Verfahren zum Umspritzen von Körpern mit einer erhärteten Masse
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umspritzen von Körpern mit einer erhärtenden Masse, insbesondere zum Umspritzen von elektrischen Bauelementen, wie Kondensatoren, Spulen o. dgl. mit einem thermoplastischen Kunststoff.
Es ist bereits bekannt, Körper mit einer erhärtenden Masse zu umspritzen, indem der Körper in eine geeignete Form eingebracht wird, und zwar so, dass zwischen dem Körper und der Form ein Hohlraum durch Einspritzen einer erhärtenden Masse unter Druck ausgefällt wird. Die während des Einspritzens flüssige, halbflüssige oder plastische Masse erhärtet schnell in der Form, so dass kurz darauf der umspritzte Körper der Form entnommen werden kann.
Das Umhüllen von Körpern in dieser Weise geschieht in vielen Fällen zum Zwecke des Korosionsschutzes oder zur elektrischen Isolation oder auch beiden Zwekken gleichzeitig. Insbesondere werden auch elektrische Bauelemente wie Kondensatoren, Spulen, 0. dgl. mit einer erhärtenden Masse umspritzt, um diese Bauelemente gegen Einflüsse von aussen, z. B. durch die umgebende Atmosphäre oder durch mechanische Einflüsse zu schützen und gleichzeitig mit einem isolierenden Überzug zu versehen.
Beim Umspritzen von Körpern mit einer erhärtenden Masse, wie dies zuvor beschrieben wurde, treten insofern Schwierigkeiten auf, als es nicht ohne weiteres möglich ist, das Verfahren so zu leiten, dass der Über- zug, der durch Umspritzen hergestellt wird, überall eine möglichst gleichmässige Schichtdicke hat. Zur Ersparnis von Raum und Material ist man nämlich bestrebt, den Überzug so dünn wie möglich zu machen, wodurch die Schwierigkeiten noch vergrössert werden.
Es kommt darauf an, den zu umsprizenden Körper in der Form möglichst freischwebend so zu haltern, dass der Abstand von den Formwänden überall gleich gross ist. Andererseits wird beim Einpressen der Masse in die die Form auch ein gut zentrierter Körper sehr leicht aus seiner Lage gebracht, so dass auch trotz vorheriger Zentrierung kein gleichmässiger Überzug erhalten wird.
Es kommt sogar sehr leicht vor, dass der zu umspritzende Körper während des Spritzvorganges die Formwand berührt, so dass er an dieser Stelle nicht mit der Spritzmasse bedeckt ist. Es fehlt dann an dieser Stelle der gewünschte korosionshemmende oder isolierende Überzug, so dass solche Teile unbrauchbar sind.
Es ist zwar möglich, durch Anbringen von geeigneten Abstandskörpern zwischen dem zu umspritzenden Körper und der Formwand eine gute Zentrierung zu erreichen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass einerseits die Abstandskörper getrennt in die Form eingebracht werden müssen, was einen weiteren Arbeitsgang zur Folge hat, und dass in vielen Fällen keine ausreichende Bindung zwischen der Spritzmasse und den Abstandskörpern eintritt, wodurch wieder Undichtigkeiten in der Umhüllung entstehen.
Die Nachteile der bekannten Verfahren werden durch die Erfindung behoben.
Gemäss der Erfindung wird ein Verfahren zum Umspritzen von Körpern mit einer erhärtenden Masse, insbesondere zum Umspritzen von elektrischen Bauelementen, vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der zu umspritzende Körper in der Spritzform von mindestens zwei einander gegenüberliegenden beweglichen Backen gehalten wird, die nur mit einem Teil der Oberfläche des Körpers in Kontakt stehen, dass die freiliegende Oberfläche des Körpers mit der erhärtenden Masse umspritzt wird, dass die Backen danach von der Oberfläche des Körpers entfernt werden und die zuvor von den Backen bedeckte Oberfläche des Körpers mit der Masse umspritzt wird.
