用于生产塑料型材的方法和装置与流程

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于生产塑料型材的方法以及一种根据权利要求9前序部分的用于生产塑料型材的装置。

背景技术：

由塑料和连续增强部制成的直塑料型材在大多数情况下连续地被制成线材，所述增强部由埋入塑料中的纤维、织物和/或针织物制成。这通常以拉挤成型法完成。为此，所述至少一个线材穿过模具。在模具中线材被设置液态塑料，该塑料随后在模具中时效硬化。离开模具的时效硬化的塑料型材通过沿着生产方向设置在模具前方的拉出装置被拉过模具并且在此同时被运走。由于塑料型材被拉出装置拉过模具，因此在所描述类型的已知方法中、尤其是在已知的拉挤成型法中只能形成直塑料型材。

在生产具有半成品或复杂纤维结构的塑料型材时，当半成品或复杂纤维结构在进入模具期间受到剧烈压缩时，会出现特殊问题。在进入模具时会出现纤维结构或纺织半成品堵塞并且由此出现材料硬化，以致过程停止或必须停止。该风险尤其是存在于纤维以锐角进入模具入口并且用于制造半成品的材料通常必须被压扁以便达到塑料型材中合理的纤维含量时。为了补救这种堵塞情况，可拉紧半成品，使得在进入时实际不能发生堵塞。但当材料尚不以塑料型材的造型存在时，仅该措施可导致材料显著扭曲以及材料中的机械应力。

技术实现要素：

本发明的任务在于，提供一种用于简单生产独特成形的塑料型材的方法和装置。

用于解决所述任务的方法具有权利要求1的特征。据此规定，所述模具包括关于塑料型材的横截面分开的至少两个模具部件，这些模具部件在时间上错开地逆着塑料型材的生产方向沿该塑料型材的一个区段运动。由于模具或模具部件本来就适配于塑料型材的二维或三维轮廓，因此它们可依循塑料型材的独特的轮廓。基于模具部件逆着生产方向相对于塑料型材在时间上错开的继续运动，已制成且时效硬化的塑料型材的一个区段至少部分从模具部件之一中脱出，且塑料型材不需要被拉过模具并由此被加载拉应力，这种拉应力如在现有技术那样不允许成形弯曲的型材。基于模具部件的交错运动，材料的压缩交替地在运动的模具部件前方进行，由此防止了增强部形成堵塞。

另外规定，所述至少两个模具部件周期性交替地、尤其是至少有时同时或隔开地逆着塑料型材的生产方向沿该塑料型材的一个区段运动。据此，首先第一模具部件逆着生产方向并且随后另一或者说第二模具部件沿塑料型材运动。但也可规定，第二模具部件已经在塑料型材上运动，而第一模具部件也还处于运动中。因此，两个模具部件可以如同越野滑雪的滑雪者那样在模具部件上运动。模具部件运动的周期性基本上由模具部件的类型和形状以及材料或待生产塑料型材决定。通过提高节拍可加速塑料型材的生产速度。

在本方法的一种优选方案中规定，所述至少两个模具部件连续或者说分步地、优选彼此平行地至少部分相对置或突出地沿塑料型材的纵轴线运动，并且尤其是仅在模具部件逆着生产方向的返回运动期间发生模具部件与塑料型材的相对运动。规定的是，模具部件能以任意方式根据待成形塑料型材的要求——优选彼此独立的——逆着生产方向沿塑料型材运动。

规定的是，塑料型材在所述至少两个模具部件在相对于其静止不动的塑料型材上运动期间被固定、优选通过至少一个保持器件被固定。为了使待成形的塑料型材在模具部件运动期间不运动，塑料型材的在生产方向上已经脱出模具部件的区段通过保持器件、尤其是夹具固定或者说保持。通过该保持可实现塑料型材的可再现生产。

