-
Die
Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung von Gehäusen für elektronische
Schaltungen, insbesondere zur Herstellung von Spritzgussteilen für solche
Gehäuse,
das für
verschiedene Gehäusegrößen verwendet
werden kann.
-
Mit
dem fortschreitenden Einsatz elektronischer Schaltungen auf allen
Gebieten der Technik wird auch der Bedarf an Gehäusen für solche elektronischen Schaltungen
immer größer. Vorzugsweise werden
solche Gehäuse
als Spritzgussteile aus Kunststoff hergestellt.
-
Herkömmliche
Spritzgusswerkzeuge zur Herstellung von solchen Gehäusen umfassen
mindestens zwei Werkzeugteile, die zum Spritzgießen lösbar zusammengefügt werden.
Dabei verfügt
das eine Werkzeugteil im Allgemeinen über eine konvexe Fläche und
das andere Teil über
eine konkave Fläche.
Diese Flächen
sind so gestaltet, dass beide Werkzeugteile im zusammengefügten Zustand
einen Hohlraum einschließen,
der die Gestalt und das Volumen des zu fertigenden Gehäuseteils
definiert. In einer einfachen Form hat das zu fertigende Gehäuseteil
eine flache, meist im Wesentlichen rechteckige Wannenform. Zwei
gleichartige Gehäuseteile,
die sich jedoch meist zumindest in der Gestaltung des Randbereichs
unterscheiden, damit die Gehäuseteile nahtlos
fügbar
sind und das Gehäuse
eine wirksame Abschirmung elektromagnetischer Strahlung gewährleistet,
ergeben zusammengefügt
das Gehäuse, in
dem die elektronische Schaltung untergebracht wird. Zum Entfernen
des gefertigten Gehäuseteils können beide
Werkzeugteile voneinander getrennt werden, so dass das Gehäuseteil
entnommen werden kann.
-
Ein
derartig gefertigtes Gehäuses
dient zur Aufnahme einer elektronischen Schaltung sowie zum Schutz
der Schaltung vor negativen äußeren Einflüssen, wie
Nässe,
Wärme,
usw. Darüber
hinaus hat das Gehäuse
die Funktion, die elektromagnetische Verträglichkeit der elektronischen
Schaltung sicherzustellen. Dazu werden die Gehäuseteile üblicherweise im Hochvakuum
metallisiert oder mit Leitlack beschichtet. Um eine wirksame Abschirmung
von elektromagnetischer Strahlung nach innen und außen zu gewährleisten,
bedarf es großer
Genauigkeit bei der Herstellung der Gehäuseteile, da Spalten zwischen den
Gehäuseteilen
aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten als Schlitzantennen wirken,
die die Abschirmungswirkung des Gehäuses herabsetzen.
-
Die
geforderte hohe Genauigkeit kann erzielt werden, indem die Gehäuseteile
im Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt werden. Ein Nachteil
des Spritzgießens
besteht darin, dass die Werkzeuge sehr kostenintensiv sind und meist
nur für
eine bestimmte elektronische Schaltung verwendet werden können.
-
Beispiele
solch einer elektronischen Schaltung sind Steuergeräte und Leistungsverteiler,
wie sie beispielsweise im Fahrzeugbau benötigt werden. Abhängig von
der Fahrzeugausstattung bzw. bei verschiedenen Fahrzeugtypen haben
diese Steuergeräte
oder Leistungsverteiler unterschiedliche Funktionsumfänge. Dadurch
bedingt werden verschiedene Größen von
Leiterplatten und damit auch verschiedene Größen von Gehäusen benötigt.
-
Die
Komplexität
der elektronischen Schaltung/en, die in solchen Gehäusen untergebracht
werden muss/müssen,
bringt es mit sich, dass ein einmal konstruiertes und hergestelltes
Gehäuse
nicht für
andere elektronische Schaltungen verwendet werden kann, da sich
Parameter wie beispielsweise Leiterplattengröße und -form, Lage der elektrischen
Anschlüsse
sowie Befestigungspunkte von Schaltungstyp zu Schaltungstyp unterscheiden.
