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Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Herstellen von einstücki-
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gen Formteilen aus zwei oder mehreren Elastomeren unterschiedlicher
Eigenschaften und Shore-Härten Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens zum automatischen Herstellen von einstückigen Formteilen
aus mindestens zwei oder mehreren durch Vernetzung von LSR-Mischungen gewonnenen
Elastomeren unterschiedlicher Eigenschaften und Shore-Härten.
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Es ist bekannt, elastische Formteile durch Vernetzung von LSR-(Liquid
Silicon Rubber)-Mischungen herzustellen. Dabei werden die Flüssigkomponenten vor
dem Einbringen in eine Form gemischt. In der geheizten Form erfolgt die Vernetzung
der LSR-Mischung zu dem Elastomer.
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Vielfach werden aber Formteile benötigt, bei denen Teilbereiche eine
andere Eigenschaften und Shore-Härte aufweisen müssen wie der übrige Bereich des
Formteiles. Derartige Formteile werden entsprechend der Teilbereiche in zwei und
mehr Formunterteile geteilt, getrennt hergestellt und anschließend zu dem gewünschten
Formteil zusammengesetzt, wobei die Formunterteile miteinander verschweißt oder
verklebt werden.
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Diese Herstellung von Formteilen aus mindestens zwei durch Vernetzung
von LSR-Mischungen gewonnenen Elastomeren unterschiedlicher Eigenschaften und Shore-Härten
ist nicht nur kompliziert und aufwendig, die Formteile sind dementsprechend teuer
in der Herstellung. Es soll nur an die Herstellung einer Kontaktschaltmatte für
eine Tastatur hingewiesen werden, bei der auf einer elastischen Platte aus einem
ersten Elastomer eine Vielzahl von Kontaktstellen aus einem anderen, elektrisch
leitenden Elastomer aufgebracht werden müssen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit dem bzw.
der beliebige Formteile aus mindestens zwei verschiedenen Elastomerbereichen vollautomatisch
als einstückiges Formteil sehr preisgünstig hergestellt werden können.
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Das Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß die erste LSR-Mischung mittels eines ersten Spritzaggregates
einer Spritzgießmaschine in dafür vorgesehene Aufnahmeräume eines geschlossenen,
beheizten Spritzgießwerkzeuges aus einer feststehenden und einer verstellbaren Formhälfte
eingespritzt wird, daß nach einer ersten vorgegebenen Vernetzungszeit die verstellbare
Formhälfte des Spritzgießwerkzeuges so verändert wird, daß im Anschluß an die bereits
benetzten Elastomerteilen neue Aufnahmeräume entstehen, die mittels eines zweiten
oder mehrerer hintereinander geschalteter Spritzaggregate mit der weiteren LSR-Mischung
gefüllt werden, und daß nach einer zweiten vorgegebenen Vernetzungszeit das Spritzgießwerkzeug
geöffnet wird und die miteinander verbundenen Elastomerteile als einstückige Formteile
ausgestoßen werden.
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Unter Beachtung der erforderlichen Vernetzungszeiten lassen sich in
einem Spritzgießwerkzeug mit Hilfe einer Spritzgießmaschine mit einer entsprechenden
Anzahl von Spritzaggregaten einstückige Formteile aus verschiedenen Elastomerbereichen
herstellen. Die so gefertigten Formteile erfordern keine Nacharbeit mehr und können
nach evtl. Tempern sofort verwendet werden.
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Auf die Herstellung von Kontaktschaltmatten für Tastensätze angewandt,
ist nach einer Ausgestaltung so zu verfahren, daß der zugeordneten LSR-Mischung
zur Bildung von Kontaktstellen elektrisch leitende Partikel, z.B. Graphit, beigemengt
werden.
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Nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß eine Spritzgießmaschine
mit einem ersten, durch die Formaufspannplatte einspritzenden Spritzaggregat
und
einem in die Trennebene zwischen der feststehenden und der verstellbaren Formhälfte
des Spritzgießwerkzeuges einspritzenden zweiten Spritzaggregat verwendet wird und
daß die von den Spritzdüsen der Spritzaggregate zu den als Formnestern ausgebildeten
Aufnahmeräumen führenden Verteilerkanäle in dem Spritzgießwerkzeug gekühlt werden.
