DE19639678A1

DE19639678A1 - Spritzmaschine und -verfahren und Formwerkzeug hierfür

Info

Publication number: DE19639678A1
Application number: DE19639678A
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Takeda
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2016-09-27
Also published as: DE19639678B4; US5776407A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzform- bzw. Preßformmaschine für formbare Materialien wie beispielsweise Kunststoffe, ein Formwerkzeug zur Verwendung in dieser Spritzformmaschine und ein Spritzformverfahren.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Maschine und ein Verfahren zum Verschließen eines Eingusses und zum Verdichten von in einem Formraum befindlichen Formmaterial.

Beschreibung des Standes der Technik

Beim Spritzformen von thermoplastischen Kunststoffen wird das Formprodukt beispielsweise durch Einspritzen eines geschmolzenen Kunststoffs in einen in einem Formwerkzeug ausgebildeten Formraum geformt und dann abgekühlt, so daß der Kunststoff sich erhärtet.

Beim herkömmlichen Spritzformen bzw. Spritzpressen werden ein Dosierschritt, ein Einfüllschritt und eine Entlüftungspause beim Spritzen durch eine Spritzformmaschine ausgeführt. Wenn beispielsweise eine Spritzmaschine mit einer In-line ausgebilden Schnecke gewählt wird, dann wird mit einem Heizzylinder eine vorbestimmte Menge geschmolzenen Kunststoffs an einer Spitze des Zylinders angesammelt, wenn eine sich drehende Schnecke zurückbewegt wird (Dosierschritt). Die Schnecke wird dann vorwärtsbewegt, um den Kunststoff durch eine Düse an dem vorderen Ende des Zylinders in die Form einzuspritzen, wodurch der Formraum mit Kunststoff gefüllt wird (Einfüllschritt). Hiernach wird ein geeigneter Druck auf den Kunststoff in dem Zylinder mittels der Schnecke ausgeübt, um so den Formraum mit dem aufgrund des Abkühlens (Entlüftungspause) bedingten zusammengezogenen Betrags an Kunststoff aufzufüllen.

Da das Volumen des Formraums in dem Formwerkzeug unveränderlich ist, werden der Druck und das Volumen des in den Formraum eingefüllten Kunststoffs im wesentlichen durch Steuerung auf seiten der Spritzformmaschine bestimmt bzw. festgelegt. Somit wird, wenn in der Steuerung der Spritzformmaschine ein Fehler auftritt, dies zu einem Fehler hinsichtlich des Drucks und des Volumens des in den Formraum einzufüllenden Kunststoffs führen. Um diesen Mißstand abzustellen, wurde eine genaue Steuerung der Schnecke der Spritzformmaschine in Betracht gezogen. Es gibt jedoch verschiedene Fehlerursachen, wie beispielsweise Temperaturschwankungen sowie die Kunststoffeigenschaften selbst. Beispielsweise wird immer ein Fehler bezüglich des Drucks und des Volumens des in den Formraum einzufüllenden Kunststoffs bestehen bleiben, sogar wenn eine genaue Schneckensteuerung gegeben ist, wenn ein langer Durchgang für Kunststoff von der Schnecke zu dem Formraum vorhanden ist und in diesem Durchgang für Kunststoff ein Mißstand auftritt. Folglich ist es schwierig, im Formraum auftretende Fehler zu vermeiden, indem nur die Spritzmaschine gesteuert wird.

Ferner wird beim herkömmlichen Spritzpreßformen, wie beispielsweise in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 6-71698 offenbart, nach dem Befüllen des Formraums mit Kunststoff das Volumen des Formraums selbst reduziert, beispielsweise durch die Bewegung eines Teils, das Teil des Formwerkzeugs ist und die Formschließkraft ändert, um hierdurch das Volumen des Formraums zu reduzieren und den hierin befindlichen Kunststoff zu verdichten. Beim Verringern des Volumens des Formraums, um den Kunststoff zu verdichten, besteht jedoch keine Möglichkeit, Fehler bezüglich des Drucks und des Volumens des in den Formraum einzufüllenden Kunststoffs zu beheben.

Beim Spritzpreßformen, wo eine Verdichtung nach dem Verschließen eines Eingusses zwischen dem Durchgang für Kunststoff und dem Formraum ausgeführt wird, sind die Vorrichtung zum Verschließen des Eingusses und die Vorrichtung zum Verdichten bei herkömmlichen Formwerkzeugen separat angeordnet, d. h. einzeln. Bei dem in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 6-71698 offenbarten Formwerkzeug sind jedoch die Vorrichtung zum Verschließen des Eingusses und die Vorrichtung zum Verdichten gemeinsam oder zusammen ausgebildet. Hierzu ist eine Buchse an eine ortsfeste Seitenformplatte bewegbar angebracht, um so in Formöffnungs- und Schließrichtung bewegbar zu sein. Diese Buchse wird durch eine Feder gegen eine bewegbare Seitenformplatte vorgespannt. Ferner wird ein Formraum durch eine Ausnehmung in der ortsfesten Seitenformplatte gebildet und ein vorstehender Abschnitt auf der bewegbaren Seitenformplatte. Während des Betriebs wird zuerst die Form mit einer leichten Formschließkraft geschlossen, so daß die bewegbare Seitenformplatte gegen die Buchse anläuft, die ortsfeste Seitenformplatte und die bewegbare Seitenformplatte verbleiben aber leicht offen, so daß die Ausnehmung und der vorstehende Abschnitt nicht miteinander in Eingriff gelangen. In dieser Stellung wird Kunststoff in den Formraum eingespritzt. Die Formschließkraft wird dann erhöht, so daß die ortsfeste Seitenformplatte und die bewegbare Seitenformplatte schließen und die Ausnehmung und der vorstehende Abschnitt miteinander in Eingriff kommen, wodurch hiermit der Einguß verschlossen und eine Verdichtung ausgeführt wird.

Bei dem in der zuvor erwähnten Veröffentlichung offenbarten Formwerkzeug wird, da der Durchgang für Kunststoff zu dem Formraum durch einen Spalt zwischen der ortsfesten Seitenformplatte und der bewegbaren Seitenformplatte gebildet wird, mit dem Schließen der ortsfesten Seitenformplatte und der bewegbaren Seitenformplatte der Kunststoff in dem Durchgang für Kunststoff verdichtet und muß entweder in den Formraum fließen oder zu der Formmaschine zurückfließen. Sogar unter der Annahme, daß der Kunststoff in dem Durchgang zu der Formmaschine zurückfließt, da der Kunststoff in dem Durchgang in der Nähe des Formraums einer Verdichtung durch die ortsfeste Seitenformplatte und der bewegbaren Seitenformplatte unterliegt, kann dann die letztendliche Kunststoffmenge und der Druck innerhalb des Formwerkzeugs variieren.

Ferner ist in der vorigen Veröffentlichung kein Mittel zum Abdichten des zwischen der ortsfesten Seitenformplatte und der bewegbaren Seitenformplatte ausgebildeten Durchgangs für Kunststoff von außen erwähnt. Bei dem in dieser Veröffentlichung offenbarten Formwerkzeug kann, soweit es aus den Zeichnungen geschlußfolgert werden kann, der Kunststoff in dem Durchgang für Kunststoff nach außen austreten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts der obigen Probleme besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, den Druck und das Volumen des in einen Formraum eingeführten Formmaterials genau zu steuern.

Um diese Aufgabe zu lösen, wird bei der vorliegenden Erfindung ein Formwerkzeug verwendet, das ein erstes Formelement und ein zweites Formelement beinhaltet, die sich relativ zueinander öffnen und schließen und die hier zwischen einen Formraum bilden, wenn sie geschlossen sind, wobei das erste Formelement ein Grundelement aufweist, ein auf dem Grundelement getragenes bewegbares Element, um so relativ hierzu in Öffnungs- und Schließrichtung des ersten Formelements und des zweiten Formelements bewegbar zu sein und das gegen das zweite Formelement schließt, und eine Vorspannvorrichtung zum Vorspannen des bewegbaren Elements relativ zu dem Grundelement gegen das zweite Formelement, wobei der Aufbau derart ausgeführt ist, daß bei einer geschlossenen Stellung des zweiten Formelements und des bewegbaren Elements das Volumen des Formraums durch Öffnen und Schließen des bewegbaren Elements und des Grundelements relativ zueinander verändert wird und ein Einguß zwischen einem Materialdurchgang und dem Formraum mit dem Verschließen des bewegbaren Elements und des Grundelements gegeneinander verschlossen wird.

