DE102013111719A1

DE102013111719A1 - Trennung Überlaufbutzen

Info

Publication number: DE102013111719A1
Application number: DE201310111719
Authority: DE
Inventors: Alexander Schmitt
Original assignee: Geiger Automotive GmbH
Current assignee: Geiger Automotive GmbH
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2033-10-25
Also published as: DE102013111719B4

Abstract

Ein Werkzeug mit einem Werkzeugeinsatz umfasst zum Abscheren von Produktionsresten bei der Herstellung eines Rohrproduktes einen Produktabschnitt, einen Scherbereich und einen Abrissabschnitt. Insbesondere ist im Scherbereich der Werkzeugeinsatz ausgebildet und relativ zum Produktionsabschnitt drehbar angeordnet. In einem Verfahren zur Herstellung eines Rohrproduktes wird ein Spritzgussverfahren angewendet, wobei der Werkzeugeinsatz für ein Abscheren des Rohrproduktes eine Drehung des Werkzeugeinsatzes bzw. des Scherbereiches relativ zum Produktbereich ausführt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung insbesondere eines Rohrprodukts, welches einen Produktabschnitt und einen Scherbereich umfasst. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Produkts aus Kunststoff, insbesondere eines Rohrprodukts.
STAND DER TECHNIK
Für die Ausführung einer Trennung eines Abschnitts einer Rohrwand stehen unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen zur Verfügung. Die Trennung erfolgt dabei in der Regel durch Nachbearbeiten des entformten Kunststoffprodukts, beispielsweise durch Schneiden, Sägen, Bohren etc.
Nachteilhaft an diesen Verfahren ist es, dass nach der Herstellung des (Zwischen) produkts weitere Bearbeitungsschritte erfolgen, wodurch lange Zykluszeiten für die Herstellung des Endprodukts erforderlich sind. Außerdem erfordert die Nach- bzw. Endbearbeitung der Produkte außerhalb des Herstellungsprozesses des Zwischenprodukts (bzw. dem Herstellungsprozess des Zwischenprodukts nachgelagert) einen gewissen logistischen Aufwand. Darüber hinaus haben alle genannten Nachbearbeitungsverfahren den Nachteil, dass Verschmutzungen, z.B. Abrieb oder kleine Partikel, entstehen, die zum einen in einer Produktionsanlage unerwünscht sind und andererseits durch weitere Maßnahmen entfernt werden müssen.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Ausgehend davon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine einfache und verschmutzungsfreie Trennung eines Abschnitts eines Kunststoffprodukts bereitzustellen.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
Ein erfindungsgemäßes Werkzeug zur Herstellung eines Produkts aus Kunststoff, insbesondere eines hohlen Produkts oder eines Rohrprodukts, weist einen Produktabschnitt und einen Scherbereich auf, die eine Kavität ausbilden. Im Scherbereich ist ein Werkzeugeinsatz zum Abscheren eines Rohrabschnitts, der als Produktionsrest vom Endprodukt abgetrennt werden soll, ausgebildet, wobei der Werkzeugeinsatz bzw. der Scherbereich relativ zum Produktabschnitt bewegbar angeordnet ist. Nachdem das Produkt, beispielsweise ein Rohr, in einem herkömmlichen Verfahren ausgebildet ist, wird durch die Drehung des abzuscherenden Bereichs erreicht, dass dieser, vorzugsweise an Sollbruchstellen, die sich am Übergang zwischen Scherbereich und Produktbereich befinden, „abgedreht“, abgeschert bzw. abgetrennt wird. Der Produktabschnitt des Rohrs, d.h. das Endprodukt und der abgetrennte Rohrabschnitt, d.h. der Produktionsrest, z.B. ein Überlaufbutzen, können anschließend entformt werden. Ein weiterer Bearbeitungsschritt, z.B. ein Absägen, Abschneiden oder Bohren des Produktionsrests, entfällt. Der damit verbundene technische und auch zeitliche Aufwand können so erheblich reduziert werden. Außerdem wird verhindert, dass Verschmutzungen, die bei den herkömmlichen Trennprozessen entstehen, wie Staub oder kleine Partikel beim Sägen, im Bearbeitungsprozess entstehen und in die Bearbeitungsumgebung gelangen. Prinzipiell kann eine relative Bewegung eine Drehbewegung entlang einer Längsachse des Endprodukts sein, jedoch ist auch eine Translationsbewegung des Werkzeugabschnitts vom Rohr weg oder eine kombinierte Dreh-/Translationsbewegung denkbar. Jedenfalls wird die Trennung des Endprodukts vom abzuscherenden Produktabschnitt an definierter Stelle durch die Relativbewegung innerhalb des Werkzeugs, nach der Ausbildung des Rohres und vor dem Entformen durchgeführt. Damit liegen am Ende des Prozesses vor dem Entformen im Werkzeug bereits getrennte Teile des Rohres, nämlich der Produktabschnitt und der Produktionsrest (z.B. Überlaufbutzen), vor. Der Nachbearbeitungsaufwand kann so erheblich reduziert werden.
