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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Doppelformpresse und ein Formerzeugnis-Herstellungsverfahren, insbesondere eine Doppelformpresse zum Formen eines Formerzeugnisses mit einem im Inneren abgedichteten Innenbauteil, und ein Herstellungsverfahren für ein Formerzeugnis mit einem im Inneren abgedichteten Innenbauteil.
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[Hintergrundtechnologie]
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Zum Schutz eines Innenbauteils wie z. B. eines Sensors, ist es weit verbreitet, das Innenbauteil in Harz einteilig zu formen und das Innenbauteil abzudichten. Als ein Beispiel dieser Technik ist eine Harzabdichtrichtung für ein elektronisches Bauteil bekannt, bei der ein elektronisches Bauteil zwischen nicht vollständig gehärtet gebildete Harzkomponenten gelegt und im Innenraum einer Form angeordnet wird, und Harzmaterial des gleichen Materials in den Innenraum eingefüllt wird und es überzieht (vergl. z. B. Patentliteratur 1). Durch dieses Verfahren kann ein elektronisches Harzabdichtverfahren realisiert werden, bei dem es selbst beim Vorliegen einer Anschlussleitung nicht erforderlich ist, diese zu ergreifen und in der Schwebe zu halten.
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[Dokumentenliste]
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[Patentdokumente]
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[Patentdokument 1] Patentveröffentlichung Nr.
JP 2015-32654 A -
[Kurzfassung der Erfindung]
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[Technische Aufgabe]
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Bei dem vorstehenden Verfahren ist jedoch vor dem Einfüllen des Harzes zum Formen des Formerzeugnisses ein Schritt erforderlich, in dem das elektronische Bauteil zwischen das gleiche Harz gelegt wird. Ferner ist, wenn dies mittels Transferpressen realisiert wird, ein Primärformprozess erforderlich, in dem das Bauteil vorab durch härtendes Harz fixiert wird, und eine Verkürzung der Herstellungszeit problematisch. Außerdem ist eine Reduzierung der Kosten für die Transferpressmaschine und auch eine Verbesserung der Materialausbeute schwierig.
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Die vorliegende Erfindung macht es sich daher unter Berücksichtigung dieser Probleme zur Aufgabe, die Herstellungszeit eines Formerzeugnisses, in dem ein Innenbauteil abgedichtet ist, zu verkürzen und außerdem die Herstellungskosten zu senken.
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[Lösung der Aufgabe]
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Zur Lösung dieser Aufgabe umfasst die erfindungsgemäße Doppelformpresse einen Plungerkolben, Haltekomponenten zum Halten eines Innenbauteils, das im Inneren des zu formenden Formerzeugnisses abgedichtet wird, eine Form mit einer Kavität zum Formen des Formerzeugnisses, einer Zylinderbohrung, die mit der Kavität in Verbindung steht und in die der Plungerkolben eingeschoben wird, Einschiebeöffnungen, die mit der Kavität in Verbindung stehen und in die die Haltekomponenten eingeschoben werden, und einer Befestigungskomponente zum Befestigen des Innenbauteils in der Kavität, eine Plungerkolben-Antriebsvorrichtung, die den in die Zylinderbohrung eingeschobenen Plungerkolben von einer Rückzugsposition zur Kavität vorrückt, sodass dieser Harzmaterial, das in die Zylinderbohrung eingefüllt wurde, als der Plungerkolben sich an der Rückzugsposition befand, zum Formen des Formerzeugnisses in die Kavität drückt, und eine Haltekomponenten-Antriebsvorrichtung, die die in die Einschiebeöffnungen eingeschobenen Haltekomponenten bis zum Anstoßen an das in der Kavität befestigte Innenbauteil hineindrückt und die in die Einschiebeöffnungen eingeschobenen Haltekomponenten aus der Kavität herauszieht.
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Durch diese Ausführung kann das Formerzeugnis derart geformt werden, dass das Innenbauteil direkt durch das Harzmaterial abgedichtet wird. Dadurch ist eine Aufteilung der Struktur in eine Primärformung und Sekundärformung usw. nicht mehr erforderlich, sodass eine Verkürzung der Herstellungszeit und außerdem eine Reduzierung der Herstellungskosten ermöglicht wird.
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Ferner kann eine Erwärmungsvorrichtung zum Erwärmen des in die Zylinderbohrung eingefüllten Harzmaterials umfasst sein. Durch diese Ausführung kann das Formerzeugnis derart geformt werden, dass ein festes Harzmaterial in die Zylinderbohrung eingefüllt wird. Dadurch kann die Zeit für das Schmelzen des Harzmaterials vor dem Einfüllen in die Zylinderbohrung eingespart werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe umfasst ferner das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren einen Schritt zum Einfüllen von Harzmaterial in die Zylinderbohrung an der Rückzugsposition des eingeschobenen Plungerkolbens, einen Schritt zum Befestigen des im Inneren des zu formenden Formerzeugnisses abzudichtenden Innenbauteils in der Kavität der Form zum Formen des Formerzeugnisses, einen Schritt zum Eindrücken der in die Einschiebeöffnungen, die mit der Kavität in Verbindung stehen, eingeschobenen Haltekomponenten bis zum Anstoßen an dem in der Kavität befestigten Innenbauteil mittels der Haltekomponenten-Antriebsvorrichtung, und einen Schritt zum Eindrücken des in die Zylinderbohrung eingefüllten Harzmaterials in die Kavität, um ein Formerzeugnis zu formen, indem der Plungerkolben in die Zylinderbohrung, die mit der Kavität in Verbindung steht, von der Rückzugsposition zur Kavität vorgerückt wird, wobei in dem Schritt, in dem das Harzmaterial in die Kavität hineingedrückt wird, die Haltekomponenten aus der Kavität herausgezogen werden.
