CN110116474A - 用于生产至少部分纤维增强的注塑成型部件的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产至少部分纤维增强的注塑成型部件的装置，其包含：注塑模具半部；接收室，该接收室配置成对注塑模具半部的空腔部分部分开放；供给通道，该供给通道通向到接收室中且通过供给通道，接收室连通地连接到注塑模具半部的周围；供给装置，该供给装置通过供给通道将纤维增强塑料带的带部分供给到接收室中；第一和第二夹紧装置，该第一和第二夹紧装置分别设置在接收室的初始区域和端部区域中，通过夹紧装置，供给到接收室中的带部分可以被夹紧；以及第一和第二切割装置，该第一和第二切割装置分别设置在初始区域和端部区域中，切割装置设置在夹紧装置之间且通过切割装置，位于夹紧装置之间的带部分的中间部分可以与其余部分分离。

Description

用于生产至少部分纤维增强的注塑成型部件的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于生产至少部分纤维增强的注塑成型部件(特别是车辆部件)的装置，该装置包含至少一个注塑模具半部。本发明进一步涉及一种使用至少两件式注塑模具生产至少部分纤维增强的注塑成型部件(特别是车辆部件)的方法。
背景技术
注塑成型部件在各种技术领域中具有广泛的用途。例如，在车辆构造中，使用注塑成型部件，因为这些部件通常比相应的金属部件重量更轻。然而，可能需要增强注塑成型部件以便使注塑成型部件可以在其预期使用期间承受机械载荷。为此，由含有增强纤维的注射模塑料生产注塑成型部件是已知的。利用增强元件局部地增强注塑成型部件也是已知的，该增强元件例如本身由纤维复合材料制成。增强元件可以例如配置为纤维增强塑料带。已知这样的应用，其中这种类型的增强元件在注塑成型部件的生产期间利用注射模塑料包覆成型或至少部分地包覆成型。
当在大量生产应用中使用以纤维增强塑料带(也被称为带)的形式的增强元件时，最大的挑战出现在注塑成型部件的生产过程中。在注塑模具中布置带可能在此是非常耗时的。在此机器人或工作者必须在注塑成型工艺开始之前将薄带布置在注塑模具中。这导致效率低的生产过程(特别是由于手动过程动作)和不能实现所需定位公差的风险。使用机器人而不是工作者在时间和精度方面更有效，但是更昂贵并且需要更多空间。
WO 2014/076061 A1公开了一种用于在至少一种无纤维、泡沫状或短纤维增强或长纤维增强的塑料的帮助下使注塑成型部件注塑成型的模具工具。该模具工具具有至少两个模具工具部件，这些模具工具部件可以相对于彼此从它们限定注塑成型部件的成型空腔的关闭位置移动到用于移除注塑成型部件的打开位置。在关闭位置的模具空腔的边界表面形成注塑成型部件的负轮廓。提供一种模塑料容器，该模塑料容器可在至少两个模具工具部件的关闭位置在模具空腔的方向上移动，并且该模塑料容器具有面向模具空腔的接收表面，该模具空腔在模塑料容器的第一位置形成用于接收连续纤维增强的热塑性材料的凹口，并且在模塑料容器的第二位置，形成模具空腔的边界表面的一部分。模塑料容器可独立于至少两个模具部件加热。
DE 42 27 729 A1公开了一种用于生产塑料模制件的注塑成型工艺，其中例如由塑料部分包覆成型的金属制成的冲压件被引入到注塑模具中。为了产生冲压，材料带通过注塑模具供给。注塑模具中的冲压操作通过设置在其中的冲压冲头来实现。利用该冲压冲头，冲压件被保持在中空模具中的正确位置。
US 2005/0258559 A1公开了一种热成型过程和一种用于注塑成型机器的装置，该注塑成型机器用于同时执行深拉注塑成型部件的成形、切割和成形的各种功能。该热成型装置具有成型工具，该成型工具在其一侧上具有成形器总成并且在相对侧上具有用于压印基板的热成型的加热总成。成形器总成包含成型模具，该成型模具连接到真空源并且容纳在加压容器中。加热总成包含用于快速打开和关闭基板的加热的加热元件、用于在加热期间连续监测基板温度的温度传感器、联接到压力源的加压容器、以及冷却容器。成形器总成和加热总成结合在一起，以便将它们之间的基板接合。
