit dem Band 22 sind, wird vom Formenrad 24 abgezogen und von zwei am Bandrand angreifenden Walzen 60 einer Schneidvorrichtung zugeführt.

E'.ine Schneidvorrichtung 25 besteht aus einer waagerecht angeordneten Schneidwalze 66. die an ihren beiden Enden drehbar in Lagern 67 gelagert ist, die an den oberen Enden von zwei Kolbenstangen 68 befestigt sind. Diese Kolbenstangen 68 ragen von den Kolben zweier druckluftbetätigter Zylinder 69 weg. Auf diese Weise kann, was weiter unten noch erläutert wird, der Schneiddruck durch Erhöhung oder Verminderung des Luftdrucks in den Zylindern 69 verändert werden.

Die Zylinder 69 sind an ihrem unteren Ende in .Schwenklagern 74 befestigt, so daß ■„- ganze Schneidwalzenanordnung nach vorne heraus^eschwenki wer den kann, um schnell Schneidwalzen anderer Größe einsetzen zu können. Zur Erleichterung dieses Walzen- >° austausche:· sind die Lager 67 /wischen zwei seikrei h ten Führungsschienen 75 und 76 angeoiJnet, w,ts in F i g. 2 dargestellt ist Die vordere Führungsschiene 75 ist kurzer als die hintere Führungsschiene 76. so daß, wenn die Kolben der Kolbenstangen 68 bis /um Bodenende der Zylinder 69 bewegt werden, die Lager 67 und die von diesen Lagern getragene Schneidwalze 66 im !er der kurzen Führungsschiene 75 hindurch ausgeschwenkt werden können. Die Antriebsvorrichtung für die Schneideinrichtung weist ein Gehrungsgetriebe 77 fto auf. das gemäß der Darstellung in F i g. 2 vom Formen radmotor 40 über eine Teleskopwelle 78 angetrieben wird.

F.s wurde bereits erwähnt, daß die i-omnorrichiun^ 24 und die Schneidvorrichtung 25 aut Rollen 28 vw-A 29 ⁽¹5 montier! sind. Durch die Teleskopwelle 78 können .Ie se Vorrichtungen je räch dem erwünschten Zeitl.ik' einander angenähert oder voneinander enife.rnt wer

den.

Um die Formvorrichtung 24 mit der Schneidvorrichtung 25 zu verbinden und den richtigen Abstand zwischen diesen beiden Vorrichtungen während des Betriebes über die einstellbare Teleskopwelle 78 aufrechtzuerhalten, sind zur Verbindung der zwei Gehäuse dieser Vorrichtungen einstellbare Einrichtungen 110, 112 vorgesehen.

Die aus dem Band 22 ausgeschnittenen Gegenstände 226 werden nach dem Durchgang zwischen der Schneidwalze 66 und der Ge^enwalze 72 über eine Rutsche 95 abgeführt und gelangen in der Stapeleinheit 26 in eine Stapelstellung. Das Restband 22a, aus dem die Gegenstände ausgeschnitten worden sind, wird über Wendefinger 96 nach oben zwischen eine Abzugswalze 97 und die Gegenwalze 72 geführt, und gelangt gemäß der Darstellung in F i g. 1 in eine Granuliermaschine 27.

Um die Einführung des Bandes mit den ausgeformten Gegenständen in die Schneidwalze zu erleichtern, ist eine mit Führungsfingern 98 versehene Platte 99 vorgesehen, über die das Band hinwegwandert. Eine Walze 100 erstreckt sich quer über die Platte 99, die im mittleren Bereich mit einem Schlitz 101 versehen ist, in den der Umfang der Walze 100 hineinragt. Unter der Walze 100 sind zwei Räder 102 auf einer Welle 103 gelagert, die von einer Kette angetrieben wird. Diese beiden Räder liegen gegen die Walze 100 an, die wiederum durch Zylinder 105 gegen die Räder gedrückt wird, wobei die Kolbenstangen 106 dieser Zylinder 105 die Welle der Walze 100 drehbar haltern. Die die Räder tragende Welle 103 wird von einer Druckluft-betätigten Schlupfkupplung angetrieben, wobei die übertragene Drehkraft durch Veränderung des die Schlupfkupplung betätigenden Luftdrucks mittels eines Regulators einstellbar ist. Die Umfangsgeschwindigkeit der Rädei ist größer als die Umfangsgeschwindigkeit dei Schneidwalze und der Gegenwalze, so daß das Banc mit den ausgeformten Gegenständen durch die arr Bandrand angreifenden Räder 102 im Zusammenwirken mit der Walze 100 vorwärts bewegt wird.

Man kann Luftstrahlen 107 (F i g. 2) anwenden, un die Gegenstände, wenn sie zwischen der Schneidwalz« und der Gegenwalze austreten, über die Rutsche 95 ab wärts zu bewegen. In der Praxis hat sich gezeigt, dat durch einen über die Unterseite eines flachen Gegen Standes, wie etwa eines Kissens oder einer Schale, ge blasenen Luftstrahl der Druck auf der Unterseite diese: Gegenstandes verringert wird und der Gegenstand da durch schnell von der waagerechten in die senkrechte Stellung gelangt und über die Rutsche abwärts in dif Stapelstellung geleitet

