DE3121525A1

DE3121525A1 - Rohrfoermiger rohling sowie verfahren und vorrichtung zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE3121525A1
Application number: DE19813121525
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: PLM AB
Current assignee: Rexam AB
Priority date: 1980-05-29
Filing date: 1981-05-29
Publication date: 1982-06-09
Also published as: FR2483315B1; GB2137553B; FR2483315A1; GB2092943A; IT1144570B; SE8008650L; IN155280B; DK232181A; JPH0240486B2; AT386799B; US4631163A; IE53136B1; SE446385B; BE888999A; SE436405B; NL8102556A; DK158143B; FI74653C; GB2076734B; JPH0124045B2

Description

PLM, AB Malmö, Schweden _o PP 559

Rohrförmiger Rohling sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung desselben

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen rohrförmigen Rohling aus Polyäthylenterephthalat oder damit vergleichbarem Werkstoff mit einer Wand von in der Hauptsache amorphem Werkstoff, wobei in der Wand des Rohlings eine rundumlaufende Nut angeordnet ist, in deren Boden die Wand eine reduzierte Werkstoffdicke aufweist.

In dem schwedischen Patenantrag Nr. SE 8004003-3 ist beschrieben, wie ein rohrförmiger Vorrohling aus Polyäthylenterephthalat oder damit vergleichbarem Werkstoff in einen Körper aus monoaxial orientiertem Werkstoff umgeformt wird. Beim Umformvorgang werden die Übergangszonen zwischen amorphem Werkstoff und orientiertem Werkstoff mit Hilfe mechanischer Formungsorgane in Axialrichtung des Vorrohlings verschoben. Die mechanischen Organe bestehen aus Ziehringen, die den Vorrohling umschließen und mit einem im Inneren des Vorrohlings angeordneten Dorn während des Umformvorganges zusammenwirken.

In einer wahlweisen Ausführungsform der in oben angegebenem Patentantrag beschriebenen Erfindung beginnt der Umformvorgang in einer in der Vorrohlingwand angeordneten Ausgangsnut. Ein Vorrohling mit ausgebildeter Ausgangsnut wird im weiteren als Rohling bezeichnet. Der Rohling ist somit ein Zwischenprodukt, das während des Umformens des Vorrohlings in den Körper gebildet wird.

In dem angegebenen "Patentantrag ist angegeben, daß die Ausgangsnut dadurch hergestellt wird, daß mechanische Organe in dem Bereich, wo die Nut geformt werden soll, eine äußere Druckkraft gegen den amorphen Werkstoff des Vorrohlings ausüben, während gleichzeitig axial gerichtete Streckkräfte den Werkstoff in diesem Bereich beaufschlagen. Die mechanischen Organe vermindern nach und nach die Werkstoffdicke in dem genannten Bereich, was bedeutet, daß die axiale Streckkraft je Flächeneinheit in der Querschnittsfläche durch den Bereich, wo die Werkstoffdicke reduziert . wird, nach und nach zunimmt. Die axialen Streckkräfte sind auf die Werkstoffeigenschaften auf solche Weise abgestimmt, daß ein Fließen beim Werkstoff im Boden der Nut in der Endphase des Formungsvorgangs der Nut eintritt. Das Umformen des Vorrohlings erfolgt weiterhin bei einer Temperatur im Bereich oder unterhalb der Glasumwandlungstemperatur des Vorrohlings, im nachhinein TG genannt. In der Regel hat der Vorrohling bei Beginn des Formungsvorganges der Nut eine Temperatur wesentlich unterhalb der TG und vorzugsweise Raumtemperatur. Es ist vorausgesetzt, daß die im Zusammenhang mit dem Formungsvorgang durchgeführte mechanische Arbeit eine Erhöhung der Werkstofftemperatur mit sich führt, was wiederum die

25. Neigung des Werkstoffes zum Fließen beeinflußt.

Vorliegende Beschreibung erläutert im einzelnen teils den oben angegebenen Umformungsvorgang des Vorrohlings in den Rohling und teils eine Vorrichtung zur Herstellung der Nut.

Die Nut des Rohlings bildet den Ausgangsbereich bei einem anschließenden, axialen Orientieren von in der Hauptsache amorphem Werkstoff im Rohling und mit einer axialen Verlängerung desselben zur Herstellung des Körpers. Der sich bei der Herstellung der Nut ergebenden Werkstoffdicke in der Werkstoffwand im Boden der Nut entspricht im großen ganzen die Werkstoffdicke, die die in der Axial richtung orientierten Werkstoffabschnitte des Körpers erhalten. Eine Voraussetzung zum Erreichen dieser Dicke bei der Werkstoffwand beim Umformvorgang des Rohlings in den Körper ist somit, daß die Ziehringe in ihrer Ausgangsstellung im Verhältnis auf die Lage des Rohlings eine Stellung einnehmen, die bei Verschieben der Ziehringe in Axial richtung des Rohlings die erforderliche Werkstoffreduzierung und damit die vorschriftsmäßige Werkstoffdicke beim Körper erbringen. In einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß bei der Werkstoffwand im Boden der Nut die zur Axial richtung des Vorrohlings gerichtete Fläche (Innenfläche) in der Hauptsache bündig mit den Innenflächen der umgebenden amorphen Werkstoffabschnitte liegt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Ziehringe die Möglichkeit haben, die oben angegebene Ausgangsstellung einzunehmen.

Bei einer wahlweisen Ausführungsform der Erfindung erfolgt das abschließende Umformen der Nut auf die Weise, daß die Ziehringe beim Anordnen in der Ausgangsstellung die Verschiebung der Werkstoffwand im Boden der Nut in Richtung zur Axialrichtung des Vorrohlings bewirken, die erforderlich ist, um die in vorhergehendem Abschnitt genannte Lage der Werkstoffwand zu erhalten.