Die vorliegende Erfindung verwendet auch eine Materialzuführvorrichtung zum Zuführen von Formmaterial in einem formbaren Zustand in den Materialdurchgang in dem Formwerkzeug sowie eine Formschließvorrichtung mit einstellbarer Schließkraft zum Öffnen und Schließen des ersten Formelements und des zweiten Formelements des Formwerkzeugs.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Einfüllschritt, bei dem das erste Formelement und das zweite Formelement mit einer leichten Formschließkraft verschlossen werden und das bewegbare Element gegen das zweite Formelement geführt ist, jedoch das bewegbare Element und das Grundelement in einer offenen Stellung verbleiben. Formmaterial wird dann von der Materialzuführvorrichtung in den Materialdurchgang in dem Formwerkzeug zugeführt, um den Formraum zu füllen. Mit diesem Schritt wirkt ein Druckeinstellschritt zusammen, bei dem der Druck des Formmaterials im Formraum durch Verschieben des bewegbaren Elements zusammen mit dem zweiten Formelement relativ zu dem Grundelement eingestellt wird als Folge eines Gleichgewichts zwischen dem Druck des Formmaterials im Formwerkzeug und der Formschließkraft.

Dann folgt ein Dosierschritt, bei dem die Zuführung von Formmaterial aus der Materialzuführvorrichtung angehalten wird und die Formschließkraft erhöht wird, um das Grundelement und das bewegbare Element gegeneinander zu schließen. Während dieses Vorgangs fließt ein Teil des Formmaterials auf seiten des Formraums zu der Materialzuführvorrichtungsseite zurück. Zu dem Zeitpunkt des Verschließens des Eingusses verbleibt eine konstante Menge an Formmaterial im Formraum. Dann folgt ein Verdichtungsschritt, bei dem das Grundelement und das bewegbare Element gegeneinander verschlossen werden, wodurch das Formmaterial im Formraum verdichtet wird.

Durch den Druckeinstellschritt wird, sogar wenn eine falsche Menge an von der Materialzuführvorrichtung zugeführten Formmaterials vorliegt, dieser Fehler durch Verschiebung des bewegbaren Elements zusammen mit dem zweiten Formelement relativ zu dem Grundelement behoben, so daß der Druck des Formmaterials im Formraum konstant bleibt. Zu dem Zeitpunkt, an dem der Druckeinstellschritt beendet wird, ist die Menge an Formmaterial im Formraum nicht konstant. Im nachfolgenden Dosierschritt fließt jedoch ein Teil des Formmaterials auf seiten des Formraums zu der Materialzuführvorrichtung beim Schließen des Grundelements und des bewegbaren Elements gegeneinander zurück. Zu dem Zeitpunkt des Verschließens des Eingusses verbleibt eine konstante Menge an Formmaterial in dem Formraum. Der Druck und das Volumen des in den Formraum eingespritzten Formmaterials kann aufgrunddessen leicht und genau durch den Druckeinstellschritt und den Dosierschritt gesteuert werden. Folglich werden Produkte mit hoher Genauigkeit und beständiger Qualität erhalten werden. Da das Formmaterial in dem Formraum nach Verschließen des Eingusses verdichtet wird, wird hierdurch ein Zusammenziehvorgang, der mit der Verfestigung des Formmaterials vonstatten geht, kompensiert. Folglich ist nunmehr eine Druckhaltesteuerung auf seiten der Materialzuführvorrichtung nicht länger notwendig, um dies zu kompensieren.

Als allgemeine Form für das Formwerkzeug kann das erste Formelement einen vorstehenden Abschnitt, der mit dem Grundelement integral ausgebildet ist, aufweisen und das zweite Formelement kann eine Ausnehmung zum entfernbaren Ineingriffbringen mit dem vorstehenden Abschnitt auf dem ersten Formelement besitzen, wobei die Konstruktion derart ist, daß der Formraum durch die Ausnehmung und den vorstehenden Abschnitt gebildet wird und der Einguß durch den vorstehenden Abschnitt, der in die Ausnehmung gelangt, verschlossen wird. Ferner kann der Materialdurchgang zwischen dem bewegbaren Element und dem zweiten Formelement gebildet sein. Außerdem kann die Vorspannvorrichtung beispielsweise eine Feder umfassen, die eine Vorspannkraft auf das bewegbare Element aufbringt, wobei die Kraft so festgelegt ist, daß das bewegbare Element und das zweite Formelement gegen eine Druckkraft des Formmaterials im Materialdurchgang gegeneinander geschlossen gehalten werden.

Wenn der Materialdurchgang zwischen dem bewegbaren Element und dem zweiten Formelement in dieser Art und Weise ausgebildet ist, dann wird der auf das Grundelement ausgeübte Druck, d. h. der mit dem Einstelldruck zusammenhängende Druck des Formmaterials, nur auf das Grundelement in dem Formraum ausgeübt. Folglich wird der Druck im Formraum auf einen Referenzdruck eingestellt.

Andererseits wirkt der Druck des Formmaterials in dem Materialdurchgang derart, daß das bewegbare Element und das zweite Formelement geöffnet (voneinander getrennt) werden. Jedoch ist dieser Druck der Vorspannvorrichtung entgegengesetzt und folglich werden das bewegbare Element und das zweite Formelement in der geschlossenen Stellung gehalten.

Des weiteren kehrt bei dem Dosierschritt, da das Volumen des Materialdurchgangs sich nicht ändert, das Formmaterial in dem Formraum einwandfrei in den Materialdurchgang, und folglich verbleibt der Druck des Formmaterials in dem Formraum konstant. Demzufolge kann der Einstelldruck und die Dosiermenge genauer sein.

Ferner weist das Formwerkzeug einen Überlaufabschnitt auf, der von dem Formraum abgeschnitten ist, wenn der vorstehende Abschnitt in die Ausnehmung eingreift, die sich im wesentlichen um den gesamten Rand des Formraums erstreckt. Um dies zu erreichen, kann der bewegbare Abschnitt mit dem hierdurch gleitenden vorstehenden Abschnitt hierin ausgebildet sein, wobei der vorstehende Abschnitt, eine den Materialdurchgang, den Einguß wie auch den Überlaufabschnitt bildende Vertiefung umgibt.

Mit solch einem Überlaufabschnitt können während des Einfüllschritts Gase und Formmaterial aus dem Bereich um den Formraum zu dem Überlaufabschnitt herausfließen, wodurch die Fließfähigkeit des Formmaterials in diesem Bereich verbessert wird. Folglich kann das Formmaterial einwandfrei und reibungslos in den Umfangsabschnitt des Formraums vollständig eingefüllt werden. Hieraus ergibt sich, daß die Eigenschaften des geformten Produkts, wie beispielsweise die Abmessungen an den Umfangsabschnitten, verbessert werden können. Bei dem nachfolgenden Dosierschritt strömt das Formmaterial in dem Formraum durch den Einguß zu der Seite des Materialdurchgangs zurück und/oder fließt zu dem Überlaufabschnitt. Der Einguß wird dann verschlossen, wodurch der Überlaufabschnitt von dem Formraum getrennt wird, wonach das Formmaterial in dem Formraum verdichtet wird.

Aufgrund des Überlaufabschnitts wird das Abkühlen des Formmaterials in dem Bereich um den Formraum verlangsamt. Folglich fließt während des Dosierschritts das Formmaterial reibungsloser bzw. problemloser vom Formraum zu dem Materialdurchgang und dem Überlaufabschnitt. Demzufolge kann der den Verdichtungsschritt beinhaltende Formschließvorgang schneller ablaufen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Im nachfolgenden ist die vorliegende Erfindung anhand von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme zu den Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts eines zum Formen von Walzen verwendbaren Formwerkzeugs, das in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt wird und während eines Einfüllschritts gezeigt ist;

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Teils des Formwerkzeugs nach Fig. 1, das während eines Druckeinstellschritts gezeigt ist;

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Teils des Formwerkzeugs nach Fig. 1, das während eines Dosierschritts gezeigt ist;

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht eines Teils des Formwerkzeugs nach Fig. 1, das während eines Verdichtungsschritts gezeigt ist;

Fig. 5 ist eine vergrößerte Ansicht der Umgebung eines Formhohlraums des Formwerkzeug nach Fig. 4;

Fig. 6 ist eine Unteransicht der Umgebung eines vorstehenden Abschnitts des Formwerkzeug nach Fig. 4;

Fig. 7 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die eine in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete vollständige Spritzform- bzw. -preßmaschine zeigt;