Vorzugsweise ist der Werkzeugeinsatz relativ zum Produktabschnitt drehbar angeordnet.
Des Weiteren kann der Werkzeugeinsatz wenigstens eine Kante zur Ausbildung wenigstens einer Sollbruchstelle aufweisen.
Als zusätzliches Merkmals kann der Werkzeugeinsatz wenigstens zwei Kanten aufweisen zur Ausbildung wenigstens zweier Sollbruchstellen, die axial beabstandet zueinander ausgebildet sind.
Vorzugsweise umfasst das Werkzeug im Bereich des Werkzeugeinsatzes, insbesondere an den Abrissstellen, ausgebildete Kanten, welche so angeordnet sind, dass diese über die Werkzeugwand hinaus in die Kavität hineinragen.
Die Sollbruchstelle(n) wird/werden in den genannten Ausführungsformen durch die Geometrie der Innenkontur der Wand der Kavität, insbesondere im Abrissbereich, zwischen dem Produktbereich und dem Scherbereich, erzeugt. Eine Sollbruchstelle kann jedoch auch durch andere oder zusätzliche Maßnahmen erzeugt werden, beispielsweise durch eine einstellbare Temperierung im Trennbereich. So könnte durch eine Heizung entlang einer Trennlinie das Aushärten des Kunststoffs im Randbereich der Kavität verzögert werden, sodass ein Abreißen in diesem Bereich wahrscheinlicher ist als in den ausgehärteten benachbarten Bereichen.
So wird eine Trennung des Scherabschnitts vom Produktabschnitt an definierten Stellen erzielt.
Durch das Vorsehen zweier Sollbruchstellen, die axial benachbart im Werkzeugeinsatz bzw. in den axialen Randbereichen des Werkzeugeinsatzes ausgebildet sind, kann der abzuscherende Abschnitt des Rohres einerseits vom Produktabschnitt des Rohres, andererseits von einem Endabschnitt des Rohres, der außerhalb des Werkzeugeinsatzes in der Kavität auf der dem Produktabschnitt abgewandten Seite erzeugt wird, abgetrennt werden. Dies bedeutet, dass ein (unter Umständen schmaler) Scherabschnitt des Rohres durch die Bewegung des Werkzeugeinsatzes, beispielsweise durch eine Drehung, aus dem Rohr zwischen dem Produktabschnitt und dem Endabschnitt „herausgebrochen“ wird.
Für einen einfachen Aufbau und Einsatz des Werkzeugeinsatzes im Werkzeug weist der Werkzeugeinsatz vorzugsweise wenigstens zwei Schalen auf, welche zur Entformung des Produktionsrestes auseinandernehmbar ausgebildet sind.
