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Die Erfindung betrifft einen Spreizkern für eine Spritzgussform zur Herstellung von hinterschnittenen
Spritzteilen, bei dem auf einem ortsfesten Führungskern eine in Axialrichtung des Führungskernes bewegbare Segmenthülse vorgesehen ist, deren achsparallele Segmente aus einer Spritzstellung in
Radialrichtung nach innen in eine Entformungsstellung bewegbar sind.
Spreizkerne dienen dazu, Kunststoff teile mit Innengewinde Nasen, inneren Vertiefungen, Kerben,
Aussparungen sowie Durchbrüchen und sonstigen Hinterschneidungen zu spritzen. Die Aussenflächen ihrer
Segmenthülsen bilden in Spritzstellung die Form für die Innenwandung des Spritzteils. Wenn diese
Innenwandung Hinterschneidungen aufweist, muss die Segmenthülse in Entformungsstellung auf einen kleineren Aussendurchmesser gebracht werden, der das Entformen des Spritzteils von dem Spreizkern ermöglicht. Spreizkerne der eingangs genannten Art sollen dies dadurch ermöglichen, dass die Segmente bei Axialbewegung der Segmenthülse entlang dem Führungskern nach innen zusammenfallen. Bei den bekannten Spreizkernen geschieht dies nur unvollkommen.
Die Erfindung verfolgt den Zweck, das Anwendungsgebiet von Spreizkernen zu erweitern. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spreizkern zu schaffen, der einfach aufgebaut ist, trotzdem aber die vollautomatische Fertigung von Spritzteilen sowohl mit rundem als auch mit rechteckigem Grundriss, auch mit komplizierten Hinterschneidungen, gestattet. Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Spreizkern der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Führungskern mit konischen Führungsflächen versehen ist und die Segmenthülse aus zwei Gruppen von in Axialrichtung durchgehenden zyklisch versetzt angeordneten Schiebersegmenten mit innerhalb derselben Gruppe gleicher und zu benachbarten Gruppen unterschiedlicher Konizität der Führungsflächen am Führungskern gebildet ist.
Bei der Erfindung wird eine geringe Zahl von Schiebersegmenten benötigt und verwendet. Das hat einen geringen Platzbedarf für die Führungseinrichtungen zur Folge und bietet damit die Möglichkeit, Teile geringen Durchmessers zu spritzen. Ausser dem ortsfesten Führungskern und den Schiebersegmenten sind keine zusätzlichen Teile für den Spreizkern notwendig. An der freien Stirnseite weist der Spreizkern einen flächigen Abschluss auf. Irgendwelche von der Stirnseite ausgehenden Kanäle, die während des Spritzvorgangs abzudecken wären, sind bei dem Spreizkern nicht vorhanden. Es ist daher auch kein die Spitze des Spreizkerns bildender nasenförmige Kopf notwendig. Vielmehr werden zusätzliche Teile nur verwendet, um das gegenläufige Entformen von Spritzteilen zu ermöglichen, wenn dies notwendig werden sollte.
Bei der Erfindung laufen die Schiebersegmente bei ihrer Axialbewegung bezogen auf den Führungskern parallel-radial zusammen, so dass auch lange Hinterschneidungen in einem Spritzteil entformt werden können. Es kann jede Art Hinterschneidung sowohl bei eckigem als auch bei rundem Grundriss des Spritzteils entformt werden, auch eine eckige oder seitliche Hinterschneidung. Durch seinen Aufbau ist der Spreizkern eine feste Einheit, die keine Gratbildung am Kunststoff teil zulässt und höchste Genauigkeiten erzielen lässt. Durch das sofortige Zusammenfallen der Schiebersegmente beim Entformen tritt auch bei längstem Gebrauch des Spreizkerns kein Verschleiss ein. Der Spreizkern nach der Erfindung weist eine niedrige Bauart auf, wodurch für seinen Einsatz keine grossen Werkzeuge benötigt werden. Er hat keine Durchmesserbegrenzung nach oben.
Der Spreizkern, insbesondere der Führungskern, ist denkbar einfach aufgebaut und billiger als bekannte Spreizkerne. Der Führungskern lässt das Einbringen einer Kühlbohrung zu, die bis in sein freies Ende reicht, also in den Bereich, in dem unter Druck stehender Kunststoff in das Werkzeug strömt.
