DE102012208563A1

DE102012208563A1 - Einfallkern

Info

Publication number: DE102012208563A1
Application number: DE201210208563
Authority: DE
Inventors: Rudolf Wiedemann
Original assignee: WIEDEMANN GmbH
Current assignee: WIEDEMANN GmbH
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2032-05-23
Also published as: DE102012208563B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Einfallkern als Teil eines Werkzeugs zur Herstellung von spritzgegossenen oder druckgegossenen Werkstücken, mit einem axial gegenüber dem Werkzeug verschiebbaren Kern, an dem mindestens ein radial verschiebbares Segment angeordnet ist, das bei ausgeschobenem Kern in einem Endbereich zusammen mit der Außenkontur des Kerns die Innenkontur einer Kavität des Werkstücks bildet und durch die axiale Einzugsbewegung des Kerns zur zumindest lokalen Verringerung des Außendurchmessers des Endbereichs radial bewegbar ist, wobei die an der Außenkontur verlaufende Trennfuge vom Segment zum Kern und/oder bei mehreren Segmenten vom einen zum anderen Segment in einer die Außenoberfläche des Kerns und die Außenoberfläche des Segments und/oder die Außenoberflächen der Segmente überragenden Erhöhung liegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Einfallkern als Teil eines Werkzeugs zur Herstellung von spritzgegossenen oder druckgegossenen Werkstücken, mit einem axial gegenüber dem Werkzeug verschiebbaren Kern, an dem mindestens ein radial verschiebbares Segment angeordnet ist, das bei ausgeschobenem Kern in einem Endbereich zusammen mit der Außenkontur des Kerns die Innenkontur einer Kavität des Werkstücks bildet und durch die axiale Einzugsbewegung des Kerns zur zumindest lokalen Verringerung des Außendurchmessers des Endbereichs radial bewegbar ist.
Es ist bekannt, dass Werkstücke aus Kunststoff oftmals im Spritzgießverfahren hergestellt werden. Gleichermaßen können dünnwandige Metallteile im Druckgussverfahren hergestellt werden. Wenn die Werkstücke in ihren Kavitäten Hinterschneidungen aufweisen besteht die Notwendigkeit, Formen zu verwenden, mit denen in der Kavität des Werkstücks der Hinterschnitt erzeugt werden kann. Oftmals sind die Abmessungen in der Kavität größer als die Öffnung, durch die in die Kavität eingegriffen wird. Um solche Werkstücke mit einfachem Aufwand herstellen zu können, sind Einfallkerne bekannt (z.B. DE 10 2007 039 368 A1 ). Mit diesen Einfallkernen können beispielsweise Gewinde, Bajonettverriegelungen oder sonstige Hinterschnitte hergestellt werden. Bei einem Gewinde ist es zwar möglich, den Kern nach dem Herstellen des Werkstücks herauszuschrauben. Dies ist aber nur möglich, wenn der Schwindungsprozess die Ausdrehbewegung nicht behindert. Außerdem dauert dieser Vorgang des Herausschraubens relativ lange.
Aus der DE 199 57 386 A1 , der US 498,679 A und der GB 2,135,236 A sind Einfallkerne bekannt, die Außen- und Innensegmente anliegen, die gegeneinander verschiebbar sind. Ist der Einfallkern geschlossen, dann bilden die Segmente eine im wesentlichen glatte Außenoberfläche, die die Innenkontur der Kavität abbildet. Selbst bei hochgenau gefertigten Einfallkernen, sowie in diesen verschieblich geführten Segmenten, bildet sich entlang den Übergängen vom Kern zu den Segmenten und vom einen Segment zum anderen an der Innenoberfläche der fertiggestellten Kavität ein Grat. Dieser Grat ist von geringer Bedeutung, wenn es sich beim Werkstück um einfache Gebruchsgegenstände handelt. Werden in den Gegenständen aber z.B. medizinische Flüssigkeiten abgefüllt, dann muss dafür Sorge getragen werden, dass der Grat nicht abbricht und die Flüssigkeit kontaminiert. Stellt das Werkstück eine Lagerschale, z.B. eine Kugelbüchse dar, dann liegt der Grat an der darin gelagerten Kugel z.B. eines Kugelzapfens an und wird von diesem im Laufe der Zeit abgetragen. Die Kugel unterliegt in diesem Bereich daher einem erhöhten Verschleiß. Außerdem ist aufgrund des Abtrags die Oberflächenstruktur des Werkstücks in diesem Bereich nicht mehr geschlossen und homogen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Einfallkern zu schaffen, der hinsichtlich der Gratbildung unempfindlicher ist, bzw. bei welchem ein Grat am Werkstück geringere Auswirkungen hat.
Diese Aufgabe wird mit einem Einfallkern der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die an der Außenkontur verlaufende Trennfuge vom Segment zum Kern und/oder bei mehreren Segmenten vom einen zum anderen Segment in einer die Außenoberfläche des Kerns und die Außenoberfläche des Segments und/oder die Außenoberflächen der Segmente überragenden Erhöhung liegt.
Der erfindungsgemäße Einfallkern weist einen Kern auf, der gegenüber dem Werkzeug axial verschiebbar ist und dadurch die Möglichkeit der Verringerung und Vergrößerung des Außendurchmessers schafft. Am Kern ist mindestens ein Segment angeordnet, das sich radial verschieben lässt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei Segmente vorgesehen, wobei wenigstens ein Segment ein Außensegment und wenigstens ein Segment ein Innensegment ist und die Segmente am Kern geführt gehalten sind. Nachfolgend wir die Erfindung an einer Ausführungsform beschrieben, bei der um den Kern herum mindestens drei Außensegmente angeordnet sind, die am Werkzeug so gelagert sind, dass sie sich nur radial verschieben lassen. Zwischen zwei benachbarten Außensegmenten ist ein Innensegment angeordnet, das sich ebenfalls nur radial verschieben lässt. In dem Zustand, in dem der Kern zwischen die Segmente vollständig eingeschoben ist, bilden die Außenkonturen des Kerns und aller Segmente in ihrem Endbereich die Innenkontur der Kavität des Werkstücks. Der Übergang vom Innen- zum Außensegment und vom Außen- zum Innensegment ist aber aufgrund von Verschleiß und des vorhandenen Spiels, das die beweglichen Segmente und der Kern zueinander aufweisen, nicht derart, dass die Innenoberfläche der Kavität des daraus hergestellten Werkstücks absatz- oder gratfrei ist. Da aber aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Übergang vom einen zum anderen Segment und zum Kern innerhalb einer die Außenoberfläche des Außensegments und die Außenoberfläche des Innensegments überragenden Erhöhung liegt, befindet sich der Grat oder ein eventueller Absatz in einer an der Innenoberfläche der Kavität ausgeformten Nut oder Einsenkung. Der Grat ist also von der Nut umgeben und ragt nicht aus der Nut hervor. Dies hat zur Folge, dass eine Kugel, die im als Kugelschale ausgebildeten Werkstück gelagert ist, mit dem Grat nicht mehr in Berührung kommt. Der Grat wird weder abgeschliffen noch beeinträchtigt der Grat im Werkstück gelagerte oder geführte Bauteile. Diese unterliegen im Bereich des Grates auch keinem erhöhten Verschleiß mehr. Schließlich bleibt die Oberfläche im Bereich des Grates geschlossen.
