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Die
Erfindung betrifft einen Einfallkern als Teil eines Werkzeugs für
das Kunststoffspritzen.
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Beim
Kunststoffspritzen besteht häufig die Notwendigkeit, Formen
zu verwirklichen, bei denen in dem herzustellenden Gegenstand ein
Hinterschnitt vorhanden ist. Die Abmessungen an der Innenseite des
herzustellenden Gegenstands sind dort größer als
die Öffnung, durch die in das Innere des Gehäuses
eingegriffen wird. Um solche Formen mit einfachem Aufwand herstellen
zu können, sind bereits Einfallkerne bekannt. Diese Einfallkerne
haben jedoch einen nur begrenzten Einsatzbereich, da sich der Durchmesser
der Außenkontur nur in einen geringen Umfang verringern
lässt. Bei den auf diese Weise herzustellenden Konturen
kann es sich beispielsweise um Gewinde, Bajonettverschlüsse
oder sonstige Hinterschnitte handeln. Bei einem Gewinde ist es zwar
möglich, den Kern nach dem herstellen des Gegenstands herauszuschrauben.
Dies ist aber nur möglich, wenn der hergestellte Gegenstand
anschließend nicht schrumpft. Außerdem dauert
dieser Vorgang des Herausschraubens relativ lange.
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Um
die hergestellte Form, beispielsweise bei einem Gewinde, nicht zu
verformen, ist es erforderlich, dass die Bewegung des Kerns zumindest
angenähert senkrecht zu der hergestellten Fläche
verläuft.
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Bei
einem bekannten Fertigungswerkzeug mit einem Einfallkern weist dieser
insgesamt sechs Segmente auf, nämlich drei Segmente mit
einer nach innen gerichteten ebenen Innenseite und drei keilförmige
Segmente. Die Art der Verschiebung der Segmente ist nicht dargestellt
(
DE 19957386 ).
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Ebenfalls
bekannt ist ein derartiger Einfallkern (
US 498679 ), wobei dieser Einfallkern
einen Mittelkern mit drei halbkreisförmigen Nuten aufweist,
in die hinein diese Nuten ergänzende Segmente eingeschoben
werden können. Zum Verschieben der Segmente sind eigene
Führungen in dem Werkzeug vorhanden.
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Ebenfalls
bekannt ist ein Einfallkern (
GB 2135236 ),
bei dem ein Mittelkern des Werkzeugs im Querschnitt rechteckig ausgebildet
ist. Auch hier sind zwei Segmente vorhanden, deren Innenflächen
eben verlaufen. Sie sind lose an dem Mittelkern angebracht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Einfallkern für
das Kunststoffspritzen zu schaffen, der größere
Anwendungsbereiche als der Stand der Technik aufweist.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung einen
Einfallkern mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen vor. Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Der
von der Erfindung vorgeschlagene Einfallkern hat also einen Mittelkern,
der gegenüber dem Werkzeug axial verschiebbar ist und dadurch
die Möglichkeit der Verringerung und Vergrößerung
des Außendurch messers schafft. Um den Mittelkern herum
angeordnet sind mindestens vier Hauptsegmente, die an dem Werkzeug
so gelagert sind, dass sie sich nur radial verschieben lassen. Zwischen
je zwei solchen Hauptsegmenten ist ein Zwischensegment angeordnet,
das sich ebenfalls nur radial verschieben lässt. In dem
Zustand, in dem der Mittelkern zwischen die Segmente vollständig
eingeschoben ist, bildet die Außenkontur aller Segmente
in ihrem Endbereich die Innenkontur des Spritzwerkzeugs. Wird der
Mittelkern zurückgezogen, werden durch diese Bewegung die
Segmente nach innen verschoben, so dass sich der Außendurchmesser
verringert und der Einfallkern aus dem Hinterschnitt entfernt werden kann.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Hauptsegmente
untereinander gleich sind.
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Es
kann ebenfalls in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass
die Zwischensegmente untereinander gleich sind.
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Beide
Maßnahmen dienen dazu, den Einfallkern aus nur wenigen
verschiedenen Teilen herstellen zu können.
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Erfindungsgemäß kann
in Weiterbildung vorgesehen sein, dass die Hauptsegmente von den
Zwischensegmenten verschieden sind.
