-
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Einlegen eines Einsatzteils mit einer Öffnung in eine Spritzgussform. Einsatzteile finden in Spritzgussprodukten insbesondere dann Verwendung, wenn ein Produkt aufgrund seiner Formgebung nicht als ganzes in einem einzigen Arbeitsgang einer Spritzgussmaschine hergestellt werden kann, oder wenn in ein Spritzgussprodukt Teile aus einem anderen Material integriert werden sollen. Ein typisches Beispiel hierfür ist die Einbettung von aus Metall bestehenden Gewindebuchsen in ein Spritzgussprodukt aus Kunststoff.
-
Solche Einsatzteile müssen vor dem Schließen der Spritzgussform an vorbestimmten Stellen in diese eingelegt werden. In der Form werden sie entweder formschlüssig durch entsprechende Halteglieder oder durch Magnetkraft fixiert, wobei letzteres nur bei Einsatzteilen aus ferromagnetischem Material möglich ist. Das Einlegen erfolgt üblicherweise manuell durch den Bediener der Spritzgussmaschine. Dieses manuelle Einlegen stellt einerseits eine Fehlerquelle dar und kann bei sorgfältiger Ausführung je nach Anzahl der einzulegenden Teile eine erhebliche Zeit in Anspruch nehmen.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei der Fertigung von Spritzgussprodukten mit Einsatzteilen die Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit des Arbeitsablaufs zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Erfindungsgemäß wird zur Handhabung eines Einsatzteils mit einer Öffnung beim Einlegen in eine Spritzgussform ein Werkzeug bereitgestellt, mittels dessen das Einlegen automatisiert werden kann. Dieses Werkzeug weist eine kraftschlüssige Halterung für das Einsatzteil auf, welche aus einem zum Einführen in die Öffnung des Einsatzteils geeigneten Dorn und einem an dem Dorn angeordneten Federelement besteht. Ein Abstreifer mit einem Vorderabschnitt, der den Dorn zumindest entlang eines Teils von dessen Umfang umgibt, kann koaxial zu dem Dorn so verschoben werden, dass der Vorderabschnitt des Abstreifers den Abschnitt des Dorns, an dem sich das Federelement befindet, in der vorderen Endstellung überdeckt und in der hinteren Endstellung freigibt. Somit kann ein Einsatzteil zunächst durch kraftschlüssigen Eingriff einer inneren Oberfläche seiner Öffnung mit dem Dorn im Bereich des Federelements durch das Werkzeug aufgenommen und an diesem fixiert werden und nach der Verbringung an den Bestimmungsort in einer Spritzgussform durch eine Verschiebung des Abstreifers in dessen vordere Endstellung wieder von dem Werkzeug gelöst und in der Spritzgussform abgelegt werden.
-
Ein oder mehrere erfindungsgemäße Werkzeuge können an einem Handhabungsautomaten angeordnet werden, welcher einen Bewegungsablauf von außerhalb der Spritzgussform in das Innere derselben mit hoher Geschwindigkeit und Präzision ausführt. Die Bestückung der Werkzeuge mit Einsatzteilen außerhalb der Spritzgussform kann manuell erfolgen, was im Vergleich zum manuellen Einlegen in die Spritzgussform wesentlich einfacher ist und daher weniger Zeit in Anspruch nimmt und weniger fehlerträchtig ist. Die Bestückung kann aber auch automatisch an einer Übergabestation erfolgen, an der die Einsatzteile vorsortiert in einer zur Aufnahme durch das erfindungemäße Werkzeug geeigneten Ausrichtung anstehen. In diesem Fall ist der gesamte Vorgang der Vorbereitung der Spritzgussform zur Einbettung von Einsatzteilen automatisiert.