-
Daraus
resultiert, dass für
jede elektronische Schaltung ein spezielles Gehäuse hergestellt werden muss,
für das
jeweils ein separates Spritzgusswerkzeug erforderlich ist. Somit
entstehen für
den Hersteller jedes Mal aufs Neue hohen Kosten für ein Spritzgusswerkzeug.
-
Ausgehend
von dieser Problematik stellt sich die vorliegende Erfindung die
Aufgabe, ein Spritzgusswerkzeug bereitzustellen, dass für die Herstellung
von Gehäuseteilen
für mehrere
verschiedene elektronische Schaltungen bzw. Leiterplatten verwendet
werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe gelöst durch
ein Spritzgusswerkzeug mit den Merkmalen des Hauptanspruches; vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den untergeordneten Ansprüchen beschrieben.
-
Das
erfindungsgemäße Spritzgusswerkzeug besteht
in bekannter Weise aus mindestens zwei Werkzeugteilen, die im zusammengefügten Zustand einen
Hohlraum einschließen,
der die Gestalt und das Volumen des zu fertigenden Gehäuseteils
definiert. Im Unterschied zu den bisher bekannten Spritzgusswerkzeugen
sind die beiden Werkzeugteile modular aufgebaut. Beide Werkzeugteile
bestehen aus einem ein- oder mehrteiligen Grundmodul und einem oder
mehreren ein- oder mehrteiligen Erweiterungsmodulen, das oder die
mit dem jeweiligen Grundmodul lösbar
verbindbar sind.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält das Spritzgusswerkzeug
zwei einteilige Grundmodule. Dabei verfügt das eine Grundmodul über eine
konvexe Fläche,
die die innere Gestalt eines wannenförmigen Gehäuseteils mit im wesentlichen
rechteckiger Grundfläche
mit einer bestimmten Breite und Länge und mit Seitenwänden einer
bestimmten Höhe
definiert. Dieses Grundmodul wird im Folgenden auch als Patrize
bezeichnet. Das andere Grundmodul verfügt über eine konkave Fläche, die die äußere Gestalt
eines wannenförmigen
Gehäuseteils
mit im wesentlichen rechteckiger Grundfläche mit einer bestimmten Breite,
einer bestimmten Länge und
einer bestimmten Höhe
definiert. Dieses Grundmodul wird im Folgenden auch als Matrize
bezeichnet.
-
Dabei
sind die Maße
beider Grundmodule so aufeinander abgestimmt, dass sie im zusammengefügten Zustand
zwar prinzipiell zur Herstellung eines wannenförmigen Gehäuseteils mit im wesentlichen rechteckiger
Grundfläche
mit Seitenwänden
einer bestimmten Höhe
geeignet sind, wobei jedoch mindestens eines der beiden Maße Länge oder/und
Breite der Grundfläche
des wannenförmigen
Gehäuseteils
zwischen beiden Grundmodulen deutlich unterschiedlich ist, wobei
stets an demjenigen Grundmodul, das die konvexe Fläche aufweist,
das entsprechende Maß kleiner
ist als an demjenigen Grundmodul, das die konkave Fläche aufweist.
Dies ist die Bedingung, damit sich beide Grundmodule zusammenfügen lassen
und zwischen ihnen ein Hohlraum verbleibt, der die Gestalt und das
Volumen des zu fertigenden Gehäuseteils
definiert.
-
Das
Spritzgusswerkzeug verfügt
in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform über mindestens zwei ein- oder
mehrteilige Zusatzmodule, von denen jedes mit je einem Grundmodul
lösbar
verbindbar sind. Dabei ist das eine Zusatzmodul so gestaltet, dass
es das Grundmodul mit der konvexen Fläche so ergänzt, dass die konvexe Fläche in der Raumrichtung
oder den Raumrichtungen verlängert wird,
in der oder denen sich die Grundmodule deutlich voneinander unterscheiden
und dass es mit diesem Grundmodul lösbar verbindbar ist. Das andere Zusatzmodul
ist so gestaltet, dass es das Grundmodul mit der konkaven Fläche so ergänzt, dass
die konkave Fläche
in der Raumrichtung oder den Raumrichtungen verkürzt wird, in der oder denen
sich die Grundmodule deutlich voneinander unterscheiden und dass
es mit diesem Grundmodul lösbar
verbindbar ist.
