CH500831A - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen massgenauer Profile aus Kunststoffen - Google Patents

Description

  Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen massgenauer     Profile     aus     Kunststoffen       Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren und eine  Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen massge  nauer Profile aus thermoplastischen Kunststoffen, z. B.  aus Polyamid, Acetalharz oder Polycarbonat, durch  Stranggiessen oder -pressen, wobei die gegossenen oder  gepressten Profile durch ein ein grob toleriertes über  mass aufweisendes Formwerkzeug (Ziehdüse) geführt  werden und sofort nach dem Erstarren durch ein Mehr  stufenmatrizenschneidewerk hindurchgeführt und darin  spanend nachbearbeitet werden.  



  Mit diesem Verfahren wird ein ausserordentlicher       Fortschritt    in der Herstellung massgenauer Profile aus       Kunststoff    erzielt. Denn durch die grob tolerierte     Vor-          formung    wird das Profil auf ein solches Übermass be  schränkt, dass beim Eintritt in das Schneidewerkzeug  durch die inzwischen aufgetretene Schwindung oder       Verwerfung    immer noch genügend Übermass vorhanden  ist, um bei der spanenden Nachbearbeitung alle zu be  arbeitenden Flächen des Profils voll zu erfassen.  



  Ein wichtiges, bisher noch ungelöstes Problem be  trifft bei dieser Erfindung das Abziehen der Profile  von der Strangpresse (Extruder), um für den spanenden  Nachbearbeitungsvorgang günstige Voraussetzungen be  züglich der am Profil angreifenden Kräfte zu schaffen.  



  Die einfachste Lösung, nämlich das Profil mittels  des Extrusionsdruckes zu fördern, zeigt kein brauch  bares Ergebnis, da zwischen Formwerkzeug (Ziehdüse)  und Schneidwerkzeug wegen des Gegendruckes des  Schneidwerkzeuges Verwerfungen des Profils auftreten.  Eine einwandfreie spanende Nachbearbeitung ist des  wegen nicht gewährleistet.  



  Auch die Anwendung von an sich beim Strangpres  sen ohne spanende Nachbearbeitung bekannten Ab  zugsvorrichtungen ist unvorteilhaft. Beispielsweise bei  Rollenabzügen ist die Berührungsfläche zwischen den  Rollen und dem Profil äusserst schmal, d. h. theoretisch  eine Linie. Um eine ausreichende Abzugskraft zu ge  währleisten, sind deshalb grosse Druckkräfte erforder-    lich, die wegen der Weichheit des Profils zum Zeitpunkt  des erforderlichen Angriffs der Rollen zu bleibenden  Verformungen führen könnten. Die Anwendung der be  kannten Raupenabzugsbänder ergäbe zwar niedrigere  Druckkräfte auf das Profil. Der Platzbedarf, der tech  nische Aufwand und damit die mangelnde Wirtschaft  lichkeit verbieten den Gebrauch für den vorgesehenen  Zweck.  



  Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ver  fahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestat  ten, eine spanende Verformung des extrudierten Profils  durchzuführen, wobei sowohl den am Profil angreifen  den Extrusionskräften als auch den auftretenden  Schneidkräften Rechnung getragen wird.  



  Diese Aufgabe wird gemäss der vorliegenden Erfin  dung verfahrenstechnisch dadurch gelöst, dass die bei  der spanenden Nachbearbeitung auftretenden Schneid  kräfte von dem beim Stranggiess- bzw. -pressvorgang  auftretenden Kräften ferngehalten werden.  



  Dadurch wird erreicht, dass keine Verwerfungen  des extrudierten Profils, insbesondere zwischen Form  werkzeug und Schneidwerkzeug, auftreten können. Das  für die Nachbearbeitung erforderliche Übermass der  Profilquerschnitte kann deshalb auf ein Minimum be  schränkt werden. Die Wirtschaftlichkeit der spanenden  Nachbearbeitung wird also erheblich verbessert.  