Bei entsprechender Materialauswahl kann der Spreizkern für thermoplastische Verarbeitung, duroplastische Verarbeitung, Metall-Druckguss, in einem Spannwerkzeug und im Schnitt- und Stanzenbau eingesetzt werden. Der Spreizkern ist auf jeder Art Spritzgiessmaschine einsetzbar, da er keine Zusatzschaltungen benötigt.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. la einen Spreizkern in Spritzstellung im Axialschnitt entlang der Schnittlinie w-w in Fig. lb ; Fig. lb in der Stirnansicht y von der oberen Stirnseite den in Fig. la dargestellten Spreizkern ; die Fig. 2a und 2b den in den Fig. la und 1b dargestellten Spreizkern in Entformungsstellung ; Fig. 3 einen Spreizkern mit einem zusätzlichen Mittelkern in Spritzstellung im Axialschnitt ; Fig. 4 den in Fig. 3 dargestellten Spreizkern in Entformungsstellung ; Fig. 5a einen in ein Formwerkzeug eingebauten Spreizkern in Spritzstellung im Axialschnitt entlang der Schnittlinie w-w in Fig. 5b ;
Fig. 5b in der Ansicht y von der oberen Stirnseite den in Fig. 5a dargestellten Spreizkern ; Fig. 6a
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einen andern Spreizkern in Spritzstellung im Axialschnitt entlang der Schnittlinie w-w in den Fig. 5b und 5c ; Fig. 6b in der oberen Stirnansicht y den in Fig. 6a dargestellten Spreizkern ; Fig. 6e einen Querschnitt
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bis 6c dargestellten Spreizkern in einer Zwischenlage während des Entformens und die Fig. 8a bis 8c den in den Fig. 6a bis 6c dargestellten Spreizkern in Entformungsstellung.
Der Spreizkern nach der Erfindung weist einen Führungskern --1-- auf. Um den Führungskern herum sind zwei Gruppen von Schiebersegmenten --2 und 3-- angeordnet. Die derselben Gruppe angehörenden Schiebersegmente sind untereinander gleich aufgebaut. Je einer der Schiebersegmente --2-wechselt auf dem Umfang des Führungskernes --1-- mit einem der Schiebersegmente --3-- ab. Der Führungskern --1-- kann einen zusätzlichen Mittelkern --4-- enthalten. Einer oder mehrere Spreizkerne sind Bestandteil eines Formwerkzeugs --5--.
Der Führungskern --1-- ist an seinem einen Ende als Befestigungsteil --11-- für die Verbindung mit dem feststehenden Teil des Formwerkzeugs --5-- ausgebildet. Am freien Ende des Befestigungsteils --11-ist ein Gewinde --12-- vorgesehen. An der äusseren Stirnseite des Befestigungsteils --11-- mündet eine zentrale Kühlbohrung --13--, die den gesamten Führungskem-l-bis in den Bereich seiner entgegengesetzten Stirnseite durchsetzt.
Bei den in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Führungskern --1-- im Anschluss an den Befestigungsteil --11-- mit konischen Führungsflächen --15 und 16-- versehen. Die durch den Winkel ss bestimmte Konizität der konischen Führungsfläche --15-- ist grösser als die durch den Winkel a bestimmte Konizität der konischen Führungsfläche --14--; sie beträgt im Ausführungsbeispiel etwa das Doppelte. Entlang den konischen Führungsflächen --14-- gleiten die Schiebersegmente --2--, entlang den konischen Führungsflächen --15-- die Schiebersegmente --3--. Zur Halterung der Schiebersegmente --2 und 3-- sind die konischen Führungsflächen --14 und 15-- mit schwalbenschwanzförmigen Nuten --16 und 17-- versehen.
Die konischen Führungsflächen --14 und 15-- sowie die schwalbenschwanzförmigen Nuten --16 und 17-- beginnen am Befestigungsteil --11-- und enden an der
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--11-- entgegengesetztenNuten --16-- geführten Schiebersegmente --2-- weisen im Querschnitt etwa die Form eines Kreissegments auf. Die Sehne --21-- jedes Kreissegments ist unterbrochen von einem schwalbenschwanzförmigen Vorsprung --22--, der in die Nut --16-- eingreift. An dem freien Ende ist jedes Schiebersegment --2-mit einem Ansatz --24-- versehen, dessen Aussenfläche --25-- der Innenfläche des Spritzteils angepasst ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Aussenfläche --25-- mit parallelen Rillen versehen.