-
Wenn
die Zusatzmodule einteilig ausgeführt sind, so können sie
nur alternativ verwendet werden. In diesem Fall können mit
dem Spritzgusswerkzeug lediglich zwei verschiedene Gehäuseteile
hergestellt werden. Sind die Zusatzmodule hingegen mehrteilig ausgeführt, so
ist eine kombinierte Verwendung einzelner Teile beider Zusatzmodule
möglich.
Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit,
eine Vielzahl von Varianten ähnlicher
Gehäuseteile
darzustellen, die sich in Länge
oder/und Breite unterscheiden.
-
Im
einfachsten Fall zweier einteiliger Zusatzmodule funktioniert das
Spritzgussteil wie folgt:
Wird dem Grundmodul mit der konvexen
Fläche
das entsprechende Zusatzmodul hinzugefügt, so ergibt sich nach dem
Zusammenfügen
mit dem anderen Grundmodul ein Hohlraum, der das größtmögliche mit
dem Spritzgusswerkzeug herstellbare Gehäuseteil definiert. Wird hingegen
dem Grundmodul mit der konkaven Fläche das entsprechende Zusatzmodul hinzugefügt, so ergibt
sich nach dem Zusammenfügen
mit dem anderen Grundmodul ein Hohlraum, der das kleinstmögliche mit
dem Spritzgusswerkzeug herstellbare Gehäuseteil definiert. Die Zusatzmodule können dabei
eine Ergänzung
des jeweiligen Grundmoduls in nur einer Raumrichtung (Länge oder
Breite) oder in beiden Raumrichtungen (Länge und Breite) enthalten.
-
Durch
geeignete konstruktive Maßnahmen wird
verhindert, dass sich das Zusatzmodul im Hohlraum zwischen den beiden
Werkzeugteilen verschieben kann. Solche Maßnahmen können zwischen Grund- und Zusatzmodul
vorgesehene Stift- oder Schraubverbindungen, Feder-Nut-Verbindungen
o. ä. sein.
Selbstverständlich
können
sowohl die Grund- als auch die Zusatzmodule – anders als es die Verwendung
der Begriffe "konvexe
Fläche" bzw. "konkave Fläche" nahe legt – Gestaltungselemente
wie Bohrungen oder Dome, Kerben oder Rippen usw. enthalten, die
zur Bildung von Versteifungsrippen, Bohrungen und Domen zur Befestigung
der elektronischen Schaltung im Gehäuse bzw. zur Verbindung zweier
Gehäuseteile
untereinander etc. erforderlich sind. Da sie zur Beschreibung der
Erfindung nichts beitragen und der Fachmann weiß, wie und wo er diese Gestaltungselemente
anzubringen hat, wird auf diese nicht weiter eingegangen. Aus dem
gleichen Grunde werden sonst übliche
Abrundungen der Werkzeugkanten zur Erzeugung abgerundeter Konturen
des herzustellenden Spritzgussteils und Entformschrägen nicht
dargestellt. Solche Gestaltungsmerkmale ändern nichts am Wesen der Erfindung und
können
vom Fachmann ohne Schwierigkeiten in das erfindungsgemäße Spritzgusswerkzeug
eingearbeitet werden.
-
Mit
dem erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug
können
verschieden große
Gehäuseteile hergestellt
werden, ohne dass für
jeden Gehäusetyp ein
separates Werkzeug gefertigt werden muss. Der Vorteil eines modularen
Spritzgusswerkzeuges besteht darin, dass die hohen Kosten für das Spritzgusswerkzeug
nur einmal anfallen, jedoch verschiedene Größen von Gehäusen in diesem Werkzeug hergestellt
werden können.
