-
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgießmaschine mit einem Spritzgießwerkzeug
zum Herstellen von Spritzlingen aus Kunststoff insbesondere von
Zahnbürsten,
wobei das Spritzgießwerkzeug
wenigstens eine düsenseitige,
feste Formplatte und wenigstens eine auswerferseitige, bewegliche Formplatte
aufweist, in denen jeweils einander zugeordnete Formnester vorgesehen
sind, und wobei eine Einrichtung zum Umsetzen zumindest von Spritzlingen
vorgesehen ist.
-
Es
sind beispielsweise Spritzgießmaschinen zum
Mehrkomponenten-Spritzgießen
bekannt, deren Spritzgießwerkzeuge
meist als Wendewerkzeuge ausgebildet sind, wobei in einem ersten
Spritzvorgang ein Vorspritzling und in einem oder mehreren nachfolgenden
Spritzvorgängen
Umspritzungen dieses Vorspritzlings vorgenommen werden, bis schließlich ein
Fertigspritzling hergestellt ist.
-
Die
vorbekannten Spritzgießwerkzeuge
können
Gruppen von Formnestern in den Formplatten und dem Wendeteil aufweisen,
die alle mit ihrer Längserstreckungen
parallel zueinander angeordnet sind. Diese Anordnung der Formnester
soll gegenüber einer
Anordnung der Formnester mit radial vom Drehpunkt wegweisenden Formnestern
eine kompaktere Anordnung ermöglichen.
-
Trotzdem
ergibt dies noch eine vergleichsweise großen Platzbedarf, so dass der
zwischen den Holmen der Spritzgießmaschine zur Verfügung stehende
Platz die Anordnung einer nur vergleichsweise geringen Anzahl von
Formnestern zulässt.
-
Nach
den Spritzvorgängen
wird die Form geöffnet
und die Spritzlinge mit Hilfe des Wendeteils umgesetzt. Dabei werden
die Vorspritzlinge in die nachfolgende Umspritzstation umgesetzt
und die Fertigspritzlinge aus der Umspritzstation entnommen oder
einer Abkühl-
und Entnahmestation zugeführt. Die
Zykluszeit setzt sich dabei aus der Zeit, wo die Form geschlossen
ist und der Zeit, wo die Form geöffnet
ist, zusammen. In der Offenzeit werden die Spritzlinge umgesetzt
und fertige Bürstenkörper entnommen.
Dies bedeutet, dass die Form erst dann wieder geschlossen werden
kann, wenn die fertige Bürstenkörper der
Form entnommen sind. Übliche Zykluszeiten
betragen bei der Herstellung zum Beispiel von Zahnbürstenkörpern etwa
30 bis 35 Sekunden.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spritzgießmaschine
mit einem Spritzgießwerkzeug
zu schaffen, mit der eine verkürzte
Zykluszeit möglich
ist und die eine verbesserte Ausnutzung der zur Verfügung stehenden
Maschinenfläche
ermöglicht.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe besteht darin, dass die Umsetzeinrichtung wenigstens zwei
etwa parallele Positioniervorrichtungen aufweist, von denen jeweils
zumindest eine einer der beiden zusammenwirkenden Formplatten oder
beide einer der Formplatten zugeordnet ist, dass die Positioniervorrichtungen
jeweils eine Linearachse mit sowohl bei geöffnetem als auch bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug
verfahrbaren Schlitten aufweist, die an Haltevorrichtungen oder
Greifvorrichtungen an- und abkoppelbar sind zum Positionieren der
Haltevorrichtungen oder Greifvorrichtungen in einem paternosterartigen
Umlauf einerseits längs
der Formplatten sowie andererseits zum Umsetzung zwischen den beiden
Linearachsen.
-
Damit
ist ein paternosterartiges Transportsystem vorhanden, mittels dem
Haltevorrichtungen oder Greifvorrichtungen in einem Kreislauf umgefördert werden
können.
