DE102013018870A1

DE102013018870A1 - Vorrichtung zum Herstellen eines Formteils in einem Formwerkzeug einer Maschine zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen

Info

Publication number: DE102013018870A1
Application number: DE201310018870
Authority: DE
Inventors: Sebastian Schmidhuber; Markus Agerer
Original assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Current assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2015-05-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Herstellen eines Formteils (2) in einem Formwerkzeug (3) einer Maschine zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen, aufweisend ein Gehäuse (4), einen im Gehäuse (4) ausgebildeten Entlüftungskanal (5), eine mit dem Entlüftungskanal (5) strömungstechnisch verbundene Anschlusseinrichtung (8), die zum Anschließen des Entlüftungskanals (5) an einen Unterdruckerzeuger ausgebildet ist, eine Verbindungseinrichtung (11), die einen Verbindungskanal (10) aufweist, welcher ausgebildet ist, den Entlüftungskanal (5) mit einer Zugangsöffnung (12) einer Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) zu verbinden, sowie aufweisend ein innerhalb der Vorrichtung (1) verstellbar gelagertes Stellglied (24), das ausgebildet ist, in einer ersten Stellung den Verbindungskanal (10) freizugeben, so dass die Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) über die Zugangsöffnung (12) des Formwerkzeugs (3) und den Entlüftungskanal (5) entlüftbar ist, und in einer zweiten Stellung die Zugangsöffnung (12) zu der Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) zu verschließen, wobei die Vorrichtung (1) eine Auswerfereinrichtung (24a) aufweist, die ausgebildet ist, über den Verbindungskanal (10) auf ein in der Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) vorhandenes Formteil (2) einzuwirken, um das in der Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) vorhandene Formteil (2) auszuwerfen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Formteils in einem Formwerkzeug einer Maschine zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen, aufweisend ein Gehäuse, einen im Gehäuse ausgebildeten Entlüftungskanal, eine mit dem Entlüftungskanal strömungstechnisch verbundene Anschlusseinrichtung, die zum Anschließen des Entlüftungskanals an einen Unterdruckerzeuger ausgebildet ist, eine Verbindungseinrichtung, die einen Verbindungskanal aufweist, welcher ausgebildet ist, den Entlüftungskanal mit einer Zugangsöffnung einer Kavität des Formwerkzeugs zu verbinden, sowie aufweisend ein innerhalb der Vorrichtung verstellbar gelagertes Stellglied, das ausgebildet ist, in einer ersten Stellung den Verbindungskanal freizugeben, so dass die Kavität des Formwerkzeugs über die Zugangsöffnung des Formwerkzeugs und den Entlüftungskanal entlüftbar ist, und in einer zweiten Stellung die Zugangsöffnung zu der Kavität des Formwerkzeugs zu verschließen.
Aus der EP 1 516 687 A1 ist eine Druck- oder Spritzgießmaschine bekannt, mit einem Druck ausübenden Organ, wie einem Gießkolben in einer Füllbüchse oder dergleichen und mit einer, ein Druck ausübendes Organ und/oder ein Füllsystem für die Füllbüchse steuernden Steuereinrichtung, sowie mit einer Entlüftungsvorrichtung, die ein mit dem Hohlraum einer Gießform in Verbindung stehendes, und ein aus einer mit einer Vakuumquelle verbindenden Offenstellung in eine Geschlossenstellung bringbares Ventil aufweist, wobei zwischen der Steuereinrichtung und dem Ventil eine Steuerverbindung besteht. Derartige Ventile werden unter anderem auch als Vakuumventile oder Entlüftungsbausteine bezeichnet. Solche Vorrichtungen werden nicht nur in Metalldruckgießmaschinen sondern auch Kunststoff-Spritzmaschinen eingesetzt. Bei den Letztgenannten insbesondere im Rahmen des Spritzpressens, bei dem im Gegensatz zum Spritzgießen von Thermoplasten vielmehr Duroplaste und/oder Elastomere verarbeitet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Herstellen eines Formteils in einem Formwerkzeug einer Maschine zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen anzugeben, bei der ein Auswerfen, insbesondere ein Auswerfen und Entlüften eines in der Kavität des Formwerkzeugs vorhandenen Formteils aus dem Formwerkzeug auf einfache Weise möglich ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Formteils in einem Formwerkzeug einer Maschine zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen, aufweisend ein Gehäuse, einen im Gehäuse ausgebildeten Entlüftungskanal, eine mit dem Entlüftungskanal strömungstechnisch verbundene Anschlusseinrichtung, die zum Anschließen des Entlüftungskanals an einen Unterdruckerzeuger ausgebildet ist, eine Verbindungseinrichtung, die einen Verbindungskanal aufweist, welcher ausgebildet ist, den Entlüftungskanal mit einer Zugangsöffnung einer Kavität des Formwerkzeugs zu verbinden, sowie aufweisend ein innerhalb der Vorrichtung verstellbar gelagertes Stellglied, das ausgebildet ist, in einer ersten Stellung den Verbindungskanal freizugeben, so dass die Kavität des Formwerkzeugs über die Zugangsöffnung des Formwerkzeugs und den Entlüftungskanal entlüftbar ist, und in einer zweiten Stellung die Zugangsöffnung zu der Kavität des Formwerkzeugs zu verschließen, wobei die Vorrichtung eine Auswerfereinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, über den Verbindungskanal auf ein in der Kavität des Formwerkzeugs vorhandenes Formteil einzuwirken, um das in der Kavität des Formwerkzeugs vorhandene Formteil auszuwerfen.