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines zum Formen einer Linse verwendbaren Formwerkzeugs, das in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines zum Formen eines Substrats für eine IC-Karte verwendbaren Formwerkzeugs, das in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine durch das Formwerkzeug nach Fig. 9 geformte IC-Karte zeigt;

Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht eines zum Formen eines Walzenhalters verwendbaren Formwerkzeugs, das in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird und während eines Einfüllschritts gezeigt ist;

Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht eines Teils des Formwerkzeugs nach Fig. 11, das während eines Dosierschritts gezeigt ist;

Fig. 13 ist eine Querschnittsansicht eines Teils des Formwerkzeugs nach Fig. 11, das während eines Verdichtungsschritts gezeigt ist, wobei der Querschnitt gegenüber den Querschnitten in den Fig. 11 und 12 um 90° verdreht ist;

Fig. 14 ist eine Vorderansicht, wobei die Hälfte im Querschnitt gezeigt ist, eines durch das in den

Fig. 11 bis 13 gezeigten Formwerkzeug geformten Walzenhalters; und

Fig. 15 ist eine Seitenansicht des in Fig. 13 gezeigten Walzenhalters, wobei eine Hälfte im Querschnitt dargestellt ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Fig. 1 bis 7 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform wird zum Spritzformen unter Verwendung von thermoplastischen Kunstharzen verwendet, wobei eine wie in der Fig. 7 gezeigte Spritzformmaschine der Art mit zwischengeschalteter Schnecke benützt wird. In der Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Materialzuführvorrichtung in Form eines Heizzylinders. Der Heizzylinder 1 weist einen Zylinder 2 auf, der mit einem um den Umfang angeordneten Heizgerät 3 versehen ist. Eine Düse 4 ist an einer Spitze des Zylinders 2 angeordnet (linkes Ende in Fig. 7). Ein Fülltrichter 5 ist an einem hinteren, oberen Abschnitt des Zylinders 2 geschaffen. Eine Schnecke 6 ist in dem Zylinder 2 frei drehbar und axial verschiebbar hierin untergebracht (nach rechts und links in Fig. 7). Eine Kolbenstange 12 eines Hydraulikzylinders 11 ist mit einem Ende der Schnecke 6 fest verbunden. Der Hydraulikzylinder 11 dient zum Antrieb der Schnecke 6 in Axialrichtung. Ferner wird die Schraube 6 durch einen elektrischen Servomotor 13 gedreht. Ein zum Übertragen der Drehbewegung von dem Servomotor 13 auf die Schnecke 6 dienendes Zahnrad 15 ist auf einer mit einem Keilwellenprofil versehenen Rohrstück 14, das an dem Außenumfang der Kolbenstange 12 fest angebracht ist, mittels einer Keilwellenverbindung in Eingriff. Das Zahnrad 15 ist somit verdrehsicher zu der Schnecke 6 befestigt, welche relativ hierzu in Axialrichtung frei bewegbar ist.

Das Bezugszeichen 21 bezeichnet eine Direktdruck- Formschließvorrichtung. Die Formschließvorrichtung 21 weist eine ortsfeste Seitenplatte 22 und eine bewegbare Seitenplatte 23 auf. Die bewegbare Seitenplatte 23 ist entlang Spurstangen 24 nach links und nach rechts in Fig. 7 bewegbar und wird durch einen Hydraulikzylinder 25 über einen Formschließkolben 26 angetrieben. Der Antrieb des Hydraulikzylinders 25 wird mittels einer Antriebssteuerung 27 gesteuert, die beispielsweise Servoventile umfaßt, so daß der Formschließdruck eingestellt werden kann. Eine ortsfeste Form 32 eines Formwerkzeugs 31 ist an die ortsfeste Seitenplatte 22 angepaßt, während eine bewegbare Form 33 des Formwerkzeugs 31 an die bewegbare Seitenplatte 23 angeordnet ist. Die Formschließvorrichtung 21 und der Heizzylinder 1 werden gemeinsam durch eine Steuerungsvorrichtung wie der eines Computers gesteuert.

Es folgt nun eine detaillierte Beschreibung des Aufbaus des Formwerkzeugs 31 unter Bezugnahme zu den Fig. 1 bis 6. In den Fig. 1 bis 6 ist durch die dicke Schraffur die Formmasse angedeutet. Die ortsfeste Form 32 (erste Form) und die bewegbare Form 33 (zweite Form) werden durch Bewegung der bewegbaren Seitenplatte 23 relativ zueinander geöffnet und geschlossen und wenn die Formen geschlossen sind, wird hier zwischen ein Formhohlraum 34 in der Form eines zu formenden Produkts ausgebildet. Hier ist das zu formende Produkt eine zylindrische Walze 101 (siehe Fig. 5), die mit der Öffnungs- und Schließrichtung der ortsfesten Form 32 und der bewegbaren Form 33 axial ausgerichtet ist. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird nachfolgend lediglich ein Einzelformprodukt beschrieben, jedoch ist es aus den Fig. 1 bis 4 ersichtlich, daß das Formwerkzeug tatsächlich zur Herstellung einer Anzahl von Produkten ausgebildet ist. Des weiteren wird die Beschreibung einiger Teile des Formwerkzeugs als Einzelteil beschrieben, sogar wenn es aus den Zeichnungen klar erkennbar ist, daß dort mehr als ein Teil vorhanden ist.

Die ortsfeste Form 32 umfaßt eine ortsfeste Seitenbefestigungsplatte 36, die an der ortsfesten Seitenplatte 22 angebracht ist und eine feste Seitenaufnahmeplatte 37, die an der Fläche der ortsfesten Seitenbefestigungsplatte 36 auf der Seite der bewegbaren Form 33 angebracht ist. Ein Grundelement 38 wird aus der ortsfesten Seitenbefestigungsplatte 36 und der ortsfesten Seitenaufnahmeplatte 37 gebildet. Ein Zentrierring 39 und eine Angußbuchse 40 sind an der ortsfesten Seitenbefestigungsplatte 36 fest angebracht. Die Angußbuchse 40 dient zum Verbinden der Düse 4 des Heizzylinders 1, wobei die Innenseite einen Anguß 41 (Materialdurchgang) bildet, der durch die ortsfeste Seitenaufnahmeplatte 37 zu der Seite der bewegbaren Form 33 hindurchläuft.

Eine bewegbare Platte 36 (bewegbares Element) wird auf der ortsfesten Seitenaufnahmeplatte 37 (auf der Seite der bewegbaren Form 33) getragen, um so relativ hierzu über einen vorbestimmten Bereich in der Formöffnungs- und Schließrichtung bewegbar zu sein. Für diese Trageigenschaft ist eine mittels eines Stopfens 48 und eines Bolzens 49 an der ortsfesten Seitenaufnahmeplatte 37 (auf der Seite der bewegbaren Form 33) fest angebrachte Buchse 50 in die bewegbare Platte 46 verschiebbar eingesetzt. Der Stopfen 48 liegt an der bewegbaren Platte 46 auf der Seite der bewegbaren Form 33 an, um hierdurch einen Maximalspalt festzulegen, d. h. eine Maximalöffnung zwischen der bewegbaren Platte 46 und dem Grundelement 38. Die bewegbare Platte 46 wird von dem Grundelement 38 gegen die bewegbare Form 33 durch eine Feder 51 (Vorspannvorrichtung) gedrückt bzw. vorgespannt, wobei sie zwischen der ortsfesten Seitenbefestigungsplatte 36 und der bewegbaren Platte 46 eingezwängt ist. Eine Bohrung 52 ist in der bewegbaren Platte 46 ausgebildet, damit ein Vorderabschnitt der Angußbuchse 40 darin verschiebbar ist.

Eine Buchse 56 ist an dem Grundelement 38 durch Einklemmen zwischen der ortsfesten Seitenbefestigungsplatte 36 und der ortsfesten Seitenaufnahmeplatte 37 fest angeordnet. Die Buchse 56 erstreckt sich durch die ortsfeste Seitenaufnahmeplatte 37 und aus dieser heraus zu der Seite der bewegbaren Form 33. Ein Vorderendabschnitt der Buchse 56 ist in einer in der bewegbaren Platte 46 ausgebildeten Bohrung 57 verschiebbar eingepaßt. Eine Vorderseite der Buchse 56 bildet einen vorstehenden Abschnitt 58, der aus der bewegbaren Platte 46 zu der Seite der bewegbaren Form 33 hin vorstehen kann.