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Damit wird sichergestellt, daß die LSR-Mischungen möglichst bis kurz
vor den zugeordneten Aufnahmeräumen im Spritzgießwerkzeug nicht vernetzen können
und flüssig bleiben, was für eine Einhaltung eines gleichbleibenden, möglichst optimalen
Spritzzyklus sehr wichtig ist und somit eine vollautomatische Fertigung ermöglicht.
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Erfordert die Verteilung der LSR-Mischungen im Spritzgießwerkzeug
dennoch größere Wege, dann wird nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung vorgesehen,
daß beim Öffnen des Spritzgießwerkzeuges zuerst im Bereich der feststehenden Formhälfte
eine Teilöffnung vorgenommen wird und evtl. vorhandene, zu den aus der ersten LSR-Mischung
gebildeten Elastomerteilen führende Angußteile ausgestoßen werden, daß der Ausstoß
der Angußteile auf Vollständigkeit überwacht wird, daß nach ordnungsmäßigem Ausstoß
der Angußteile zwischen feststehender und verstellbarer Formhälfte geöffnet wird,
die einstückigen Formteile ausgestoßen werden und ein neuer Spritzzyklus freigegeben
wird und daß bei nicht ordnungsmäßigem Ausstoß der Angußteile die Spritzgießmaschine
stillgesetzt und ein Störungssignal abgegeben wird.
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Eine konstruktiv einfache Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
ist nach einer Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeräume für die
aus der ersten LSR-Mischung zu bildenden Elastomerteile in die der verstellbaren
Formhälfte zugekehrte Seite einer Formplatte der feststehenden Formhälfte eingebracht
sind, daß in der Schließstellung des Spritzgießwerkzeuges diese Aufnahmeräume mittels
ausgefahrener Stempel abgeschlossen sind, die in der verstellbaren Formhälfte verstellbar
angeordnet sind, daß in der Schließstellung des Spritzgießwerkzeuges
bei
eingezogenen Stempeln die zwischen den Formplatten von feststehender und verstellbarer
Formhälfte gebildeten Aufnahmeräume für die aus der zweiten LSR-Mischung zu bildenden
Elastomerteile mit den vorgefertigten Elastomerteilen in Verbindung stehen und vervollständigt
sind und daß beim Öffnen des Spritzgießwerkzeuges die Stempel erneut ausfahren und
die einstückig aus den miteinander verbundenen Elastomerteilen gebildeten Formteile
ausstoßen. Diese Vorrichtung kann auf handelsüblichen Spritzgießmaschinen mit mehreren
Spritzaggregaten eingesetzt werden. Die Komponenten der LSR-Mischungen werden dabei
unmittelbar über Mischvorrichtungen den Spritzaggregaten zugeführt. Die Veränderung
des Spritzgießwerkzeuges nach dem ersten Spritzvorgang erfolgt allein über die Verstellung
der Stempel, die später auch noch zum Ausstoßen der fertigen Formteile verwendet
werden. Durch diese Mehrfachfunktion der Stempel wird das Spritzgießwerkzeug sehr
einfach im Aufbau und seiner Steuerung während des Spritzzyklus. Dies ist für einen
störungsfreien Betrieb der Vorrichtung von Bedeutung.
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Der Aufbau des Spritzgießwerkzeuges ist nach einer Ausgestaltung so
ausgeführt, daß die feststehende Formhälfte aus einer Aufspannplatte mit einer zentrischen,
mit Kühlkanälen versehenen Verteilerplatte besteht, daß die Aufspannplatte und die
Verteilerplatte über eine Isolierplatte mit einer Angußplatte verbunden sind, daß
die Formplatte der feststehenden Formhälfte gegenüber der Angußplatte begrenzt verstellbar
ist und daß auf der der Angußplatte zugekehrten Seite der Formplatte eine Abreißplatte
mittels Druckfedern abgestützt ist.