40.

Bei Anwendung der Erfindung entsteht ein Rohling mit einer rundumlaufenden Nut, in deren Boden die Wand eine im Verhältnis zu den umgebenden Werkstoffabschnitten reduzierte Dicke aufweist. Die Wanddicke im Boden der Nut ist hierbei gleich der Dicke, die ein Bogen oder eine Platte aus dem die Nut umgebenden Werkstoff und von einer mit den die Nut umgebenden Werkstoffabschnitten übereinstimmenden Dicke bei einem monoaxialen freien Ziehen bis zum Fließen mit dem Werkstoff bei einer Ausgangstemperatur erhält, die mit der Temperatur übereinstimmt, die der Werkstoff im Boden der Nut hat, unmittelbar bevor er während der Endphase des Formungsvorgangs der Nut in den angegebenen Fließzustand kommt. Der Werkstoff in der Wand im Boden der Nut hat eine Kristallisation im Bereich 10-30 % und vorzugweise im Bereich 10-17 %.

Ein Rohling mit einem Werkstoffbereich im Boden der Nut mit einer Orientierung und einer evtl. ergänzenden thermischen Kristallisation, die eine vollständige Kristallisation von im vorhergehenden Satz angegebener Größe bewirkt, eignet sich gut zum Umformen in einen Körper. Bei der weiteren Reduktion der Wandddicke der die Nut umgebenden Teile des Rohlings dadurch, daß dieser Werkstoff zum Fließen gebracht wird, entsteht ein Werkstoffbereich von reduzierter Werkstoffdicke, der sich aus dem vom Boden der Nut gebildeten Ausgangsbereich und den angrenzenden Bereichen von reduzierter Werkstoffdicke zusammensetzt. Der auf diese Weise zusammengesetzte Werkstoffbereich bildet im vorkommenden Fall nach einer ergänzenden thermischen Kristallisation einen in mechanischer und thermischer Hinsicht im großen ganzen einheitlichen Werkstoffbereich.

Dadurch, daß man diesen Werkstoffbereich bei der Herstellung von z. B.

einer Flasche die Mündung und den Halsabschnitt der Flasche bilden läßt, ergibt sich die Möglichkeit zur Herstellung einer Flasche mit wesentlich verbesserten Eigenschaften in bezug auf Festigkeit und Temperaturbeständigkeit, während gleichzeitig die Werkstoffdicke in den Mündungs- und Halsabschnitten verglichen mit den bei bisher angewandten Lösungen erreichten Ergebnissen reduziert ist.

Ein besonderer Vorteil der Nut liegt in der Möglichkeit, Werkstoffbereiche von reduzierter„Wanddicke zu erbringen, die symmetrisch um die Nut liegen. Dies ist von Bedeutung für die Möglichkeit, den Körper für solche Anwendungsfälle zu verwenden, wo er in einem oder mehreren Vorgängen in zwei gegeneinander gerichtete Behälter, z. B. Flaschen, umgeformt wird.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird die schrittweise Reduktion der Werkstoffdicke mit Hilfe einer Anzahl von Rollen bewirkt, während bei gewissen Anwendungsbeispielen lediglich eine Rolle zur Anwendung kommt. Beim Formen der Nut erfolgt ein Verschieben der Rolle bzw. Rollen in Umkreisrichtung des Vorrohlings hei schrittweisem Vermindern des Abstandes zur Axialrichtung des Rohlings, während gleichzeitig der gegen die Rollen anliegende Werkstoff den vorgenannten Streckkräften ausgesetzt ist.

Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung kommen drei Rollen zur Anwendung, wobei diese Rollen während des Formungsvorgangs der Nut schrittweise bis zum Anliegen gegen die Vorrohlingwand und anschließend weiter in Richtung zur Axialrichung des Vorrohlings ver-

schoben werden. Die Rolle, die zuerst mit der Vorrohlingwand in Berührung kommt und den Formungsvorgang der Nut einleitet, hat eine verhältnismäßig kle^:ine Anliegefläche. Danach wird die zweite Rolle bis zürn Anliegen in der von der ersten Rolle geformten, verhältnismäßig flachen Nut gebracht, wobei sich gleichzeitig die Nut in Axial richtung verbreitert. Die zweite Rolle bewirkt eine Vertiefung der Nut bei gleichzeitiger Reduktion der Werkstoffdicke im Boden der Nut bis auf einen Wert, der mit sich führt, da3 die Streckkräfte je Flächeneinheit ausreichend hoch sind, damit das vorgenannte Fließen des Werkstoffes eintreten kann. Hierbei erfolgt ein verhältnismäßig symmetrisches Strecken des Werkstoffes bei gleichzeitiger Dickenreduktion desselben, was bedeutet, dass sich die Innenfläche der Werkstoffwand im Boden der Nut in Richtung von der Axial richtung des Vorrohlings ein bisschen verschiebt. Die dritte Rolle dient als Formungsrolle und verschiebt die Werkstoffwand in eine Stellung, bei der deren Innenfläche im großen ganzen bündig mit den Innenflächen der umgebenden Werkstoffabschnitte liegt.

Bei einer wahlweisen Ausführungsform der Erfindung kommt anstelle der Rollen ein ausgestrecktes Formungsorgan zur Anwendung, das eine Kante aufweist, gegen die der Vorrohling bei einer Verminderung des Abstandes der Kante zur Axial richtung des Vorrohlings rollt. Die Kante hat vorzugsweise einen abschließenden Abschnitt von einer Breite, einer Länge und einer Lage, die bei dem relativen Verschieben im Verhältnis zum Vorrohling eine entsprechende Wirkung auf den Werkstoff im Boden der Nut ausübt wie die im vorhergehenden Abschnitt beschriebene dritte Rolle. Das Formungsorgan ist vorzugweise ringförmig ausgeführt,

7 /IS,

wobei die Formungskante auf der Innenseite des Ringes angeordnet ist. Diese Ausführungsform erleichtert sowohl die Steuerung und Verschiebung des Vorrohlings als auch die Steuerung der Bewegungen des Vorrohlings im Verhältnis zum Formungsorgan.