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Auch durch diese Ausführung kann das Formerzeugnis derart geformt werden, dass das Innenbauteil direkt durch das Harzmaterial abgedichtet wird. Dadurch ist eine Aufteilung der Struktur in eine Primärformung und Sekundärformung usw. nicht mehr erforderlich, sodass eine Verkürzung der Herstellungszeit und außerdem eine Reduzierung der Herstellungskosten ermöglicht wird.
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Der Schritt zum Eindrücken des Harzmaterials in die Kavität umfasst einen Primärdruckschritt, in dem das Harzmaterial in die Kavität mit einem Primärdruck eingedrückt wird, und einen Sekundärdruckschritt, in dem das Harzmaterial in die Kavität mit einem Sekundärdruck, der größer ist als der Primärdruck, eingedrückt wird, wobei in dem Sekundärdruckschritt auch die Haltekomponenten aus der Kavität herausgezogen werden können.
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Durch diese Ausführung breitet sich das Harzmaterial in dem Primärdruckschritt über die gesamte Kavität aus, und in dem Sekundärdruckschritt kann die Härtung des Harzmaterials gefördert werden. Dadurch wird im Sekundärdruckschritt ein Bewegen des Innenbauteils durch das Harzmaterial erschwert, sodass eine Positionsänderung des Innenbauteils durch das Herausziehen der Haltekomponenten aus der Kavität im Sekundärdruckschritt unterdrückt werden kann. Ferner ist das Harzmaterial während des Sekundärdruckschritts nicht vollständig gehärtet, sodass nach dem Herausziehen der Haltekomponenten aus der Kavität Harzmaterial auch an den Stellen, an denen sich die Haltekomponenten befunden haben, eingefüllt werden kann.
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[Wirkungen der Erfindung]
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Erfindungsgemäß werden eine Verkürzung der Herstellungszeit und außerdem eine Reduzierung der Herstellungskosten dadurch ermöglicht, dass ein Formerzeugnis derart geformt werden kann, dass das Innenbauteil direkt durch Harzmaterial abgedichtet wird.
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Figurenliste
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- [1] 1 ist eine den Aufbau der erfindungsgemäßen Doppelformpresse zeigende Ansicht.
- [2] 2 ist eine den Einsetzschritt des Harzmaterials zeigende Ansicht.
- [3] 3 ist eine den Montageschritt eines Innenbauteils an einer Unterform zeigende Ansicht.
- [4] 4 ist eine Ansicht, bei der die Unterform nach dem Einsetzen des Harzmaterials und der Montage des Innenbauteils an der Unterform unter eine Oberform bewegt wurde.
- [5] 5 ist eine den Schließungsschritt der Form zeigende Ansicht.
- [6] 6 ist eine den Vorrückschritt der Haltekomponenten zeigende Ansicht.
- [7] 7 ist eine den Primärdruckschritt zeigende Ansicht.
- [8] 8 ist eine den Sekundärdruckschritt zeigende Ansicht.
- [9] 9 ist eine den Herausziehschritt der Haltekomponenten zeigende Ansicht.
- [10] 10 ist eine den Öffnungsschritt der Form nach dem Formen eines Formerzeugnisses zeigende Ansicht.
- [11] 11 ist eine den Entnahmeschritt des Formerzeugnisses zeigende Ansicht.
- [12] 12 (a) ist eine Frontansicht des Innenbauteils und (b) eine Seitenansicht des Innenbauteils.
- [13] 13 (a) ist eine Frontansicht des Formerzeugnisses und (b) eine Seitenansicht des Formerzeugnisses.
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[Ausführungsformen der Erfindung]
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1 ist eine den Aufbau der erfindungsgemäßen Doppelformpresse zeigende Ansicht. Eine Doppelformpresse 10 weist eine Form 12, ein Gehäuse 14, eine Form-Bewegungseinheit 16, eine Plungerkolben-Bewegungseinheit 18, eine Oberform-Hubeinheit 20, eine Haltekomponenten-Bewegungseinheit 22 und eine Steuervorrichtung 24 auf.
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Das Gehäuse 14 weist eine Basisplatte 30, vier Stützpfeiler 32, eine Kopfplatte 36, eine Unterform-Haltekomponente 38 und eine Basisführung 40 auf. Die Basisplatte 30 ist ein waagerechtes, auf dem Boden aufgestelltes flachplattenförmiges Bauteil. In der Mitte der Basisplatte 30 ist eine große Vertiefung vorgesehen, um die Basisführung 40 in der Mitte anzuordnen. Die vier Stützpfeiler 32 sind zylinderförmige Bauteile, die jeweils derart befestigt sind, dass sie sich von der Basisplatte 30 vertikal erstrecken. Die vier Stützpfeiler 32 sind derart angeordnet, dass sie sich bei Draufsicht in der Mitte der Ecken eines Rechtecks befinden. Die Kopfplatte 36 ist ein flachplattenförmiges rechteckiges Bauteil, wobei in der Umgebung der vier Ecken hiervon Öffnungen zum Durchführen der vier Stützpfeiler 32 gebildet sind. In die Öffnungen werden die vier an der Basisplatte 30 befestigten Stützpfeiler 32 eingeschoben, und die Kopfplatte 36 ist im waagerechten Zustand in der Nähe des oberen Endes der Stützpfeiler 32 befestigt.
