CH620847A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Giessform für Gussstücke mit einem zu giessenden Gewinde, bestehend aus zwei Formhälften, von denen die eine mindestens eine verdrehbare und axial verschiebbare Gewindeachse zum Ausformen des Gewindes aufweist, wobei die Gewindeachse mit einem Mitnahmezahnrad versehen ist, das von einem Antriebszahnrad für den Ausformvorgang in Drehung versetzt wird.

Bei bekannten derartigen Formen, auch bei Druck- und Spritzgiessformen, hat man eine für das Herausdrehen des Formkernes aus dem geformten Gewinde für Gewindeachse die erforderliche axiale Schubkraft dadurch aufgebracht, dass die Gewindeachse auf der Gegenseite mit einem zusätzlichen Gewinde versehen ist, dessen Steigung derjenigen des herzustellenden Gewindes entsprechen muss. Dieses zusätzliche Gewinde schraubt sich bei Drehung der Gewindeachse während des Ausformvorgangs in ein Gegengewinde hinein, wodurch das gegossene Gewinde für den Ausformvorgang keine Axialkräfte aufzubringen hat. Diese Anordnung ist unter dem Begriff «Gewindeleitpatrone» bekannt.

Diese Gewindeleitpatrone muss, wie nachstehend ausgeführt wird, äusserst präzise und verschleissfest hergestellt werden. Die Gewindeleitpatrone hat bei den üblichen Formkonstruktionen auch den meisten auf den Gewindeformkern in axialer Richtung ausgeübten Spritzdruck aufzunehmen (siehe z. B. deutsche Auslegeschrift 2 325 949), so dass sie auch recht stabil ausgeführt werden muss. Der Herstellungsaufwand für die Gewindeleitpatrone ist daher immer erheblich.

Die sogenannte Gewindeleitpatrone unterliegt ausserdem in Anbetracht der z. B. mit Druckgiessformen bewerkstelligten Massenfertigung einem erheblichen Verschleiss, was nach kurzer Zeit zu einem Axialspiel des Gewindes auf der Gewindeachse gegenüber dem Gegengewinde führt. Dieses Axialspiel führt zu einer entsprechenden Verschiebung der Gewindeachse gegenüber dem gegossenen Gewinde beim Ausformvorgang, so dass mit zunehmendem Verschleiss der Gewindeleitpatrone das auszuformende Gewinde beim Ausformen entsprechend axial belastet wird. Hierdurch entstehen häufig Zerstörungen des beim Ausformvorgang noch empfindlichen Gewindes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufwendige Gewindeleitpatrone überhaupt entbehrlich zu machen, wodurch ausserdem einerseits die vorstehend erwähnten Beschädigungen des ausgeformten Gewindes aufgrund Verschleisses der Gewindeleitpatrone vermieden werden, anderseits z. B. bei Stammformen der Übergang auf ein anderes herzustellendes Giessteil mit Gewinde das Auswechseln von zur Gewindepa-trone gehörenden Teilen unnötig wird.

Erfindungsgemäss geschieht dies dadurch, dass beide Zahnräder derart schräg verzahnt sind, dass bei Drehung des Antriebszahnrads der Gewindeachse eine axiale Schubkraft erteilt wird, um die auf die Gewindeachse beim Ausformen wirkenden axialen Reibungs- und Haftkräfte weitgehend zu kompensieren.

Aufgrund der Schrägverzahnung erhält die Gewindeachse bei Drehung des Antriebszahnrades automatisch eine axiale Schubkraft, die nun durch geeignete Wahl des Winkels und geeigneter Ausführung der Schrägverzahnung und der Lagerung der Gewindeachse sich so einstellen Iässt, dass die auf die Gewindeachse wirkenden axialen Reibungs- und Haftkräfte im wesentlichen kompensiert werden. Beim Herausdrehen des Gewindeformkernes aus dem gegossenen Gewinde hat das Gewinde daher keinerlei Reibungs- und Haftkräfte zu überwinden, so dass es axial nicht belastet wird. Dabei ergeben sich die Reibungskräfte durch die notwendige axiale Verschiebung des Gewindeformkernes und die Haftkräfte durch ein mögliches Haften des Gewindeformkernes an einer Stirnfläche des zu giessenden Gegenstandes. Axiale Haftkräfte treten übrigens auch zunehmend dann auf, wenn es sich um ein besonders steiles Gewinde handelt. Irgendein Flankenspiel zwischen dem Antriebszahnrad und dem Mitnahmezahnrad wirkt sich beim Ausformvorgang nicht aus, da in jedem Falle das Antriebszahnrad auf die Zähne des Mitnahmezahnrades aufläuft, so dass das auf den Gewindeformkern wirkende Drehmoment für das Herausschrauben aus dem gegossenen Gewinde und die gewünschte axiale Schubkraft stets gleichzeitig entstehen. Bei der oben erwähnten bekannten Gewindeleitpatrone kann sich dagegen ein Spiel so auswirken, dass die axiale Schubkraft erst entsteht, wenn der Gewindeformkern schon um einen gewissen Winkel verdreht worden ist.

