DE4338301A1 - Vorrichtung zur Herstellung von profilierten Kunststoff-Hohlteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von geschlossenen, profilierten Kunststoff-Hohlteilen aus zwei miteinander an den umlaufenden Rändern verschweißten Kunststoff-Platten oder -Folien, mit einem ein Fen­ ster aufweisenden Maschinentisch, einem auf den Maschinentisch um das Fenster herum aufsetzbaren und anhebbaren, teilbaren Distanzrahmen, einem auf den Distanzrahmen aufsetzbaren, anhebbaren oberen Spannrahmen, je­ weils einer Ober- und Unterform, die von oben und unten in den durch den oberen Spannrahmen, den Distanzrahmen und das Fenster eingefaßten Be­ reich einführbar sind, und mit jeweils einer Heizeinrichtung, die zeitweilig seitlich bei zurückgezogener Ober- und Unterform über den oberen Spann­ rahmen und unter das Fenster des Maschinentisches zur Aufheizung der Kunststoff-Platten oder -Folien bewegbar ist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE-OS 41 17 197 sowie der DE-PS 42 23 785 bekannt. Sie dient zur Durchführung des sogenannten "Twinsheet- Verfahrens", bei dem zwei Kunststoff-Folien oder -Blätter zwischen eine obe­ re und untere Form gebracht werden. Im weiteren Verlauf werden die Folien erwärmt, durch Absaugen von Luft in die Ober- und Unterform hineingezogen und entsprechend profiliert und anschließend an den Rändern zusammenge­ drückt und dadurch miteinander verschweißt.

Damit die Folien nicht sofort bei der Erwärmung flächig zusammenhaften, müssen sie auf Distanz gehalten und zugleich am Umfang eingespannt wer­ den. Zu diesem Zweck werden sie einerseits zwischen einem Maschinentisch und einem Distanzrahmen und andererseits zwischen diesem Distanzrahmen und einem oberen Spannrahmen an ihren umlaufenden Rändern eingespannt und während des gesamten Formvorganges gehalten. Nach dem Einspannen der Folien werden diese durch seitlich eingeschobene Heizungen von oben durch den Spannrahmen und von unten durch das Fenster des Maschinenti­ sches erwärmt. Anschließend werden die Heizeinrichtungen seitlich heraus­ gezogen, die Oberform und die Unterform werden zusammengeführt, und die erwärmten Folien werden in die Ober- und Unterform hineingesaugt und im übrigen an den Rändern verbunden. Dadurch entsteht ein an den Rändern geschlossener Hohlkörper. Dieser Hohlkörper liegt im Inneren des Distanz­ rahmens und weist einen äußeren Randbereich auf, der entsprechend der ur­ sprünglichen Einspannung der Ausgangsfolien den Distanzrahmen von oben und unten übergreift. Der Hohlkörper mit dem später abzutrennenden Rand­ bereich ist also formschlüssig innerhalb des Distanzrahmens gefangen.

Bei der bekannten Lösung gemäß der DE-OS 41 17 197 weist der Distanzrah­ men ein "abnehmbares" Frontteil auf, über dessen offenbar lösbare Verbin­ dung mit dem Rest des Distanzrahmens in der Druckschrift keine Einzelhei­ ten enthalten sind. Das Abnehmen des Formteils muß von Hand geschehen und ist aufwendig. Die DE-PS 42 23 785 zeigt einen rechteckigen Distanzrah­ men mit Längsrahmenteilen und Querrahmenteilen, die an den Ecken des Rahmens über Schrägführungen verbunden sind. Die Längsrahmenteile kön­ nen durch Arbeitszylinder auseinandergedrückt werden. Dabei werden ange­ sichts der Schrägführungen zugleich die Querrahmenteile auseinanderge­ drückt, der Rahmenquerschnitt wird also insgesamt vergrößert, so daß der Hohlkörper mit dem überstehenden Randbereich herausgenommen werden kann. Damit soll die Möglichkeit erreicht werden, daß ein vollautomatischer Verfahrensablauf sichergestellt ist, daß also eine relativ komplizierte manuel­ le Zerlegung des Distanzrahmens entbehrlich ist.