根据本方法优选规定，首先第一模具部件、优选相对于模具横截面凸形的模具部件逆着生产方向沿静止不动的塑料型材运动，并且随后第二、尤其是较短的模具部件、优选相对于模具横截面凹形的模具部件做与第一模具部件同样的运动，其中，在模具部件每次逆着生产方向运动时塑料型材的新制成的区段的至少一部分从运动的模具部件中脱模或者说由其释放。

在生产相对于模具或塑料型材的纵轴线弯曲的塑料型材时规定，较短的模具部件沿弯曲型材的外半径或在弯曲型材的内半径内沿其运动。还可想到，首先凹形模具部件运动并且随后凸形模具部件运动。因此本发明方法也明确规定，可生产弯曲的塑料型材、如弓形件、弹簧或类似物，但也可生产封闭形状、如环形件、优选轮辋或者说自行车轮辋。因此本方法不局限于直型材，而是可生产任意形状的型材、尤其是弯曲型材。

根据本方法的另一种方案规定，所述至少一个保持器件在模具部件静止不动的阶段中与塑料型材脱开接触，并且所述至少两个模具部件连同塑料型材一起沿着生产方向朝向静止不动的所述至少一个保持器件运动，并且所述至少一个保持器件随后再次与塑料型材相接触以便到达初始位置。之后，模具部件为了成形型材再次逆着生产方向运动。

本发明优选进一步规定，所述至少一个保持器件在模具部件静止不动的阶段中与塑料型材脱开接触并且相对于静止不动的塑料型材朝向同样静止不动的模具部件运动、优选逆着生产方向向回运动、再次与塑料型材相接触并且随后为了到达初始位置模具部件与塑料型材和保持器件一起沿着生产方向运动。

本发明尤其是进一步规定，在模具部件运动时，将增强部在模具部件和沿着生产方向位于模具后方的料仓之间预紧、优选通过凸形或凹形模具部件被预紧，尤其是增强部以待生产的塑料型材的造型预紧。该预紧结合模具部件的交替运动导致，增强部的纤维有针对性并且牢固地、但不形成堵塞并且因此不引起夹紧地集成到塑料型材中。通过使增强部在待生产塑料型材的形状中被供应至模具入口，可确保本方法特别均匀且因此稳定和可靠的生产。

用于解决开头所述任务的装置具有权利要求9的特征。通过使所述模具包括关于塑料型材的横截面分开的至少两个模具部件，所述模具部件可在时间上错开地逆着塑料型材的生产方向沿该塑料型材的一个区段运动，可生产几乎任意的独特的塑料异型材。在此，模具可包括多个模具部件，它们平行于塑料型材的纵轴线围绕塑料型材设置并且共同构成模具。在此，模具或者说模具部件不局限于直塑料型材，而是也可具有半径以便生产弯曲或甚至环形的塑料型材。

本发明优选进一步规定，所述至少两个模具部件可周期性交替地或者说分步地、尤其是至少有时同时和/或在时间上隔开地逆着塑料型材的生产方向沿该塑料型材的一个区段运动。根据待生产的塑料型材的形状规定，基于弯曲须在塑料型材上经过较长行程的模具部件要比设置在塑料型材内半径上的模具部件更多地或在更长的区段上运动。单个模具部件逆着生产方向的运动在时间上相互协调一致。因此规定，运动暂时在时间上重合。但也可规定，当前一模具部件完全结束其运动时，下一模具部件才开始运动。

此外规定，所述至少两个模具部件可不连续或者说分步地往复运动并且在此至少部分地沿塑料型材的纵轴线相对置或突出。在其沿塑料型材运动时所述至少两个模具部件始终至少部分上下重叠，以便相互保持或支撑。通过这种方式，另一模具部件总是至少区域地具有一个表面，模具部件相对于该表面在逆着生产方向运动时建立压力并且因此可成形塑料型材。