-
Die
Linearachsen ermöglichen
sehr schnelle und präzise
Linear-Positionierbewegungen, was zu kurzen Zykluszeiten beiträgt. Sie
können
mit Halteelementen an ihren Schlitten Haltevorrichtungen oder Greifvorrichtungen
für Gegenstände wie
Bürstenkörper oder
Bürsten,
aber auch für
zu umspritzende Gegenstände
halten und transportieren.
-
Die
sowohl bei geöffnetem
als auch bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug verfahrbaren Schlitten
der Linearachsen ermöglichen
deren Vorpositionierung innerhalb des Umlaufwegs des Transportsystems
insbesondere auch bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug, so dass die Schließzeit des Werkzeugs
optimal für
Vorbereitungshandlungen zum anschließenden Transportieren der an
die Schlitten ankoppelbaren Haltevorrichtungen oder Greifvorrichtungen
ausgenutzt werden kann.
-
Nach
einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich die Linearachsen zumindest
an einer Seite seitlich über
die Formplatten hinaus erstrecken und dass in diesem Außenbereich
eine Entnahme- und/oder Umsetzstation vorgesehen ist.
-
Die
außen
liegende Entnahme- und Umsetzstation zum Entnehmen von Spritzlingen
und zum Umsetzen von Haltevorrichtungen oder Greifvorrichtungen
zwischen den beiden Positionier vorrichtungen beziehungsweise deren
Linearachsen verkürzt die
Zeit, in der das Formwerkzeug geöffnet
ist, weil auch diese Vorgänge
bei geschlossenem Formwerkzeug ablaufen können.
-
Zumindest
bei einer Umsetzstation kann diese auch innerhalb des Umrisses der
Formplatten angeordnet sein.
-
In
diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn bei dieser innerhalb des Umrisses
der Formplatten angeordneten Umsetzstation die Haltevorrichtungen
oder Greifvorrichtungen unter Verwendung der Schließbewegung
der Form von einem Formplattenbereich in den benachbarten umsetzbar
sind. Dies bedeutet, dass die Haltevorrichtungen oder Greifvorrichtungen von
einer Linearachse zur anderen beim Schließvorgang des Werkzeugs durch
Ausnutzung der Schließbewegung
auf die andere Seite transportiert wird.
-
Bei
einer Spritzgießmaschine
zum Herstellen von Mehrkomponenten-Spritzlingen aus Kunststoff,
können
Formplatten mit wenigsten zwei Formnestbereiche vorgesehen sein,
einerseits für
Vorspritzlinge und andererseits für wenigstens eine anschließende Umspritzung.
Der beweglichen Formplatte sind dabei Indexplatten zugeordnet, welche Teilkavitäten der
Formnester dieser Formplatte aufweisen. In diesem Fall bilden die
an die Schlitten der Linearachsen an- und abkoppelbaren Haltevorrichtungen
diese Indexplatten, da diese die Spritzlinge, zum Beispiel Zahnbürsten am
Kopfbereich mittels Lochstiften oder Borstenbündeln halten. Zweckmäßigerweise
sind die Schlitten der Linearachsen einander zugewandt und weisen
an die Indexplatten oder dergleichen Haltevorrichtungen oder Greifvorrichtungen
an- und abkoppelbare
Halteelemente auf, wobei die Formnestbereiche der Formplatten einerseits
für Vorspritzlinge
und andererseits für
eine anschließende
Umspritzung nebeneinander entlang der Linearachsen angeordnet sind
und wobei die eine Linearachse der die Indexplatten oder dergleichen
aufnehmenden, beweglichen Formplatte und die andere Linearachse
der festen Formplatte zugeordnet ist.
-
Für die Übergabe
von Haltevorrichtungen oder Greifvorrichtungen von einer Linearachse
auf die andere sind die Linearachsen zweckmäßigerweise in ihrem Abstand
zueinander verstellbar und/oder zumindest einer der Schlitten weist
Halteelemente tragende Hubelemente auf.