US 8 128 358 B2公开了一种用于车辆的发动机冷却风扇护罩结构。该结构具有限定框架的壳体。框架具有限定的壁厚并且限定开口，该开口被设计和设置成使空气可以通过裙部。壳体具有发动机安装结构，该发动机安装结构被支撑在开口中并且被设计和设置用于将风扇马达安装到其上。框架限定通道以便减少壳体的材料量。层状材料的壁厚大体上小于限定的壁厚，并且覆盖通道，以使空气可以主要流过开口。
US 6 207 090 B1公开了一种生产薄膜覆盖的物品的方法。具有第一和第二模具表面的可移动压机移动到打开位置。第一模具表面具有密封表面，并且第二模具表面具有切割表面。具有废料部分的薄柔性膜设置在第一和第二模具表面之间。废料部分被定位在密封和切割表面之间，并且充当模具半部之间的密封件。压机进入关闭位置。切割表面接触薄膜并且部分地沿着薄膜的周边切割废料部分。废料部分保留在切割表面和密封表面之间，并且密封第一和第二模具面之间的空间。
可在http://www.cs.odu.edu/～mln/ltrs-pdfs/NASA-97-iccm-njj.pdf的链接下下载的出版物公开了高性能复合体的自动化生产。
发明内容
本发明的目的是优化至少部分纤维增强的注塑成型部件的生产，特别是在降低其生产成本方面。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的装置来实现。该装置具有：
至少一个接收室，该接收室设置在注塑模具半部上并且配置成对注塑模具半部的空腔部分部分开放；
至少一个供给通道，该供给通道设置在注塑模具半部上并且通向到接收室中，并且通过该供给通道，接收室连通地连接到注塑模具半部的周围；
至少一个供给装置，该供给装置用于通过供给通道从注塑模具半部的外部将纤维增强塑料带的带部分供给到接收室中；
至少一个第一夹紧装置，该第一夹紧装置设置在接收室的初始区域中，该初始区域从纵向方向看设置为更靠近供给通道，和
至少一个第二夹紧装置，该第二夹紧装置设置在接收室的端部区域中，该端部区域从纵向方向上看相对于初始区域设置为更远离供给通道，
通过夹紧装置，供给到接收室中的带部分可以在某些区域中被夹紧；以及
至少一个第一切割装置和至少一个第二切割装置，该第一切割装置设置在初始区域中，该第二切割装置设置在端部区域中，该切割装置设置在夹紧装置的前方和后方并且通过切割装置，位于所述夹紧装置之间的带部分的中间部分可以与带部分的其余部分分离。
应当指出的是，以下描述中单独引用的特征和措施可以以任何技术上合理的方式相互组合，并且可以说明本发明的其他实施例。另外，该描述特别是结合附图表征和具体说明本发明。
根据本发明，纤维增强塑料带的带部分的中间部分(其中间部分形成注塑成型部件的一部分)在执行注塑成型之前通过供给装置以自动的且位置上精确的方式供给到在注塑模具半部上的接收室中。为此，因此不需要手动操作塑料带，这提高了中间部分在接收室中的定位的准确性、快速性和再现性。
在带部分通过供给装置以自动的方式供给到接收室中之后，带部分在其相对于接收室的给定端部区域中通过夹紧装置夹紧并且由此固定地保持在采用的位置。此外，通过带部分的夹紧，可以确保封闭的注塑模具被密封，包括在根据本发明的注塑模具半部的区域中，以便能够执行接下来的注塑成型。在带部分的夹紧之后，可以关闭注塑模具并且开始注塑成型。
在注塑成型之前，切割装置可以使中间部分与带部分分离。在注塑成型之后，可以打开夹紧装置或松开带部分的剩余端部的夹紧，以使设置有中间部分的注塑成型部件可以毫无延迟地从打开的注塑模具中移除。一旦注塑成型部件已经从打开的注塑模具中移除，就可以进行另外的生产过程，该过程再次开始于将纤维增强塑料带的另外的带部分自动地供给到接收室中。
根据本发明，供给装置、夹紧装置和切割装置与注塑模具半部一起组合以形成子总成，其中供给通道、接收室、夹紧装置和切割装置可以在结构上集成在注塑模具半部中。该子总成可以在新的注塑成型机器中使用，并且也可以在预先存在的注塑成型机器的升级内使用。因此，为了将纤维增强元件引入到注塑模具半部中，不需要额外的机器或机器人并且不需要额外的手动操作步骤。