-
Um die Aufnahme des Einsatzteils zu erleichtern, ist es zweckmäßig, wenn der Dorn an seinem vorderen Ende beispielsweise nach Art eines Kegelstumpfs abgeschrägt ist, wodurch beim Einführen des Dorns in die Öffnung des Einsatzteils eine Zentrierung des Dorns in der Öffnung im Fall eines axialen Versatzes oder einer axialen Schrägstellung erfolgt. Eine weiteres vorteilhaftes Gestaltungsmerkmal des Dorns ist die Ausbildung einer bezüglich seiner Längsachse rotationssymmetrischen Vertiefung an seinem vorderen Ende. Wenn als Halteglied für das Einsatzteil in der Spritzgussform ein Stift vorgesehen ist, dann kann mittels einer solchen Vertiefung der Dorn bei der Platzierung an einem solchen Stift axial zentriert werden, um eine reibungslose Übergabe des Einsatzteils von dem Dorn zu dem Stift zu gewährleisten.
-
Der Abstreifer umfasst bevorzugt einen hinteren Abschnitt in Form eines pneumatisch antreibbaren Kolbens. Um das Aufgleiten des Abstreifers auf das Federelement bei der Bewegung nach vorne zu erleichtern, ist es zweckmäßig, wenn die dem Dorn zugewandte Seite des Vorderabschnitts des Abstreifers von dessen vorderem Ende ausgehend abgeschrägt ist. Des weiteren ist es für eine sichere Entfernung des Einsatzteils von dem Werkzeug sinnvoll, wenn der Vorderabschnitt des Abstreifers in der vorderen Endstellung den Dorn in Längsrichtung zumindest vollständig überdeckt oder über ihn hinausragt.
-
Obgleich grundsätzlich viele Arten von Federelementen für den Einsatz bei einem erfindungsgemäßen Werkzeug in Frage kommen, sind Kontaktlamellen der zur Verwendung in elektrischen Steckverbindern vorgesehenen Art als Federelemente besonders bevorzugt, da solche Kontaktlamellen kostengünstig in den für diese Anwendung benötigten Abmessungen erhältlich und sehr robust sind. Insbesondere sind sie im Vergleich zu Federelementen aus Kunststoff weniger verschleißanfällig, da als Einsatzteile häufig Metallteile, insbesondere Gewindebuchsen mit einer scharfkantigen Innenoberfläche der Öffnung in Form eines Innengewindes zu verarbeiten sind.
-
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.
-
In diesen zeigt
-
1 ein erfindungsgemäßes Werkzeug vor der Aufnahme eines Einsatzteils
-
2 das Werkzeug von 1 mit aufgenommenem Einsatzteil
-
3 das Werkzeug von 2 nach der Entfernung des Einsatzteils.
-
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 1 dargestellt, welches zur Handhabung eines Einsatzteils 2 für eine Spritzgussform dient. Das Einsatzteil 2 ist in dem gezeigten Beispiel eine Gewindebuchse aus Stahl oder Messing mit einem Innengewinde, welches in einer Öffnung 3 angebracht ist. Die Öffnung ist in diesem Fall durchgängig, muss es aber nicht unbedingt sein. Das Werkzeug umfasst einen Hauptkörper 4, dessen vorderer Teil als Dorn 5 von im wesentlichen zylindrischer Form zur temporären Fixierung des Einsatzteils 2 ausgebildet ist. Der Dorn 5 weist an seinem vorderen Ende eine kegelstumpfförmige Abschrägung 6 seiner Umfangsfläche auf. An einem vorderen Abschnitt des Dorns 5 mit verjüngtem Querschnitt ist ein Federelement 7 in Form einer Kontaktlamelle angebracht, wobei mit ”vorne” ist hier stets ein dem Einsatzteil 2 naher oder zugewandter Bereich des Werkzeugs 1 bzw. seiner Bestandteile gemeint ist.