Durch die beiden in der Spritzform vorhandenen beweglichen Backen wird der zu umspritzende Körper genau zentriert. Abschliessend wird die freiliegende Oberfläche des Körpers mit der erhärtenden Masse umspritzt, wodurch sich an diesen Stellen eine vollkommen gleichmässige Schichtstärke der Umhüllung ergibt. Da die Masse in der Form sehr schnell erhärtet, wird nun der Körper durch die erhärtete Spritzmasse in der Form zentriert. Die beweglichen Backen können nun zurückgezogen oder zurückgedrückt werden, wobei die Zentrierung erhalten bleibt. Nun wird der übrige Raum mit erhärtender Masse ausgefüllt, so dass auch die zuvor von den Backen bedeckte Oberfläche des Körpers mit einem Überzug versehen wird.
Normalerweise wird man für die beiden Teilvorgänge des Umspritzens das gleiche Material, beispielsweise den gleichen Kunststoff verwenden. Es ist aber auch möglich, zwei verschiedene Massen für die Umhüllung zu verwenden, wenn sich die beiden Massen nur gut miteinander verbinden. Es ist schliesslich auch möglich, zwei verschieden eingefärbte Massen gleicher oder verschiedener Zusammensetzung zu verwenden, um eine zwei- oder mehrfarbige Umhüllung zu erhalten. Es ist nämlich nicht unbedingt erforderlich, dass zum Zentrieren nur zwei Backen verwendet werden, sondern es können auch mehrere Backenpaare verwendet werden, die nacheinander beim Spritzvorgang zurückgezogen oder zurückgedrückt werden, so dass das Umspritzen in einem mehrstufigen Vorgang erfolgt.
Vorzugsweise sind die Backen federnd gelagert, so dass sie durch den Druck der eingespritzten Masse selbst weggedrückt werden. Die Bewegung der Backen wird dabei zweckmässigerweise so begrenzt, dass sie einen Teil der Wand der Spritzgussform bilden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mindestens eine Backe so ausgebildet ist, dass sie sich unter den zu um spritzenden Körper schiebt, so dass auch eine genaue Festlegung des Körpers in der Höhe erfolgt.
In der Form wird der zu umspritzende Körper zweckmässig durch einen ausfahrbaren Träger gehalten. Der Träger wird aus der Form ausgefahren, der zu umspritzende Körper auf diesem befestigt und dann der Träger mit dem Körper in die Form eingefahren.
Nach Schliessen der Form wird dann der Spritzvorgang wie beschrieben vorgenommen.
Weiter ist es vorteilhaft, die Zuführungsöffnungen für die erhärtende Masse in der Form so anzuordnen, dass beim Ausfahren des umspritzten Körpers aus der Form die in die Zuführungsöffnung hineinragenden Teile der Spritzmasse abgeschert werden. Die Zuführungsöffnungen für die Spritzmasse werden beispielsweise in den senkrechten Wänden der Form angeordnet, wenn der umspritzte Körper nach oben herausgefahren wird. Auf diese Weise wird ein weiterer Arbeitsgang bei der Herstellung von umspritzten Körpern gespart. Die Zuführungsöffnungen können z. B. auch in den beweglichen Backen angeordnet sein.
In den Figuren ist eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung dargestellt.
Die Fig. 1 und 4 zeigen einen teilweisen Schnitt durch die Vorrichtung und die Fig. 2 und 3 zeigen einen Teil der Vorrichtung in perspektivischer Darstellung.
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch die geöffnete Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einer Grundplatte 1, in der beweglich der Träger 2 für den umspritzenden Körper angeordnet ist. Der Träger 2 wird zunächst so weit nach oben gefahren, dass er mit dem oberen Rand der Form abschliesst oder aus ihr herausragt. Dann wird auf dem Träger 2 der zu umspritzende Körper 3 befestigt. Als Beispiel ist in den Figuren ein flacher Kondensatorwickel 3 dargestellt, der mit seinen Anschlussdrähten 3a auf den Träger 2 aufgesteckt wird. Es ist aber auch jede andere geeignete Befestigung auf dem Träger möglich.
