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Spritzwerkzeug
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Die Erfindung betrifft ein Spritzwerkzeug gemäss dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
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Bei den gebräuchlichsten Spritzwerkzeugen dieser Art werden die Hinterschneidungen
beim Spritzen durch geradegeführte Seitenschieber hergestellt. Dies ist jedoch baulich
aufwendig, stösst oft auf Schwierigkeiten und ist nur möglich, wenn kein Bereich
des Spritzlings im Weg des Seitenschiebers zur Hinterschneidung vorhanden ist und
auch Platz für den Seitenschieber in ausreichendem Maße zur Verfügung steht.
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Ferner ist es bekannt, ein nicht durchlaufendes kurzes Gewindeprofil
eines Spritzlings mittels schräg zusammenlaufenden, geradlinig geführten Kernsegmenten
der Form zu erzeugen. Auch dies ist baulich aufwendig und nur für relativ kurze
Hinterschneidungen mit erheblichem Abstand zwischen den Gewinde teilen möglich.
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Zur Herstellung eines durchlaufenden Gewindes des Spritzlinges ist
es ferner bekannt, drehbare Gewindekerne vorzusehen, die aus dem Formteil nach Öffnen
der Form herausgedreht werden. Damit lassen sich jedoch keine Hinterschneidungen,
die zwei Längsseiten haben, herstellen.
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Ferner ist es bekannt, bei elastisch biegsamen Spritzlingen das die
Hinterschneidung bewirkende Kernelement der Form nach Öffnen der Form axial aus
der Hinterschneidung
unter elastischem Aufbiegen des die Hinterschneidung
bewirkenden Stirnendes des Spritzlinges herauszuziehen. Dies lässt sich jedoch u.a.
dann nicht durchführen, wenn die vordere Stirnfläche der Hinterschneidung so steil,
insbesondere senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kernelementes gerichtet ist, dass
der die Hinterschneidung bewirkende Bereich des Kernelementes in der Hinterschneidung
gegen axiales Herausziehen verriegelt ist.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Spritzwerkzeug zu schaffen,
welches es auf baulich einfache Weise ermöglicht, beliebig lange, Längsseiten aufweisende
Hinterschneidungen auch in Fällen herzustellen, wo Seitenschieber, schräg geradegeführte
Kernsegmente und aus der Hinterschneidung axial herausziehbare Kerne nicht anwendbar
sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Spritzwerkzeug gemäss
Anspruch 1 gelöst.
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Das Formelement kann der Erzeugung einer oder mehrerer Hinterschneidungen
dienen. Das Spritzwerkzeug kann ein oder mehrere derartige Formelemente aufweisen
und ein Einfach- oder Mehrfachspritzwerkzeug sein.
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Das Formelement ist auch bei beengten Platzverhältnissen leicht unterzubringen
und sein Drehantrieb ist auf einfache Weise möglich, da es zum Entformen äusserstenfalls
nur eine 1800 Drehung ausführen muss, so dass es durch einfache, billige und wenig
Platz benötigende Antriebe gedreht werden kann, beispielsweise einen kurzen Zahnstangenantrieb,
einen hydraulischen Arbeitszylinder oder durch eine feststehende Kurve im Zug der
Öffnungsbewegung der betreffenden Formhälfte oder dergleichen.
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Das Entformen kann sehr rasch durchgeführt werden, da das Drehen des
Formelementes sehr rasch erfolgen kann, ggfs. noch vor Beendigung des Öffnens der
Form.
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Die durch das Formelement bedingten baulichen Maßnahmen am Spritzwerkzeug
sind einfach, nicht teuer und betriebssicher.
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Die Hinterschneidung kann beliebig lang sein und infolge des seitlichen
Herausdrehens des sie erzeugenden Bereiches des Formelementes aus ihr kann sie auch
so ausgebildet sein, dass dieser Bereich in ihr gegen axiales Herausziehen verriegelt
ist, vorzugsweise die vordere Stirnfläche der Hinterschneidung mindestens eine zur
Öffnungsrichtung der Form senkrecht gerichtete Fläche aufweist.
