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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zum Spritzgießen von
Formkörpern
aus Kunststoff gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 (
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
DE 27 42 166 B1 beschreibt
eine Vorrichtung zum Ver- und Entriegeln von Formplatten einer Spritzgieß- oder
Preßform.
Die Vorrichtung hat drei Formplatten, die durch zwei Trennebenen
voneinander getrennt sind. Die erste Trennebene dient zum Ziehen
eines Kerns. Die zweite Trennebene wird zum Auswerfen eines gefertigten
Artikels geöffnet.
Die Formplatten sind in der Schließstellung der Vorrichtung durch
eine Steuerleiste und eine Kupplungsleiste verriegelt, von denen
jede an einer der Formplatten angebracht ist. Die Verriegelung wird
durch einen verstellbaren, an der dritten, mittleren Formplatte
befindlichen Kupplungszapfen wirksam und aufgehoben, der durch die
beiden Leisten verschiebbar ist.
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Aus
der
DE 30 00 798 A1 geht
eine Spritzgießform
mit ebenfalls drei Formplatten hervor, so wie sie in der
DE 27 42 166 B1 beschrieben
ist. Hier wird zur Ver- und Entriegelung der Formplatten ein unter
der Wirkung einer Feder stehender Sperriegel eingesetzt, der wieder
durch eine Steuerleiste und eine Kupplungsleiste verschiebbar ist.
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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 ein Werkzeug der eingangs
geschilderten Art verwendbare Verriegelung zu verbessern und insbesondere
einfacher zu gestalten.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Diese
Verriegelung ist besonders einfach aufgebaut. Sie besteht grundsätzlich nur
aus einem Antrieb mit einem Schieber und zwei Klemmvorrichtungen,
in welche der Schieber abwechselnd eingreift. Zur Realisierung einer
wirksamen Verriegelung zwischen jeweils zwei Teilen des Werkzeugs
braucht in der entsprechenden Schließstellung der Schieber durch
den Antrieb nur in eine der Klemmvorrichtungen hineingeschoben zu
werden, so daß deren Klemmkörper in
die Verriegelungsposition verschoben wird. In der jeweiligen Verriegelungsstellung
ist der Schieber aus der im Bereich der jeweils anderen Trennebene
liegenden Klemmvorrichtung herausgezogen, so daß das Werkzeug in dieser Trennebene geöffnet werden
kann.
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Der
Antrieb kann mit Vorteil automatisch betätigt werden. Das kann mit einem
pneumatisch oder elektrisch arbeitenden Antrieb durchgeführt werden. Vorzugsweise
wird aber ein hydraulischer Antrieb eingesetzt.
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Die
aus Antrieb mit Schieber und Klemmvorrichtungen bestehende Verriegelung
kann mit Vorteil innerhalb des Profils des Werkzeugs platzsparend untergebracht.
Die äußeren Abmessungen
des Werkzeugs werden daher durch die Teile der Verriegelung nicht
vergrößert. Mit
Vorteil werden mindestens zwei Verriegelungen auf zwei einander
gegenüber
liegenden Seiten des Werkzeugs angebracht.
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Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes sind 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
gegenüber 4 ergänzte Ausführungsform
der Vorrichtung.
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6 und 7 die
Vorrichtung nach 5 in den den 2 und 3 entsprechenden
Offenstellungen.
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8 einen
in der Vorrichtung verwendbaren Halter in vergrößerter Darstellung.
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9 einen
Schnitt durch 8 längs der Linie IX-IX.
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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. In den 4 bis 7 sind
Schraffuren für
geschnittene Teile der Deutlichkeit halber fortgelassen.
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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.
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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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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 17,
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 beispielsweise in der Trennebene 9 geöffnet. Seine
Teile 5 und 6 bleiben dabei durch eine weiter unten
erläuterte
Verriegelung 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 5 und 6 des
Werkzeugs 2 zusammenhaltende Restkraft erhalten bleibt.
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 seine Teile 4, 5 und 6 durch
den Druckerzeuger 8 fest zusammengedrückt werden. Die Kavitäten 11 werden
wieder mit Kunststoff gefüllt. Anschließend wird
die Verriegelung so eingestellt, daß die Teile 5 und 4 des
Werkzeugs 2, so wie oben für die Teile 5 und 6 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. Der Anguß in dem im mittleren Teil 5 befindlichen
Teil des Kanals 13 wird beispielsweise wieder durch den
Einsatz von Druckluft entfernt.
