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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Spritzgießen von
Formkörpern
aus Kunststoff, bestehend aus einer Spritzgießmaschine und aus einem zu
derselben gehörenden
Werkzeug, bei welcher in dem Werkzeug mindestens zwei den Abmessungen
von herzustellenden Formkörpern
entsprechende Kavitäten
vorhanden sind, bei welcher das Werkzeug aus mindestens drei relativ
zueinander bewegbaren Teilen besteht, einem vorderen Teil, einem
mittleren Teil und einem hinteren Teil, die in Arbeitsstellung entlang
von parallel zueinander verlaufenden Trennebenen unter Einwirkung
eines Druckerzeugers fest aneinander liegen, bei welcher im Werkzeug
mindestens ein Kanal zum Zuführen
von geschmolzenem Kunststoff angebracht ist, der einerseits in den
Kavitäten
und andererseits an einer Eintrittsstelle an der Oberfläche des
Werkzeugs endet, die in Arbeitsstellung an die Spritzgießmaschine
angeschlossen ist, und bei welcher an den Teilen des Werkzeugs eine
zwischen zwei Endpositionen verstellbare Verriegelung angebracht
ist, durch welche in einer ersten Endposition bei abgeschaltetem
Druckerzeuger nur der mittlere Teil und der die Eintrittstelle des
Kanals aufweisende vordere Teil des Werkzeugs und in einer zweiten
Endposition nur der mittlere Teil und der hintere Teil des Werkzeugs
miteinander verriegelt sind (
DE 101 10 611 A1 ).
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Spritzgießmaschinen
werden zum Herstellen von Formkörpern
mit nahezu beliebiger Formgebung eingesetzt. In dem zugehörigen Werkzeug
müssen nur
Kavitäten
vorhanden sein, in welche geschmolzener Kunststoff eingespritzt
werden kann. Die durch eine Trennebene getrennten Teile des Werkzeugs werden
in Arbeitsposition beispielsweise hydraulisch fest zusammengedrückt. Nach
dem Einspritzen des Kunststoffs in die Kavitäten des Werkzeugs bleibt dasselbe
in herkömmlicher
Technik noch so lange geschlossen, bis die in den Kavitäten befindlichen Formkörper ausreichend
abgekühlt
und dadurch so fest geworden sind, daß sie aus dem Werkzeug entnommen
werden können.
Dazu wird das Werkzeug in der Trennebene geöffnet, wobei seine Teile voneinander
entfernt werden. Während
der Zeit, in welcher der Kunststoff der Formkörper in den Kavitäten abkühlt, wird
die Spritzgießmaschine
nicht genutzt. Dieser Nachteil ist besonders gravierend, wenn relativ dickwandige
Formkörper
mit langer Abkühlzeit
hergestellt werden sollen.
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Die
Leistung einer Spritzgießmaschine
läßt sich
mit der bekannten Vorrichtung nach der eingangs erwähnten
DE 101 10 611 A1 steigern,
und zwar auch bei Einsatz herkömmlicher
Spritzgießmaschinen.
Bei dieser Vorrichtung ist der Kanal im Werkzeug von der Eintrittsstelle
bis zu einer ersten Trennebene und weiterführend bis zu der zweiten Trennebene
ausgebildet. Von dem Kanal gehen bis zu den Kavitäten reichende
Teilkanäle
aus. Bei der mit einem solchen Werkzeug in Tandemtechnik arbeitenden
Vorrichtung öffnen
sich bei abgeschaltetem Druckerzeuger die drei Teile des Werkzeugs
abwechselnd in zwei Trennebenen, wobei während der Entformung im Bereich
der einen Trennebene der in die Kavitäten der anderen Trennebene
eingespritzte Kunststoff abkühlt.