Gemäß der Erfindung wird während des Formungsvorgangs der Nut in der Regel ein mittiger Dorn im Inneren des Vorrohlings angeordnet. Hierbei besitzt der Dorn einen mittigen Abschnitt, der als Stützorgan für die Werkstoffwand des Vorrohlings in dem Bereich dient, wo die Nut geformt wird. Im Anschluß an die beiden Enden des Vorrohlings ist der Dorn

TO weiterhin mit Abschnitten versehen, die ebenfalls als Stützorgane für die Vorrohlingwand dienen, um zu verhindern, dass der Vorrohling von den Fixierungsorganen verformt wird, die der Vorrohling im Zusammenhang mit dem Anbringen der vorgenannten Streckkräfte beim Formungsvorgang der Nut umgreifen. Die Fixierungsorgane sind außerdem erforderlich, um eine Steuerung des Vorrohlings im Verhältnis zum Formungsorgan bzw. zu den Formungsorganen während der Herstellung der Nut sicherzustellen.

Die Erfindung eignet sich vorzugsweise für die Herstellung von Rohlingen aus thermoplastischen Kunststoffen, vom Typ Polyester oder Polyamid. Beispiele solcher Werkstoffe sind Polyäthylenterephthalat, Polyhexamethylen-Adipamid, Polycaprolactam, Polyhexamethylen-Sebacamid, Polyäthylen-2,6- und 1,5-Naphthalat, Polytetramethylen-1,2-Dioxybensoat und Copolymere von ethylenterephthalat, fithylenisophthalat und ähnlichen Polymeren. Die Beschreibung der Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf Polyäthylenterephthalat, im weiteren häufig mit PET bezeichnet, aber die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht ausschließlich auf die

Anwendung weder dieses Werkstoffes noch anderer, bereits genannter Werkstoffe, sondern sie eignet sich auch für viele andere thermoplastische Kunststoffe.

Die in der bisherigen Darlegung im Anschluß an PET und auch im weiteren im Anschluß an diesen Werkstoff angegebenen Werte für die Kristallisation beziehen sich auf die in der Veröffentlichung „Die makromolekulare Chemie" 176, 2459-2465 (1975) einsehbare Theorie.

Eine nähere Beschreibung der Erfindung erfolgt im Anschluß an eine Anzahl von Abbildungen, wobei

TO Abb. 1 a-d in übersichtlicher Weise den Vorgang beim Formen eines

Rohlings aus einem rohrförmigen Vorrohlings zeigt,

Abb. 2 a, b in Teil vergrößerung den abschließenden Formungsvorgangs der Nut im Rohling zeigt,

Abb. 3 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,

Abb. 4 eine perspektivische Darstellung einer wahlweisen Ausführungsform der Erfindung zeigt,

Abb. 5 a, b eine Querschnitt-Teil vergrößerung der Ausführungsform

gemäß Abb. 3 mit der Anordnung der Formungsrollen zeigt,

Abb. 6 eine Axialschnitt-Teilvergrößerung einer Fixierungsund Ziehvorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen gemäß Abb. 3 oder Abb. 4 zeigt.

Aus den Abbildungen 1 a-d ist das Prinzip der Erfindung erkenntlich, gemaß dem ein Vorrohling 10 aus in der Hauptsache amorphem Werkstoff durch einen Umformungsvorgang mit einer rundumlaufenden Nut 12 auf die Weise versehen wird, . daß eine Anzahl von Formungsrollen 31, 32, 33 nach und nach gegen den Vorrohling angesetzt und gleichzeitig in Umkreisrichtung des Vorrohlings und rechtwinklig zur Axialrichtung des Vorrohlings verschoben wird. Die Kinweisziffer 17 bezeichnet einen Vorrohling, bei dem die Formung der Nut eingeleitet worden ist, die Hinweisziffer 18 einen Vorrohling, bei dem im Boden der Nut ein Fließen des Werkstoffes eingetreten ist, und die Hinweisziffer 19 einen aus dem Vorrohling 10 geformten Rohling, bei dem die Nut 12 ihre endgültige Form erhalten hat. Mit dem Buchstaben b ist die Hälfte der Verlängerung bezeichnet, der den Vorrohling beim Umformen in den Rohling 19 unterzogen wird.

Ein Dorn 20 ist im Inneren des Vorrohlings angeordnet und mit einem mittigen Dornteil 22 und äußeren Dornteilen 21 a, b versehen. Weiterhin hat der Dorn eine Achse 23, auf der die äußeren Dornteile verschoben werden können. In den Abbildungen nicht gezeigte Federn versuchen, die äußeren Dornteile 21 in den in Abb. 1 a dargestellten Stellungen zu halten. Weiterhin sind Fixierungsorgane 34 a, b zum Festhalten der äußeren Abschnitte des Vorrohlings auf die Weise angeordnet, daß die Abschnitte zwischen den Fixierungsorganen und den äußeren Dornteilen 21 a, b eingeklemmt werden. Die Fixierungsorgane sind außerdem so

JIZI ΟΖΟ

ausgeführt, daß sie bei gleichzeitiger Fixierung des Vorrohlings durch das soeben genannte Einklemmen in Axial richtung des Vorrohlings verschoben werden können. Diese Bewegung ist mit dem Pfeil H gekennzeichnet, der gleichzeitig die axial gerichteten Streckkräfte versinnbildlicht, mit denen die Fixierungsorgane den Werkstoff im Vorrohling beaufschlagen.