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Die Unterform-Haltekomponente 38 ist ein Sockel, in dem nach unten ein Hohlraum vorgesehen ist. Die Unterform-Haltekomponente 38 weist eine waagerechte Oberfläche auf, und auf dieser Oberfläche ist eine Unterform 44 aufgesetzt und befestigt. Die Basisführung 40 ist ein waagerechtes, auf dem Boden aufgestelltes flachplattenförmiges Bauteil, und auf diese Basisführung 40 ist die Unterform-Haltekomponente 38 aufgesetzt. In der Basisführung 40 ist ein Führungsabschnitt vorgesehen, der eine Bewegung der Unterform-Haltekomponente 38 in geradliniger horizontaler Richtung führt.
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Die Form 12 beinhaltet eine Oberform 42 und die Unterform 44. Die Oberform 42 und die Unterform 44 sind jeweils quaderförmige Festkomponenten aus Stahl. Die Form 12 kann abgesehen von den vertikal angeordneten zwei Formen wie bei der vorliegenden Ausführungsform auch eine Vielzahl von Formen haben, die z. B. horizontal angeordnet sind.
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In der Oberform 42 sind eine obere Kavität 42a, Einschiebeöffnungen 42b und eine Befestigungskomponenten-Stützbohrung 42c gebildet. Die obere Kavität 42a ist von der Unterseite der Oberform 42 nach oben eingebuchtet gebildet. Die obere Kavität 42a ist in der Form der oberen Hälfte des zu formenden Formerzeugnisses geformt.
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Die Einschiebeöffnungen 42b sind Öffnungen, in die im Folgenden beschriebene Haltekomponenten eingeschoben werden. In der vorliegenden Ausführungsform führen die Einschiebeöffnungen 42b von der Oberfläche der Oberform 42 lotrecht nach unten in die obere Kavität 42a durch. Ferner sind in der vorliegenden Ausführungsform zwei Einschiebeöffnungen 42b in der Oberform 42 gebildet. Selbstverständlich ist die Anzahl der Einschiebeöffnungen 42b und der Stellen, an denen sie angeordnet sind, nicht hierauf beschränkt. Es können z. B. auch drei oder mehr als drei Einschiebeöffnungen 42b in der Oberform 42 vorgesehen werden. Ferner können auch von der Seitenfläche der Oberform 42 waagerecht in die obere Kavität 42a durchführende Einschiebeöffnungen gebildet werden.
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Die Befestigungskomponenten-Stützbohrung 42c ist eine Bohrung zum Einschieben und Halten einer im Folgenden beschriebenen Befestigungskomponente zum Befestigen des im Inneren des zu formenden Formerzeugnisses abzudichtenden Innenbauteils. Die Befestigungskomponenten-Stützbohrung 42c ist eine von der Unterseite der Oberform 42 nach oben eingebuchtete Bohrung mit einem Boden. Die Befestigungskomponenten-Stützbohrung 42c ist in der Nähe der oberen Kavität 42a gebildet.
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In der Unterform 44 sind eine untere Kavität 44a, eine Zylinderbohrung 44b und eine Befestigungskomponenten-Stützbohrung 44c gebildet. Die untere Kavität 44a ist von der Oberseite der Unterform 44 nach unten eingebuchtet gebildet. Die untere Kavität 44a ist in der Form der unteren Hälfte des zu formenden Formerzeugnisses geformt.
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Die Zylinderbohrung 44b ist eine Bohrung, in die ein im Folgenden beschriebener Plungerkolben eingeschoben wird. In der vorliegenden Ausführungsform führt die Zylinderbohrung 44b von der Unterseite der Unterform 44 lotrecht nach oben in die untere Kavität 44a.
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Die Befestigungskomponenten-Stützbohrung 44c ist eine Bohrung zum Einschieben und Halten der vorstehend beschriebenen Befestigungskomponente. Die Befestigungskomponenten-Stützbohrung 44c ist eine von der Oberseite der Unterform 44 nach unten eingebuchtete Bohrung mit einem Boden. Die Befestigungskomponenten-Stützbohrung 44c ist in der Nähe der unteren Kavität 44a gebildet.
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Beim Schließen der Form 12, d. h. wenn die Unterseite der Oberform 42 die Oberseite der Unterform 44 berührt hat, bildet die obere Kavität 42a der Oberform 42 mit der unteren Kavität 44a der Unterform 44 eine einteilige Kavität 46. Die Kavität 46 weist eine der Außenform des zu formenden Formerzeugnisses entsprechende Innenseite auf, wobei das Formerzeugnis im Inneren der Kavität 46 geformt wird. Ferner wird beim Schließen der Form 12 durch die Befestigungskomponenten-Stützbohrung 42c der Oberform 42 und die Befestigungskomponenten-Stützbohrung 44c der Unterform 44 die im Folgenden beschriebene Befestigungskomponente gestützt und befestigt. Folglich weisen die Befestigungskomponenten-Stützbohrung 42c und die Befestigungskomponenten-Stützbohrung 44c die Funktion einer Befestigungssektion zum Befestigen des Innenbauteils im Inneren der Kavität 46 auf.