Nach dem Einfahren des Körpers 3 in die Form durch Bewegung des Trägers 2 im Sinne des Pfeiles befindet sich der Körper 3 zwischen den beiden Backen 6 und 7, die ihrerseits über die Federn 8 und 9 mit den Schiebern 4 und 5 nach innen gegen den Körper 3 bewegt werden, so werden über die Federn 8 und 9 die beiden Backen 6 und 7 so weit zur Mitte gefahren, bis sie beiderseits unter Federdruck an dem Körper 3 anliegen. Auf diese Weise wird der Körper in der Form zentriert. Vorteilhaft besitzt mindestens eine der Backen, z. B. die Backe 7 einen Ansatz 7a, der unter den Körper 3 greift, so dass auch dessen Höhe über dem Formboden fixiert ist. In diesem Falle ist der Ansatz 7a getrennt beweglich gelagert und steht unter dem Druck der Feder 9a.
Die seitliche Bewegung der beiden Schieber 4 und 5 kann beispielsweise dadurch vorgenommen werden, dass in geeignete schräge Führungen 12 und 13 Stifte eingefahren werden.
Wenn die beiden Backen 6 und 7 an dem Körper 3 anliegen, ergibt sich die in perspektivischer Darstellung in Fig. 2 gezeigte Anordnung. In dieser Figur ist noch die Rückwand 10 der Form zu sehen, die eine entsprechende Ausnehmung 11 hat, in welche die erhärtende Masse, z. B. ein thernoplastischer Kunststoff, eingespritzt wird. Die Vorderwand und der obere Abschluss der Form wurden in den Figuren der Deutlichkeit halber weggelassen. In der Vorderwand ist eine entsprechende Ausnehmung vorhanden, die in Fig. 2 mit 11a angedeutet ist. In die beiden Ausnehmungen 11 und 11a wird nun die erhärtende Masse eingespritzt, so dass die Enden des Körpers 3, beispielsweise des in Fig. 2 dargestellten Flachwickelkondensators, mit der Masse umspritzt werden. Durch die schnell erhärtende Masse wird nun der Wickel 3 in der Form zentriert, auch wenn die beiden Backen 6 und 7 zurückgefahren werden.
Beim weiteren Einspritzen von erhärtender Masse werden nun durch den Druck der Masse die beiden Backen 6 und 7 gegen den Druck der Feder zurückgedrückt und der Wickelkörper 3 wird auch an den Seiten mit der Masse umhüllt. Die Bewegung der Backen 6 und 7 ist dabei so begrenzt, dass sie einen Teil der endgültigen Form bilden.
Der umspritzte Körper 14 ist in Figur 3 in perspektivischer Ansicht dargestellt, wie er zwischen den Backen 6 und 7 angeordnet ist.
Nun werden die beiden Schieber 4 und 5 und damit auch die Backen 6 und 7 zurückgefahren und durch Hochfahren des Trägers 2 wird der umspritzte Körper 14 aus der Form herausgefahren, so dass er leicht entnommen werden kann. Beim Herausfahren des Körpers 14 werden gleichzeitig die Teile des Spritzmaterials abgeschert, die in die Zuführungsöffnungen hineinragen. Zu diesem Zwecke sind die Zuführungsöffnungen für die Spritzmasse in den senkrechten Wänden der Form beispielsweise in den Bakken 6 und 7 angeordnet.
Selbstverständlich wird bei allen Bewegungen der Backen 6 und 7 auch der Ansatz 7a entsprechend mitbewegt, und zwar so, dass er beim Anliegen der Bakken am Körper 3 unter diesem angeordnet ist und beim Zurückdrücken der Backen so weit zurückgedrückt wird, dass er mit der Backe 7 eine ebene Formbegrenzung bildet. Die in den Figuren dargestellte Ausführungsform stellt aber nicht die einzig mögliche Verwirklichung des Anmeldungsgegenstandes dar.