  Das Fernhalten der Extrusions- und Schneidkräfte  voneinander könnte dadurch erfolgen, dass die Schneid  kräfte eventuellen Schwankungen der Extrusionskräfte  derart angepasst werden, dass sich die Kräfte immer  gegenseitig aufheben. Dazu bedarf es aber komplizierter  mess- und regeltechnischer Einrichtungen. Es können  auch dabei Nachbearbeitungsfehler bezüglich der     Ober-          flächenbeschaffneheit    des Profils auftauchen, ebenso wie  Inhomogenität des Profilmaterials.  



  Es ist deshalb eine wesentlich einfachere Lösung  vorzuziehen, nach der die     Profilabzugsgeschwindigkeit     konstant gehalten wird, während die Schneidgeschwin-      digkeit unabhängig dazu eingestellt wird. Somit kann  jede optimale Schneidgeschwindigkeit gewählt werden,  um eine Profiloberfläche gewünschter Güte zu erzielen.  



  Zur Durchführung des Verfahrens wird von der im  Hauptpatent geschützten Vorrichtung ausgegangen, be  stehend aus einer Stranggiess- oder -pressmaschine (Ex  truder), mit einem nachgeschalteten Formwerkzeug, das  grobes Übermass aufweist und hinter dem ein     Mehrstu-          fenmatrizenschneidwerkzeug    angeordnet ist.  



  Das Neue dabei     ist    dadurch gekennzeichnet, dass das  Mehrstufenmatrizenschneidwerkzeug in eine der Strang  giess- oder -pressmaschine nachgeschaltete Abzugsvor  richtung auf Führungen hin und her fahrbar eingebaut  ist, die mindestens zwei wechselweise angreifende  Spannbackenpaare aufweist, die auf Führungen hin und  her fahrbar zwischen Formwerkzeug und Mehrstufen  matrizenschneidwerkzeug angeordnet sind.  



  Die Verwendung von Spannbacken bringt den Vor  teil, dass die Abzugsvorrichtung relativ kleine Dimen  sionen aufweist. Die Greifstücke der Spannbacken sind  zweckmässig entsprechend dem herzustellenden Profil  gestaltet und austauschbar befestigt. Der besondere  Vorteil liegt jedoch darin, dass die Greifstücke in kon  struktiven Grenzen eine solche Abmessung in Profil  längsrichtung aufweisen können, dass der Flächendruck  der Greifstücke für das Profil unschädlich ist.  



  Die Abzugsvorrichtung der erfindungsgemässen Vor  richtung arbeitet vorzugsweise hydraulisch, kann aber  auch pneumatisch oder mechanisch, eventuell auch elek  tromagnetisch wirkend ausgeführt sein. Die     Abzugs-          oder    Bremskräfte lassen sich ebenso variieren, wie die  Geschwindigkeiten, umoptimale     Betriebsbedingungen     zu ermöglichen.  



  Anhand einer Zeichnung sei nun die erfindungsge  mässe Vorrichtung in einem Ausführungsbeispiel sche  matisch dargestellt und im Zusammenhang mit dem er  finderischen Verfahren näher erläutert, und zwar zeigen:  Fig. 1 die Vorrichtung in der Seitenansicht,  Fig. 2 die Vorrichtung in der Draufsicht,  Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie A -A in Fig. 2,  Fig. 4 einen Schnitt gemäss der Linie B -B in Fig. 2  und  Fig.5 veranschaulicht eine hydraulisch wirkende  Ausführungsform.  



