DE3643092C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgießform mit einer düsenseitigen bzw. auswerferseitigen Spannplatte und entsprechenden Formeinsätzen und mit einem Formkern zur Herstellung eines Spritzteils, das teilweise als angenähert zylinderförmiges Rohr ausgebildet ist, wobei pro Spritzteil zwei Formkerne vorgesehen sind, die koaxial hintereinander angeordnet und über je ein Kupplungselement an in entgegengesetzten Richtungen wirkenden Kernausziehvorrichtungen angeschlossen sind.

Die mit der Spritzgußform hergestellten Spritzteile sollen optimale Oberflächenbeschaffenheit haben, sie sollen durchsichtig sein, sollen sich durch große Maßhaltigkeit auszeichnen und sollen die sogenannte FDA-Qualität haben, wie sie für viele medizinische Anwendungen gefordert wird. Der zylindrische Teil soll eine geringe Aushebeschräge besitzen.

Ein nach der DE-OS 23 02 551 bekanntes Verfahren bezieht sich auf die Herstellung einer relativ langen Gelenk­ welle aus Kunststoff, die in Form eines zylindrischen Rohres keine Aushebeschräge besitzen soll.

Nach diesem bekannten Verfahren werden zwei Einspritz­ köpfe mit ihren inneren Formkernen, mit ihren Ringnuten für die Formgebung des inneren Gelenkwellendoppelrohres und mit ihren Nuten für die Gestaltung der Versteifungs­ rippen in eine nach beiden Wellenenden hin offene Kunst­ stoffspritzform eingefahren, wobei die Führungskolben der Einspritzköpfe die Spritzform verschließen. Dabei werden die beiden Einspritzköpfe während des Spritzvorganges von dem sich zwischen den Einspritzköpfen aufbauenden Spritzdruck der Kunststoffmasse und einer programmierten Steuerkraft zu beiden Seiten aus der entstehenden Kunst­ stoffwelle herausgeschoben.

Der Spritzvorgang vollzieht sich bei diesem bekannten Verfahren in folgender Weise: nachdem die Spritzaggregate mit den Einspritzköpfen von beiden Seiten in die Spritz­ form eingefahren sind und in der Mitte bis auf einen kleinen Spalt zusammentreffen, wird der Spritzvorgang begonnen. Der Kunststoff füllt den freien Raum zwischen der Form und den beiden inneren Formkernen aus. Durch intensive Kühlung des Formkerns und der Spritzform beginnt die Kunststoffmasse von der Wellenmitte her zu erstarren und zu schrumpfen. Während der Schrumpfung fließt Kunststoff mit hohem weiter Druck zu. Gleichzeitig beginnt das gesteuerte Herausfahren der beiden Einspritzköpfe, die dabei entsprechend der Spiralsteigung eines Ritzels gedreht werden. Während der Gelenkwellenteil von der Mitte her in der Form erstarrt, schrauben sich, unter ständigen Nachschub von Kunststoffmasse die Spritzköpfe aus der Form.

Das beschriebene bekannte Verfahren und die entsprechen­ den bekannten Vorrichtungen dienen zur Herstellung rela­ tiv langer robuster Gelenkwellenrohre, wie sie im Kraft­ fahrzeugbau benötigt werden. Diese Gelenkwellenrohre sollen unter rauhen Umweltbedingungen große Drehkräfte übertragen ohne daß besonders hohe Anforderungen hin­ sichtlich des Aussehens, hinsichtlich der Oberflächen­ beschaffenheit und der Maßhaltigkeit gefordert werden. Das bekannte Verfahren und die vorliegende Erfindung unterscheiden sich somit wesentlich in ihren Vorausset­ zungen, auch wenn in beiden Fällen ein zylindrisches Kunststoffspritzteil ohne bzw. mit geringer Aushebeschräge vorausgesetzt wird.

Die US-PS 43 52 652 offenbart eine Spritzgießform der eingangs genannten Gattung. Diese Spritzgießform bezweckt die Herstellung eines Rohr-Verbindungsstückes mit angeformten Sicken, die ohne zusätzliche schieberartige Formteile herstellbar sein sollen. Zur Lösung dieser Aufgabenstellung wird zunächst das Verbindungsstück ohne Sicken gespritzt und noch vor Aushärtung des Teiles werden ringförmige Bauteile derart axial zurückgezogen, daß die Form ringförmig nach außen erweitert wird und die noch formbare Kunststoffmasse mittels Druckluft radial nach außen gedrückt wird; auf diese Weise entstehen dann die erwähnten Sicken.