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In
nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass
die Segmente, sowohl die Hauptsegmente als auch die Zwischensegmente, an
Anlageflächen des Mittelkerns anliegen, längs
derer sie gegenüber dem Mittelkern bei dessen Bewegung
verschoben werden. Es ist also auch auf diese Weise dafür
gesorgt, dass das Werkzeug sehr stabil ist und hohen Drücken
aushalten kann. Durch die Anlage an Anlageflächen ist auch
dafür gesorgt, dass das Werkzeug eine lange Lebensdauer
aufweisen kann.
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Erfindungsgemäß kann
in Weiterbildung vorgesehen sein, dass die Anlageflächen
des Mittelkerns für jedes Segment mindestens teilweise
als Keilfläche ausgebildet sind, deren Abstand von der Mittelachse
des Mittelkerns in Richtung auf den Endbereich des Einfallkerns
abnimmt. Bei der Verschiebung findet also eine durch den Winkel
der Keilfläche bestimmte Annäherung der Segmente
an die Mittelachse beziehungsweise Entfernung von der Mittelachse
statt.
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Zur
Mitnahme beziehungsweise zur Bewegung der Segmente kann vorgesehen
sein, dass die keilförmige Anlagefläche des Mittelkerns
für mindestens ein Segment mit einer hinterschnittenen
Nut und die entsprechende Anlagefläche des zugeordneten Segments
mit einer in diese Nut eingreifenden hinterschnittenen Leiste versehen
ist. Diese Nut und die hinterschnittene Leiste können beispielsweise
eine Schwalbenschwanzform aufweisen, um möglichst spielfrei
eine Mitnahmebewegung zu ermöglichen.
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Natürlich
ist auch die umgekehrte Ausführung möglich.
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Erfindungsgemäß kann
in Weiterbildung vorgesehen sein, dass die keilförmigen
Anlageflächen des Mittelkerns für die Zwischensegmente
mit der Längsachse des Einfallkerns einen größeren
Winkel einschließen als die Keilflächen für
die Hauptsegmente. Dies ist eine Möglichkeit, um zu erreichen, dass
aus dem Arbeitszustand beim Übergang zum Entfernungszustand
sich die Zwischensegmente schneller nach innen bewegen als die Hauptsegmente.
Sie machen auf diese Weise dafür Platz, dass die Hauptsegmente
sich ebenfalls nach innen bewegen können.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Nuten
beziehungsweise die Leisten mittig an den Anlageflächen
angeordnet sind.
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Wenn
die Anlageflächen für die Zwischensegmente und
die Anlageflächen für die Hauptsegmente einen
unterschiedlichen Keilwinkel aufweisen, können zwischen
ihnen Übergangsflächen ausgebildet sein, die in
Weiterbildung der Erfindung auch als Anlageflächen für
die Hauptsegmente dienen können.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass die Hauptsegmente und die Zwischensegmente
aneinander längs ebener Anlageflächen anliegen,
längs derer sie gegeneinander verschiebbar sind.
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Der
Kern, der durch seine axiale Verschiebung die radiale Bewegung der
Segmente bewirkt, kann in Weiterbildung der Erfindung massiv ausgebildet
sein. Es ist aber ebenfalls möglich, dass der Mittelkern
hohl ausgebildet ist, um ihn beispielsweise kühlen zu können.
Es kann auch vorgesehen sein, dass er einen Durchgang aufweist.
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Es
hat sich als besonders sinnvoll herausgestellt, den Einfallkern
mit sechs Hauptsegmenten und sechs Zwischensegmenten zu versehen.
Auf diese Weise kann eine deutliche Vergrößerung
des Maßes erreicht werden, um den die Außenkontur
verringert beziehungsweise vergrößert werden kann.
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Der
Einfallkern eignet sich in erster Linie für Außenkonturen,
die im Querschnitt rund, insbesondere kreisrund sind. Hierunter
fallen Gewinde, Bajonettverschlüsse und dergleichen.
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Der
Einfallkern kann aber auch derart ausgebildet sein, dass seine Außenkontur
im Querschnitt unrund ist, insbesondere rechteckig oder quadratisch.