Bei Anwendung der Erfindung wird der Vorrohling 10 über den Dorn bis zum Anschlag gegen eine Anschlagfläche 35 beim Fixierungsorgan 34 a geschoben. Auf diese Weise ist die exakte Axiallage des Vorrohlings auf dem Dorn gewährleistet. Die Fixierungsorgane umgreifen die Enden des Vorrohlings, wonach die Fixierungsorgane von Antriebsorganen betätigt werden, um axial gerichtete Streckkräfte im Werkstoff des Vorrohlings zu bewirken. Die Formungsrollen 31-33 werden anschließend bis zum schrittweisen Anliegen gegen die Vorrohlingwand und weiter rund um den Vorrohling in dessen Umkreisrichtung gebracht, während sie gleichzeitig rechtwinklig zur Axial richtung des Vorrohlings verschoben werden. Die Formungsrone 31, die zuerst mit der Vorrohlingwand in Berührung kommt und den.Formungsvorgang der Nut einleitet, hat eine verhältnismäßig kleine Anliegefläche. Danach wird die zweite Formungsrolle 32 zum Anliegen gegen den Werkstoff in der von der ersten Formungsrolle geformten, verhältnismäßig flachen Nut angesetzt, wobei sich gleichzeitig die Nut in Axial richtung verbreitert. Die zweite Formungsrolle bewirkt eine Vertiefung der Nut bei gleichzeitiger Reduktion der Werkstoffdicke im Boden der Nut bis zu einem Wert, der bewirkt, daß die Streckkräfte .beim Werkstoff 15 im Boden der Nut ausreichend hoch sind,

damit ein Fließen des Werkstoffes eintreten kann. Hierbei vermindert sich die Dicke des Werkstoffes, während sich gleichzeitig dessen Innenfläche'vom mittigen Dornteil 22 ein bisschen entfernt. Die dritte Formungsrone 33, deren Form der endgültigen Form der herzustellenden Nut entspricht, verschiebt danach den Werkstoff 15 im Boden der Nut bis zum Anliegen gegen den mittigen Dornteil 22, wodurch die innere Begrenzungsfläche für den Werkstoff 15 im Boden der Nut in der Hauptsache bündig mit den umgebenden Innenflächen des hergestellten Rohlings liegt. Bei Beginn des Formungsvorganges der Nut hat der Werkstoff eine Temperatur unter dem Bereich der Glasumwandlungstemperatur (TG) des Werkstoffes.

Die Abb. 2 a, b zeigt in Teil vergrößerung die Endphase des Formungsvorganges der Nut. Zusätzlich zu den im Anschluß an Abb. 1 a-d bereits aufgeführten Hinweisbezeichnungen ist die ursprüngliche Dicke der Werkstoffwand mit a bezeichnet und die Dicke der Werkstoffwand im Boden der Nut mit d.

In Abb. 3 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Anwendung der Erfindung erkenntlich, bei der Formungsrollen als Formungsorgane dienen. Ein Stativ 40 ist mit einer mittigen Antriebswelle 41 versehen, auf der eine Anzahl von Haltern 43 a-d angeordnet ist. Ein Schrittmotor 42 dient als Antrieb der mittigen Antriebswelle und verschiebt die Formungsstationen in die Stellungen, die in der Abbildung mit I-IV bezeichnet sind. Die Halter tragen eine Anzahl von Organen, die Formungsstationen bilden, in denen der Vorrohling in den Rohling umgeformt wird. In der Abbildung, ebenso wie in der anschließenden Abbildung 4, sind die Organe der Formungstationen mit Hinweisziffern bezeichnet, die die Zusatzkennbuchstaben a, b, c oder d tragen, die angeben, daß die Organe einer besonderen Formungsstation zugeordnet sind.

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Eine Tragachse 44 ist an dem jeweiligen Halter befestigt und trägt ein erstes Fixierungsorgan 67, das in den Stellungen I und IV mit Hilfe eines Antriebsorganes 72 bis zum freien Ende der Tragachse 44 verschoben worden ist. Ein Antriebsorgan 74 ist über einen Hebel 78 mit dem ersten Fixierungsorgan 67 so verbunden, daß es das eine Ende des umzuformenden Vorrohlings 10 bzw. des geformten Rohlings 19 fixiert. Ein zweites Fixierungsorgan ist im Halter 43 angeordnet. Ein Antriebsorgan 75 ist über einen Hebel 79 zwecks Fixierung des anderen Endes des Vorrohlings angeschlossen. Ein erstes und ein zweites Drucklager 97, sind weiterhin zwischen den beiden Fixierungsorganen auf solche Weise angeordnet, daß sie ein Gehäuse 56 umschließen, in dem die Formungsrollen 31-33 angeordnet sind. In der Abbildung erkennt man weiterhin die Antriebsorgane 46, die über Hebel 47 die bereits genannte Bewegung der Formungsrollen rechtwinklig zur Axial richtung des Vorrohlings bewirken. Antriebsorgane 76 bewirken über ein Gestängesystem und Exzenter 95 ein Verschieben der Drucklager 97, 98 in Axial richtung des Dorns. Zu jeder Formungsstation gehört weiterhin ein eigenes Antriebsorgan 45 zwecks Rotation des Dorns 20 und somit des Vorrohlings, der durch die Fixierungsorgane 67, 68 gegen den Dorn fixiert ist.

In Abb. 3 erkennt man schließlich eine Zuführvorrichtung für Vorrohlinge 10 zum ersten Fixierungsorgan 67, wenn sich die Formungsstation in der Stellung I befindet. Zu dieser Vorführvorrichtung gehören ein Vorschubrad 65, das mit einem Vorrohlingträger 64 und einem Ein-/ Ausgabeorgan 66 kombiniert ist.