Die DD-Z.: Plaste und Kautschuk, Heft 6/1980, S. 344-347 zeigt einen hydraulischen Arbeitszylinder, der über eine Kupplungsvorrichtung einen Formkern betätigt.

Die Aufgabenstellungen und Lösungen der vorliegenden Erfindung einerseits und der US-PS 43 52 652 andererseits sind derart verschieden, daß die betreffenden Spritzgußformen kaum miteinander vergleichbar sind. Dagegen wird auf das gemäß der DE-OS 23 02 551 bekannte Verfahren noch mehrmals im Detail eingegangen.

Die Erfindung schafft die Voraussetzungen zur Herstellung von Spritzteilen optimaler optischer Qualität - insbeson­ dere Durchsichtigkeit - optimaler Oberflächenbeschaffen­ heit, FDA-Qualität und großer Maßhaltigkeit, weil die Formeinsätze und die Formkerne während des Spritzvorgangs stationär fixiert sind und durch den Schließdruck der Kunststoffspritzmaschine in mechanisch definierten Lagen gehalten werden; im Gegensatz dazu werden nach dem ein­ gangs genannten bekannten Verfahren die beiden Einspritz­ köpfe - welche die Spritzteilinnenflächen formen - bewegt, wodurch sich insbesondere die Maße dieser Spritzteilinnen­ fläche von Einspritzvorgang zu Einspritzvorgang mehr än­ dern als dies unter Verwendung der erfindungsgemäßen stationären Anordnung der Fall ist.

Durch die Bewegungen der Einspritzköpfe bei dem bekannten Verfahren kann die Oberfläche der Spritzteile nicht opti­ mal glatt, grat- und riefenfrei sein, weil diese Bewegun­ gen in Abhängigkeit vom Erstarrungsgrad der Kunststoff­ masse gesteuert werden müssen und Belange der Oberflächen­ beschaffenheit erst in zweiter Linie berücksichtigt werden können.

Nach dem bekannten Verfahren ist ein enger Schmelzbereich der Kunststoffmasse erforderlich, weil der Übergang der flüssigen Kunststoffmasse in die erstarrte Masse rasch erfolgen muß. Bei der Steuerung der Temperaturen im Bereich der Einspritzköpfe wird es sich kaum vermeiden lassen, daß bei Überschreitungen des kleinen zulässigen Temperaturbe­ reiches die Kunststoffmasse örtlich überhitzt und somit verbrannt wird, wodurch dunkle bis schwarze Punkte und größere Bereiche entstehen, die undurchsichtig sind. Bei einer Kraftfahrzeugwelle mag dies belanglos sein, nicht jedoch bei Spritzteilen, die optisch optimal und insbe­ sondere durchsichtig sein sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Spritzgießform der eingangs genannten Gattung anzugeben, die sich zur Herstellung von Spritzteilen eignet, die bei optimaler Oberflächenbeschaffenheit durchsichtig sind, die die Anforderungen medizinischer Kriterien erfüllen und sich durch große Maßhaltigkeit und geringe Aushebeschräge auszeichnen.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist aus den Merkmalen des vorliegenden Patentanspruches 1 ersichtlich.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß trotz der beschriebenen Maßnahmen zur Erzielung großer Maßhaltigkeit eine geringe Aushebeschräge erziel­ bar ist, weil zwei koaxial hintereinander angeordnete Formkerne verwendet werden, die nach vollzogenem Spritz­ vorgang und nach Abkühlung der Kunststoffmasse in ent­ gegengesetzten Richtungen entfernt werden.

Die Erfindung zeichnet sich schließlich auch durch relativ geringen technischen Aufwand aus, weil im Gegensatz zum bekannten Verfahren nur ein einziges Spritzaggregat er­ forderlich ist.

Je geringer die Aushebeschräge ist desto größere Kräfte sind erforderlich um die Formkerne aus dem Spritzteil herauszuziehen. Bei besonders geringer Aushebeschräge ist es zweckmäßig, als Kernausziehvorrichtungen Hydraulik- Zylinder und Stempel vorzusehen, die über die Kupplungs­ elemente kraftschlüssig mit den Formkernen verbunden sind.