Die dauerhafte Funktionsfähigkeit dieser Lösung erscheint allerdings als zweifelhaft. Die an allen vier Ecken vorgesehenen Schrägführungen des Dis­ tanzrahmens verursachen in starkem Maße Reibung und Verschleiß, und die Formgenauigkeit des geschlossenen Rahmens dürfte angesichts des unver­ meidlich auftretenden Spiels begrenzt sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsge­ mäßen Art derart auszubilden, daß sie relativ einfach aufgebaut ist und in zu­ verlässiger Weise vollautomatisch arbeitet.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der obigen Art dadurch gelöst, daß der Distanzrahmen im wesentlichen diagonal geteilt ist und an den Trenn­ stellen Antriebe zur selbsttätigen Spreizung und Zusammenführung der bei­ den Rahmenteile aufweist.

Die diagonale Teilung ermöglicht eine automatische Öffnung und Schließung ohne nennenswerte Reibungsverluste und Stabilitätsprobleme. Im Gegensatz zu der Vorrichtung gemäß der DE-PS 42 23 785 besteht der Distanzrahmen nach der vorliegenden Erfindung nur aus zwei Teilen, die sich nach der Trennung mit hoher Genauigkeit automatisch wieder zusammenfügen lassen.

Vorzugsweise weisen die beiden Distanzrahmen-Teile an den Trennstellen zueinander parallele, nach außen gerichtete Ansätze auf, die durch die An­ triebe verbunden sind.

Erfindungsgemäß kann der Distanzrahmen in eine erste Öffnungsstellung und eine zweite, weiter gespreizte Öffnungsstellung bewegt und in diesen an­ gehalten werden. Während die zweite, weiter gespreizte Öffnungsstellung für die Entnahme des fertiggestellten Kunststoffteils vorgesehen ist, dient der Distanzrahmen in der ersten, weniger geöffneten Stellung als Führung, durch die die untere Folie, die von einer Beschickungs- und Entnahmevorrichtung zugeführt wird, beim Herabfallen auf den Maschinentisch in die vorgesehene Position geführt werden kann. Wenn die untere Folie in ihrer Position liegt, wird der Distanzrahmen vollständig zusammengezogen und zum Einspannen der unteren Folie leicht abgesenkt. In dieser Stellung wird die obere Folie auf den Distanzrahmen gelegt und anschließend durch den oberen Spannrahmen festgespannt. Anschließend werden die Heizeinrichtungen auf der Unterseite unter das Fenster im Maschinentisch und auf der Oberseite in eine Position oberhalb des oberen Spannrahmens von der Seite her eingeschoben, so daß die beiden Folien erwärmt und erweicht werden können. Die Heizeinrichtun­ gen werden sodann seitlich herausgezogen, und die Oberform und die Unter­ form werden nach unten bzw. oben zusammengeführt.

Die beiden Antriebe können pneumatische Antriebe sein, und die beiden Öff­ nungsstellungen können durch Anschläge vorgegeben werden.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf einen erfindungs­ gemäßen Distanzrahmen;

Fig. 2 bis 4 zeigen den Distanzrahmen in einem schematischen senkrechten Schnitt durch die geteilten Ecken in ver­ schiedenen Öffnungs- und Schließstellungen des Di­ stanzrahmens;

Fig. 5 ist ein schematischer senkrechter Schnitt durch die wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung in der geöffneten Stellung der Ober- und Unter­ form;

Fig. 6 bis 17 entsprechen Fig. 5 und zeigen in der Reihenfolge die verschiedenen Teile der Vorrichtung beim Durchlauf durch einen Arbeitszyklus.

