Verfahren und Spritzmaschine zur Kettenherstellung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ketten oder kettenähnlichen Gebilden beliebiger Länge aus untereinander gleichen geschlos- senen Gliedern aus spritzfähigen Massen im kon tinuierlichen Arbeitsgang und eine nach diesem Verfahren arbeitende Kettenspritzmaschine. Zu den spritzfähigen Massen zählen alle im Spritz- oder Druckguss zu formenden Metalle, Metallegierungen, gleich welcher Struktur, plastische keramische Massen und Kunststoffe. Die Kettenglieder können auch mit festigkeitserhöhenden Einlagen verspritzt werden.
Der Einsatzbereich der Erfindung liegt überalI dort, wo Ketten oder kettenähnliche Artikel verwendet werden.
Bei einem bekannten kontinuierlichen Verfahren zur Kettenherstellung aus einzelnen Ghedern, die geschlossen und während des Spritzens miteinander verkettet werden, werden die Glieder einzeln ausgespritzt, und zwar mit einem Anguss am Gliedbogen, von einem ein Teil der Form bildenden Werkzeug aus der Form genommen, von einem anderen am Anguss erfasst, von einem. dritten um 900 gedreht und, nachdem der Anguss abgekniffen ist, wieder in die Form eingelegt, und zwar in einen die obere Spritz Hohlform durchsetzenden Schlitz, der dann durch das erstgenannte Form-Werkzeug zu einer Halbglied Ausnehmung verschlossen wird, so dass sie mit dem nächsten gespritzten Glied verketten.
Die Form ist zweiteilig; zwei weitere Teile von ihr bilden ein Greiferpaar. Das ausgespritzte Glied wird von einem weiteren Greiferpaar, dem erwähnten dritten Werkzeug, abgezogen. Sie ist ausserordentlich kompliziert und wegen des ungünstig aufgebauten Verschlusses für hohe Spritzdrücke nicht geeignet.
Anderseits ist es bekannt, einen Ketten strang bestimmter Gliederzahl in einer Vierbackenform zu giessen oder zu spritzen, bei der die miteinander verketteten, die Glieder formenden Hohlräume abwech selnd in die beiden senkrecht zueinander liegenden und sich in der Kettenachse schneidenden Teilungsebenen eingearbeitet sind. Diese Form hat an einem Ende eine offene Ausnehmung in Form eines Halbglied-Negativs, mit deren Hilfe Kettenstücke zusammengefügt werden können. Die geraden und die ungeraden Glieder hängen jeweils über ihre Angüsse zusammen, die an den Gliedschenkeln sitzen und nach dem Herausnehmen des Stranges aus der Form noch abgetrennt werden müssen.
Mit einer solchen Form kann man auch Ketten beliebiger Länge in der Weise herstellen, dass man die Form kürzer hält und die Glieder einzeln giesst.
Zum Ineinanderfügen der einzelnen Glieder hat man nur nötig, das letzte (zuvor gegossene) Glied in das offene Ende der Form einzulegen und auf diese Weise fortzufahren, bis die gewünschte Länge erreicht ist. Das geschieht jedoch in Handarbeit.
Das erfindungsgemässe kontinuierliche Herstei- lungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein in einer Teitun, gsetene der Form praktisch angusslos ausgespritztes Kettenglied von der anhängenden Kette nach dem Öffnen der Form aus dieser in Richtung der Teilungsachse um einen Betrag, der etwa der lichten Weite des Gliedes entspricht, abgezogen und dabei um 900 gedreht und wieder von der sich schliessenden Form in ihrer anderen Teilungsebene eingeschlossen wird, worauf in der ersten Teilungsebene ein neues Glied ausgespritzt wird.
Zu diesem Zweck verwendet die Erfindung eine Spritzmaschine, auf deren Maschinentisch die Form angeordnet ist. Sie ist parallel zur Längsachse des Kettengliedes in vier Quadranten (Backen) unterteilt, so dass zwei zueinander senkrechte Teilungs ebenen entstehen, die sich in der gedachten Längsachse schneiden. In beiden Teilungsebenen ist, um etwa die lichte Weite des Kettengliedes versetzt, in die Backen je eine der Gestalt des Kettengliedes im Negativ entsprechende Hohlform eingearbeitet.