Die Vorrichtung als solches kann als separates Anbauteil ausgebildet sein, das insoweit als eine eigenständige Vorrichtung an einem Formwerkzeug, insbesondere an einer oberen Formhälfte befestigt werden kann. Die Vorrichtung erfüllt dabei seine Funktion im Zusammenwirken mit dem Formwerkzeug, wobei die Vorrichtung als Anbauteil dennoch separat hergestellt und gehandhabt werden kann.
Die Maschine zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen, insbesondere die Spritzmaschine kann nach unterschiedlichen Kunststoffverarbeitungsverfahren arbeiten. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet und auch ausgebildet bzw. eingerichtet sein, in Maschinen zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen, insbesondere Spritzmaschinen verwendet zu werden, die nach dem Verfahren des Spritzpressens insbesondere von Reaktionsharzen, die Duroplaste und Elastomere umfassen können, arbeiten. Es kann sich dabei um das sogenannte RTM-Verfahren (Resin-Transfer-Moulding) handeln, das dem Fachmann als solches bekannt ist. Die in den Maschinen zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen erzeugten Kunststoff-Formteile können faserverstärkt sein und/oder aus Reaktivkunststoff hergestellt sein.
Die Anschlusseinrichtung kann je nach Ausführungsform als ein dem Fachmann als solches bekannter hydraulischer oder pneumatischer Anschluss ausgeführt sein, insbesondere hydraulische oder pneumatische Stecker, Buchsen und/oder Kupplungen aufweisen. Die Anschlusseinrichtung dient dazu, einen von der Vorrichtung getrennten Unterdruckerzeuger, insbesondere eine hydraulische oder pneumatische Vakuumpumpe, vorzugsweise über hydraulische oder pneumatische Leitungen oder Druckschläuche mit der Vorrichtung, insbesondere dem Entlüftungskanal der Vorrichtung zu verbinden.
Die Verbindungseinrichtung bildet ein Verbindungsbauteil, durch welches die Vorrichtung, insbesondere der Entlüftungskanal mit der Zugangsöffnung in dem Formwerkzeug verbunden wird. Die Verbindungseinrichtung kann eine Verbindungsbuchse sein. Die Verbindungseinrichtung bzw. die Verbindungsbuchse ist insoweit im Allgemeinen fest mit der Vorrichtung verbunden, ragt teilweise über das Gehäuse der Vorrichtung hinaus, wobei dieser über das Gehäuse hinausragende Teil der Verbindungseinrichtung bzw. der Verbindungsbuchse formschlüssig in eine entsprechende Ausnehmung an einer Außenwand einer der Formhälften einzusetzen ist. Mittels der Verbindungseinrichtung bzw. der Verbindungsbuchse ist der Entlüftungskanal der Vorrichtung strömungstechnisch an die Kavität des Formwerkzeugs angeschlossen.
Das Stellglied kann ganz allgemein ein mechanisches Maschinenelement sein, soweit es ausgebildet und eingerichtet ist, in einer ersten Stellung den Verbindungskanal freizugeben, so dass die Kavität des Formwerkzeugs über die Zugangsöffnung des Formwerkzeugs, über den Verbindungskanal und den Entlüftungskanal entlüftbar ist, und in einer zweiten Stellung die Zugangsöffnung zu der Kavität des Formwerkzeugs zu verschließen. Ein Verschließen der Zugangsöffnung kann insoweit rein strömungstechnisch verstanden werden und nicht nur mechanisch, d. h. das Stellglied muss nicht zwingend die Zugangsöffnung direkt mechanisch verschließen. Vielmehr ist es ausreichend und auch bevorzugt vorgesehen, dass die Zugangsöffnung zu der Kavität des Formwerkzeugs dadurch strömungstechnisch verschlossen wird, dass das Stellglied den Verbindungskanal der Verbindungseinrichtung bzw. der Verbindungsbuchse formschlüssig verschließt. Der Verbindungskanal und der Entlüftungskanal können statt als beispielsweise zwei separate miteinander verbundene Kanäle, gegebenenfalls auch als ein gemeinsamer Einzelkanal ausgebildet sein.
Indem die Vorrichtung eine Auswerfereinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, über den Verbindungskanal auf ein in der Kavität des Formwerkzeugs vorhandenes Formteil einzuwirken, um das in der Kavität des Formwerkzeugs vorhandene Formteil auszuwerfen, kann eine Vorrichtung zum Herstellen eines Formteils in einem Formwerkzeug einer Maschine zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen geschaffen werden, bei der ein Auswerfen eines in der Kavität des Formwerkzeugs vorhandenen Formteils aus dem Formwerkzeug auf einfache Weise möglich ist. Erfindungsgemäß ist insoweit die Auswerfereinrichtung in eine Entlüftungsvorrichtung integriert. Durch eine solche Integration einer Auswerfereinrichtung in eine Entlüftungsvorrichtung können andernfalls in dem Formwerkzeug notwendige Auswerferstifte entfallen. Dies kann besonders dann vorteilhaft sein, wenn aufgrund der Komplexität des Formteils und damit der Komplexität des Formwerkzeugs an gewissen Stellen beispielsweise gar keine separaten Auswerferstifte angeordnet werden können.
Die Auswerfereinrichtung kann derart mit dem Stellglied gekoppelt sein, dass in einer dritten Stellung des Stellglieds die Auswerfereinrichtung das in der Kavität des Formwerkzeugs vorhandene Formteil auswirft. Ein Auswerfen des Formteils aus der Kavität kann mittels der allgemeinen Auswerfereinrichtung mit unterschiedlichen technischen Mitteln erfolgen. Neben einem mechanischen Abstoßen beispielsweise durch einen mechanischen Auswerferstift, der das Formteil berührend auswirft, kann die Auswerfereinrichtung beispielsweise auch pneumatisch arbeiten und insoweit das Formteil mittels Überdruck von der Formhälfte abblasen. Ein pneumatisches Auswerfen ist insbesondere dann sinnvoll, wenn eine ggf. hochwertige Oberfläche des Formteils zu schützen ist, beispielsweise mechanische Abdrücke auf der Oberfläche des Formteils verhindert werden sollen.