此外，另一种优选实施例规定，至少一个模具部件构造为空心型材并且至少一个另外的模具部件构造为与该空心型材相对应的芯，并且所述至少一个空心型材和所述至少一个芯可在时间上错开地逆着塑料型材的生产方向沿塑料型材的一个区段运动，优选所述至少一个芯可在所述至少一个空心型材内运动。通过这种方式也可在往复式方法(Pilgerschrittverfahren)中生产具有增强部的管，并且增强部在进入模具时不形成纤维堵塞。在本发明的该实施例中有利的是，构造为芯的模具部件长于构造为空心型材的模具部件。因此始终是芯首先逆着生产方向运动，接着空心型材跟随芯以便成形管。

尤其是规定，在模具之外、尤其是在模具前方构造有至少一个保持器件，用于与制成的塑料型材建立可分离的夹紧连接，和/或每个保持器件可相对于塑料型材运动。该保持器件这样构造，使得其正好相应于待生产的塑料型材的形状并且因此可完全包围其。

此外，根据本发明规定，所述模具部件具有相对置的模具表面、尤其是封闭的模具表面，所述模具表面彼此对应，优选一个模具表面相对于塑料型材的横截面构造成凹形的并且相对置的模具表面相应构造成凸形的，或者所述模具表面构造成环形的，尤其是一个模具部件、优选凸形模具部件关于塑料型材的纵轴线长于另一模具部件。尤其是可想到，所述模具表面独特且任意地构造。模具表面始终平行于待生产的塑料型材的表面延伸。

根据本发明的另一种实施例规定，所述模具部件的首先运动到增强部上的侧面或端侧或者说模具部件的背离生产方向的侧面在相对置的模具表面上具有用于接纳增强部的导入斜面。所述导入斜面尤其是相对于生产方向可具有不同角度并且在其形状中由待生产的塑料型材的形状或料仓或模具部件的布置决定。

此外规定，沿着生产方向在保持器件前方设有分离单元、尤其是用于锯开成形的塑料型材的锯。由此，所生产的塑料型材可直接被切割为预定长度并被包装以便例如进行运输。由于所述切割沿着生产方向观察直接发生在保持器件前方，因此在切割时或在切割之后无需再次将型材夹紧在保持器件中，而是直接在生产中进行。

附图说明

下面参考附图详细说明本发明的优选实施例。在附图中：

图1为按本发明的装置的一种实施例的透视性示意图；

图2a为处于初始位置中的按本发明的装置一种实施例的示意图；

图2b为图2a的装置在第一工作步骤之后的示意图；

图2c为图2a装置在第二工作步骤之后的示意图；

图2d为图2a装置在第三工作步骤之后的示意图；

图2e为图2a装置在第四工作步骤之后的示意图；

图3a为处于初始位置中的按本发明的装置的另一种实施例的示意图；

图3b为图3a装置在第一工作步骤之后的示意图；

图3c为图3a装置在第二工作步骤之后的示意图；

图3d为图3a装置在第三工作步骤之后的示意图；

图3e为图3a装置在第四工作步骤之后的示意图；

图4a为处于初始位置中的按本发明的装置的另一种实施例的示意图；

图4b为图4a装置在第一工作步骤之后的示意图；

图4c为图4a装置在第二工作步骤之后的示意图；

图4d为图4a装置在第三工作步骤之后的示意图；

图4e为图4a装置在第四工作步骤之后的示意图；

图4f为图4a装置在第五工作步骤之后的示意图；

图5a为按本发明的装置的另一种实施例的在第一工作步骤之后的示意图；

图5b为图5a装置在第二工作步骤之后的示意图；

图5c为图5a装置在第三工作步骤之后的示意图。

具体实施方式

附图示意性示出了本发明的装置的实施例，其也用于实施本发明的方法。

所述装置涉及用于塑料型材10的拉挤装置，塑料型材包括位于内部的增强部11和包围该增强部的塑料12，塑料优选可以是热固性塑料(图1)。在图1的、为说明目的示出的实施例中假定，增强部11包括七个连续的线材13，所述线材由优选高抗拉强度的纤维、如碳纤维制成。但也可在塑料型材10的塑料12中埋入其它任意的增强部11、如织物和/或针织物或线材13与织物和/或针织物的组合。本发明也不局限于附图中所示的七个线材13。