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Die sich zwischen den Stirnenden der Hinterschneidung erstreckende
Bodenfläche der Hinterschneidung kann
vorzugsweise als Abschnitt
einer durch die Drehachse des Formelementes bestimmten geometrischen Rotationsfläche,
vorzugsweise einer Kreiszylinderfläche ausgebildet sein, so dass konstante Wanddicke
der diese Bodenfläche aufweisenden Wand zu im Querschnitt kreisbogenförmigen Zapfen
oder dergleichen des Spritzlinges führt, was in vielen Fällen sehr vorteilhaft ist.
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Die Stirnflächen der Hinterschneidung können vorzugsweise solche Gestaltungen
haben, dass das Entformen durch eine reine Drehbewegung des Formelementes bei zum
Formelement unveränderter axialer Stellung des Spritzlinges stattfinden kann.Zu
diesem Zweck können diese Stirnflächen vorzugsweise Abschnitte geometrischer Rotationsflächen
sein, deren Achse in die Drehachse des Formelementes fällt oder derart schräg verlaufende
Flächen sein, dass sich das Formelement beim Drehen von ihnen abhebt. Es ist jedoch
auch möglich, wenn auch mit zusätzlichem Aufwand verbunden, während des dem Entfernen
der Hinterschneidung dienenden Drehens des Formelements auch gleichzeitig zumindest
zeitweise eine stetige axiale Relativbewegung zwischen Spritzling und Formelement
durchzuführen, wodurch sich auch kompliziert gestaltete Hinterschneidungen, beispielsweise
unterbrochene Gewinde mittels des Formelementes herstellen lassen. Letzteres kann
bevorzugt dadurch erfolgen, indem das Formelement auf einem während des
Drehens
des Formelementes stillstehenden Gewinde, dessen Achse in die Drehachse des Formelementes
fällt, auf einem Gegengewinde formschlüssig geführt ist.
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Die Erfindung ermöglicht auch bisher nicht erzielbare Gestaltungen
von Hinterschneidungen aufweisenden Vorsprüngen oder dergleichen von Spritzlingen
und verbreitert damit die konstruktiven Möglichkeiten für Spritzlinge. Auch ist
die Erfindung für äussere und innere Hinterschneidungen und starre und elastische
Spritzlinge aus Kunststoff und Metall anwendbar.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen in schematischer Darstellung: Fig. 1 bis 3 Teillängsschnitte durch ein
Spritzwerkzeug mit einem Spritzling aus thermoplastischem Material bei geschlossener
Form (Fig. 1), geöffneter Form vor Entformen der Hinterschneidung des Spritzlings
(Fig. 2), geöffneter Form unmittelbar vor axialer Abnahme des Spritzlings (Fig.
3),
Fig. 4 bis 6 Schnitte durch das Formelement und die Hinterschneidungen
aufweisenden Zapfen des Spritzlinges nach Fig. 1 bis 3, gesehen entlang den Schnittlinien
4-4, 5-5 und 6-6 in vergrösserter Darstellung, Fig. 7 bis 9 den Teilschnitten nach
Fig. 4 entsprechende Teilschnitte durch Spritzwerkzeuge gemäss Varianten des Spritzwerkzeuges
nach Fig. 1 bis 3, Fig. 10 und 11 zwei Spritzlinge in längsgeschnittener Darstellung,
die mittels eines Seitenschieber aufweisenden Spritzwerkzeuges herstellbar sind,
das ein Formelement ähnlicher Gestaltung und Anordnung wie bei dem Spritzwerkzeug
nach Fig. 1 hat, Fig. 12 und 13 je ein Teillängsschnitt durch ein Spritzwerkzeug
mit Spritzling bei geschlossener Form (Fig 12) und geöffneter Form vor dem Entformen
der Hinterschneidungen des Spritzlinges (Fig. 13),
Fig. 14 einen
Teilschnitt durch Fig. 12, gesehen entlang der Schnittlinle 14-14 in vergrößerter
Darstellung ohne Spritzling mit nicht geschnittenem Innenkern, Fig. 15 und 16 Teilschnitte
durch Fig. 13 gesehen entlang den Schnittlinien 15-15 bzw.
