CN112243405A - 用于制造多构件塑料模制部件的方法和工具系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造多构件塑料模制部件(200)的方法以及工具系统，其中所述方法包括用于模制至少一个预成形件(11)的第一注射模制步骤(10)以及用于将至少一个第二构件(21)模制至所述预成形件(11)上的第二注射模制步骤(20)，其中所述第一注射模制步骤和第二注射模制步骤(10，20)由注射模制机器执行，所述注射模制机器包括定位于可旋转的支架块(40)的相对的侧上的第一外半模(12)和至少一个第二外半模(22)，所述支架块(40)具有至少四个侧面(41)，每个侧面包括内半模(42)，并且所述方法至少包括以下步骤：a)同时地在所述第一注射模制步骤(10)中注射模制所述预成形件(11)以及在所述第二注射模制步骤(20)中注射模制所述第二构件(21)；b)通过使所述第一外半模和第二外半模(12，22)运动以与所述可旋转的支架块(40)相间隔而打开所述注射模制机器；c)通过使所述支架块(40)旋转而将所述预成形件(11)从所述第一注射模制步骤(10)中移出并且将所述塑料模制部件(200)从所述第二注射模制步骤(10)中移出；d)在由所述支架块(40)上的所述内半模(42)承载时通过冷却介质(32)冷却所述预成形件(11)；以及通过搬运装置(51)将所述塑料模制部件(200)从所述支架块(40)上的所述内半模(42)移除。

Description

用于制造多构件塑料模制部件的方法和工具系统

技术领域

本发明涉及一种用于制造多构件塑料模制部件的方法，其中所述方法包括用于模制至少一个预成形件的第一注射模制步骤以及用于将至少一个第二构件模制至所述预成形件上的第二注射模制步骤，其中所述第一注射模制步骤和第二注射模制步骤由注射模制机器执行，所述注射模制机器包括定位于可旋转的支架块的相对的侧上的第一外半模和至少一个第二外半模，所述支架块具有至少四个侧面，每个侧面包括内半模。此外，本发明涉及一种具有注射模制机器的工具系统。

背景技术

从DE 10 164 900 B4已知一种用于塑料部件的注射模制机器。所述机器包括承载于可旋转的支架元件的相对的侧上的板上的第一外半模和第二外半模。所述可旋转的支架元件保持第一内半模和第二内半模。所述注射模制机器可以运动至闭合位置中，在所述闭合位置中，所述第一外半模和所述第二外半模与所述第一内半模以及第二内半模匹配。在该闭合位置中执行同时的第一注射模制步骤，其中由外半模与相应的内半模形成的腔被填充以塑料模具。在第一注射模制步骤之后，可以将所述机器置于打开位置中，并且使所述内部支架元件转动180°，以使得第一内半模面对所述第二外半模并且所述第二内半模面对所述第一外半模。在再次使所述注射模制机器闭合之后，在第二注射模制步骤中，通过将塑料模具注射至新形成的模具腔中而形成双构件塑料模具部件。

在EP 1 979 148 B1中描述了一种用于多构件注射模制的注射模制机器和传递系统。所述注射模制机器包括第一外半模、第二外半模、第一内半模以及第二内半模。内半模和外半模可以运动至用于注射模制的闭合位置以及用于传递预成形件的打开位置。在第一注射模制步骤之后以及在打开所述注射模制机器之后，使由可旋转的支架臂承载的预成形件从第一注射模制步骤可旋转地运动至90°的冷却位置中。之后，将所述预成形件进一步运输至另一个90°的第二注射模制步骤，在这里将第二构件注射至所述预成形件上。在前一步骤的90°的位置以及距所述第一注射模制步骤270°的位置中，可以将塑料部件从所述注射模制机器的支架臂移除。

WO 2007/113305 A1描述了一种用于制造多构件塑料模制部件的方法，其中所述方法包括用于模制至少一个预成形件的第一注射模制步骤以及用于将至少一个第二构件模制至所述预成形件上的第二注射模制步骤，其中所述第一注射模制步骤和第二注射模制步骤用注射模制机器执行，所述注射模制机器包括定位于可旋转的支架块的相对的侧上的第一外半模和至少一个第二外半模，所述支架块具有至少四个侧面，每个侧面包括内半模，并且所述方法至少包括以下步骤：同时在第一注射模制步骤中注射模制所述预成形件并且在第二注射模制步骤中注射模制所述第二构件；以及，通过使所述第一外半模和第二外半模运动以与可旋转的支架块相间隔而打开所述注射模制机器。此外，描述了一种注射模制机器，所述注射模制机器包括第一外半模和第二外半模，并且包括具有四个侧的可旋转的支架块，每个侧包括四个内半模，所述注射模制机器被构造成执行用于制造多构件塑料模制部件的方法。带有保持四个内半模的支架块的布置容许有效地使用所述注射模制机器，这是因为可以与通过两个剩余的内半模执行的进行中的注射模制步骤同时，在两个空闲的内半模上执行针对随后的注射模制步骤的准备工作。