Die bewegbare Form 33 besitzt eine bewegbare Seitenbefestigungsplatte 61 (siehe Fig. 7), die an der bewegbaren Seitenplatte 23 angebracht ist, eine bewegbare Seitenaufnahmeplatte 63, die an einer Fläche der bewegbaren Seitenbefestigungsplatte 61 (auf der Seite der ortsfesten Form 32) über eine Abstandshalterplatte 62 fest angeordnet ist und eine bewegbare Seitenformplatte 64, die an einer Fläche der bewegbaren Seitenaufnahmeplatte 63 (auf der Seite der ortsfesten Form 32) fest angeordnet ist. Die bewegbare Seitenformplatte 64 schließt gegen die bewegbare Platte 46 der ortsfesten Form 32. Um eine gegenseitige Führung für die bewegbare Seitenformplatte 64 und der bewegbaren Platte 46 zu schaffen, ist ein Führungsbolzen 66 an der bewegbaren Platte 46 angebracht und eine Bohrung 67 ist in der bewegbaren Seitenformplatte 64 ausgebildet, damit der Führungsbolzen 66 hierin verschiebbar ist.

Eine Ausnehmung 71, in der der vorstehende Abschnitt 58 der ortsfesten Form 32 ausrückbar einläuft, ist in der bewegbaren Seitenformplatte 64 ausgebildet. Ein auf einem Kern 72, der in die bewegbare Seitenformplatte 64 fest eingesetzt ist, ausgebildeter Stift 73 steht koaxial in die Ausnehmung 71 vor. Der Stift 73 ist entfernbar in die Buchse 56 einbringbar, die den vorstehenden Abschnitt 58 der ortsfesten Form 32 bildet. Die Anlagefläche des vorstehenden Abschnitts 58 und die Ausnehmung 71 und die Anlagefläche des Stifts 73 und der Buchse 56 bilden zylindrische Flächen, die mit der Formöffnungs- und Schließrichtung parallel ausgerichtet sind. Der Spalt zwischen diesen Anlageflächen wird minimal gehalten, um die Bildung eines Grats auf der geformten Walze 101 minimal zu halten. Der Formhohlraum 34 für die Form des fertigen Produkts wird somit durch den vorstehenden Abschnitt 58 und die Ausnehmung 71 gebildet. Das heißt, daß die Stirnfläche des vorstehenden Abschnitts 58 eine Stirnfläche der Walze 101 bildet, die Bodenfläche der Ausnehmung 71 die andere Stirnfläche der Walze 101 bildet, die Innenwandung der Ausnehmung 71 die Außenwandung der Walze 101 bildet, während der Stift 73 die Innenwandung der Walze 101 formt.

Ein Einguß 77 und ein zwischen dem Anguß 41 und dem Formhohlraum 34 in Verbindung stehender Verteiler 76 (Materialdurchgang) sind zwischen der bewegbaren Platte 46 der ortsfesten Form 32 und der bewegbaren Seitenformplatte 64 der bewegbaren Form 33 ausgebildet. Eine den vorstehenden Abschnitt 58 umgebende ringförmige Vertiefung ist in der Fläche der bewegbaren Platte 46 ausgebildet, die zu der Seite der bewegbaren Form 33 hin zeigt, wodurch ein Überlauf 78 gebildet wird, der sich vollständig um den Umfang des Formhohlraums 34 erstreckt. Der Überlauf 78, der einen Teil des Verteilers 76 bildet, steht mit dem Verteiler 76 und dem Einguß 77 zwischen dem Verteiler 76 und dem Formraum 34 in Verbindung. Der Einguß 77 wird durch Einbringen des vorstehenden Abschnitts 58 der ortsfesten Form 32 in die Ausnehmung 71 der bewegbaren Form 33 geschlossen. Die von der Feder 51 herrührende Druckkraft der bewegbaren Platte 46 wird auf eine ausreichende Kraft festgelegt, die ausreicht, um der Druckkraft des Kunstharzes in dem Verteiler 76 standzuhalten und somit die bewegbare Platte 46 und die bewegbare Form 33 in einem geschlossenen Zustand zu halten.

Zwischen der bewegbaren Seitenbefestigungsplatte 61 (siehe Fig. 7) und der bewegbaren Seitenaufnahmeplatte 63 ist eine Auswerferplatte (in den Figuren nicht gezeigt) getragen, um so in der Formöffnungs- und Schließrichtung bewegbar zu sein. An der Auswerferplatte sind Auswerferstifte 82 für das Produkt zum Auswerfen der geformten Walze 101 und ein Verteiler-Auswerferstift 83 zum Auswerfen des verfestigten Kunstharzes in dem Verteiler 76 angebracht.

Der Heizzylinder 1, die Formschließvorrichtung 21 und das wie oben aufgebaute Formwerkzeug 23 bilden zusammen mit einer Steuerung wie der eines Computers eine Einfüllsteuervorrichtung zum Ausführen eines Einfüllschritts, eine Drucksteuervorrichtung zum Ausführen eines Druckeinstellschritts, eine Dosiersteuereinrichtung zum Ausführen eines Dosierschritts und eine Verdichtungssteuereinrichtung zum Ausführen eines Verdichtungsschritts, wie nachfolgend beschrieben.

Es folgt nun eine Beschreibung des Spritzverfahrens. Ein Plastifizierungsschritt und ein Injektionsschritt werden abwechselnd mit dem Heizzylinder 1 ausgeführt. Bei dem Plastifizierungsschritt wird von dem Fülltrichter 5 zu dem Zylinder 2 zugeführter thermoplastischer Kunststoff geschmolzen und durch die Wärme des Heizgeräts 3 plastifiziert, während durch Drehung der Schnecke 6 dieses geknetet wird. Während des Plastifizierungsvorgangs wird das Kunstharz durch Drehung der Schnecke 6 vorwärtsgeführt und sammelt sich an der Spitze des Zylinders 2, während die Schraube 6 durch Druck des Kunstharzes zurückbewegt wird. Ebenso wird während des Plastifizierungsschritts ein geeigneter Rückdruck auf die Schnecke 6 in Vorwärtsrichtung von dem Hydraulikzylinder 11 aufgebracht. Wenn festgestellt wird, daß die Schnecke 6 zu einer vorbestimmten Position zurückbewegt wurde, wird die Schnecke 6 durch Antrieb des Hydraulikzylinders 11 vorwärtsbewegt, so daß das in der Spitze des Zylinders 2 vorhandene Kunstharz von der Düse 6 in den Verteiler 41 des Formwerkzeugs 31 eingespritzt wird. Wenn dann erfaßt wird, daß die Schnecke 6 zu einer vorbestimmten Position vorwärts bewegt wurde oder bis zu einer mechanischen Vorwärtsbeschränkung, wird der Plastifizierungsprozeß wiederholt.

Bei dem Einfüllschritt schließt die Formschließvorrichtung 21 die ortsfeste Form 32 und die bewegbare Form 33 zuerst mit einer konstanten, aber leichten Schließkraft. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie in der Fig. 1 gezeigt, die bewegbare Platte 46 der ortsfesten Form 32 gegen die bewegbare Form 33 geschlossen. Andererseits verbleibt das Grundelement 38 der ortsfesten Form 32 und die bewegbare Platte 46 mit einer ursprünglichen Öffnung A1 offen, wobei der Stopfen 48 nicht gegen die bewegbare Platte 46 anliegt. Das heißt, daß die Formschließkraft und die Federkraft der Feder 51 im Gleichgewicht sind. Überdies ist der vorstehende Abschnitt 58 der ortsfesten Form 32 mit der Ausnehmung 71 der bewegbaren Form 33 nicht in Eingriff. Folglich steht der Verteiler 76 mit dem Formraum 34 mittels des offenen Eingusses 77 in Verbindung. Bei dieser Stellung wird Kunstharz von dem Heizzylinder 1 in den Anguß 41 gedrückt. Dieses Kunstharz läuft von dem Anguß 41 durch den Verteiler 76 und den Einguß 77 hindurch, um den Innenraum des Formraums 34 auszufüllen.