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Die Abb. 4 zeigt eine wahlweise Ausführungsform einer Vorrichtung zur Anwendung der Erfindung, bei der die Formungsroilen durch ein ausgestrecktes Formungsorgan 60 mit einer Kante 61 ersetzt worden ist. Die Kante bildet eine rundumlaufende Begrenzungsfläche mit unterschiedlicher Breite und unterschiedlichem Abstand zur Mitte. Ein Teil der Begrenzungsfläche ist von einer Länge entsprechend zumindest dem Umkreis des Vorrohlings, wobei dieser Teil außerdem eine Form hat, die der Form der Nut nach abgeschlossenem Formungsvorgang entspricht.

Das Formungsorgan 60 ist in einem in der Hauptsache kreisrunden Haltering 59 angeordnet. In der Abbildung nicht dargesellte Antriebsorgane können das Formungsorgan um seine Längsachse drehen.

Auf einer Bodenplatte 62 ist ein Stativ 63 angeordnet. Das Stativ hat eine mittig angeordnete öffnung 58. Im Anschluß an die Öffnung sind Vorschubräder 65, Vorrohlingträger 64 und Ein-/Ausgabeorgane 66 in Übereinstimmung mit der Beschreibung zu Abb. 3 angeordnet.

Eine Anzahl (4 1n der Abb.) Tragarme 69 ist im Anschluß an das Stativ 63 und über eine Lagerung 71 so auf Gleitachsen 7U angeordnet, daß sich die Tragarme von einer Stellung neben dem Stativ 63 in eine Stellung in Nähe des Formungsorgans 60 und wieder zurück zur erstgenannten Stellung verschieben lassen.

An seinem anderen Ende ist der jeweilige Tragarm mit mit einem ersten Fixierungsorgan 67 in Übereinstimmung mit dem ersten Fixierungsorgan gemäß der Beschreibung im Anschluß an Abb. 3 versehen.

Die Gleitachse 70 ist außerdem über eine Lagerung 77 im Stativ 63 so gelagert, daß sie von einem Antriebsorgan 73 zwischen einer Stellung, in der sich das erste Fixierungsorgan 67 mittig in der Stativöffnung 58 befindet, und einer zweiten Stellung, deren Lage im großen ganzen der Lage der Kante 61 beim Formungsorgan 60 entspricht, gedreht werden kann.

Tragorgane 69 sind am Stativ 63 befestigt. An jeder diesen Tragorgane 69 ist ein erster Fixierungsorgan 67 angeordnet, der mit einem zweiten Fixierungsorgan 68 im Anschluss an ein zweites und ein erstes Drucklager 98, zusammenwirkt. Das zweite Fixierungsorgan und die Drucklager haben eine solche Stellung, dass sie, wenn das erste Fixierungsorgan 67 in seine Stel ung in der Nähe des Formungsorgans 60 verschoben ist, zusammen mit dem ers ten Fixierungsorgan eine Formungsstation für einen Vorrohling 10 bilden. Die Antriebsorgane 74-76 mit ihren Gestängesystemen sind in Ubereinstimmun mit Abb. 3 für die Fixierungsorgane 67, 68 und für die Drucklager 97,98 angeordnet. Die Hinweisziffern für diese Gestängesysteme entsprechen den Hinweisziffern in Abb. 3. Die Hinweisziffern 78 und 79 bezeichnen Hebel für das erste bsw. das zweite Fixierungsorgan 67 bzw. 68. Die Hinweisziffe 88 bezeichnet ein Hebel, der die Organe beeinflusst, die die Streckung des

Vorrohlings bewirken.

In Abb. 5 a und b, wo Abb. 5 b den Schnitt 5 b-5b in Abb. 5 a zeigt, d. h. einen Schnitt quer durch den Vorrohling 10 bzw. längs der Axialrichtung des Vorrohlings bei einer Vorrichtung gemäß Abb. 4, zeigt den Aufbau des eigentlichen Formungsorgans, wenn dieses mit Formungsrollen ausgeführt ist. In einem ringförmigen Gehäuse 50 ist ein Tragorgan 48 angeordnet, mit dem der Hebel 47 fixiert ist. Das Tragorgan ist im Gehäuse 50 drehbar. Eine Anzahl von Führungsrollen 49 ist im Tragorgan 48 gelagert und bewegt sich mit diesem. Die Formungsrollen 31-33

sind in Formungsrollenhal tern 51 gelagert. Die Formungsrollenhalter haben eine Führungsfläche 52, gegen die die jeweilige Führungsrolle 49 anliegt. Die Führungsrollenhalter sind drehbar um eine Lagerung 53 angeordnet. Eine Rückholfeder 54 bringt die Formungsrollenhalter zurück in eine Ruhestellung, in der der Vorrohling 10 unbehindert an den Formungsronen vorbeigeführt werden kann. Die Formungsrollenhalter 51 sind auf einem Ring 55 angeordnert, der an dem ringförmigen Gehäuse 50 befestigt ist.

Die Abb. 6 zeigt einen Schnitt in Axial richtung des Vorrohlings 10 des Teiles einer Formungsstation, die die Fixierung eines der Enden des Vorrohlings bewirkt. In der Abbildung ist der Vorrohling auf dem Dorn angeordnet.

Die Hinweisziffer 25 bezeichnet eine Verlängerung der Dornachse 23. Diese Verlängerung ist in einer Lagerung 99 gelagert. Bei der Ausführungsform, bei der Formungsrollen zur Anwendung kommen, ist die Verlängerung 25 mit dem Antriebsorgan 45 verbunden, während bei der wahlweisen Ausführung, bei der der Formungsvorgang mit einem ausgestreckten Formungsorgan durchgeführt wird, der Dorn in der Lagerung 99 frei läuft. Die Hinweiszahl 81 bezeichnet ein festes Gehäuse, in dem die Lagerung 99, ebenso wie die übrigen Organe im Anschluß an die Fixierungsorgane und Streckungsorgane für den Vorrohling 10, eingebaut ist.