In Fig. 1 ist in einer schematischen Draufsicht ein im wesentlichen quadrati­ scher Distanzrahmen 10 gezeigt, der diagonal, also durch zwei gegenüberlie­ gende Ecken hindurch geteilt ist und dementsprechend aus zwei Rahmentei­ len 12, 14 besteht. An den gegenüberliegenden Trennstellen weisen die bei­ den Rahmenteile parallele, diagonal nach außen gerichtete Ansätze 16, 18, 20, 22 auf. Auf der Außenseite jeweils eines der zusammengehörenden Ansätze 18, 20 ist ein Pneumatikzylinder 24, 26 befestigt, dessen Kolbenstangen 28, 30 durch die Ansätze hindurch mit den gegenüberliegenden Ansätzen 16, 22 verbunden sind, so daß die beiden Rahmenteile 12, 14 mit Hilfe der Pneuma­ tikzylinder 24, 26 in die in Fig. 1 gezeigte geöffnete Stellung gespreizt oder auch in die hier nicht gezeigte geschlossene Stellung zusammengezogen wer­ den können.

Fig. 2 bis 4 können als senkrechter Schnitt durch das links unten in Fig. 1 dargestellte Ansatz-Paar 20 mit dem Pneumatikzylinder 26 betrachtet wer­ den. An der Unterseite der Ansätze 20, 22 befinden sich Anschläge 32, 34, die in der vollständig gespreizten Stellung der Rahmenteile 12 gegen gestellfeste senkrechte Plattenteile 36, 38 stoßen. Auf diese Weise wird die vollständig geöffnete Stellung der Rahmenteile 12, 14 festgelegt.

Daneben weisen die Rahmenteile eine etwas engere, etwa drei Viertel der vollständig geöffneten Stellung betragende Öffnungsstellung auf, die in Fig. 3 gezeigt ist. In dieser Stellung treffen die Anschläge 32, 34 an der Unterseite der Ansätze 20, 22 gegen einen Anschlagblock 40, der mit Hilfe eines Pneu­ matikzylinders 42 in die Bewegungsbahn der nach unten gerichteten An­ schläge 32, 34 angehoben werden kann. Die obere Endposition des Anschlag­ blocks 40 wird ebenfalls durch einen Anschlag 44 bestimmt. Bei einer Ver­ wendung von Pneumatikzylindern als Antrieben ist es möglich, die Endstel­ lungen der beweglichen Teile durch Anschläge zu bestimmen, da das zugehö­ rige Luftdrucksystem eine entsprechende Druckbegrenzung aufweist. Im Falle der Verwendung von elektrischen oder hydraulischen Antrieben können an­ dere Lösungen vorgesehen sein, etwa Endschalter oder auch eine geeignete Programmsteuerung.

In Fig. 1 sind in Verlängerung der Ansätze 16, 18, 20, 22 weitere, nicht be­ zeichnete Anschläge dargestellt, die anstelle der Anschläge 32, 34 für den vorliegenden Zweck verwendet werden können.

In Fig. 4 sind die Ansätze 20, 22 vollständig zusammengezogen. Der Anschlag­ block 40 ist abgesenkt und damit aus der Bahn der Anschläge 32, 34 zurück­ gezogen.

In Fig. 5 bis 17 sind einander entsprechende Darstellungen der wesentlichen Teile der Vorrichtung beim Durchlaufen eines Arbeitszyklus in einem senk­ rechten Schnitt gezeigt. Der zuvor geschilderte Distanzrahmen trägt wiede­ rum die Bezugsziffer 10. Er liegt auf der Oberseite eines Maschinentisches 50 und umgibt ein Fenster 52 in dem Tisch. Oberhalb des Distanzrahmens 10 befindet sich in angehobener Position ein oberer Spannrahmen 54, der mit zwei klappbaren, L-förmigen Haken 56, 58 dargestellt ist, auf die später ein­ gegangen werden soll. Im übrigen ist oberhalb des Spannrahmens 54 eine Oberform 60 und unterhalb des Maschinentisches 50 eine Unterform 62 ge­ zeigt. Die beiden Formen 60, 62 können mit Hilfe lediglich angedeuteter Zy­ linder nach unten bzw. oben zusammengeführt werden. Die Formflächen be­ sitzen einen umlaufenden äußeren Rand 64 bzw. 66, der einen Formhohl­ raum ergibt, der entsprechend dem herzustellenden hohlen Kunststoffteil profiliert ist.

