DE3239807C2 - Vorrichtung zum Spritzgießen, insbesondere von Präzisionsgußteilen ohne Anguß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spritzgießen, insbesondere von Präzisionsgußteilen ohne Anguß.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 22 07 001 A be­ kannt. Die Heizvorrichtung die in dem Kanal angeordnet ist und bis in den Steg zwischen dem Hauptkanal und dem Hohlraum hineinreicht, wird intermittierend betrieben. Einerseits wird das Kunstharz während des Heizvorganges in der Öffnung durch die intermittierende Heizvorrichtung geschmolzen und in den Hohl­ raum gespritzt. Andererseits wird das geschmolzene Kunstharz nach Beendigung des Heizvorganges in der Öffnung gekühlt und verfestigt, so daß das in dem Hohlraum befindliche, geschmol­ zene Kunstharz daran gehindert wird, in den Hauptkanal zu­ rückzuströmen. Auf diese Weise können zwar Präzisionsgußteil ohne Anguß hergestellt werden, wobei ein verschwenderischer Materialverbrauch vermieden wird. Allerdings ergeben sich relativ lange Formgebungszeiten aufgrund der unvermeidlichen Verzögerung nach dem Abschalten der intermittierenden Heizvorrichtung.

Ausgehend von dem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache sowie störunan­ fällige Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zum Spritzgießen von Kunstharz anzugeben, mit der sich Präzisionsgußteile, vorzugsweise ohne Anguß, bei gleichzeitiger Verkürzung des Formgebungstaktes herstellen lassen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung zum Spritzgießen wird eine besonders wirksame Zwangskühlung er­ reicht, bei der Wärme aus einem örtlich genau vorbestimmten Bereich, nämlich aus dem die Öffnung unmittelbar umgebenden ringförmigen Kühlkanal, in einem zeitlich exakt definierten Intervall abtransportiert wird. Durch die Zwangskühleinrichtung nach der Erfindung wird das in der Öffnung verbleibende Kunstharz rasch nach dem Einspritzvorgang sicher und vollkommen ausgekühlt und ausgehärtet. Ein Rückfluß des bereits in den Hohlraum eingespritzten Kunstharzes in den Hauptkanal ist damit ausgeschlossen. Folglich ist jedes Gußteil von gleichmäßiger Gestalt und äußerst präzise. Darüber hinaus läßt sich die Größe der Öffnung beliebig variieren, so daß neben Gußteilen mit kleineren Abmessungen ohne Schwierigkeiten auch Gußteile mit größeren Abmessungen hergestellt werden können. Des weiteren läßt sich der Formgebungstakt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erheblich verkürzen. Daneben ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgesprochen störunanfällig. So ist durch die besondere Ausbildung und Anordnung der Heizvorrichtung eine mechanische Beschädigung durch äußere Einwirkung nicht möglich. Auch wird eine gleichmäßige Beanspruchung der Heizvorrichtung insgesamt durch deren kontinuierliche Be­ triebsweise erreicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt sich als ausgesprochen kompakt dar.

Bei einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Kühlung eine Kompressionseinrichtung auf, die das Kühlmittel unter Druck dem Kühlkanal zuführt.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Kühlung als geschlossener Kreis ausgebildet.

Darüber hinaus liegt es im Rahmen der erfindungsgemäßen Vor­ richtung, daß der Einlaufkanal und/oder der Auslaufkanal der Verbindungskanäle für die Zwangskühleinrichtung in der Wand des Hauptkanals etwa parallel zu dieser verlaufend angeordnet sind.

In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung ist vorgesehen, daß die Heizvorrichtung in der den Hauptkanal umgebenden Wand etwa parallel zu diesem verlaufend angeordnet ist.

Von besonderem Vorteil bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Anordnung der Heizvorrichtung in der den Hauptkanal umgebenden Wand und radial innerhalb von den Verbindungskanä­ len der Zwangskühleinrichtung.

Von Interesse bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wei­ terhin ein im Hauptkanal angeordneter, geschoßförmiger Heiz­ zylinder, der als Heizvorrichtung vorgesehen ist.