该方法和布置的缺点在于用于冷却和移除所述预成形件和塑料模制部件的时间的损失，所述预成形件和塑料模制部件在第一和第二注射模制步骤之后保留于外半模中。另一个缺点是，需要四个具有独特的形式的内半模来执行所述方法以及按照需要操作所述机器。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于以短的周期时间廉价地且有效地模制多构件塑料模制部件的方法和装置。本发明的另一个目的是提供一种用于生产具有功能性微结构的厚壁光学器件、与光有关的光学器件和/或光学透镜的解决方案。

该目的通过根据权利要求1所述的方法实现，并且通过根据本发明的权利要求6所述的工具系统实现。在从属权利要求中限定本发明的方法和系统的有利的实施例。

本发明公开的技术教导是，所述方法至少包括以下步骤：通过使所述支架块旋转而将所述预成形件从所述第一注射模制步骤中移出并且将所述塑料模制部件从所述第二注射模制步骤中移出；在预成形件由所述支架块上的所述内半模承载时通过冷却介质冷却所述预成形件；以及通过搬运装置将所述塑料模制部件从所述支架块上的所述内半模移除。

本发明的核心在于生产成本的降低以及通过所述支架块的多功能性实现的更短的周期时间，所述支架块充当所述预成形件和塑料模制部件的运输装置并且还用作所述内半模的支撑件。特别地，通过减少所述第一、第二注射模制步骤与所述冷却步骤以及所述移除步骤之间的运输时间而实现短的周期时间。

本发明公开的是，所述预成形件的在由所述支架块上的所述内半模保持时的冷却与所述第一注射模制步骤中的预成形件的注射模制以及所述第二注射模制步骤中的第二构件的注射模制同时执行。

这样做的优点是，给予足够的时间来冷却所述预成形件并且避免由于热应力而引起的损坏。换句话说，可以确保所述预成形件的高质量。此外，由于可以避免在第二注射模制步骤之前等待所述预成形件的冷却，因此可以将周期时间保持为较短。

作为优选实施例，所述塑料模制部件从所述支架块的所述内半模的移除与所述第一注射模制步骤中的预成形件的注射模制以及所述第二注射模制步骤中的第二构件的注射模制二者同时执行。

这意味着在相当长的注射模制步骤期间确保足够的时间来安全地移除所述塑料模制部件。

根据另一个优选实施例，在执行在由所述支架块上的所述内半模承载时通过冷却介质冷却所述预成形件的同时和/或在执行通过搬运装置将所述塑料模制部件从所述支架块上的所述内半模移除的同时，加热用于执行所述第一注射模制步骤和第二注射模制步骤的所述第一外半模、所述第二外半模以及内半模。这产生的优点是，进一步减小周期时间并且给予用于加热周期的足够的时间，从而减小施加至模具上的热应力。

可以看出本方法的另一个实施例在于，在执行在由所述支架块上的所述内半模承载时通过冷却介质冷却所述预成形件的同时和/或在执行通过搬运装置将所述塑料模制部件从所述支架块上的所述内半模移除的同时，在执行所述第一注射模制步骤和第二注射模制步骤之后冷却所述第一外半模、所述第二外半模以及所述内半模。

这使得能够减小周期时间并且容许用于逐渐冷却所述半模的足够的时间。因此，减小所述半模上的热应力并且延长使用寿命。

本发明还体现在一种具有注射模制机器的工具系统中，所述注射模制机器包括第一外半模和第二外半模并且包括具有至少四个侧面的可旋转的支架块，每个侧面包括至少一个内半模，所述工具系统被构造成执行根据如上所述的方法所述的用于制造多构件塑料模制部件的方法。

有利地，所述工具系统包括用于使冷却介质(特别地空气流)流动至所述预成形件上的导流装置，并且所述工具包括用于从所述内半模移除所述塑料模制部件的搬运臂。空气导流装置的使用具有提高所述预成形件的冷却速率以及因此缩短生产周期时间的优点。另外，可以通过将空气流引导至所述预成形件的特定区域上而控制所述预成形件上的冷却区域，从而控制温度分布并且避免所述预成形件中的热应力。可能有利的是，使所述空气导流装置为可运动的，从而能够在冷却所述预成形件时靠近所述预成形件定位以及在所述支架块旋转期间与所述支架块间隔一定距离。使用所述搬运臂的优点在于，移除所述塑料模制部件为自动重复过程，其中避免由于不受控制的运动而损坏所述塑料模制部件。