Schließlich ist in einer seitlichen Bereitschaftsstellung eine Beschickungs- und Entnahmevorrichtung 68 dargestellt, die aus einem umlaufenden Rah­ men 70 besteht, in den von gegenüberliegenden Seiten her nicht bezeichne­ te Stifte oder Platten mit Hilfe von Pneumatikzylindern 72, 74 vorgeschoben werden können. Die Stifte oder Platten bilden im vorgeschobenen Zustand zwei übereinanderliegende Auflagen für Kunststoff-Folien oder -Platten 76, 78. Werden die Stifte oder Platten durch die Pneumatikzylinder 72, 74 zurückge­ zogen, so fallen diese Kunststoff-Platten 76, 78 herab, wie anschließend näher erläutert werden soll.

Fig. 6 entspricht Fig. 5, jedoch ist hier die Beschickungs- und Entnahmevor­ richtung 68 von der Seite her in eine Position oberhalb des Distanzrahmens 10 und unterhalb des Spannrahmens 54 eingefahren. Der Distanzrahmen 10 befindet sich jetzt in der teilweise geöffneten Stellung gemäß Fig. 3. Der in dieser Stellung durch den Distanzrahmen 10 gebildete Umriß ist geringfügig größer als derjenige der Kunststoff-Platten 76, 78.

In der nächsten Darstellung gemäß Fig. 7 sind die unteren Stifte der Be­ schickungs- und Entnahmevorrichtung 68 mit Hilfe der Pneumatikzylinder 74 zurückgezogen worden. Die untere Kunststoff-Platte 78 ist herabgefallen auf den Maschinentisch 50 in eine Position, in der sie das Fenster 52 ab­ deckt. Beim Herabfallen der Kunststoff-Platte 78 dient der Distanzrahmen 10 als Führung, so daß die Kunststoff-Platte 78 in die vorgegebene Position auf den Maschinentisch 50 gelangt.

Gemäß Fig. 8 wird der Distanzrahmen 10 anschließend leicht angehoben und (Fig. 9) vollständig in die in Fig. 4 dargestellte Stellung zusammengezogen und auf die untere Kunststoff-Platte 78 abgesenkt, so daß er diese im Zusam­ menwirken mit dem Maschinentisch 50 einspannt.

Gemäß Fig. 10 werden sodann auch die oberen Stifte mit Hilfe der Pneuma­ tikzylinder 72 der Beschickungs- und Entnahmevorrichtung 68 zurückgezo­ gen, so daß auch die obere Kunststoff-Platte 76 herabfällt, bis sie auf dem Di­ stanzrahmen 10 liegenbleibt.

Nachdem die Beschickungs- und Entnahmevorrichtung 68 seitlich herausge­ zogen und der obere Spannrahmen 54 auf die obere Kunststoff-Platte 76 ab­ gesenkt worden ist und diese im Zusammenwirken mit dem Distanzrahmen 10 einspannt, werden von der Seite her oberhalb des oberen Spannrahmens 54 und unterhalb des Maschinentisches 54 Heizeinrichtungen 80, 82 einge­ fahren, die die beiden Kunststoff-Platten 76, 78 erwärmen und damit pla­ stisch verformbar machen. Eine wesentliche Funktion des Distanzrahmens 10 besteht in diesem Stadium darin, daß er ein Zusammentreffen und Verkleben der Kunststoff-Platten 76, 78 verhindert. Wenn die Kunststoff-Platten 76, 78 ausreichend erwärmt sind, werden die Heizeinrichtungen 80, 82 seitlich her­ ausgefahren, die Oberform 60 wird abgesenkt, und die Unterform 62 wird angehoben, bis die beiden Formen gemäß Fig. 12 zusammentreffen. Dabei treffen die umlaufenden Ränder 64, 66 der Ober- und Unterform 60, 62 (Fig. 5) aufeinander, so daß die beiden erweichten Platten 76, 78 in einem umlaufenden Randbereich zusammengedrückt und miteinander verbunden bzw. verschweißt werden. Sie bilden auf diese Weise einen geschlossenen Hohlkörper innerhalb des durch die beiden Formen 60, 62 geschaffenen Formhohlraums.