Schließlich kann die Heizvorrichtung in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Betätigung der Zwangskühleinrichtung ausschaltbar sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Hauptteil einer Aus­ führungsform einer Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunstharz;

Fig. 2 eine vordere Draufsicht auf den Hauptteil der Vor­ richtung zum Spritzgießen von Kunstharz längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Längschnitt durch einen Hauptteil einer wei­ teren Ausführungsform einer Vorrichtung zum Spritz­ gießen von Kunstharz;

Fig. 4 eine vordere Draufsicht auf den Hauptteil der Vor­ richtung zum Spritzgießen gemäß Fig. 3 im Bereich eines Steges, vom Hohlraum der Formteile aus gese­ hen;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Hauptteil eines weite­ ren Ausführungsbeispiels; und

Fig. 6 eine teilweise weggeschnitten gezeigte Seitenansicht eines einzigen äußeren Zylinders des Ausführungsbei­ spiels gemäß Fig. 5.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist ein Hauptkanal 1 in einem zylindrischen Teil 2 ausgebildet, in dessen Wand eine Heizvorrichtung 3 vorgesehen ist. Hierbei handelt es sich um eine Vorrichtung zum Spritzgießen, mit der jedes Gußteil ohne Angußkegel hergestellt wird.

Mit dem Hauptkanal 1 steht ein Hohlraum 4 über eine Öffnung 5 in Verbindung. Um den äußeren Umfang eines Formteils 7 herum ist ein ringförmiger Kühlkanal 6 ausgebildet, mit dem ein Einlaufkanal des Verbindungskanals 8 in Verbindung steht, in welchen ein Kühlmittel eingeleitet wird. Mit dem ringförmigen Kühlkanal 6 steht außerdem ein Auslaufkanal des Verbindungskanals 9 in Verbindung, durch den das Kühlmittel hinausfließt. Vorzugsweise liegen die beiden genannten Verbindungskanäle 8 und 9 einander gegenüber und sind parallel zueinander in axialer Richtung des Hauptkanals 1 ausgebildet. Die beiden Verbindungskanäle 8, 9 gehören zu einer Zwangskühleinrichtung A und kön­ nen miteinander mittels einer nicht gezeigten Rohrleitung ver­ bunden sein.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Mittels einer hier nicht gezeigten Einspritzeinrichtung wird eine bestimmte Menge eines geschmolzenen Kunstharzes durch den Hauptkanal 1 und die Öffnung 5 in den Hohlraum 4 einge­ spritzt. Das Kunstharz im Hauptkanal 1 und in der Öffnung 5 wird mittels der Heizvorrichtung 3 ständig erwärmt und geschmol­ zen, um das Einspritzen zu ermöglichen. Sobald das geschmol­ zene Kunstharz in den Hohlraum 4 eingefüllt und der Einspritzvor­ gang beendet ist, wird die Zwangskühleinrichtung A betätigt. Anschließend wird, wenn ein bevorzugtes Kühlmittel, z. B. Was­ ser, Luft oder ein anderes Fluid in den Kühlkanal 6 des Formteils 7 mittels einer Kompressionspumpe, eines Kolbens oder einer sonstigen Betätigungseinrichtung eingeleitet wird,
das geschmolzene Kunstharz in der Öffnung 5 rasch abgekühlt, strahlt Wärme ab und wird schnell hart, so daß die Öffnung 5 geschlossen wird. Außerdem kann natürlich während der Zwangsabfuhr von Kühlfluid die Betätigung der Heizvorrichtung 3 angehalten werden.

Da das erstarrte Kunstharz im Hohlraum 4 durch Öffnen der Form sofort entnommen werden kann und die Form anschließend für den Spritzgießvorgang wieder in die Ausgangslage zurückgebracht wird, kann die Formgebungszeit verkürzt werden.

Außerdem ist das Kunstharz in der Öffnung 5 beim Öffnen der Form örtlich durch den Zwangskühlvorgang erstarrt und die Öffnung 5 geschlossen, so daß geschmolzenes Kunstharz nicht in den Hohlraum 4 fließen kann.

Wenn danach ein Formschließvorgang ausgelöst wird, hört die Zwangskühleinrichtung A mit ihrer Kühlwirkung auf, so daß das Kunstharz in der Öffnung 5 nicht mehr weiter gekühlt wird. Statt dessen wird es von der Heizvorrichtung 3 und dem geschmolzenen Kunstharz m Hauptkanal 1 erwärmt und sofort geschmolzen, wodurch die Öffnung 5 geöffnet wird.

Durch den schon genannten Einspritzvorgang wird also das gescmolzene Kunstharz über den Hauptkanal 1 und die Öffnung 5 in den Hohlraum 4 gefüllt und damit der Spritzgießvorgang beendet.

Durch erneute Betätigung der Zwangskühleinrichtung A wird das geschmolzene Kunstharz in der Öffnung 5 zwangsläufig erstarren. Sodann kann ein Formöffnungsvorgang erfolgen, um das Gußteil herauszunehmen.

Durch Wiederholen des vorstehend beschriebenen Vorganges wird ein bevorzugtes Spritzgießverfahren durchgeführt.

Ein weiteres Beispiel der Erfindung soll anhand von Fig. 3 und 4 näher erläutert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Hauptkanal 1 ein geschoßartiger Heizzylinder 10 ange­ ordnet, dessen eines Ende am zylindrischen Teil 2 befestigt ist.