In einer mechanischen Ausführungsform kann die Auswerfereinrichtung einen im Gehäuse linear verstellbar gelagerten Auswerferstift aufweisen, welcher in einer dritten Stellung des Stellglieds durch den Verbindungskanal hindurch in die Kavität des Formwerkzeugs hineinragt. Durch das Hineinragen, d. h. Hineinstoßen des Auswerferstifts in die Kavität des Formwerkzeugs wird das Formteil aus der Formhälfte ausgestoßen. Ein solcher Auswerferstift kann als ein von dem Stellglied separater Stößel ausgebildet sein, der mechanisch mit dem Stellglied gekoppelt ist. Alternativ kann die Auswerfereinrichtung, insbesondere der Auswerferstift einteilig mit dem Stellglied ausgebildet sein, In einer solchen Ausführung kann das Stellglied bzw. die Auswerfereinrichtung, insbesondere der Auswerferstift als ein einteiliger Stößel ausgeführt sein, der axial verstellbar in dem Gehäuse der Vorrichtung gelagert ist.
Der Auswerferstift kann einen in den Verbindungskanal eingepassten, axial verstellbaren Kopfabschnitt mit einer Stirnwand aufweisen, wobei der Kopfabschnitt derart verstellbar gelagert ist, dass er in der ersten Stellung des Stellglieds den Verbindungskanal freigibt, in der zweiten Stellung des Stellglieds den Verbindungskanal verschließt, insbesondere den Verbindungskanal derart verschließt, dass die Stirnwand des Kopfabschnitts zumindest weitgehend bündig mit der Zugangsöffnung des Formwerkzeugs abschließt und in der dritten Stellung in die Kavität des Formwerkzeugs hineinragt.
Hierbei kann der Verbindungskanal insbesondere in Art einer im Querschnitt kreisförmige Bohrung in der Verbindungsbuchse ausgeführt sein und zumindest der Kopfabschnitt des Auswerferstifts eine kreiszylindrische Gestalt aufweisen. Die Gestalt, insbesondere der Durchmesser des Kopfabschnitts kann zur Bildung eines entsprechenden Passungssitzes in dem Verbindungskanal in einer dem Fachmann aus Normen bekannten Toleranz bezüglich der Gestalt und des Durchmessers des Verbindungskanals an diesen angepasst sein.
Das Stellglied kann in einer speziellen Ausführungsform einen axial verstellbar gelagerten, in die Verbindungsbuchse eingepassten Hülsenabschnitt aufweisen, der ausgebildet ist, in der dritten Stellung des Stellglieds durch die Verbindungsbuchse hindurch in die Kavität des Formwerkzeugs hineinzuragen und das Stellglied kann dabei einen koaxial in dem Hülsenabschnitt axial verstellbar gelagerten, in den Hülsenabschnitt eingepassten Nadelstift aufweisen, der ausgebildet ist, in der ersten Stellung den Verbindungskanal freizugeben, so dass die Kavität des Formwerkzeugs durch den Hülsenabschnitt hindurch entlüftbar ist, und in der zweiten Stellung die Zugangsöffnung zu der Kavität des Formwerkzeugs zu verschließen.
Die Vorrichtung, insbesondere die Ausführung des Auswerfers bzw. des Entlüfters/Auswerfers kann prinzipiell als ein oder zwei Bauelemente der Vorrichtung ausgeführt sein. Das Stellglied kann insoweit zumindest zweiteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Durch diese zweiteilige bzw. mehrteilige Ausbildung mit einem Hülsenabschnitt und einem darin eingepassten Nadelstift kann die Funktion des Entlüftens und die Funktion des Auswerfens durch zwei getrennte Bauelemente innerhalb der Vorrichtung ausgeführt werden. Insbesondere kann dadurch, dass die Funktion des Auswerfens durch einen hülsenförmigen Auswerferstift realisiert wird, an der Stirnseite des Hülsenabschnitts eine größere Fläche geschaffen werden, als dies bei einem Nadelstift möglich wäre, was einen geringeren Druck auf das unmittelbar nach dem Formen gegebenenfalls noch eher weiche Bauteil ausübt, so dass die Gefahr von unerwünschten Abdrücken auf dem Bauteil verringert, wenn nicht sogar ganz verhindert ist.
Die Auswerfereinrichtung kann einen im Gehäuse linear verstellbar gelagerten Ventilstift aufweisen, insbesondere einen mit dem Stellglied verbunden Ventilstift aufweisen, welcher in der dritten Stellung des Stellglieds den Verbindungskanal freigibt, so dass die Kavität des Formwerkzeugs über die Zugangsöffnung des Formwerkzeugs und den Entlüftungskanal strömungstechnisch zugänglich ist, und der Entlüftungskanal in der dritten Stellung des Ventilstifts bzw. des Stellglieds mit einem Überdruck beaufschlagt ist, derart, dass ein in die Kavität einströmendes Druckgas, insbesondere Druckluft, ein in der Kavität des Formwerkzeugs vorhandenes Formteil auswirft.
