DE102010043045A1

DE102010043045A1 - Formwerkzeug mit Evakuierungseinrichtung

Info

Publication number: DE102010043045A1
Application number: DE201010043045
Authority: DE
Inventors: Joerg Theinert; Falko Schmidt; Hubert Burlefinger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2012-05-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zur Herstellung von Kunststoffteilen, das eine Werkzeugkavität mit mindestens einer Zuführöffnung zum Einbringen von Kunststoffmaterial in die Werkzeugkavität aufweist, wobei eine Evakuierungseinrichtung vorgesehen ist, die ein Gehäuse mit einem Zylinder und einem verschieblich darin angeordneten Kolben aufweist, wobei der Zylinder in Fluidverbindung mit der Werkzeugkavität steht und eine von dem Zylinder abzweigende Absaugöffnung aufweist, die in einer ersten Kolbenstellung in Fluidverbindung mit der Werkzeugkavität steht und in einer zweiten Kolbenstellung gegenüber der Werkzeugkavität abgesperrt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Faserverbundkunststoffteile werden mittels Formwerkzeugen hergestellt, die üblicherweise aus einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug bestehen. Im geschlossenen Zustand des Formwerkzeugs bilden das Oberwerkzeug und das Unterwerkzeug eine Formkavität aus. Um bei der Herstellung von Kunststoffteilen Lufteinschlüsse zu vermeiden, muss die Werkzeugkavität vor bzw. während der Injektion flüssigen Kunststoffmaterials evakuiert werden.
Bekannt sind Formwerkzeuge, bei denen die Werkzeugkavität mittels einer Absaugeinrichtung evakuiert wird, deren „Absaugöffnung” möglichst weit vom „Anguss” des Formwerkzeugs entfernt angeordnet ist. Auch wenn die „Absaugöffnung” relativ weit vom Anguss entfernt ist, kann nicht ganz ausgeschlossen werden, dass flüssiges Kunststoffmaterial in den an die Absaugöffnung angeschlossenen Schlauch gelangt und diesen verstopft, was eine aufwändige Reinigung erforderlich macht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein evakuierbares Formwerkzeug zu schaffen, bei dem die oben beschriebenen Probleme vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Formwerkzeug zur Herstellung von Kunststoffteilen, insbesondere von Faserverbundbauteilen. Das Formwerkzeug kann z. B. aus einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug oder aus mehreren derartigen Werkzeugteilen bestehen, von denen mindestens ein Werkzeugteil relativ zu den anderen Werkzeugteilen verfahrbar angeordnet ist, wodurch ein Öffnen bzw. Schließen des Formwerkzeugs ermöglicht wird. Das Formwerkzeug weist eine durch die einzelnen Werkzeugteile gebildete Werkzeug- bzw. Formkavität auf. In die Formkavität mündet mindestens eine Zuführöffnung (Anguss), die zum Einbringen von Kunststoffmaterial in die Werkzeugkavität vorgesehen ist.
Der Kern der Erfindung besteht in einer „Evakuierungseinrichtung”, die ein Gehäuse mit einem darin befindlichen Zylinder und einem in dem Zylinder verschieblich angeordneten Kolben aufweist. Der Zylinder bzw. ein Endabschnitt des Zylinders steht in Fluidverbindung mit der Werkzeugkavität. Der Zylinder weist ferner eine von dem Zylinder abzweigende Absaugöffnung auf, die in einer ersten Kolbenstellung in Fluidverbindung mit der Werkzeugkavität steht und in einer zweiten Kolbenstellung gegenüber der Werkzeugkavität abgesperrt ist. In der ersten Kolbenstellung kann in der Werkzeugkavität befindliche Luft mittels der Evakuierungseinrichtung abgesaugt werden. Um ein Verstopfen bzw. Verkleben der Absaugöffnung mit Kunststoffmaterial zu vermeiden, wird der Kolben ab einem vorgegebenen Füllungsgrad der Werkzeugkavität bzw. nach einer vorgegebenen Zeitdauer ab Füllbeginn in die zweite Kolbenstellung (Schließstellung) verschoben.
In der zweiten Kolbenstellung bildet eine Stirnseite des Kolbens einen Teilabschnitt bzw. Teilbereich der Wandung der Werkzeugkavität. Es kann vorgesehen sein, dass sich die Stirnseite des Kolbens in der zweiten Kolbenstellung „glatt” an eine durch das Formwerkzeug bzw. eine Werkzeughälfte oder ein Werkzeugteil gebildete Wandung anschließt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein stirnseitiger Abschnitt des Gehäuses der Evakuierungseinrichtung in eine zugeordnete (z. B. zylindrische) Ausnehmung des Formwerkzeugs eingesetzt und demgegenüber abgedichtet ist. Die Abdichtung kann beispielsweise mittels einer zwischen dem Außenumfang des stirnseitigen Abschnitts des Gehäuses der Evakuierungseinrichtung und dem Innenumfang der Ausnehmung des Formwerkzeugs angeordneten Ringdichtung erfolgen.