本发明的又一个优选实施例包括第一外半模、第二外半模以及内半模，所述第一外半模、所述第二外半模以及所述内半模以这样的结构为特征：该结构用于在仅仅一个同时的第一注射模制步骤和第二注射模制步骤中模制多个多构件塑料模制部件。这具有的优点是：通过增加生产的塑料模制部件的数量同时仅仅需要单个注射模制机器以规模经济显著地降低成本。

根据另一个优选实施例，用于模制和保持所述预成形件和保持所述塑料模制部件的内半模被设计成相同的，并且所述第一外半模和第二外半模包括彼此不同的设计。这通过提供四步同时准在线生产过程而实现特别地廉价且有效的生产。如果所述内半模为廉价的并且所述外半模具有更高的价值，则生产和机器成本可以显著地降低，因为它们仅仅需要被提供一次并且可以被使用。此外，这种布置提供的可能性是：从所述第一注射模制步骤提供具有高热容量的特别大的体积的预成形件，并且提供足够的时间以在具有较小的体积和较低的热容量的第二构件被模制至所述预成形件上之前进行冷却。

在又一个优选实施例中，所述第二外半模包括微结构模具设计和/或与光有关的结构，在下文中将微结构命名为总结措辞。这具有的优点是：在生产过程的后期执行最关键、最昂贵以及最增值的生产步骤。因此，在完成生产过程之前，降低损坏昂贵的且精致的微结构的风险。另一个优点是，如果识别对所述预成形件的损坏，则可以省略增加微结构的昂贵的第二注射模制步骤。因此，可以避免对昂贵的微结构模具进行不必要的加热和冷却周期，并且可以节省成本。

前述构件以及所要求保护的构件和根据本发明要在所描述的实施例中使用的构件在它们的尺寸成形材料选择和技术构件方面不受任何特殊限制，以使得可以不受限制地应用相关领域中已知的选择标准。

附图说明

在各个附图的以下描述的从属权利要求中公开了本发明的目的的另外的细节、特征以及优点，所述附图以示例性方式示出根据本发明的发光装置的优选实施例。附图示出：

图1为具有注射模制机器的工具系统的立体图，

图2为具有注射模制机器的工具系统的顶视图，以及

图3为预成形件的剖视侧视示意图。

具体实施方式

本发明不受上述实施例的限制，所述实施例仅仅被作为示例表示，并且可以在由所附权利要求所限定的保护范围内被以各种方式修改。因此，本发明也适用于不同的实施例，特别地适用于用于制造多构件塑料模制部件的方法以及具有注射模制机器的工具系统的不同的实施例。

在图1和2中示出具有注射模制机器的工具系统100，所述注射模制机器包括第一外半模12和第二外半模22以及旋转的支架块40。支架块40可围绕旋转轴线43旋转，包括四个侧面41，每个侧面保持内半模42。注射模制机器处于打开位置中，其中第一外半模12和第二外半模22沿相间隔的方向45运动。支架块40在第一外半模12与第二外半模22之间被定位于中心。

图2特别地示出操作中的工具系统，其中在第一注射模制步骤10和第二注射模制步骤20之后，注射模制机器打开，并且新模制的预成形件11通过支架块40的顺时针旋转44被运输至冷却步骤30，并且新生产的塑料模制部件200被同时运输至搬运步骤50。第二外半模22包括微结构25，所述微结构与第二构件21一起被模制至预成形件上，从而形成塑料模制部件200。在冷却步骤30中，导流装置31将空气流引导至预成形件11上以进行冷却。搬运装置到达新生产的塑料模制部件200，以将塑料模制部件200从支架块40上的内半模42移除。在第一注射模制步骤10期间被注射至由内半模42与第一外半模12构建的腔中的材料的量高于被注射至第二注射模制步骤20中的材料的量。因此，预成形件11的冷却特别地重要，以确保对预成形件11的及时冷却并且因此使得能够实现快速的随后的第二注射模制步骤20。