  Im Extruder 1 wird der Werkstoff aufgeschmolzen  und in dem Formwerkzeug 2 mit grob toleriertem  Übermass unter     Berücksichtigung    des Schwindmasses das  Profil 3 vorgeformt. In der anschliessenden Kühlein  richtung 4 erstarrt das Profil 3. Die Abzugsvorrichtung  5 besteht aus dem Rahmengestell 6, in dem     Gleitfüh-          rungen    7 gelagert sind, auf denen zwei Spannbacken  paare 8a und 8b bzw. 9a und 9b hin und her fahrbar  sind. Die beiden Spannbackenpaare 8a und 8b bzw.  9a und 9b zeigen gleichen Aufbau: Jedem Spannbacken  ist eine Hydraulikvorrichtung 10a und 10b bzw. 11a  und llb mit Kolben und Zylinder zugeordnet, mittels  denen die Schliesskraft auf die Spannbacken hydraulisch  ausgeübt wird. Die Spannbackenpaare 8a und 8b bzw.

    9a und 9b sind an zu den Gleitführungen 7 parallelen  Kolbenstangen 12 bzw. 13 befestigt, deren Kolben 14  und 15 in Zylindern 16 bzw. 17 geführt sind. Durch  beidseitige Beaufschlagung der Kolben 14 und 15 wird  ein Differentialdruck erzeugt, der der Abzugs- oder  Bremskraft proportional ist.  



  Die Schneidvorrichtung 18 ist ebenfalls auf den  Gleitführungen 7 verschiebbar gelagert. Die an den  Spannbackenpaaren 8a, 8b bzw. 9a, 9b angeordneten    Kupplungselemente 19a bzw. 19b dienen der Ankuppe  lung der Schneidvorrichtung 18.  



  Gemäss Fig. 5 pumpt die Pumpe 20 aus dem Vor  ratsbehälter 21 Öl in die äusseren Druckräume 22a und  22b der Hydraulikvorrichtungen 10a und 10b. über  die Kolben 23a und 23b werden die Spannbacken 8a  und 8b geschlossen, so dass das Profil 3 fest erfasst ist.  Der gewünschte Schliessdruck wird über einen     Zug-    und  Druckschalter mit Magnetschieber und Endschalter 24  gehalten. Die inneren Druckräume 25a und 25b sind  nicht beaufschlagt. Das darin befindliche Öl fliesst zu  rück in den Vorratsbehälter 21. Ein Druckbegren  zungsventil 26 sorgt dafür, dass bei Erreichen des einge  stellten Druckes das weiterhin geförderte Öl im Kreis  lauf gepumpt wird, d. h. es fliesst direkt zurück in den  Vorratsbehälter 21.

   Die Pumpe 20 fördert, sofort nach  dem das Spannbackenpaar 8a und 8b geschlossen ist,  über einen weiteren     Zug-    und Druckschalter mit Ma  gnetschieber und Endschalter 27 in die inneren Druck  räume 28a und 28b der Hydraulikvorrichtungen 11a  und 11b, um die Spannbacken 9a und 9b zu öffnen, in  dem die Kolben 29a und 29b nach aussen gedrückt wer  den, wodurch das Öl aus den äusseren Druckräumen  30a und 30b in den Vorratsbehälter 21     zurückgedrängt     wird. Dem Hydrauliksystem dieses Spannbackenpaares  9a und 9b ist ebenfalls ein Druckbegrenzungsventil 31  zugeordnet.  



  Die Pumpe 32 fördert nun Druckflüssigkeit über  ein weiteres Hydrauliksystem 33, das Druckgeber 34a  und 34b einen Mengenregler 35, ein Druckbegrenzungs  ventil 36 und einen Zugdruckschalter mit Magnetschie  ber und Endschalter 37 für den dem Zug-Druck-Zylin  der 16 zugeordneten Leitungszweig I aufweist. Der dem  Zug-Druck-Zylinder 17 zugeordnete Leitungszweig II  ist in gleicher Weise mit den Druckgebern 38a und 38b,  dem Mengenregler 39, dem Druckbegrenzungsventil 40  und dem Zug-Druck-Schalter mit Magnetschieber und  Endschalter 41 ausgestattet. Die Pumpe 32 fördert  gleichzeitig in beide Leitungszweige I und II. Über den  Leitungszweig I wird der vom Kolben 14 links gelegene  Druckraum 42 beaufschlagt, und zwar mit einer vor  gegebenen Menge pro Zeiteinheit, wodurch die Abzugs  geschwindigkeit konstant gehalten wird.