-
Die
mit Haltevorrichtungen, zum Beispiel Indexplatten oder Greifvorrichtungen
bestückten Schlitten
können
dadurch in der weiter beabstandeten Lage der Linearachsen beziehungsweise
bei zurückgezogenen
Hubelementen aneinander und bei der vorerwähnten Mehrkomponenten-Spritzgießwerkzeug
mit Indexplatten an den in die Formplatte eingesetzten Indexplatten
vorbeibewegt werden und können
so ohne gegenteilige Beeinflussung positioniert werden und andererseits
ist durch Annähern
der Linearachsen beziehungsweise bei ausgefahrenen Hubelementen
eine Übergabe
von Haltevorrichtungen (Indexplatten) oder Greifvorrichtungen von
einer Linearachse auf die andere möglich.
-
Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass die Formplatten beidseits der Längserstreckung
der Linearachsen Formnestbereiche und jeweils zumindest zwei entlang
von den Linearachsen nebeneinander angeordnete Formnestbereiche
aufweisen und dass die Formplatten Ausnehmungen für die Linearachsen
haben.
-
Dies
ergibt eine symmetrische Anordnung der Formnestbereiche und es kann
damit auch eine bessere Verteilung der Auftriebskräfte der
Spritzgießmaschine,
in welche das Formwerkzeug eingesetzt ist, erreicht werden. Da zwischen
den einzelnen Stationen mit den entlang der Linearachsen nebeneinander
angeordnete Formnestbereichen praktisch keine "toten Bereiche" vorhanden sind, ist die zur Verfügung stehende
Maschinenfläche
besonders gut ausgenützt.
Gerade bei Formwerkzeugen, die mehr als zwei Spritzstationen aufweisen,
beispielsweise zum 3-Komponentenspritzen, macht sich dies besonders vorteilhaft
bemerkbar.
-
Durch
die Ausnehmungen in den Formplatten zwischen den nebeneinander angeordnete
Formnestbereichen können
die Linearachsen innerhalb des Formplatten-Umrisses untergebracht
werden, wobei die Ausnehmungen so dimensioniert sind, dass die notwendige
Bewegungsfreiheit gegeben ist, um den Abstand zwischen den Linearachsen
verändern
zu können
und auch für
die Bewegung der Schlitten bei geschlossener Form.
-
Vorteilhafterweise
ist der Schlitten der der beweglichen Formplatte zugeordneten Linearachse zum
gleichzeitigen Koppeln an mehreren, bei einem Zweikomponentenwerkzeug
also an zwei Indexplatten oder dergleichen Haltevorrichtungen oder
Greifvorrichtungen ausgebildet oder diese Linearachse weist mehrere
synchron bewegbare Schlitten auf, entsprechend der Anzahl der entlang
von den Linearachsen nebeneinander angeordneten Formnestbereiche,
in denen Vorspritzlinge und eine oder mehrere anschließende Umspritzung
gespritzt werden. Nach einem Spritzvorgang und dem anschließenden Öffnen der
Form können
somit von der Linearachse, die der beweglichen Formplatte zugeordnet
ist, deren längs
der Linearachse angeordnete Indexplatten gleichzeitig erfasst und
um eine Station versetzt werden, so dass bei einem Zweikomponentenwerkzeug die
Vorspritzlinge in den Bereich zum Spritzen der zweiten Komponente
gelangen, währen
die Fertigspritzlinge in den Außenbereich
zu der Entnahme- und Umsetzstation versetzt werden. Gleichzeitig
wird mit Hilfe der der festen Formplatte zugeordneten Linearachse
eine Indexplatte von der Entnahme- und Umsetzstation in den Formbereich
für Vorspritzlinge vorpositioniert.
Diese Umsetzvorgänge
können
sehr schnell, beispielsweise in einer Zeit von zwei Sekunden ablaufen.
Anschließend
wird die Form geschlossen, wobei unter Verwendung der Schließbewegung der
Form die vorpositionierte Indexplatte in die zugehörige Ausnehmungen
der beweglichen Formplatte eingesetzt wird.
-
Bei
geschlossener Form können
an der Entnahme- und Umsetzstation Fertigspritzlinge entnommen und
die Schlitten der beiden Linearachsen in Ausgangsstellungen für einen
nachfolgenden Spritzvorgang verfahren und damit vorpositioniert
werden.