In einer solchen, zu rein mechanisch wirkenden Ausführungen alternativen Ausführungsform kann zum Öffnen des Verbindungskanals ein im Gehäuse linear verstellbar gelagerter Ventilstift dienen. Der Ventilstift kann dabei in einer dritten Stellung des Stellglieds den Verbindungskanal freigeben, so dass die Kavität des Formwerkzeugs über die Zugangsöffnung des Formwerkzeugs und den Entlüftungskanal strömungstechnisch zugänglich ist und mit einem Überdruck beaufschlagt werden kann, derart, dass ein in die Kavität einströmendes Druckgas, insbesondere Druckluft, ein in der Kavität des Formwerkzeugs vorhandenes Formteil auswirft, d. h. insoweit ausbläst. Der Ventilstift kann mit dem Stellglied verbunden sein, bzw. sogar als ein einteiliges Bauteil ausgebildet sein. Die dritte Stellung des Stellglieds bzw. des Ventilstifts kann in dieser Ausführungsform mit der ersten Stellung des Stellglieds bzw. des Ventilstifts hinsichtlich der Position einer Kolbenstange und eines Kolbens eines Hydraulikzylinders übereinstimmen, wobei sich die dritte Stellung von der ersten Stellung dadurch unterscheidet, dass statt eines Unterdrucks gemäß der ersten Stellung nun vielmehr in der dritten Stellung ein Überdruck in dem Entlüftungskanal und dem Verbindungskanal ansteht.
Generell in allen beschrieben Ausführungen kann das Stellglied, insbesondere der Auswerferstift, der Nadelstift und/oder der Ventilstift von wenigstens einem Fluidzylinder, insbesondere Hydraulikzylinder und/oder Pneumatikzylinder angetrieben sein. Das Stellglied, insbesondere der Auswerferstift, der Nadelstift und/oder der Ventilstift kann dabei mit einer Kolbenstange eines ersten Fluidzylinders, insbesondere Hydraulikzylinders und/oder Pneumatikzylinders verbunden sein oder einteilig mit diesem ausgebildet sein.
Der erste Fluidzylinder, insbesondere Hydraulikzylinder und/oder Pneumatikzylinder kann in einer Ausführungsvariante auf einer Kolbenstange eines zweiten Fluidzylinders, insbesondere Hydraulikzylinders und/oder Pneumatikzylinders sitzen, um drei verschiedene Stellungen des Stellglieds, insbesondere des Auswerferstifts, des Nadelstifts und/oder des Ventilstifts ansteuern zu können.
Alternativ kann in einer weiteren Ausführungsvariante an die Kolbenstange des ersten Fluidzylinders bzw. an das Stellglied, insbesondere der Auswerferstift, der Nadelstift und/oder der Ventilstift ein Kolben eines zweites Fluidzylinders, insbesondere Hydraulikzylinders und/oder Pneumatikzylinders angekoppelt sein, um drei verschiedene Stellungen des Stellglieds, insbesondere des Auswerferstifts, des Nadelstifts und/oder des Ventilstifts ansteuern zu können.
Verschiedene Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Vorrichtungen zum Herstellen eines Formteils in einem Formwerkzeug einer Maschine zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen sind exemplarisch in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in Kombination betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen:
1 eine Schnittansicht einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Auswerferstift in einer ersten, den Verbindungskanal freigebenden Stellung,
2 Schnittansichten der beispielhaften Vorrichtung in den drei verschiedenen Stellungen des Auswerferstifts,
3 schematische Schnittdarstellungen durch ein beispielhaftes Formwerkzeug mit einer an einer Außenseite der oberen Formhälfte angeflanschten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
4a, 4b Schnittansichten der alternativen Vorrichtung mit einem Ventilstift, der aus einer die Verbindungsbuchse verschließenden Stellung in eine die Verbindungsbuchse freigebenden Stellung verstellbar ist, in der ein Überdruck zum Auswerfen eines Formteils wirken kann,
5 eine Schnittansicht einer dritten, zweiteiligen Ausführungsvariante der Vorrichtungen, mit einem Hülsenabschnitt und einem eingepassten Nadelstift,
6 eine schematische Schnittdarstellungen einer vierten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
7 eine schematische Schnittdarstellungen einer fünften Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In der 1 ist eine erste Ausführungsvariante einer Vorrichtung 1 zum Herstellen eines Formteils 2 in einem Formwerkzeug 3 einer Maschine zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen in Alleinstellung, also ohne ein angeschlossenes Formwerkzeug 3 gezeigt.
Die dargestellte Vorrichtung 1 weist ein Gehäuse 4 auf. In einem unteren Abschnitt des Gehäuses 4 ist ein Entlüftungskanal 5 ausgebildet. Der Entlüftungskanal 5 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Entlüftungskanal 5 kann insbesondere eine Bohrung in dem Gehäuse 4 sein. Im vorliegenden Fall ist der Entlüftungskanal 5 als eine Durchgangsbohrung ausgeführt.
Auf der in 1 linken Seite ist die Durchgangsbohrung von einem Deckel 6 luftdicht verschlossen. Dazu sind Schrauben 7 vorgesehen, welche den Deckel 6 luftdicht an dem Gehäuse 4 befestigen. An einer dem Deckel 6 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 4 ist eine Anschlusseinrichtung 8 befestigt, die strömungstechnisch mit dem Entlüftungskanal 5 verbunden ist. Die Anschlusseinrichtung 8 weist ein Kupplungsstück 9 auf, an dem eine Unterdruckleitung anschließbar ist, die zu einem nicht dargestellten, dem Fachmann aber prinzipiell bekannten Unterdruckerzeuger, wie einer Vakuumpumpe führt. Mittels des Unterdruckerzeugers und der Unterdruckleitung kann der Entlüftungskanal 5 entlüftet werden, bzw. vakuumiert, d. h. Luft aus einer Kavität 13 eines Formwerkzeugs 3 abgesaugt werden.
Von dem Entlüftungskanal 5 zweigt in der dargestellten Ausführungsform ein Verbindungskanal 10 ab. Der Verbindungskanal 10 ist zumindest über seine überwiegende Länge oder seine ganze Länge in einer separaten Verbindungsbuchse 11 ausgebildet. Die Verbindungsbuchse 11 verbindet den Entlüftungskanal 5 der Vorrichtung 1 mit einer Zugangsöffnung 12 einer Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 (3).
