DE10224708C1 - Zusammenfallbarer Kern für Spritzwerkzeuge - Google Patents

Abstract

Zusammenfallbarer Kern für Spritzwerkzeuge, durch den beim Spritzen von Formteilen aus Kunststoff oder Druckguss wenigstens eine Innenhinterschneidung (24) einformbar ist. Der Kern (16) ist umfangseitig mit seinem freien Ende zu sich einander nähernden Steuerflächen (40, 40'; 42, 42') ausgestattet, denen jeweils ein in einem Führungskörper (34) radial zur Kernachse verstellbares Formelement (28, 30) zugeordnet ist, die bei Verstellung des Steuergliedes (32) in Richtung auf das herzustellende Formteil (18) aus einer radial inneren Entformungsstellung in eine radial äußere Einformstellung zur Formung der Innenhinterschneidung (24) steuerbar und bei Rücksteuerung des Steuergliedes (32) in seine Ausgangsstellung durch dasselbe in ihre Entformungsstellung steuerbar sind. DOLLAR A Dem Steuerglied (32) sind zwei Paare von Formelementen (28, 30) zugeordnet, von denen im Führungskörper (34) in Umfangsrichtung der einzuformenden Innenhinterschneidung (24) abwechselnd jeweils eine der zu verschiedenen Elementenpaaren gehörenden Formelemente (28 bzw. 30) vorgesehen ist. Über Führungsmittel (54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68) sind benachbarte Formelemente (28, 30) gegenseitig derart verschiebbar in Eingriff, dass die sich jeweils mit einer Steuerfläche (40, 40') des Steuergliedes (32) in Eingriff befindenden Formelemente (30) durch das Steuerglied (32) zunächst aus der Entformungsstellung in Richtung auf das zu spritzende Formteil (18) in eine mit dem benachbarten, dabei zugleich aus seiner ...

Description

Die Erfindung betrifft einen zusammenfallbaren Kern für Spritzwerkzeuge zum Spritzen von Formteilen aus Kunststoff oder Druckguss, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruchs 1.

Ein solcher Werkzeugkern, mit dessen Hilfe sich beim Spritzen eines Formteils wenigstens eine Innenhinterschneidung einformen lässt, ist bekannt.

Die in ein spritztechnisch herzustellendes Formteil eine Innenhinterschneidung einformenden Formelemente des Kernes sind in einer Führungsplatte des Spritzwerkzeuges radial zur Kernachse verschiebbar geführt und mit jeweils einer Steuerfläche eines sich in Richtung auf das zu spritzende Formteil konisch verjüngenden Steuergiledes in Eingriff.

Die Formelemente weisen, im Längsschnitt betrachtet, außenseitig eine Kontur auf, die einer gewünschten Umfangsausbildung einer Innenhinterschneidung an einem zu spritzenden Formteil die Form verleihen. Die spezielle Ausbildung der Formelemente erfordert eine entsprechend schlanke Gestalt des Steuergliedes, woraus ein eng begrenzter Tiefenbereich für einzuformende Innenhinterschneidungen resultiert.

Aus der DE 100 44 626 A1 ist ein Kern für ein Spritzguss­ werkzeug bekannt geworden, der mehrteilig ausgebildet und dessen Querschnitt reduzierbar ist.

Ausgehend von der eingangs erläuterten Konstruktion eines zusammenfallbaren Kernes in einer im Oberbegriff des Anspruchs 1 erläuterten Ausbildung, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kernkonstruktion anzugeben, die in zu spritzende Formteile Hinterschneidungen mit relativ großen Radialabmessungen einzuformen gestattet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Kernkonstruktion bewegen sich zu Beginn eines Arbeitsspieles die sich mit den Steuerflächen des Steuergliedes in Eingriff befindenden Formelemente zunächst gemeinsam mit dem Steuerglied in Richtung auf das Formnest des Spritzwerkzeuges und schieben dabei die ihnen benachbarten Formelemente im Führungskörper in radialer Richtung zur Kernachse in eine definierte Einformstellung. Ist diese erreicht, ermöglichen die zwischen benachbarten Formelementen vorgesehenen und diese gegenseitig verschiebbar miteinander in Eingriff haltenden Führungsmittel, dass zwischen sich in gleicher Richtung weiter bewegendem Steuerglied und den sich mit diesem in Eingriff befindlichen Formelementen eine Relativbewegung stattfinden kann, in dem diese Formelemente durch die schrägen Steuerflächen schließlich radial zur Kernachse in eine definierte Einformstellung gedrängt werden.