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Im Inneren der Unterform 44 in der Umgebung der Zylinderbohrung 44b ist ein Heizer 48 als Erwärmungsvorrichtung eingebaut. Der Heizer 48 erwärmt das in die Zylinderbohrung 44b einsetzte Harzmaterial und lässt es schmelzen.
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Die Form-Bewegungseinheit 16 ist ein Mechanismus zum Bewegen der Unterform 44 in die horizontale Richtung. Die Form-Bewegungsvorrichtung 50 weist eine Kugelrollspindel 52 und eine Führungsplatte 54 auf. Ein Ende der Kugelrollspindel 52 ist an der Unterform-Haltekomponente 38 drehbar und in die Axialrichtung der Kugelrollspindel 52 nicht bewegbar befestigt. Die Führungsplatte 54 verläuft von der Basisplatte 30 vertikal stehend. In der Führungsplatte 54 ist eine Öffnung vorgesehen, um die Kugelrollspindel 52 drehbar zu halten. Die Führungsplatte 54 hält die Kugelrollspindel 52 derart drehbar, dass diese in horizontaler Richtung verläuft. An der Form-Bewegungsvorrichtung 50 sind ein Elektromotor (nicht dargestellt) und ein Übertragungsmechanismus (nicht dargestellt) vorgesehen, wobei im Betrieb die Kugelrollspindel 52 in horizontaler Richtung bewegt wird, und die Unterform 44 zusammen mit der Unterform-Haltekomponente 38 in horizontaler Richtung bewegt wird.
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Die Plungerkolben-Antriebseinheit 18 weist einen Plungerkolben 60, eine Plungerkolben-Antriebsvorrichtung 62 und eine Halteplatte 64 auf. In dem hohlen Abschnitt der Unterform-Haltekomponente 38 wird die in horizontaler Richtung verlaufende plattenförmige Halteplatte 64 befestigt. Die Plungerkolben-Antriebsvorrichtung 62 ist auf der Halteplatte 64 angeordnet. Am unteren Ende des Plungerkolbens 60 ist die Plungerkolben-Antriebsvorrichtung 62 angebracht. Der Plungerkolben 60 ist zylinderförmig gebildet. In der Oberfläche der Unterform-Haltekomponente 38 ist eine Öffnungssektion zum Passieren des Plungerkolbens 60 vorgesehen. Der Plungerkolben 60 wird durch diese Öffnungssektion geführt und in die Zylinderbohrung 44b der Unterform 44 eingeschoben. Die Plungerkolben-Antriebsvorrichtung 62 ist ein hydraulischer Aktuator, durch dessen Betrieb der Plungerkolben 60 in der Zylinderbohrung 44b der Unterform 44 vertikal bewegt wird. Die Plungerkolben-Antriebsvorrichtung 62 kann auch ein Elektromotor oder ein anderer Aktuator sein.
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Die Oberform-Hubeinheit 20 hebt und senkt die Oberform 42. Die Oberform-Hubeinheit 20 weist eine Oberform-Hubvorrichtung 70 und eine Übertragungssektion 72 auf. An der Doppelformpresse 10 ist ferner eine Oberformeinheit 68 vorgesehen. Die Oberformeinheit 68 wird aus der Oberform 42, einer Zwischenplatte 74 und Form-Haltekomponenten 76 gebildet. Die Zwischenplatte 74 ist ebenso wie die Kopfplatte 36 als flachplattenförmiges rechteckiges Bauteil gebildet. In der Zwischenplatte 74 sind ebenfalls in der Umgebung ihrer vier Ecken Öffnungen zum Durchführen der vier Stützpfeiler 32 gebildet. In die Öffnungen werden die vier an der Basisplatte 30 befestigten Stützpfeiler 32 eingeschoben, und die Zwischenplatte 74 ist im waagerechten Zustand vertikal bewegbar zwischen der Kopfplatte 36 und der Oberform 42 angeordnet.
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Die Form-Haltekomponenten 76 sind stabförmige Komponenten, wobei in der vorliegenden Ausführungsform vier Form-Haltekomponenten 76 lotrecht verlaufend zwischen der Zwischenplatte 74 und der Form 42 angeordnet sind und die beiden fixieren.
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Die Oberform-Hubvorrichtung 70 ist auf der Oberfläche der Kopfplatte 36 befestigt. Das obere Ende der Übertragungssektion 72 ist auf der Unterseite der Kopfplatte 36 befestigt und das untere Ende ist auf der Oberfläche der Zwischenplatte 74 befestigt. Die Oberform-Hubvorrichtung 70 ist ein hydraulischer Aktuator, der im Betrieb die Übertragungssektion 72 expandiert und kontrahiert, die Oberformeinheit 68 auf-und-ab-bewegt und die Oberform 42 auf-und-ab-bewegt. Die Oberform-Hubvorrichtung 70 kann auch ein Elektromotor oder ein anderer Aktuator sein.