Die oben erwähnte, von dem Zylinder abzweigende Absaugöffnung kann in einer Mantelfläche des Zylinders vorgesehen sein und z. B. durch eine einfache Querbohrung gebildet sein.
Wie bereits angedeutet, kann eine Sensorik vorgesehen sein, mittels der der Füllgrad der Werkzeugkavität gemessen oder näherungsweise ermittelt werden kann. Um ein Verstopfen der Absaugöffnung zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass sich der Kolben vor Erreichen eines vorgegebenen Füllgrads in der ersten Kolbenstellung und nach Erreichen eines vorgegebenen Füllgrads in der zweiten Kolbenstellung befindet.
Zum Verschieben des Kolbens kann eine Aktuatorik vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Kolben mittels eines Elektromotors, einer hydraulischen oder pneumatischen Verschiebevorrichtung o. ä. von der ersten in die zweite Kolbenstellung, und/oder umgekehrt verschoben werden.
Ferner kann eine Elektronik vorgesehen sein, welche den Aktor bzw. die Aktuatorik in Abhängigkeit eines von der Sensorik erzeugten Sensorsignals steuert.
Alternativ dazu kann auch mit einer vergleichsweise einfachen Zeitsteuerung gearbeitet werden. So kann vorgesehen sein, dass nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer ab Beginn der Injektion flüssigen Kunststoffmaterials in die Werkzeugkavität eine Steuerelektronik den Aktor ansteuert, wodurch der Kolben von der ersten in die zweite Kolbenstellung (Schließstellung) verschoben wird.
Das Gehäuse der Evakuierungseinrichtung kann an das Formwerkzeug bzw. an eine Werkzeughälfte (z. B. Ober- oder Unterwerkzeug) angeschraubt oder in anderer Weise daran befestigt sein.
Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Evakuierungseinrichtung gemäß der Erfindung, wobei sich der Kolben in Absaugstellung befindet; und
2 die in 1 gezeigte Evakuierungseinrichtung, wobei sich der Kolben in Schließstellung befindet.
1 zeigt einen Teilausschnitt eines Formwerkzeugs 1, das zur Herstellung von Kunststoffteilen, insbesondere von faserverstärkten Kunststoffteilen, vorgesehen ist. Das gesamte Formwerkzeug kann z. B. aus mehreren einzelnen Werkzeugteilen (z. B. einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug) gebildet sein. Es bildet eine Formkavität 2 aus, die über eine hier nicht näher dargestellte Zuführöffnung mit flüssigem bzw. zähflüssigem Kunststoffmaterial befüllt werden kann.
Um Lufteinschlüsse bei der Herstellung von Kunststoffteilen zu vermeiden, ist eine Evakuierungseinrichtung 3 vorgesehen. Die Evakuierungseinrichtung 3 weist ein Gehäuse 4 auf. Ein vorderer Abschnitt des Gehäuses 4 bildet einen Flanschabschnitt 5. Der Flanschabschnitt 5 ist in eine Ausnehmung 6 des Formwerkzeugs 1 eingeschoben und mittels einer Ringdichtung 7 gegenüber dem Formwerkzeug 1 abgedichtet.
In dem Gehäuse 4 ist ein Zylinder 8 vorgesehen, in dem verschieblich ein Kolben 9 angeordnet ist. In einem vorderen Bereich des Zylinders 8 ist in der Mantelfläche des Zylinders 8 eine Absaugöffnung 10 vorgesehen, die mit einem ebenfalls in dem Gehäuse 4 vorgesehenen Absaugkanal 11, 12 in Fluidverbindung steht. Der Absaugkanal 11 und der damit in Fluidverbindung stehende Absaugkanalabschnitt 12 sind an eine hier nicht näher dargestellte Unterdruckpumpe angeschlossen.
1 zeigt die Absaugeinrichtung 3 bzw. den Kolben 9 der Absaugeinrichtung 3 in Absaugstellung. In Absaugstellung gibt der Kolben 9 die Absaugöffnung 10 frei, so dass Luft aus der Formkavität 2 über einen vorderen bzw. werkzeugseitigen Abschnitt 13 des Zylinders 8, die Absaugöffnung 10 und den Absaugkanal 11, 12 aus der Formkavität 2 abgesaugt werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass bei Erreichen eines vorgegebenen Füllgrads der Formkavität 2 mit Kunststoffmaterial oder nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer ab Injektionsbeginn der Kolben 9 mittels eines hier nicht näher dargestellten Aktors in die in 2 gezeigte Schließstellung verschoben wird. In der Schließstellung verschließt der Kolben 9 die Absaugöffnung 10, wodurch ein Verstopfen der Absaugöffnung 10 verhindert wird.
In der Schließstellung bildet eine Stirnseite 14 des Kolbens 9 mit einer stirnseitigen Wandung 15 des Gehäuses 4 der Evakuierungseinrichtung 3 und mit übrigen Wandflächen 16, 17 des Formwerkzeugs 1 einen glatten, die Formkavität berandenden Wandbereich.