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Weitere
Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben
sich aus den Ansprüchen und der Zusammenfassung, deren
beider Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht
wird, der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Einfallkerns nach der Erfindung;
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2 die
Seitenansicht eines Hauptsegments des Einfallkerns der 1;
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3 die
Seitenansicht eines Zwischensegments;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Hauptsegments des Einfallkerns;
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5 eine
Ansicht des Mittelkerns des von der Erfindung vorgeschlagenen Werkzeugs
von oben mit zwei eingezeichneten Segmenten;
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6 eine
Draufsicht auf das gesamte Werkzeug von oben in 1;
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7 eine
der 6 entsprechende Darstellung in zurückgezogenem
Zustand;
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8 die
perspektivische Ansicht des Endbereichs des Werkzeugs in dem zusammengefahrenen
Zustand der 7;
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9 eine
Ansicht des Werkzeugs der 1 von unten
in 1;
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10 eine
teilweise geschnittene Darstellung des Einfallkerns.
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1 zeigt
die Seitenansicht des von der Erfindung vorgeschlagenen Einfallkerns
in seinen für das Verständnis der Erfindung wichtigen
Teilen. Einzelheiten zur Art der Verschiebung der verschiedenen
Elemente und des Werkzeugs an sich sind nicht dargestellt.
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Der
Einfallkern enthält in seinem oberen Endbereich 1 eine
Außenkontur 2, die einen Teil der Form zur Herstellung
eines durch Kunststoffspritzen herzustellenden Gegenstands entspricht.
Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Gewinde oder einen Bajonettverschluss
handeln. Unterhalb dieses Endbereichs ist in der Außenseite
des Werkzeugs eine Einkerbung 3 vorhanden, die den maßgeblichen Endbereich 1 von
dem Rest des Werkzeugs trennt. An die Einkerbung 3 schließt
sich dann der restliche Teil des Einfallkerns an, in dem sich der
Außendurchmesser erweitert. Der Außenumfang des
in 1 dargestellten Werkzeugs ist überall
geschlossen. Das Werkzeug wird an seiner Außenseite von
Hauptsegmenten 4 und Zwischensegmenten 5 gebildet, wobei
die Zwischensegmente 5, wie schon ihr Name sagt, jeweils
zwischen zwei ansonsten benachbarten Hauptsegmenten 4 angeordnet
sind. Diese beiden Arten von Segmenten setzen sich bis in den Endbereich 1 fort.
Der Endbereich 1 weist eine bündige Stirnseite 6 auf.
Dort enden alle Segmente 4, 5.
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2 zeigt
eine Seitenansicht eines Hauptsegments 4 aus der gleichen
Richtung wie die 1. Das Hauptsegment 4 weist
an seiner Unterseite einen plattenartigen Fortsatz 7 auf,
der zur Führung des Segments dient. Dieser Fortsatz 7 wird
zwischen einer nicht dargestellten oberen und einer ebenfalls nicht
dargestellten unteren Platte gehalten, zwischen denen er verschoben
werden kann. Dadurch ist das Hauptsegment 4 in dem Einfallkern
horizontal verschiebbar, während es gegenüber
dem Werkzeug axial unbeweglich ist. Das Hauptsegment 4 weist
auf seiner Rückseite 8, das heißt der
in das Innere des Einfall kerns gerichteten Seite 8, eine über
die gesamte Länge verlaufende Leiste 9 auf, deren
Bedeutung später noch beschrieben werden wird.
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Direkt
daneben ist in 3 eine Seitenansicht eines Zwischensegments 5 dargestellt,
ebenfalls aus der gleichen Richtung wie die 1. Auch die
Zwischensegmente 5 haben eine in das Innere des Einfallkerns
gerichtete Rückseite 10. Man kann aus dem Vergleich
der 2 und 3 sehen, dass die Zwischensegmente 5 etwas
stärker geneigt sind, also der Winkel zwischen der in 1 von
oben nach unten verlaufenden Längsachse und der Rückseite größer
ist als dies bei den Hauptsegmenten 4 der Fall ist. Auch
die Zwischensegmente 5 haben auf ihrer Rückseite 10 eine
vorspringende Leiste 11.
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Man
kann der 1 auch entnehmen, dass in dem
Bereich unterhalb der Einkerbung 3 die angenähert
in Längsrichtung verlaufenden Seitenwände der
Zwischensegmente 5 geringfügig konvergieren, so
dass die Zwischensegmente 5 aus der Radialansicht der 1 nicht überall
die gleiche Dicke aufweisen.
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4 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Hauptsegments 4 schräg
von hinten. Die bereits erwähnte Leiste 9 auf
der Rückseite ist, was man in 4 nur schwer
erkennen kann, schwalbenschwanzförmig ausgebildet, bildet
also an den Seiten einen Hinterschnitt. Beidseits wird die Leiste 9 von ebenen
Abschnitten der Rückseite 8 des Hauptsegments 4 umgeben.