Eine dazu während
der jeweiligen Abkühlungsphase
verwendete Verriegelung der entsprechenden Teile des Werkzeugs ist
zwischen zwei Endpositionen verstellbar. Während durch die Verriegelung
jeweils zwei Teile des Werkzeugs beim Abkühlen der Formteile unter Erhalt
einer dieselben fest zusammenhaltenden Restkraft untereinander verriegelt
sind, kann gleichzeitig die Trennebene zum dritten Teil zur Entformung
von fertigen Formkörpern
geöffnet
werden. Die in dieser Druckschrift beschriebenen Verriegelungen
arbeiten einwandfrei. Sie sind für manche
Anwendungen aber möglicherweise
aufwendig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die für eine Vorrichtung der eingangs
geschilderten Art verwendbare Verriegelung zu verbessern und insbesondere
einfacher zu gestalten.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
dadurch gelöst,
- – daß die Verriegelung
aus einem langgestreckten Schieber besteht, der zumindest an seinen
Enden definierte Abmessungen hat und der in seiner Längsrichtung
mit Zwangsführung
verschiebbar ist,
- – daß der Schieber
unter einem spitzen Winkel zur Achse des Werkzeugs bzw. zur Bewegungsrichtung
seiner Teile verlaufend, am mittleren Teil des Werkzeugs verschiebbar
befestigt ist,
- – daß im vorderen
Teil und im hinteren Teil des Werkzeugs je eine Aufnahme zum Aufnehmen des
Endes des Schiebers in dessen entsprechender Endposition angebracht
ist, deren lichte Abmessungen den definierten Abmessungen des Schiebers
an seinen Enden entsprechen, und
- – daß der Schieber
in einer Endposition, in welcher der vordere Teil und der mittlere
Teil miteinander verriegelt sind, nur in die Aufnahme des vorderen
Teils verriegelnd eingreift, während
er in der anderen Endposition, in welcher der hintere und der mittlere
Teil miteinander verriegelt sind, nur in die Aufnahme des hinteren
Teils verriegelnd eingreift.
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Diese
Verriegelung ist besonders einfach aufgebaut. Sie besteht grundsätzlich nur
aus dem Schieber und den zu demselben passenden Aufnahmen im vorderen
und im hinteren Teil des Werkzeugs. Zur Betätigung der Verriegelung braucht
nur der Schieber jeweils in eine seiner Endposition gebracht zu
werden. Das kann sehr einfach und ohne großen Kraftaufwand durchgeführt werden,
da zu diesem Zeitpunkt die Teile des Werkzeugs durch den Druckerzeuger
fest zusammengedrückt
werden. Der Schieber kann von Hand, beispielsweise mittels eines
Handrades, oder automatisch verschoben werden. Das automatische
Verschieben kann mit einem hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch
arbeitenden Antrieb durchgeführt
werden, der am mittleren Teil des Werkzeugs angebracht ist.
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Die
Verriegelung kann wegen ihres einfachen Aufbaus mit Vorteil in entsprechenden
Vertiefungen in den Teilen des Werkzeugs platzsparend untergebracht
werden, vorzugsweise innerhalb des Profils derselben. Die äußeren Abmessungen
des Werkzeugs werden dann durch die Verriegelung nicht oder nur
unwesentlich vergrößert. Mit
Vorteil werden mindestens zwei derartige Verriegelungen, möglichst
gleichmäßig über den
Umfang des Werkzeugs verteilt, an demselben angebracht.
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Ein
Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.
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Es
zeigen:
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1 die
Vorrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung teilweise
im Schnitt in der Schließstellung.
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2 und 3 zwei
unterschiedliche Offenstellungen der Vorrichtung nach 1.
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4 eine
bei der Vorrichtung einsetzbare Verriegelung in prinzipieller Darstellung.
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5 eine
Einzelheit der Vorrichtung in vergrößerter Darstellung.
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6 und 7 die
Verriegelung in zwei unterschiedlichen Positionen.
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In
den Zeichnungen sind nur die für
das Verständnis
der Erfindung erforderlichen Teile einer Spritzgießvorrichtung
dargestellt. Grundsätzlich
bekannte Elemente derselben, wie beispielsweise der Öffnungs-
und Schließmechanismus
oder Kühlkanäle oder
Heizeinrichtungen, sind nicht gezeigt.
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Die
Spritzgießvorrichtung
nach 1 besteht aus einer Spritzgießmaschine 1 und einem
an dieselbe anschließbaren
Werkzeug 2. Die Spritzgießmaschine 1 kann eine
herkömmliche,
handelsübliche Maschine
ohne jede Sonderausstattung sein. Sie ist in Richtung des Doppelpfeils 3 verschiebbar.
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Das
Werkzeug 2 besteht aus drei Teilen, einem vorderen Teil 4,
einem mittleren Teil 5 und einem hinteren Teil 6.