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16-16 in vergrösserter Darstellung, Fig. 17 einen Schnitt entsprechend
Fig. 16, wobei jedoch das Formelement aus den Hinterschneidungen des Spritzlinges
herausgedreht ist zwecks axialer Abnahme des Spritzlinges.
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Das in Fig. 1 bis 3 dargestellte Spritzwerkzeug 10 ist an einer üblichen
Spritzgiessmaschine für thermoplastische Kunststoffe angeordnet, von welcher der
unbewegliche vordere Aufspannkörper 11 mit Angusskanal 12 und der bewegliche hintere
Aufspannkörper 13 ausschnittsweise dargestellt sind. Das Spritzwerkzeug weist eine
Form 14 mit einer vorderen Formhälfte 15 und einer hinteren Formhälfte 16 auf. Die
Formhälfte 15 ist am Aufspannkörper 11 und die Formhälfte 16 an einem fest am Aufspannkörper
13 befestigten Distanzrohr Derestigt. uer nintere Aufspannkörper 13 ist zusammen
mit der von ihm gehaltenen hinteren Formhälfte 16 in-üblicher, nicht näher dargestellter
Weise in Achsrichtung des Spritzwerkzeuges 10 zum öffnen und Schliessen der Form
geradlinig verschiebbar. Innerhalb des
Distanzrohres 17 ist eine
mehrteilige Ausdrückplatte 19 angeordnet, an der im Aufspannkörper 13 in Be-wegungsrichtung
des Aufspannkörpers 13 geradlinig geführte Stangen 20 befestigt sind, die in nicht
dargestellter Weise in Richtung des Pfeiles A hydraulisch bewegbar sind, wobei sie
die Öffnungsbewegung des Aufspannkörpers 13 bis in dessen in Fig. 2 dargestellter
maximaler Offenstellung mitmachen und danach hydraulisch nach rechts in die in Fig.
2 dargestellte Stellung bewegt werden. Hierdurch wird der vorangehend bei geschlossener
Form 14 gespritzte Spritzling 21 beim Öffnen der Form in die von den Formhcilftenn
15, 16 abgehobene Stellung nach Fig. 2 mittels eines an der Ausdrückplatte 19 fest
angeordneten zylindrischen Ausdrückstiftes 22 und eines in der Ausdrückplatte 19
um eine in Bewegungsrichtung des Aufspannkörpers 13 verlaufende Drehachse drehbar
gelagerten Formelementes 23 überführt.
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Dieses Formelement 23 hat stets dieselbe axiale Relativstellung zur
Ausdrückplatte 19 und ist mittels eines nicht dargestellten Drehantriebes aus der
in Fig. 2 und Fig. 5 dargestellten Winkelstellung in die in Fig. 3 und 6 dargestellte
Winkelstellung um 900 drehbar und wieder in die in Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellung
zurückdrehbar. Dieser Antrieb kann ein Zahnstangenantrieb sein, ein hydraulischer
Antrieb oder
dergleichen sein, der an der Ausdrückplatte 19 angeordnet
ist.