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Für das Einspritzen der ersten LSR-Mischung in verschiedene Formnester
ist die Ausgestaltung der Vorrichtung so gewählt, daß die Verteilerplatte vom Ansatzpunkt
der Düse des ersten Spritzaggregates ausgehende Verteilerkanäle aufweist, die durch
die Angußplatte hindurchgeführt sind, daß die Angußplatte der Abreißplatte zugekehrt
Ausnehmungen für eine zu den Angußteilen in der Formplatte führende Angußspinne
aufweist und daß die Ausnehmungen für die Angußspinne durch die Abreißplatte
hindurch
mit Angußkanälen der Formpaltte in Verbindung stehen, die zu den Aufnahmeräumen
für die aus der ersten LSR-Mischung gebildeten Elastomerteilen in der Formplatte
führen. Wird am Ende des Spritzzyklus die Formplatte der feststehenden Formhälfte
von der Aufspannplatte abgehoben, dann drücken die Druckfedern die Abreißplatte
von der Formplatte. Dadurch werden die Angußteile von den zuerst gefertigten Elastomerteilen
abgerissen und die Angußspinnen können zwischen der Abreißplatte und der Angußplatte
mittels an sich bekannter Bürstenauswerfer oder dgl. aus der Abreißplatte entfernt
werden.
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Für die Steuerung der Stempel in der verstellbaren Formhälfte ist
zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die verstellbare Formhälfte aus einer Formplatte
besteht, in der die Stempel gelagert und geführt sind, daß die Stempel mittels einer
Stellplatte verstellbar sind, die zwischen der Formplatte in einer begrenzt verstellbaren
Aufspannplatte festgelegt sind und daß die Stempel und die Stellplatte mittels einer
mechanischen bzw. hydraulischen Stelleinrichtung durch die Aufspannplatte hindurch
verstellbar sind. Durch die Begrenzung des Stellweges der Stellplatte werden für
die eingezogene und die ausgefahrene Stellung der Stempel in den Aufnahmeräumen
zwischen den beiden Formplatten definierte Stellungen eingehalten, was für die Herstellung
exakter Formtellbbeeithe von Wlchtlghelt ist Dies wird dadurch nisherseçtFellt7
daß der Stellweg der Stellplatte mit den Stempeln auf den Stellweg der Stirnfläche
der Stempel so abgestimmt ist, daß die ausgefahrenen Stempel beim Anschlag der Stellplatte
an der Formplatte der verstellbaren Formhälfte die Aufnahmeräume für die aus der
ersten LSR-Mischung gebildeten Elastomerteile in der Formplatte der feststehenden
Formhälfte abdecken, während die eingezogenen Stempel beim Anschlag der Stellplatte
an der Aufspannplatte der verstellbaren Formhälfte die durch beide Formplatten gebildeten
Aufnahmeräume für die aus der zweiten LSR-Mischung gebildeten Elastomerteile im
Bereich der Formplatte der verstellbaren Formhälfte vervollständigen.
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Die Stellbewegungen der Teile des Spritzgießwerkzeuges lassen sich
nach einer Ausgestaltung dadurch exakt und ohne große Toleranzen ausführen, wenn
die Ausgestaltung so ist, daß die Formplatte und die Abreißplatte der feststehenden
Formhälfte und die Formplatte und die Stellplatte der verstellbaren Formhälfte auf
Führungsstangen geführt sind, die in der Aufspannplatte der feststehenden und/oder
verstellbaren Formhälfte festgelegt sind.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Spritzgießwerkzeuges
zur Herstellung einer Kontaktschaltmatte näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 im Teilschnitt das geschlossene Spritzgießwerkzeug
beim ersten Spritzvorgang, Fig. 2 im Teilschnitt das geschlossene Spritzgießwerkzeug
beim zweiten Spritzvorgang, Fig. 3 im Teilschnitt das teilweise geöffnete Spritzgießwerkzeug
beim Ausstoßen der Angußspinnen und Fig. 4 im Teilschnitt das voll geöffnete Spritzgießwerkzeug
beim Ausstoßen der Formteile.
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Die für die Herstellung der Kontaktschaltmatten verwendete Spritzgießmaschine
hat zwei Spritzaggregate. Das in Fig. 1 gezeigte Spritzaggregat 10 führt die erste
LSR-Mischung durch die nicht dargestellte Werkzeugaufspannplatte hindurch dem Spritzgießwerkzeug
zu. Die Spritzdüse des Spritzaggregates 10 steht an einer Verteilerplatte 14 an,
in der die Verteilerkanäle 15 zu den verschiedenen Formnestern abzweigen. Die Verteilerplatte
14 ist in der Aufspannplatte 11 der feststehenden Formhälfte festgelegt. Mit der
Aufspannplatte 11 ist über die Isolierplatte 12 die Angußplatte 13 verbunden. Die
Formplatte 19 der feststehenden
Formhälfte ist auf der der verstellbaren
Formhälfte zugekehrten Seite mit Aufnahmeräumen 20 versehen, die zur Bildung von
Elastomerteilen 33 ausgelegt sind. Diese Elastomerteile 33 bilden runde Scheiben
als Kontaktstellen, die in der der verstellbaren Formhälfte zugekehrten Seite eine
Vertiefung aufweisen, welche durch den Ansatz 23 des Stempels 22 bestimmt wird.