Wenn die Verriegelung der Formkerne während des Spritz­ vorganges ohne zusätzliche Steuermechanismen und nur vom Schließdruck der Kunststoffspritzmaschine bewirkt werden soll, dann ist es zweckmäßig als düsenseitige Rastelemen­ te Keilplatten vorzusehen, deren Keilflächen einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen und die im eingera­ steten Spritzzustand formschlüssig in entsprechenden Nuten der Kupplungselemente angeordnet sind und die Formkerne gegen axial wirkende Kräfte verriegeln; im Auswurfzustand sind der Spritzteil, die Formkerne, die Kupplungselemente, die Kernausziehvorrichtung und die auswerferseitige Spannplatte derart versetzt gegenüber der düsenseitigen Spannplatte, daß die Endflächen der Keilplatten nicht mehr in die Nuten der Kupplungselemen­ te einrasten.

Es wäre grundsätzlich denkbar anstelle der Keilplatten zylinderförmige, konisch sich verjüngende Rastelemente vorzusehen, die im Spritzzustand in entsprechende konisch verlaufende Bohrungen der Kupplungselemente einrasten. Gegenüber derartigen Rastelementen und Bohrungen haben die Keilplatten und die entsprechenden Nuten den Vorzug, daß deren Verriegelungsfläche relativ groß ist und daß sie - bei vorgegebenen Dimensionierungstoleranzen - mit geringerem Aufwand gefertigt und insbesondere geschliffen werden können; dies sind entscheidende Vorteile der Keil­ platten und entsprechender Nuten, da die Maßhaltigkeit und die Keilwinkel der Keilflächen den Anpreßdruck im Bereich der Formkernstirnflächen bestimmen.

Beim Spritzen eines rohrförmigen Spritzteils treten Kräfte in axialer und dazu senkrechten Richtungen auf, die gegen die Wandungen der Form gerichtet sind und umso größer sind, je größer der Spritzdruck ist. Die Formzuhaltekraft der Kunststoffspritzmaschine preßt beim Spritzvorgang beide Spannplatten gegeneinan­ der und verhindert dadurch eine Öffnung der Formeinsätze durch die nach außen und senkrecht zur Rohrachse gerichteten spritzbedingten Kräfte. Die spritzbedingten Kräfte in Richtung der Rohrachse werden mit der Verriegelungsvorrich­ tung abgefangen und sind bei einem zylinderförmigen Spritzteil klein, weil der Spritzdruck nur auf einen kleinflächigen Querschnitt der Form einwirkt.

Wenn der Spritzteil bzw. die Form nur teilweise zylinder­ förmig ist, dann erhöht sich die Summe der axial wirkenden Komponenten der spritzbedingten Kräfte. Um die Formkerne auch dann zu verriegeln, wenn große, spritzbedingte Kräfte in axialer Richtung auftre­ ten, ist es zweckmäßig mehrere Keilstücke vorzusehen, die in unterschiedlichen Abständen zur düsenseitigen Spann­ platte angeordnet sind, wobei ein erstes Keilstück näher und zwei weitere Keilstücke weiter weg von der düsen­ seitigen Spannplatte angeordnet sind; das erste Keilstück ist außerdem in bezug auf eine Normalebene der Spann­ platten durch die Achse der Formkerne in der Mitte angeord­ net, wogegen die weiteren Keilstücke symmetrisch zur Normalebene angeordnet sind. Schließlich sind die Nuten der Kupplungselemente derart angeordnet, daß im Spritz­ zustand die Keilstücke in die entsprechenden Nuten ein­ rasten und im Auswurfzustand die Keilstücke außerhalb der Nuten angeordnet sind.

Um die Formkerne während des Spritzvorganges in axialer Richtung optimal zu verriegeln ist es günstig, wenn die Differenz der unterschiedlichen Abstände des ersten Keil­ stücks einerseits und der zwei weiteren Keilstücke andererseits etwa gleich dem größten Außendurchmesser des Spritzteils ist.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Keilwinkel der Keil­ flächen den Anpreßdruck im Bereich der Formkernstirn­ flächen beeinflussen; wenn die Keilwinkel 45 Grad betra­ gen, dann ist der Anpreßdruck etwa gleich dem Schließ­ druck der beiden Spannplatten. Um die Form im Bereich zwischen den beiden Formkernen und in axialer Richtung mit Sicherheit abzudichten, ist es zweckmäßig, die Keilwinkel wesentlich kleiner zu bemessen, kleiner als 30 Grad. Die Keilwinkel sollen aber mindestens 7 Grad betragen, da ansonsten die Gefahr des Einfressens der Keilflächen zu groß wird. Es ist angebracht, die Keil­ winkel größer als 10 Grad und kleiner als 20 Grad zu bemessen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Formeinsätze und die Formkerne derart ausgebildet, daß als Spritzteil ein angenähert zylinderförmiges Gehäuse erzeugt wird, das nach Bestückung mit einem Hohlfaserbündel und nach Anschluß an einen Blutkreislauf und an einen Waschflüssigkeitsstrom als Kapillarmembranfilter eines Dialysegerätes verwend­ bar ist. In diesem Zusammenhang ist die optimale optische Qualität des Spritzteils bedeutsam, weil das Blut und die Waschflüssigkeit deutlich beobachtbar sein müssen. Der Spritzteil muß FDA-Qualität haben, weil das Blut und die Waschflüssigkeit nicht in unzulässiger Weise beeinflußt werden dürfen. Die optimale Oberflächenbeschaffenheit und eine große Maßhaltigkeit sind erforderlich um Beschädi­ gungen auch nur einer einzigen Hohlfaser - beispielsweise während der Einführung des Hohlfaserbündels in das Spritzteil - mit Sicherheit zu vermeiden, weil ansonsten Blut über den Waschkreislauf verloren gehen könnte.

