DE10134222B4

DE10134222B4 - Spritzgießwerkzeug mit Klammersystem

Info

Publication number: DE10134222B4
Application number: DE2001134222
Authority: DE
Inventors: Sven Stein; Joachim Melzig
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2021-07-14
Also published as: DE10134222A1

Abstract

Spritzgießwerkzeug zum Umspritzen elektrischer Bauteile, insbesondere elektrisch leitender Verbindungen, mit einem kraftbeaufschlagbaren Haltesystem zu deren Festlegung einerseits und zu deren Überprüfung während des Spritzgießvorganges andererseits, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltesystem ein zweistufig kraftbeaufschlagbares Klammersystem (10) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spritzgießwerkzeug zum Umspritzen elektrischer Bauteile, insbesondere elektrisch leitender Verbindungen, mit einem kraftbeaufschlagbaren Haltesystem zu deren Festlegung einerseits und zu deren Überprüfung während des Spritzgießvorganges andererseits.

Bekannt sind Spritzgießwerkzeuge, welche ein gleichzeitiges Hinterspritzen und elektrisches Prüfen eines elektrische Bauteile umfassenden Spritzlings ermöglichen.

Beispielsweise beschreibt die DE 35 06 794 A1 in einer Unterform einer zweiteiligen Spritzgießform eingelassene Kunststoffkörper mit federnden Buchsen, welche zur Aufnahme und Kontaktierung von Steckerstiften dienen. Weiterhin beschreibt die DE 35 06 794 A1 einen federbeaufschlagten Kontaktstift zur Kontaktierung von Kontaktbügeln.

Die Steckerstifte bzw. Kontaktbügel werden bei geöffneten Werkzeughälften eingebracht, wobei sie formschlüssig in der Buchse bzw. mittels des Kontaktstiftes gehalten sind; die Federn erzeugen eine gewisse geringe Andruckkraft, welche eine elektrische Kontaktierung zur Einleitung eines Prüfsignals sicherstellt.

Sowohl die in der DE 35 06 794 A1 beschriebenen Steckerstifte als auch die Kontaktbügel sind in sich formstabile Metallteile, so dass die nur geringe Festlegungskraft der federnden Buchsen bzw. der federbeaufschlagten Kontaktstifte für diesen Fall ausreichend ist. Um weniger formstabile elektrische Bauteile, wie elektrische Leiterbahnen tragende Folien aufzunehmen und während des Hinterspritzens zu halten, sind jedoch die bekannten Haltesysteme nicht geeignet.

Die DE 196 33 933 A1 beschreibt einen Bandkabel-Verbinder, bei dessen Herstellung federkraftbeaufschlagte, voreilende Andrückkerne an der beweglichen Formhälfte zur Fixierung eines Flachleiterbandkabels dienen. Die Andrückkerne sind mittels der Federn lediglich federkraftbeaufschlagt, eine weitere – variable – Kraftbeaufschlagung ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Spritzgießwerkzeug bereitzustellen, welches während des Einspritzens des flüssigen Hinterspritzkunststoffes in Hinblick auf die auftretenden strömungsbewegungs- und druckbedingten Kräfte eine sichere Fixierung elektrischer Bauteile, insbesondere flexibler Leiterbahn tragender Folien ermöglicht. Bei geöffneten Werkzeughälften soll dabei ein leichtes lagegenaues Einbringen des elektrischen Bauteiles möglich sein.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei der zugrunde liegende Gedanke die zweistufige Kraftbeaufschlagung eines als Klammersystem ausgebildeten Haltesystems umfasst.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Klammersystem permanent mittels eines ersten federkraftbedingten Klemmkraftanteiles beaufschlagt und/oder variabel mittels eines zweiten hydraulisch erzeugten Klemmkraftanteiles beaufschlagbar ist.

