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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Form zur Herstellung eines Spritzgießteils,
das einen Hinterschnitt aufweist, mit einer Matrizenplatte, einem beweglichen
Abstreifrahmen, einem Formrahmen und zumindest einem Schieber, wobei
der Abstreifrahmen, der Formrahmen und der Schieber relativ zur
Matrizenplatte beweglich gelagert sind, um die Form zur Entnahme
des Spritzgießteils
entlang einer Formöffnungsachse
zu öffnen,
wobei im geschlossenen Zustand der Form zumindest zwischen der Matrizenplatte
und dem Schieber ein Hohlraum zur Ausbildung des Spritzgießteils mit
dem Hinterschnitt ausgebildet ist, und wobei der Schieber mit einer
Entformführung
verbunden ist, die entlang einer Aussparung in den Formrahmen hineinragt.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Spritzgießteils mit
einem Hinterschnitt.
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Solche
Spritzgießformen
und Verfahren zum Herstellen eines Spritzgießteils sind allgemein bekannt.
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Je
nach Verfahren wird ein herzustellendes Massenteil anders entformt.
Zum Teil werden komplizierte Mechanismen angewendet, um ein Teil
aus dieser Form wieder herauslösen
zu können,
insbesondere wenn ein Spritzling Hinterschnitte aufweist. Neben
ganz gewöhnlichen
Ausstoßern
oder Abstreifern werden Schieber, Schrägausstoßer oder sogar Zusammenfallkerne
verwendet, um Hinterschnitte entformen zu können.
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Schieber
dienen dazu, Hinterschnitte zu entformen, die nicht in normaler
Entformungsrichtung entformt werden können. Dies bedeutet, dass das gespritzte
oder gegossene Teil nicht durch das alleinige Öffnen der Form in der sogenannten
Trennebene entformt werden kann.
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Solche
Hinterschnitte am Formteil können eine
Form massiv verteuern, auch wenn diese nur sehr klein sind. Die
Lage des Hinterschnitts, welche die Richthöhe der Entformung angibt, ist
mitbestimmend für
den Aufwand zur Herstellung eines Werkzeuges. Schieber werden entweder
mechanisch durch Schrägzugbolzen
während
des Öffnens
der Form oder hydraulisch betätigt,
um das Spritzteil oder Gussteil bei den Hinterschnitten zu befreien.
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Eine
häufig
im Zusammenhang mit der Herstellung von Spritzlingen, die in der
Automobilindustrie eingesetzt werden, verwendete Spitzgießform ist ein
sogenanntes Pinolenwerkzeug. Ein exemplarisches Pinolenwerkzeug
ist in der
US 4,854,849 offenbart.
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Die
Form der
US 4,854,849 besteht
aus einem oberen Formteil, einem sogenannten Formnest, und einem
unteren Formteil, einem sogenannten Kern, die einen Hohlraum ausbilden,
der der Form des zu erzeugenden Spritzlings entspricht. Im Bereich
von Hinterschnitten des Spritzlings sind Formbacken vorgesehen,
die mit Hilfe von schräg
zur Maschinenöffnungsrichtung
angeordneten und bewegbaren Schrägbolzen über die
Bewegung einer Auswerferplatte bewegt werden können.
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Nach
der Herstellung des Spritzlings wird zunächst das Formnest zusammen
mit der Auswerferplatte in Maschinenöffnungsrichtung verfahren,
anschließend
wird die Auswerferplatte in entgegengesetzter Richtung bewegt, um
die Schieber zu betätigen.
Durch die Schrägstellung
der Schieber bewegen sich die als Formbacken wirkenden oberen Bereiche
der Schieber nach innen und verlassen den Bereich der Hinterschneidung,
so dass in dieser Position der Spritzling ohne Beschädigung ausgeworfen bzw.
entnommen werden kann.
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Beim
Bewegen der Auswerferplatte treten in den Säulen der Schrägschieber,
den sogenannten Pinolen, neben axialen Kräften auch Biege- und Scherbelastungen
auf, die unter anderem bedingen, dass der Arbeitswinkel, das heißt der Winkel
zwischen den Schrägschiebern
und der Werkzeugöffnungsrichtung,
maximal 25° betragen
darf, um ein reibungsloses Funktionieren der Gießform beim Auswerfen zu gewährleisten.