Um bei Dialyse-Spritzteilen Gratbildungen in der Mitte des Spritzteils mit Sicherheit zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die Durchmesser der Stirnflächen der beiden Formkerne geringfügig unterschiedlich groß - mit einer Differenz von 0,1 bis 0,3 mm - zu bemessen. Auf diese Weise werden Beschädigungen der einzelnen Hohlfasern, die einen Außendurchmesser von etwa 0,05 mm haben, ver­ mieden.

Wenn Spritzteile, beispielsweise Dialyse-Spritzteile, in großen Stückzahlen benötigt werden, dann ist es zweckmäßig, pro Kernausziehvorrichtung mehrere Kupplungs­ elemente und mehrere Formkerne vorzusehen um die Kernausziehvorrichtung optimal zu nutzen.

Bei besonders hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Spritzteile - beispielsweise an die Ovalität zylin­ derförmiger Spritzteile und bei hohen Anforderungen an die Oberflächenbe­ schaffenheit - sind besondere Maßnahmen zweckmäßig, um die Formkerne nach dem Auswurf der Spritzteile wieder in möglichst definierte und gleiche Spritzstellungen zu bringen. Diese Maßnahmen betreffen einerseits die Füh­ rung der Formkerne und Kupplungselemente in axialer Rich­ tung und andererseits die genaue Befestigung der Form­ kerne an den Kupplungselementen. Zur axialen Führung der Formkerne und Kupplungselemente ist es zweckmäßig, Führungselemente der Kupplungselemente formschlüssig verschiebbar mit Führungsblöcken zu verbinden, die an der auswerferseitigen Spannplatte starr befestigt sind.

Zur genauen Befestigung der Formkerne an den Kupplungs­ elementen ist es vorteilhaft, wenn die Formkerne und Kupplungselemente eine gemeinsame senkrecht zur Formkern­ achse verlaufende Auflagefläche besitzen, der sich eine gemeinsame zylinderförmige Ringfläche und eine gemein­ same Konusfläche anschließen; daran anschließend sind die Formkerne und die entsprechenden Kupplungselemente mit Hilfe eines Gewindes verschraubt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Fig. 1 bis 7 beschrieben; es zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung eines Spritzteils in Form eines Dialyse-Zylinders,

Fig. 2 eine schematische Grundrißdarstellung einer Spritzgießform,

Fig. 3 eine Vertikalschnittdarstellung der in Fig. 2 dargestellten Spritzgießform,

Fig. 4 eine weitere Vertikalschnittdarstellung mit den Achsen der Formkerne der in Fig. 2 dar­ gestellten Form,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch eine Keilplatte bei geschlossener Form im Spritzzustand,

Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch die in Fig. 5 dargestellte Keilplatte im Auswurfzustand und

Fig. 7 eine Detaildarstellung der Befestigung eines Formkerns mit einem Kupplungselement.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Achse eines teil­ weise zylinderförmigen Spritzteils, der als Teil eines Dialyse Apparates verwendbar ist. Der Spritzteil ist verkleinert dargestellt und hat in Wirklichkeit eine Länge von 250 ± 0,1 mm. Die Teile T 1 und T 2 sind je 90 mm lang und haben angenähert die Form eines zylindri­ schen Rohres. Beide Teile haben aber eine gewisse Aus­ hebeschräge, weil beim Spritzvorgang links der Ebene I ein erster nicht dargestellter Formkern und rechts der Ebene I ein zweiter nicht dargestellter Formkern ver­ wendet wird. Aus den Durchmessern ⌀1 = 40,2 mm, ⌀2 = 40,0 mm, ⌀3 = 40,2 mm und ⌀4 = 40,4 mm lassen sich unter Berücksichtigung der Längen von je 90 mm die Aushebeschrägen der beiden Teile T 1 und T 2 erkennen.