Zweckmäßigerweise wird die Klemmkraft indirekt mittels eines Hebels aufgebracht.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen in schematischer Darstellung:
1 ein Spritzgießwerkzeug mit Klammersystem,
2 ein generiertes Bauteil,
3 ein Klammersystem.
1 zeigt schematisch und beispielhaft ein Spritzgießwerkzeug mit Klammersystem 10. Das dargestellte Spritzgießwerkzeug ermöglicht ein Hinterspritzen eines elektrischen Bauteils, im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer elektrisch leitenden Verbindung, mit einem Kunststoff. Bei der elektrisch leitenden Verbindung handelt es sich beispielsweise um ein flexibles Flachleiterbandkabel oder um auf einen Folienträger aufgebrachte Leiterbahnen 12, welche kontaktierbare Bereiche 12a aufweisen. In anderen Ausführungsbeispielen kann es sich bei dem elektrischen Bauteil auch um komplexere Bauelemente wie Widerstände, Kondensatoren, Transistoren, Dioden oder integrierte Schaltkreise oder auch um eine Mehrzahl elektrischer Bauelemente handeln, die mit Kunststoff umspritzt werden sollen. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird unter Umspritzen auch ein teilweises Umspritzen verstanden, wobei Teilbereiche freiliegend bleiben.
Die elektrisch leitende Verbindung 12 wird an den kontaktierbaren Bereichen 12a zwischen einer oberen Hälfte 15a und einer unteren Hälfte 15b eines Klammersystems gehalten, wobei eine Metallplatte 14 zur Fixierung und Abdichtung der elektrisch leitenden Verbindung 12 vorgesehen ist. Mittels der Metallplatte 14 ist ein eingespanntes elektrisches Bauteil zudem mit einem geeigneten Messsignal beaufschlagbar.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt eine Durchgangskontrolle der elektrisch leitenden Verbindung 12, in dem beispielsweise die Leitfähigkeit und/oder der Durchgangswiderstand gemessen wird. Die Messung erfolgt während des Hinterspritzzyklus entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich, wobei eine durchgehende Kontrolle bevorzugt wird, um einen Funktionsausfall sofort feststellen zu können. Insbesondere wird das elektrische Bauteil während des Abkühlvorganges kontrolliert.
Die Metallplatte 14 ist – um die elektrisch leitende Verbindung 12 sicher fixieren und abdichten zu können – als um den Stift 19a verschwenkbarer Hebelarm ausgebildet, der mittels eines beweglichen Stempels 16 sowie Federn 18a, 18b kraftbeaufschlagt ist. Um ein Verschwenken des Hebels 14 zu ermöglichen ist zweckmäßigerweise die Bohrung für den Stift 19a spiegelbehaftet. Obere 15a und untere 15b Hälfte des Klammersystems sind in ihrer relativen Lage zueinander mittels Stift 19a und Bolzen 19b festgelegt. Der bewegliche Stempel 16 ist – beispielsweise hydraulisch – druckbeaufschlagbar.
Mit 13a ist die obere, mit 13b die untere Formhälfte eines Spritzgießwerkzeuges bezeichnet, welche im dargestellten Schnitt auf beiden Seiten der elektrischen Verbindung 12 Formbereiche 11a, 11b begrenzen. Die Formhälften 13a, 13b sind relativ zueinander vertikal bewegbar, wobei entweder eine der Formhälften 13a, 13b bewegbar und die andere feststehend oder beide Formhälften 13a und 13b zueinander bewegbar sind.
Für einen Spritzzyklus wird das zu umspritzende elektrische Bauteil bei geöffneten Formhälften 13a, 13b in das Klammersystem eingebracht und dort fixiert. Das Einlegen des elektrischen Bauteils erfolgt im Ausführungsbeispiel mittels einer Handlingeinrichtung, wobei es in einem anderen Ausführungsbeispiel auch sehr zweckmäßig ist, wenn das elektrische Bauteil manuell eingelegt wird oder am Spritzgießwerkzeug eine Zuführeinrichtung vorhanden ist. Das elektrische Bauteil wird unter der Vorspannung der Federn 18a, 18b gehalten, wobei zugleich über die Metallplatte 14 eine elektrische Verbindung zu den kontaktierbaren Bereichen, wie Bereiche 12a, hergestellt wird, so dass das elektrische Bauteil nun mit einem Messsignal beaufschlagbar ist.