Der bereits genannte Hebel 79 ist an einem Mitnehmerorgan 82 befestigt, das bei Bewegung des Hebels· in den Gewindeteil 83 eingeschraubt wird und gleichzeitig den Spannkonus 94 nach innen über die Fixierungsbacken

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85 zieht. Hierbei wird der Vorrohling zwischen den Fixierungsbacken und den äußeren Dornteilen 21 eingeklemmt. Die Fixierungsbacken sind weiterhin in einem Halter 38 angeordnet, über die Lagerungen 87, 84 können sich der Halter 38 und auch der Spannkonus 94 drehen, wenn sich der Vorrohling 10 dreht.

Der bereits genannte Hebel 88 ist an einem Mitnehmer 89 befestigt, der sich bei Verschieben des Hebels aus einem Halter 90 schraubt und ein Drucklager 91 gegen den Gewindeteil 83 verschiebt und diesen in das feste Gehäuse bewegt. Hierbei wird der Vorrohling 10 durch die Fixierungsbacken 85 einer Zugkraft ausgesetzt. Der Gewindeteil 83 ist durch den Anschlagstift 93 gegen Verdrehen gesichert.

Beim Umformen eines Vorrohlings 10 in einen Rohling 19 unter Anwendung der in Abb. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird ein Vorrohling 10 mit Hilfe der Vorschubräder 65, des Vorrohlingträgers 64 und des Ein-/Ausgabeorgans 66 durch ein abschließendes axiales Verschieben in das erste Fixierungsorgan 67 a eingegeben. Das Antriebsorgan 74a beaufschlagt das Fixierungsorgan auf solche Weise, daß der Vorrohling vom ersten Fixierungsorgan sicher festgehalten wird, wobei dieses Fixierungsorgan gleichzeitig mit Hilfe des Antriebsorganes 72 a bis zum Anliegen gegen das erste Drucklager 97 gebracht wird, während gleichzeitig der Vorrohling zwischen den Formungsrollen 31-33 eingebracht wird (vgl. Abb. 5a, b). Gleichzeitig wird das gegenüberliegende Ende des Vorrohlings bis zum Anschlag gegen die Anschlagfläche 35 des zweiten Fixierungsorgans 68 a (in der Abbildung verdeckt) gebracht.

Das Antriebsorgan 75 beaufschlagt danach das zweite Fixierungsorgan, so daß dieses das Ende des Vorrohlings fixiert.

Betätigt vom Antriebsorgan 46 a bewegen sich nun die Forniungsrol len in Übereinstimmung mit der oben aufgeführten Beschreibung im Anschluß an Abb. 5 a, b zwecks Formung der Nut 12 in Richtung rechtwinklig zur Axialrichtung des Vorrohlings. Unter Einwirkung des Antriebsorganes 76 a wird gleichzeitig der Werkstoff auf bereits beschriebene Weise mit Streckkräften beaufschlagt, wobei ein Fließen im Werkstoff eintritt, wenn die Werkstoffdicke im Boden der Nut einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Hierbei wird der Vorrohling gestreckt. Der Formungsvorgang wird anschließend dadurch abgeschlossen, daß die Formungsrolle 33 den Werkstoff . im Boden der Nut bis zum Anliegen gegen den Dorn verschiebt und hierdurch die endgültige Form der Nut festlegt. Die relative Bewegung zwischen den Formungsrollen und dem Vorrohling ergibt sich dadurch, daß das Antriebsorgan 45 a, nachdem die beiden Enden des Vorrohlings vom ersten bzw. vom zweiten Fixierungsorgan fixiert worden sind, den Dorn im Inneren des Vorrohlings dreht, wobei sich auch der Vorrohling selbst dreht.

Der oben beschriebene Verfahrensablauf findet gleichzeitig statt, wie der Schrittmotor 42 die Formungsstation schrittweise von Stellung I in Stellung IV in der Abbildung verschiebt.

In Stellung IV werden die Formungsrollen in ihre Ausgangsstellungen gebracht, wobei gleichzeitig das Festhalten des Vorrohlings durch das zweite Fixierungsorgan endet. Danach verschiebt das Antriebsorgan 72 a das erste Fixierungsorgan 67 a zurück in die Stellung, in der sich das Fixierungsorgan befand, als der in den nun fertiggestellten Rohling 19 a umgeformte Vorrohling dem Fixierungsorgan 67 a zugeführt wurde.

Das Antriebsorgan 74 a geht in seine Ausgangsstellung zurück, und die Fixierung des Endes des Rohlings endet, wonach ein neuer Vorrohling 10 in axialer Richtung*und bei gleichzeitigem Ausstoßen des geformten Rohlings 19 a in das erste Fixierungsorgan eingeführt wird.

Bisher wurde beschrieben, wie eine der Formungsstationen zum Umformen des Vorrohlings in einen Rohling verwendet wurde. Hieraus geht hervor, daß jede einzelne der Formungsstationen der Vorrichtung einen Vorrohling auf entsprechende Weise wie vorher beschrieben umformt. Obwohl die Abbildung eine Ausführung mit vier Formungsstationen zeigt, besteht die Möglichkeit, eine Vorrichtung gemäß Abb. 3 mit einer größeren oder kleineren Anzahl von Formungsstationen auszuführen.

Die Beschreibung bezieht sich weiterhin auf die Anwendung von drei Formungsronen, die die Nut schrittweise formen. Abhängig von z. B. Breite und Form der herzustellenden Nut beinhaltet der Erfindungsgedanke die Möglichkeit einer Verwendung einer sowohl kleineren als auch größeren Anzahl Formungsrollen.