In der endgültigen Einformstellung aller Formelemente schließen diese mit einem an ihrer dem Formnest zugekehrten Stirnseite angeformten Teil einer Einformkontur plan ab, die einem Umfangsabschnitt einer in ein Formteil einzuformenden Innenhinterschneidung entspricht.

Weil zu Beginn dieses Arbeitsspiels, wie oben erläutert, ein Teil der Formelemente mit dem Steuerglied gemeinsam in Richtung auf das Formnest zubewegt wird, und erst in der Endphase des Arbeitsspiels eine Relativbewegung zwischen diesen Teilen stattfindet, kann das Steuerglied mit relativ kurzen Schrägflächen ausgestattet werden, deren Winkel zur Längsachse des Steuergliedes sich entsprechend gewünschter Radialtiefen von einzuformenden Innenhinterschneidungen in weiten Grenzen variieren lässt.

Eine mit einem Minimum an technischem Aufwand zu verwirklichende Kernkonstruktion ist Gegenstand des Anspruches 2, wobei eine zu bevorzugende, steuergliedseitige Führung des einen Paares von Formelementen sowie sich durch technische Einfachheit auszeichnende Führungsmittel für den gegenseitigen, verschiebbaren Eingriff benachbarter Formelemente beider Elementenpaare, die zugleich eine Änderung der Bewegungsrichtung des einen, durch das Steuerglied verschiebbaren Elementenpaares aus seiner Zwischenstellung in radialer Richtung in seine Einformstellung bewirken, in Anspruch 3 erläutert ist.

In diesem Falle ist das Steuerglied vorteilhaft gemäß Anspruch 4 auszulegen, so dass sowohl dessen Führungsflächen im Führungskörper als auch dessen das eine Paar von Formelementen steuernden Schrägflächen eben auszubilden sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein den erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeugkern aufweisendes und in zueinander senkrecht liegenden, die Kernachse enthaltenden Ebenen geschnittenes Spritzwerkzeug in geöffnetem Zustand, dessen Kern zum Entformen in seine Ausgangsstellung zurückgesteuert ist,

Fig. 1a einen Längsschnitt eines im Spritzwerkzeug zu spritzenden Formteils,

Fig. 2 eine Darstellung des geschnittenen Werkzeugschiebers, aus der die Stellung der Formelemente und des Steuergliedes des Kernes in deren Entformungsstellung, entsprechend Fig. 1, ersichtlich ist,

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 2, wobei sich das Steuerglied in einer Zwischenstellung befindet, in der das eine der gezeigten Formelemente bereits in seine definierte Einformstellung gesteuert ist, während das andere, sich mit diesen in Eingriff befindende Formelement noch seine Entformungsstellung einnimmt,

Fig. 4 eine Darstellung der Komponenten des Werkzeugkernes, in deren endgültigen Einformposition,

Fig. 5 und 6 jeweils eine perspektivische Darstellung der dem Steuerglied jeweils paarweise zugeordneten Formelemente,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Steuergliedes.

Das gezeigte Spritzwerkzeug weist zwei Werkzeughälften auf, von denen die eine einen als ganzes mit 10 bezeichneten Werkzeugschieber und die andere eine Formplatte 12 bildet. Der Werkzeugschieber 10 weist einen vorzugsweise kühlbaren, als ganzes mit 16 bezeichneten Formkern auf. Fluchtend zum Formkern 16 ist in die Formplatte 12 eine der Außenkontur eines beispielsweise aus Kunststoff zu spritzenden Formteils 18 (Fig. 1) entsprechende Ausnehmung 20 eingeformt, die durch Zusammenschieben beider Werkzeughälften 10 und 12 gemeinsam mit dem Formkern 16 ein Formnest definiert.

Mit Hilfe des vorliegenden Ausführungsbeispieles soll als Formteil beispielsweise eine in Fig. 1a gezeigte, zylindrische, am einen offenen Stirnende einen Außenringbund 22 mit einer in diesen eingeformten, kreisförmigen Innenringnut 24 (Innenhinterschneidung) aufweisende Buchse 18 gefertigt werden, deren Innendurchmesser größer ist als der Buchseninnendurchmesser.

Selbstverständlich kann die Innenhinterschneidung jede denkbare Umfangsform aufweisen und abschnittweise gegebenenfalls noch mit entsprechenden Radialvertiefungen ausgestattet sein.