Der Spritzteil SP 1 dient als Gehäuse in das ein aus einer Vielzahl dünner Hohlfasern bestehendes Bündel eingeschoben wird. Bei Dialyse-Betrieb wird in axialer Richtung eine Waschflüssigkeit außerhalb der Hohlfasern durchgeleitet. Über die Anschlüsse ST 1 bzw. ST 2 wird Blut durch die Hohlfasern geleitet. Der Spritz­ teil SP 1 ist somit als Teil einer künstlichen Niere verwendbar. Diese Funktion bedingt mehrere zum Teil schwer erfüllbare Forderungen.

Das Hohlfaserbündel mit seinen vielen extrem dünnen Fasern darf in mechanischer Hinsicht nur wenig belastet werden. Die Verletzung einer einzigen Faser - beispiels­ weise beim Einschieben des Bündels - macht die ganze Anordnung unbrauchbar, weil einerseits Blut über die beschädigte Faser in die Waschflüssigkeit gelangen kann und für den Patienten verloren ist und weil andererseits Stoffe der Waschflüssigkeit ins Blut gelangen und sich im Körper des Patienten schädlich auswirken können. Um derartige Pannen nach Möglichkeit auszuschließen, werden speziell die Innenflächen des Spritzteils genau gefertigt, mit einer zulässigen Ovalität von 0,2 mm, mit glatter Oberfläche, ohne Riefen und Grate und mit einem um 0,2 mm kleineren Durchmesser ⌀2 als ⌀3, um beim Ein­ schieben des Bündels eine Beschädigung einzelner Fasern in dem Bereich zu verhindern, in dem die beiden nicht dargestellten Formkerne stirnseitig anliegen; dabei wird unterstellt, daß das Hohlfaserbündel von links nach rechts in das Gehäuse eingeschoben wird.

Der Spritzteil SP 1 muß eine optimale Qualität besitzen und muß insbesondere klar durchsichtig sein, um während des Dialyse-Betriebes das Blut und die Waschflüssigkeit beobachten zu können.

Der Spritzteil SP 1 muß FDA-Qualität besitzen und muß somit mehrere medizinische Forderungen erfüllen, bei­ spielsweise die Forderung großer chemischer Stabilität und eine befriedigende biologische Verträglichkeit, um zu gewährleisten, daß die Kunststoffmasse keine schäd­ lichen Stoffe ins Blut abgibt. Die einschlägigen Firmen haben spezielle Kunststoff-Granulate entwickelt, die nach durchgeführten Thermoplast- und Duroplastverarbeitungsverfahren Spritz­ teile in FDA-Qualität ergeben. Beispielsweise hat die Firma Bayer das Granulat "Polycarbonat" und die Firma BASF das Granulat "SAN" entwickelt. Bei der Verarbeitung derartiger Granulate müssen mehrere Betriebsparameter eingehalten werden, welche die Herstellung von Spritz­ teilen mit FDA-Qualität erschweren, insbesondere dann, wenn zusätzlich mehrere weitere Qualitätsmerkmale ge­ fordert werden, wie es im Fall des vorliegenden Spritz­ teils geschieht.

Wenn der Spritzteil SP 1 nur aus den beiden Teilen T 1 und T 2 bestehen würde, dann würden beim Spritzen vergleichs­ weise kleine Kräfte in axialer Richtung auftreten. Nun sind jedoch die Teile T 3 und T 4 zu berücksichtigen, welche die Summe der axial wirkenden spritzbedingten Kräfte we­ sentlich erhöhen. Im Bereich der Teile T 3 und T 4 sind die Anschlüsse ST 1 und ST 2, die mit mechanischen Schiebern geformt werden, worauf aber nicht im Detail eingegangen wird.

Die weiteren Ausführungen beziehen sich auf Spritzteile wie in Fig. 1 dargestellt; zwecks einfacherer Darstellung sind jedoch die Spritzteile SP 1 in den Fig. 2 bis 4 nicht wie in Fig. 1, sondern als zylinderförmige Rohre eingezeich­ net.