-
Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
-
Darin
zeigen:
-
1 die beiden Grundmodule
eines erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs
in perspektivischer Ansicht mit einem Zusatzmodul einer Patrize,
-
2 die beiden Grundmodule
eines Spritzgusswerkzeugs in perspektivischer Ansicht mit einem
Zusatzmodul der Matrize, und
-
3 die beiden Grundmodule
eines Spritzgusswerkzeugs in perspektivischer Ansicht mit Zusatzmodulen
der Patrize und der Matrize.
-
Gleiche
Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Spritzgusswerkzeug 1 mit
zwei Werkzeugteilen W in perspektivischer Ansicht dargestellt. Das
jeweilige Werkzeugteil W ist dabei durch ein Grundmodul G und ein Erweiterungs- oder Zusatzmodul
Z gebildet, welches variabel in eines oder beiden Grundmodulen G
einsetzbar ist. Alternativ kann das Spritzgusswerkzeug 1 auch
aus mehr als zwei nicht näher
dargestellten Werkzeugteilen W bestehen. Je nach Art und Form des
zu spritzenden Teiles kann das jeweilige Werkzeugteil W lediglich
ein oder mehrere Grundmodul/e G mit einem oder mehreren Zusatzmodulen
Z umfassen.
-
Das
Spritzgusswerkzeug 1 umfasst als Grundmodule G zum einen
eine Patrize 2, welche die innere Gestalt eines zu formenden
Gehäuseteils oder
eines zu formenden Gehäuses
im wesentlichen bestimmt, und zum anderen eine Matrize 4,
welche die äußere Gestalt
des zu formenden Gehäuseteils bzw.
Gehäuses
bestimmt.
-
Der
Patrize 2 ist ein einteiliges erstes Zusatzmodul 6 hinzugefügt. Die
Patrize 2 ist so ausgeführt, dass
mit ihr im Zusammenhang mit der korrespondierenden Matrize 4 ein
Gehäuseteil
beispielsweise in Form einer flachen Wanne mit einer rechteckigen Grundfläche einer
bestimmten Länge
und Breite hergestellt werden kann. Die Höhe der konvexen Fläche der
Patrize 2 bestimmt die innere Tiefe des zu fertigenden
wannenförmigen
Gehäuseteils.
-
Die
Matrize 4 ist derart ausgeführt, dass mit ihr ebenfalls
im Zusammenhang mit einer entsprechenden Patrize 2 ein
Gehäuseteil
beispielsweise in Form einer flachen Wanne mit einer rechteckigen Grundfläche hergestellt
werden kann, wobei sowohl die Länge
als auch die Breite des Gehäuseteils,
das mit dieser Matrize 4 hergestellt werden kann, größer sind
als die entsprechenden Maße
der Patrize 2, und zwar jeweils um ein Maß, das die
doppelte Wanddicke des zu fertigenden Gehäuseteils deutlich übersteigt.
-
Die
Tiefe der konkaven Fläche
der Matrize 4 bestimmt dabei die äußere Höhe des zu fertigenden wannenförmigen Gehäuseteils.
Sie ist um einen Betrag größer als
die Höhe
der konvexen Fläche
der Patrize 2, die der Wanddicke des zu fertigenden wannenförmigen Gehäuseteils
entspricht, so dass ein Hohlraum H, der sich im zusammengefügten Spritzgusswerkzeug 1 zwischen
Patrize 2 und Matrize 4 im Bodenbereich des zu
fertigenden Gehäuseteils
befindet, eine Höhe
hat, die der gewünschten
Wanddicke in diesem Bereich entspricht.
-
Das
der Patrize 2 hinzugefügte
erste Zusatzmodul 6 erweitert die Patrize 2 gleichzeitig
in der Längenrichtung
und in der Breitenrichtung jeweils um das Maß, um das die konkave Fläche der
Matrize 4 in diesen Richtungen über die doppelte Wanddicke hinaus
größer ist
als die konvexe Fläche
der Patrize 2. Auf diese Weise ist die konvexe Fläche der
Patrize 2 einschließlich
des ersten Zusatzmoduls 6 so groß, dass ihre Gesamtlänge und
Gesamtbreite den entsprechenden Maßen der Patrize 2,
jeweils vermindert um die doppelte gewünschte Wanddicke des zu fertigenden
Gehäuseteils
entspricht. Dadurch haben die seitlichen Flanken der konvexen Fläche der
Patrize 2 einschließlich
des ersten Zusatzmoduls 6 im zusammengefügten Zustand
des erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs 1 von
den entsprechenden Seitenflanken der konkaven Fläche der Matrize 4 an jeder
Stelle einen Abstand, der der gewünschten Wanddicke des zu fertigenden
Gehäuseteils
entspricht.
