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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spritzgusswerkzeug und das entsprechende Fertigungsverfahren zur Herstellung von Ventilen mit Anschlussstutzen aus einem Spritzgussmaterial.
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Übliche Ventile mit Anschlussstutzen, wie sie beispielsweise als Entlüftungsventile in Kraftfahrzeugtanks zur Tankentlüftung zum Einsatz kommen, werden bis dato einstückig im Spritzgussverfahren hergestellt. Nachteilig ist hierbei, dass durch unterschiedliche Anschlussgeometrien, bzw. unterschiedliche Anschlussstutzenformen jeweils spezifische Spritzgießwerkzeuge bereitgestellt werden müssen, was aufwändig ist und die Vorhaltung eines entsprechend großen Lagerraumvolumens erfordert.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Ventilkörpers aus Kunststoff ist aus der
EP 2 014 439 A1 bekannt: Dort wird die Fertigung eines Ventilkörpers aus Kunststoff offenbart, der Anschlussenden mit komplexer Innenkontur aufweist. Für die Gestaltung der Innen- und Außengeometrie ist ein spezifisches Werkzeug erforderlich, das es ermöglicht, ebengenau nur Ventile dieser spezifischen Geometrie zu fertigen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ergibt sich die Aufgabe, ein verbessertes Spritzgießwerkzeug bereitzustellen, das es ermöglicht, flexibel Ventile mit Anschlussstutzen unterschiedlicher Geometrien zu fertigen.
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Diese Aufgabe wird mit dem Spritzgießwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die weitere Aufgabe der Herstellung von Ventilen mit unterschiedlichen Anschlussstutzengeometrien in einem einzigen Werkzeug wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
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Weiterbildungen des Werkzeugs und des Verfahrens sind in den jeweiligen Unteransprüchen ausgeführt.
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Ein erfindungsgemäßes Spritzgusswerkzeug zur Fertigung von Ventilen mit einem Grundkörper und wenigstens zwei Anschlussstutzen hat ein Ober- und ein Unterwerkzeug, die gemeinsam die Gießform bilden.
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Erfindungsgemäß verfügt das Ober- und das Unterwerkzeug jeweils über wenigstens drei lösbar aneinander angeordnete Gießformsegmente, wobei ein mittleres Gießformsegment eine Kavität aufweist, die dazu dient, den Grundkörper des Ventils auszubilden, während die sich hieran anschließenden beiden Gießformsegmente jeweils eine Kavität haben, die dem Gießen des Anschlussstutzens dient.
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Die Kavitäten des Unterwerkzeugs ergänzen sich selbstverständlich, wie dem Fachmann bekannt, durch die Kavitäten des Oberwerkzeugs um die Gesamtgießform des Ventils darzustellen.
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Bei der Anordnung der Gießformsegmente werden die Ventilgrundkörper-Kavität des mittleren Gießformsegments und die Kavitäten der Anschlussstutzen-Gießformsegmente zur Bildung einer Gesamtkavität miteinander verbunden, wobei die beiden Gesamtkavitäten aus Ober- und Unterwerkzeug wiederum die Gießform zum Gießen des Ventils bilden.
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Das Spritzgießwerkzeug kann einen Dorn aufweisen, der entlang der Längsachse der Gießform geführt werden kann, die durch das Ober- und Unterwerkzeug gebildet wird, um den Ventildurchgang zu bilden.
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Alternativ können, wie dem Fachmann bekannt ist, auch zwei Dorne in dem Spritzgießwerkzeug vorliegen, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und entlang einer Längsachse der Gießform so weit in diese eingeführt werden können, dass sie an den Grundkörper angrenzen, um sozusagen einen Teilventildurchgang zu bilden. Ein Teilventildurchgang ist dann hinreichend, wenn in der Gießform ein Insert platziert wird, das den Innenkorpus des Grundkörpers bildet, so dass das Spritzgussmaterial in der den Grundkörper bildenden Kavität an das Insert angespritzt wird. Entsprechend grenzen die beiden Teilventildurchgänge an das Insert an.
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Weist das Spritzgusswerkzeug eine Mehrzahl von Anschlussstutzen-Gießformsegmenten mit unterschiedlich ausgeformten Kavitäten auf, oder verschiedene Grundkörper-Gießformsegmente auf, so kann durch ein einziges Spritzgusswerkzeug eine Vielzahl verschiedener Ventile hergestellt werden, die sich hinsichtlich ihrer Anschlussstutzen und/oder ihrer Grundkörper unterscheiden. Dazu können die Kavitäten der Anschlussstutzen-Gießformsegmente entsprechend zur Bildung von Quickkonnektor-, PA-Leitungs- und Schlauchanschlüssen ausgeformt sein. Das Spritzgusswerkzeug kann durch die segmentierte Gestaltung schnell und einfach für verschiedene Varianten der Anschlussstutzen des zu fertigenden Ventils umgerüstet werden.