纤维增强塑料带可以配置为扁平带，该扁平带在带纵向方向上具有单向、双向或多向定向的增强纤维。塑料带可以由具有不同纤维定向的两个或更多个层组成。塑料带可以具有聚合物材料，增强纤维至少部分地嵌入在该聚合物材料中。聚合物材料可以与注射模塑料的塑料组分相似或相同，特别是在其熔融温度方面，以使在注塑成型期间聚合物材料可以整体地与注射模塑料的塑料组分粘合。因此，可以可靠地防止带部分的中间部分与注塑成型部件的其余部分的分离。例如，塑料带的增强纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维或一些其他人工或天然纤维。
接收室例如在带纵向方向上具有纵长的形状，并且以这样的方式设置在注塑模具半部上并且配置成对注塑模具半部的空腔部分部分开放，以使带部分的中间部分可以布置在注塑成型部件的期望位置处。接收室可以是例如长方体配置，并且部分地或完全地接收夹紧装置和切割装置。
设置在注塑模具半部上并且通向到接收室中的供给通道优选地适于塑料带的横截面表面或相应地配置成平坦的，以便能够在没有位错的情况下将塑料带或其端部带部分牢固地供给到接收室。
供给装置可以具有用于存储纤维增强的塑料带的可补充的存储单元，以便能够在连续生产相同的注塑成型部件时将所需带部分连续地供给到接收室。供给装置进一步具有至少一个可电力控制的驱动装置，利用该驱动装置，塑料带可以从存储单元分段地移动到接收室。存储单元或供给装置可以被设计为当存储单元中仍然可用的塑料带量下降到低于给定的限制值时发出信号。
每个夹紧装置可以具有至少一个夹紧元件，利用该夹紧元件，供给到接收室中的带部分的一部分可以抵靠夹紧装置的另外部件或接收室的内壁被按压并且由此被夹紧。每个夹紧装置可以进一步具有用于驱动相应的夹紧元件的可电力控制的驱动器。供选择地，夹紧装置的夹紧元件可以通过共同的驱动器来致动。
每个切割装置可以具有至少一个切割元件，例如刀片，利用该切割元件可以使供给到接收室中的带部分分离。每个切割装置可以进一步具有用于驱动相应的切割元件的可电力控制的驱动器。供选择地，切割装置的切割元件可以通过共同的驱动器来致动。切割装置相对于带纵向方向设置在夹紧装置的前方和后方。
在接收室的初始区域中的夹紧装置和切割装置可以通过单个夹紧和切割装置来实现。在接收室的端部区域中的夹紧装置和切割装置也可以通过单个夹紧和切割装置来实现。相应的夹紧和切割装置的相应的夹紧元件也可以用作该夹紧和切割装置的切割元件。供选择地，相应的夹紧和切割装置的夹紧元件和切割元件可以是单独的部件。
根据本发明的装置可以特别是用于生产以车辆部件的形式的至少部分纤维增强的注塑成型部件。为此，该装置可以具有另外的注塑模具半部，该另外的注塑模具半部被传统地配置，并且对于封闭注塑模具而言可以连接到根据本发明的注塑模具。供选择地，可以根据本发明设计注塑模具的两个注塑模具半部。在本发明的情况下，术语“注塑模具半部”不应该被解释为意指注塑模具半部实际上精确地或近似地表示注塑模具的物理半部。相反地，注塑模具半部在其尺寸上可以明显地与注塑模具的精确物理半部不同。
根据有利的实施例，供给装置具有设置在注塑模具半部的外部上的至少一个安装件和可互换地设置在安装件上的至少一个可解开的塑料带卷。塑料带卷用作塑料带的存储单元。塑料带卷由通过在塑料带中的中心轴向开口供给的安装件的一部分设置在安装件上。如果新的塑料带卷设置在安装件上，则塑料带的自由带部分可以首先手动地供给到供给通道中。只有新的塑料带卷设置安装件上的情况下才需要该步骤。此后，将带部分连续自动供给到接收室中可以发生。
根据另外的有利实施例，供给装置具有用于解开塑料带卷的至少一个可电力控制的驱动器。为了控制该驱动器，可以使用注塑成型机器的单独控制的电子器件或适当编程的电子器件。驱动器优选地是电动马达，利用该电动马达，塑料带卷可以绕其纵向中心轴线旋转。