借助示意性示出的装置和按本发明的方法可通过借助相应模具或相应模具部件的挤拉成形生产具有任意轮廓的塑料型材10。在附图中示例性示出一个直的塑料型材。但也明确规定，借助按本发明的装置和按本发明的方法可生产具有弯曲轮廓或半径、尤其是任意空间(三维)轮廓的塑料型材10。

图1所示的装置包括第一模具部件14和第二模具部件15，它们的模具表面16和17相应于待生产的塑料型材10的造型或者说表面形状。模具部件14和15的纵向中轴线因此正好与待生产塑料型材10相同定向。第二模具部件15的模具表面17的凸形形状在其轮廓中相应于第一凹形模具部件14的模具表面16。模具表面16和17如此协调一致，使得它们在接合状态中彼此具有间隙或者说距离18。该距离18正好相应于塑料型材10的厚度。第一模具部件14的凹形模具表面16也可不同于第二模具部件15的凸形模具表面17以便生产任意型材。

第一模具部件14和第二模具部件15这样支承，使得它们可单个地并且彼此不相关地逆着塑料型材10的生产方向19沿塑料型材10运动、但也可共同在生产方向19上运动。按本发明的装置不局限于两个模具部件，而是可设想：围绕塑料型材10设置多个模具部件，用于成形塑料型材。

沿着生产方向19在模具20前方，夹具21包围塑料型材10。夹具21包括第一夹具部件22和第二夹具部件23。第一夹具部件22和第二夹具部件23可垂直于生产方向19向上和向下运动，使得它们可释放或者固定或夹住塑料型材10。为此，第一和第二夹具部件22的内侧表面这样构造，使得它们可形锁合地包围塑料型材10。夹具21可构造成固定的或可沿塑料型材10往复运动(图1)。

在生产方向19上看在模具20后方设有未示出的料仓，增强部11或者说线材13从料仓处退绕。根据本发明，线材13这样供应给第一模具部件14和第二模具部件15，使得它们已经相应于待生产的塑料型材10的造型。在模具20和料仓之间线材13被预紧，使得线材可有针对性地被模具部件14和15拉入。为了使线材13在第一和第二模具部件14和15的边缘上不承受过大摩擦力，第一和二模具部件14和15的后端部24分别具有导入斜面25和26。线材13沿着所述导入斜面25和26进入模具20中(如图2a)。

在图2a至2e中示意性以直塑料型材10为例示出按本发明的方法的一种实施例。但相同方法也能以相同方式结合相应的模具20和相应的夹具21用于生产弯曲的塑料型材10。

图2a示出初始位置。在该初始位置中夹具21的第一和第二夹具部件22和23沿圆周包围塑料型材10。模具20、夹具21和分离单元27、如锯或铣刀安装在导轨28上。

在根据图2b的第一方法步骤中，第二模具部件15逆着生产方向19在导轨28上向回运动。第一模具部件14以及夹具21在此相对于塑料型材10不改变其位置。在第二模具部件15运动时线材13通过第二模具部件15的导入斜面26与第二模具部件15的模具表面17相接触。

在根据图2c的第三方法步骤中，第一模具部件14与第二模具部件15同样逆着生产方向19在塑料型材10上向回运动。在此第一模具部件14运动到增强部11上方或者说进入的线材13上方。在图2a至2e中示出的箭头表示各元件的运动方向。通过使第一模具部件14运动到第二模具部件15上方，相应于模具表面16和17由增强部11和塑料12成形出塑料型材10。