Im Abstand von dem Ansatz --24-- weist jedes Schiebersegment --2-- einen Teil --26-- eines ringförmigen Bundes auf, mit dessen Hilfe die Axialbewegung der Schiebersegmente --2-- innerhalb des Formwerkzeugs --5-- erfolgt.
Die entlang den konischen Führungsflächen --15-- des Führungskernes --1-- gleitenden und in den Nuten --17-- geführten Schiebersegmente --3-- weisen im Querschnitt etwa die Form eines Trapezes auf, wobei das Trapez eine der Krümmung des Kreissegments jedes Schiebersegments --2-- angepasste gekrümmte äussere Umfangsfläche --31-- aufweist. Die innere Grundlinie --32-- des Trapezes ist unterbrochen von einem schwalbenschwanzförmigen Vorsprung --33--, mit dessen Hilfe das Schieber- segment --3-- in der Nut --17-- geführt ist. Mit seinen Seitenflächen --37-- liegt jedes Trapez an der Sehne --21-- des benachbarten Schiebersegments --2-- an. Das verbessert die Führung der Schiebersegmente wesentlich.
Auch die Schiebersegmente --3-- weisen am freien Ende einen Ansatz --34-- auf, dessen Aussenfläche --35-- der Innenwand des herzustellenden Spritzteils angepasst ist. Im Abstand von der Aussenfläche --35-- ist auch an jedem Schiebersegment --3-- ein --3-- ein Teil --36-- eines Bundes vorgesehen.
Die Teile --26 und 36-- bilden den vollständigen ringförmigen Bund. Mit Hilfe des Bundes erfolgt die Axialbewegung der Schiebersegmente --3-- innerhalb des Formwerkzeugs --5--.
Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführung ist der Führungskem-l-als Hohlkörper mit offener äusserer Stirnseite ausgeführt. Der Hohlkörper ist von dem von der offenen Stirnseite eingeführten Mittelkern --4-- ausgefüllt. Der Kopf --41-- des Mittelkerns --4-- dient als Formkern und ist entsprechend der Ausbildung des herzustellenden Spritzteils ausgeführt. Ist der Führungskem-l-mit dem Mittelkern --4-- versehen, verläuft vorteilhaft eine Kühlbohrung --42-- axial in dem Mittelkern --4--.
Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, nach einer Hinterschneidung weitere Verlängerungen, z. B. zylindrische Verlängerungen, anzubringen, die auch noch axiale Einstiche haben können.
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Bei dem Formwerkzeug --5--, von dem nur die Maschinenseite dargestellt ist, handelt es sich um ein herkömmliches Formwerkzeug mit einer Grundplatte --51--, mit der der Führungskem-l-verschraubt ist, zwei Schieberführungsplatten --52 und 53-- sowie einer Abstreiferplatte --54--.
Bei dem in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Führungskern --1-- im Anschluss an den Befestigungsteil --11-- mit drei stufenweise zu seinem freien Ende sich verjüngenden
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freien Endes des Führungskernes --1-- einen abgeschrägten Absatz --18-- auf. Jede Führungsfläche - 14-- erstreckt sich - abgesehen von der Länge des Befestigungsteils --11-- - im wesentlichen über die
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--1--.schwanzförmige Nut --17-- auf. Jede der Führungsflächen --15-- erstreckt sich in Axialrichtung im wesentlichen über die Hälfte des Führungskernes --1--, angefangen an seinem freien Ende. In dem Bereich zwischen dem inneren Ende der Führungsfläche --15-- und dem Beginn des Befestigungsteils - ist der Führungskern --1-- ohne besondere Merkmale rund ausgeführt.