Fig. 2 zeigt auswerferseitige Teile einer Spritzgießform, die teils starr und teils verschiebbar mit der auswerfer­ seitigen Spannplatte SA verbunden sind. Die folgenden Bauteile sind starr mit der auswerferseitigen Spannplat­ te SA verbunden: die Formplatten PA 1, PA 2; die Formein­ sätze EA 1, EA 2; die Führungsblöcke FA 1, FA 2, FA 3, FA 4; die Hydraulik-Zylinder ZA 1, ZA 2. Die folgenden Bauteile sind parallel zur Spannplatte SA und in Richtung IV verschieb­ bar angeordnet: die Formkerne KA 1, KA 2, KA 3, KA 4; die Kupp­ lungselemente UA 1, UA 2, UA 3, UA 4; die Stempel TA 1, TA 2. Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Schnittlinie II-II (Fig. 3) in Pfeilrichtung. Zwischen den Formeinsätzen EA 1 bzw. EA 2 und den Formkernen KA 1, KA 2 bzw. KA 3, KA 4 sind schematisch die Spritzteile SP 1 bzw. SP 2 ersichtlich.

Fig. 3 zeigt einen Vertikalschnitt der Spritzgußform durch die aus Fig. 2 ersichtliche Ebene III. Die Formplatten PD 1, PD 2, die Formeinsätze ED 1, ED 2 und die Angußbuchse AD sind starr mit der düsenseitigen Spannplatte SD verbunden. Die Formplatten PA 1, PA 2 und die Formeinsätze EA 1, EA 2 sind starr mit der auswerferseitigen Spannplatte SA ver­ bunden. Die Formkerne KA 1, KA 2, K 3, KA 4 sind ebenfalls mit der Spannplatte SA verbunden, sind aber gegebenenfalls senkrecht zur Zeichnungsebene verschiebbar. Die in den Fig. 1, 2, 3 dargestellten Führungssäulen S 1, S 2, S 3, S 4 sind mit der Spannplatte SD starr verbunden und durchdringen die Spannplatte SA. Im Betriebszustand sind die in Fig. 3 dargestellten Spannplatten SD und SA in eine nicht dar­ gestellte Kunststoffspritzmaschine eingespannt, die die Spannplatten SD, SA, die Formplatten PD 1, PD 2, PA 1, PA 2 und die Formeinsätze ED 1, ED 2, EA 1, EA 2 in Richtung des Schließdruckes SCH zusammenpreßt.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die aus den Fig. 2 und 3 ersichtliche Ebene IV. Die Formplatte PD 1, der Formein­ satz ED 1 und die Keilplatten KD 0, KD sind starr mit der Spannplatte SD verbunden. Die Formplatte PA 1, der Form­ einsatz EA 1 und die Führungsblöcke FA 1, FA 2 sind starr mit der Spannplatte SA verbunden. Dagegen sind die Form­ kerne KA 1 bzw. KA 2, die Kupplungselemente UA 1 bzw. UA 2 und die Stempel TA 1 bzw. TA 2 zwar mit der Spannplatte SA verbunden, können aber gegebenenfalls mit Hilfe der Hydraulikzylinder ZA 1 bzw. ZA 2 in Richtung der Mittel­ linie M verschoben werden.

Fig. 5 zeigt einen Vertikalschnitt durch die in den Fig. 2 und 4 dargestellte Ebene VI bei verriegelten Formkernen. Die Kupplungselemente UA 2 bzw. UA 4 sind mit Hilfe der Keilplatte und deren Keilstücken KD 1, KD 2, KD 3 bzw. KD 4, KD 5, KD 6 verriegelbar, wobei diese Keilstücke in ent­ sprechende Nuten der Kupplungselemente einrasten; diese Nuten sind in Fig. 6 deutlicher ersichtlich und mit den Bezugszeichen NA 1, NA 2, NA 3 bzw. NA 4, NA 5, NA 6 bezeichnet.

Fig. 6 zeigt ebenfalls einen Vertikalschnitt durch die in den Fig. 2 und 4 dargestellte Ebene VI aber bei ent­ riegelten Kupplungselementen UA 2 bzw. UA 4 und entspre­ chenden Formkernen. Dabei ist zu beachten, daß die Fig. 4 im Zusammenhang mit Fig. 6 nur die Schnittebene VI zeigt, aber nicht den der Fig. 6 entsprechenden entriegelten Zustand. Dieser wird aber noch ausführlicher beschrieben, so daß sich eine spezielle Figur erübrigt.