Dass bei belasteter Schrägverzahnung Axialkräfte auftreten ist bekannt. Nachdem das Entformen gegossener Gewinde anderseits — insbesondere auch bei Mehrfachspritzgiessformen — selbst bei den eingehend beschriebenen Gewindeleitpatronen oft noch zu Komplikationen führt, war der Gedanke, die in jedem Fall beim Entformen erforderliche Axialkraft auf die den Gewindeformkern tragende Gewindeachse einfach durch Schrägverzahnung zu erzeugen, nicht naheliegend.

Es hat sich jedoch erwiesen, dass bei einem günstigen Verzahnungswinkel der Antriebsräder — z. B. 22° — bei sorgfältigem Schliff der Zahnflanken und bei exakter, verschleissarmer Lagerung der Gewindeachse sowie durch gleichmässige Kühlung der einzelnen Formnester eine einwandfreie Gewindeentformung bei einem breiten Materialspektrum möglich ist.

Da bei Beginn des Herausdrehens des Gewindeformkernes aus dem gegossenen Gewinde ein relativ hohes Drehmoment aufzubringen ist, aber anfangs auch eine hohe axiale Haftung des Gewindeformkernes im Gewinde vorliegt, ergibt sich durch die Schrägverzahnung zusätzlich der vorteilhafte Effekt, dass bei einem hohen aufzubringenden Drehmoment auch eine hohe axiale Kraft zwischen den Zahnrädern entsteht.

Wenn dann mit zunehmendem Herausdrehen des Gewindeformkernes aus dem gegossenen Gewinde die sich der Verdrehung des Gewindeformkernes im Gewinde entgegensetzenden Reibungskräfte abnehmen, verringern sich auch die axialen Kräfte zwischen den Zahnrädern, wobei aber auch wegen der damit einhergehenden Verringerung des Drehmomentes die axiale Schubkraft entsprechend verringert wird. Dies bedeutet, dass sich in der Anordnung die aufzubringende axiale Schubkraft automatisch an die sich verändernden Reibungskräfte anpasst.

Durch die Verwendung der beiden Zahnräder mit angepass-ter Schrägverzahnung wird durch eine ausserordentlich einfache Massnahme erreicht, dass ohne sonstige Konstruktionselemente die erforderliche Schubkraft erzeugt wird. Wie erwähnt, fällt also die relativ teure und dem schnellen Verschleiss unterworfene Gewindeleitpatrone ersatzlos weg. Darüber hianus ergibt sich der Vorteil, dass beim Schliessen der Form für einen neuen Gussvorgang die Gewindeachse in der jeweils erreichten Lage stehenbleiben kann, wogegen im Falle

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der Verwendung einer Gewindeleitpatrone vorher die Gewindeachse wieder rückwärts in ihre Ausgangsstellung für das Giessen gebracht werden muss.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Druckgiessform in geschlossener Lage,

Fig. 2 die gleiche Druckgiessform während des Ausformvorganges mit teilweise herausgedrehten Gewindeachsen.

Die in der Fig. 1 dargestellte Druckgiessform besteht aus dem hier nur teilweise gezeichneten Oberteil 1 und dem vollständig dargestellten Unterteil 2. Oberteil 1 und Unterteil 2 sind in geschlossener Lage dargestellt, in der der gegossene Gegenstand 3 allseitig umschlossen ist. Es handelt sich hier um eine Druckgiessform für das Giessen von jeweils zwei Gegenständen 3. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine grössere Anzahl von Gegenständen gleichzeitig zu giessen. Das Oberteil

1 wird von der Angussstange 4, die sich über den Angussverteiler 5 bis zu den zu giessenden Gegenständen 3 fortsetzt, durchsetzt. Mit dem Öffnen der Form, d. h. dem Abheben des Oberteils 1 vom Unterteil 2, wird der Angussverteiler 5 von den Gegenständen 3 in bekannter Weise abgerissen.