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Werkzeugtemperaturen über 80° C, wie sie bei
der Verarbeitung von insbesondere „onlinefähigen" Kunststoffspritzteilen (d.h. Kunststoffe,
die bei einer Weiterverarbeitung, wie z.B. beim Lackieren, Temperaturen
von über
180° C aushalten) üblich sind,
rufen eine Wärmeausdehnung
und damit ein „Wachsen" der Schieber bzw.
der Pinolen hervor, das schlecht kontrollierbar ist. Die Wärmeausdehnung der
Pinolen führt
zwangsläufig
zu Konturversatz. Dieser Effekt macht sich um so stärker bemerkbar,
desto länger
die axiale Länge
der Pinole ausfällt.
Die axiale Länge
der Pinole hängt
unmittelbar mit dem Entformungshub zusammen, der wiederum unter
anderem dafür
verantwortlich ist, welcher (Schwierigkeits-)Grad bzw. Weg der Hinterschnittentformung mit
dem Werkzeug möglich
ist.
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Um
dem Wärmeausdehnungseffekt
entgegenzuwirken, werden die Pinolen gekühlt. Da die Kühlmittelwege
durch die Pinolen mitunter relativ lang sind, kommt es zu einer
ungleichmäßigen Temperierung
des Werkzeugs.
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Ein
weiterer Nachteil ist, dass ein Pinolenwerkzeug insgesamt instabiler
in Bezug auf Durchbiegung ist, da ein großer Hohlraum zwischen Auswerferplatte
und Kern erforderlich ist, um die mitunter langen Hübe bereitstellen
zu können.
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Ferner
sind die Pinolen in der Regel säulenförmig ausgebildet,
so dass es bei Relativbewegungen der Säulen zum Rahmen zu Linienberührungen (Hertzsche
Pressung) kommt. Diese Linienberührungen
bzw. Flächenpressungen
verursachen einen hohen Verschleiß und sind deshalb nicht erwünscht.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung von
schwierigen, hinterschnittigen Bauteilen mittels eines entsprechenden
Verfahrens bzw, einer Form zu ermöglichen, die eine Werkzeugtemperatur
von über
80°C sowie
Rückzugwinkel der
Schieber erlauben, welche größer als
25° sind.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Form der eingangs genannten Art gelöst, bei
der der Schieber derart an eine Rückzugführung gekoppelt ist, dass die
Rückzugführung bei
einer Formöffnungsbewegung
entlang der Formöffnungsachse
entweder an den Schieber oder den Abstreifrahmen anschlägt, wodurch
der Schieber gezwungen wird, sich sowohl in axialer Richtung der
Entformführung
als in axialer Richtung der Rückzuführung aus
dem Hinterschnitt heraus zu bewegen.
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Diese
Aufgabe wird ferner durch das eingangs erwähnte Verfahren gelöst, das
die folgenden Schritte aufweist: Schließen einer Form, die eine unbewegliche
Matrizenplatte, einen Abstreifrahmen, einen Formrahmen und zumindest
einen Schieber aufweist, wobei der Schieber eine Entformführung aufweist,
die entlang einer Aussparung in den Formrahmen hineinragt, und an
eine Rückzugführung gekoppelt
ist, die an den Abstreifrahmen oder den Schieber anschlägt, wenn
die Form eine Formöffnungsbewegung
durchführt;
Einspeisen einer Schmelze in einen dem Spritzgießteil entsprechenden Hohlraum;
Abkühlen
der Schmelze; und Durchführen
der Formöffnungsbewegung,
indem der Formrahmen vom Abstreifrahmen entlang einer Formöffnungsachse
wegbewegt wird, wodurch sich der Schieber gleichzeitig aus dem Hinterschnitt
heraus bewegt.
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Da
der Schieber gemäß der Erfindung
nicht über
Pinolen, das heißt
Schrägsäulen runden
Querschnitts verfügt,
und mittels einer Auswerferplatte betätigt wird, wobei im Stand der
Technik die Pinolen direkt mit der Auswerferplatte verbunden waren
und die Auswerferplatte zuerst in Formöffnungsrichtung und anschließend in
umgekehrter Richtung bewegt werden musste, um die Schieber in die
richtige Richtung zu bewegen, ermöglicht die vorliegende Erfindung
eine Entkopplung des Schiebers von der Auswerferplatte bzw. deren
Hub. Der Schieber gemäß der vorliegenden
Erfindung wird direkt über
die Öffnungsbewegung
des Werkzeugs bzw. der Form selbst betätigt. Er führt eine kontrollierte Relativbewegung
zum Abstreifrahmen durch.
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Dies
hat zum einen den Vorteil, dass der Öffnungsvorgang der Form vereinfacht
wird, indem lediglich eine Bewegung in eine einzige Richtung, anstatt
einem Hin- und Herbewegen der Auswerferplatte, erforderlich ist.