Claims

Formwerkzeug (1) zur Herstellung von Kunststoffteilen, das eine Werkzeugkavität (2) mit mindestens einer Zuführöffnung zum Einbringen von Kunststoffmaterial in die Werkzeugkavität aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Evakuierungseinrichtung (3) vorgesehen ist, die ein Gehäuse (4, 5) mit einem Zylinder (8) und einem verschieblich darin angeordneten Kolben (9) aufweist, wobei der Zylinder (8) in Fluidverbindung mit der Werkzeugkavität (2) steht und eine von dem Zylinder (8) abzweigende Absaugöffnung (10) aufweist, die in einer ersten Kolbenstellung in Fluidverbindung mit der Werkzeugkavität (2) steht und in einer zweiten Kolbenstellung gegenüber der Werkzeugkavität (2) abgesperrt ist.
Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite (14) des Kolbens (9) in der zweiten Kolbenstellung einen Teil (14) einer Wandung (15, 16, 17) der Werkzeugkavität (2) bildet.
Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein stirnseitiger Abschnitt (5) des Gehäuses (4, 5) der Evakuierungseinrichtung (3) in eine zugeordnete Ausnehmung (6) des Formwerkzeugs (1) eingesetzt und demgegenüber abgedichtet ist.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugöffnung (10) in einer Mantelfläche des Zylinders (8) vorgesehen ist.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugöffnung (10) eine Querbohrung ist.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktor zum Bewegen des Kolbens von der ersten in die zweite Kolbenstellung, oder umgekehrt, vorgesehen ist.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorik vorgesehen ist, die zur Ermittlung des Füllgrads der Werkzeugkavität (2) mit Kunststoffmaterial vorgesehen ist, wobei sich der Kolben (9) vor Erreichen eines vorgegebenen Füllgrads in der ersten Kolbenstellung und nach Erreichen eines vorgegebenen Füllgrads in der zweiten Kolbenstellung befindet.
Formwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektronik vorgesehen ist, welche den Aktor in Abhängigkeit eines von der Senorik erzeugten Sensorsignals steuert.
Formwerkzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitsteuerung vorgesehen ist, welche nach einer bestimmten Zeitdauer ab dem Beginn des Einbringens von Kunststoffmaterial in die Werkzeugkavität (2) den Aktor ansteuert, wodurch der Kolben von der ersten in die zweite Kolbenstellung gebracht wird.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4, 5) der Evakuierungseinrichtung (3) an das Formwerkzeug (1) angeschraubt ist.