Die Verteilerkanäle 15 der Verteilerplatte 15 enden in Düsen 37, die durch die Isolierplatte
12 in die Angußplatte 13 übergehen und dort in Ausnehmungen 41 für die Angußspinne
16 enden. An dieser Angußspinne 16 zweigen Angußteile 17 ab, die durch die Abreißplatte
18 hindurch in Angußkanäle 42 der Formplatte 19 übergehen. Die Formplatte 19 weist
mehrere Aufnahmeräume 20 auf, die alle über Angußkanäle 42 für Angußteile 17 mit
Angußspinnen 16 und über die Verteilerkanäle 15 der Verteilerplatte 14 mit der Spritzdüse
des Spritzaggregates 10 in Verbindung stehen. Die Verteilerkanäle 15 sind in der
Verteilerplatte 16 gekühlt, wie die angedeuteten Kühlkanäle der Verteilerplatte
16 zeigen. Damit wird erreicht, daß die LSR-Mischung sicher bis zu den Düsen 37
flüssig bleibt.
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Die Anordnung der Angußteile 17 und der Angußspinnen 16 richtet sich
nach der Anordnung der Elastomerteile 33, d.h. der Kontaktscheiben an den herzustellenden,
als Elastomerteile 43 ausgebildeten Schaltmatten.
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Die LSR-Mischung, die über das Spritzaggregat 10 zugeführt wird, enthält
daher elektrisch leitende Partikel, z.B. Graphit. Diese Partikel sind der LSR-Mischung
vor dem Spritzaggregat 10 beigemengt. Die Ausbildung der Formplatte 19 der feststehenden
Formhälfte und der Formplatte 24 der verstellbaren Formhälfte bestimmen mit den
Aufnahmeräumen 21 und 25 die Schaltmatte d.h. das Elastomerteil 43, wie noch gezeigt
wird.
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In der Formplatte 24 der verstellbaren Formhälfte sind Stempel 22
verstellbar gelagert. Ist das Spritzgießwerkzeug geschlossen, dann liegen die Formplatten
19 und 24 außerhalb der Aufnahmeräume 21 und 25 satt aufeinander. Die Stirnflächen
der Stempel 22 mit den Ansätzen 23
verschließen die Aufnahmeräume
20 in der Formplatte 19. Beim Spritzvorgang mit dem ersten Spritzaggregat 10 ist
die Stellplatte 27 mit den darin gehaltenen Stempeln 22 auf Anschlag an der Formplatte
24 gehalten. Die Stempel 22 können dabei über den Bund 30 in Absätzen 31 der Durchgangsbohrungen
festgelegt sein. Das Element 32 deutet die Verbindung zu einer mechanischen bzw.
hydraulischen Stelleinrichtung an, mit der die Stellplatte 27 mit den Stempeln 22
verstellt werden kann. In der in Fig. 1 gezeigten Schließstellung sind die Stempel
22 aus der Formplattenbohrung 26 ausgefahren und schließen die Aufnahmeräume 20
ab. Die Verstellelemente 32 sind über die Bohrungen 35 und 36 der Aufspannplatten
28 und 29 zugänglich.
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Zwischen der Formplatte 19 und der Angußplatte 13 der feststehenden
Formhälfte ist die Abreißplatte 18 angeordnet, die sich über Druckfedern 38 an der
Formplatte 19 abstützt. Die Druckfedern 38 sind in Sacklochbohrungen 39 und 40 von
Abreißplatte 18 und Formplatte 19 gehalten.
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Sind die als Kontaktscheiben wirkenden Elastomerteile 33 gespritzt,
dann wird das Spritzgießwerkzeug für die erforderliche erste Vernetzungszeit in
der Stellung nach Fig. 1 gehalten. Nach dieser Vernetzungszeit sind die Elastomerteile
33 in dem geheizten Spritzgießwerkzeug vernetzt und die Stempel 22 werden in die
Formplatte 24 eingezogen.