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Da
der Schieber nicht mehr mit der Auswerferplatte verbunden ist, baut
das Werkzeug insgesamt kürzer,
da der große
Hohlraum zwischen Auswerferplatte und Formkern für eine Relativbewegung zwischen
diesen beiden nicht mehr erforderlich ist. Dadurch verkürzen sich
auch die Kühlmittelwege, was
in einer gleichmäßigeren
und schnelleren Temperierung des Werkzeugs resultiert. Dies ist
insbesondere dann von Vorteil, wenn kurzzeitige Arbeitszyklen angestrebt
werden.
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Die
Materialausdehnung des Werkzeugs bei über 80° C, insbesondere die Ausdehnung
der Entformführung,
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung unkritisch, da der erfindungsgemäße Schieber nicht mehr über seine
Entformführung
mit einer Auswerferplatte verbunden ist, was bei auftretender Wärmeausdehnung
nicht mehr zu einem Konturversatz, insbesondere bei einem geschlossenen
Zustand des Werkzeugs, führt.
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Der
Schieber gemäß der vorliegenden
Erfindung schließt
bei geschlossenem Werkzeug formschlüssig mit dem Abstreifrahmen
ab und wird durch diesen niedergehalten. Ferner ermöglicht die
Entkopplung des Schiebers von der Auswerferplatte größere Rückzugwinkel,
insbesondere Winkel, die größer als
25° sind.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist
der Schieber eine Aussparung zur Aufnahme der Rückzugführung auf, wobei die Rückzugführung fest
mit dem Abstreifrahmen verbunden ist.
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Diese
Ausgestaltung der Form hat den Vorteil, dass die Rückzugführung sich
bei einer Formöffnungsbewegung
weniger stark verbiegt. Die Schieber können mitunter im Vergleich
zu dem Abstreifrahmen relativ klein ausfallen, so dass sich eine
Befestigung der Rückzugführung im
Schieber als schwierig gestaltet. Es können lediglich geringe Bohrungstiefen relativ
zur Gesamtlänge
der Rückzugführung vorgesehen
werden, so dass relativ große
Hebelkräfte
auf die Rückzugführung beim Öffnen der
Form wirken. Der Abstreifrahmen hingegen ist in der Regel so dimensioniert,
dass eine stabile Befestigung der Rückzugführung im Abstreifrahmen möglich ist,
ohne beim Öffnen
allzu große
Hebelkräfte
auf die Rückzugführung hervorzurufen.
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Ferner
ist es bevorzugt, wenn die Rückzugführung quaderähnlich,
insbesondere mit einer rechteckigen Grundfläche, ausgebildet ist.
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Die
Verwendung eines rechteckigen Querschnitts bei der Rückzugführung hat
gegenüber
einer säulenartigen
Ausführung
der Rückzugführung den Vorteil,
dass die auf die Rückzugführung wirkenden Kräfte eine
Flächenpressung
hervorrufen, die im Vergleich zu der bei den säulenartigen Pinolen auftretenden
Hertzschen Pressung relativ gering pro Flächeneinheit ausfallen. Die
Rückzugführung hat
eine höhere
Biegesteifigkeit, wodurch größere Rückzugwinkel bzw.
daraus resultierende Schieberhübe
möglich sind.
Die Rückzugführung kann
hohe Biegekräfte übertragen.
Sie wird jedoch weniger verschlissen.
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Außerdem hat
es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Rückzugführung an
zumindest einer mit dem Schieber in Kontakt tretenden Fläche mit Gleitplatten
versehen ist.
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Die
Gleitplatten verringern den Verschleiß und gewährleisten ein sicheres Gleiten
des Schiebers bzw. des Abstreifrahmens auf der Rückzugführung.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist der Abstreifrahmen eine durchgehende Aussparung auf, in die
die Rückzugführung von
außen
in den Abstreifrahmen einführbar
ist.
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Dies
ermöglicht
eine leichtere Montage und Demontage der Rückzugführung. Durch eine bessere Zugänglichkeit
können
Abstimmarbeiten am Werkzeug einfacher durchgeführt werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
sind an mindestens einer der Flächen
der Entformführung,
die beim Öffnen
der Form mit dem Formrahmen in Kontakt treten, Gleitplatten angebracht.
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Diese
Maßnahme
reduziert ebenfalls den Verschleiß. Sollte es dennoch zu Verschleißerscheinungen
kommen, lassen sich die Gleitplatten einfach gegen neue austauschen,
so dass nicht der komplette Schieber ausgetauscht werden muss. Ferner
erhöhen
die Gleitplatten die Prozesssicherheit, da die Führung reibungsarm entlang korrespondierender Werkzeugteile
gleitet.