Process for encapsulating bodies with a hardened mass
The invention relates to a method for encapsulating bodies with a hardening compound, in particular for encapsulating electrical components, such as capacitors, coils or the like, with a thermoplastic material.
It is already known to encapsulate bodies with a hardening compound by placing the body in a suitable mold in such a way that a cavity is precipitated between the body and the mold by injecting a hardening compound under pressure. The liquid, semi-liquid or plastic compound, which is liquid during injection, hardens quickly in the mold, so that the molded body can be removed from the mold shortly afterwards.
The enveloping of bodies in this way is done in many cases for the purpose of corrosion protection or electrical insulation or both purposes at the same time. In particular, electrical components such as capacitors, coils, etc. are encapsulated with a hardening compound in order to protect these components against external influences, e.g. B. to be protected by the surrounding atmosphere or by mechanical influences and at the same time to be provided with an insulating coating.
When encapsulating bodies with a hardening compound, as described above, difficulties arise in that it is not readily possible to direct the process in such a way that the coating that is produced by encapsulating is as uniform as possible everywhere Layer thickness has. In order to save space and material, efforts are made to make the coating as thin as possible, which further increases the difficulties.
It is important to keep the body to be injected floating as freely as possible in the mold so that the distance from the mold walls is the same everywhere. On the other hand, when the mass is pressed into the mold, a well-centered body is very easily moved out of its position, so that even in spite of prior centering, no uniform coating is obtained.
It even happens very easily that the body to be encapsulated touches the mold wall during the injection molding process, so that it is not covered with the injection compound at this point. The desired corrosion-inhibiting or insulating coating is then missing at this point, so that such parts are unusable.
It is possible to achieve good centering by attaching suitable spacer bodies between the body to be overmolded and the mold wall. However, this has the disadvantage that, on the one hand, the spacers have to be introduced separately into the mold, which results in a further work step, and that in many cases there is no adequate bond between the injection molding compound and the spacers, which again results in leaks in the envelope.
The disadvantages of the known methods are eliminated by the invention.
According to the invention, a method for encapsulating bodies with a hardening compound, in particular for encapsulating electrical components, is proposed, which is characterized in that the body to be encapsulated is held in the injection mold by at least two mutually opposing movable jaws which only with are in contact with a part of the surface of the body, that the exposed surface of the body is encapsulated with the hardening compound, that the jaws are then removed from the surface of the body and the surface of the body previously covered by the jaws is encapsulated with the compound.
The body to be overmolded is precisely centered by the two movable jaws in the injection mold. Finally, the exposed surface of the body is coated with the hardening compound, which results in a completely uniform layer thickness of the covering at these points. Since the compound hardens very quickly in the mold, the body is now centered in the mold by the hardened injection compound. The movable jaws can now be withdrawn or pushed back while maintaining the centering. Now the remaining space is filled with hardening compound, so that the surface of the body previously covered by the cheeks is also provided with a coating.
Normally, the same material, for example the same plastic, will be used for the two sub-processes of overmolding. But it is also possible to use two different masses for the envelope, if the two masses only connect well to one another. Finally, it is also possible to use two differently colored masses of the same or different composition in order to obtain a two- or multi-colored coating. It is not absolutely necessary that only two jaws are used for centering, but rather several pairs of jaws can be used, which are withdrawn or pushed back one after the other during the injection molding process, so that the overmolding takes place in a multi-stage process.
The jaws are preferably resiliently mounted so that they are pushed away by the pressure of the injected compound itself. The movement of the jaws is expediently limited in such a way that they form part of the wall of the injection mold.