Oberhalb des Entlüftungskanals 5 ist in dem Gehäuse 4 ein erster Fluidzylinder angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Fluidzylinder als ein Hydraulikzylinder 14 ausgebildet. Der Hydraulikzylinder 14 umfasst ein im Gehäuse 4 ausgebildete Zylinderwand 15, einen entlang der Zylinderwand 15 axial verstellbarer Kolben 16 und eine im vorliegenden Ausführungsbeispiel einteilig mit dem Kolben 16 ausgebildete Kolbenrohrstange 17. Unterhalb des Kolbens 16 mündet ein erster Fluidanschluss 18 in das Innere der Zylinderwand 15. Über diesen ersten Fluidanschluss 18 kann Hydrauliköl zugeführt werden, um den Kolben 16 zusammen mit der Kolbenrohrstange 17 in axialer Richtung zu verstellen. Oberhalb des Kolbens 16 mündet ein zweiter Fluidanschluss 19 in das Innere der Zylinderwand 15. Über diesen zweiten Fluidanschluss 19 kann Hydrauliköl zugeführt werden, um den Kolben 16 zusammen mit der Kolbenrohrstange 17 in axialer Richtung abzusenken. Außerhalb des Gehäuses 4 ist mittels einer Flanschverbindung 20 ein zweiter Hydraulikzylinder 21 an der Kolbenrohrstange 17 des ersten Hydraulikzylinders 14 befestigt. Der zweite Hydraulikzylinder 21 (hier nur schematisch und nur im Teilschnitt dargestellt) verfügt über einen eigenen axial verstellbaren Kolben 22. Mit dem Kolben 22 ist eine Kolbenstange 23 verbunden, die sich koaxial innerhalb der Kolbenrohrstange 17 des ersten Hydraulikzylinders 14 erstreckt, durch den ersten Kolben 16 hindurchgeführt ist und mittels des zweiten Hydraulikzylinders 21 relativ zur Kolbenrohrstange 17 axial verstellbar ist. Die Kolbenstange 23 bildet in diesem Ausführungsbeispiel das Stellglied 24.
Die Kolbenstange 23 bzw. das Stellglied 24 ist mittels der beiden Hydraulikzylinder 14, 21 somit in drei genau definierten axialen Stellungen positionierbar. Dies drei Stellungen des Stellglieds 24 sind in der 2 näher dargestellt. Die linke Darstellung in der 2 zeigt das Stellglied 24 in der ersten Stellung in der das Stellglied 24 den Verbindungskanal 10 freigibt. Das freie unter Ende des Stellglieds 24 ist in dieser ersten Stellung aus dem Verbindungskanal 10 herausgefahren, so dass der Entlüftungskanal 5 über den Verbindungskanal 10 und der Zugangsöffnung 12 des Formwerkzeugs 3 mit der Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 strömungstechnisch verbunden und zugänglich ist, wie dies in 3 dargestellt ist. Um Überdruck abzubauen, wird in der Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 vorhandene Luft über die Zugangsöffnung 12, dem Verbindungskanal 10 und dem Entlüftungskanal 5 abgesaugt. Insoweit kann in der ersten Stellung des Stellglieds 24 die Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 ein Unterdruck erzeugt werden.
Die mittlere Darstellung in der 2 zeigt das Stellglied 24 in der zweiten Stellung in der das Stellglied 24 die Zugangsöffnung 12 zu der Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 verschließt. Dieses Verschießen geschieht dadurch, dass das freie unter Ende des Stellglieds 24 dichtend in den Verbindungskanal 10 der Verbindungsbuchse 11 eintaucht. Das Stellglied 24 kann insbesondere formschlüssig und konturgenau zu dem Verbindungskanal 10 ausgeführt sein. Dazu ist das freie unter Ende des Stellglieds 24 zumindest hinsichtlich seines Außendurchmessers in einer dem Fachmann an sich bekannten Passungstoleranz bezüglich des Innendurchmessers des Verbindungskanals 10 der Verbindungsbuchse 11 angepasst. Insbesondere kann, wie dargestellt, das Stellglied 24 in der zweiten Stellung bündig mit einer unteren Stirnseite 25 der Verbindungsbuchse 11 abschließen. Die Stirnseite 25 der Verbindungsbuchse 11 kann insoweit an die Zugangsöffnung 12 zu der Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 angrenzen oder gegebenenfalls diese sogar selbst bilden.
Die rechte Darstellung in der 2 zeigt das Stellglied 24 in der dritten Stellung in der das Stellglied 24 eine Auswerfereinrichtung 24a bildet, die ausgebildet ist, über den Verbindungskanal 10 auf ein in der Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 vorhandenes Formteil 2 einzuwirken, um das in der Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 vorhandene Formteil 2 auszuwerfen. Ein solcher Vorgang des Auswerfens des Formteils 2 aus der Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 ist in der untersten Darstellung der 3 beispielhaft gezeigt. In der dritten Stellung ragt das freie unter Ende des Stellglieds 24 über die Stirnseite 25 der Verbindungsbuchse 11 hinaus in die Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 hinein. Ein nach dem Formen bündig an einer Innenwand der Kavität 13 anliegendes Formteil 2 wird somit von der Innenwand der Kavität 13 gelöst, wenn sich das Stellglied 24 aus seiner zweiten Stellung in die dritte Stellung bewegt.