-
Werden
die um das erste Zusatzmodul 6 ergänzte Patrize 2 und
die Matrize 4 in üblicher
Weise zu einem Spritzgusswerkzeug 1 zusammengefügt, so definiert
der zwischen ihnen verbleibende Hohlraum H die Gestalt und das Volumen
des größtmöglichen
unter Verwendung dieser Grundmodule G herstellbaren Gehäuseteils.
-
In 2 ist eine alternative Ausführungsform für ein erfindungsgemäßes Spritzgusswerkzeug 1 in perspektivischer
Ansicht dargestellt, wobei diesmal der Matrize 4 ein einteiliges
zweites Zusatzmodul 8 hinzugefügt ist.
-
Das
der Matrize 4 hinzugefügte
zweite Zusatzmodul 8 verkleinert dabei die Matrize 4 in
der Längenrichtung
und in der Breitenrichtung jeweils um das Maß, um das die konkave Fläche der
Matrize 4 in diesen Richtungen über die doppelte Wanddicke hinaus
größer ist
als die konvexe Fläche
der Patrize 2. Auf diese Weise ist die konkave Fläche der
Matrize 4 einschließlich
des zweiten Zusatzmoduls 8 so groß, dass ihre Gesamtlänge und
Gesamtbreite den entsprechenden Maßen der Matrize 4,
jeweils vergrößert um
die doppelte gewünschte
Wanddicke des zu fertigenden Gehäuseteils
entspricht. Dadurch haben die seitlichen Flanken der konkaven Fläche der
Matrize 4 einschließlich
des zweiten Zusatzmoduls 8 im zusammengefügten Zustand
des erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs 1 von
den entsprechenden Seitenflanken der konvexen Fläche der Patrize 2 an jeder
Stelle einen Abstand, der der gewünschten Wanddicke des zu fertigenden
Gehäuseteils
entspricht.
-
Werden
die Patrize 2 und die um das zweite Zusatzmodul 8 ergänzte Matrize 4 in üblicher
Weise zu einem Spritzgusswerkzeug 1 zusammengefügt, so definiert
der zwischen ihnen verbleibende Hohlraum H die Gestalt und das Volumen
eines kleinstmöglichen
unter Verwendung dieser Grundmodule G herstellbaren Gehäuseteils.
-
Zu
beachten ist, dass die beiden Zusatzmodule 6 und 8 für die Patrize 2 bzw.
Matrize 4 in diesem Ausführungsbeispiel sich in ihren
Maßen
unterscheiden, so dass zwei separate Zusatzmodule 6 und 8,
d. h. ein erstes und ein zweites, benötigt werden. Es ist jedoch
auch möglich,
ein einzelnes Zusatzmodul 6 oder 8 so in mehrere
Teile aufzuteilen, dass aus diesen Teilen bedarfsweise das erste
Zusatzmodul 6 für die
Patrize 2 und/oder das zweite Zusatzmodul 8 für die Matrize 4 zusammengesetzt
werden kann.
-
Weiterhin
sind die beiden Zusatzmodule 6 und 8 in diesem
Ausführungsbeispiel
so gestaltet, dass sie nur alternativ verwendet werden können, so dass
in dem einen Fall das größtmögliche,
in dem anderen Fall das kleinstmögliche
Gehäuseteil
hergestellt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, die beiden Zusatzmodule 6 und 8 mehrteilig
so auszuführen,
dass bei gleichzeitiger Verwendung von Teilen beider Zusatzmodule 6 und 8 Gehäuseteile in Zwischengrößen herstellbar
sind, wie im folgenden näher
erläutert
werden wird.