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Auch
ist es bevorzugt, wenn die Form Mittel zum Temperieren aufweist.
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Die
Temperierung verkürzt
die Arbeitszyklen, so dass mehr Spritzgießteile in gleicher Zeit herstellbar
sind.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind ferner Mittel zum Arretieren des Abstreifrahmens vorgesehen,
die während
der Formöffnungsbewegung
entlang der Formöffnungsachse eine
Relativbewegung des Abstreifrahmens gegenüber der Matrizenplatte verhindern,
jedoch nach Abschluss der Formöffnungsbewegung
mittels einer Steuereinrichtung gelöst werden können, um eine weitere, gemeinsame
Bewegung des Abstreifrahmens, des Schiebers und des Formrahmens
entlang der Formöffnungsachse
zuzulassen.
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Die
Mittel zum Arretieren des Abstreifrahmens gewährleisten, dass sich lediglich
der Formrahmen während
der Formöffnungsbewegung
von der Matrizenplatte, und somit auch von dem Abstreifrahmen, wegbewegt.
Dies hat zur Folge, dass der Schieber lediglich durch die Bewegung
des Formrahmens weg von den restlichen Formteilen aus dem Hinterschnitt
heraus bewegt wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist der Formrahmen einen Formeinsatz auf, der derart ausgebildet
ist, dass der Schieber im geschlossenen Zustand der Form durch den
Formeinsatz an dem Abstreifrahmen und an der Matrizenplatte derart
gehalten wird, dass Spritzgießteile
mit identischer Gestalt herstellbar sind.
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Es
ist grundsätzlich
wünschenswert,
dass die verschiedenen Elemente der Form modular aufgebaut sind,
da sich auf diese Weise einzelne Teile einfacher austauschen lassen,
ohne das komplette Werkzeug austauschen zu müssen. Da die Gestalt des zu
bildenden Spritzgießteils
durch einen Hohlraum definiert wird, der durch einzelne Flächen der Formteile
gebildet wird, die aneinander grenzen, ist es wünschenswert, wenn die Formteile
im geschlossenen Zustand der Form immer in eine identische Position
gefahren werden. Da der Schieber in den Hinterschnitt eingreift,
ist es vorteilhaft, wenn ein Formeinsatz vorgesehen wird, der dem
Schieber derart angepasst ist, dass der Schieber im geschlossenen
Zustand der Form immer an die gleiche Position gefahren wird. Der
Schieber kann ferner in Zusammenwirkung mit dem Abstreifrahmen gehalten
werden. All diese Maßnahmen
erhöhen
die Prozesssicherheit.
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Ferner
ist es von Vorteil, wenn eine Fläche des
Formeinsatzes, die im geschlossenen Zustand der Form mit dem Schieber
in Kontakt steht, teilweise mit Gleitplatten versehen ist.
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Dies
vereinfacht den Formöffnungsvorgang, da
der Schieber sicher entlang des Formeinsatzes gleiten kann.
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Als
besonders vorteilhaft hat sich gezeigt, wenn die erfindungsgemäße Form
im (Kunststoff-)Karosseriebau für
die Automobilindustrie, insbesondere zur Herstellung von Stoßfängern oder Kotflügeln, verwendet
wird.
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Die
dort auftretenden Dimensionen erfordern mitunter große Rückzugwinkel,
sowie große
Formteile selbst. Ein übliches
Formwerkzeug in der Automobilindustrie kann bis zu 60 Tonnen wiegen,
so dass dort beim Öffnen
der Form entsprechende Kräfte
wirken. Die Form der Erfindung nimmt diese Kräfte problemlos auf.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht eines Dreiplattenwerkzeugs
gemäß der vorliegenden
Erfindung im geschlossenen Zustand;
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2 das
Dreiplattenwerkzeug der 1 nach erfolgter erster Formöffnungsbewegung;
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3 das
Dreiplattenwerkzeug der 1 nach vollständiger Öffnung des
Werkzeugs zur Entnahme des Werkstücks;
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4 einen
Schnitt entlang der Ebene IV-IV der 1;
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5 einen
Schnitt entlang der Ebene V-V der 1;
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6 einen
Schnitt entlang der Ebene VI-VI der 2;
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7 eine
schematische, perspektivische Ansicht eines Schiebers der 4 bis 6;
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8 eine
schematische, perspektivische Ansicht eines Formeinsatzes der 4 bis 6;
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9 eine
schematische, perspektivische Ansicht eines Abstreifrahmens der 4 bis 6; und
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10 ein
schematisches Flussdiagramm, das das Verfahren der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht.