Bei dem Druckeinstellschritt dauert, sogar nachdem der Formraum 34 mit Kunstharz gefüllt wurde, der Injektionsschritt mit dem Heizzylinder 1 solange fort, bis die Schnecke 6 zu der vorbestimmten Position vorwärts bewegt wurde oder bis die Vorwärtsbeschränkung erreicht wurde. Folglich dauert auch die Zuführung von Kunstharz aus dem Heizzylinder 1 zu dem Formwerkzeug 31 fort. Während dieser Zeit bleibt die Formschließkraft relativ gering. Folglich werden aufgrund des Drucks des Kunstharzes in dem Formwerkzeug 31 die bewegbare Platte 46 und die bewegbare Form 33 von dem Grundelement 38 der ortsfesten Form 32, wie in der Fig. 2 gezeigt, weg verschoben gegen die durch die Formschließvorrichtung 21 aufgebrachte Formschließkraft, wobei das Eindringen oder auch das Austreten von Öl in dem Hydraulikzylinder 25 ungehindert verläuft. Eine sich hieraus ergebende weit geöffnete Öffnung A2 zwischen dem Grundelement 38 und der bewegbaren Platte 46 wird durch ein Gleichgewicht zwischen dem Kunstharzdruck in dem Formwerkzeug 31 und der Formschließkraft bestimmt. Genauer gesagt, die Öffnung A2 wird durch ein Gleichgewicht zwischen der Formschließkraft und der Federkraft der Feder 51 und der daraus resultierenden Rückwärtskraft des Kunstharzes innerhalb des Formwerkzeugs 31 auf die bewegbare Platte 46 zusammen mit der bewegbaren Form 33 bestimmt. Diese Öffnung A2 wird größer, je mehr Kunstharz in das Formwerkzeug 31 zugeführt wird. Das heißt, daß wenn bezüglich des von dem Heizzylinder 1 zugeführten Betrags an Kunstharz ein Fehler vorliegt, der Fehler durch eine Änderung der Öffnung behoben wird. Folglich wird beim Druckeinstellschritt der Druck des Kunstharzes in dem Formraum 34 so eingestellt, daß er auf einem Referenzdruck konstant bleibt. Somit kann der Druck des Kunstharzes in dem Formraum 34 genau gesteuert und kontrolliert werden.

Aufgrund der Zunahme der Öffnung von A1 zu A2 wird die Federkraft der Feder 51 leicht schwächer. Ferner ändert sich auch leicht die durch den Hydraulikzylinder 25 aufgebrachte Formschließkraft aufgrund des zusammen mit der bewegbaren Form 33 zurückgedrängten Formschließkolbens 26. Jedoch ist die Änderung der Federkraft der Feder 51 und die der Formschließkraft klein genug, um vernachlässigt zu werden.

Das heißt, daß die Änderung bezüglich der Kraft der Feder 51, die der Verschiebung der bewegbaren Platte 46 zusammen mit der bewegbaren Form 33 entspricht, wie auch die Änderung der Druckkraft des Kunstharzes, die mit der Formschließkraft in Gleichgewicht ist, winzig ist verglichen mit der Änderung des Drucks, der entsteht, wenn verschiedene Kunstharzmengen in einen Formraum mit konstantem Volumen eingefüllt werden. Überdies ist bei dem zuvor erwähnten Druckeinstellschritt für die ortsfeste Form 32 der Druck des Kunstharzes, der zum Öffnen (Trennen) des Grundelementes 38 von der bewegbaren Platte 46 zusammenwirkt mit der bewegbaren Form 33, der Druck, der auf das Grundelement 38 in der Formöffnungs- und Schließrichtung aufgebracht wird. Dies ist der Druck, der mit der Druckeinstellung zusammenhängt. Jedoch wird bei dem Formwerkzeug 31 der vorliegenden Ausführungsform der Druck des Formraums 34 auf den Referenzdruck eingestellt, da der Verteiler 76 zwischen der bewegbaren Platte 46 der ortsfesten Form 32 und der bewegbaren Form 33 gebildet ist und dann der Druck des Kunstharzes, der zum Trennen des Grundelements 38 von der bewegbaren Platte 46 zusammenwirkt mit der bewegbaren Form 33, nur dann effektiv auf das Grundelement 38 an dem Formraum 34 aufgebracht wird (genauer, beinhaltend auch die Angußbuchse 40). Daher wird der Druck des Formraums 34 auf den Referenzdruck eingestellt. Andererseits wirkt der Druck des Kunstharzes in dem Verteiler 76, um so die bewegbare Platte 46 und die bewegbare Form 33 voneinander zu öffnen (zu trennen). Jedoch steht diesem Druck die Federkraft der Feder 51 entgegen und folglich werden die bewegbare Platte 46 und die bewegbare Form 33 geschlossen gehalten. Für den nachfolgenden Dosierschritt bleibt diese Stellung erhalten.

Bei dem Dosierschritt erhöht die Verformschließvorrichtung 21 die Formschließkraft, wenn einmal der Druckeinstellschritt beendet wurde. Daraus folgt, daß die bewegbare Platte 46 gegen das Grundelement 38 der ortsfesten Form 32 geschlossen wird. Hiermit zusammentreffend kehrt das überschüssige Kunstharz in dem Formraum 34 durch den weiterhin offenen Einguß 77 zu dem Verteiler 76 zurück und/oder strömt zu dem Überlauf 78 aus, so daß das Kunstharz in dem Formwerkzeug 31 zu dem Zylinder 2 des Heizzylinders 1 zurückgebracht wird. Die Schnecke 6 zieht sich aufgrunddessen zurück, um diesen Betrag an zurückgebrachtem Kunstharz aufzunehmen. Dann schließt sich der Einguß 77 und der Formraum 34 wird von dem Überlauf 78 getrennt, wenn, wie in der Fig. 3 gezeigt, der vorstehende Abschnitt 58 der ortsfesten Form 32 in die Ausnehmung 71 der bewegbaren Form 33 eintritt. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt eine konstante Kunstharzmenge in dem Formraum 34, was somit den Dosierschritt beendet.

Auf den Dosierschritt folgt dann der Verdichtungsschritt, bei dem die bewegbare Platte 46 und das Grundelement 38 der ortsfesten Form 32 geschlossen werden, bis sie aneinander anliegen, wie in der Fig. 5 gezeigt. Zur selben Zeit wird das Kunstharz in dem Formraum 34 verdichtet. Zum Zeitpunkt der Beendigung des Dosierschritts ist der Betrag B an verdichtetem Material gleich einer Öffnung A3 zwischen dem Grundelement 38 und der bewegbaren Platte 46.

Zum Zeitpunkt der Beendigung des Druckeinstellschritts ist das Volumen des Formraums 34, das heißt die Kunstharzmenge in dem Formraum 34, nicht konstant. Jedoch kehrt das Kunstharz in dem Formraum 34 bei dem nachfolgenden Dosierschritt, wie zuvor erwähnt, zu dem Verteiler 76 zurück und in diesem Moment verbleibt eine konstante Kunstharzmenge in dem Formraum 34, wenn sich der Einguß 77 schließt. Auf diese Art und Weise können durch den Druckeinstellschritt und den Dosierschritt der Druck und das Volumen des in den Formraum 34 eingefüllten Kunstharzes genau gesteuert bzw. kontrolliert werden.

Durch Ausbildung des Verteilers 76 zwischen der bewegbaren Form 33 und der bewegbaren Platte 46 der ortsfesten Form 32 ändert sich bei dem Formwerkzeug 31 beim Dosierschritt die Aufnahmefähigkeit des Verteilers 76 nicht. Folglich kehrt das Kunstharz von dem eine reduzierte Aufnahmefähigkeit aufweisenden Formraum 34 reibungslos zu dem Verteiler 76 zurück. Somit kann der Druck des Kunstharzes im Formraum 34 zuverlässig konstant gehalten werden. Überdies kann der Formschließvorgang beschleunigt werden.

Ferner kann das Kühlen des Kunstharzes im Bereich um den Formraum 34 beinhaltend den Einguß 77 verlangsamt werden, da ein Teil des Verteilers 76 zusammen mit dem den Einguß 77 bildenden Überlauf 78 in der bewegbaren Platte 46 um den vorstehenden Abschnitt 58 herum ausgebildet ist. Folglich kehrt während des Dosierschritts das Kunstharz ruhiger und reibungsloser von dem Formraum 34 zu dem Verteiler 76 zurück. Andererseits, wenn kein Überlauf 78 vorhanden wäre und der Einguß ein simpler Seiteneingang wäre, würden das Abkühlen und die Befestigung des Kunstharzes in dem Formraum dazu tendieren, im Bereich um den Formraum schneller abzulaufen, so daß dort die Wahrscheinlichkeit geringer wäre, das Kunstharz von dem Formraum zu dem Verteiler reibungslos zurückkehrt. Um einen ausreichenden Effekt für den Überlauf 78 zu erzielen, muß er so bemessen werden, daß er zu den Abmessungen der Walze 101 paßt.