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In diesem Ausführungsbeispiel dient die Form 14 der Herstellung eines
schalenförmigen Spritzlinges 21, wobei im Innenraum der Schale an deren Boden zwei
zueinander spiegelbildliche Zapfen 24 mit angespritzt sind, die innere Hinterschneidungen
25 mit zur Drehachse des Formelementes 23 und damit auch zur Längsachse der Form
14 und zur Öffnungs- und Schliessrichtung der Form 14 senkrechten vorderen und hinteren
ebenen Stirnflächen 26, 27 haben. Die sich zwischen diesen Stirnflächen 26, 27 parallel
zur Drehachse des im Bereich der Form 14 mit Ausnahme von Ausnehmungen 30 für die
Nasen 31 der Zapfen 24 kreiszylindrischen Formelements 23 erstreckenden Bodenflächen
29 der Hinterschneidungen 25 sind entsprechend Abschnitte einer gemeinsamen geometrischen
Kreiszylinderfläche, da das Formelement 23 im Bereich der Hinterschneidungen 25
auf der ganzen Länge der Hinterschneidungen kreiszylindrisch ist. Diese Bodenflächen
29 der zueinander parallelen Zapfen 24 könnten jedoch ohne weiteres auch Erhöhungen
und/oder Vertiefungen oder Abstufungen oder Schräggestaltungen erhalten, die ihr
Entformen durch Drehen des Formelementes 23 nicht behindern, da diese Zapfen 24
beim Entformen ihrer Hinterschneidungen 25 durch Drehen des Formelementes 23, wie
aus Fig. 3 im Vergleich zu Fig. 2 ersichtlich ist, nach aussen voneinander weggespreizt
werden.
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Der Spritzling 21 kann aus der in Fig. 3 dargestellten Stellung manuell
in axialer Richtung vom Formelement abgezogen oder mittels nicht dargestellter Auswerfer
ausgeworfen werden, wobei die Nasen 31 der Zapfen 24 auf dem zylindrischen Umfang
des Formelementes 23 ausserhalb der Ausnehmungen 30 gleiten. Nach erfolgter Abnahme
vom Formelement 23 federn die Zapfen 24 in die qesoritzte Stellung zurück.
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Die Wandstärke der Zapfen 24 ist hier zweckmässig im Bereich der Bodenflächen
29 konstant, so dass auch die die Aussenwandflächen der Zapfen 24 formenden nutförmigen
Ausnehmungen 34 im festen Kern 35 der hinteren Formhälfte 16 als Abschnitte einer
gemeinsamen geometrischen Zylinderfläche ausgebildete Bodenflächen haben, deren
Längsachse in die Drehachse des Formelementes 23 fällt.
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Die beiden Zapfen 24 können beispielsweise der formschlüssigen Aufnahme
einer Lampenfassung dienen und verriegeln diese lösbar.
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Die Funktion des Spritzwerkzeuges 10 ist wie folgt: Das Einspritzen
des thermoplastischen Kunststoffes durch den Angusskanal 12 hindurch in die Form
14 erfolgt auf übliche Weise,und nach Erstarren des Spritzlings 21 wird die Form
14 durch Bewegen des Aufspannkörpers 13 nach links geöffnet, bis die in Fig. 2 dargestellte
maximale
Offenstellung erreicht ist, bei welcher der Spritzling 21 von den Formhälften 15,
16 abgehoben ist.
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Nunmehr wird das Formelement 23um 90a gedreht, wodurch die Nasen 31
der Zapfen 24 aus den Ausnehrniingen 30 unter Auseinanderspreizen der Zapfen 24
#herausgelangen und auf den zylindrischen Umfang des Formelementes 23 gelangen,
so dass hierdurch die Hinterschneidungen 25 entformt sind und der Spritzling nunmehr
vom Formelement axial abgenommen werden kann.
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Wie aus Fig. 6 erkannt werden kann, reicht für das Entformen der Hinterschneidungen
der Zapfen 24 an sich eine Winkeldrehung des Formelementes 23 entsprechend dem halben
Zentriwinkel des Zapfens 24 aus, da seine Nase 31 dann die Ausnehmung 30 bereits
vollständig verlassen hat. Die Zapfen 24 können deshalb auch kleinere Winkelabstände
voneinander haben als ihren Zentriwinkeln bezogen auf die Drehachse des Formelementes
23 entspricht.
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Wie aus den Fig. 4 bis 6 ersichtlich ist, haben die Nasen 31 der Zapfen
24 in diesem Ausführungsbeispiel in stirnseitiger Betrachtung kreisabschnittsförmige
und gemäss den Fig. 1 bis 3 in Seitenansicht widerhakenförmige Gestalt. Das Formelement
hat also eine äusserst einfach herzustellende Gestalt und auch die an der Erzeugung
der Zapfen 24 mitwirkenden Innenflächen des Kerns 35 der Formhälfte 16 sind einfach
herzustellen.