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Die Haltekomponenten-Bewegungseinheit 22 weist Haltekomponenten 80 und eine Haltekomponenten-Antriebsvorrichtung 82 auf. Die Haltekomponenten 80 sind Komponenten zum Halten des im Inneren des zu formenden Formerzeugnisses abzudichtenden Innenbauteils in der Kavität 46. Die Haltekomponenten 80 werden in der vorliegenden Ausführungsform durch zwei Stifte gebildet. Selbstverständlich ist die Anzahl der Haltekomponenten 80 und deren Form nicht hierauf beschränkt. Die Haltekomponenten 80 sind in die Einschiebeöffnungen 42b der Oberform 42 in vertikaler Richtung bewegbar eingeschoben. Das obere Ende der Haltekomponenten-Antriebsvorrichtung 82 ist an der Zwischenplatte 74 befestigt. Das obere Ende der Haltekomponenten 80 ist an der Haltekomponenten-Antriebsvorrichtung 82 befestigt. Die Haltekomponenten-Antriebsvorrichtung 82 ist ebenfalls ein hydraulischer Aktuator, durch dessen Betrieb die Haltekomponenten 80 vertikal bewegt werden. Die Haltekomponenten-Antriebsvorrichtung 82 kann auch ein Elektromotor oder ein anderer Aktuator sein.
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Die Steuervorrichtung 24 ist eine Steuervorrichtung zum Steuern der Doppelformpresse 10, die Hardware wie eine CPU (Hauptprozessor), einen Speicher und eine Speichervorrichtung, und Software aufweist, in der die Speichervorrichtung abgelegt ist, die als Computer fungiert. Die Steuervorrichtung 24 steuert den Betrieb der Doppelformpresse 10 durch die Kooperation von Hardware und Software. Konkret ist die Steuervorrichtung 24 mit dem Heizer 48, der Formbewegungsvorrichtung 50, der Plungerkolben-Antriebsvorrichtung 62, der Oberform-Hubvorrichtung 70 und der Haltekomponenten-Antriebsvorrichtung 82 verbunden und steuert deren Betrieb bzw. Ein- und Ausschaltung.
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Die Steuervorrichtung 24 weist eine Eingabevorrichtung (nicht dargestellt) und eine Ausgabevorrichtung (nicht dargestellt) auf. Die Eingabevorrichtung besteht z. B. aus einer Tastatur und Tasten. Ein Benutzer kann mittels dieser Eingabevorrichtung in die Steuervorrichtung 24 Informationen zum Betreiben der Doppelformpresse 10 eingeben. Die Steuervorrichtung 24 steuert den eingegebenen Informationen folgend den Betrieb der Doppelformpresse 10. Die Ausgabevorrichtung besteht aus einem Display. Die Ausgabevorrichtung stellt durch den Benutzer eingegebene Informationen und den Arbeitsauslastungszustand der Doppelformpresse 10 anzeigende Informationen dar.
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2 bis 9 sind Ansichten, die die Herstellungsschritte eines Formerzeugnisses mittels der Doppelformpresse 10 zeigen. Im Folgenden werden zur Vermeidung einer komplizierten Darstellung in den Figuren die Steuervorrichtung 24 und Verbindungslinien zu den von der Steuervorrichtung 24 gesteuerten Objekten ausgelassen.
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2 ist eine den Einsetzschritt eines Harzmaterials 86 zeigende Ansicht. Die Steuervorrichtung 24 betreibt im hochgefahrenen Zustand der Oberform 42 die Form-Bewegungsvorrichtung 50, sodass die Unterform-Haltekomponente 38 und die auf dieser befestigte Unterform 44 auf der Basis-Führung 40 horizontal bewegt werden. Die Steuervorrichtung 24 betreibt die Form-Bewegungsvorrichtung 50 so lange, bis die Unterform 44 außerhalb der Stützpfeiler 32 positioniert ist. Dadurch ergibt sich oberhalb der Unterform 44 ein geöffneter Raum, sodass das Einsetzen des Harzmaterials 86 vereinfacht wird.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als Harzmaterial 86 ein wärmehärtendes Harzmaterial verwendet. Als Ergebnis der Forschung und Entwicklung durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung wurde bestätigt, dass sich für das Herstellungsverfahren für Formerzeugnisse gemäß der vorliegenden Ausführungsform wärmehärtendes Harz, insbesondere epoxybasiertes wärmehärtendes Harz besonders eignet.
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Die Steuervorrichtung 24 setzt den Plungerkolben 60 derart in Betrieb, dass sich der Plungerkolben 60 vorab an eine untere Rückzugsposition bewegt, um das Einsetzen des Harzmaterials 86 in die Zylinderbohrung 44b zu ermöglichen. In die Zylinderbohrung 44b an der Rückzugsposition des Plungerkolbens 60 wird das Harzmaterial 86 eingesetzt. Dadurch hat die Zylinderbohrung 44b nicht nur die Funktion, die Bewegung des Plungerkolbens 60 zu führen, sondern fungiert auch als Topf zum Aufnehmen des eingesetzten Harzmaterials 86, d. h. als Aufnahmesektion. Bei der vorliegenden Ausführungsform setzt ein Bediener das Harzmaterial 86 in die Zylinderbohrung 44b ein, es kann jedoch auch eine Materialeinsetzvorrichtung zum automatischen Einsetzen einer bestimmten Menge des Harzmaterials 86 in die Zylinderbohrung 44b verwendet werden.
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Die Steuervorrichtung 24 belässt zum Erwärmen des Harzmaterials 86 in der Zylinderbohrung 44b den Heizer 48 eingeschaltet, wenn sich der Plungerkolben 60 an der Rückzugsposition befindet. Folglich beginnt das in die Zylinderbohrung 44b eingesetzte Harzmaterial 86 direkt nach dem Einsetzen zu schmelzen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde ein festes, pulverförmiges Harzmaterial 86 in die Zylinderbohrung 44b eingesetzt. Es ist aber auch möglich, ein festes, pelletförmiges Harzmaterial 86 in die Zylinderbohrung 44b einzusetzen und zu schmelzen, oder auch ein teilweise geschmolzenes Harzmaterial 86 in die Zylinderbohrung 44b einzusetzen.