Die entlang den mit Stufen --18-- versehenen Führungsflächen --14-- des Führungskernes --1-gleitenden Schiebersegmente --2-- weisen achsparallele Führungsflächen --28-- auf, die durch Absätze - unterbrochen sind. Die Schiebersegmente --2-- sind mit ihren achsparallelen Führungsflächen - mittels mindestens zweier im Bereich der Stirnseiten die Schiebersegmente --2-- umspannenden
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der Schraubenfedern --23-- ist in dem Bund --26-- angeordnet. Bei den Schraubenfedern --23-- handelt es sich zweckmässig um zweigängige Schraubenfedern. Jedes Schiebersegment --2-- weist im Querschnitt etwa die Form eines Kreissektors auf.
Die entlang den konischen Führungsflächen --15-- des Führungskernes --1-- gleitenden und in den Nuten --17-- geführten Schiebersegmente --3-- weisen je eine konische Führungsfläche --38-- auf. Jedes Schiebersegment --3-- mit konischer Führungsfläche --38-- hat im Querschnitt etwa die Form eines Rechtecks. Die Seitenwände --39-- des Schiebersegments --3-- verlaufen parallel zu den im Querschnitt kreissektorförmigen Seitenwänden --27-- des Schiebersegments --2-- und im Abstand von diesem.
Mittels des schwalbenschwanzförmigen Vorsprungs --33-- ist jedes Schiebersegment --3-- in der Nut --17-- der Führungsfläche--15--geführt.
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von dem freien Ende des Führungskernes, der gleich der Länge des von den Ansätzen gebildeten Formkerns --24, 34-- ist, die abgeschrägten Absätze --18-- auf. Jedes der Schiebersegmente --2-- weist in Abständen, die gleich der einfachen und der dreifachen Länge dieses Formkerns sind, einen der Absätze --29-- in der Form einer abgeschrägten Stufe auf. Insgesamt sind im Ausführungsbeispiel drei Schiebersegmente --2-- und drei Schiebersegmente --3-- vorgesehen.
Der Führungskem-l-weist daher an seinem freien Ende in der Draufsicht im wesentlichen die Form eines regelmässigen Sechsecks auf, bei dem in drei jeweils von einer durchgehenden Seite getrennten Seiten mittig die schwalbenschwanzförmige Nut --17-- eingelassen ist.
In Spritzstellung, das ist die in den Fig.1, 3 und 6 dargestellte Stellung, bilden alle Ansätze --24 und 34--, gegebenenfalls mit dem Kopf --41-- des Mittelkerns --4--, den Formkern für die Herstellung der Innenwandung des Spritzteils.
Die Wirkungsweise des in den Fig. l bis 5 dargestellten Spreizkerns ist folgende : Nach dem Öffnen des Formwerkzeugs und Entformen des Spritzteils aus der nicht dargestellten Düsenseite werden zunächst die Schieberführungsplatten --52, 53-- mit der Abstreiferplatte --54-- um den Weg s in Axialrichtung bewegt. Die Schieberführungsplatten --52, 53-- sind miteinander verschraubt und können nur den Weg s zurücklegen. Da der Führungskem-l-ortsfest mit der nicht beweglichen Grundplatte --51-- verbunden ist, bewegen sich auch die über den Bund --26, 36-- mitgenommenen Schiebersegmente --2 und 3-- um den Weg s.
Da der die Konizität der Führungsflächen --14-- des Führungskernes --1-- und der Schiebersegmente --2-- bestimmende Winkel a etwa halb so gross ist wie der die Konizität der Führungs- fläche --15-- des Führungskernes --1-- und des Schiebersegments --3-- bestimmende Winkel ss, gleiten die Schiebersegmente --3-- nicht nur um den Weg s in Axialrichtung, sondern gleiten auch entlang den Sehnen --21-- auf den benachbarten Schiebersegmenten --2-- nach innen. Dies ermöglicht den
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Schiebersegmenten --2-- die Bewegung entlang den konischen Führungsflächen --14-- an dem Führungs- kern --1--.