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Ein solches Formelement 23 kann auch unter entsprechender Änderung
und Änderung des Kerns 35 der Herstellung von nur einem Zapfen 24 oder von mehr
als zwei Zapfen 24 dienen, wie es Fig. 7 und 8 zeigen, und/oder es kann das Spritzwerkzeug
auch mehr als zwei Formelemente 23 aufweisen, wie es Fig. 9 an einem Beispiel zeigt.
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In Fig. 10 ist ein Ausführungsbeispiel eines Spritzlings 21'' dargestellt,
bei welchem das nicht dargestellte Spritzwerkzeug ein zu seiner Achsrichtung achsparalleles
Formelement wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 hat, wobei dieses Spritzwerkzeug
jedoch noch einen Seitenschieber zur Herstellung des Innenraumes 36 des Spritzlings
21''benötigt. Entsprechendes gilt für den Spritzling 21''' gemäss dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 11.
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In Fig. 11 ist ferner zu sehen, dass der mittels des nicht dargestellten
Formelementes, das dem nach Fig, 1 bis 3 entsprechen#kann, hergestellte Innenraum
37 im Zusammenwirken mit dem nicht dargestellten fest an der betreffenden Formhälfte
angeordneten Kern anschliessend an die beiden Zapfen 24 einen umfangsseitig geschlossenen
zylindrischen Bereich hat, so dass ein in ihn eingesetztes Teil, beispielsweise
eine Lampenfassung, besonders exakt zentriert gehalten ist.
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Das Spritzwerkzeug 10' nach den Fig. 12 und 13 dient der Herstellung
eines Spritzlings 21' in Form einer Schale mit zwei vom Boden der Schale rechtwinklig
abstrebenden,
zueinander spiegelbildlichen Zapfen 24' mit je einer
äusseren Hinterschneidung 25. Die Fig 1a bis 17 dienen der näheren Erläuterung einiger
Einzelheiten des drehbaren Formelementes 2>' und der Zapfen 24r sowie eines ein
Rohr 41 des Formelementes 24' durchteilweise zoschrw ten darces-' dringenden Innenkernes
40. Dieseri'Innenkern 40 ist fest an der Abdrückplatte 19 angeordnet. Das Rohr 41
ist mit in Öffnungsrichtung der Form 14 verlaufender Drehachse drehbar und axial
unverschieblich an der Abdrückplatte 19 gelagert. Das kreiszylindrische Rohr 41
reicht genau bis zu der durch die freien Stirnflächen 39 der zu spritzenden Zapfen
24' bestimmten Ebene,und an ihm sind aussenseitig zwei einander diametral gegenüberliegende
über das freie Ende des Rohres 41 bis zum Boden des Spritzlings 21' reichende Zinken
42 fest angeordnet, die die äusseren Hinterschneidungen 25 und die Nasen 31 der
beiden Zapfen 24' des Spritzlinges 21' erzeugen. Die Ausnehmungen der Zinken 42
für die Nasen sind beidseits offen, ggfs. können sie auf einer Seite auch verschlossen
sein.
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Der Innenkern 40 hat einen langen kreiszylindrischen Abschnitt 44,
der von der Ausdrückplatte 19 bis genau zum freien Stirnende des Rohres 41 reicht
und das Rohr 41 mit Gleitlagerspiel durchdringt. An diesen Abschnitt 44 schliesst
gleichachsig ein bis zum Boden des Spritzlings 21' reichender kreiszylindrischer,
Nuten 47 aufweisender Abschnitt 45 grösseren Durchmessers an, dessen Aussenddurchmesser
dem Durchmesser einer geometrischen
Zylinderfläche entspricht,
die durch die zur Achse der Form 14 parallelen, im Querschnitt kreisbogenförmigen
Bodenflächen 29 der beiden Zapfenhinterschneidungen 25 bestimmt ist.