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Zum Einspritzen des Spritzgießmaterials in die Spritzgießform sollte sich in wenigstens eine der Kavitäten der Gießformsegmente des Unter- und des Oberwerkzeugs eine Zuführung erstrecken. Bevorzugt ist der kurze Weg einer radialen Zuführung in das mittlere Gießformsegment, das den Grundkörper des Ventils bildet.
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Um die erfindungsgemäßen Gießformsegmente lösbar aneinander anordnen zu können und sie während des Gießens dennoch auf die gewünschte Weise fest aneinander zu positionieren, ist es geeignet, dass das Ober- und das Unterwerkzeug über jeweils einen Halterahmen oder eine entsprechende Halteform verfügen, in denen die Gießformsegmente positioniert werden können.
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So ist es erfindungsgemäß möglich, unter Zusammenhalt der Komponenten durch den Halterahmen oder die Halteform mit variierenden Gießformsegmenten für den Grundkörper, oder zumindest unter Verwendung verschiedener, sich an einen gleichbleibenden Grundkörper angrenzenden Kavitätsformen entsprechend der gewünschten Zielgeometrie der Anschlussstücke verschiedene Ventilgestaltungen zu erhalten, indem eines oder beide der an das Grundkörper-Gießformsegment angrenzenden Gießformsegmente gelöst und durch entsprechend anders geformte Gießformsegmente ausgetauscht wird/werden.
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Um die Gießformsegmente aneinander zu positionieren sind Führungsstangen vorgesehen, die sich axialparallel zur der Längsachse der Kavitäten erstrecken und am Halterahmen oder der Halteform festlegbar sind. Selbstverständlich kann die jeweilige Führungsstange auf einfache Weise an dem Rahmen positioniert bzw. befestigt werden, indem der Rahmen über entsprechende Durchtritte verfügt und es ermöglicht, dass die Stangenenden von außen verschraubt oder auf andere Weise befestigt werden. Auf den Führungsstangen sind die Gießformsegmente mit entsprechenden miteinander fluchtenden Öffnungen aufgereiht. Mit anderen Worten erstreckt sich die jeweilige Führungsstange von einer Rahmen- oder Halteformseite durch die Gießformsegmente hindurch zu der anderen Rahmen- oder Halteformseite.
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Zur sicheren Fixierung der drei oder mehr benachbarten Gießformsegmente aneinander sind Befestigungsmittel zur lösbaren Befestigung bereitgestellt, die beispielsweise Zuganker oder auch Hydraulikstempel sein können, die die Gießformsegmente zusammen halten bzw. miteinander verspannen. Im Übrigen können die Führungsstangen auch als Zuganker ausgebildet sein.
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Es ist ferner auch möglich, dass die Gießformsegmente Formschlusselemente aufweisen um lösbar aneinander festgelegt und vor allem zentriert zu werden. So ist es etwa denkbar, dass die aneinander zur Anlage kommenden Seiten zweier Gießformsegmente über ein Formschlusselementepaar bestehend aus Stift und Bohrung verfügen. Selbstverständlich sind andere Formschlusselemente denkbar. Falls die Aneinanderreihung der Gießformelemente über die Führungsstangen und die Fixierung über die Befestigungsmittel nicht schon das gewünschte Resultat einer möglichst versatzfreien Kavitätkontur erbringen sollte, wird dies durch das Zusammenspiel der Formschlusselemente erreicht.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Fertigung von Ventilen, die einen Grundkörper und zumindest zwei Anschlussstutzen aufweisen, wird unter Verwendung des erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs ausgeführt. Dabei wird zunächst das Ober- und Unterwerkzeug gebildet, die die Gießform für das Ventil darstellen, indem drei Gießformsegmente (für ein Ventil mit zwei Anschlussstutzen, für Ventile mit mehreren Anschlussstutzen wird eine entsprechende Anzahl an Segmenten verwendet) lösbar aneinander angeordnet werden. Dazu wird das erste Gießformsegment, das die Kavität zum Gießen des Grundkörpers umfasst, zwischen den zwei weiteren Gießformsegmenten angeordnet, die zum Gießen der Anschlussstutzen vorgesehen sind. Dabei verbinden sich die Kavität des ersten Gießformsegments und die Kavitäten der zweiten Gießformsegmente unter Bildung der Gesamtkavität; die beiden Gesamtkavitäten aus Ober- und Unterwerkzeug ergeben dann die Gießform, in die Kunststoff eingespritzt und so das das Ventil ausgeformt erhalten wird.
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Beim Anordnen der Gießformsegmente erfolgt ein maßgenaues Positionieren und lösbar Befestigen der Gießformsegmente.