Fig. 7 zeigt eine starre Verbindung des Formkerns KA 2 mit dem Kupplungselement UA 2, die einerseits eine befriedigen­ de Zentrierung und andererseits eine genaue Verschiebung des Formkerns KA 2 ermöglicht.

Nach erfolgter Benennung der einzelnen Bauteile können nun Ausführungsbeispiele von Spritzgießformen anhand mehrerer Figuren beschrieben werden.

Die Fig. 2, 3, 4, 5 zeigen die Spritzgießform in ihrem Spritzzustand während dem die beiden Spannplatten SA und SD mit Hilfe einer nicht dargestellten Kunststoffspritz­ maschine mit einem Schließdruck SCH zusammengepreßt werden. Dieser Schließdruck beträgt bei manchen Maschinen 250 Tonnen und bei anderen Maschinen 180 Tonnen. Dabei wird mit Hilfe der Formeinsätze ED 1, EA 1 bzw. ED 2, EA 2, der Formkerne KA 1, KA 2 bzw. KA 3, KA 4 und der Kupplungselemente UA 1, UA 2 bzw. UA 3, UA 4 je eine Form gebildet, die nach an sich bekannter Einspritzung der Kunststoffmasse die Herstellung der Spritzteile SP 1 bzw. SP 2 ermöglicht. Die dabei entstehenden Angüsse und deren nachfolgende Entfernung wird nicht näher beschrie­ ben.

Wie die Fig. 2 am deutlichsten zeigt, sind pro Spritzteil SP 1 bzw. SP 2 je zwei Formkerne KA 1, KA 2 bzw. KA 3, KA 4 und je zwei Kupplungselemente UA 1, UA 2 bzw. UA 3, UA 4 vorgesehen. Die Verwendung von nur je einem Formkern wäre im Hinblick auf die geforderte geringe Aushebeschräge unzweckmäßig gewesen.

Während des Spritzvorganges wirkt ein Einspritzdruck von 1500 Kg/cm² auf Innen- und Außenflächen der Form. Daraus resultieren die größten Kräfte in Richtung senkrecht zu den Achsen der angenähert zylinderförmigen Spritzteile. Wie Fig. 3 zeigt, werden diese achsnormalen Kräfte von den Formkernen KA 1, KA 2, KA 3, KA 4 und von den Formeinsätzen ED 1, EA 1, ED 2, EA 2 abgefangen, wobei die Formeinsätze durch den Schließdruck SCH der Kunststoffspritzmaschine zusammengepreßt werden.

Es ist somit zweckmäßig, die die Form bildenden Teile derart anzuordnen, daß die größten spritzdruckbedingten Kräfte mit Hilfe des Schließdrucks SCH abgefangen werden.

Es wurde bereits erwähnt, daß wegen der in Fig. 1 dar­ gestellten Teile T 3, T 4 mit erheblichen spritzdruckbeding­ ten Kräften in axialer Richtung zu rechnen ist. Zur Aufnahme dieser Kräfte dienen die in Fig. 2 dargestellten Kupplungselemente UA 1, UA 2, UA 3, UA 4, die mit Hilfe einer Verriegelungsvorrichtung während des Spritzvorganges gegen axiale Verschiebungen gesichert werden. Die in Fig. 4 dargestellten Keilplatten KDO, KD und die entsprechenden Nuten in den Kupplungselementen UA 1, UA 2 KA 3, KA 4 können als Teile der Verriegelungsvorrichtung angesehen werden.

Nach dem Spritzvorgang und nach Abkühlung der Spritzmasse folgt der Auswurfzustand, während dem die Spritzteile aus der Form ausgeworfen werden. Dazu ist zunächst eine Ent­ riegelung der Kupplungselemente UA 1, UA 2 gemäß Fig. 4 er­ forderlich. Es wäre grundsätzlich denkbar, Steuerme­ chanismen vorzusehen, welche die erwünschte Entriegelung über eigens dafür vorgesehene Stellglieder durchführt. Derartige Steuermechanismen und Stellglieder sind hier nicht vorgesehen, weil nach Abkühlung der Spritzteile mit dem Öffnen der Form gleichzeitig und ursächlich auch die Entriegelung vorgenommen wird. Dazu wird nach Aufhe­ bung des Schließdruckes SCH die Spannplatte SA entgegen dem vorher wirksamen Schließdruck von der Spannplatte SD wegbewegt; mit der Spannplatte SA werden die Formkerne KA 1, KA 2, ferner der Formeinsatz EA 1, die Formplatte PA 1, der Spritzteil SP 1, die Kupplungsteile UA 1, UA 2, die Führungsblöcke FA 1, FA 2, die Stempel TA 1, TA 2 und die Hydraulik-Zylinder ZA 1, ZA 2 von der Spannplatte SD wegbe­ wegt, wogegen der Formeinsatz ED 1, die Formplatte PD 1 und die Keilplatten KD 0, KD bei der Spannplatte SD verbleiben. Nach vollzogener Öffnung der Form sind die Keilstücke KD 1, KD 2, KD 3, KD 4, KD 5 der Keilplatte KD außerhalb der entsprechenden Nuten des Kupplungselementes UA 2, UA 4, so daß axiale Verschiebungen möglich sind. Ähnliches gilt für das Kupplungselement UA 1, UA 3.