Der geschoßartige Heizzylinder 10 wird mittels eines eingebauten Drahtes 10a beheizt, so daß das Kunstharz im Hauptkanal 1 und in der Öffnung 5 erwärmt und geschmolzen werden kann, um einspritzbar zu werden.

Da die Zwangskühleinrichtung A die gleiche ist wie beim vorstehenden Ausführungsbeispiel, wird sie nicht noch einmal beschrieben.

Das Kunstharz in der Öffnung 5 und im Hauptkanal 1 wird von dem geschoßartigen Heizzylinder 10 ständig erwärmt. Wie beim vorstehenden Beispiel kann durch Betätigen der Zwangskühleinrichtung A allein das Kunstharz in der Öffnung 5 gekühlt und örtlich erhärtet werden, wodurch die Öffnung 5 geschlossen wird. Durch Wiederholen des vorstehend beschriebenen Vorganges kann der Spritzgießvorgang durchgeführt werden.

Ein weiteres Beispiel der Erfindung soll anhand von Fig. 5 und 6 erläutert werden. Bei diesem Beispiel wird eine andere Vorrichtung zum Spritzgießen für Kunstharz verwendet, die zum Herstellen einer Vielzahl von Gußteilen geeignet ist. Den vorhergehenden Ausführungsbeispielen entsprechende Bauelemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so daß eine erneute Beschreibung nicht nötig ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine bevorzugte Zahl von Hohlräumen 4 in einer Form 11 ausgebildet. Das zylindrische Teil 2, in dem der Hauptkanal 1, die Öffnung 5, die Zwangskühleinrichtung A, die Heizvorrichtung 3 usw. eingebaut ist, wird unabhängig von der Form 11 hergestellt und in jeden Hohlraum 4 eingebaut. Jedes zylindrische Teil 2 hat einen Flansch 12, der mittels einer einzigen Stützplatte 13 und mittels Schrauben 14 ab­ gestützt ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Einlaufkanal des Verbindungskanals 8 für das Kühlmittel und der Auslaufkanal des Verbindungskanals 9 für das Kühlmittel innerhalb des zylindrischen Teils 2 näher am Hauptkanal 1 vorgesehen, während die Heizvorrichtung 3 außerhalb des Einlaufkanals von dem Verbindungskanal 8 und des Auslaufkanals von dem Verbindungskanal 9 vorgesehen ist. Natürlich kann die Heizvorrichtung 3 auch innerhalb der beiden Verbindungskanäle 8 und 9 vorgesehen sein, wie Fig. 1 zeigt. Ferner kann die Heizvor­ richtung 3 innerhalb des Hauptkanals 1 angeordnet sein, wie Fig. 3 zeigt. Wie Fig. 5 auch zeigt, kann die Zwangskühlein­ richtung A einstückig in der Form 11 selbst vorgesehen sein.

Mit jeder Zwangskühleinrichtung A kann eine hier nicht ge­ zeigte Rohrleitung für das Kühlmittel über ein elektromagne­ tisches Umschaltventil mittels einer Kompressionspumpe oder dgl. verbunden sein. Ein Ende der Rohrleitung ist über ein Ventil mit veränderbarer Einengung mit einer Endöffnung 8a des in der Form 11 ausgebildeten Einlaufkanals von dem Verbindungskanal 8 verbunden, während das andere Ende der Rohrleitung mit einer Endöffnung 9a des Auslaufkanals von dem Verbindungskanal 9 verbunden ist, um das Kühlmittel abzu­ geben. Das veränderliche Drosselventil kann an einer Stelle des Auslaufkanals der Rohrleitung vorgesehen sein, jedoch nicht an einer Stelle des Einlaufkanals der Rohrleitung. Das elektromagnetische Umschaltventil in der Rohrleitung für das Kühlmittel wird von einer Zeitgeberschaltung geöffnet bzw. ge­ schlossen, die mit jedem Formgebungstakt zusammengeschaltet ist.

Die Stützplatte 13 hat eine Angußbuchse 16 mit einer Kontakt­ fläche 15 für die Aufnahme einer Einspritzzylinderdüse. Die Angußbuchse 16 ist in der bestmöglichen Lage der Stützplatte 13 so angebracht, daß das geschmolzene Kunstharz jedem Hohlraum 4 gleichmäßig zugeführt werden kann. Durch die Angußbuchse 16 erstreckt sich ein Angußverteiler 17, der mit dem Hauptkanal 1 und mit jeder Öffnung in Verbindung steht.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt:
Beim Einspritzvorgang wird durch Anschluß der Zylinderdüse der hier nicht gezeigten Einspritzeinrichtung an die Angußbuchse 16 das geschmolzene Kunstharz durch den Hauptkanal 1 und die Öffnungen 5 in jeden der Vielzahl von Hohlräumen 4 eingespritzt. Dabei wird das Kunstharz im Hauptkanal 1 und in den Öffnungen 5 von der Heizvorrichtung 3 ständig erwärmt und geschmolzen, um den Einspritzvorgang vorzubereiten.