在根据图2d的第三方法步骤中，第一夹具部件22垂直于生产方向19运动，使得塑料型材10被夹具21释放。在夹具21释放塑料型材10之后模具20以其模具部件14、15和塑料型材10一起沿生产方向19方向向前运动。在该运动中增强部11也从料仓处退绕。一旦模具20再次处于初始位置中，则夹具21根据图2a再次围绕塑料型材10闭合并且重复图2a至2e的步骤。

在图3a至3e中示出按本发明的装置的另一种实施例，借助该装置可实施按本发明的方法。图3a至3e所示实施例与图2a至2e所示实施例的唯一区别在于，第二模具部件29长于第一模具部件30。图3a至3e中与图2a至2e中相同的元件设有相同的附图标记。为了生产塑料型材10，第二模具部件29根据图3b逆着生产方向19运动到第一模具部件30前方。但也可想到第一模具部件长于第二模具部件。

在图4a至4f中示意性示出按本发明的方法的另一种实施例。附图中所示的装置大致与图2a至2e中所示的装置相同。因此，相同元件也设有相同的附图标记。

在图4a中示出该方法的初始位置，在该位置中不仅夹具21以其两个夹具部件22和23而且模具20以其模具部件14和15在导轨28上沿生产方向19向前运动。同时塑料型材10包括增强部也在生产方向19上运动。图4b至4d的三个后续工作步骤与图2b至2d的工作步骤相同。在接下来的工作步骤中，夹具21——其夹具部件22和23处于与塑料型材10分开的位置中——逆着生产方向19朝向模具20运动(图4e)。

在随后的工作步骤中，夹具21夹住塑料型材10，其方式是：第一夹具部件22垂直于生产方向19下降并且与第二夹具部件23一起固定包围塑料型材10(图4f)。为了再次返回初始位置中，现在借助闭合的模具20和夹具21使塑料型材10连同增强部11在生产方向19上运动。由于塑料型材10主要通过夹具21在生产方向19上被拉动，因此模具部件14和15无需过紧地压合。这在通过模具20生产特别复杂或敏感的塑料型材10时可以是有利的。

图5a至5c示出按本发明的装置的另一种实施例，借助其可实施按本发明的方法。在图5a至5c中第一模具部件32构造为圆柱形芯或者说圆柱体。模具34的第二模具部件33构造为包围第一模具部件32的空心圆柱体。在第一模具部件32和第二模具部件33之间由增强部11和塑料12成形未示出的管状塑料型材10。第一模具部件32构造得长于第二模具部件33。

为了生产管状塑料型材10，塑料和增强部11在间隙35中成形，所述间隙描述待生产的塑料型材10的形状。为此，首先，第二模具部件33沿着生产方向36运动到第一模具部件32上方(图5a)。随后，第一模具部件32连同第二模具部件33和塑料型材10一起沿生产方向36向前运动。在此可想到这样的实施例，在其中如图2a至2e和4a至4f中那样未示出的夹具21固定或一同运动。

在接下来的工作步骤中，第一模具部件32穿过第二模具部件33逆着生产方向36向回运动(图5c)。在此未示出的增强部11或线材13靠置到第一模具部件32的表面37上。接着，根据图5a，第二模具部件33逆着生产方向36运动到第一模具部件32上方，使得在间隙35中成形待生产的塑料型材10。该实施例也不局限于直空心型材或管，而且也可通过相应构造模具部件用于生产弯曲的空心型材。

附图标记列表

10 塑料型材

11 增强部

12 塑料

13 线材

14 第一模具部件

15 第二模具部件

16 模具表面

17 模具表面

18 距离

19 生产方向

20 模具

21 夹具

22 第一夹具部件

23 第二夹具部件

24 后端部

25 导入斜面

26 导入斜面

27 分离单元

28 导轨

29 第二模具部件

30 第一模具部件

31 模具

32 第一模具部件

33 第二模具部件

34 模具

35 间隙

36 生产方向

37 表面