-
Das Federelement 7 in Form einer Kontaktlamelle ist in den Figuren nur schematisch dargestellt. Tatsächlich handelt es sich bei einer Kontaktlamelle um einen radialsymmetrischen Käfig aus Blattfedern, die üblicherweise aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung bestehen und in Bezug auf die Längsachse 8 des Dorns 5 radial nach außen gewölbt sind. Solche Kontaktlamellen finden üblicherweise als federnde Kontaktelektroden elektrischer Steckverbinder Verwendung. Grundsätzlich könnte zwar auch eine einzelne nach außen gewölbte und fest mit dem Dorn 5 verbundene Blattfeder oder ein Federkörper anderer Art, wie beispielsweise eine nach außen gewölbte Hülse aus elastischem Kunststoff den erfindungsgemäßen Zweck erfüllen, doch ist eine Kontaktlamelle die bevorzugte Lösung.
-
Entlang des Dorns 5 gleitend verschiebbar gelagert ist ein Abstreifer 9 mit einem hülsenförmigen Vorderabschnitt 10 und einem hinteren Abschnitt, der als Kolben 11 ausgebildet ist. Mit dem Hauptkörper 4 des Werkzeugs 1 verbunden ist ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 12. Dieses bildet zusammen mit dem hinteren Teil des Hauptkörpers 4 und dem Dorn 5 eine ringförmige Kammer 13, in welcher der Kolben 11 verschiebbar ist. Zum pneumatischen Antrieb des Kolbens 11 weisen das Gehäuse 12 und der Hauptkörper 4 jeweils Anschlüsse 14 bzw. 15 für Druckluftleitungen auf, die über Kanäle mit der Kammer 13 verbunden sind. Dabei führen von dem seitlichen Anschluss 14 in dem Gehäuse 12 aus Kanäle zu dem vor dem Kolben 11 befindlichen Teil der Kammer 13 und von dem hinteren Anschluss 15 in dem Hauptkörper 4 aus führen Kanäle zu dem hinter dem Kolben 11 befindlichen Teil der Kammer 13.
-
Die beiden Teile der Kammer 13 sind durch eine Dichtung 16 in dem Kolben 11 gegeneinander abgedichtet. Weitere Dichtungen 17 und 18 befinden sich zwischen den Vorderabschnitt 10 des Abstreifers 9 und dem Dorn 5 bzw. dem Gehäuse 12.
-
1 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeug 1 mit dem Abstreifer 9 in seiner hinteren Endstellung, in die er durch pneumatische Druckbeaufschlagung des vor dem Kolben 11 liegenden Teils der Kammer 13 über den Druckluftanschluss 14 versetzt werden kann. Das Werkzeug 1 ist in dieser Stellung des Abstreifers 9 bereit zur Aufnahme des Einsatzteils 2 durch eine Linearbewegung, bei welcher der Dorn 5 in die Öffnung 3 eingeführt wird. Hierbei ist der Außendurchmesser des Dorns 5 einschließlich des Federelements 7 so auf den Innendurchmesser der Öffnung 3 abgestimmt, dass das Federelement 7 in einem vorbestimmten Ausmaß in radialer Richtung komprimiert wird, wenn es bei besagter Bewegung in Kontakt mit der Innenoberfläche der Öffnung 3 gelangt.
-
Die Situation nach der Aufnahme des Einsatzteils 2 auf dem Dorn 5 des Werkzeugs 1 ist in 2 dargestellt, in der im Vergleich zu 1 lediglich die Position des Einsatzteils 2 verändert ist. Durch das Federelement 7 besteht nun eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Dorn 5 und dem Einsatzteil 2, so dass das Einsatzteil 2 durch eine Bewegung beliebiger Art des Werkzeugs 1 von einem Ort außerhalb einer Spritzgussform an einen Bestimmungsort innerhalb einer Spritzgussform gebracht werden kann. Die Länge des über das vordere Ende des Vorderabschnitts 10 des Abstreifers 9 hinausragenden Abschnitts des Dorns 5 ist an die Länge der Öffnung 3 des Einsatzteils 2 angepasst, so dass ein Ende des Einsatzteils 2 bündig mit dem Ende des Dorns 5 liegt, wenn sein anderes Ende am Ende des Vorderabschnitts 10 des Abstreifers 9 anliegt. Dies ist in den meisten Anwendungen zweckmäßig, aber nicht grundsätzlich nötig.