Sobald jeder Hohlraum 4 durch den Einspritzvorgang mit geschmolzenem Kunstharz gefüllt ist, wird das elektromagnetische Umschaltventil in der Kühlmittelrohrleitung geöffnet und eine gewünschte Menge Kühlmittel in den Kühlkanal 6 jedes Formteils 7 geleitet. Dadurch wird das geschmolzene Kunstharz in jeder Öffnung 5 rasch abgekühlt, strahlt Wärme ab und erstarrt schnell, wodurch jede Öffnung 5 geschlossen wird.

Daraufhin kann das erstarrte Kunstharz in jedem Hohlraum 4 als Gußteil nach dem Öffnen der Form entnommen werden. Danach ist die Vorrichtung für den Einspritzvorgang erneut bereit. Da eine Vielzahl von Hohlräumen 4 vorgesehen ist, wird mit jedem Einspritzvorgang eine Vielzahl von Gußteilen erzeugt, was zur Massenfertigung geeignet ist. Ferner wird bei dem Formschließvorgang das elektromagnetische Umschaltventil geschlossen und die Zwangskühleinrichtung A nicht länger betätigt. Anschließend wird das Kunstharz in der Öffnung 5 von der Heizvorrichtung 3 und dem geschmolzenen Kunstharz im Hauptkanal 1 erneut rasch erwärmt, wodurch die Öffnung 5 geöffnet wird. Auf diese Weise wird der nächste Einspritzvorgang vorbereitet.

Es sei noch erwähnt, daß die Erfindung nicht auf die vorste­ hend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. So ist z. B. der Kühlkanal 6 nicht auf eine ringförmige Gestalt be­ schränkt, sondern es ist jede Form möglich, sofern das Kunstharz in der Öffnung 5 örtlich gekühlt wird. Ferner ist die Konstruktion der Zwangskühleinrichtung A nicht auf die Form der hier be­ schriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Auch das Kühl­ mittel ist nicht im einzelnen festgelegt. Schließlich ist auch die Art der Antriebsvorrichtung zur Betätigung der Zwangskühleinrichtung A nicht festgelegt. Es kann eine Kom­ pressionspumpe, ein Kolben oder dergleichen benutzt werden, vorausgesetzt, daß eine Verbindung mit dem Spritzgießvorgang herstellbar ist.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Spritzgießen, insbesondere von Präzi­ sionsgußteilen ohne Anguß, umfassend:

• - zwei Formteile, die zwischeneinander einen Hohlraum (4) bilden,
• - einen Hauptkanal (1), der über eine Öffnung (5) in dem einen Formteil (7) mit dem Hohlraum (4) in Verbindung steht,
• - eine Heizvorrichtung (3) zur Beheizung von in den Hauptkanal (1) eingeleitetem Kunstharz, mit der das in den Hauptkanal (1) eingeleitete Kunstharz im wesentlichen kontinuierlich beheizbar ist, und
• - von einem Kühlmittel durchflossene Kühlkanäle in den Formteilen,

wobei die Öffnung (5) von einem ringförmigen Kühlkanal (6) umschlossen ist, der über Verbindungskanäle (8, 9) an eine intermittierend arbeitende Kühlung angeschlossen ist und eine lokal begrenzte, im Bereich der Öffnung (5) wirksame Zwangskühleinrichtung (A) bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung eine Kompressionseinrichtung aufweist, die das Kühlmittel unter Druck dem Kühlkanal (6) zuführt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung als geschlossener Kreis ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufkanal und/oder Auslaufkanal der Verbin­ dungskanäle (8, 9) für die Zwangskühleinrichtung (A) in der Wand des Hauptkanals (1) etwa parallel zu dieser verlaufend angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (3) in der den Hauptkanal (l) umgebenden Wand etwa parallel zu diesem verlaufend angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (3) in der den Hauptkanal (1) umgebenden Wand und radial innerhalb von den Verbin­ dungskanälen (8, 9) der Zwangskühleinrichtung (A) ange­ ordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizvorrichtung (3) ein im Hauptkanal (1) ange­ ordneter, geschoßförmiger Heizzylinder (10) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (3) während der Betätigung der Zwangskühleinrichtung (A) ausschaltbar ist.