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Das
Werkzeug 2 wird dann wieder in seine Schließ- bzw.
Arbeitsstellung gemäß 1 gebracht. 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 – wie
schon erläutert – erforderlich,
daß die
zugehörigen
beiden Teile des Werkzeugs 2 nach Fortfall der vom Druckerzeuger 8 aufgebrachten
Anpreßkraft
jeweils 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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Die
Verriegelung besteht gemäß der schematischen
Darstellung in 4, in welcher das Werkzeug 2 der
Vorrichtung ausschnittsweise in Schließ- bzw. Arbeitsstellung gezeigt
ist, aus einem mit einem etwa stabförmigen Schieber 18 ausgerüsteten Antrieb 19 und
aus zwei je zwei Teile aufweisende, gestrichelt umrandeten Klemmvorrichtungen
K. Der Schieber 18 verläuft
in Richtung der Achse des Werkzeugs 2. Er ist in dieser
Richtung zwischen zwei Endstellungen verschiebbar. Zu jeder Klemmvorrichtung K
gehört
als erster Teil ein in Richtung der Achse des Werkzeugs 2 verlaufender
Halter 20 bzw. 21, von denen der Halter 20 am
vorderen Teil 4 und der Halter 21 am hinteren
Teil 6 des Werkzeugs 2 befestigt ist.
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Als
zweite Teile der Klemmvorrichtungen K sind am mittleren Teil 4 des
Werkzeugs 2 jeweils im Bereich der Trennebenen 9 und 10 Anschläge 22 und 23 einerseits
sowie 24 und 25 andererseits befestigt. Es soll
jeweils mindestens ein Anschlag pro Klemmvorrichtung K vorhanden
sein. Der Abstand zwischen den Anschlägen entspricht jeweils der
Breite eines Halters 20 bzw. 21, welcher als erster
Teil in der jeweiligen Verriegelungsstellung der Werkzeugteile in den
zugehörigen
zweiten Teil, also die Anschläge
der Klemmvorrichtungen K eingreift und dabei zwischen die beiden
Anschläge
geschoben wird. Jeder Halter 20 bzw. 21 hat an
seinem freien Ende zwei Klemmkörper
R – es
soll mindestens ein Klemmkörper
R vorhanden sein – die
quer zur Längsrichtung
des jeweiligen Halters verschiebbar an bzw. in demselben angebracht
sind.
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Die
Klemmkörper
R sind vorzugsweise als Rollen bzw. Walzen ausgebildet und frei
drehbar sowie seitwärts,
quer zur Achsrichtung des Werkzeugs 2 verstellbar, am jeweiligen
Halter 20 bzw. 21 angebracht. Sie liegen in Ruhestellung
im Profil der Halter, so wie es in 4 auf der
rechten Seite für
den Halter 20 dargestellt ist, und werden durch den Schieber 18 so
nach außen
bewegt, daß sie
in Verriegelungsstellung des Werkzeugs 2 hinter die Anschläge greifen, so
wie es in 4 links für den Halter 21 und
die Anschläge 24 und 25 gezeigt
ist.
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Der
Schieber 18 ist in Richtung des Doppelpfeils 26 – also in
einander entgegengesetzten Richtungen – zwischen zwei Endstellungen
verschiebbar. In der einen, in 4 dargestellten
Endstellung greift der Schieber 18 in die Klemmvorrichtung
K im Bereich der Trennebene 10 ein, so daß der mittlere
Teil 5 und der hintere Teil 6 des Werkzeugs 2 miteinander verriegelt
sind. Er hat dazu – wie
schon erwähnt – die Rollen
R seitwärts
aus dem Halter 21 herausgeschoben, so daß sie hinter
den Anschlägen 24 und 25 zu liegen
kommen. Da die Rollen R frei drehbar und seitwärts beweglich im Halter 21 gelagert
sind, werden sie ohne dazwischen liegenden Schieber 18 beim Herausziehen
des Halters 21 aus den Anschlägen 24 und 25 durch
dieselben wieder in ihre Ruhestellung im jeweiligen Halter bewegt,
so wie es für
den Halter 20 dargestellt ist.
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Das
Zusammenwirken von Klemmvorrichtungen K und Schieber 18 wird
anhand der 8 und 9 beispielsweise
erläutert,
in welchen das Ende des Halters 20 vergrößert dargestellt
ist.