上述目的进一步通过具有权利要求4的特征的方法来实现，根据该方法：在将注射模塑料注射到封闭的注塑模具的空腔中之前，将纤维增强塑料带的带部分从注塑模具外部以自动的方式供给到在注塑模具半部上的接收室中，其中接收室配置成对注塑模具半部的空腔部分部分开放；供给到接收室中的带部分以自动的方式在至少两个夹紧点处夹紧，这些夹紧点在带部分的纵向方向上以隔开一定距离设置；并且在将注射模塑料注射到封闭的注塑模具期间，位于夹紧点之间的带部分的中间部分以自动的方式与带部分的其余部分分离。
关于该装置的上述优点也相应地与该方法相关联。特别地，该方法可以利用根据上述实施例中的一个或这些实施例中的至少两个的相互组合的装置来实施。
可以使用在其中含有或不含有增强纤维的材料或者在其中含有或不含有任何其它填充材料(例如滑石)的材料作为注射模塑料。可以例如使用聚丙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物作为材料。对于材料的纤维增强，可以使用短纤维或长纤维。例如，对于纤维增强，可以使用玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维或其他人工或天然纤维。此外，注射模塑料可以通过物理或化学发泡工艺发泡以便降低注塑成型部件的重量。
根据有利的实施例，用于供给到接收室中的塑料带从设置在注塑模具外部的塑料带卷以自动的方式解开。因此，该实施例应该与有关装置的相应实施例的上述优点相关联。
附图说明
在从属权利要求和以下附图的描述中公开了本发明的其他有利实施例，其中
图1示出了根据本发明的装置的说明性实施例的示意图；
图2示出了图1中所示装置的示意性剖视图；以及
图3示出了根据本发明的方法的说明性实施例的流程图。
具体实施方式
在不同的附图中，相同的部件总是设置有相同的附图标记，由此这些也通常仅描述一次。
图1示出了根据本发明的用于生产至少部分纤维增强的注塑成型部件(未示出)的装置1的说明性实施例的示意图。该装置1具有至少一个注塑模具半部2。
该装置1具有接收室4，该接收室4设置在注塑模具半部2上并且被配置成对注塑模具半部2的空腔部分3部分开放。在图1中，示出了接收室4的开放侧。接收室4是例如长方体配置并且在注塑模具半部2的所示的纵向范围的部分内延伸。
该装置1进一步具有供给通道(图2中未示出)，该供给通道设置在注塑模具半部2上并且通向到接收室4中，并且通过供给通道，接收室4连通地连接到注塑模具半部2的周围。
此外，该装置1具有供给装置5，该供给装置5用于将纤维增强塑料带7的带部分6通过供给通道从注塑模具半部2的外部供给到接收室4中。供给装置5具有设置在注塑模具半部2的外部上的安装件8和可互换地设置在安装件8上的可解开的塑料带卷9。此外，供给装置5具有用于解开塑料带卷9的可电力控制的驱动器(未示出)。在图1中，塑料带7的一部分从塑料带卷9解开，以使带部分6被供给到接收室4中。
该装置1具有第一夹紧装置12和第二夹紧装置13，该第一夹紧装置12设置在接收室4的初始区域中，该初始区域从纵向方向上看设置为更靠近供给装置5的供给通道(图2)，该第二夹紧装置13设置在接收室4的端部区域中，该端部区域相对于初始区域设置为更远离供给通道，通过夹紧装置，供给到接收室4中的带部分6可以在某些区域种被夹紧。
此外，装置1具有设置在初始区域中的第一切割装置10和设置在端部区域中的第二切割装置11，切割装置分别设置在夹紧装置12和13的前方和后方，并且通过切割装置，位于所述夹紧装置之间的带部分6的中间部分14可以与带部分6的其余部分分离。夹紧装置12和切割装置10可以相互组合以形成单个夹紧和切割装置(未示出)。夹紧装置13和切割装置11可以相互组合以形成单个夹紧和切割装置(未示出)。
图2示出了图1中所示的装置1的示意性剖视图。特别地，示出了设置在注塑模具半部2上的供给通道15，塑料带7延伸通过该供给通道，并且该供给通道通向到接收室4中。供给通道15相对于水平面倾斜地定位，并且在图2的绘图平面中以从上到下的一定角度延伸。
图3示出了根据本发明的使用至少两件式注塑模具生产至少部分纤维增强的注塑成型部件的方法的说明性实施例的流程图。