   Mittels der  Kolbenstange 12 wird dabei das Spannbackenpaar 8a  und 8b, das das Profil 3 abzieht, in Arbeitsrichtung be  wegt. Im rechten Druckraum 43 wird dabei stets ein  Gegendruck aufrechterhalten. Auf diese Weise kann  auf das Profil 3 auch eine Bremswirkung ausgeübt wer  den.  



  Gleichzeitig wird über den Leitungszweig II der  rechte Druckraum 44 des Zug-Druck-Zylinders 17 be  aufschlagt, während der linke Druckraum 45 in den  Vorratsbehälter 21 entleert wird. über den Kolben 15  und die Kolbenstange 13 wird das Spannbackenpaar  9a und 9b zum Extruder 1 hin verschoben. Dabei wird  die angekuppelte Schneidvorrichtung 18 mitgezogen.  Die beiden Spannbackenpaare 8a und 8b, bzw. 9a und  9b verschieben     sichalso    gegeneinander. Da die Spann  backen 9a und 9b weit geöffnet sind, fahren sie über die       Spannbackenpaare    8a und 8b hinweg.

   Die     Schneidvor-          richtung    18 wird in diesem     Augenblick    abgekuppelt und  von dem     Spannbackenpaar    8a und 8b mit zurückgenom  men. Dann wiederholt sich der gesamte Vorgang, wobei  die Funktionen der     Spannbackenpaare    gegenüber der  vorstehenden Erläuterung vertauscht sind. Beim darauf  folgenden Arbeitsgang findet wieder der eingangs er  läuterte Funktionsablauf statt usw.      Es, versteht sich, dass das jeweils die Schneidvor  richtung 18 führende Spannbackenpaar mit grösserer  Geschwindigkeit verschiebbar ist. Insbesondere können  auch mehrere Schneidhübe ausgeführt werden, solange  das andere Spannbackenpaar das Profil abzieht.  



  Um mit der Schneidgeschwindigkeit völlig unab  hängig zu sein, kann die Schneidvorrichtung 18 auch mit  einem eigenen Verschiebeantrieb versehen sein.  



  Die Abzugsvorrichtung kann auch ohne Schneid  werkzeug lediglich zum Zwecke des Abziehens des  Profils betrieben werden. Hierbei lässt sich in vorteil  hafter Weise die Abzugsgeschwindigkeit als Funktion  der     Druckdifferenz    zwischen dem Druck hinter der Ex  truderdüse und dem Abzugs- oder Bremsdruck ein  stellen, d. h. die Abzugsgeschwindigkeit regelt sich in  diesem Falle selbst.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRÜCHE</B> I. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen mass genauer Profile aus thermoplastischen Kunststoffen durch Strang giessen oder -pressen nach Patentanspruch<B>1</B> des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der spanenden Nachbearbeitung auftretenden Schneidkräfte von den beim Stranggiess- bzw. -press- vorgang auftretenden Kräften ferngehalten werden. II.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II des Haupt patentes zur Durchführung des Verfahrens nach Pa tentanspruch I hiervor, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrstufenmatrizenschneidewerk (18) in eine der Stranggiess- oder -pressmaschine (1) nachgeschaltete Ab zugsvorrichtung (5) auf Führungen (7) hin und her fahr bar eingebaut ist, die mindestens zwei wechselweise angreifende Spannbackenpaare (8a, 8b bzw. 9a, 9b) aufweist, die auf Führungen (7) hin und her fahrbar zwischen Formwerkzeug (2) und Mehrstufenmatrizen- schneidewerkzeug (18) angeordnet sind. UNTERANSPRUCH Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass die Profilabzugsgeschwindigkeit konstant gehalten wird, während die Schneidegeschwindigkeit unabhängig dazu eingestellt wird.