Der Formkern 16 setzt sich aus einer Vielzahl von Kernkomponenten, nämlich aus einem mit der Ausnehmung 20 der Formplatte 12 in Eingriff bringbaren Kernschaft 26 und einer Vielzahl von diesem an dessen der Formplatte 12 zugekehrten Vorderende zugeordneten, radial beweglichen Formbacken 28 und 30 zur Formung des Außenringbundes 22 und dessen Innenringnut 24 zusammen, wobei beim vorliegenden Ausführungsbeispiel vorzugsweise jeweils paarweise einander gegenüberliegend solche Formbacken 28, 30 vorgesehen sind. Die Formbacken 28 bzw. 30 jedes Backenpaares sind in spiegelbildlicher, gleicher Ausführungsform vorgesehen (vgl. Fig. 2 bis 4), die durch ein Steuerglied 32 ansteuerbar sind. Dasselbe ist in einer zur Kernachse koaxialen Führungsbuchse 34 des Werkzeugschiebers 10 vorzugsweise hydraulisch verschiebbar geführt, was beispielsweise über zwei aus einem die Führungsbuchse 34 sowie die Formbacken 28, 30 aufnehmenden Aufnahmekörper 36 rückseitig herausgeführte Betätigungsstangen 38 bewerkstelligt wird.

Das Steuerglied 32 ist des Weiteren vorzugsweise von einem hinteren Schaftabschnitt 26' des Kernschaftes 26 durchsetzt, über den dem Kernschaft 26 Kühlmedium zuführbar ist. Außerdem ist das Steuerglied 32 aus einer hinteren Ausgangsstellung (Fig. 1 und 2) in eine vordere Positionierstellung steuerbar, in der das vordere Stirnende des Steuergliedes 32 mit den sich aus ihrer Entformungsstellung (Fig. 2) bezogen auf die Kernachse, radial nach außen in ihre Einformstellung (Fig. 4) gesteuerten Formbacken beider Backenpaare 28, 30 vorzugsweise plan abschließt.

Die in symmetrischer Ausbildung paarweise einander gegenüber liegenden Formbacken 28, 30 weisen an ihrer der hinteren Ringstirnfläche 26' des Kernschaftes 26 zugekehrten, vorderen Stirnseite jeweils ein angeformtes Formsegment 28' bzw. 30' auf, mit deren Hilfe gemeinsam mit einer in die ihnen zugekehrte Stirnfläche der Formplatte 12 eingeformten Radialerweiterung 21 (Fig. 1) ihrer Ausnehmung 20 die Innen- und Außenkontur des Außenringbundes 22 des herzustellenden, buchsenförmigen Formteils 18 formbar sind.

Dem Steuerglied 32 sind, wie oben ausgeführt, insgesamt vier Formbacken 28, 30 zugeordnet, wobei es in dessen vorderem Endbereich zu deren Radialverstellung mit einer entsprechenden Anzahl voneinander gegenüberliegenden, vorzugsweise ebenen Schrägflächen 40, 40' bzw. 42, 42' ausgestattet ist, die sich in Richtung auf die Formplatte 12 einander nähern (Fig. 7). Vorzugsweise weist das Steuerglied 32 einen quadratischen Querschnitt auf, und ist in einem dessen Umfangsform aufweisenden Führungsdurchbruch 44 der Führungsbuchse 34 geführt (Fig. 2).

Die Formbacken 30 verjüngen sich in Richtung auf die Formplatte 12 keilförmig und sind mittels einer Schwalbenschwanzführung entlang den Schrägflächen 40, 40' des Steuergliedes 32 geführt. Vorzugsweise ist hierzu jeweils eine im Querschnitt T-förmige Führungsleiste 46 bzw. 48 an eine der Schrägflächen 40 bzw. 40' angeformt und formschlüssig mit einer entsprechenden T-Nut 50 der zugeordneten Formbacke 30 in Eingriff (Fig. 5 und 7).

Die beiden Formbacken 28 verjüngen sich in zur Formplatte 12 entgegengesetzter Richtung keilförmig und sind längs jeweils einer der Seitenflächen 50, 52 der benachbarten Formbacken 30 mittels Führungsmitteln geführt, die an den Formbacken 28 gleichfalls eine im Querschnitt T-förmige Führungsleiste 54 umfassen, die von seitlich an die Formbacken 30 erhaben angeformten Leisten 56, 58, untergriffen ist.