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Von
der Außenseite 12 des Hauptsegments 4,
siehe 2, bis zur Rückseite 8 ist das
Hauptsegment 4 von zwei Seitenflächen 13 begrenzt,
die beide eben sind. Sie verlaufen angenähert in Axialrichtung des
Werkzeugs, aber nur angenähert.
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5 zeigt
nun in einer Draufsicht, das heißt einer Ansicht von oben
in 1, den von den Segmenten 4 und 5 umgebenen
Kern 14 mit seiner Stirnfläche 16. Da
der Einfallkern an seiner Basis, unten in 1, einen
größeren Durchmesser aufweist als in seinem die
Form bildenden Endbereich 1, sieht man in 5 die
seitlichen Anlageflächen für die Segmente 4, 5 in
Projektion. Es gibt an dem Mittelkern 14 vier auf einem
größeren Kegelwinkel liegende Anlageflächen 15 für
die Zwischensegmente 5. Zwischen je zwei Anlageflächen 15 für
die Zwischensegmente 5 sind auf einem engeren Kegelwinkel
liegend Anlageflächen 17 für die Hauptsegmente 4 ausgebildet.
In Längsrichtung der jeweiligen Anlageflächen 15, 17 verlaufen
im dargestellten Ausführungsbeispiel Nuten 18,
die schwalbenschwanzförmig hinterschnitten sind. Ihre Anordnung
und Größe entspricht den Leisten 9, 11 auf
der Rückseite der Hauptsegmente 4 und Zwischensegmente 5.
Dadurch sind die Hauptsegmente 4 und die Zwischensegmente 5 mit
dem Mittelkern 14 in einer Weise verbunden, dass sie gegenüber
dem Mittelkern 14 längs der Anlageflächen 15 und 17 verschoben
werden können. Wie man der 5 an dem
Beispiel der beiden eingezeichneten Segmente 4, 5 entnehmen kann,
liegen die beiden Segmente auch aneinander längs einer
Anlagefläche an. Diese Anlagefläche ist in 4 mit
dem Bezugszeichen 13 bezeichnet.
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6 zeigt
nun die Draufsicht auf das Werkzeug der 1 in den
Zustand, wie es in 1 dargestellt ist. In diesem
Zustand ist der Kern 14 soweit in die Segmente 4, 5 eingefahren,
dass seine Stirnfläche 16 bündig mit
den Stirnflächen 6 der Segmente verläuft.
Dies ist die Position, in der der Einfallkern in der Spritzform
eingesetzt ist, um den herzustellenden Gegenstands zu spritzen.
Nach dem Herstellen des Hinterschnitts in dem dann hergestellten
Gegenstand muss die Außenkontur 2 des Einfallkerns
von dem Hinterschnitt gelöst werden, indem der Außendurchmesser
der Außenkontur verringert wird. Dies geschieht bei dem
hier dargestellten Einfallkern in der Weise, dass der in 5 zu
sehende Mittelkern 14 axial nach unten bewegt wird, während
die Seg mente 4, 5, geführt mithilfe der
Fortsätze 7, axial unbeweglich bleiben. Da die
Verbindung zwischen den Anlageflächen 15 und 17 des
Mittelkerns 14 einerseits und den Segmenten 4, 5 andererseits
durch die hinterschnittenen Nuten 18 und Leisten 9, 11 bestehen
bleibt, werden die Segmente nach innen bewegt. Wegen der unterschiedlich
starken Steigung der Anlageflächen 15, 17,
siehe 5, werden die Zwischensegmente 5 schneller
nach innen bewegt als die Hauptsegmente 4. Dadurch entsteht
dann die in 7 dargestellte Position, in
der die Zwischensegmente 5 weiter nach innen gezogen wurden
als die Hauptsegmente 4. 7 zeigt
also den Zustand des Einfallkerns, in dem die Außenkontur
des Endbereichs 1 in ihrem Außendurchmesser soweit
verringert wurde, dass der Einfallkern insgesamt problemlos aus
der Kavität des hergestellten Gegenstands entfernt werden
kann.
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Das
gleiche Bild, das die 7 in einer Draufsicht zeigt,
zeigt 8 in einer perspektivischen Ansicht, wobei hier
nur der Endbereich 1 des Einfallkerns dargestellt ist.