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Nachfolgend
wird ein Werkzeug zum Herstellen von Spritzgießteilen mit Hinterschnitt bzw. eine
entsprechende Form mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet
werden.
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In 1 ist
eine Form 10 schematisch in perspektivischer Ansicht gezeigt.
Die Form 10 stellt hier ein sogenanntes Dreiplattenwerkzeug
dar. Die Bezeichnung „Dreiplattenwerkzeug" ist darauf zurückzuführen, dass
das Werkzeug 10 im Wesentlichen aus drei Platten besteht,
die von sogenannten (zusätzlichen)
Aufspannplatten 12 und 14 umgeben sind. Zwischen
einer ersten Aufspannplatte 12 und einer zweiten Aufspannplatte 14 sind
eine Form- bzw. Matrizenplatte 16, ein Abstreifrahmen 18 und
ein Formrahmen 20 angeordnet. Die Darstellung der 1 zeigt
das Werkzeug 10 in einem geschlossenen Zustand.
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Das
Werkzeug 10 lässt
sich jedoch entlang zweier Werkzeugtrennebenen 22 und 24 öffnen. Dazu
wird die zweite Aufspannplatte 14 zusammen mit dem Formrahmen 20 bzw.
dem Abstreifrahmen 18 entlang einer Formöffnungsachse 26 bewegt.
In der Regel sind die erste Aufspannplatte 12 und die Matrizenplatte 16 fest
mit einer (nicht dargestellten) Extrusionseinrichtung verbunden,
die eine Schmelze aus einem Material liefert, aus dem das zu bildende Spritzgießteil hergestellt
wird.
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Verschiedene Öffnungsphasen
der Form 10 sind in den 2 und 3 dargestellt.
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Die 2 zeigt
eine erste Öffnungsphase der
Form 10, wobei die zweite Aufspannplatte 14 mit dem
daran fest angebrachten Formrahmen 20 in Öffnungsrichtung 28 bewegt
wurde. Der durch diese Formöffnungsbewegung
entstehende Abstand zwischen dem Formrahmen 20 und dem
Abstreifrahmen 18 ist in 2 mit 30 gekennzeichnet
und wird als Entformhub bzw. -höhe 30 bezeichnet.
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3 zeigt
eine zweite Formöffnungsphase, bei
der die Form 10 weiter in Richtung 28 geöffnet wurde.
Der Abstand zwischen dem Abstreifrahmen 18 und dem Formrahmen 20 bleibt
dabei gleich. Dies bedeutet, dass der Abstreifrahmen 18 und
der Formrahmen 20 gemeinsam in Richtung 28 von
der Matrizenplatte wegbewegt werden, um eine Werkzeugöffnung 32 zu
bilden, über
die später
zum Beispiel ein (nicht dargestellter) Roboter, oder eine andere
entsprechende Einrichtung, ein in der Form 10 gebildetes
Spritzgießteil
(nicht dargestellt) entnehmen kann.
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In
der nachfolgenden Beschreibung der 4 und 5 wird
die Form 10 in einem geschlossenen Zustand beschrieben.
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In 4 ist
eine partielle Schnittansicht der Ebene IV-IV der 1 dargestellt.
Die erste Aufspannplatte 12 ist in der 4 oben
dargestellt. In Formöffnungsrichtung 28 folgt
die Matrizenplatte 16, der Abstreifrahmen 18,
die Formplatte 20 sowie die zweite Aufspannplatte 14.
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Ein
herzustellendes Spritzgießteil 40 ist
mit einer fett gedruckten Linie dargestellt. Eine Fläche des
Spritzgießteils 40,
die der Matrizenplatte 16 zugewandt ist, ist mit dem Bezugszeichen 41 bezeichnet.
Eine Fläche
des Spritzgießteils 40,
die einem Schieber 42 zugewandt ist, ist mit 43 bezeichnet.
Das Spritzgießteil 40 weist
einen Hinterschnitt 44 auf. Der Hinterschnitt 44 verhindert,
dass der Schieber 42 zusammen mit dem Formrahmen 20 einfach
(„nur") in Richtung 28 verfahren
werden kann, um das Spritzgießteil 40 zu
entnehmen.
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Bei
den in 3 und 4 dargestellten Zuständen ist
eine Materialschmelze, aus der das Spritzgießteil 40 hergestellt
wird, bereits in die Form 10 eingeführt worden. Entsprechende Zuführkanäle sind
aus Gründen
der Vereinfachung nicht dargestellt.