Die Führungsmittel weisen außerdem für jede benachbarte Formbacke 30 in gegenseitig symmetrischer Zuordnung Führungsnuten 60 bzw. 60' auf, die vorzugsweise jeweils zwei zueinander parallele und sich schräg in Richtung auf die Formplatte 12 erstreckende Nutabschnitte 62 und 62' aufweisen, die jeweils in einen Nutabschnitt 64 übergehen, der sich parallel zur zugekehrten Stirnwand der Formplatte 12 erstreckt. Mit diesen Nutabschnitten 62, 62' stehen an die Seitenflächen 50, 52 der Formbacken 30 angeformte Kulissensteine bildende Ansätze 66, 68 in Eingriff, die gemeinsam, was unten erläutert wird, im Verlaufe der Einstellbewegung der Formbacken 30 gemeinsam mit den Nutabschnitt 64 in Eingriff kommen.

Mit 70 ist ein durch zueinander senkrechte Führungsflächen begrenzter, der Führungsbuchse 34 vorgeordneter Aufnahmeraum des Aufnahmekörpers 36 bezeichnet, in den die beiden Paare von Formbacken 28, 30 radial zur Kernachse verschiebbar integriert sind.

Für das im Zuge der Herstellung des Formteils 18 an dasselbe erfolgende Anformen des Außenringbundes 22 sowie das Einformen der Innenringnut 24 arbeitet das erläuterte Spritzwerkzeug und insbesondere dessen zusammenfallbarer Formkern 16 folgendermaßen:
Zu Beginn einer Spritzoperation sind die vier Formbacken 28, 30 sowie das Steuerglied 32 in ihre, in Fig. 4 dargestellte Einformstellung gesteuert, in der sie mit der Trennebene des geschlossenen Spritzwerkzeuges plan abschließen. Ihre Formsegmente 28', 30' bilden somit gemeinsam einen von deren vorderer Stirnseite erhaben abragenden, über 360° geschlossenen Formkörper zur Formung von Außenringbund 22 und Innenringnut 24.

Nach erfolgtem Einspritzen und Erstarren des Kunststoffs fährt der Werkzeugschieber 10 relativ zur Formplatte 12 in die Werkzeugoffenstellung zurück. Um dies zu ermöglichen, sind zunächst die Formbacken 28, 30 radial in ihre in Fig. 2 gezeigte Entformungsstellung zu steuern.

Die Abfolge ihrer Radialbewegungen ist in den Fig. 2 und 3 veranschaulicht, die durch Axialverstellung des Steuergliedes 32 veranlasst werden. Letzteres wird hierzu zunächst in eine Zwischenstellung zurückgezogen (Fig. 3), wodurch über die Schrägführung der beiden Formbacken (30) entlang der Schrägflächen 40, 40' und deren Führungsleiste 46 bzw. 48 des Steuergliedes 32 eine Mitnahme dieser Formbacken 30, radial nach oben bzw. unten erfolgt (Fig. 3). Diese zu den noch in ihrer Einformstellung verbleibenden Formbacken 28 erfolgende radiale Backenbewegung wird möglich, indem sich die Kulissensteine bildenden Ansätze 66, 68 nur entlang der zur Werkzeugtrennebene parallelen Nutabschnitte 64 der Formbacken 28, 28' verlagern können.

In der erwähnten Zwischenstellung des Steuergliedes 32 haben die Ansätze 66, 68 das geschlossene innere Nutende des Nutabschnittes 64 erreicht, so dass bei einer sich kontinuierlich fortsetzenden, weiteren Axialbewegung des Steuergliedes 32 nunmehr über die Leisten 56, 58 der Formbacken 30 die Formbacken 28 radial nach innen in ihre Entformungsstellung verschoben bzw. gezogen werden. Dies wird dadurch möglich, da sich die Ansätze 66, 68 der Formbacken 30 nunmehr entlang den Nutabschnitten 62, 62' der Formbacken 28 bewegen können.

In der maximalen Entformungsstellung nehmen die Teile 28, 30, 32 die in Fig. 2 gezeigte Lage zueinander ein, wobei die Führungsleisten 46, 48 des Steuergliedes 32 in dessen hinteren Ausgangsstellung in jeweils eine obere bzw. untere stirnseitige Ausnehmung 72 der Führungsbuchse 34 eingreifen.

Um die Formbacken 28, 30 paarweise in ihre Einformstellung zu steuern, führen diese, initiiert durch das Steuerglied 32, die beschriebenen Assynchronbewegungen in ungekehrter Reihenfolge aus.