Beim Umformen eines Vorrohlings 10 in einen Rohling 19 bei Anwendung der in Abb. 4 dargestellten Ausführungsform wird der Vorrohling 10 auf entsprechende Weise, wie vorher im Anschluß an Abb. 3 beschrieben, eingebracht, wonach das erste Fixierungsorgan 67 a vom Antriebsorgan 73 a in die gestrichelte Stellung in der Abbildung bringt. Das Antriebsorgan 72 a verschiebt danach das Fixierungsorgan in eine Stellung in der Nähe¹ des ausgestreckten Formungsorgans 60, wo es zusammen mit dem zweiten

Fixierungsorgan 68 a und den dazwischenliegenden Organen, wie Mitnehmer 89 und Halter 90, das zusammengesetzte Organ zum Festhalten des Vorrohlings während dessen Umformen in den Rohling bilden.

Auf die Weise, wie oben im Anschluß an Abb. 6 beschrieben ist, wird nun das zweite Ende des Vorrohlings fixiert, wobei der Werkstoff in dem Bereich, wo die Nut hergestellt werden soll, mit axial gerichteten Streckkräften beaufschlagt wird.

Antriebsorgane verdrehen das ausgestreckte Formungsorgan 60, das, als der Vorrohling in die soeben angegebene Stellung gebrächt wurde, eine

1.0 Stellung einnahm, bei der die Kante 61 des Formungsorganes ein axiales Verschieben des Vorrohlings nicht behinderte. Während der Drehbewegung wird die Kante 61 schrittweise immer näher zur Mitte des Vorrohlings versetzt, wobei der Vorrohling bei gleichzeitiger Formung der Nut gegen die Kante abrollt. Auf entsprechende Weise, wie bereits beschrieben wurde, tritt nach einer gewissen Zeit ein Fließen im Werkstoff im Boden der Nut ein. Die endgültige Form der Nut wird auf die Weise festgelegt, daß der Werkstoff im Boden der Nut zumindest während einer vollen Umdrehung des Vorrohlings gegen eine Kante anliegt, deren Lage und Form bewirken, daß die Werkstoffwand gegen den mittigen Abschnitt des Dorns gedrückt wird, während gleichzeitig die endgültige Form der Nut festgelegt wird.

Bei der weiteren Drehbewegung des aus gestreckten Formungsorgans entfernt sich die Kante 61 erneut vom Werkstoff des nun geformten Rohlings, der Rohling wird nicht mehr vom zweiten Fixierungsorgan festgehalten, und das erste Fixierungsorgan wird erneut in die Stellung

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gebracht, die es hatte, als der Vorrohling, der nun den Rohling darstellt, eingebracht wurde. Die Fixierung des geformten Rohlings endet, und ein neuer Vorrohling wird in axialer Richtung bei gleichzeitigem Ausstoßen des geformten Rohlings in das erste Fixierungsorgan eingeschoben.

Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung besteht die Möglichkeit,

die Vorrichtung im Unterschied zu der in der Abbildung dargestellten

Vorrichtung mit einer kleineren oder gößeren Anzahl von Formungsstationen auszuführen.

Der Werkstoff im Boden der Nut nimmt eine Kristallisation von höchstens ca. 17 % an, die durch ergänzende thermische Kristallisation höchstens ca. 30 % erreichen kann, ohne daß Probleme auftreten, wenn der Rohling in weiteren Vorgängen in andere Produkte umgeformt wird.

Die Erfindung eignet sich vorzugsweise zur Anwendung bei der Herstellung von Gegenständen aus thermoplastischen Kunsstoffen vom Typ Polyester oder Polyamid. Beispiele für solche Werkstoffe wurden im einleitenden Teil der Beschreibung aufgeführt.

über obenstehende Beschreibung hinaus geht die Erfindung auch aus beiliegenden Patentansprüchen hervor.

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Claims

PP 559

PATENTANSPRÜCHE

Rohrförmiger Rohling (19) aus Polyäthylenterephthalat oder damit vergleichbarem Werkstoff, hergestellt aus einem Vorrohling (10) aus in der Hauptsache amorphem Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des Vorrohlings eine rundumlaufende

Nut (12) hergestellt ist, in deren Boden der Werkstoff (15) eine Dicke (d) aufweist, die der Dicke entspricht, die eine aus dem die Nut umgebenden amorphem Werkstoff bestehende und der Dicke (a) der die Nut umgebenden Werkstoffabschnitte entsprechenden dicken Platte bei monoaxialem

freien Ziehen bis zum Fließen bei einer den Bereich der Glasumwandlungstemperatur (TG) des Werkstoffes untersteigenden Ausgangstemperatur erhält.
2. Rohrförmiger Rohling gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der Werkstoff (15)

in der Vorrohlingwand im Boden der Nut (12) eine Kristallisation der Größenordnung 10-30 %, vorzugweise 10-17 % , aufweist.
3. Rohrförmiger Rohling gemäß Patentanspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet,daß die Nut

(12) im Anschluß an eine der Außenflächen der Vorrohlings angeordnet ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Rohlings (19) mit einer rundumlaufenden Nut (12) gemäß Patentanspruch 1, d a durch-gekennzeichnet,daß die Wand eines rohrförmigen Vorrohlings (10) aus amorphem Werkstoff mit Hilfe eines mechanischen Formungsorgans

(31-33, 60) von einer Druckkraft beaufschlagt wird, daß das Organ in der Berührungsfläche mit dem rohrförmigen Vorrohling eine verhältnismäßig geringe Ausbreitung in Axialrichtung des Vorrohlings aufweist und eine Berührungsflächein Umkreisrichtung des Vorrohlings vorzugsweise

durch ein kontinuierliches Verschieben rund um den Vorrohl ing in Umkreisrichtung bewirkt,und daß axial gerichtete Streckkräfte mit Hilfe von äußeren Organen (34 a, b, 67, 68) den Werkstoff in dem Bereich beaufschlagen, in dem die genannten Druckkräfte wirksam werden, wobei der