Eine einfach Variante der Erfindung sieht vor, dass die Erhöhung wulstartig ausgebildet ist. Die Erhöhung besitzt keine konkrete Form sondern verläuft ausschließlich im Bereich der Trennfuge benachbarter Segmente bzw. von Segment und Kern. Die Trennfuge liegt also im erhöhten Bereich. Dabei ist die Höhe der Erhöhung so gewählt, dass sie größer ist, als die Größe des am Werkstück verbleibenden Grats. Der Grat steht also von der Innenoberfläche der Kavität ab, liegt aber dennoch innerhalb der durch die Erhöhung erzeugten Nut.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Höhe der Erhöhung doppelt, bevorzugt dreimal so groß, wie die Größe des am Werkstück verbleibenden Grats. Hierdurch wird eine ausreichende Sicherheit geschaffen, so dass auch aufgrund von Verformungen des Werkstücks der Grat von einem in das Werkstück eingesetzten Bauteil nicht berührt wird.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Erhöhung im Querschnitt kurvig, insbesondere kosinusförmig ist. Dadurch wird die Trennfuge lediglich geringfügig über die Ebene der Außenoberfläche des Segments oder Kerns angehoben. Außerdem erfolgt der Übergang von der Außenoberfläche des einen Segments zur benachbarten Außenoberfläche stetig.
Erfindungsgemäß weist die Erhöhung über deren Verlauf eine gleichbleibende Höhe auf. Bei einem zu erwartenden Grat mit einer Größe von 0,05 mm, d.h. der Grat steht 0,05 mm von der Oberfläche des Werkstücks ab, besitzt die Erhöhung eine Höhe von 0,15 mm, d.h. sie erzeugt am Werkstück eine Nut mit einer Tiefe von 0,15 mm, in welcher der Grat liegt.
Um das hergestellte Werkstück, beispielsweise bei einem Gewinde, nicht zu verformen, ist es erforderlich, dass die Bewegung des Kerns zumindest angenähert senkrecht zu der am Kern anliegenden Fläche des Werkstücks verläuft. Außerdem sind die Segmente in axialer Richtung gegenüber dem Werkzeug unbeweglich am Kern gehalten.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Einzelnen beschieben wird. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüche erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Endbereichs eines Einfallkerns in der Gebrauchsstellung (mit ausgeschobenem Kern);
2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils II gemäß 1; und
3 einen Schnitt durch ein fertiges Werkstück im Bereich der Trennfuge.
In der 1 ist in perspektivischer Darstellung der Endbereich 10 eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Einfallkerns 12 gezeigt. Der Einfallkern 12 besitzt einen zentralen Kern 14, der gegenüber dem nicht dargestellten Werkzeug in axialer Richtung (Pfeil 16) verschiebbar ist. In der 1 befindet sich der Kern 14 in der ausgeschobenen Lage und der Einfallkern 12 nimmt seine Gebrauchsstellung ein. Um den Kern 14 sind mehrere Segmente 18 angeordnet, beim dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt sechs Segmente 18. Dabei wechseln sich drei Außensegmente 20 mit drei Innensegmenten 22 ab. Die Segmente 18 sind in Schwalbenschwanzführungen 24 am Kern 14 geführt.
Deutlich erkennbar sind mehrere Trennfugen 26, die den Übergang von einem Segment 18 zum benachbarten Segment 18 oder zum Kern 14 markieren. In der Ebene dieser Trennfugen 26 werden die Segmente 18 gegeneinander beziehungsweise der Kern 14 bezüglich dieser verschoben.
Die 2 zeigt eine vergrößerte Wiedergabe der Ansicht in Richtung des Pfeils II gemäß 1, wobei deutlich die beiden, das Innensegment 22 flankierenden Trennfugen 26 erkennbar sind. Diese Trennfugen 26 liegen in einer wulstartigen Erhöhung 28, die im Querschnitt kosinusförmig ist. Die Erhöhung 28 besitzt beispielhaft eine Höhe 30 von 0,15 mm und eine Breite 32 von 1 mm. Die Trennfuge 26 liegt dabei vorzugsweise in der Scheitellinie 34 der Erhöhung, was aber nicht zwingend erforderlich ist.
Die 3 zeigt einen Schnitt durch ein Werkstück 36, dessen Kavität 38 mit einem Einfallkern 12 gemäß der Erfindung hergestellt worden ist. An den Innenseite 40 des z.B. aus Kunststoff bestehenden Werkstücks 36 befindet sich ein Grat 42, der z.B. eine Größe 44 von 0,05 mm aufweist. Die Größe 44 stellt dabei die in Richtung eines Bauteils 46 sich erstreckende Abmessung dar. Grat 42 erstreckt sich dort, wo im Einfallkern 12 die Trennfuge 26 lag. Außerdem ist das Bauteil 46, z.B. eine Kugel, erkennbar, die von der Kavität 38 aufgenommen wird und an der Innenseite 40 des Werkstücks 36 anliegt, wie es z.B. bei einem Kugelbolzen in einer Kugelschale der Fall ist. Die Erhöhung 28 am Einfallkern 12 erzeugt an der Innenseite 40 des Werkstücks 36 eine Nut 48, deren Tiefe 50 der Höhe 30 der Erhöhung entspricht. In dieser Nut 48 befindet sich der Grat 42 und besitzt einen genügenden Abstand zum Bauteil 46, so dass dieses den Grat 46 nicht berührt. Vorteilhaft ist die Nut 48 kosinusförmig ausgestaltet bzw. geschwungen, und dient z.B. als Fetttasche, als Schmutzsammeltasche oder als Auffangtasche, falls der Grat 42 ganz oder teilweise abbricht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007039368 A1 [0002]
DE 19957386 A1 [0003]
US 498679 A [0003]
GB 2135236 A [0003]