Der Werkzeugeinsatz weist insbesondere wenigstens eine Vertiefung und/oder wenigstens einen Vorsprung auf, welcher benachbart zu der wenigstens einen Kante angeordnet sein kann. Die Vertiefung bzw. der Vorsprung sind für die Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Werkzeugeinsatz und dem Rohrprodukt nach dem Befüllen der Kavität mit Kunststoff vorgesehen, wobei der Formschluss beim Aushärten des in die Kavität eingefüllten Kunststoffs im Randbereich der Kavität entsteht. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass bei einer Relativbewegung des Werkzeugeinsatzes relativ zum Produktabschnitt der abzuscherende Bereich die Bewegung des Werkzeugs mitmacht, d.h. stationär im Werkzeugeinsatz angeordnet bleibt, und nicht etwa das Werkzeug sich bewegt, während der abzuscherende Bereich des Rohrs stationär mit dem Produktabschnitt des Rohres verbunden bleibt. Die Vorsprünge/Vertiefungen können sich axial und/oder radial entlang der Wand des Werkzeugeinsatzes erstrecken. Die Ausrichtung des Vorsprünge/Vertiefungen kann sich nach Bewegung des Werkzeugeinsatzes richten.
Das Verfahren zur Herstellung eines Produkts, insbesondere eines Rohrprodukts, in einem Spritzgussverfahren, insbesondere unter Verwendung eines Werkzeuges, umfasst folgende Schritte

a) Befüllen eines Produktbereichs und eines Scherbereichs, deren Innenwände eine Kavität begrenzen, mit Kunststoff, wobei der Scherbereich einen Werkzeugeinsatz aufweist;
b) Abscheren eines Produktionsrestes des gebildeten Rohrprodukts durch eine Bewegung, insbesondere eine Drehung, des Werkzeugeinsatzes relativ zum Produktbereich.

Dabei können mehrere Bewegungsarten, Drehung und/oder Translation, kombiniert werden.
Insbesondere umfasst das Verfahren zur Herstellung des Rohrprodukts folgenden Schritt:
Der Kunststoff wird aus dem zentralen Bereich des Formnests zur Erzeugung des Hohlraums des Rohrprodukts verdrängt, wobei sich der Kunststoff an der Formnestwand erhärtet und sich die Wand des Rohrprodukts ausbildet.
An wenigstens einer in die Kavität hervorstehenden Kante des Werkzeugeinsatzes kann wenigstens eine Sollbruchstelle zum Abscheren des Produktionsrestes an der Sollbruchstelle ausgebildet sein.
In dem Verfahren zur Herstellung eines Rohrproduktes werden durch das Befüllen der Kavität mit Kunststoff ein oder mehrere im Werkzeugeinsatz ausgebildete Vertiefungen derart gefüllt, dass zwischen dem Werkzeugeinsatz und dem im Werkzeugeinsatz gebildeten Rohrabschnitt eine formschlüssige Verbindung entsteht.
Zusätzlich oder alternativ dazu können in dem Verfahren zur Herstellung eines Rohrprodukts beim Befüllen der Kavität mit Kunststoff ein oder mehrere Vorsprünge des Werkzeugeinsatzes, welche in die Kavität ragen, vom Kunststoff umschlossen werden, sodass zwischen dem Werkzeugeinsatz und dem im Werkzeugeinsatz gebildeten Rohrabschnitt eine formschlüssige Verbindung entsteht.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Weiter Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Werkzeug mit Werkzeugeinsatz
2 einen Querschnitt durch den Werkzeugeinsatz
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
In 1 ist ein Werkzeug 1 mit einem Werkzeugeinsatz 2 beschrieben. Das Werkzeug weist eine Kavität 3 mit drei Abschnitten auf, nämlich mit einem Produktabschnitt 4, einem Scherbereich 5 und einem Endabschnitt 6.
Die Kavität wird begrenzt durch eine Innenwand 7, welche sich vom Produktabschnitt 4 über den Scherbereich 5 in den Endabschnitt 6 erstreckt. Der Werkzeugeinsatz 2 besteht aus zwei Einsatzschalen 12a und 12b (siehe 2), welche in der Ebene E-E` aneinander gesetzt und wieder getrennt werden können.
Der Werkzeugeinsatz 2 ist im Scherbereich 5 angeordnet und weist eine Werkzeugkavität 9 auf, die durch eine Werkzeugwand 19 (die Teil der Innenwand 7 ist) begrenzt wird. In der Werkzeugwand 19 sind in Umfangsrichtung (relativ zur zentralen Achse Z) beabstandet Vertiefungen 8 ausgebildet. In axialer Richtung Z benachbart zu den Vertiefungen 8 und von der Wand 19 nach innen in die Kavität 3 hervorstehende Kanten 10 ausgebildet.