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Dieser freie Endabschnitt 45 des Innenkerns 40 hat zwei durchgehende,
diametral angeordnete gerade axiale Nuten 47, die die Rückwände 46 der Zapfen 24'
und die Seitenwände der Zapfen 24' mit Ausnahme der Seitenwände von deren Nasen
31 (welche von Innenwänden des festen Kernes 35 der Formhälfte 16 geformt werden)
formen. Die Stirnflächen 26, 27 der Hinterschneidungen 25 der Zapfen 24' sind rechtwinklig
zur Drehachse des Formelementes 23' gerichtet. Dieses Formelement 23' entformt durch
Drehen die Hinterschneidungen 25 der Zapfen 24' des Spritzlings 21', ohne die Zapfen
zu biegen. Dieses ist auch in manchen Fällen bei inneren Hinterschneidungen möglich.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 könnte zu diesem Zweck der Durchmesser des
Formelementes im die Formhälfte 16 durchdringenden Bereich gleich oder kleiner als
die Breite der Zapfen 24 und die Seitenflachen der Zapfen 24 durch die Formhälfte
16 geformt sein.
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Das Spritzwerkzeug nach den Fig. 12 bis 17 arbeitet wie folgt: Nach
Spritzen des Spritzlings 21' bei geschlossener Form 14 und seinem Erstarren wird
der hintere Aufspannkörper
13 zum Öffnen der Form 14 nach links
gradlinig bewegt, wobei die Abdrückplatte 19 und damit das Formelement 23' und der
Innenkern 40 zunächst noch in unveränderter axialer Stellung in nicht näher dargestellter
Weise gehalten werden. Hierdurch hebt sich die linke Formhälfte vom Spritzling 21'
ab, und sobald die an der Abdrückplatte 19 fest angeordneten Stifte 50 zum Anschlag
an die Formhälfte 16 gelangen, wird die Abdrückplatte 19 und damit auch der Spritzling
21' mit dem Aufspannkörper 13 mitbewegt, bis die volle Offenstellung in Fig. 13
erreicht ist. Dann wird das Formelement aus der in Fig. 13, 15 und 16 dargestellten
Stellung in die in Fig. 17 dargestellte Stellung über einen Winkel von ca. 450 gedreht,
wodurch die Hinterschneidung 25 jedes der beiden Zapfen 24' entformt wird, da die
Zinken 42 des Formelements 23' vollständig aus diesen Hinterschneidungen herausgelangen,
wobei die Zapfen 24' nicht elastisch gebogen werden, d. h. in ihren gespritzten
Stellungen verbleiben. Die Spritzmasse kann deshalb in diesem Ausführungsbeispiel
beliebig, auch starrer Kunststoff oder Metall sein . Nunmehr kann der Spritzling
von Hand oder durch nicht dargestellte Ausstosser in axialer Richtung von Innenkern
40 herunter geschoben werden, und die Form wird dann zur Herstellung des nächsten
Spritzlings wieder geschlossen.
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Obwohl es besonders vorteilhaft ist, die Spritzlinge vor dem Drehen
von den von den Formenelementen 23, 23' durchdrungenen Formhälften 16 abzuheben,
sind auch Anwendungsfälle denkbar, bei denen das Drehen der Formelemente nach alleinigem
Abheben der vom Formelement nicht durchdrungenen Formhälfte möglich ist, so dass
keine axiale Relativverstellung zwischen Formelement und der von ihm durchdrungenen
Formhälfte notwendig ist.
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Die Zeichnung zeigt vorteilhafte Ausführungsueispiele, wobei es sich
versteht, daß die Erfindung auch in zahlreichen anderen Ausführungsformen verwirklicht
werden kann Beispielsweise kann in vielen Fällen bei von der Drehachse des Formelementes
abgewendeften Hinterschneidungen des Spritzlings (äußere Hinterschneidungen) ein
Innenkern entfallen oder ein Innenkern mit c7em Formelement drehfest verbunden sein,
beispielsweise dann, wenn auf einem zylindrischen Vorsprung des Spritzlings umfangsseitig
mindestens ein eine tlinterschneidung bewirkerder Vorsprung mit anzuspritzen ist.
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L e e r s e i t e