Am Ende der Axialbewegung s haben wegen der Beziehung ss = 2a die Innenkanten am freien
Ende der Schiebersegmente --3-- bezogen auf ihre Ausgangslage einen doppelt so grossen Weg radial nach innen zurückgelegt wie die Innenkanten am freien Ende der Schiebersegmente --2--. Der in Spritzstellung gleiche Abstand sl der Innenkanten der Schiebersegmente --3-- ist also kleiner als der Abstand s2 der
Innenkanten der Schiebersegmente --2-- von der Mittellinie. Nach Zurücklegen des Weges s ist der
Spritzteil in Folge der kontinuierlichen überlagerten parallelen Axial- und Radialbewegung nach innen frei von den Schiebersegmenten --2 und 3-- : Der grösste Aussendurchmesser der Schiebersegmente --2 und 3-- ist kleiner als der kleinste Innendurchmesser des Spritzteils.
Er kann daher von der Abstreiferplatte --54-- aus dem Formwerkzeug entfernt werden. Beim Zurückfahren des Formwerkzeugs --5-- in seine
Ausgangslage gleiten die Schiebersegmente --2 und 3-- entlang dem Führungskern --1-- wieder in ihre
Ausgangslage zurück. Ein neuer Spritzvorgang kann eingeleitet werden. Dabei ist es vorteilhaft, das
Formwerkzeug als Mehrfachwerkzeug, also mit mehreren Spreizkernen auszurüsten.
Die Mitnahme der Schiebersegmente --2 und 3-- hat bei dem in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Spreizkern zunächst zur Folge, dass die Schiebersegmente --2-- auf den Führungsflächen-14- achsparallel zu dem Führungskern --1-- bewegt werden ; wohingegen die Schiebersegmente --3-- auf den konischen Führungsflächen --15-- axial und radial nach innen bewegt werden. Diese Bewegung wird durchgeführt, bis die innere Begrenzung des Formkernes --24, 34-- im wesentlichen mit der äusseren
Stirnfläche des Führungskernes --1-- fluchtet, das ist die in Fig. 7 dargestellte Lage. In dieser Lage ist die Bewegung der Schiebersegmente --3-- nach innen um ein solches Mass erfolgt, dass der Spritzteil, soweit er an den Schiebersegmenten --3-- anlag, bereits freigegeben ist.
Eine weitere Axialbewegung der
Schiebersegmente --3-- ist nicht vorgesehen. Weiter bewegt werden jedoch die Schiebersegmente-2-- in
Axialrichtung. Diese Axialbewegung wird fortgesetzt, bis sich die dem Bestandteil --26-- des Bundes benachbarten Absätze --29-- der Schiebersegmente --2-- in Höhe der Stufen --18-- in den Führungs- flächen --14-- des Führungskernes --1-- befinden. Ist diese Stelle erreicht, drücken die Schraubenfedern - die Schiebersegmente-2-- radial nach innen. Der Spritzteil ist also in der in Fig. 8 dargestellten
Lage vollständig von dem Formkern befreit. Mit Hilfe der Abstreiferplatte --54-- kann es von dem
Spreizkern abgedrückt werden.
So lange die Schiebersegmente --3-- nicht ihre innere axiale Lage eingenommen haben, in die sie über die konischen Führungsflächen --15 und 35-- gelangen, können die
Schiebersegmente --2-- nicht nach innen gedrückt werden, da beide Gruppen von Schiebersegmenten --2 und 3-- im Bereich der Ansätze --24 und 34-- mit ihren Begrenzungsflächen aneinander liegen. Erst nachdem die Schiebersegmente --3-- die vorgenannte innere Lage erreicht haben, kann nach axialer
Weiterbewegung der Schiebersegmente --2-- auch deren Bewegung radial nach innen erfolgen. In ihrer
Entformungsstellung gestatten die Schiebersegmente das Entformen von Spritzteilen mit Hinterschneidun- gen, die bis zu 25% des Innendurchmessers des Spritzteils betragen.
In Entformungsstellung müssen die beiden Gruppen Schiebersegmente nicht bezogen auf den Führungskern die gleiche axiale Lage einnehmen.
Vielmehr können die Schiebersegmente --2-- mit abgesetzter Führungsfläche über die Schiebersegmente - mit konischer Führungsfläche hinaus axial verfahren werden. Aus diesem Grund und zur Erreichung einer grösseren Konizität für die Schiebersegmente mit konischer Führungsfläche ist es vorteilhaft, wenn die Schiebersegmente --2-- mit abgesetzter Führungsfläche länger sind-praktisch über den gesamten
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sind-alsFührungskernlänge geführt sind.