Wurde der Einguß 77 mit der Formschließvorrichtung einmal verschlossen, beginnt der Verdichtungsschritt und das Harz in dem Formraum 34 wird verdichtet. Da bei dem Dosierschritt eine konstante Kunstharzmenge bei einem konstanten Druck in dem Formraum 34 verbleibt, kann dann die Verdichtung ebenso glatt ausgeführt werden. Ferner wird das Zusammenziehen, das die Verfestigung des Harzes beim Abkühlen begleitet, durch die Verdichtung ersetzt. Folglich ist es aufgrund dieser Kompensation nicht länger notwendig, den Druckhalteschritt auf der Seite des Heizzylinders 1 auszuführen. Die Verdichtung weist auch andere vorteilhafte Effekte auf, so beispielsweise daß eine schnellere Verfestigung des Kunstharzes im Formraum 34 ermöglicht wird.

Nachdem das Kunstharz im Formraum 34 ausreichend abgekühlt und sich verfestigt hat, werden die feststehende Form 32 und die bewegbare Form 33 mit der Formschließvorrichtung 21 geöffnet. Gleichzeitig hiermit werden das Kunstharz in dem Formraum 34, d. h. das verfestigte Kunstharz der Walze 101, der Verteiler 76 und der Anguß 41 von der festen Form 32 getrennt. Die auf der Seite der Formschließvorrichtung 21 vorgesehene Auswurfvorrichtung (in der Figur nicht gezeigt) wird sodann betätigt, so daß der Verteiler-Auswurfstift 83 das in dem Verteiler 76 und dem Anguß 41 verfestigte Kunstharz auswirft, um dieses von der bewegbaren Form 33 zu trennen, während die Produktauswurfstifte 82 die Walze 101 herausdrücken, um diese von der bewegbaren Form 33 zu trennen. Die Walze 101 und das in dem Verteiler 76 und dem Anguß 41 verfestigte Kunstharz werden dann entfernt. Danach wird die Form wieder geschlossen und die obigen Schritte wiederholt.

Bei der zuvor erwähnten Ausführungsform war das geformte Produkt die Walze 101. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch zum Formen anderer Produkte verwendet werden. Bei einer in der Fig. 8 gezeigten zweiten Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung zum Formen einer optischen Meniskuslinse 102 verwendet, während bei einer in der Fig. 9 gezeigten dritten Ausführungsform die vorliegende Erfindung zum Formen eines IC-Kartensubstrats 103 verwendet wird. In den Fig. 8 und 9 sind Teile, die dem Formwerkzeug der in den Fig. 1 bis 7 gezeigten und zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, eine Beschreibung dieser Teile wird hiernach weggelassen. Des weiteren ist in den Fig. 8 und 9 lediglich der Bereich um den Formraum 34 gezeigt. Der grundsätzliche Aufbau des Formwerkzeugs ist der gleiche wie des Formwerkzeugs nach der ersten Ausführungsform. Die Fig. 10 zeigt das geformte IC-Kartensubstrat 103, das die Form einer dünnen Platte aufweist, wobei auf einer Seitenfläche ein zur Aufnahme eines IC-Kartenchipgehäuses 104 ausgebildete Ausnehmung vorhanden ist.

Da die Linse 102 und das IC-Kartensubstrat 103 keine Durchgangsöffnungen besitzen, sind bei den Formwerkzeugen der zweiten und dritten Ausführungsform die Buchse 56 des Formwerkzeugs der ersten Ausführungsform durch einen festen Stift oder ein blockförmiges Einsetzelement 86 ersetzt, das mit dem Kern 72 der bewegbaren Form 33 nicht in Eingriff gelangt.

Das Formverfahren ist das gleiche wie das bei der ersten Ausführungsform. Die Fig. 8 und 9 zeigen den Zustand, bei dem der Verdichtungsschritt beendet wurde und der Einguß durch den vorstehenden Abstand 58 auf der Spitze des Einsetzelements 86, das mit der Ausnehmung 71 der bewegbaren Form 33 in Eingriff gelangt, geschlossen wurde. Die Punktstrichlinie in den Fig. 8 und 9 zeigt die Position des Einsetzelements 86 an, die das Einsetzelement 86 annimmt, wenn der Einguß 77 beim Einfüllschritt, beim Druckeinstellschritt und beim Dosierschritt geöffnet ist.

Die vorliegende Erfindung ist ideal zum Formen von Produkten, die eine hohe Genauigkeit verlangen wie beispielsweise der Linse 102 und ermöglicht auch die Verbesserung der optischen Eigenschaften der Linse 102. Überdies ist der Überlauf 78 besonders wirksam bei vergleichbaren dünnen Produkten wie der Linse 102 und des IC-Kartensubstrats 103. Beim herkömmlichen Spritzformen wird, wenn das Kunstharz von dem Einguß in den Formraum fließt, die Fließfähigkeit des Kunstharzes aufgrund der Beschränkung im Bereich um den Formraum gefährdet. Da im Vorderbereich des Kunstharzstroms aufgrund des Abkühlens der Verfestigungsvorgang schneller abläuft, leiden die Produkteigenschaften aufgrund der durch verbleibende Spannungen hervorgerufene Verwindungen und dergleichen, sogar wenn das Befüllen ausreichend ist. Beispielsweise kann dies zu Fehlern führen, wie beispielsweise leicht verringerten Abmessungen an Umfangsabschnitten des Produkts verglichen mit anderen Abschnitten. Überdies muß das Gas in dem Formraum (Luft oder Kunstharzdämpfe) entfernt werden, wenn beim Spritzformen das Kunstharz in den Formraum zugeführt wird. Ein kleiner Spalt wird somit als Gasauslaß ausgebildet, beispielsweise auf den einander berührenden Flächen der ortsfesten Form und der bewegbaren Form. Jedoch wird auf dem Produkt ein Grat ausgebildet werden, wenn die Spaltgröße für den Gasauslaß zu groß ausfällt, während, wenn der Spalt zu klein ausfällt, die Befüllung gefährdet wird. Bei der vorliegenden Erfindung jedoch strömen während des Einfüllschritts das Gas und das Kunstharz aus dem Formraum 34 zu dem Überlaufabschnitt 78, so daß das Gas zuverlässig abgeleitet werden kann. Ferner wird die Fließfähigkeit des Kunstharzes im Bereich um den Formraum 34 verbessert, so daß das Kunstharz einwandfrei in diesen Bereich eingeführt werden kann. Das hat zur Folge, daß Verwindungen aufgrund verbleibender Spannungen an Umfangsabschnitten des Produkts reduziert werden können und Produkteigenschaften wie die der Abmessungen an den Umfangsabschnitten verbessert werden können. Ferner bildet sich auf dem Produkt kein Grat aus, da der Überlauf 78 schließlich von dem Formraum 34 abgetrennt wird, indem der vorstehende Abschnitt 58 der ortsfesten Form 32 in die Ausnehmung 71 der bewegbaren Form 33 eingeführt wird.

Bei einer in den Fig. 11 bis 15 gezeigten vierten Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung zum Formen eines als Kopfstück für einen Kugelschreiber benutzten Kugelhalters 106 verwendet. Wie in den Fig. 14 und 15 gezeigt ist, weist der Kugelhalter 106 an seinem unteren Ende einen zylindrischen Körper 107 auf, eine Stufe 108 krümmt sich radial einwärts von einem oberen Ende des Körpers 107 und ein dünner, rohrartiger, sich verjüngender Abschnitt 109 steht von dem Innenumfang der Stufe 108 aufwärts vor. Ferner befindet sich in dem Kegelabschnitt 109 ein Brückenteil 110, das sich radial zum Innenraum erstreckt.

Beim Formen eines Kugelhalters 106 mit der obigen Form mittels eines herkömmlichen Spritzformverfahren besteht die größte Wahrscheinlichkeit, daß aufgrund der besonders dünnen Abschnitte wie der des Kegelabschnitts 109 ungenügend befüllt wird. Ferner werden an der Außenfläche des Kegelabschnitts 109, insbesondere am mit dem Brückenteil 110 verbundenen Abschnitt, Einfallstellen beim Zusammenziehen aufgrund des Abkühlens auftauchen. Diese Art von Problemen können jedoch durch Verwendung der vorliegenden Erfindung gelöst werden.