Es ist am hinteren Teil 6 mit einer Druckplatte 7 abgeschlossen,
die mit einem Druckerzeuger 8 verbunden ist. Als Druckerzeuger 8 kann beispielsweise
eine pneumatische oder hydraulische Presse eingesetzt werden. Die
drei Teile des Werkzeugs 2 sind durch zwei parallel zueinander
verlaufende Trennebenen 9 und 10 voneinander getrennt. In
jeder Trennebene 9 und 10 kann mindestens eine Kavität 11 bzw. 12 des
Werkzeugs 2 vorhanden sein, deren lichte Abmessungen der
geometrischen Gestalt von herzustellenden Formkörpern entsprechen. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind pro Trennebene 9 bzw. 10 zwei Kavitäten 11 bzw. 12 eingezeichnet.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist im Werkzeug 2 zentral ein Kanal 13 angebracht,
welcher zum Zuführen
von geschmolzenem Kunststoff zu den Kavitäten 11 und 12 dient.
Der Kanal 13 beginnt an einer an einer Oberfläche des
Werkzeugs 2 liegenden, nach außen offenen Eintrittstelle 14.
Er erstreckt sich zunächst
im Teil 4 des Werkzeugs 2 bis zur Trennebene 9 und
dann weiterführend
im mittleren Teil 5 des Werkzeugs 2 bis zur Trennebene 10.
Damit das als Anguß bezeichnete
Material des Kunststoffs nach dem Abkühlen und Entformen der Formkörper aus dem
Kanal 13 einfach entfernt werden kann, ist derselbe entsprechend
der zeichnerischen Darstellung in beiden Abschnitten konisch ausgebildet.
Vom Kanal 13 gehen Teilkanäle 15 bzw. 16 aus,
die zu den Kavitäten 11 bzw. 12 führen. Die
Teilkanäle 15 und 16 liegen
vorzugsweise in den Trennebenen 9 und 10.
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Außen am Werkzeug 2 ist
eine Verriegelung mit einem Schieber 17 angebracht, der
entsprechend dem Doppelpfeil 18 zwischen zwei Endpositionen verstellbar
ist. Der Schieber 17 verläuft unter einem spitzen Winkel α zur Achse
des Werkzeugs 2 bzw. zur Bewegungsrichtung seiner Teile 4, 5 und 6.
In bevorzugter Ausführungsform
beträgt
der Winkel α etwa
45°. Der
genauere Aufbau der Verriegelung wird weiter unten anhand der 4 bis 7 beschrieben.
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Die
Vorrichtung nach der Erfindung ist in 1 in der
Arbeitsstellung gezeigt. Sie arbeitet beispielsweise wie folgt:
Die
drei Teile 4, 5 und 6 des Werkzeugs 2 liegen
in der Arbeitsstellung fest aneinander. Sie werden durch den Druckerzeuger 8 zusammengepreßt, und zwar
gegen eine als feste Anlage dienende, feststehende Halteplatte 19,
an welcher der vordere Teil 4 des Werkzeugs 2 angebracht
ist. Zur Erzeugung von Formkörpern
in den Kavitäten 11 und 12 wird
die Spritzgießmaschine 1 bis
an die Eintrittstelle 14 des Kanals 13 an das
Werkzeug 2 herangefahren. In der Spritzgießmaschine 1 vorhandener,
aufgeschmolzener Kunststoff kann dann in den Kanal 13 eingepreßt werden.
Er füllt über den
Kanal 13 sowie die Teilkanäle 15 und 16 die
Kavitäten 11 und 12.
Wenn die Kavitäten 11 und 12 unter
Anwendung eines ausreichenden Drucks gefüllt sind, wird die Spritzgießmaschine 1 geschlossen.
Der im Werkzeug 2 vorhandene Kunststoff kühlt dann
ab.
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Nach
ausreichender Kühlzeit
wird das Werkzeug 2 in der Trennebene 9 geöffnet. Seine
Teile 5 und 6 bleiben dabei durch den Schieber 17 miteinander
verriegelt. Sie können
nach Abschaltung der vom Druckerzeuger 8 erzeugten Anpreßkraft gemeinsam mit
der beweglich gelagerten Druckplatte 7 in die aus 2 ersichtliche
Position gebracht werden. Die Verriegelung ist dabei mit Vorteil
so ausgeführt,
daß nach
Fortfall der Anpreßkraft
des Druckerzeugers 8 eine die beiden Teile des Werkzeugs 2 zusammenhaltende
Restkraft erhalten bleibt. Das wird durch den Schieber 17 sichergestellt.