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Der
Schieber 42 weist einen Körper 46 auf, der mit
einer Entformführung 48 fest
verbunden ist. Die Längsachse
der Entformführung 48 ist
mit 49 bezeichnet. Die Verbindung zwischen dem Schieberkörper 46 und
der Entformführung 48 kann
beispielsweise mittels schematisch angedeuteten Schrauben 50 und 52 erfolgen.
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Die
Entformführung 48 hat
bei der Formöffnungsbewegung
in Richtung der Formöffnungsrichtung 28 die
Aufgabe, den Schieber 42 entlang der Längsachse 49 zu führen. Die
Längsachse 49 ist
gegenüber
der Formöffnungsachse 26 schräggestellt. Diese
Schrägstellung
sorgt dafür,
wie später
noch ausführlich
erläutert
werden wird, dass der Schieber 42 zum einen parallel zur Öffnungsrichtung 28 und zum
anderen senkrecht dazu bewegt wird, und zwar in der 4 nach
links (vgl. auch 6).
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Die
Entformführung 48 ist
in 7 detaillierter gezeigt, was nachfolgend noch
beschrieben werden wird. Die Entformführung 48 ragt über eine
Aussparung 54 in den Formrahmen 20 hinein.
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Im
geschlossenen Zustand liegt der Schieber 42 an einer Fläche 56 eines
Formeinsatzes 58 an. Der Formeinsatz 58 ist in 8 detaillierter
dargestellt. Der Formeinsatz 58 stellt eine Art Sitz für den Schieber 42 dar.
Die Aussparung 54 reicht durch den Formeinsatz 58 hindurch
(vgl. 4 und 5). Je nach axialer Länge der
Entformführung 48 kann die
Aussparung 54 auch in die zweite Aufspannplatte 14 reichen,
wie exemplarisch in der 4 dargestellt. Die Aussparung 54 kann
im Formrahmen 20 und in der Aufspannplatte 14 in
Form einer Bohrung 54 realisiert werden.
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Der
Formeinsatz 58 wird während
der ersten Öffnungsphase
der Form 10 (vgl. 2) zusammen mit
dem Formrahmen 20 bewegt und zählt daher funktionell eher
zum Formrahmen 20 als zum Abstreifrahmen 18. Im
Modell des Dreiplattenwerkzeugs (vgl. 1 bis 3)
stellen der Abstreifrahmen 18 und der Formrahmen 20 zwei
unterschiedliche Platten dar. Der Abstreifrahmen 18 wird
jedoch während
der ersten Öffnungsphase
an der Matrizenplatte 16, die die dritte Platte im Modell
des Dreiplattenwerkzeugs darstellt, festgehalten. Dazu sind Arretierungsmittel
vorgesehen, die jedoch in den Figuren nicht dargestellt sind. Der
Abstreifrahmen 18 kann ebenfalls aus mehreren Formteilen
bestehen, wie es exemplarisch durch die Bezugsziffer 18a und 18b in den 4 bis 6 angegeben
ist.
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5 zeigt
einen weiteren Schnitt durch die geschlossene Form 10 der 1,
und zwar entlang der Ebene V-V.
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Die
Ebene V-V liegt etwas „höher" als die Ebene IV-IV
(vgl. 1). In der Ebene V-V ist eine Aussparung 59 angeordnet,
die durch das Abstreifrahmenelement 18 verläuft. In
diese Aussparung 59 ist eine Rückzugführung 60 entlang deren
Längsachse 61 eingeführt. Die
Längsachse 61 der
Rückzugführung 60 bildet
mit der Trennebene 24 einen Winkel α. Der Winkel α ist mitunter dafür verantwortlich,
wie „stark" der Hinterschnitt 4 ausgebildet
sein darf, um das Werkzeug 10 noch entformen zu können. Bei
der in 5 dargestellten Ausführungsform ist die Rückzugführung 60 beispielsweise
mittels schematisch dargestellten Schrauben 62 und 64 mit
dem Abstreifrahmenelement 18a fest verbunden. Zur Montage kann
die Rückzugführung 60 von
außen,
das heißt
in der 5 von rechts, in das Abstreifrahmenelement 18a eingeführt werden,
weshalb es sich bei der Aussparung 59 auch um eine durchgehende
Aussparung bis zum Führungselement
handelt. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, erleichtert
jedoch die Montage bzw. Demontage.