Bei dem Formwerkzeug der vierten Ausführungsform zum Herstellen des Kugelhalters 106 sind, da diese Ausführungsform grundsätzlich den gleichen Aufbau wie das Formwerkzeug der ersten Ausführungsform aufweist, die entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und eine Beschreibung hiervon wird weggelassen. Bei dem Formwerkzeug nach der in den Fig. 11 bis 13 gezeigten vierten Ausführungsform ist eine produktbildende Fläche 91 zum Bilden der Außenfläche des Kegelabschnitts 109 des Kugelhalters 106 auf der Innenseite der Spitze der Buchse 56 ausgebildet. Des weiteren ist eine sich von der produktformenden Fläche 91 fortsetzende Öffnung 92 auf einem Innenabschnitt der Buchse 96 ausgebildet. Ein Stift 93 ist an dem Grundelement 38 durch Einklemmen zwischen der ortsfesten Seitenbefestigungsplatte 36 und der Buchse 56 angeordnet. Ein auf dem Vorderabschnitt des Stifts 93 ausgebildeter vorstehender Plattenabschnitt 94 ist in die Öffnung 92 der Buchse 56 eingesetzt.

Ein auf dem Kern 72 der bewegbaren Form 33 ausgebildeter vorstehender Abschnitt 96 verläuft koaxial ausgerichtet durch die Ausnehmung 71 und steht zu der ortsfesten Form 32 hin vor. Der vorstehende Abschnitt 96 dient mit seiner Außenfläche zum Ausbilden der Innenfläche des Kugelhalters 106, der den Kegelabschnitt 109 beinhaltet. Ein Vorderabschnitt des vorstehenden Abschnitts 96 wird zum Zeitpunkt des Verschlusses der Form zu einem Aufnahmeabschnitt 97 zum Aufnehmen der Öffnung 92 der Buchse 56 der ortsfesten Form 32. Ferner ist ein Schlitz 98 an der Spitze des den Aufnahmeabschnitt 97 beinhaltenden vorstehenden Abschnitt 96 ausgebildet. Der Schlitz 98 wird durch zwei Innenseitenflächen auf dem vorstehenden Abschnitt 96 gebildet, wobei ein offenes Ende verbleibt und gelangt mit dem vorstehenden Plattenabschnitt 94 des Stifts 93 der ortsfesten Form 32 zum Zeitpunkt des Verschlusses der Form in Eingriff. Die Anordnung ist derart ausgestaltet, daß der vorstehende Abschnitt 96 sich durch den Kegelabschnitt 109 des zu formenden Kugelhalters 106 und aus der Öffnung an der Spitze des Kegelabschnitts 109 heraus erstreckt. Die Anlageflächen des vorstehenden Abschnitts 58 und der Ausnehmung 71, die Anlageflächen der Öffnung 92 und des Aufnahmeabschnitts 97 sowie die Anlageflächen des vorstehenden Plattenabschnitts 94 und der Schlitz 98 bilden somit zylindrische oder planare Flächen, die mit der Formöffnungs- und Schließrichtung parallel ausgerichtet sind. Der Spalt zwischen diesen Anlageflächen wird minimal gehalten, um eine Bildung von Graten auf dem geformten Kugelhalter 106 zu vermeiden.

Das dieses Formwerkzeug benutzende Spritzformverfahren ist grundsätzlich das gleiche wie das der ersten Ausführungsform. Das heißt, daß zuerst die Form mit einer relativ leichten Schließkraft geschlossen wird und der Befüllvorgang ausgeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt liegt, wie in der Fig. 11 gezeigt, der vorstehende Abschnitt 58 der ortsfesten Form 32 nicht in der Ausnehmung 71 der bewegbaren Form 33. Kunstharz wird von dem offenen Einguß 77 aus in den Formraum 34 eingefüllt. Ist der Einfüllschritt, der den Druckeinstellschritt beinhaltet, einmal beendet, wird die Formschließkraft erhöht, so daß die bewegbare Platte 46 gegen das Grundelement 38 der ortsfesten Form 32 hin verschlossen wird. Zusammentreffend hiermit strömt das überschüssige Kunstharz in den Formraum 34 zu dem Verteiler 76 zurück. Dann gelangt der vorstehende Abschnitt 58, wie in der Fig. 12 gezeigt, in die Ausnehmung 71, wodurch der Einguß 77 verschlossen wird, wonach das Kunstharz in dem Formraum 34 verdichtet wird.

Bei diesem Formvorgang bildet die produktformende Fläche 91 der Buchse 56 der ortsfesten Form 32 die obere Fläche der Stufe 108 und die Außenfläche des Kegelabschnitts 109 des Kugelhalters 106. Die Stirnseite des vorstehenden Plattenabschnitts 94 des Stifts 93 der ortsfesten Form 32 bildet die obere Fläche des Brückenteils 110. Die Ausnehmung 71 der bewegbaren Form 33 bildet die Außenfläche des Körpers 107. Schließlich bildet der vorstehende Abschnitt 96 der bewegbaren Form 33 die Innenfläche des Kugelhalters 106 und die zwei Seitenflächen und die untere Fläche des Brückenteils 110.

Da der Kegelabschnitt 109 des Kugelhalters 106 zur Formöffnungs- und Schließrichtung hin geneigt ist, werden, sogar wenn der schlußendlich geformte Kegelabschnitt 109 dünn ausgebildet ist, beim Einfüllschritt und beim Druckeinstellschritt die Flächen in der ortsfesten Form 32 und der bewegbaren Form 33 zum Formen des Kegelabschnitts 109 weit voneinander entfernt. Folglich kann das Kunstharz problemlos und ruhig bzw. reibungslos in den Abschnitt für den Kegelabschnitt 109 in dem Formraum 34 fließen, so daß Befüllfehler nicht auftreten bzw. keine Befüllfehler entstehen. Ferner treten beim Verdichtungsschritt keine Einfallstellen an der Außenfläche des Kegelabschnitts 109 an dem durch das Brückenteil 110 verbundenen Abschnitt auf, da die Buchse 56 den Kegelabschnitt 109 zusammendrückt, wodurch der dünne Kegelabschnitt 109 zuverlässig und ohne Schwierigkeiten ausgebildet werden kann. Überdies ist die Verdichtungswirkung auf den Kegelabschnitt 109, der in Formöffnungs- und Schließrichtung geneigt ist, größer als auf den Körperabschnitt 107. Ferner sind der vorstehende Abschnitt 96, der sich durch die Innenseite des Kegelabschnitts 109 erstreckt, und der Schlitz 98, der das Brückenteil 110 von unten her einschließt, auf der bewegbaren Form 33 geschaffen. Die Öffnung 92 zum Ineingriffbringen mit dem vorstehenden Abschnitt 96 und der vorstehende Plattenabschnitt 94, der mit dem Schlitz 98 in Eingriff kommt, sind mit dem Grundelement 38 auf der ortsfesten Form 32 integral bzw. einstückig geschaffen. Dadurch wird die Gesamtheit des das Brückenteils 110 beinhaltende Kegelabschnitt 109 einwandfrei und zuverlässig einer Verdichtung unterworfen.

Die vorliegende Erfindung kann idealerweise zum Bilden verschiedener anderer Produkte wie beispielsweise der Metallspitze eines Druckbleistifts verwendet werden. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen begrenzt. Es sind auch andere Modifikationen möglich. Beispielsweise wurde bezüglich der zuvor erwähnten Ausführungsformen beispielhaft beschrieben, daß eine In-Line-Buchsen-Spritzformmaschine verwendet wurde. Es können jedoch auch andere Spritz- bzw. Pressformmaschinen der Art einer Kolbenmaschine verwendet werden. Ferner können für die Formschließvorrichtung verschiedene andere Typen wie des Typs mit Kniehebel verwendet werden anstatt des Typs mit Direktdruck der zuvor erwähnten Ausführungsformen. Ferner ist der Antrieb für die Formschließvorrichtung nicht auf einen Hydraulikzylinder beschränkt und kann beispielsweise einen Elektromotor umfassen. Außerdem ist auch das Formwerkzeug nicht auf das gemäß den zuvor erwähnten Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise kann anstatt einer Feder für die Gegendruckvorrichtung zum Drücken des bewegbaren Elements ein Pneumatikzylinder oder dergleichen verwendet werden. Ferner wurde bei den vorigen Ausführungsformen beispielhaft die Spritzformung eines thermoplastischen Kunstharzes beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch mit verschiedenen anderen Formmaterialien verwendet werden. So können beispielsweise keramische Materialien, die ein thermoplastisches Kunstharz als Bindemittel benutzen, Spritzform- bzw. Spritzpreßformverfahren für pulvermetallurgische Verfahren oder Spritzform- bzw. Spritzpreßformverfahren für aushärtbare Kunststoffe verwendet werden.