Die in den Kavitäten 11 erzeugten
Formkörper
können
jetzt aus dem Werkzeug 2 entnommen werden. Der im Kanal 13 im vorderen
Teil 4 des Werkzeugs 2 verbliebene Anguß des Kunststoffs
wird beispielsweise mittels Druckluft entfernt, so daß dieser
Teil des Kanals 13 wieder frei ist.
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Danach
wird das Werkzeug 2 wieder in seine aus 1 ersichtliche
Schließ-
bzw. Arbeitsstellung gebracht, in welcher die Teile 4, 5 und 6 des
Werkzeugs 2 durch den Druckerzeuger 8 fest zusammengedrückt werden.
Die Kavitäten 11 werden
wieder mit Kunststoff gefüllt.
Anschließend
wird der Schieber 17 der Verriegelung in seine zweite Endposition
gebracht, in welcher die Teile 5 und 4 des Werkzeugs 2 so
wie oben beschrieben miteinander verriegelt sind. Das Werkzeug 2 wird
dann in der Trennebene 10 geöffnet, wobei nur der hintere
Teil 6 desselben mit der Druckplatte 7 bis in
die aus 3 ersichtliche Position bewegt
wird. Die fertigen Formkörper
der Kavitäten 12 können jetzt
entnommen werden. Während dieser
Zeit kühlt
der Kunststoff in den Kavitäten 11 der
Trennebene 9 ab.
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Das
Werkzeug 2 wird dann wie schon beschrieben wieder in seine
Schließ-
bzw. Arbeitsstellung gemäß 1 gebracht.
Der Anguß in
dem im vorderen Teil 4 befindlichen Teil des Kanals 13 wird beispielsweise
wieder durch den Einsatz von Druckluft entfernt. Die Kavitäten 12 werden
wieder mit Kunststoff gefüllt
und die Teile 5 und 6 werden miteinander verriegelt.
Inzwischen sind die Formkörper
in den Kavitäten 11 abgekühlt, so
daß das
Werkzeug 2 – wie
weiter oben beschrieben – in
der Trennebene 9 geöffnet
werden kann. Auf diese Weise werden ständig abwechselnd die Kavitäten 11 und 12 mit
Kunststoff gefüllt
und nach Abkühlung
entformt.
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Für das Abkühlen des
Kunststoffs in den Kavitäten 11 und 12 ist
es erforderlich, daß die
zugehörigen
beiden Teile des Werkzeugs 2 nach Fortfall der vom Druckerzeuger 8 aufgebrachten
Anpreßkraft verriegelt
bleiben. Dazu wird die eine Restkraft erhaltende Verriegelung gemäß den 4 bis 7 verwendet,
die mindestens auf einer Seite des Werkzeugs 2 vorhanden
ist, mit Vorteil aber auf mindestens zwei unterschiedlichen Seiten
desselben. Ihr Aufbau und ihre Wirkungsweise werden im folgenden beschrieben.
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In 4 ist
die Verriegelung zusammen mit Abschnitten der Teile 4, 5 und 6 des
Werkzeugs 2 wiedergegeben. Sie besteht aus dem in Richtung
des Doppelpfeils 18 zwischen zwei Endpositionen verschiebbaren
Schieber 17. Der Schieber 17 verläuft unter
einem spitzen Winkel α zur
Achse A des Werkzeugs 2 bzw. zur Bewegungsrichtung seiner
Teile 4, 5 und 6. Der Winkel α liegt in
bevorzugter Ausführungsform
etwa oder genau bei 45°.
Der Schieber 17 ist am mittleren Teil 5 des Werkzeugs 2 verschiebbar befestigt.
Während
seiner Bewegung ist er zwangsgeführt.
Er greift mit seinen Enden in Aufnahmen 20 und 21 ein,
die nutförmig
bzw. muldenförmig
ausgeführt
und durch parallel zueinander verlaufende seitliche Wände W1 und
W2 begrenzt sind. Die Aufnahme 20 ist am vorderen Teil 4 des
Werkzeugs 2 angebracht ist, während die Aufnahme 21 am
hinteren Teil 6 des Werkzeugs 2 vorgesehen ist.
Die Enden des Schiebers 17 haben definierte Abmessungen.