Claims

Einfallkern (12) als Teil eines Werkzeugs zur Herstellung von spritzgegossenen oder druckgegossenen Werkstücken (36), mit einem axial gegenüber dem Werkzeug verschiebbaren Kern (14), an dem mindestens ein radial verschiebbares Segment (18) angeordnet ist, das bei ausgeschobenem Kern (14) in einem Endbereich (10) zusammen mit der Außenkontur des Kerns (14) die Innenkontur einer Kavität (38) des Werkstücks (36) bildet und durch die axiale Einzugsbewegung des Kerns (14) zur zumindest lokalen Verringerung des Außendurchmessers des Endbereichs (10) radial bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Außenkontur verlaufende Trennfuge (26) vom Segment (18) zum Kern (14) und/oder bei mehreren Segmenten (18) vom einen zum anderen Segment (18) in einer die Außenoberfläche des Kerns (14) und die Außenoberfläche des Segments (18) und/oder die Außenoberflächen der Segmente (18) überragenden Erhöhung (28) liegt.
Einfallkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Segmente (18) vorgesehen sind und wenigstens ein Segment (18) ein Außensegment (20) und wenigstens ein Segment (18) ein Innensegment (22) ist und die Segmente (18) am Kern (14) geführt gehalten sind.
Einfallkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung (28) wulstartig ausgebildet ist.
Einfallkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (30) der Erhöhung (28) größer ist, als die Größe (44) des am Werkstück (36) verbleibenden Grats (42).
Einfallkern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (30) der Erhöhung (28) doppelt, bevorzugt dreimal so groß ist, wie die Größe (44) des am Werkstück (36) verbleibenden Grats (42).
Einfallkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung (28) im Querschnitt kurvig ist.
Einfallkern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung (28) im Querschnitt kosinusförmig ist.
Einfallkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von der Außenoberfläche des einen Segments (18) zur benachbarten Außenoberfläche stetig erfolgt.
Einfallkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung (28) über deren Verlauf gleich hoch ist.
Einfallkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Segment (18) gegenüber dem Werkzeug in axialer Richtung unbeweglich ist.