Fig. 12 läßt im übrigen erkennen, daß die Beschickungs- und Entnahmevor­ richtung 68 in der Zwischenzeit neue Platten 76, 78 aufgenommen hat.

Nach Abschluß des Formvorganges und ausreichender Abkühlung des Form­ lings werden die Oberform 60 und der obere Spannrahmen 54 wieder ange­ hoben (Fig. 13), der Spannrahmen 50 jedoch nur in eine geringere Höhe als bei Ausgang des Verfahrens bis hin zu der Position der Fig. 10. Der Distanz­ rahmen 10 wird vollständig in die in Fig. 2 gezeigte Stellung auseinanderge­ fahren. Das mit 84 bezeichnete Kunststoff-Hohlteil liegt nunmehr frei auf der Unterform 62. Es weist einen im senkrechten Schnitt gegabelten, umlaufen­ den Randbereich 86 auf, der nach außen über die umlaufende Naht 88 des Kunststoff-Hohlteils 84 hinausragt und im weiteren Verlauf des Verfahrens abgetrennt wird. Die Öffnung des Distanzrahmens 10 ist erforderlich, damit der Randbereich 86, der in der Stellung der Fig. 12 noch durch den Distanz­ rahmen 10 gefangen ist, freigegeben wird.

Da die Unterform 62 gemäß Fig. 13 in ihrer Arbeitsstellung bleibt, während der Distanzrahmen 10 auseinandergezogen wird, hält sie das Kunststoff-Hohl­ teil zuverlässig fest, so daß dieses nicht durch Anhaften an einem der Rah­ menschenkel seitlich verschoben werden kann. Das ist für den weiteren Ver­ fahrensablauf wesentlich.

Wie nunmehr anhand von Fig. 13 und 14 erkennbar wird, setzt sich die Un­ terform 62 zusammen aus einer Trägerplatte 90 und der eigentlichen, ge­ genüber der Trägerplatte 90 mit Hilfe von Pneumatikzylindern 92, 94 anheb­ baren, nicht bezeichneten Form, die gemäß Fig. 14 in bezug auf die Träger­ platte 90 angehoben wird, bis der Randbereich 86 des Kunststoff-Hohlteils 84 gegen die Unterseite des oberen Spannrahmens 54 trifft. In dieser Situa­ tion werden die bereits erwähnten, auf den Außenseiten des Spannrahmens 54 vorgesehenen, klappbaren Haken 56, 58 heruntergeklappt, so daß sie ge­ mäß Fig. 15 in den gabelförmigen Randbereich 86 hineingreifen und das Kunststoff-Hohlteil zusammen mit dessen Randbereich von der Unterform abheben. Der obere Spannrahmen 54 wird jetzt gemäß Fig. 16 vollständig an­ gehoben und die Beschickungs- und Entnahmevorrichtung 68 wird zwischen den Distanzrahmen 54 und das angehobene Kunststoff-Hohlteil 84 gefahren.