Der oberen Hohlform, die als Spritzform dient, ist am oberen Bogen des Kettengliedes und in der Teilungsachse eine der Spritzdüse angepasste Einspritzöffnung angeschnitten, während die untere Hohlform als Auf nahme für das folgende (zuvor gespritzte) l Ketten- glied dient und nur etwa bis zur halben Gliedlänge reicht und offen ist, damit das in diese (zweite) Hohlform eingehängte Glied der Kette freigeht.
Die auf den Rapport der Spritzform bzw. der Kettenglieder bezogene Vorschubbewegung der ausgespritzten Kette, die im Spritztakt intermittierend erfolgt, lässt sich vorteilhaft durch eine unter dem Maschinentisch angeordnete, im Takt des Formöffnens arbeitende Abzieheinrichtung bewerkstelligen, die aus einer um die verlängerte Teilungsachse der Form um 900 hin und her schwenkbaren Klemmführung für die Kettenglieder und einer darunter, wiederum in der verlängerten Achse angeordneten Abziehvorrichtung besteht. Letztere weist vorteilhaft zwei zu beiden Seiten der Kette angreifende Vor schub- oder Ziehwalzen auf, die sich bei geöffneter Form jeweils um eine Gliedlänge der Kette weiterdrehen.
Durch die pendelnde Bewegung der Klemmführung lässt sich die Abziehvorrichtulng ortsfest einbauen, wenn dies in einem solchen Abstande von der Führung geschieht, dass die zyklisch auftretende Verschränkung der Kettenglieder durch deren loses Spiel aufgenommen wird.
Dem bekannten gegenüber liegt die Erfindung in der Gestaltung des Herstellungsverfahrens unter Benutzung einer neuen Abziehvorrichtung, dem die an sich bekannte Vierbacken-Spritzform zweckmässig angepasst ist - der Fortschritt in der ausserordentlichen Vereinfachung der Verfahrenstechnik durch eine auch vorrichtungsmässig klare Trennung der Verfahrensschritte Spritzen und Abziehen und Wiedereinlegena.
Ist die Spritzmaschine mit einem Extruder ausgerüstes, so ist der Spritzzylinder vorteilhaft mit einer im Zylindermundstück längsverschiebbaren Fingerspritzdüse ausgestattet, deren Öffnung beim Rückgang von einer im Mundstück fest gelagerten Nadel verschlossen wird. Durch das bewegliche Mundstück ist ein Auseinanderfahren von Tisch- und Spritzzylinder zum Öffnen der Form nicht mehr notwendig. Statt dessen kann aber auch ein Schnek ken- oder Koibenschneckenaggregat verwendet werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes werden aus der folgenden Beschreibung einer Kolbenspritzmaschine hervorgehen, die in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser bedeuten:
Fig. 1 einen durch die Achse von Spritzzylinder und Kette gehenden Längsschnitt der Maschine,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vierbackenform in der Ebene I-I in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Klemmführung,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Backe der Form und
Fig. 5 und 6 Querschnitte durch ein Kettenglied.
Die in der Zeichnung dargestellte, kontinuierlich arbeitende Kettenspritzmaschine besteht aus einem pneumatisch oder hydraulisch betätigten Druckzylinder 1, an dessen Kolben 14 der stempelförmige Spritzkolben 2 sitzt. Der beheizbare Spritzzylinder 3 ist mit einem Torpedo 4 versehen, welcher am unteren Ende eine Schliessnadel 18 hat, während im Zylindermundstück eine Fingerspritzdüse 5 längsverschiebbar angeordnet ist. Der Heizmantel des Spritzzylinders ist mit 13 bezeichnet.
Der Bewegungshub der Düse 5 ist einstellbar dadurch, dass die Düse über eine Brille 6, zwei Führungsstangen 8 und eine weitere Brille 7 am andern Ende dieser Stangen vom Spritzkolben gesteuert wird. Die beiden Führungsstangen 8 sind auf der Brille 6 starr befestigt und gleiten in der Brille 7, die fest am Spritzkolben sitzt. Sie tragen an ihren Enden oberhalb der Brille 7 Anschläge 8a, mit denen der Bewegungshub der Düse 5 entsprechend der Dosierungsmenge eingestellt werden kann.