In die gegossenen Gegenstände 3, hier also Schraubkappen, ragen die Gewindeachsen 6 hinein, die an ihren den Gegenständen 3 zugewandten Enden jeweils ein Aussengewinde 7 aufweisen. Beim Giessen der Gegenstände 3 entsteht also an deren Innenseite ein entsprechendes Innengewinde.

Die Gewindeachsen 6 sind in Bohrungen 8 des Unterteils

2 gelagert, sie ragen aus dem Unterteil 2 heraus und stecken mit ihrem dem Gewinde abgewandten Ende 9 in der Hinterplatte 10. Die Hinterplatte 10 ist mittels der Schrauben 11 an dem Unterteil 2 befestigt, wobei die Schrauben 11 in den Hülsen 12 sitzen, die mit den Schrauben 11 gegen das Unterteil 2 gezogen werden. Die Hülsen 12 sind in einer Bohrung 13 in der Hinterplatte 10 gelagert, wobei die Bohrung 13 so weit in die Hinterplatte 10 reicht, dass die Hinterplatte 10 von dem Unterteil 2 nach links hin abgezogen werden kann (s. Fig. 2). Durch die Feder 14 wird dabei ein Druck auf die Hinterplatte 10 ausgeübt, die damit die Tendenz erhält, sich von dem Unterteil 2 zu entfernen. In dem in Fig. 1 dargestellten geschlossenen Zustand der Druckgiessform wird jedoch durch äussere, nichtdargestellte Spannteile die gesamte Form einschliesslich der Hinterplatte 10 in der dargestellten Lage gehalten.

Die Gewindeachsen 6 sind je mit dem schräg verzahnten Mitnahmezahnrad 15 versehen. Jedes dieser Mitnahmezahnräder 15 greift in das zentral angeordnete Antriebszahnrad 16 ein, das eine entsprechende Schrägverzahnung aufweist. Das Antriebszahnrad 16 ist auf der Welle 17 gelagert, die an einem nichtdargestellten Antrieb hängt. Die Welle 17 ragt bis in das Unterteil 2 hinein und ist durch nichtdargestellte bekannte Mittel gegen axiale Verschiebung gesichert. Das Antriebszahnrad 16 behält also in bezug auf das Unterteil 2 stets seine axiale Lage bei, auch wenn die Hinterplatte 10 von dem Unterteil 2 abgezogen wird (s. Fig. 2).

Der Ausformvorgang der Gewindeachsen 6 sei nunmehr anhand der Fig. 2 erläutert. Die Welle 17 wird hierzu in der eingezeichneten Pfeilrichtung in Drehung versetzt und nimmt dabei über das Antriebszahnrad 16 die Mitnahmezahnräder 15 mit. Aufgrund der Drehung der dabei mitgenommenen Gewindeachsen 6 schraubt sich das Gewinde 7 aus dem Innengewinde der gegossenen Gegenstände 3 heraus. In der Fig. 2 ist dieser Ausschraubvorgang etwa zur Hälfte vollzogen dargestellt. Aufgrund der gewählten Schrägverzahnung des Antriebszahnrades 16 und der Mitnahmezahnräder 15 hatte sich dabei eine auf die Gewindeachsen 6 auswirkende axiale Schubkraft ergeben (s. eingezeichnete Pfeile), durch die die Gewindeachsen 6 von dem Unterteil 2 abgezogen wurden. Diese axiale Schubkraft ist gerade so gross, dass sie einerseits die entgegenstehenden axialen Reibungskräfte und anderseits auch axiale Haftkräfte im wesentlichen kompensiert. Die axialen Reibungskräfte entstehen dabei im wesentlichen durch Reibung der Gewindeachsen 6 in den Bohrungen 8 und durch die Flankenreibung zwischen dem Antriebszahnrad 16 und den Mitnahmezahnrädern 15. Die axialen Haftkräfte ergeben sich durch eine Haftung der Stirnseite 18 der Gewindeachsen 6 an der gegenüberstehenden Innenwandung der Gegenstände 3 und ausserdem insbesondere bei grossen Steigungen des zu giessenden Gewindes an dessen Flanken. Bei dem Herausschrauben der Gewindeachsen 6 braucht also das gegossene Gewinde in den Gegenständen 3 selbst keine axiale Vorschubkraft aufzubringen, wodurch es gegen Beschädigungen beim Herausschrauben gesichert ist.