Die Umfangsgeschwindigkeit der Schneidwalze 6f ist zweckmäßig etwas größer als die des Formenrade: 24, so daß immer eine gleichmaßige und konstanti Spannung aufrechterhalten wird. Da das Formenra( ein Polygon und kein Zylinder ist, muß das Verhältni zwischen seinem Umfang und demjenigen der Schneid walze berücksichtigt werden. Beispielsweise müssei eine Form oder ein Formenrad mit acht Formausneh mungen und eine Schneidwalze mit zwei Eintiefungei im Verhältnis von 4 : 1 laufen. Dieses Verhältnis de Drehungen muß zwischen den zwei Vorrichtungei di'rch ein geeignetes Getriebe genauestens eingehaltei werden. Dennoch muß die gesamte Umfangslänge de f'ormenrades etwas kürzer sein als der vierlache Um 'ing der Schneidwai/e. Auch die Dicke des Werkstof les muß im Rahmen dieser Verhältnisse berücksichlig

werden. Bei richtiger Berechnung dieser Werte wird unabhängig von der Relativstellung der zwei Vorrichtungen zueinander immer eine geeignete Spannung aufrechterhalten.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Stapelvorrichtung ist in den F i g. 2 bis 5 dargestellt. Die Vorrichtung weist einen Grundrahmen HS auf, auf dessen Deckelwand mittig zwei längsverlaufende Schienen 116 angeordnet sind, wobei diese Schienen 116 auf Querstäben 117 befestigt sind; die Querstäbe 117 sind auf Gewindestäben 118 montiert, die durch die Deckelwand des Grundrahmens 115 hindurchtreten und mit einer Flügelmutter 119 od. dgl. eingestellt werden können. Auf diese Weise sind die Schienen 116 senkrecht verstellbar. In Längsrichtung des Grundrahmens 115 ist zur Abstützung der Schienen 116 eine entsprechende Anzahl dieser Stützstäbe 118 vorgesehen.

Beiderseits dieser Mittelschienen 116 trägt die Dekkelwand des Grundrahmens 115 eine Reihe senkrechter Ständer 120, die zur Aufnahme von Gewindestäben

121 in Querrichtung durchbohrt sind; an den inneren Enden dieser Gewindestäbe 121 sind Seitenschienen

122 befestigt. Diese Seitenschienen sind mit Flügelmuttern 23 näher aneinander oder weiter voneinander weg einstellbar. Aus F i g. 2 erkennt man, daß das Zufuhrende der Stapelvorrichtung 26 mit seinen Schienen 116 und 122 unmittelbar am unteren Ende der Rutsche 95 angeordnet ist, so daß es die ausgeformten Kissen 22b od. dgl. aufnimmt, die sich mit ihren Kanten gegen die Schienen legen. Durch entsprechende Einstellung der Lage der Schienen können Gegenstände beliebiger Form aufgenommen werden.

Ein Stößel 124, der von einer Kolben-Zylinder-Anordnung 125 betätigt wird, schiebt die gestapelten Kissen über die Schienen vorwärts, wobei vorzugsweise eine geeignete Zählvorrichtung 126 automatisch die Anzahl der zu verpackenden Gegenstände oder Kissen zählt.

Am anderen Ende der Schienen ist eine Verpakkungsvorrichtung 127 angeordnet, um den Verpakkungsvorgang zu vollenden. Diese Verpackungsvorrichtung weist zwei seitlich im Abstand voneinander

ίο angeordnete senkrechte Ständer 128 mit senkrechten Schlitzen 129 auf, in denen Führungsstifte 130 verschieblich gelagert sind, die von vier Tragarmen 131 wegragen. An den Tragarmen sind vier langgestreckte Tragglieder 132 für einen Verpackungsbehälter befestigt, die von den Tragarmen nach vorne ragen; aus F i g. 5 erkennt man am besten, daß diese Tragglieder 132 im Querschnitt zur Anpassung an die zwischen ihnen zu führenden Gegenstände oder Kissen bogenförmig ausgeführt sind. Diese Tragglieder 132 sind im richtigen Abstand voneinander derart angeordnet, daß sie in das offene Ende eines Kunstsloffbeutels od. dgl. 133 passen, in den die Gegenstände oder Kissen von den Schienen 116 und 122 eingeschoben werden.

Zur Einstellung des waagerechten Abstandes zwisehen den Ständern 128 sind deren untere Enden an gesonderten, verhältnismäßig kurzen Winkeleisen 134 befestigt, die mittels Stift- und Schlitzanordnungen 136 verschieblich an einem langen Winkeleisen 135 befestigt sind. Auf diese Weise kann die Verpackungsvorrichtung seitlich durch die Stift- und Schlitzanordnung 136 und der Höhe nach durch die Tragarme 131 verstellt werden, die verschieblich in den senkrechten Schlitzen 129 gelagert sind

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Pattmansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen und Stapeln von Formkörpern aus thermoplastischem Schaumstoff mit einem Extruder zum Ausspritzen und Expandieren eines kontinuierlichen, flachen Schaumstoffbandes, einem drehbaren Formenrad, mit einer Folge von Vakuumformen auf seinem Umfang, das mit einem Drehantrieb und einem Vakuumventil zum Evakuieren der Formhohlräume während eines Teils der Drehung des Formenrades versehen ist, mit einer mit dem Formenrad synchronisierten Schneidwalze zum Ausschneiden der Formkörper aus dem Schaumstoffband, und mit einer Stapeleinrichtung für die ausgeschnittenen Formkörper, d a durch gekennzeichnet, daß die Stapeleinrichtung (26) Führungsschienen (116, 122) zur Lagerung und Führung der Formkörper (ZXb) sowie einen Schubstempel (124, 125) aufweist, um die Formkörper auf den Schienen entlang zu schieben, und daß eine Verpackungsvorrichtung (127) zum Spreizen eines Verpackungsbehälters (133) derart vorgesehen ist, daß der Stapel der Formkörper (22b) von den Schienen (116, 122) in den Verpakkungsbehälter gleitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapeleinrichtung (26) auf unterschiedlich große Formkörper (226) einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Zählwerk (126) zum Zählen der Formkörper (226) im Stapel.