Nachfolgend werden die Formhälften 13a, 13b geschlossen und der bewegliche Stempel 16 wird mit Druck beaufschlagt, wodurch das elektrische Bauteil sicher fixiert wird; in die Formbereiche 11a, 11b wird ein Kunststoff eingespritzt. Im Ausführungsbeispiel wird ein geeigneter Kunststoff bei einer Einspritztemperatur im Bereich 180°C bis 340°C und einem Einspritzdruck bis ca. 2000 bar eingespritzt. Einspritztemperatur und – druck richten sich jedoch selbstverständlich nach dem jeweils verwendeten Kunststoff sowie der Ausgestaltung des Bauteils. Zur Buchsenausbildung zwecks Verpolsicherheit für den späteren Steckkontakt sind am Klammersystem Formbereiche 17 ausgebildet.
Während des Einspritzvorganges ist die elektrisch leitende Verbindung 12 im Formbereich 11 verrutschsicher gehalten, zudem wird der kontaktierbare Bereich 12a von den beiden Hälften 15a, 15b des Klammersystems mas kiert, so dass dieser Bereich beim Einspritzvorgang ausgenommen bleibt und nicht mit Kunststoff umspritzt wird. Nach ausreichender Erstarrung des eingespritzten Kunststoffes werden die beiden Formhälften 13a, 13b auseinander bewegt und das Klammersystem gelöst, so dass das Bauteil entnommen werden kann.
Die Zuführung des Druckmediums zum beweglichen Stempel erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Kanal in der Formhälfte 13a, wobei in einem anderen Ausführungsbeispiel zweckmäßigerweise eine Zuführung des Druckmediums direkt zum Klammersystem vorgesehen ist.
Die Information über die Funktionsfähigkeit des elektrischen Bauteils wird durch eine geeignete Anzeige sichtbar gemacht. Im Ausführungsbeispiel wird die Leitfähigkeit der elektrischen Verbindung mittels einer Leuchtanzeige dargestellt, in einem anderen Ausführungsbeispiel – insbesondere beim Umspritzen komplexerer Bauelemente – wird zur Anzeige ein Bildschirm verwendet, auf dem weitergehende Informationen über die Funktionsfähigkeit des Bauelements anzeigbar sind.
2 zeigt beispielhaft ein nach dem beschriebenen Verfahren generiertes Bauteil 20. Ein Steckergehäuse 21 ist an ein Bauteil 22 angeformt, wobei auf einem unterstützenden Bereich 24 Leiterbahnen auf einem Folienträger 23 angeordnet sind. An den jetzt freiliegenden Bereichen des Folienträgers 23 mit den Leiterbahnen erfolgte die Einspannung und Maskierung sowie die Funktionsüberprüfung des Bauteils 20 während des Umspritzvorganges. Entsprechend dem Spritzgießwerkzeug erfolgte die Ausbildung des dargestellten Steckergehäuses 21.
3 zeigt schematisch ein Klammersystem 30 mit einem Oberteil 31 und einem Unterteil 32. Auf dem Unterteil 32 ist – durch eine Isolationsschicht 33 elektrisch getrennt – eine strukturierte, leitfähige Schicht 34 angeordnet.
Gemäß der Darstellung in Pfeilrichtung sind Ober- 31 und Unterteil 32 des Klammersystems 30 schließbar, wobei einerseits das elektrische Bauteil eingespannt und andererseits kontaktiert wird.

Claims

Spritzgießwerkzeug zum Umspritzen elektrischer Bauteile, insbesondere elektrisch leitender Verbindungen, mit einem kraftbeaufschlagbaren Haltesystem zu deren Festlegung einerseits und zu deren Überprüfung während des Spritzgießvorganges andererseits, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltesystem ein zweistufig kraftbeaufschlagbares Klammersystem (10) ist.
Spritzgießwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klammersystem (10) permanent mittels eines ersten federkraftbedingten Klemmkraftanteiles beaufschlagt ist.
Spritzgießwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Klammersystem (10) variabel mittels eines zweiten hydraulisch erzeugten Klemmkraftanteiles beaufschlagbar ist.
Spritzgießwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkraft indirekt mittels eines Hebels (14) aufgebracht wird.