Die Kavität 3 des Werkzeugs 1 wird im Herstellungsprozess mit Kunststoff befüllt und es bildet sich durch Erstarren des Kunststoffs im Bereich der Wand 7 eine Rohrwandung des Rohrprodukts aus. Die Vertiefungen 8 des Werkzeugeinsatzes 2 werden ebenfalls mit Kunststoff gefüllt. Beim Erstarren des Kunststoffs in diesem Bereich entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Kunststoff und dem Werkzeugeinsatz 2. Bei einer Drehung (r) des Werkzeugeinsatzes dreht sich die Rohrwand 16 in diesem Bereich mit.
Der Werkzeugeinsatz 2 ist am Werkzeug 1 so angeordnet, dass die Kanten 10 des Werkzeugeinsatzes 2 in die Rohrwand 16 hineinragen und während des Erstarrungsprozesses Sollbruchstellen 11 entstehen.
Zur Ausbildung des Hohlraums des Rohrprodukts wird der noch flüssige, sich innerhalb der Wandung 16 des Rohrprodukts befindende Kunststoff durch ein Verfahren wie z.B. GIT (Gasinjektionstechnik), WIT (Flüssigkeitsinjektionstechnik), PIT (Projektilinjektionstechnik), oder andere bekannte Verfahren aus der Kavität entfernt. Dabei wird nach Erstarren der Rohrwand 16 durch ein Medium wie Wasser, Gas, etc., oder durch ein Projektil, das durch die Kavität bewegt wird, der verbleibende Kunststoff aus der Kavität 3 im Produktabschnitt 4 und Scherbereich 5 verdrängt. Ein Projektil und ggf. verdrängter flüssiger Kunststoffs gelangen in den Endabschnitt 6 oder eine Nebenkavität.
Anschließend wird durch eine Drehbewegung des Werkzeugeinsatzes 2 relativ zum Produktabschnitt 4 der Scherbereich 5 an den Sollbruchstellen 11 vom Produktabschnitt 4 abgetrennt. Durch die formschlüssige Verbindung des Werkzeugeinsatzes 2 mit dem entsprechenden Wandstück des Rohrprodukts im Scherbereich 5 dreht sich dieses Wandstück mit dem Werkzeugeinsatz 2 mit, sodass die Drehung ein Abscheren bewirkt.
In 2 ist der Werkzeugeinsatz 2 in einer Schnittansicht A-A‘ dargestellt, welcher aus zwei Einsatzschalen 12a und 12b besteht, die durch zwei Nasen 13a und 13b zentriert und fixiert werden. Beim Befüllen der Vertiefungen 14 mit Kunststoff, wie in 1 abgebildet, entsteht, sobald der Kunststoff im Bereich der Wand der Kavität 3 erstarrt, eine formschlüssige Verbindung zwischen dem erstarrten Kunststoff und dem Werkzeugeinsatz 2.
Durch die Drehung des Werkzeugeinsatzes 2 in Richtung r wirken Scherkräfte zwischen dem Bereich des Rohrprodukts im Scherabschnitt 5 und im Produktabschnitt 4 sowie zwischen dem Bereich des Rohrprodukts im Scherabschnitt 5 und im Endabschnitt 6. An den Sollbruchstellen 11, welche durch die in die Kavität hervorstehenden Kanten 10 erzeugt wurden, kommt es bei der Drehung des Werkzeugeinsatzes zum Abriss zwischen der Rohrwand 16 im Produktbereich 4 bzw. Endabschnitt 6 und der Rohrwand 16 im Scherbereich 5. Im Produktbereich 4 verbleibt das Endprodukt des Rohrprodukts 18. Im Scherbereich 5 und im Endabschnitt 6 verbleiben die Produktionsreste des Rohrprodukts 18.