In der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist die Auswerfereinrichtung 24a mit dem Stellglied 24 dadurch gekoppelt, dass die Auswerfereinrichtung 24a einteilig mit dem Stellglied 24 ausgebildet ist. Das Stellglied wird dabei insoweit maßgeblich von dem oberen Abschnitt, also der Kolbenstange 23 gebildet und die Auswerfereinrichtung 24a wird insoweit von dem freien unten Ende des Stellglieds 24 gebildet. Die Auswerfereinrichtung 24a weist demgemäß also einen im Gehäuse 4 linear verstellbar gelagerten Auswerferstift 24b auf, welcher in der dritten Stellung des Stellglieds 24 durch den Verbindungskanal 10 hindurch in die Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 hineinragt.
Der Auswerferstift 24b weist somit einen in den Verbindungskanal 10 eingepassten, axial verstellbaren Kopfabschnitt 26 mit einer Stirnwand 27 auf, wobei der Kopfabschnitt 26 derart verstellbar in der Vorrichtung 1 gelagert ist, dass er in der ersten Stellung des Stellglieds 24 den Verbindungskanal 10, wie in der linken Darstellung der 2 gezeigt, freigibt, in der zweiten Stellung des Stellglieds 24 den Verbindungskanal 10, wie in der mittleren Darstellung der 2 gezeigt, verschließt, insbesondere den Verbindungskanal 10 derart verschließt, dass die Stirnwand 27 des Kopfabschnitts 26 zumindest weitgehend bündig mit der Zugangsöffnung 12 des Formwerkzeugs 3 abschließen kann und in der dritten Stellung in die Kavität 13 des Formwerkzeugs 3, wie in der rechten Darstellung der 2 gezeigt, hineinragt.
Die 3 zeigt schematisch in einer zeitlichen Abfolge von oben nach unten dargestellt, Momentaufnahmen unterschiedlicher Schritte bei einem Formprozess mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Dargestellt ist ein beispielhaftes Formwerkzeug 3 mit einer an einer Außenseite der oberen Formhälfte 3a angeflanschten erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. In der obersten Darstellung ist die obere Formhälfte 3a und die untere Formhälfte 3b bereits geschlossen. In der Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 befindet sich Luft und/oder ein Faserhalbzeug, beispielsweise im Falle eines Faserverbundprozesses. In der folgenden darunter liegenden Darstellung befindet sich das Stellglied 24 der Vorrichtung 1 in der ersten Stellung, so dass die in der Kavität 13 befindliche Luft abgesaugt werden kann und die Kavität 13 insoweit evakuiert wird. In der mittleren Darstellung erfolgt ein Einpressen oder Einfließen eines Harzes, insbesondere eines Reaktionsharzes als Formmasse in die Kavität 13. In der Kavität 13 kann gegebenenfalls ein einzubettendes Einlegeteil oder eine Einlegematte (nicht dargestellt) eingesetzt sein. Wie unterhalb der mittleren Darstellung gezeigt, kann das Stellglied 24 der Vorrichtung in die zweite Stellung bewegt sein, in der die Zugangsöffnung 12 bzw. Verbindungskanal 10 verschlossen wird, wenn das Harz die Kavität 13 vollständig ausfüllt. Nachdem das Harz ausgehärtet ist, können, wie in der untersten Darstellung gezeigt, die beiden Formhälften 3a, 3b getrennt, d. h. das Formwerkzeug 3 geöffnet werden. Dabei wird das Stellglied 24 in die dritte Stellung bewegt, so dass der Kopfabschnitt 26 des Auswerferstifts 24b in die Kavität 13 einfährt, um das fertige Formteil 2 von der oberen Formhälfte 3a abzulösen.
In den 4a und 4b ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gezeigt. In dieser zweiten Ausführungsform wird die Auswerfereinrichtung 24a nicht durch einen mechanischen Auswerferstift 24b gebildet, sondern durch einen Überdruckanschluss 28 in Verbindung mit einem geöffneten Verbindungskanal 10, über den hindurch ein Überdruck eines gasförmigen Mediums auf das in der Kavität 13 befindliche Formteil 2 ausgeübt werden kann, um das Formteil 2 von der oberen Formhälfte 3a abzuwerfen. Zum Öffnen des Verbindungskanals 10 dient dabei ein im Gehäuse 4 linear verstellbar gelagerter Ventilstift 29. Der Ventilstift 29 gibt, wie in der 4b gezeigt, in einer dritten Stellung des Stellglieds 24 den Verbindungskanal 10 frei, so dass die Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 über die Zugangsöffnung 12 des Formwerkzeugs 3 und den Entlüftungskanal 5 strömungstechnisch zugänglich und mit einem Überdruck beaufschlagt ist, derart, dass ein in die Kavität 13 einströmendes Druckgas, insbesondere Druckluft, ein in der Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 vorhandenes Formteil 2 auswirft, d. h. ausbläst. Der Ventilstift 29 kann mit dem Stellglied 24 verbunden sein, bzw. wie in den 4a und 4b dargestellt, sogar als ein einteiliges Bauteil ausgebildet sein. Die dritte Stellung des Stellglieds 24 bzw. des Ventilstifts 29 kann in dieser zweiten Ausführungsform mit der ersten Stellung des Stellglieds 24 bzw. des Ventilstifts 29 hinsichtlich der Position der Kolbenstange 17a und des Kolbens 16 des Hydraulikzylinders 14 übereinstimmen, wobei sich die dritte Stellung von der ersten Stellung dadurch unterscheidet, dass statt eines Unterdrucks gemäß der ersten Stellung nun vielmehr in der dritten Stellung ein Überdruck in dem Entlüftungskanal 5 und dem Verbindungskanal 10 ansteht, wie dies durch den Pfeil in der 4b auch angedeutet ist.