Die Düse wird beim Heruntergehen des Spritzkolbens 2 durch den auf die im Spritzzylinder 3 befindliche Spritzmasse übertragenen Druck nach abwärts geführt und von dem wieder hochgehenden Kolben gegen Ende seiner Bewegung über die Verbindung 7, 8, 6 von dem Werkzeug 9 abgezogen und in den Spritzzylinder zurückgeschoben, wobei die Nadel 18 ihre Bohrung verschliesst und absperrt.
Die Vorrichtung dient also beim Spritzgang zum Abheben der Düse vom Werkzeug und gleichzeitig zum Absperren des Materialflusses aus der Düse.
Das Spritzwerkzeug 9 besteht im Ausführungsbeispiel aus vier b ackenartigen, auswe chselbaren Stücken 9a (Fig. 4), die von einem vierfach geteilten Futter 9b in Schwalbenschwanzführungen aufgenommen werden (Fig. 2). Die zu spritzenden Kettenglieder K haben einfache längliche Form (Fig. 1) mit einem Querschnitt nach Fig. 5. Das Werkzeug ist auf dem nicht dargestellten Maschinentisch angeordnet und in bekannter Weise mittels eines durch die Rohrschlangen 19 fliessenden Mediums heiz- und kühlbar. Die Backen tragen die noch zu beschreibenden Hohlformen für die Kettenglieder.
Die Vierbackenform wird gleichmässig und gleichzeitig in vier Richtungen, die in Fig. 2 durch Pfeile 9c angedeutet sind, hydraulisch, pneumatisch oder durch eine Kniehebelvorrichtung um etwas mehr als die Gliedstärke der Kette geöffnet. Die Auswechselbarkeit der Bakken im Futter der Form ermöglicht auf einfache Weise, verschiedenartige Grössen und Profile von Kettengliedern zu spritzen.
Die Form besitzt zwei Etagen; die erste, obere Etage ist die Einspritzetage 15, und die zweite untere Etage ist die um 900 gedrehte Einlegeetage 16. Die beiden Etagen entstehen, wie Fig. 4 erkennen lässt, durch die in die beiden zueinander senkrecht stehenden Teilungsebenen der Form eingearbeiteten, ineinander verschränkten Hohlformen, die die Negativformen des Kettengliedes sind. Eingespritzt wird durch den konischen, der Einspritzdüse 5 angepassten Werkzeugeinschnitt 20 auf der Oberfläche der Form und mittels Punktanguss 21 auf die obere Krümmung des Kettengliedes.
In Fig. 1 ist der Augenblick des Vorganges dargestellt, bevor sich der Spritzkolben 2 in Bewegung setzt, bevor sich also die Fingerspritzdüse 5 nach abwärts bewegt und mit ihrem Mundstück auf dem Werkzeugeinschnitt des bereits geschlossenen Spritzwerkzeuges aufsetzt. In der unteren Etage der Form liegt ein (in der Zeichnung geschnitten dargestelltes) Kettenglied, das im vorhergehenden Takt gespritzt wurde. Daran hängt der obere Teil der bereits gefertigten Kette.
Unter dem Spritzwerkzeug liegt ein um 900 schwenkbarer vierteiliger Klemmkopf, bestehend aus vierprofiIierten Backen 10 (Fig. 1 und 3) und zwei Feder-odler Elastikringen 11, welche die Backen leicht zusammendrücken. Der Klemmkopf führt die Kettenglieder K (Fig. 1) und übt dabei eine leicht bremsende Wirkung aus, während man durch zwei darunter liegende Vorschub- oder Ziehwalzen 12 einen gleichmässig gesteuerten Abzugtakt erhält.