-
In 3 ist dazu eine weitere
mögliche
Ausführungsform
für ein
erfindungsgemäßes Spritzgusswerkzeug 1 in
perspektivischer Ansicht dargestellt, wobei sowohl der Patrize 2 als
auch der Matrize 4 bereits Teile je eines mehrteiligen
Zusatzmoduls 6 bzw. 8 hinzugefügt sind. Patrize 2 und
Matrize 4 sind so ausgeführt, dass mit ihnen verschieden
große
Gehäuseteile,
jeweils beispielsweise in Form einer flachen Wanne mit einer rechteckigen
Grundfläche
einer bestimmten Länge
und Breite hergestellt werden können,
wobei sich Patrize 2 und Matrize 4 in diesem Ausführungsbeispiel
nur in der Länge
unterscheiden.
-
Die
beiden Zusatzmodule 6 und 8 von Patrize 2 bzw.
Matrize 4 bestehen im Ausführungsbeispiel jeweils aus
drei Teilen, die zur Herstellung verschiedener Größen von
Spritzgussteilen miteinander kombiniert werden können. Die Teile beider Zusatzmodule 6 und 8 sind
im Ausführungsbeispiel
je Zusatzmodul 6 bzw. 8 untereinander gleich,
so dass Spritzgussteile verschiedener Längen in gleichmäßigen Längenschritten
hergestellt werden können.
Die Teile je eines Zusatzmoduls 6 oder 8 können jedoch
auch unterschiedliche Maße
aufweisen, so dass eine noch größere Zahl
verschiedener Größen durch
Kombination verschiedener Teile möglich ist. Entscheidend ist,
dass die Maße
der Teile des einen Zusatzmoduls 6 oder 8 so bemessen
sind, dass sie mit Teilen des anderen Zusatzmoduls 8 bzw. 6 kombiniert
werden können,
so dass das Spritzgusswerkzeug 1 fügbar ist und der zwischen ihnen
verbleibende Hohlraum H die Gestalt und das Volumen eines Spritzgussteils
definiert.
-
In 3 sind der Patrize 2 beispielhaft
zwei Teile eines ersten Zusatzmoduls 6 hinzugefügt, während der
Matrize 4 nur ein Teil eines zweiten Zusatzmoduls 8 hinzugefügt ist.
Ebenso wäre
es möglich, der
Patrize 2 drei Teile und der Matrize 4 kein Teil,
der Patrize 2 ein Teil und der Matrize 4 zwei
Teile oder der Patrize 2 kein Teil und der Matrize 4 drei
Teile des jeweiligen Zusatzmoduls 6 bzw. 8 hinzuzufügen. Auf diese
Weise können
mit einem derartigen Spritzgusswerkzeug 1 des Ausführungsbeispiels
vier verschieden große
Spritzgussteile hergestellt werden, abhängig davon, wie die Teile der
mehrteiligen Zusatzmodule 6 und/oder 8 miteinander
kombiniert werden.
-
Werden
die in 3 dargestellten
Teile der beiden Zusatzmodule 6 und 8 der Patrize 2 bzw.
der Matrize 4 hinzugefügt
und diese danach in üblicher Weise
zu einem Spritzgusswerkzeug 1 zusammengefügt, so definiert
der zwischen ihnen verbleibende Hohlraum H die Gestalt und das Volumen
eines Spritzgussteils in einer von mehreren möglichen Größen.
-
Mit
dem erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug 1 müssen die
hohen Werkzeugkosten nur einmalig getragen werden, um ein Spritzgusswerkzeug 1 zu
erhalten, mit dem eine Vielzahl verschieden großer Spritzgussteile hergestellt
werden kann.
-
- 1
- Spritzgusswerkzeug
- 2
- Patrize
- 4
- Matrize
- 6
- erstes
Zusatzmodul
- 8
- zweites
Zusatzmodul
- G
- Grundmodul
- H
- Hohlraum
- W
- Werkzeugteile
- Z
- Zusatzmodul