Aus dieser perspektivischen Ansicht sieht man auch, dass durch das
stärkere einwärts Bewegen der Zwischensegmente 5 der Platz
geschaffen wird, der das Annähern der Hauptsegmente erst
ermöglicht.
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9 zeigt
zur abschließenden Darstellung den Einfallkern ohne die
Fortsätze 7 von unten. Man sieht hier ebenfalls
wie aus der Ansicht von oben, dass die Seitenwände 13 der
Hauptsegmente 4 von der Längsachse des Mittelkerns
aus gesehen divergieren, während die Seitenwände
der Zwischensegmente 5 von der Längsachse des
Mittelkerns aus gesehen konvergieren. Keine der Seitenwände
verläuft also radial.
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In
allen Positionen liegen die Segmente einerseits dort, wo der Mittelkern überhaupt
vorhanden ist, für Technik an dem Mittelkern 14 und
andererseits flächig aneinander an. Die Verschiebung geschieht ebenfalls in
der längs Flächen, so dass keine zu starker Abnutzung
bestimmter Stellen auftreten kann.
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Was
bei der dargestellten Ausführungsform für sechs
Hauptsegmente 4 und sechs Zwischensegmente 5 beschrieben
ist, gilt ebenfalls bei einer Ausführungsform mit vier
Hauptsegmenten 4 und vier Zwischensegmenten 5.
Diese haben dann natürlich eine andere Größe
und ein anderes Aussehen.
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10 zeigt
nochmals einen Axialschnitt durch einen Einfallkern nach der Erfindung
in vereinfachter Darstellung. Dabei ist der Mittelkern 16 im Schnitt
dargestellt. Es ist zu sehen, dass der Mittelkern 16 ein
axiales Sackloch 21 aufweist, das zum Kühlen des
Einfallkerns 16 dienen kann.
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Es
wurde bereits unter Bezugnahme auf die 2 und 3 erwähnt,
dass die Hauptsegmente und die Zwischensegmente im Bereich ihrer
Unterseite einen plattenartigen Fortsatz 7 aufweisen. 10 zeigt
nun, wie diese Segmente mithilfe der Fortsätze 7 geführt
sind. Der Einfallkern nach der Erfindung enthält eine Halteplatte 22,
bei der es sich um einen Ring handelt, durch dessen Mittenöffnung 23 der
Einfallkern hindurch ragt. An dieser Halteplatte 22 ist
eine Grundplatte 24 unter Zwischenlage eines Distanzringes 25 festgeschraubt.
Der Distanzring 25 weist eine Dicke auf, die geringfügig
größer ist als die Dicke der Fortsätze 7,
so dass diese zwischen der Halteplatte 22 und der Grundplatte 24 leicht
verschiebbar geführt sind.
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An
der Außenseite des Mittelkerns 16 sind in dem
Bereich, der unterhalb der Fortsätze 7 der Segmente
angeordnet ist, zwei Halbringe 26 in einer Nut 27 eingesetzt.
In der maximal eingefahren Stellung des Mittelkerns 16,
in 10 dargestellt ist, liegen diese beiden Halbringe 26 in
der Mittelöffnung der Grundplatte 24 und verlaufen
bündig mit dieser. Dies ist in 10 dargestellt.
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In
den dargestellten Ausführungsformen ist die Stirnseite 6 des
Mittelkerns 16 als ebene Fläche dargestellt. Je
nach dem herzustellenden Gegenstand kann es sich dabei auch um eine
gewölbte Fläche handeln.
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Bei
der Beschreibung der Ausführungsform wurde gesagt, dass
die Segmente in axialer Richtung feststehend sind, während
der Mittelkern nach unten herausgezogen wird. Die umgekehrte Ausbildung
ist ebenfalls möglich, wonach in dem Werkzeug selbst der
Kern feststeht und die Segmente zusammen mit der Einheit aus Halteplatte 22,
Distanzring 25 und Grundplatte 24 nach oben geschoben
werden.
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Die
Segmente werden durch die Verschiebung gegenüber dem Mittelkern
parallel nach innen zusammengeführt. Dadurch können
parallele Nuten oder Einstiche entformt werden.
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Durch
die von der Erfindung vorgeschlagenen Maßnahmen ist eine
Herstellung von Gegenständen mit einem Hinterschnitt bis
zu 17% möglich.
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In
der unteren Stirnfläche des Mittelkerns ist ein Ringnut
zum Einlegen einer Dichtung vorhanden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19957386 [0004]
- - US 498679 [0005]
- - GB 2135236 [0006]