Furthermore, it is advantageous if at least one jaw is designed so that it slides under the body to be injected, so that the height of the body is also precisely defined.
The body to be encapsulated is expediently held in the mold by an extendable support. The carrier is extended from the mold, the body to be overmolded is attached to it and then the carrier with the body is inserted into the mold.
After closing the mold, the injection process is carried out as described.
It is also advantageous to arrange the feed openings for the hardening compound in the mold in such a way that when the encapsulated body is moved out of the mold, the parts of the injection compound protruding into the feed opening are sheared off. The feed openings for the injection molding compound are arranged, for example, in the vertical walls of the mold when the molded body is moved upwards. In this way, a further work step in the production of molded bodies is saved. The feed openings can, for. B. be arranged in the movable jaws.
The figures show a device for carrying out the method according to the invention.
1 and 4 show a partial section through the device and FIGS. 2 and 3 show part of the device in a perspective view.
In Fig. 1 a section is shown through the opened device. The device consists of a base plate 1 in which the carrier 2 for the molded body is movably arranged. The carrier 2 is first moved up so far that it is flush with the upper edge of the mold or protrudes from it. The body 3 to be encapsulated is then attached to the carrier 2. As an example, a flat capacitor winding 3 is shown in the figures, which is plugged onto the carrier 2 with its connecting wires 3a. However, any other suitable fastening on the carrier is also possible.
After moving the body 3 into the mold by moving the carrier 2 in the direction of the arrow, the body 3 is between the two jaws 6 and 7, which in turn via the springs 8 and 9 with the slides 4 and 5 inwards against the body 3 are moved, the two jaws 6 and 7 are moved so far to the center via the springs 8 and 9 until they rest against the body 3 on both sides under spring pressure. This way the body is centered in the shape. Advantageously, at least one of the jaws, e.g. B. the jaw 7 has a projection 7a which engages under the body 3 so that its height is also fixed above the mold bottom. In this case, the extension 7a is mounted separately movable and is under the pressure of the spring 9a.
The lateral movement of the two slides 4 and 5 can, for example, be carried out by inserting pins 12 and 13 into suitable inclined guides.
When the two jaws 6 and 7 rest on the body 3, the arrangement shown in perspective in FIG. 2 results. In this figure, the rear wall 10 of the mold can be seen, which has a corresponding recess 11 into which the hardening mass, for. B. a thermoplastic plastic is injected. The front wall and the upper end of the mold have been omitted from the figures for the sake of clarity. In the front wall there is a corresponding recess, which is indicated in Fig. 2 with 11a. The hardening compound is now injected into the two recesses 11 and 11a, so that the ends of the body 3, for example of the flat-wound capacitor shown in FIG. 2, are encapsulated with the compound. Due to the rapidly hardening mass, the roll 3 is now centered in the mold, even if the two jaws 6 and 7 are moved back.
When further injecting hardening mass, the two jaws 6 and 7 are now pushed back against the pressure of the spring by the pressure of the mass and the winding body 3 is also enveloped on the sides with the mass. The movement of the jaws 6 and 7 is limited in such a way that they form part of the final shape.
The molded body 14 is shown in a perspective view in FIG. 3, as it is arranged between the jaws 6 and 7.
Now the two slides 4 and 5 and thus also the jaws 6 and 7 are moved back and by moving up the carrier 2, the molded body 14 is moved out of the mold so that it can be easily removed. When the body 14 is moved out, the parts of the spray material that protrude into the feed openings are sheared off at the same time. For this purpose, the feed openings for the injection molding compound are arranged in the vertical walls of the mold, for example in the jaws 6 and 7.
Of course, with all movements of the jaws 6 and 7, the extension 7a is also moved accordingly, namely in such a way that it is arranged below the body 3 when the jaws rest against the body 3 and is pushed back so far when the jaws are pushed back that it is pressed back with the jaw 7 forms a plane shape limit. The embodiment shown in the figures does not represent the only possible implementation of the subject of the application.