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Ferner kann das Verfahren zur Bildung zumindest eines Teil-Ventil-Durchgangs durch die Anschlussstutzen und den Ventilgrundkörper ein Einfahren zumindest eines Dorns entlang der Längsachse der Kavitäten umfassen. Ergänzend, falls lediglich die Bildung eines Teil-Ventil-Durchgangs mittels Dornen vorgesehen ist, oder alternativ dazu kann ein Insert entlang der Längsachse der Kavitäten eingelegt werden, das den Ventil-Durchgang bereitstellt, und dann umspritzt wird.
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Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt.
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Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Seitenschnittansicht von Gießformsegmenten eines erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs,
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2a eine Draufsicht auf eine mit dem erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug herstellbare Ventilvariante,
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2b eine Draufsicht auf eine weitere mit dem erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug herstellbare Ventilvariante,
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2c eine Draufsicht auf eine weitere mit dem erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug herstellbare Ventilvariante,
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2d eine Draufsicht auf eine weitere mit dem erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug herstellbare Ventilvariante.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung bezieht sich auf ein Spritzgusswerkzeug, mit dem Ventile, die einen Grundkörper und zumindest zwei Anschlussstutzen aufweisen, im Spritzgussverfahren aus einem Kunststoff hergestellt werden können. Eine Vielzahl von Ventilen 3 ist in 2a bis 2d dargestellt, die sich hinsichtlich der Anschlussstutzenformen 4 unterscheiden. Der Ventilgrundkörper 3' ist dabei jeweils der gleiche. Je nach Einsatzzweck des Ventils 3 ist die Gestaltung der Ventile 3 mit unterschiedlichen Anschlussstutzen 4 sinnvoll.
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Anschlussvarianten umfassen einfache Schlauchanschlüsse, einen PA-Leitungsanschluss oder auch einen Quickkonektor-Anschluss. Schon allein mit diesen Anschlussarten ergeben sich sechs verschiedene Ventilvarianten 3, von denen vier in 2a bis 2d argestellt sind. Bislang war zur Darstellung von diesen verschiedenen Ventilvarianten 3 jeweils ein gesondertes Spritzgusswerkzeug nötig, da diese Ventile 3 einstückig im Spritzgussverfahren hergestellt werden.
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Erfindungsgemäß können nun alle diese Ventilvarianten 3 in einem Spritzgusswerkzeug hergestellt werden, wenn dies, wie es in 1 angedeutet ist, entsprechende segmentierte Gießformen aufweist. Das erfindungsgemäße Spritzgusswerkzeug weist dabei ein Gießformsegment 1 auf, dessen Kavität 1' zur Bildung des Ventilgrundkörpers 3' ausgebildet und geformt ist. Des Weiteren weist das Spritzgusswerkzeug verschiedene Gießformsegmente 2 auf, die je eine Kavität 2' zur Ausbildung von unterschiedlichen Anschlussstutzen 4 aufweisen.
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Diese Gießformsegmente 2 können im Werkzeug als Wechseleinsätze vorgehalten sein, so dass für jede Anschlussseite an das Gießformsegment 1 jede mögliche Variante des Anschlussstutzens ein Wechseleinsatz beziehungsweise Anschlussstutzen-Gießformsegment 2 bereitgestellt ist. Damit jede Ventilvariante ohne größere Werkzeugkosten und extrem schnell nach Anforderung zusammengestellt werden, so dass durch das erfindungsgemäße Spritzgusswerkzeug nicht nur eine Kosteneinsparung bei dem Werkzeug erreicht werden kann, sondern auch eine Beschleunigung der Teilebereitstellung erreicht wird. Zudem ist in der Produktion die Flexibilität erhöht, wenn beispielsweise im Verlauf eines Projekts die Ventilvariante geändert wird.
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Die in 1 dargestellten Werkzeugsegmente bilden damit eine Art Baukasten, aus dem je nach Bedarf die gewünschten Anschlussformen ausgewählt und mit der Ventilkörperform zusammengestellt werden kann.
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Figurativ nicht dargestellt sind gegebenenfalls enthaltene Dome, die entlang der Längsachse in oder durch die Gießform führbar sind, um während des Spritzgussvorgangs einen Ventil-Durchgang freizuhalten. Alternativ zu einem solchen Dorn kann auch einfach ein Insert, das den Ventil-Durchgang und eventuell den Ventilsperrkörper etc. bereitstellt, in die durch die Segmente gebildete Gießform eingelegt werden. Zu diesem Zweck können etwa beispielsweise an den Enden der Kavitäten 2', die von der Anschlussöffnung zu der Kavität 1' des mittleren Segments 1 abgewandt liegen, kurze Dome vorliegen, die das Insert aufnehmen und positionieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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