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Die
dem Führungsquerschnitt
entsprechende Aussparung 59 könnte auch lediglich aus der
entgegengesetzten Richtung vorgesehen sein und eine vorbestimmte
Tiefe aufweisen, die ausreicht, um bei einer Formöffnungsbewegung
auf die Rückzugführung 60 wirkende
Hebelkräfte
aufnehmen zu können, ohne
dass diese sich auf eine unzulässige
Weise verbiegt, wie es nachfolgend noch ausführlicher erläutert werden
wird. Der Winkel α beträgt in 5 ca. 40° und ist
somit wesentlich größer als
die im Stand der Technik bei entsprechenden Pinolenwerkzeugen zulässigen 25°.
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Die
Rückzugführung 60 ragt
im geschlossenen Zustand der Form 10 in eine entsprechend
in dem Schieberkörper 46 angeordnete
Aussparung 66 hinein. Bei der Aussparung 66 kann
es sich ebenfalls um eine Aussparung handeln, die erforderlichenfalls durchgehend
ist und an den Führungsquerschnitt
angepasst ist.
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Gemäß einer
alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Rückzugführung 60 auch
am Schieber 42 fixiert sein und lediglich in die Aussparung 59 im
Abstreifrahmenelement 18a hineinragen.
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6 zeigt
die Form 10 entlang der Ebene VI-VI der 2.
Die erste Öffnungsphase
der Form 10 ist dann abgeschlossen.
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Der
Formrahmen 20 sowie der Formeinsatz 58 haben sich
in Formöffnungsrichtung 28 bewegt. Der
Schieber 42 hat sich dabei entlang von Richtungen 68 und 70 bewegt,
die mit den Längsachsen
der entsprechenden Führungen 60 und 48 übereinstimmen.
Die tatsächlich
in Richtung der Pfeile 68 und 70 zurückgelegten
Wegstrecken des Schiebers 42 ergeben vektoriell addiert
den Entformungshub 30 (vgl. auch 2). Man
erkennt, dass sich der Schieber 42 schräg zur Formöffnungsrichtung 28 aus
dem Hinterschnitt 4 heraus bewegt hat.
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Die
Abstreifrahmenelemente 18a und 18b werden während der
ersten Formöffnungsphase
an der Matrizenplatte 16 mittels den nicht dargestellten Verriegelungsmitteln
gehalten.
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Beim Öffnen der
Form 10 in Formöffnungsrichtung 28 zwingt
die Entformungsführung 48,
deren Längsachse 49 schräg zur Formöffnungsrichtung 28 angeordnet
ist, den Schieber 42 dazu, sich entlang der Rückzugführung 60 zu
bewegen. Der Schieberkörper 46 gleitet
dabei mit seiner Aussparung 66 auf der Rückzugführung 60.
Dadurch entsteht zwischen dem Spritzgießteil 40 und dem Schieber 42 ein
Freiraum 72, der durch die Entformhöhe 74 zwischen dem
Schieber 42 und der Matrizenplatte 16 bestimmt ist.
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Wie
bereits in 3 schematisch angedeutet, kann
anschließend
der nicht dargestellte Verriegelungsmechanismus geöffnet werden,
um den Abstreifrahmen 18 gemeinsam mit dem Formrahmen 20 und
dem Formeinsatz 58 sowie der zweiten Aufspannplatte 14 in
die Richtung 28 zu bewegen. Abschließend ist das Spritzgießteil 40 aus
der Form 10 entnehmbar.
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Die
Führungen 60 und 48 weisen
vorzugsweise einen Rechteckquerschnitt auf. Die Rückzugführung 60 kann
beispielsweise einen Querschnitt von 50 × 40 mm aufweisen, wobei es
bei einer Relativbewegung des Schiebers 42 in Richtung 68 (vgl. 6)
von 124 mm zu einer maximalen Durchbiegung von 0,036 mm (bei entsprechendem
Schiebergewicht) kommt. Die Rückzugführung 60 ist
komplett nach hinten (bzw. nach rechts) ausbaubar. Ein Wärmeausdehnungseinfluss
ist nicht gegeben. Durch die Rechteckführung baut die Form 10 stabiler.
Die Krafteinleitung bei einer Schieberbewegung erfolgt mittels den
Rechteckelementen flächig
und nicht wie bei säulenartigen
Führungen
linienhaft, das heißt
es kommt zu einer Pressung, wodurch der Verschleiß verringert,
die Lebensdauer verlängert
und Kosten eingespart werden können.
Die Biegesteifigkeit wird durch das rechteckige Profil erhöht. Dadurch
wiederum können
größere Winkel
bzw. daraus resultierende Schieberhübe realisiert werden.
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Die
Entformführung 48 kann
beispielsweise einen Rechteckquerschnitt von 80 × 65 mm aufweisen. Die Entformführung 60 kann
aus mehrfach angeordneten Längselementen
sowie aus einem einzigen Längselement
bestehen.