在方法步骤100中，在将注射模塑料注射到封闭注塑模具的空腔中之前，将纤维增强塑料带的带部分从打开的注塑模具外部以自动的方式供给到注塑模具半部上的接收室中，其中接收室配置成对注塑模具半部的空腔部分部分开放。在此，对于供给到接收室中，塑料带可以以自动的方式从设置在注塑模具外部的塑料带卷解开。
在方法步骤200中，供给到接收室中的带部分以自动的方式在至少两个夹紧点处夹紧，这些夹紧点在带部分的纵向方向上以隔开的一定距离设置。
在方法步骤300中，首先关闭注塑模具，并且此后，在将注射模塑料注射到封闭的注塑模具之前，位于夹紧点之间的带部分的中间部分以自动的方式与带部分的其余部分分离。
附图标记列表
1 装置
2 注塑模具半部
3 空腔部分
4 接收室
5 供给装置
6 带部分
7 塑料带
8 安装件
9 塑料带卷
10 切割装置
11 切割装置
12 夹紧装置
13 夹紧装置
14 中间部分
15 供给通道
100 方法步骤(供给)
200 方法步骤(夹紧)
300 方法步骤(分离)

Claims (5)

1.一种用于生产至少部分纤维增强的注塑成型部件的装置(1)，所述注塑成型部件特别是车辆部件，所述装置(1)包含至少一个注塑模具半部(2)，
其特征在于，
所述装置(1)包含：
-至少一个接收室(4)，所述接收室(4)设置在所述注塑模具半部(2)上并且配置成对所述注塑模具半部(2)的空腔部分(3)部分开放，
-至少一个供给通道(15)，所述供给通道(15)设置在所述注塑模具半部(2)上并且通向到所述接收室(4)中，并且通过所述供给通道(15)，所述接收室(4)连通地连接到所述注塑模具半部(2)的周围，
-至少一个供给装置(5)，所述供给装置(5)用于通过所述供给通道(15)从所述注塑模具半部(2)的外部将纤维增强塑料带(7)的带部分(6)供给到所述接收室(4)中，
-至少一个第一夹紧装置(12)和至少一个第二夹紧装置(13)，所述第一夹紧装置(12)设置在所述接收室(4)的初始区域中，所述初始区域设置为更靠近所述供给通道(15)，所述第二夹紧装置(13)设置在所述接收室(4)的端部区域中，所述端部区域设置为更远离所述供给通道(15)，通过所述夹紧装置，供给到所述接收室(4)中的所述带部分(6)能够在某些区域中被夹紧，以及
至少一个第一切割装置(10)和至少一个第二切割装置(11)，所述第一切割装置(10)设置在所述初始区域中，所述第二切割装置(11)设置在所述端部区域中，所述切割装置分别设置在所述夹紧装置(12、13)的前方和后方并且通过所述切割装置，位于所述夹紧装置之间的所述带部分(6)的中间部分(14)能够与所述带部分(6)的其余部分分离。
2.如权利要求1所述的装置(1)，
其特征在于，
所述供给装置(5)具有设置在所述注塑模具半部(2)的外部的至少一个安装件(8)和可互换地设置在所述安装件(8)上的至少一个可解开的塑料带卷(9)。
3.如权利要求2所述的装置(1)，
其特征在于，
所述供给装置(5)具有用于解开所述塑料带卷(9)的至少一个可电力控制的驱动器。
4.一种使用至少两件式注塑模具来生产至少部分纤维增强的注塑成型部件的方法，所述注塑成型部件特别是车辆部件，
其特征在于，
-在将注射模塑料注射到封闭的注塑模具的空腔中之前，将纤维增强塑料带(7)的带部分(6)从所述注塑模具的外部以自动的方式供给到在所述注塑模具半部(2)上的接收室(4)中，其中所述接收室(4)配置成对所述注塑模具半部(2)的空腔部分(3)部分开放，
-供给到所述接收室(4)中的所述带部分(6)以自动的方式在至少两个夹紧点处夹紧，所述夹紧点在所述带部分(6)的纵向方向上以隔开的一定距离设置，并且
-在将所述注射模塑料注射到所述封闭的注塑模具中期间，位于所述夹紧点之间的所述带部分(6)的中间部分(14)以自动的方式与所述带部分(6)的其余部分分离。
5.如权利要求4所述的方法，
其特征在于，
用于供给到所述接收室(4)中的所述塑料带(7)以自动的方式从设置在所述注塑模具的外部的塑料带卷(9)解开。
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