In einer in der 5 dargestellten dritten Ausführungsvariante weist das Stellglied 24 einen axial verstellbar gelagerten, in die Verbindungsbuchse 11 eingepassten Hülsenabschnitt 24c auf, der ausgebildet ist, in der dritten Stellung des Stellglieds 24 durch die Verbindungsbuchse 11 hindurch in die Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 hineinzuragen. Außerdem weist das Stellglied 24 in der dritten Ausführungsvariante einen koaxial in dem Hülsenabschnitt 24c axial verstellbar gelagerten, in den Hülsenabschnitt 24c eingepassten Nadelstift 24d auf, der ausgebildet ist, in der ersten Stellung den Verbindungskanal 10 freizugeben, so dass die Kavität 13 des Formwerkzeugs 3 durch den Hülsenabschnitt 24c hindurch entlüftbar ist. In der zweiten Stellung verschließt der Nadelstift 24d, wie in der 5 gezeigt, die Zugangsöffnung 12, d. h. den Verbindungskanal 10 zu der Kavität 13 des Formwerkzeugs 3. In dieser dritten Ausführungsvariante wird also der Verbindungskanal 10 durch den Nadelstift 24d geöffnet bzw. geschlossen, wo hingegen ein Auswerfen des Formteils 2 durch den Kopf 30 des Hülsenabschnitts 24c erfolgt.
Wie es auch in den anderen Ausführungsvarianten der Fall sein kann, sind der Hülsenabschnitt 24c und der Nadelstift 24d der dritten Ausführungsvariante mittels zweier Hydraulikzylinder 14, 21 in ihre jeweiligen Stellungen bewegbar. In der 5 ist dargestellt, wie der Hülsenabschnitt 24c einteilig mit dem ersten Kolben 16 des ersten Hydraulikzylinders 14 ausgebildet ist. Der koaxial in dem Hülsenabschnitt 24c geführte und relativ zum Hülsenabschnitt 24c axial verstellbare Nadelstift 24d ist ebenfalls einteilig mit dem zweiten Kolben 22 des zweiten Hydraulikzylinders 21 ausgebildet.
In der vierten Ausführungsvariante gemäß 6 ist das Stellglied 24 bzw. die Auswerfereinrichtung 24a fest mit dem zweiten Kolben 22 des zweiten Hydraulikzylinders 21 verbunden. Die Kolbenstange 23 durchdringt dabei den ersten Kolben 16 des ersten Hydraulikzylinders 14. Dabei ist der erste Kolben 16 axial verschiebbar auf der Kolbenstange 23 gelagert, derart, dass sich in den in 6 gezeigten Positionen der beiden Kolben 16, 22 das Stellglied 24 bzw. die Auswerfereinrichtung 24a in der ersten Stellung befindet, in welcher der Verbindungskanal 10 freigegeben ist. Um das Stellglied 24 bzw. die Auswerfereinrichtung 24a in seine zweite Stellung zu bewegen, in der die Zugangsöffnung 12 bzw. der Verbindungskanal 10 verschlossen ist, wird der erste Kolben 16 in seine untere Position gefahren. In dieser zweiten Stellung schließt die Unterseite des Stellglieds 24 bzw. der Auswerfereinrichtung 24a bündig mit der unteren Stirnseite 25 der Verbindungsbuchse 11. Um das Stellglied 24 bzw. die Auswerfereinrichtung 24a in die dritte Stellung zu bewegen, in der die Auswerfereinrichtung 24a auf das Formteil 2 zum Auswerfen einwirken kann, wird der zweite Kolben 22 in seine untere Position gefahren.
In der fünften Ausführungsvariante gemäß 7 ist das Stellglied 24 bzw. die Auswerfereinrichtung 24a fest mit dem zweiten Kolben 22 des zweiten inneren Hydraulikzylinders 21 verbunden. Dabei erfolgt ein Rückstellen des zweiten Kolbens 22 mittels einer Druckfederwendel 31 oder (nicht dargestellt) mittels Hydraulikdruck, welcher über eine Öffnung im Kolben 16 aus dem Hydraulikzylinder 14 in den Hydraulikzylinder 21 übertragen werden kann. Ebenso möglich ist eine Kombination aus von Druckfederwendel 31 und Hydraulikdruck zur Rückstellung des Kolbens 22. Der zweite innere Hydraulikzylinder 21 bildet außerdem gleichzeitig den ersten Kolben 16 des ersten Hydraulikzylinders 14. So kann das Stellglied 24 bzw. die Auswerfereinrichtung 24a durch Verstellen des ersten Kolbens 16 zwischen der ersten und zweiten Stellung hin und her gefahren werden. Ein Bewegen des Stellglieds 24 bzw. der Auswerfereinrichtung 24a in die dritte Stellung ist durch ein Verstellen des zweiten Kolbens 22 aus der in 7 dargestellten Position entgegen der Federkraft der Druckfederwendel 31, also nach unten möglich.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Formteil
3: Formwerkzeug
3a, 3b: Formhälften
4: Gehäuse
5: Entlüftungskanal
6: Deckel
7: Schrauben
8: Anschlusseinrichtung
9: Kupplungsstück
10: Verbindungskanal
11: Verbindungsbuchse
12: Zugangsöffnung
13: Kavität
14: erster Hydraulikzylinder
15: Zylinderwand
16: Kolben
17: Kolbenrohrstange
18: erster Fluidanschluss
19: zweiter Fluidanschluss
20: Flanschverbindung
21: zweiter Hydraulikzylinder
22: Kolben
23: Kolbenstange
24: Stellglied
24a: Auswerfereinrichtung
24b: Auswerferstift
24c: Hülsenabschnitt
24d: Nadelstift
25: untere Stirnseite
26: Kopfabschnitt
27: Stirnwand
28: Überdruckanschluss
29: Ventilstift
30: Kopf