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Die Steuervorrichtung 24 steuert die Ein-/Ausschaltung des Heizers 48 derart, dass im Inneren der Zylinderbohrung 44b eine bestimmte für das Schmelzen des Harzmaterials 86 erforderliche Temperatur beibehalten wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuervorrichtung 24 die Ein-/Ausschaltung des Heizers 48 derart, dass das Innere der Zylinderbohrung 44b eine Temperatur von 170°C hat. Dafür kann an der Unterform 44 ein Temperatursensor vorgesehen und das Feststellungsergebnis des Temperatursensors an die Steuervorrichtung 24 ausgegeben werden. Die beizubehaltende Temperatur der Zylinderbohrung 44b ist selbstverständlich nicht auf 170°C beschränkt.
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3 ist eine den Montageschritt eines Innenbauteils 88 an der Oberform 42 zeigende Ansicht. Zunächst wird das in dem Formerzeugnis abzudichtende Innenbauteil 88 an der Befestigungskomponente 90 angebracht. In der dargestellten Ausführungsform wird ein Drucksensor als Befestigungskomponente 90 verwendet. Es kann jedoch auch ein anderer Sensor oder ein anderes elektronisches Bauteil als Befestigungskomponente 90 verwendet werden. Durch das Abdichten eines solchen elektronischen Bauteils in dem Formerzeugnis, kann das elektronische Bauteil vor Stößen oder einer Beschmutzung von außen geschützt und die Zuverlässigkeit des elektronischen Bauteils außerordentlich verbessert werden.
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Das Innenbauteil 88 weist auch nach dem Abdichten im Inneren des Formerzeugnisses einen nach außen freiliegenden Kontaktabschnitt auf. Durch diesen Kontaktabschnitt kann dem Innenbauteil 88 auch nach dem Formen des Formerzeugnisses elektrische Leistung zugeführt werden und Daten wie z. B. Feststellungsergebnisse können von dem Innenbauteil 88 empfangen werden. Die Befestigungskomponente 90 befestigt das Innenbauteil 88 z. B. durch ein Greifen des Kontaktabschnitts an der Befestigungskomponente 90.
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Die Befestigungskomponente 90 weist einen Vorsprung mit einer der Befestigungskomponenten-Stützbohrung 44c der Unterform 44 entsprechenden Form auf. Nach dem Befestigen des Innenbauteils 88 an der Befestigungskomponente 90 wird das Innenbauteil 88 an der Unterform 44 durch das Eingreifen des Vorsprungs der Befestigungskomponente 90 in die Befestigungskomponenten-Stützbohrung 44c der Unterform 44 befestigt. In der vorliegenden Ausführungsform befestigt ein Bediener das Innenbauteil 88 an der Befestigungskomponente 90 und befestigt ferner die Befestigungskomponente 90 an der Unterform 44. Es kann jedoch auch eine diese Arbeiten automatisch durchführende Montagevorrichtung verwendet werden. Auch während des Montageschritts des Innenbauteils 88 an der Unterform 44 über die Befestigungskomponente 90 schreitet das Schmelzen des Harzmaterials 86 durch den Heizer 48 voran.
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4 ist eine Ansicht, bei der die Unterform 44 nach dem Einsetzen des Harzmaterials 86 und der Montage des Innenbauteils 88 an der Unterform 44 unter die Oberform 42 bewegt wurde. Nach dem Beenden der Montage des Innenbauteils 88 an der Unterform 44 über die Befestigungskomponente 90 setzt die Steuervorrichtung 24 durch eine Befehlseingabe des Bedieners in die Steuervorrichtung 24 die Form-Bewegungsvorrichtung 50 in Betrieb, sodass die Unterform 44 in horizontaler Richtung bis unter die Oberform 42 bewegt wird. Wird eine Montagevorrichtung verwendet, die den Schritt zum Befestigen des Innenbauteils 88 an der Unterform 44 automatisch durchführt, kann die Steuervorrichtung 24 die Form-Bewegungsvorrichtung 50 auch automatisch, ohne die Befehlseingabe in die Steuervorrichtung 24 durch einen Bediener, in Betrieb setzen, sodass die Unterform 44, wie in 4 dargestellt, unter die Oberform 42 bewegt wird.
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5 ist eine den Schließungsschritt der Form 12 zeigende Ansicht. Wird die Unterform 44 unter die Oberform 42 bewegt, setzt die Steuervorrichtung 24 die Oberform-Hubvorrichtung 70 in Betrieb, sodass die Oberformeinheit 68 abgesenkt, die Oberform 42 auf die Unterform 44 aufgedrückt und die Form 12 geschlossen wird.
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Beim Schließen der Form 12 verbindet sich die obere Kavität 42a der Oberform 42 mit der unteren Kavität 44a der Unterform 44, und im Inneren der Form 12 wird die Kavität 46 gebildet. An der Befestigungskomponente 90 ist auch ein Vorsprung mit einer der Befestigungskomponenten-Stützbohrung 42c der Oberform 42 entsprechenden Form vorgesehen. Beim Schließen der Form 12 greift der Vorsprung der Befestigungskomponente 90 in die Befestigungskomponenten-Stützbohrung 42c der Oberform 42 ein. Dadurch wird durch die Befestigungskomponente 90 mittels der Befestigungskomponenten-Stützbohrung 42c der Oberform 42 und der Befestigungskomponenten-Stützbohrung 44c der Unterform 44 die Form 12 zuverlässig befestigt, und das Innenbauteil 88 im Inneren der Kavität 46 befestigt.