Vor dem Herausschrauben der Gewindeachsen 6 wurde die Form geöffnet, wodurch der auf die Hinterplatte 10 wirkende Andruck gegen das Unterteil 2 weggenommen wurde. Die Hinterplatte 10 konnte sich daher aufgrund der Wirkung der Federn 14 von dem Unterteil 2 entfernen, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist. Hierdurch haben die Enden 9 der Gewindeachsen 6 den notwendigen axialen Spielraum erhalten, so dass sie sich bei der dann folgenden Verdrehung des Antriebszahnrades 16 in Richtung von dem Unterteil 2 axial wegbewegen konnten.

Der Vorgang des Herausschraubens der Gewindeachsen 6 wird dann durch Drehung des Antriebszahnrades 16 so lange fortgesetzt, bis die Gewinde 7 der Gewindeachsen 6 vollständig aus den zu giessenden Gegenständen 3 herausgeschraubt sind. Es erfolgt dann sogar noch unter der Wirkung der auf die Gewindeachsen 6 wirkenden axialen Schubkräfte ein weiteres Entfernen der Gewindeachsen 6 von den Gegenständen 3, so dass in jedem Falle ein vollständiges Herausschrauben der Gewindeachsen 6 aus den Gegenständen 3 sichergestellt ist. Es braucht dabei ein Abstoppen des Antriebs des Antriebszahnrades 16 in einer bestimmten Lage der Gewindeachsen 6 nicht sichergestellt zu werden, da auch bei weiterem Antrieb des Antriebszahnrades 16 lediglich die Enden 9 der Gewindeachsen 6 gegen die Enden der betreffenden Bohrungen in der Hinterplatte 10 auflaufen können, ohne dass dabei irgendeine Beschädigung entstehen kann. Im Falle der Verwendung von Gewindepatronen muss dagegen sorgfältig auf das Ende des Ausschraubvorganges geachtet werden, damit nicht durch zu lange währende Antriebe der Gewindeachsen die entsprechenden Gegengewinde zerstört werden können.

Für das Schliessen der Form mit Heranrücken der Hinterplatte 10 an das Unterteil 2 ist hinsichtlich der Gewindeachsen 6 kein besonderer Antrieb erforderlich, da nämlich die Enden 9 der Gewindeachsen 6 dabei über den Bohrungsgrund 19 der jeweiligen Bohrung 20 in der Hinterplatte 10 in die in der Fig. 1 dargestellte Endstellung geschoben werden. Ein neuer Gussvorgang kann daraufhin vorgenommen werden.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass mit der beschriebenen Anordnung sowohl Innengewinde als auch Aussengewinde in dem zu giessenden Gegenstand hergestellt werden kann, wobei entsprechend die Gewindeachse 6 entweder mit einem Aussengewinde, wie dargestellt, oder mit einer Gewindehülse zu versehen ist.

Der Begriff Giessform umfasst in diesem Zusammenhang jede Form, in die beim Giessvorgang ohne Druck — oder unter Druck - fliessendes Material in die Form eingebracht wird. Es kann sich dabei, wie gesagt, um Metalle, Kunststoffe oder andere geeignete Materialien handeln.

Für das Giessen von Metallen und das Giessen oder Spritzen von Kunststoffen hat sich ein Winkel der Schrägverzahnung der Zahnräder von etwa 20° als besonders günstig ergeben. Für weichere Materialien wählt man zweckmässig einen etwas geringeren Winkel, beispielsweise 15°.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

620 847 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Giessform für Gussstücke mit einem zu giessenden Gewinde, bestehend aus zwei Formhälften, von denen die eine mindestens eine verdrehbare und axial verschiebbare Gewindeachse zum Ausformen des Gewindes aufweist, wobei die Gewindeachse mit einem Mitnahmezahnrad versehen ist, das von einem Antriebszahnrad für den Ausformvorgang in Drehung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass beide Zahnräder (15, 16) derart schräg verzahnt sind, dass bei Drehung des Antriebszahnrades (16) der Gewindeachse (6) eine axiale Schubkraft erteilt wird, um die auf die Gewindeachse (6) beim Ausformen wirkenden axialen Reibungs- und Haftkräfte weitgehend zu kompensieren.

2. Giessform nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Schrägverzahnung bei etwa 20° liegt.