与上述操作步骤10、20、30、50同时，加热第一外半模12和第二外半模22以及面对第一外半模12和第二外半模22的两个内半模42，以准备随后的第一注射模制步骤10和第二注射模制步骤20。另外，同时冷却面对搬运装置51和导流装置31的内半模42，以分别有助于预成形件11的冷却以及塑料模制部件200的冷却。搬运装置51和导流装置31包括温度传感器，以测量预成形件11和塑料模制部件200的温度并且确定是否移除并且继续进行第二注射模制步骤20。此外，搬运装置51和导流装置31包括照相机单元和分析单元，用于检测预成形件11和塑料模制部件200上的缺陷，以在需要时在生产过程中开始纠正措施。

图3示出塑料模制部件200，所述塑料模制部件包括预成形件11并且具有在第二注射模制步骤20中模制至预成形件11上的带有微结构25的第二构件21，其中微结构25也可以形成与光有关的结构。

附图标记列表

100 工具系统

200 塑料模制部件

10 第一注射模制步骤

11 预成形件

12 第一外半模

20 第二注射模制步骤

21 第二构件

22 第二外半模

25 微结构

30 冷却步骤

31 导流装置

32 冷却介质

40 支架块

41 侧面

42 内半模

43 旋转轴线

44 顺时针旋转

45 相间隔的方向

50 搬运步骤

51 搬运装置

Claims (10)

1.一种用于制造多构件塑料模制部件(200)的方法，

其中，所述方法包括用于模制至少一个预成形件(11)的第一注射模制步骤(10)以及用于将至少一个第二构件(21)模制至所述预成形件(11)上的第二注射模制步骤(20)，其中，所述第一注射模制步骤和所述第二注射模制步骤(10，20)由注射模制机器执行，所述注射模制机器包括定位于可旋转的支架块(40)的相对的侧上的第一外半模(12)和至少一个第二外半模(22)，所述支架块(40)具有至少四个侧面(41)，每个侧面包括内半模(42)，并且所述方法至少包括以下步骤：

a)同时在所述第一注射模制步骤(10)中注射模制所述预成形件(11)以及在所述第二注射模制步骤(20)中注射模制所述第二构件(21)；

b)通过使所述第一外半模和所述第二外半模(12，22)运动以与所述可旋转的支架块(40)相间隔而打开所述注射模制机器；

c)通过使所述支架块(40)旋转而将所述预成形件(11)从所述第一注射模制步骤(10)中移出并且将所述塑料模制部件(200)从所述第二注射模制步骤(10)中移出；

d)在所述预成形件(11)由所述支架块(40)上的所述内半模(42)承载时通过冷却介质(32)冷却所述预成形件；以及

e)通过搬运装置(51)将所述塑料模制部件(200)从所述支架块(40)上的所述内半模(42)移除。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预成形件(11)在由所述支架块(40)上的所述内半模(42)保持时的冷却与步骤a)同时执行。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述塑料模制部件(200)从所述支架块(40)的所述内半模(42)的移除与步骤a)同时执行。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，在执行步骤d)和/或步骤e)时，加热用于执行所述第一注射模制步骤和第二注射模制步骤(10，20)的所述第一外半模(12)、所述第二外半模(22)以及所述内半模(42)。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在执行步骤d)和/或步骤e)时，在执行所述第一注射模制步骤和所述第二注射模制步骤(10，20)之后冷却所述第一外半模(12)、所述第二外半模(22)以及所述内半模(42)。

6.一种带有注射模制机器的工具系统(100)，所述注射模制机器包括第一外半模(12)和第二外半模(22)并且包括具有至少四个侧面(41)的可旋转的支架块(40)，每个侧面包括至少一个内半模(42)，所述工具系统被构造成执行根据前述权利要求中的任一项所述的用于制造多构件塑料模制部件(200)的方法。

7.根据权利要求6所述的工具系统(100)，其特征在于，所述工具系统包括用于通过流或空气流在所述预成形件(11)上形成冷却介质(32)的导流装置(31)，并且所述工具系统包括用于从所述内半模(42)移除所述塑料模制部件(200)的搬运臂(52)。

8.根据权利要求6或7所述的工具系统(100)，其特征在于，所述第一外半模(12)、所述第二外半模(22)以及所述内半模(42)以这样的结构为特征：该结构用于在仅仅一同时的第一注射模制步骤(10)和第二注射模制步骤(20)中模制多个多构件塑料模制部件(200)。

9.根据权利要求6至8中的一项所述的工具系统(100)，其特征在于，用于模制和保持所述预成形件(11)和保持所述塑料模制部件(200)的内半模(42)被设计成相同的，并且所述第一外半模和所述第二外半模(12，22)包括彼此不同的设计。

10.根据权利要求6至9中的任一项所述的工具系统(100)，其特征在于，所述第二外半模(22)包括微结构模具设计。

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