-
Wie
bereits vorerwähnt
können
die Haltevorrichtungen, mit denen die Schlitten der Linearachsen koppelbar
sind, Indexplatten sein, mit denen Spritzlinge gehalten und transportiert
werden können.
-
Die
Haltevorrichtungen oder Greifvorrichtungen können aber auch zum direkten
Halten der Spritzlinge ausgebildet sein oder zum Halten von zu umspritzenden
Gegenständen
wie zum Beispiel Kanülen,
Schraubenzieherklingen und dergleichen. Es kann sich bei dem Spritzgießwerkzeug
sowohl um ein Einkomponenten-Spritzgießwerkzeug als auch um ein Mehrkomponenten-Spritzgießwerkzeug
handeln, wobei mittels der paternosterartigen Umsetzeinrichtung
die Teile in das Werkzeug und aus dem Werkzeug heraustransportiert
werden und bei einem Mehrkomponenten-Spritzgießwerkzeug auch ein Transportieren
innerhalb des Werkzeugs erfolgt. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Umsetzeinrichtung
in zwei getrennten Positioniersystemen eingesetzt werden, in denen
voneinander unabhängig unterschiedliche
Teile transportiert und diese Teile dann in einer gemeinsamen Station
durch Spritzen miteinander verbunden werden.
-
Erwähnt sei
noch, dass es sich bei dem Spritzgießwerkzeug beispielsweise auch
um ein Etagenwerkzeug handeln kann. Zusätzliche Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit
ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen an einem
Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
-
Es
zeigt etwas schematisiert:
-
1 eine
Seitenansicht eines zu einer Spritzgießmaschine gehörenden Formwerkzeugs
in offenem Zustand,
-
2 bis 9 Seitenansichten
des in 1 gezeigten Formwerkzeugs in unterschiedlichen
Ablaufphasen während
eines Zyklus und
-
10 eine
Innenseitenansicht einer auswerferseitigen, beweglichen Formplatte
mit einer dieser Formplatte zugeordneten Linearachse einer Positioniervorrichtung.
-
Von
einer Spritzgießmaschine
ist in den 1 bis 9 ein Spritzgießwerkzeug 1 in
unterschiedlichen Ablaufpositionen dargestellt. Es dient zum Herstellen
von Mehrkomponenten-Spritzlingen 21 (10)
aus Kunststoff, insbesondere von Zahnbürstenkörpern oder von Zahnbürsten.
-
Das
Spritzgießwerkzeug 1 weist
eine düsenseitige,
feste Formplatte 2 und eine auswerferseitige, bewegliche
Formplatte 3 auf. In 10 ist
in einer Innenseitenansicht der beweglichen Formplatte 3 erkennbar,
dass Formnestbereiche 4 zum Spritzen eines Vorspritzlings
sowie Formnestbereiche 5 für eine Umspritzung der Vorspritzlinge
vorgesehen sind. Es handelt sich somit um ein Zweikomponenten-Spritzgießwerkzeug.
Die Formnestbereiche 4 und 5 weisen jeweils eine
Vielzahl von Formnestern, im Ausführungsbeispiel jeweils 24 Formnester
auf, wobei die Formnester für
die Vorspritzlinge aus Teilkavitäten 6 und
in umsetzbaren Indexplatten 8 befindlichen Teilkavitäten 9 gebildet
sind. Die Formnester für
die Umspritzungen beziehungsweise beim Zweikomponentenspritzen für die Fertigspritzlinge 21 in
den Formnestbereichen 5 sind aus Teilkavitäten 7 und
den Teilkavitäten 9 in
den Indexplatten 8 gebildet. Die bewegliche Formplatte 3 weist
die Indexplatten 8 mit den Teilkavitäten 9 auf. Im Ausführungsbeispiel
weisen die Indexplatten 8 Formeinsätze 23 mit den darin
befindlichen Teilkavitäten 9 auf.
Den Formnestbereichen 4 und 5 mit den aus den
Teilkavitäten 6 und 9 beziehungsweise 7 und 9 gebildeten
Formnestern sind entsprechende Formnestbereiche mit Formnestern
in der gegenüberliegend
angeordneten, festen Formplatte 2 zugeordnet.