Anschließend werden das Endprodukt sowie die Produktionsreste entformt. Weitere Bearbeitungsschritte zur Trennung des Endprodukts von den Produktionsresten, wie Schneiden, Sägen oder Bohren, erübrigen sich bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Claims

Werkzeug (1) zur Herstellung eines Produkts aus Kunststoff, insbesondere eines Rohrprodukts (17), welches einen Produktabschnitt (4) und einen benachbart dazu angeordneten Scherbereich (5) umfasst, wobei die Innenwände des Produktbereichs und des Scherbereichs eine Kavität begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Scherbereich (5) einen Werkzeugeinsatz (2) zum Abscheren eines Rohrabschnitts umfasst, wobei der Werkzeugeinsatz (2) relativ zum Produktabschnitt (4) bewegbar angeordnet ist.
Werkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugeinsatz (2) relativ zum Produktabschnitt (4) drehbar angeordnet ist.
Werkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugeinsatz (2) wenigstens eine Kante (10) zur Ausbildung wenigstens einer Sollbruchstelle (11) aufweist.
Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugeinsatz (2) wenigstens zwei Kanten (10) zur Ausbildung jeweils wenigstens einer Sollbruchstelle (11) aufweist, wobei die Kanten (10) axial beabstandet zueinander ausgebildet sind.
Werkzeug (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten (10) am Werkzeugeinsatz (2) so angeordnet sind, dass diese über die Werkzeugwand hinaus in die Kavität hineinragen.
Werkzeug (1), nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugeinsatz (2) wenigstens zwei Schalen (12a/12b) aufweist, welche zur Entformung des abgescherten Rohrabschnitts auseinandernehmbar ausgebildet sind.
Werkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugeinsatz (2) wenigstens eine Vertiefung (14) und/oder wenigstens einen Vorsprung zur Ausbildung eines Formschlusses zwischen Werkzeugeinsatz (2) und dem Rohrprodukt (17) nach dem Befüllen der Kavität mit Kunststoff aufweist, wobei die Vertiefung (14) bzw. der Vorsprung benachbart zu der wenigstens einen Kante (10) angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Rohrproduktes (17) in einem Spritzgussverfahren, insbesondere unter Verwendung eines Werkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Befüllen eines Produktbereichs und eines Scherbereichs, deren Innenwände eine Kavität begrenzen, mit Kunststoff, wobei der Scherbereich einen Werkzeugeinsatz aufweist; b) Abscheren eines Rohrabschnitts des gebildeten Rohrprodukts (17) durch eine Bewegung, insbesondere eine Drehung, des Werkzeugeinsatzes (2) relativ zum Produktbereich(5).
Verfahren zur Herstellung eines Rohrproduktes (17) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: Verdrängen von Kunststoff aus dem zentralen Bereich der Kavität zur Erzeugung des Hohlraums des Rohrprodukts (17), wobei die Wand des Rohrprodukts (17) durch sich an der Wand (7) der Kavität erhärteten Kunststoff ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Rohrproduktes (17) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich beim Erhärten des Kunststoffes an wenigstens einer in die Kavität hervorstehenden Kante (10) des Werkzeugeinsatzes (2) wenigstens eine Sollbruchstelle (11) zum Abscheren eines Rohrabschnitts an der Sollbruchstelle ausbildet.
Verfahren zur Herstellung eines Rohrproduktes (17) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Befüllen der Kavität mit Kunststoff ein oder mehrere in der Wand des Werkzeugeinsatzes (2) ausgebildete Vertiefungen (14) gefüllt werden, sodass zwischen dem Werkzeugeinsatz (2) und dem im Werkzeugeinsatz (2) gebildeten Rohrabschnitt eine formschlüssige Verbindung entsteht.
Verfahren zur Herstellung eines Rohrproduktes (17) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass beim Befüllen der Kavität (3) mit Kunststoff ein oder mehrere an der Wand des Werkzeugeinsatzes (2) ausgebildete Vorsprünge (14), die in die Kavität ragen, vom Kunststoff umschlossen werden, sodass zwischen dem Werkzeugeinsatz (2) und dem im Werkzeugeinsatz (2) gebildeten Rohrabschnitt eine formschlüssige Verbindung entsteht.