Werkstoff in dem genannten Bereich eine reduzierte Dicke (d) annimmt, die der Dicke entspricht, die eine aus dem die Nut umgebenden Werkstoff bestehende und der Dicke (a) der die Nut umgebenden Werkstoffabschnitte entsprechend dicke Platte bei monoaxialem freien Ziehen bis zum Fließen

bei einer Ausgangstemperatur erhält, die unmittelbar vor dem Ziehvorgang mit der Temperatur übereinstimmt, die der Werkstoff (15) im Boden der Nut (12) unmittelbar vor dem und im Anschluß an den Abschluß des Formungsvorganges der Nut hat.
5. Verfahren gemäß Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß das mechanische Formungsorgan (31-33, 60) in Umkreisrichtung rund um den Vorrohling (10) in dem Bereich, wo die Druckkraft angesetzt wird, eine Nut (12) herstellt, in deren Boden sich die Wanddicke des

Werkstoffes (15) nach und nach vermindert, und daß die axial gerichteten Streckkräfte so gewählt werden, daß, bevor die Wand im Boden der Nut ihre endgültige Dicke (d) erreicht hat, ein Fließen beim Werkstoff bei gleichzeitiger axialer Verlängerung des Vorrohlings eintritt.
6. Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,daß die Druckkraft gegen die Vorrohlingwand mit Hilfe einer oder mehrerer Rollen (31-33), die in Unikreisrichtung des Vorrohlings im Verhältnis zum Vorrohling (10) verschoben werden, oder

über ein ausgestrecktes Formungsorgan (60), gegen das der Vorrohling (10) während in der Hauptsache dem gesamten Vorgang, bei dem die Nut hergestellt wird, abrollt, angesetzt wird.
7. Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 4-6, d a d u.r c h

gekennzeichnet,daß der Werkstoff im Vorrohling (10) im Bereich für das Formen der Nut (12) eine Ausgangstemperatur aufweist, die unterhalb des Bereiches der Glasumwandlungstemperatur (Tg) des Werkstoffes liegt.

JIZI ΟΖΟ
8. Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet,daß der Werkstoff (15)

im Boden der Nut (12), nachdem der Werkstoff einem Fließen unterzogen war, mit Hilfe eines mechanischen Endformungsorgans (33, 60) rechtwinklig zur Axial richtung des

Vorrohlings verschoben wird, um im Boden der Nut eine Werkstoffwand zu erbringen, deren Begrenzungsfläche hauptsächlich bündig mit einer der Begrenzungsflächen des rohrförmigen Rohlings bei den Teilen des Werkstoffes liegt, die ihre ursprüngliche Dicke haben.
9. Vorrichtung zur Herstellung eines rohrförmigen Rohlings (19) mit einer rundumlaufenden Nut (12) gemäß Patentanspruch 1 und ausgehend von einem rohrförmigen Vorrohling (10) aus in der Hauptsache amorphem Werkstoff, dadurch g e kennzeichnet,daß auf beiden Seiten des Werkstoffbereiches des Vorrohlings (10), in dem die Nut (12) hergestellt werden soll, Fixierungsorgane (34 a, b, 67, 68) für ein axiales Verschieben in Richtung voneinander bei unveränderter Fixierung der Vorrohlingwand angeordnet sind, um axial gerichtete Streckkräfte in der Vorrohlingwand zu

erbringen, und daß ein mechanisches Formungsorgan (31-33, 60) und gegebenenfalls ein mechanisches Endformungsorgan (33, 60) für ein Anliegen gegen die Vorrohlingwand in dem Werkstoffbereich, wo die Nut hergestellt werden soll, und zum

gleichzeitigen Verschieben in Umkreisrichtung des Vorrohlings und rechtwinklig zur Axialrichtung des Vorrohlings angeordnet sind, wobei in dem Vorrohling eine Nut von schrittweise zunehmender Tiefe geformt wird, und wobei die durch die Fixierungsorgane bewirkten axial gerichteten

Streckkräfte im Werkstoff (15) im Boden der Nut den Werkstoff bei gleichzeitiger Reduktion der Werkstoffdicke zum Fließen bringen.
10. Vorrichtung gemäß Patenanspruch 9, dadurch g e kennzeichnet,daß ein innerer Dorn (20)

mit einem mittigen Dornteil (22) und vorzugsweise zwei äußeren, in Richtung von und zum mittigen Dornteil verschiebbaren Dornteilen (21, a, b) angeordnet ist, wobei genannte Dornteile in ihrer äußeren Form der inneren Form des rohrförmigen Vorrohlings (10) entsprechen, um ein

Einbringen des Dorns im Inneren des Vorrohlings zu ermöglichen, und wobei die Dornteile als Stützflächen für die Vorrohlingwand beim Umformen des Vorrohlings mit Hilfe der Formungsorgane (31-33, 60) bzw. Fixierungsorgane (34 a, b, 67, 68) dienen.
11. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,daß das mechanische Formungsorgan (31-33, 60) und/oder das mechanische End-

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formungsorgan (33, 60) aus einer oder mehreren Rollen (31-33), beweglich mit der Axialrichtung der jeweiligen Rolle parallel der Axial richtung des Vorrohlings (10) gelagert und/oder einem ausgestreckten Formungsorgan (60) mit einer Formungskante (61), gegen die der Vorrohling bei Verminderung des Abstandes der Kante zur Achse des Vorrohlings abrollt, besteht.

1981-05-14
MG/Fgi