-
Nachdem das Einsatzteil 2 mit Hilfe des Werkzeugs 1 an seinen Bestimmungsort im Inneren einer Spritzgussform gebracht wurde, wird der Abstreifer 9 durch pneumatische Druckbeaufschlagung des hinter dem Kolben 11 liegenden Teils der Kammer 13 über den Druckluftanschluss 15 in seine vordere Endstellung verschoben. Hierbei schiebt das vordere Ende des Vorderabschnitts 10 des Abstreifers 9 das Einsatzteil 2 von dem Dorn 5 herunter. Die sich nach diesem Vorgang ergebende Situation ist in 3 dargestellt. Hierbei wird das Aufgleiten der Innenoberfläche des hülsenförmigen Vorderabschnitts 10 des Abstreifers 9 auf das Federelement 7 durch eine Abschrägung 19 dieser Innenoberfläche am vorderen Ende erleichtert.
-
Es versteht sich, dass in der Spritzgussform ein geeignetes Halteglied vorhanden sein muss, um die Lage des Einsatzteils 2 an seinem Bestimmungsort in der Spritzgussform zu fixieren. Typischerweise ist hierzu ein Stift vorgesehen, auf den das Einsatzteil mit derselben Öffnung 3 aufgeschoben wird, die auch bei dem Werkzeug 1 zur Fixierung verwendet wird, jedoch vom anderen Ende der Öffnung 3 ausgehend. Um eine Zentrierung der Position des Werkzeugs 1 in Bezug auf einen solchen Stift in einer Spritzgussform zu ermöglichen, ist am vorderen Ende des Dorns 5, d. h. in seiner Stirnfläche, eine radialsymmetrische Vertiefung 20 vorgesehen. In 3 ist allerdings kein Halteglied in Form eines Stiftes oder dergleichen gezeigt, da ein solches nicht Bestandteil der Erfindung ist.
-
Zusammengefasst laufen beim Einlegen eines Einsatzteils in eine Spritzgussform unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 1 im wesentlichen folgende Schritte ab:
- a) Verschieben des Abstreifers 9 in seine hintere Endstellung;
- b) Einführen des Dorns 5 in eine Öffnung 3 des Einsatzteils 2;
- c) Fixieren des Einsatzteils 2 an dem Werkzeug 1 durch Herstellen eines kraftschlüssigen Eingriffs zwischen einer inneren Oberfläche der Öffnung 3 und dem Dorn 5 und/oder dem Federelement 7 unter Auslenkung des Federelements 7;
- d) Verbringen des Werkzeugs 1 mit dem daran fixierten Einsatzteil 2 in eine vorbestimmte Position in der Spritzgussform;
- e) Entfernen des Einsatzteils 2 von dem Werkzeug 1 durch Verschiebung des Abstreifers 9 in seine vordere Endstellung.
-
Aus der vorausgehenden Beschreibung sind für einen Fachmann einige Variationsmöglichkeiten bei der Realisierung der Erfindung ersichtlich. So muss beispielsweise die Querschnittsform des Werkzeugs nicht kreisförmig sein. Insbesondere kann die Öffnung in dem Einsatzteil eine andere Querschnittsform haben, wenn dort kein Gewinde angeordnet ist. Die Querschnittsform des Dorns und die Auslegung des Federelements wären in diesem Fall zweckmäßig anzupassen. Auch muss der Vorderabschnitt des Abstreifers nicht hülsenförmig sein, sondern könnte aus einer Vielzahl in Umfangsrichtung einzelner durch Lücken voneinander getrennter Segmente bestehen Der Antrieb des Abstreifers wäre anstatt pneumatisch grundsätzlich auch elektrisch oder hydraulisch realisierbar. Solche und vergleichbare Modifikationen liegen im Ermessen des Fachmannes und sollen vom Schutz der Patentansprüche umfasst sein.