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6 ist eine den Vorrückschritt der Haltekomponenten 80 zeigende Ansicht. Ist das Schließen der Form 12 beendet, setzt die Steuervorrichtung 24 die Haltekomponenten-Antriebsvorrichtung 82 in Betrieb, die die in die Einschiebeöffnungen 42b eingeschobenen Haltekomponenten 80 bis zum Anstoßen an das in der Kavität 46 befestigte Innenbauteil 88 hineindrückt. Das Innenbauteil 88 ist über die Befestigungskomponente 90 an der Form 12 zuverlässig befestigt, sodass das Innenbauteil 88 diese Position auch beim Anstoßen der Haltekomponenten 80 an das Innenbauteil 88 beibehalten kann. Zu diesem Zeitpunkt ist das in die Zylinderbohrung 44b einsetzte Harzmaterial 86 durch den Heizer 48 erwärmt worden und vollständig geschmolzen.
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Durch die Ergebnisse der weiteren Forschung und Entwicklung der Erfinder der vorliegenden Erfindung wurde ermittelt, dass eine bessere Steuerung der Positionsänderung der Haltekomponenten 80 möglich ist, wenn die Haltekomponenten 80 derart gebildet werden, dass sie zumindest an beide Endabschnitte der Breitenrichtung des Innenbauteils 88, d. h. an beide Endabschnitte des Innenbauteils 88 in vertikaler Richtung zu der Papierfläche in 6 anstoßen.
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7 ist eine den Primärdruckschritt zeigende Ansicht. Ist der Vorrückschritt der Haltekomponenten 80 beendet, setzt die Steuervorrichtung 24 die Plungerkolben-Antriebsvorrichtung 62 in Betrieb, sodass der in die Zylinderbohrung 44b eingeschobene Plungerkolben 60 von der Rückzugsposition zur Kavität 46 gerichtet vorrückt und das in die Zylinderbohrung 44b eingesetzte Harzmaterial 86 in die Kavität 46 hineindrückt. Zu diesem Zeitpunkt steuert die Steuervorrichtung 24 die Druckkraft durch die Plungerkolben-Antriebsvorrichtung 62 derart, dass das Harzmaterial 86 mittels des Primärdrucks in Form eines zum Ausbreiten des Harzmaterials 86 in der Kavität 46 ausreichenden Drucks in die Kavität 46 hineingedrückt wird. Dadurch kann sich aus der Richtung des Plungerkolbens 60 gesehen auch auf der entgegengesetzten Seite des Innenbauteils 88 das Harzmaterial 86 ausbreiten. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Harzmaterial 86 mit einem Druck von 1 bis 25 MP (Megapascal) als Primärdruck in die Kavität 46 hineingedrückt. Selbstverständlich ist der Primärdruck nicht hierauf beschränkt.
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Da zu diesem Zeitpunkt das Innenbauteil 88 in der der Zylinderbohrung 44b und dem Plungerkolben 60 entgegengesetzten Richtung an die Haltekomponenten 80 anstößt, kann eine Positionsänderung durch das aufgrund des Hereindrückens durch den Plungerkolben 60 von der Zylinderbohrung 44b in die Kavität 46 einströmende Harzmaterial 86 unterdrückt werden.
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8 ist eine den Sekundärdruckschritt zeigende Ansicht. Nach Ablauf einer zum Ausbreiten des Harzmaterials 86 in der Kavität 46 ausreichenden Zeit steuert die Steuervorrichtung 24 die Druckkraft durch die Plungerkolben-Antriebsvorrichtung 62 derart, dass das Harzmaterial 86 in die Kavität 46 mit einem zum Härten des Harzmaterials 86 in der Kavität 46 erforderlichen Sekundärdruck hineingedrückt wird, wobei der Sekundärdruck höher ist als der Primärdruck. Dadurch wird die Härtung des Harzmaterials 86 in der Kavität 46 gefördert. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Harzmaterial 86 mit einem Druck von 25 bis 27 MP (Megapascal) als Sekundärdruck in die Kavität 46 hineingedrückt. Selbstverständlich ist der Sekundärdruck nicht hierauf beschränkt. Da zu diesem Zeitpunkt das Innenbauteil 88 durch die Haltekomponenten 80 und die Befestigungskomponente 90 in der Kavität 46 gehalten wird, und sich außerdem das Harzmaterial 86 bereits im gesamten Bereich der Kavität 46 ausgebreitet hat, wird eine Positionsänderung aufgrund des Sekundärdrucks unterdrückt.
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9 ist eine den Herausziehschritt der Haltekomponenten 80 zeigende Ansicht. Die Steuervorrichtung 24 setzt in dem Sekundärdruckschritt die Haltekomponente-Antriebsvorrichtung 82 in Betrieb, die die Haltekomponenten 80 aus der Kavität 46 herauszieht. Als Ergebnis der weiteren Forschungen und Entwicklung der Erfinder der vorliegenden Erfindung wurde ermittelt, dass sich durch das Herausziehen der Haltekomponenten 80 aus der Kavität 46 zu einem Zeitpunkt, wenn sich das Harzmaterial 86 im gesamten Inneren der Kavität 46 ausgebreitet hat und die Härtung des Harzmaterials 86 fortgeschritten ist, eine Positionsänderung des Innenbauteils 88 in großem Umfang unterdrücken lässt. Infolgedessen wurde ermittelt, dass durch das Herausziehen der Haltekomponenten 80 aus der Kavität 46 während des Sekundärdruckschritts das Innenbauteil 88 durch die Harzkomponente 86 direkt abgedichtet werden kann.