Claims

1. Spritzmaschine mit:

- einem Formwerkzeug, das ein erstes Formelement und ein zweites Formelement beinhaltet, die sich relativ zueinander öffnen und schließen und die, wenn sie geschlossen sind, hierzwischen einen Formraum bilden, wobei das erste Formelement aus einem Grundelement besteht, einem auf dem Grundelement getragenen bewegbaren Element, um so relativ hierzu in Öffnungs- und Schließrichtung des ersten Formelements und des zweiten Formelements bewegbar zu sein, und das gegen das zweite Formelement schließt, einem Vorspannmittel zum Vorspannen des bewegbaren Elements relativ zu dem Grundelement gegen das zweite Formelement, wobei der Aufbau derart ist, daß, wenn sich das zweite Formelement und das bewegbare Element in einer geschlossenen Stellung befinden, das Volumen des Formraums durch Öffnen und Schließen des bewegbaren Elements und des Grundelements relativ zueinander verändert wird, und ein Einguß zwischen einem Materialdurchgang und dem Formraum durch das Schließen des bewegbaren Elements und des Grundelements gegeneinander verschlossen wird,
- einer Materialzuführvorrichtung zum Zuführen von Formmaterial in einem formbaren Zustand zu dem Materialdurchgang im Formwerkzeug,
- einer Formschließvorrichtung mit einstellbarer Schließkraft zum Öffnen und Schließen des ersten Formelements und des zweiten Formelements des Formwerkzeugs,
- Einfüllsteuerungsmittel zum Zuführen von Formmaterial von der Materialzuführvorrichtung zu dem Materialdurchgang des Formwerkzeugs, um den Formraum unter Bedingungen zu füllen, bei denen das erste Formelement und das zweite Formelement mit einer leichten Klemmkraft verschlossen sind und das bewegbare Element gegen das zweite Formelement verschlossen ist, aber das bewegbare Element und das Grundelement offen sind,
- Druckeinstellsteuerungsmittel zum Einstellen des Drucks des Formmaterials in dem Formraum während des Füllvorgangs durch das Füllsteuerungsmittel durch Verschieben des bewegbaren Elements und des zweiten Formelements relativ zu dem Grundelement als Folge eines Gleichgewichts zwischen dem Druck des Formmaterials in dem Formwerkzeug und der Formschließkraft,
- Dosiersteuerungsmittel zum Erhöhen der Formschließkraft, um das Grundelement und das bewegbare Element gegeneinander zu schließen, nach Einstellen des Drucks mit dem Druckeinstellsteuerungsmittel, so daß das Formmaterial auf der Seite des Formraums zu der Materialzuführvorrichtung zurückfließt und zum Zeitpunkt des Verschließens des Eingusses eine konstante Menge an Formmaterial in dem Formraum verbleibt, und
- Verdichtungssteuerungsmittel zum Verschließen des Grundelements und des bewegbaren Elements gegeneinander nach der gesteuerten Dosierung durch das Dosiersteuermittel, wodurch das Formmaterial in dem Formraum verdichtet wird.

2. Formwerkzeug zum Spritzformen mit einer Spritzformmaschine nach Anspruch 1, wobei das Formwerkzeug beinhaltet:

- ein erstes Formelement und ein zweites Formelement, die sich relativ zueinander öffnen und schließen und die über einen Einguß hinweg einen Materialdurchgang und, wenn sie geschlossen sind, einen mit dem Materialdurchgang in Verbindung stehenden Formraum bilden,
- wobei das erste Formelement aufweist: ein Grundelement, ein auf dem Grundelement getragenes bewegbares Element, um so relativ hierzu in Öffnungs- und Schließrichtung des ersten Formelements und des zweiten Formelements bewegbar zu sein, und das gegen das zweite Formelement schließt, ein Vorspannmittel zum Vorspannen des bewegbaren Elements gegen das zweite Formelement relativ zu dem Grundelement, und einen vorstehenden Abschnitt, der mit dem Grundelement integral ausgebildet ist,
- wobei das zweite Formelement eine Ausnehmung zum entrückbaren Eingreifen mit dem vorstehenden Abschnitt auf dem ersten Formelement aufweist,
- wobei der Aufbau derart ist, daß der Formraum durch die Ausnehmung und den vorstehenden Abschnitt gebildet ist und der Einguß durch den mit der Ausnehmung in Eingriff stehenden vorstehenden Abschnitt verschlossen wird, und der Materialdurchgang zwischen dem bewegbaren Element und dem zweiten Formelement ausgebildet ist, und das Vorspannmittel eine Vorspannkraft auf das bewegbare Element aufbringt, um so das bewegbare Element und das zweite Formelement gegen eine Druckkraft des Formmaterials im Materialdurchgang gegeneinander zu verschließen.

3. Formwerkzeug nach Anspruch 2, mit einem Überlaufabschnitt, der von dem Formraum abgeschnitten ist, wenn der vorstehende Abschnitt in der Ausnehmung liegt, der sich im wesentlichen um den gesamten Umfang des Formraums erstreckt.

4. Formwerkzeug nach Anspruch 3, bei dem der vorstehende Abschnitt verschieblich durch den bewegbaren Abschnitt hindurchläuft und eine Vertiefung, die den Materialdurchgang, den Einguß wie auch den Überlaufabschnitt bildet, in dem bewegbaren Abschnitt ausgebildet ist, der den vorstehenden Abschnitt umgibt.

5. Formwerkzeug nach Anspruch 2, bei dem das erste Formelement eine ortsfeste Form und das zweite Formelement eine bewegbare Form ist.

6. Formwerkzeug nach Anspruch 2, bei dem das Vorspannmittel eine Feder ist.

7. Verfahren zum Spritzformen, benutzend:

- ein Formwerkzeug, das ein erstes Formelement und ein zweites Formelement beinhaltet, die sich relativ zueinander öffnen und schließen und die, wenn sie geschlossen sind, hierzwischen einen Formraum bilden, wobei das erste Formelement aus einem Grundelement besteht, einem auf dem Grundelement getragenen bewegbaren Element, um so relativ hierzu in Öffnungs- und Schließrichtung des ersten Formelements und des zweiten Formelements bewegbar zu sein, und das gegen das zweite Formelement schließt, ein Vorspannmittel zum Vorspannen des bewegbaren Elements relativ zu dem Grundelement gegen das zweite Formelement, wobei der Aufbau derart ist, daß, wenn sich das zweite Formelement und das bewegbare Element in einer geschlossenen Stellung befinden, das Volumen des Formraums durch Öffnen und Schließen des bewegbaren Elements und des Grundelements relativ zueinander verändert wird, und ein Einguß zwischen einem Materialdurchgang und dem Formraum geschlossen wird durch das Schließen des bewegbaren Elements und des Grundelements gegeneinander,
- eine Materialzuführvorrichtung zum Zuführen von Formmaterial in einem formbaren Zustand zu dem Materialdurchgang in dem Formwerkzeug,
- eine Formschließvorrichtung mit einstellbarer Schließkraft zum Öffnen und Schließen des ersten Formelements und des zweiten Formelements des Formwerkzeugs,
- wobei das Verfahren beinhaltet:
- Verschließen des ersten Formelements und des zweiten Formelements mit einer leichten Formschließkraft und Verschließen des bewegbaren Elements gegen das zweite Formelement, aber Offenlassen des bewegbaren Elements und des Grundelements, dann Zuführen von Formmaterial von der Materialzuführvorrichtung zu dem Materialdurchgang des Formwerkzeugs, um den Formraum zu füllen,
- zu diesem Zeitpunkt Einstellen des Drucks des Formmaterials in dem Formraum durch Verschieben des bewegbaren Elements und des zweiten Formelements relativ zu dem Grundelement als Folge eines Gleichgewichts zwischen dem Druck des Formmaterials in dem Formwerkzeug und der Formschließkraft, und
- Stoppen des Zuführens von Formmaterial von der Materialzuführvorrichtung und Erhöhen der Formschließkraft, um das Grundelement und das bewegbare Element gegeneinander zu schließen und während diesen Vorgangs Zulassen, daß ein Teil des Formmaterials auf der Seite des Formraums zu der Seite der Materialzuführvorrichtung zurückfließt und hiernach eine konstante Menge an Formmaterial in dem Formraum zum Zeitpunkt des Verschließens des Eingusses verbleibt, Schließen des Grundelements und des bewegbaren Elements gegeneinander, wodurch das Formmaterial in dem Formraum verdichtet wird.