Der Klemmkopf 10, 11 ist so dicht unter der Spritzform 9 angeordnet, dass er das in der unteren Etage liegende Kettenglied erfasst. Durch ein mit den Mitteln zum Öffnen und Schliessen des Spritzwerkzeuges gekuppeltes (nicht dargestelltes) Gestänge wird der Klemmkopf bei jedem Öffnen der Form pen delnd in Richtung des Pfeiles 17 um 900 um die gemeinsame Längsachse der Maschine gedreht und die Abziehvorrichtung 12 um eine Gliedlänge weitergeschaltet. Damit ist die Möglichkeit gegeben, nach jedem Spritzvorgang beim Öffnen der Vierbackenform die Kette um eine Gliedlänge einwandfrei nach unten abzuziehen, die jeweils obersten vier Glieder um 900 zu drehen und das jeweils oberste Glied in die Hohlform 16 (Fig. 4), die die untere Etage der Form bildet, einzulegen.
Nach dem Schliessen der Form bildet dann der folgende Einspritzvorgang in der oberen Etage 15 ein weiteres Kettenglied aus, das mit dem in der unteren Etage 16 liegenden Ket- tenglied verkettet ist und nunmehr beim folgenden Abzugtakt das oberste Glied der Kette ist.
Durch eine Programmsteuerung beliebiger Art (pneumatisch, hydraulisch, elektrisch durch einstell bare Zeitrelais, mechanisch oder elektronisch) ergibt sich bei der Herstellung einer Kette oder eines ket tenähnlichen Artikels folgender Vorgang:
Nach dem Schliessen der Vierbackenform durch gleichmässiges Zusammenfahren des Futters 9b mit den vier Backen 9a aus den vier Quadranten wird der Spritzvorgang ausgelöst. Der Spritzkolben 2 taucht in den Spritzzylinder 3 ein, und die Düse 5 geht nach unten, wird dabei automatisch geöffnet, und in der oberen Etage 15 der Form wird ein Kettenglied K ausgespritzt.
Mit dem Zurückgehen des Kolbens hebt sich die Düse vom Spritzwerkzeug ab, ihre Bohrung wird durch die Nadel 18 am Torpedo 4 verschlossen, die Form öffnet sich gleich zeitig und gleichmässig in die vier Richtungen (Fig. 2) um etwas mehr als die Materialstärke des Kettengliedes, die Vorschubwalzen 12 ziehen durch den Klemmkopf 10 hindurch die Kette um ein Glied nach unten ab, der Klemmkopf dreht sich um 900, die Backen der Form schliessen sich wieder, und das oberste Kettenglied kommt in die Einlegeetage 16 zu liegen. Nunmehr ist der nächste Arbeitszyklus startbereit. Am Ende des zweiten Spritzvorganges wiederholt sich der Vorgang wie beschrieben, nur dass sich der Klemmkopf um 900 zurückdreht. Andernfalls würde sich die Kette verdrehen bzw. die Abziehvorrichtung 12 müsste sich um die Kettenachse mitdrehen.
Der Arbeitszyklus verläuft also in sechs Takten: Schliessen der Vierbackenform - Einspritzen - Zu- rückgehen der Fingerspritzdüse in die Ausgangsstellung - Öffnen der Form-Abziehen der Kette um eine Gliedlänge-Drehren des Klemmkopfes um 900.
Alle Operationen erfolgen mittels einer Programmsteuerung. Die fertiggestellte Kette kann entweder aufgewickelt oder in einem Behälter aufgenommen werden.
Das Teilungsprinzip der Vierbackenform erfordert für die Herstellung einer Kette aus zähen, schwer verarbeitbaren Werkstoffen ein Kettenprofil, das, bezogen auf die Ausfahrrichtungen der Backen 9a (Fig. 2), nicht hinterschnitten ist. Die Kettenglieder müssen also den in Fig. 6 dargestellten Querschnitt aufweisen. Andernfalls würde die Entformung sehr erschwert. Bei weichem, leicht fliessbarem Werstoff kann das Kettenprofil jedoch rund gespritzt werden, wie es in Fig. 5 dargestellt ist.
Die Erfindung kann in Einzelheiten, insbesondere was die Ausbildung des Spritzzylinders 3, des Klemmkopfes 9 und der Abziehvorrichtung 12 anbelangt, den jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden. Das Verfahren ist nicht auf symmetrische Kettenglieder gleichmässigen Querschnitts beschränkt. Die Vierbackenform kann für kompliziertere Profile auch mit Schiebern ausgestattet sein.