Die lichten Abmessungen der Aufnahmen 20 und 21 entsprechen
den definierten Abmessungen des Schiebers 17, so daß derselbe
in seiner Verriegelungsstellung jeweils eng geführt an den Wänden W1
und W2 der Aufnahmen 20 und 21 anliegt.
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An
den Enden des Schiebers 17 können gemäß 5 Paßstücke 22 angebracht
sein, die den entsprechend verkürzten
Schieber 17 verlängern
und welche die definierten Abmessungen des Schiebers 17 an
seinen Enden aufweisen. Die Paßstücke 22 können abnehmbar
am Schieber 17 angebracht sein. Sie können dazu gemäß 5 beispielsweise
eine T-Nut 23 haben, in welcher das korrespondierend gestaltete
Ende des Schiebers 17 jeweils verankert ist. Bei dieser
Ausführungsform
greifen die Paßstücke 22 jeweils
in eine der Aufnahmen 20 oder 21 verriegelnd ein.
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In 4 sind
die Teile 4, 5 und 6 des Werkzeugs 2 in
dessen Schließ-
bzw. Arbeitsstellung dargestellt. Der Schieber 17 befindet
sich in einer Endposition, in welcher die Teile 4 und 5 miteinander
verriegelt sind. Dazu greift der Schieber 17 mit seinem Ende
bzw. dem dort angebrachten Paßstück 22 in
die Aufnahme 20 des vorderen Teils 4 ein. Die
Teile 4 und 5 des Werkzeugs können dadurch in der Trennebene 9 nicht
aufgehen, wenn die vom Druckerzeuger 8 erzeugte Anpreßkraft fortfällt. Das
Paßstück 22 hält sie mit
der weiter oben beschriebenen Restkraft zusammen. Es ragt weit in
die Aufnahme 20 hinein und überdeckt dabei die Trennebene 9.
Zur besseren und festeren Führung
des Paßstücks 22 ist
es sinnvoll, am mittleren Teil 5 des Werkzeugs 2 eine
Verlängerung 24 der
Aufnahme 20 anzubringen, so wie es in den 4, 6 und 7 dargestellt
ist.
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An
seinem anderen Ende ragt der Schieber 17 bzw. das dortige
Paßstück 22 nur
noch geringfügig
in die Aufnahme 21 des Teils 6 hinein. Die Teile 5 und 6 sind
dadurch nicht miteinander verriegelt, wenn die Anpreßkraft fortfällt. Sie
können
wegen der Trennebene 10 voneinander fort bewegt werden.
Ebenso wie für
die Aufnahme 20 kann auch für die Aufnahme 21 eine
Verlängerung
25 am mittleren Teil 5 des Werkzeugs 2 angebracht
sein. Sie dient nicht nur zur besseren Führung des Schiebers 17,
sondern auch zu dessen Halt in der nicht verriegelnden Endposition.
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Zum
Verschieben des Schiebers 17 kann ein am mittleren Teil 5 angebrachter,
in den 6 und 7 durch eine gestrichelte Umrahmung
angedeuteter Antrieb 26 verwendet werden. Der Antrieb kann hydraulisch,
pneumatisch oder elektrisch arbeiten. Der Schieber 17 kann
aber auch mit einer entsprechenden Handhabe von Hand verschoben
werden. Dazu kann beispielsweise ein Handrad an demselben angebracht
sein. 6 entspricht der Offenstellung des Werkzeugs 2 nach 2 und 7 der
Offenstellung desselben nach 3.
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Die
Aufnahmen 20 und 21 sind mit Vorteil nach außen offen.
Die Paßstücke 22 können dann gegebenenfalls
aus denselben herausgenommen werden, wenn in der Verriegelung Unstimmigkeiten auftreten,
beispielsweise ein Verkanten. Alle Teile der Verriegelung mit Schieber 17 und
Aufnahmen 20 und 21 sowie gegebenenfalls Verlängerungen 24 und 25 sowie
Antrieb 26 können
in Vertiefungen des Werkzeugs 2 angebracht werden, so daß sie gar
nicht oder nur geringfügig über dessen
Profil hinausragen. Aus Symmetriegründen werden zweckmäßig zwei Verriegelungen
auf einander gegenüber
liegenden Seiten des Werkzeugs 2 angeordnet. Es können aber auch
mehr als zwei Verriegelungen eingesetzt werden, die gleichmäßig über den
Umfang des Werkzeugs 2 verteilt an demselben angebracht
werden.