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An
dem zum Eingriff in eine Klemmvorrichtung K bestimmten Ende hat
der Halter 20 eine sich in seiner Längsrichtung erstreckende, etwa
mittig angeordnete schlitzartige Ausnehmung 27, in welche
in der Verriegelungsstellung der Klemmvorrichtung K der Schieber 18 eingreift.
Die Ausnehmung 27 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel
an zwei einander gegenüber
liegenden Stellen nach außen
offen. An diesen Stellen sind zwei als Rollen ausgeführte Klemmkörper R frei
drehbar und quer zur Längsrichtung
des Halters 20 verschiebbar angebracht. Sie können dazu
in ihren Stirnflächen
kreisrunde Vertiefungen aufweisen, in welche Stifte 28 eingreifen,
die am Halter 20 befestigt sind. Die in der Zeichnung obere
Rolle ist im Profil des Halters 20 integriert, so daß sie am
Anschlag 22 vorbeibewegt werden kann. Die untere Rolle
ist durch den mit einer gestrichelten Linie angedeuteten Schieber 18 aus
dem Halter 20 herausgedrückt, so daß sie in Verriegelungsposition hinter
dem Anschlag 23 liegt.
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Jeder
Halter 20 und 21 benötigt grundsätzlich nur einen Klemmkörper R.
Es ist dann am Teil 5 des Werkzeugs 2 auch jeweils
nur ein Anschlag erforderlich. Aus Symmetriegründen ist die beschriebene Ausführungsform
mit jeweils zwei Klemmkörpern R
und zwei zugehörigen
Anschlägen
aber von Vorteil. Die Klemmkörper
R können
gegenüber
der erwähnten
Form als Rolle oder Walze auch eine andere geometrische Form haben.
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In
bevorzugter Ausführungsform
sind auf jeder Seite des Werkzeugs 2 zwei voneinander getrennte
Klemmvorrichtungen K angebracht, so wie es in 5 für eine Seite
des Werkzeugs 2 dargestellt ist. Ein ungewünschtes
Aufgehen des Werkzeugs 2 in den Trennebenen 9 und 10 während der
Verriegelungsphase ist dadurch mit erhöhter Sicherheit ausgeschlossen.
Der Antrieb 19 ist bei dieser Ausführungsform mit zwei Schiebern 18 ausgerüstet, die
an einem gemeinsamen Träger 29 befestigt
sind und dementsprechend synchron vom Antrieb 19 verstellt werden.
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Die
im Vorangehenden geschilderte Verriegelung arbeitet – ausgehend
von der Arbeitsstellung der Vorrichtung nach 5 – beispielsweise
wie folgt:
Bevor der Druckerzeuger 8 abgeschaltet
wird, sind entsprechend 5 die beiden Teile 5 und 6 des Werkzeugs 2 miteinander
verriegelt worden. Dazu sind die beiden Schieber 18 durch
den Antrieb 19 zwischen die Rollen R der beiden Halter 21 geschoben
worden. Die Teile 5 und 6 des Werkzeugs 2 sind dadurch
nach Abschaltung des Druckerzeugers 8 mit einer ausreichenden
Restkraft zusammengehalten. Zur Entformung der in den Kavitäten 11 vorhandenen Formkörper kann
das Werkzeug 2 jetzt in der Trennebene 9 geöffnet werden,
so wie es analog zu 2 in 6 gezeigt
ist.
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Nach
dem Entformen der Kavitäten 11 wird das
Werkzeug 2 wieder geschlossen und in die Kavitäten 11 wird
bei aktivem Druckerzeuger 8 wieder Kunststoff eingespritzt.
Bevor die Kavitäten 12 der Trennebene 10 entformt
werden, wird die Verriegelung für
den vorderen Teil 4 und den mittleren Teil 5 des
Werkzeugs 2 wirksam gemacht. Der Antrieb 19 verschiebt
die Schieber 18 dazu in ihre andere Endposition, in welcher
sie die Rollen R der Halter 20 nach außen drücken, so daß sie hinter den Anschlägen 22 und 23 zu
liegen kommen. Diese Verriegelungsstellung des Werkzeugs 2 geht
bei gleichzeitig geöffneter
Trennebene 10 analog zu 3 aus 7 hervor.