Es ist hierzu aber auch denkbar, die Formbacken 28, 30 unabhängig von einem Steuerglied 32 druckmediumgesteuert entsprechend zu verschieben, was allerdings einen größeren technischen Aufwand erforderlich machen würde.

Claims (4)

1. Zusammenfallbarer Kern für Spritzwerkzeuge zum Spritzen von Formteilen aus Kunststoff oder Metall, in die beim Spritzen mittels des Kerns (16) wenigstens eine Innenhinterschneidung (24) einformbar ist, mit einem innerhalb eines Führungskörpers (34) relativ zum Kern (16) in dessen Achsrichtung verstellbaren Steuerglied (32), das zumindest auf einem Teil seiner Länge umfangsseitig sich zu seinem freien Ende hin einander nähernde Steuerflächen (40, 40'; 42, 42') aufweist, denen jeweils ein im Führungskörper (34) radial zur Kernachse verstellbares Formelement (28, 30) zugeordnet ist, das bei Verstellung des Steuergliedes (32) in Richtung auf das herzustellende Formteil (18) aus einer radial inneren Entformungsstellung in eine radial äußere Einformstellung zur Formung der Innenhinterschneidung (24) steuerbar und bei Rücksteuerung des Steuergliedes (32) in seine Ausgangsstellung durch dasselbe in ihre Entformungsstellung zurücksteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem Steuerglied (22) mindestens zwei Paare von Formelementen (28, 30) zugeordnet sind, von denen im Führungskörper (34) in Umfangsrichtung der einzuformenden Innenhinterschneidung (24) abwechselnd jeweils eines der zu verschiedenen Elementenpaaren gehörenden Formelemente (28 bzw. 30) vorgesehen und über Führungsmittel (54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68) gegenseitig verschiebbar in Eingriff sind, dass jeweils ein Formelement (28) von einander benachbarten und miteinander verschiebbar verbundenen Formelementen (28, 30) im Führungskörper (34), bezogen auf die Achse des zu spritzenden Formteils (18), ausschließlich radial und das andere Formelement (30) an einer Steuerfläche (40 bzw. 40') des Steuergliedes (32) verschiebbar geführt sind derart, dass die sich jeweils mit einer Steuerfläche (40 bzw. 40') des Steuergliedes (32) in Eingriff befindenden Formelemente (30) durch das Steuerglied (32) zunächst aus ihrer Entformungsstellung in Richtung auf das zu spritzende Formteil (18) in eine mit dem benachbarten, zugleich aus seiner Entformungsstellung radial in dessen Einformstellung mitgenommenen Formelement (28) plan abschließende Zwischenstellung mitnehmbar und anschließend bei sich fortsetzender Axialbewegung des Steuergliedes (32) durch die Schräge seiner Steuerfläche (40 bzw. 40') in ihre radial äußerer Einformstellung steuerbar sind.

2. Zusammenfallbarer Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz von zwei Paaren von Formelementen (28, 30) jeweils zueinander gehörende Formelemente (28, 30) in einem von zwei zueinander senkrechten, die Kernachse enthaltenden Ebenen begrenzten Bereich vorgesehen sind, wobei deren die Spritzform bildende Abschnitte dem Steuerglied (32) jeweils einander gegenüberliegend zugeordnet sind.

3. Zusammenfallbarer Kern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einer schrägen Steuerfläche (40, 40') des Steuergliedes (32) zusammenwirkenden Formelemente (30) mit diesen über eine sich in Richtung auf das zu spritzende Formteil (18) verjüngende Schwalbenschwanzführung (46, 48, 50) in Eingriff sind und dass die Führungsmittel zur gegenseitig verschiebbaren Verbindung benachbarter Formelemente (28, 30) jeweils mindestens eine Führungsnut für das Zusammenwirken mit dem durch das Steuerglied (32) verstellbaren Formelement (30) aufweisen, die zwei Nutabschnitte (62, 64) umfasst, von denen sich der eine Nutabschnitt (62 bzw. 62') in der Richtung des vom Steuerglied (32) bei dessen axialer Bewegung mitgeführten Formelements (30) und der andere Nutabschnitt (64) parallel zu der Richtung erstreckt, in der dieses Formelement (30) durch das Steuerglied (32) aus einer Zwischenstellung radial in seine Einformstellung bewegbar ist.

4. Zusammenfallbarer Kern nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (32) im Querschnitt quadratisch und dessen beiden Paaren von Formelementen (28, 30) zugeordneten Steuerflächen (40, 40', 42, 42') einen Kegelstumpf definieren.