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In 7 ist
der Schieber 42 der 4 bis 6 in
einer perspektivischen Ansicht schematisch dargestellt.
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Die
Entformführung 48 ist
hier seitlich mit Gleitplatten 76 versehen, die vorzugsweise
aus einem Material mit Notlaufeigenschaften, wie z.B. Bronze, hergestellt
werden. Diese Gleitplatten verringern die Reibung zwischen entsprechenden
Formteilen. Die Bohrung 54 (vgl. zum Beispiel 4),
in der die Entformführung 48 geführt wird,
kann optional gehärtete
Führungseinsätze (nicht
dargestellt) aufweisen, wobei die Aussparung 54 selbst
zum Beispiel entweder komplett erodiert oder erodiert und gefräst ist.
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Die
Rückzugführung 60,
die in den 4 bis 6 mit dem
Abstreifrahmen 18 fest verbunden ist, ist in 7 nur
teilweise dargestellt. Die Rückzugführung 60 ragt
hier von schräg
oben in die Aussparung 66 im Schieberkörper 46 hinein. Der
Schieberkörper 46 gleitet
während
der Formöffnungsbewegung
entlang der Rückzugführung 60,
die dazu ebenfalls mit Gleitplatten 76 versehen sein kann,
wie es zum Beispiel in 9 dargestellt ist.
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Die
Entformführung 48 kann
mittels Montage- und Justageplatten 78 mit Schrauben 80 am Schieberkörper 46 angebracht
sein, um die Entformführung 48 mit
dem Schieber 42 fest zu verbinden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform
kann der Schieber 42 jedoch auch einstückig mit der Entformführung 48 ausgebildet
sein.
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In 8 ist
der Formeinsatz 58 der 4 bis 6 in
einer perspektivischen Ansicht schematisch dargestellt.
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Die
Entformführung 48 ist
in die Aussparung 54 einführbar. Die Aussparung 54 geht
in die Fläche 56 des
Formeinsatzes 58 über.
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Dieser Übergang
kann ebenfalls mit Gleitplatten 76 versehen sein. Je nach
Wahl der Orientierung der Aussparung 54 kann der Übergang
einen Winkel β mit
der Fläche 56 bilden.
Die Fläche 56 des Formeinsatzes 58 bildet
in ihrer Verlängerung
(im geschlossenen Zustand der Form) eine Art Sitz für den Schieber 42.
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Ferner
kann die Fläche 56 eine
zusätzliche Aussparung
als Abstützung
für die
Rückzugführung 60 aufweisen.
Die Rückzugführung 60 kann
dann an eine Fläche 84 anschlagen
(vgl. 5).
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9 zeigt
einen Teil des Abstreifrahmens 18 der 4 bis 6 schematisch
in einer perspektivischen Ansicht.
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Die
durch das Abstreifrahmenelement 18a verlaufende Aussparung 59 endet
in einer Öffnung 86.
Aus dieser Öffnung 86 tritt
die mit dem Abstreifrahmenelement 18a verbundene Rückzugführung 60 aus.
Dazu wird eine Freimachung von außen gebohrt und ein Führungssitz
von innen gefräst.
Die Rückzugführung 60 kann
zusätzlich
mit einem Sicherungsmittel (nicht dargestellt) gesichert werden,
das zwischen der Öffnung 86 und
der U-förmigen
Ausnehmung an dem hervorstehenden Teil des Abstreifrahmenelements 18a befestigt
wird.
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Das
Abstreifrahmenelement 18a kann weitere Aussparungen 88 aufweisen,
durch die Temperierungsleitungen 90 laufen. Die Leitungen 90 werden von
einem Kühlmittel
durchlaufen, um die einzelnen Formteile auf eine entsprechende Temperatur
nach einem Zuführen
der Materialschmelze abzukühlen.
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10 zeigt
den schematischen Ablauf eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. In
einem ersten Schritt S1 wird die Form 10 geschlossen.
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In
einem weiteren Schritt S2 wird die Schmelze in den dem Spitzgießteil entsprechenden Hohlraum
in der Form 10 eingespeist.
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In
einem dritten Schritt S3 wird die Schmelze abgekühlt und in einem vierten Schritt
S4 wird eine Formöffnungsbewegung
durchgeführt,
indem der Formrahmen, wie zuvor beschrieben, vom Abstreifrahmen
entlang einer Formöffnungsachse 26 bzw. -richtung
28 wegbewegt wird, wodurch der Schieber 42 gleichzeitig
an die Rückzugführung 60 anschlägt und dadurch
in die Richtung 68 gezwungen wird.