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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 A1 ).
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Ebenfalls bekannt ist ein derartiger Einfallkern (
US 4938679 A ), 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 A ), 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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Weiterhin ist ein Einfallkern mit zwei Arten von verschiebbaren Segmenten bekannt, bei dem der Einfallkern für beide Arten von Segmente den gleichen Kegelwinkel aufweist. Die Segmente werden mithilfe von in Nuten eingreifenden Leisten geführt (
US 4286766 A ).
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Bei einer weiteren Formvorrichtung (
US 4378928 A ) weist der Kern unterschiedliche Kegelwinkel für die beiden Arten von Segmenten auf, jedoch liegen die Segmente aneinander an.
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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 Außendurchmessers 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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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, 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 ist vorgesehen, 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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Da die Anlageflächen für die Zwischensegmente und die Anlageflächen für die Hauptsegmente einen unterschiedlichen Keilwinkel aufweisen, sind zwischen ihnen Übergangsflächen ausgebildet, 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 Einfallkerns 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 Segmente 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 eingefahrenen 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 eine Ringnut zum Einlegen einer Dichtung vorhanden.