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Dies erfolgt über die Verstellung der Stellplatte 27, die dann an
der Aufspannplatte 28 anliegt. Die Stirnflächen der Stempel 22 mit den Ansätzen
23 vervollständigen im Bereich der Formplatte 24 die Aufnahmeräume 25. Das zweite
Spritzaggregat 34 führt die zweite LSR-Mischung über die Trennebene zwischen den
beiden Formplatten 19 und 24 zu. Dabei werden die Aufnahmeräume 21 und 25 gefüllt
und die Elastomerteile 43 gebildet, die dabei automatisch mit den freiliegenden
Flächen der vorgefertigten Elastomerteile 33 verbunden werden.
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Die Elastomerteile 43 bilden Schaltmatten, an denen eine Vielzahl
von Kontaktscheiben als Elastomerteile 33 einstückig angeformt sind. Das Spritzgießwerkzeug
kann mehrere Aufnahmeräume 21 und 25 in den Formplatten 19 und 24 aufweisen, die
über Verbindungskanäle miteinander verbunden sein können. Das Spritzgießwerkzeug
kann jedoch auch so ausgelegt sein, daß das Spritzaggregat 10 nur einen einzigen
Aufnahmeraum 20 füllt, der mit einem einzigen oder mehreren Elastomerteilen 43 verbunden
wird. Dies läßt sich durch entsprechende Ausgestaltung der Aufnahmeräume 20, 21
und 25, sowie des bzw. der Stempel(s) erreichen.
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Nach dem zweiten Spritzvorgang über das Spritzaggregat 34 wird die
zweite Vernetzungszeit für die Elastomerteile 43 vorgegeben. Ist auch diese Vernetzungszeit
abgelaufen, dann wird das Spritzgießwerkzeug teilweise geöffnet. Dabei wird die
Formplatte 19 von der Angußplatte 13 abgehoben. Die Formplatte 19 und die Abreißplatte
18 sind dabei auf Führungsstangen verstellbar geführt, die an der Aufspannplatte
11 und/oder den Aufspannplatten 28 und 29 festgelegt sind. Die Druckfedern 38 heben
die Abreißplatte 18 von der Formplatte 19 ab. Dabei werden die Angußteile 17 von
den Elastomerteilen 33 abgerissen und die Angußspinnen 16 aus den Ausnehmungen 41
der Angußplatte 13 entfernt. Zwischen die Abreißplatte 18 und die Angußplatte 13
können Bürstenauswerfer eingefahren werden, die die Angußspinnen 16 mit den Angußteilen
17 aus der Abreißplatte 18 und der Formplatte 19 herausziehen. Die vollständige
Entfernung der Angußspinnen 16 und Angußteile 17 kann in bekannter Weise, z.B. durch
Abwiegen, überwacht werden, um einen weiteren Spritzzyklus freizugeben.
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Beim weiteren Öffnen des Spritzgießwerkzeuges wird die Stellplatte
27 wieder im Anschlag zur Formplatte 24 gebracht. Dabei stoßen die Stempel 22 als
Auswerfer die fertigen Formteile aus der Formplatte 24, wie der Fig. 4 zu entnehmen
ist. Die aus den Elastomerteilen 33 und 43 gebildeten
einstückigen
Formteile fallen aus dem Spritzgießwerkzeug. Der Stempel 22 ragt beim zweiten Spritzvorgang
nur leicht aus der Bohrung 26 der Formplatte 24 so daß sich im Bereich der Kontaktscheiben
die sacklochartigen Vertiefungen 45 mit den konischen Auslaufteilen 44 bilden.
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Der Stellweg der Stempel 22 kann jedoch auch durch Anschläge der Stelleinrichtung
selbst begrenzt werden. Dabei ist es von Vorteil, wenn diese Anschläge einstellbar
sind. Auch die Stellplatte 27 ist auf den Führungsstangen des Spritzgießwerkzeuges
verstellbar geführt.
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Sind die Formteile ausgestoßen, dann wird das Spritzgießwerkzeug wieder
geschlossen (Fig. 1) und ein neuer Spritzzyklus beginnt.