31: Druckfederwendel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1516687 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung zum Herstellen eines Formteils (2) in einem Formwerkzeug (3) einer Maschine zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen, aufweisend ein Gehäuse (4), einen im Gehäuse (4) ausgebildeten Entlüftungskanal (5), eine mit dem Entlüftungskanal (5) strömungstechnisch verbundene Anschlusseinrichtung (8), die zum Anschließen des Entlüftungskanals (5) an einen Unterdruckerzeuger ausgebildet ist, eine Verbindungseinrichtung (11), die einen Verbindungskanal (10) aufweist, welcher ausgebildet ist, den Entlüftungskanal (5) mit einer Zugangsöffnung (12) einer Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) zu verbinden, sowie aufweisend ein innerhalb der Vorrichtung (1) verstellbar gelagertes Stellglied (24), das ausgebildet ist, in einer ersten Stellung den Verbindungskanal (10) freizugeben, so dass die Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) über die Zugangsöffnung (12) des Formwerkzeugs (3) und den Entlüftungskanal (5) entlüftbar ist, und in einer zweiten Stellung die Zugangsöffnung (12) zu der Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) zu verschließen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Auswerfereinrichtung (24a) aufweist, die ausgebildet ist, über den Verbindungskanal (10) auf ein in der Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) vorhandenes Formteil (2) einzuwirken, um das in der Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) vorhandene Formteil (2) auszuwerfen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerfereinrichtung (24a) derart mit dem Stellglied (24) gekoppelt ist, dass in einer dritten Stellung des Stellglieds (24) die Auswerfereinrichtung (24a) das in der Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) vorhandene Formteil (2) auswirft.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerfereinrichtung (24a) einen im Gehäuse (4) linear verstellbar gelagerten Auswerferstift (24b) aufweist, welcher in einer dritten Stellung des Stellglieds (24) durch den Verbindungskanal (10) hindurch in die Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) hineinragt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerferstift (24b) einen in den Verbindungskanal (10) eingepassten, axial verstellbaren Kopfabschnitt (26) mit einer Stirnwand (27) aufweist, und der Kopfabschnitt (26) derart verstellbar gelagert ist, dass er in der ersten Stellung des Stellglieds (24) den Verbindungskanal (10) freigibt, in der zweiten Stellung des Stellglieds (24) den Verbindungskanal (10) verschließt, insbesondere den Verbindungskanal (10) derart verschließt, dass die Stirnwand (27) des Kopfabschnitts (26) zumindest weitgehend bündig mit der Zugangsöffnung (12) des Formwerkzeugs (3) abschließt und in der dritten Stellung in die Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) hineinragt.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (24) einen axial verstellbar gelagerten, in die Verbindungseinrichtung (11) eingepassten Hülsenabschnitt (24c) aufweist, der ausgebildet ist, in der dritten Stellung des Stellglieds (24) durch die Verbindungseinrichtung (11) hindurch in die Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) hineinzuragen und einen koaxial in dem Hülsenabschnitt (24c) axial verstellbar gelagerten, in den Hülsenabschnitt (24c) eingepassten Nadelstift (24d) aufweist, der ausgebildet ist, in der ersten Stellung den Verbindungskanal (10) freizugeben, so dass die Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) durch den Hülsenabschnitt (24c) hindurch entlüftbar ist, und in der zweiten Stellung die Zugangsöffnung (12) zu der Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) zu verschließen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerfereinrichtung (24a) einen im Gehäuse (4) linear verstellbar gelagerten Ventilstift (29) aufweist, insbesondere einen mit dem Stellglied (24) verbunden Ventilstift (29) aufweist, welcher in der dritten Stellung des Stellglieds (24) den Verbindungskanal (10) freigibt, so dass die Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) über die Zugangsöffnung (12) des Formwerkzeugs (3) und den Entlüftungskanal (5) strömungstechnisch zugänglich ist, und der Entlüftungskanal (5) in der dritten Stellung des Ventilstifts (29) bzw. des Stellglieds (24) mit einem Überdruck beaufschlagt ist, derart, dass ein in die Kavität (13) einströmendes Druckgas, insbesondere Druckluft, ein in der Kavität (13) des Formwerkzeugs (3) vorhandenes Formteil (2) auswirft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (24), insbesondere der Auswerferstift (24b), der Nadelstift (24d) und/oder der Ventilstift (29) von wenigstens einem Fluidzylinder, insbesondere Hydraulikzylinder (14, 21) und/oder Pneumatikzylinder angetrieben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (24), insbesondere der Auswerferstift (24b), der Nadelstift (24d) und/oder der Ventilstift (29) mit einer Kolbenstange (17, 23) eines ersten Fluidzylinders, insbesondere Hydraulikzylinders (14, 21) und/oder Pneumatikzylinders verbunden ist oder einteilig mit diesem ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fluidzylinder, insbesondere Hydraulikzylinder (14, 21) und/oder Pneumatikzylinder auf einer Kolbenstange (17, 23) eines zweiten Fluidzylinders, insbesondere Hydraulikzylinders (14, 21) und/oder Pneumatikzylinders sitzt, um drei verschiedene Stellungen des Stellglieds (24), insbesondere des Auswerferstifts (24b), des Nadelstifts (24d) und/oder des Ventilstifts (29) ansteuern zu können.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an die Kolbenstange (17, 23) des ersten Fluidzylinders bzw. an das Stellglied (24), insbesondere der Auswerferstift (24b), der Nadelstift (24d) und/oder der Ventilstift (29) ein Kolben (16, 22) eines zweites Fluidzylinders, insbesondere Hydraulikzylinders (14, 21) und/oder Pneumatikzylinders angekoppelt ist, um drei verschiedene Stellungen des Stellglieds (24), insbesondere des Auswerferstifts (24b), des Nadelstifts (24d) und/oder des Ventilstifts (29) ansteuern zu können.