-
Die
Indexplatten 8 lassen sich von einem Formnestbereich 4 in
den anderen Formnestbereich 5 umsetzten und auch in einen
externen Bereich zu einer Entnahme- und Umsetzstation 10.
Dazu sind als Umsetzeinrichtung zwei parallele Positioniervorrichtungen 11 und 12 vorgesehen,
von denen eine der Formplatte 2 und eine der Formplatte 3 zugeordnet
ist (1 bis 9). Wenn es sich bei den Spritzlingen 21 um
Zahnbürstenkörper handelt,
werden diese mit Borstenbündel-Löcher formenden
Lochstiften an den Indexplatten 8 gehalten. Bei fertigen
Bürsten
mit umspritzten Borstenbündeln
erfolgt die Verbindung zwischen Spritzling 21 und der Indexplatte 8 durch
die in Löcher
der Indexplatte eingreifenden Borstenbündel. Die Positioniervorrichtungen 11, 12 weisen
jeweils eine Linearachse 13, 14 auf, wobei die Linearachse 13 der
beweglichen Formplatte 3 und die Linearachse 14 der
festen Formplatte 2 zugeordnet sind und parallel zueinander
und zu den Formplatten verlaufen.
-
Die
Linearachsen 13, 14 haben verfahrbare, einander
zugewandte Schlitten 15, 15a, 16 mit
an die Indexplatten 8 an- und abkoppelbaren Halteelementen 17, 18.
Mit Hilfe der Schlitten 15, 15a, 16 lassen sich
die jeweils angekoppelten Indexplatten 8 längs der
Linearachsen 13, 14 verfahren (Doppelpfeile Pf1 und
Pf2). Die Linearachsen 13, 14 sind insgesamt quer
zu ihrer Längserstreckung
und in ihrem Abstand zueinander gemäß den Doppelpfeilen Pf3 und
Pf4 verstellbar. Es ist somit eine paternosterartige Handlingeinrichtung
geschaffen, mit der die Indexplatten 8 in einem Kreislauf
umgefördert
werden können,
wie dies nachstehend noch genauer beschrieben ist.
-
Wie
in 10 erkennbar, weisen die Formnestbereiche 4, 5 jeweils
zwei Teilbereiche auf, zwischen denen die Linearachsen 13 beziehungsweise 14 verlaufen.
-
In
den Formplatten 2 und 3 sind dazu entsprechende
Ausnehmungen oder Vertiefungen 19 vorgesehen. Diese sind
so dimensioniert, dass die Querbewegung der Linearachsen 13, 14 gemäß den Doppelpfeilen
Pf3 und Pf4 möglich
ist und dass die Schlitten 15, 15a und 16 auch
bei geschlossener Form positioniert werden können.
-
1 zeigt
das geöffnete
Spritzgießwerkzeug 1 mit
zueinander beabstandeten Formplatten 2, 3. Die
in den Formnestbereichen 4, 5 befindlichen Indexplatten 8 sind
durch Verschieben der Linearachse 13 nach rechts bereits
aus ihren Aufnahmen 20 (10) herausgehoben.
Mit den angekoppelten Schlitten 15, 15a kann die
obere Indexplatte zu der Entnahme- und Umsetzstation 10 und die
untere Indexplatte in den frei gewordenen Formnestbereich 5 verfahren
werden, wie dies in 2 gezeigt und auch in 10 erkennbar
ist. Gleichzeitig kann eine mit dem Schlitten 16 der Linearachse 14 verbundene
Indexplatte 8 nach unten bis in den Formnestbereich 4 verfahren
und dort vorpositioniert werden.
-
Aus
der in 2 gezeigten Position erfolgt dann eine Querpositionierung
der Linearachse 13 gemäß dem Pfeil
Pf5 in 3, so dass die im Formnestbereich 5 befindliche
Indexplatte 8 in die Aufnahme 20 der Formplatte 3 abgesenkt
wird. Die Form wird dann geschlossen (4), wobei
durch diese Schließbewegung
die mit dem Schlitten 16 verbundene, vorpositionierte Indexplatte 8 im
Formnestbereich 4 in die Aufnahme 20 der Formplatte 3 eingesetzt
wird.