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Ferner wurde als Ergebnis der weiteren Forschungen und Entwicklung der Erfinder der vorliegenden Erfindung auch ermittelt, dass durch das Herausziehen des Innenbauteils 88 aus der Kavität 46 während des Sekundärdruckschritts, also während der Härtung des Harzmaterials 86, in den Raum, in dem sich das Innenbauteil 88 befunden hat, Harzmaterial 86 eingefüllt und abgedichtet werden kann. Es wurde ebenfalls ermittelt, dass hierdurch der Einfluss durch das Eindrücken der Haltekomponenten 80 auf das Formerzeugnis in großem Umfang reduziert werden können.
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Um den Einfluss durch die Haltekomponenten 80 auf das Formerzeugnis noch weiter zu reduzieren, lässt die Steuervorrichtung 24 die Haltekomponenten 80 an einer Stelle, an der die Vorderendseite der Haltekomponenten 80 mit der Innenseite der Kavität 46 bündig abschließen anhalten und diese Position halten.
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10 ist eine den Öffnungsschritt der Form 12 nach dem Formen eines Formerzeugnisses 100 zeigende Ansicht. Nach Ablauf einer für die Härtung des Harzmaterials 86 ausreichenden Zeit setzt die Steuervorrichtung 24 die Oberform-Hubvorrichtung 70 in Betrieb, sodass die Oberformeinheit 68 angehoben, die Oberform 42 von der Unterform 44 entfernt und die Form 12 geöffnet wird. Dadurch wird das Formerzeugnis 100 aus der oberen Kavität 42a gelöst und ferner wird der obere Vorsprung der Befestigungskomponente 90 aus der Befestigungskomponenten-Stützbohrung 42c gelöst.
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11 ist eine den Entnahmeschritt des Formerzeugnisses 100 zeigende Ansicht. Nach dem Öffnen der Form 12 setzt die Steuervorrichtung 24 die Form-Bewegungsvorrichtung 50 in Betrieb, die die Unterform 44 wieder in horizontaler Richtung bis Außenseite der Stützpfeiler 32 bewegt. Durch das Bewegen der Unterform 44 bis zu dieser Position, kann das Formerzeugnis 100 leicht entnommen werden.
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Das Formerzeugnis 100 kann dadurch erzielt werden, dass gleichzeitig mit der Entnahme des Formerzeugnisses 100 aus der unteren Kavität 44a der Unterform 44, der untere Vorsprung der Befestigungskomponente 90 aus der Befestigungskomponenten-Stützbohrung 44c der Unterform 44 entnommen wird und ferner von dem Formerzeugnis 100 die Befestigungskomponente 90 abgelöst wird.
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12 (a) ist eine Frontansicht des Innenbauteils 88 und 12 (b) eine Seitenansicht des Innenbauteils 88. Wie vorstehend beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Drucksensor als Innenbauteil 88 verwendet. Das Innenbauteil 88 ist mit einem Kontakt aus Metall für die Stromversorgung und den Datentransfer versehen.
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13 (a) ist eine Frontansicht des Formerzeugnisses und 13 (b) eine Seitenansicht des Formerzeugnisses. Auf diese Weise kann mittels der vorliegenden Ausführungsform ein Formerzeugnis 100 durch ein direktes Abdichten des Innenbauteils 88 in Harz erzielt werden. Dadurch können die Herstellungszeit des Formerzeugnisses 100 verkürzt und die Herstellungskosten reduziert werden.
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Vorstehend wurde die vorliegende Erfindung anhand einer Ausführungsform erläutert, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, sondern auch eine geeignete Kombination oder ein Austausch von Strukturen der Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung umfasst sind. Ferner ist basierend auf den Kenntnissen des Fachmanns ein geeigneter Austausch der Reihenfolge der Kombinationen oder Verarbeitungen in der vorliegenden Ausführungsform sowie der Zusatz von Modifikationen wie z. B. verschiedene Konstruktionsvarianten zu der Ausführungsform möglich und kann eine Ausführungsform, bei der eine derartige Modifikation vorgenommen wurde, ebenfalls von der vorliegenden Erfindung umfasst werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Doppelformpresse
- 12
- Form
- 24
- Steuervorrichtung
- 42
- Oberform
- 42a
- obere Kavität
- 42b
- Einschiebeöffnung
- 42c
- Befestigungskomponenten-Stützbohrung
- 44
- Unterform
- 44a
- untere Kavität
- 44b
- Zylinderbohrung
- 44c
- Befestigungskomponenten-Stützbohrung
- 46
- Kavität
- 48
- Motor
- 50
- Form-Bewegungsvorrichtung
- 60
- Plungerkolben
- 62
- Plungerkolben-Antriebsvorrichtung
- 68
- Oberformeinheit
- 70
- Oberform-Hubvorrichtung
- 80
- Haltekomponente
- 82
- Haltekomponenten-Antriebsvorrichtung
- 86
- Harzmaterial
- 88
- Innenbauteil
- 90
- Befestigungskomponente
- 100
- Formerzeugnis
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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