Die beiden Kunststoff-Platten 76, 78 werden in der bereits geschilderten Wei­ se auf den Maschinentisch 50 bzw. den Distanzrahmen 54 herabgelassen (Fig. 17), und die Haken 54, 58 des oberen Spannrahmens 54 werden geöff­ net, so daß das Kunststoff-Hohlteil 84 auf die nicht bezeichneten oberen Stif­ te der Beschickungs- und Entnahmevorrichtung 68, die zwischenzeitlich wieder nach innen ausgefahren worden sind, herabfällt. Das Kunststoff-Hohl­ teil wird daher durch die Beschickungs- und Entnahmevorrichtung 68 seit­ lich ausgetragen.

Fig. 16 und 17 zeigen einen besonderen Vorteil der vorliegenden Erfindung. Durch einmaliges Einfahren der Beschickungs- und Entnahmevorrichtung 68 können einerseits beide Platten 76, 78 in ihre Position gebracht werden, und zum anderen kann die Beschickungs- und Entnahmevorrichtung auf dem Rückweg das fertige Formteil mitnehmen. Soweit die bekannte Lösung ge­ mäß DE-C 42 23 785 eine automatische Beschickung und Entnahme ermög­ licht, erfordert sie zumindest ein zweimaliges Ein- und Ausfahren der Be­ schickungs- und Entnahmevorrichtung. Die erfindungsgemäße Lösung er­ möglicht also eine spürbare Taktzeitverkürzung.

Anschließend wird der geschilderte Zyklus entsprechend der benötigten Stückzahl wiederholt.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Herstellung von geschlossenen, profilierten Kunststoff- Hohlteilen (84) aus zwei miteinander an den umlaufenden Rändern ver­ schweißten Kunststoff-Platten oder -Folien (76, 78), mit einem ein Fenster (52) aufweisenden Maschinentisch (50), einem auf den Maschinentisch um das Fenster herum aufsetzbaren und anhebbaren, teilbaren Distanzrahmen (10), einem auf den Distanzrahmen (10) aufsetzbaren, anhebbaren oberen Spannrahmen (54), jeweils einer Ober- und Unterform (60, 62), die von oben und unten in den durch den oberen Spannrahmen (54), den Distanzrahmen (10) und das Fenster (52) eingefaßten Bereich einführbar sind, und mit je­ weils einer Heizeinrichtung (80, 82), die zeitweilig seitlich bei zurückgezoge­ ner Ober- und Unterform (60, 62) über den oberen Spannrahmen (54) und unter das Fenster (52) des Maschinentisches zur Aufheizung der Kunststoff- Platten (76, 78) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzrah­ men (10) im wesentlichen diagonal geteilt ist und an den Trennstellen An­ triebe (24, 26) zur selbsttätigen Spreizung und Zusammenführung der beiden Rahmenteile (12, 14) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rah­ menteile (12, 14) des Distanzrahmens an den Trennstellen zueinander paral­ lele, nach außen gerichtete Ansätze (16, 18, 20, 22) aufweisen, die durch die Antriebe (24, 26) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenteile (12, 14) des Distanzrahmens in eine erste und eine zweite Stel­ lung spreizbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Antriebe Pneumatikzylinder (24, 26) umfassen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizstellungen der Rahmenteile (12, 14) durch Anschläge (32, 34, 36, 38, 40) vorgegeben sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch eine Beschickungs- und Entnahmevorrichtung (68), die von der Seite her zwischen dem Distanzrahmen (10) und dem oberen Spannrahmen (54) in dessen angehobener Stellung über den Distanzrahmen beweglich ist und einen umlaufenden Rahmen (70) umfaßt dessen Innenfläche im wesent­ lichen dem Umriß der Kunststoff-Platten (76, 78) entspricht, und der in zwei übereinanderliegende Ebenen zurückziehbare Auflageeinrichtungen (72, 74) für die Kunststoff-Platten (76, 78) bzw. das fertiggestellte Kunststoff-Hohlteil (74) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der obere Spannrahmen (54) bewegbare Halteglieder (56, 58) zum Erfassen und Anheben des Kunststoff-Hohlteils (84) aufweist.