-
Bei
geschlossener Form werden fertige Spritzlinge 21 von der
Indexplatte 8, die mit dem Schlitten 15 der Linearachse 13 in
den Bereich der Entnahme- und Umsetzstation 10 transportiert
wurden, entnommen (5). Gleichzeitig wird die Linearachse 14 gemäß dem Pfeil
Pf6 in 5 nach rechts und der leere Schlitten 16 der
Linearachse 14 wird zu der Entnahme- und Umsetzstation 10 verfahren.
-
Zur Übernahme
einer leeren Indexplatte 8 von der Linearachse 13 wird
die Linearachse 14 gemäß dem Pfeil
Pf7 in 6 nach links verfahren, so dass die an dem Schlitten 16 befindlichen
Halteelemente 18 die leere Indexplatte 8 von dem
Schlitten 15 übernehmen
kann. Das Übernehmen
der Indexplatte 8, also das Abkoppeln von dem Schlitten 15 und
das Ankoppeln an den Schlitten 16 erfolgt mechanisch zwangsgesteuert.
-
Die
Halteelemente 17 der Schlitten 15, 15a, die
der beweglichen Formplatte zugeordnet sind, sind zum Ankoppeln an
den Rückseiten
und die Halteelemente 18 des Schlittens 16 sind
zum Ankoppeln an den Vorderseiten der Indexplatten 8 ausgebildet.
-
Anschließend wird
die Linearachse 13 gemäß dem Pfeil
Pf5 nach links bewegt (7) und die beiden Schlitten 15, 15a nach
unten in den Formnestbereich 4 beziehungsweise 5 gemäß dem Pfeil
Pf8 verfahren (8). Die Linearachse 13 wird
dann entsprechend dem Pfeil Pf9 in 9 nach rechts
verfahren, wobei die Schlitten 15, 15a an die
in der Form befindlichen Indexplatten 8 ankoppeln.
-
Nach
dem Öffnen
der Form und einer weiteren Querbewegung der Linearachse 13 entsprechend
dem Pfeil Pf9 werden die Indexplatten 8 aus Ihren Aufnahmen 20 gehoben,
so dass dann wieder die Ausgangslage gemäß 1 erreicht
ist und ein neuer Zyklus beginnt.
-
Die
Linearachsen 13, 14 können als Antrieb 22 Servomotoren
mit Bremse und Synchronriemengetriebe aufweisen. Alternativ dazu
sind auch Kugelgewindetriebe möglich.
weiterhin besteht die Möglichkeit,
pneumatische oder hydraulische Antriebe für die Linearachsen 13, 14 einzusetzen.
-
Erwähnt sei
noch, dass anstatt der beiden synchron bewegbaren Schlitten 15, 15a ein
einziger Schlitten mit Halteelementen für beide Indexplatten vorgesehen
sein kann.
-
Im
Ausführungsbeispiel
sind die Linearachsen 13, 14 insgesamt quer zu
ihrer Längserstreckung positionierbar.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass
an den Schlitten Hubelemente vorgesehen sind, an denen die Halteelemente 17, 18 angebracht sind.
In diesem Fall ist eine Querbewegung der Linearachsen 13, 14 insgesamt
nicht erforderlich.
-
In
dem Ausführungsbeispiel
weist die Umsetzeinrichtung zwei parallele, durch die Linearachsen 13, 14 gebildete
Positioniervorrichtungen 11, 12 auf, von denen
jeweils eine einer der beiden zusammenwirkenden Formplatten 2, 3 zugeordnet
ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit,
beide Linearachsen 13, 14 bei oder innerhalb einer
der Formplatten 2, 3 anzuordnen. In diesem Fall
befinden sich vorzugsweise seitlich neben den Kavitäten einer
Formplatte zwei zueinander beabstandete Ausnehmungen 19,
in denen die beide Linearachsen untergebracht sind. Für bestimmte
Anwendungsfälle
kann dies eine konstruktive Vereinfachung ergeben.