Wie die Fig. 2 zeigt, werden alle Kupplungselemente UA 1, UA 2, UA 3, UA 4 gleichzeitig entriegelt. Mit den Hydraulik-Zylin­ dern ZA 1 bzw. ZA 2 werden über die Stempel TA 1 bzw. TA 2 die Kupplungselemente UA 1, UA 3 bzw. UA 2, UA 4 und die damit verbundenen Formkerne KA 1, KA 3 bzw. KA 2, KA 4 in axial ent­ gegengesetzte Richtungen bewegt und damit werden die Formkerne aus den Spritzteilen SP 1, SP 2 herausgezogen.

Die Hydraulik-Zylinder ZA 1, ZA 4 sind Teile von Kernauszieh­ vorrichtungen, von denen mindestens eine pro Formkern er­ forderlich ist. Wenn mehrere Formkerne gleichzeitig be­ wegt werden müssen, ist es rationell, einen Hydraulik- Zylinder für mehrere Formkerne zu verwenden.

Die Fig. 5 und 6 zeigen einen Schnitt VI gemäß Fig. 4 mit Details der Kupplungselemente UA 2 und UA 4. Die Keilplatte KD hat die Form mehrerer Keilstücke KD 1, KD 2, KD 3, KD 4, KD 5, KD 6, deren trapezförmiger Querschnitt aus Fig. 4 ersicht­ lich ist. Im Spritzzustand sind sie in entsprechenden Nuten der Kupplungselemente angeordnet. Fig. 6 zeigt die Nuten NA 1, NA 2, NA 3, NA 4, NA 5, NA 6 im Auswurfzustand. Die Teile T 3, T 4 gemäß Fig. 1 sind im vorliegenden Fall der­ art ausgebildet, daß der Spritzdruck große axial wirkende Kräfte auslöst, die nur mit den Kombinationen KD 2, NA 2 bzw. KD 5, NA 5 pro Kupplungselement UA 2 bzw. UA 4 nicht bewältigt werden könnten. Es ist daher beispielsweise im Fall des Kupplungselementes UA 2 erforderlich, die Keilstücke in unterschiedlichen Abständen zur Spannplatte SD anzuordnen, wobei das Keilstück KD 2 näher zur Spannplatte SD angeord­ net ist als die beiden Keilstücke KD 1, KD 3. In bezug auf die Normalebene VII durch die Achse der Formkerne KA 1, KA 2 sind die Keilstücke symmetrisch angeordnet, wobei das Keil­ stück KD 2 in der Mitte und die beiden Keilstücke KD 1 und KD 3 zu beiden Seiten der Normalebene VII angeordnet sind. Die zugehörigen Nuten des Kupplungselementes UA 2 sind entsprechend angeordnet. Ähnliche Ausführungen gelten für das Kupplungselement UA 4 und die zugeordneten Keilstücke und Nuten.

In Fig. 6 ist die Differenz D der Abstände der Keilstücke KD 2, KD 5 einerseits und der übrigen Keilstücke andererseits von der Spannplatte SD eingezeichnet. Diese Differenz D soll etwa gleich dem größten Durchmesser ⌀5 gemäß Fig. 1 sein.

In Fig. 4 ist der Keilwinkel β eingezeichnet, den die Keilflächen der Keilstücke mit der Normalebene VI ein­ schließen. Wenn dieser Keilwinkel β 45 Grad betragen würde, dann würde der Schließdruck SCH im Verhältnis 1 : 1 in axialer Richtung weitergegeben werden. Wenn der Keilwinkel β zu groß bemessen ist, dann werden die Stirn­ flächen SFA der Formkerne KA 1, KA 2 möglicherweise nicht genügend dicht abgeschlossen, wodurch sich Grate an der Innenfläche des Spritzteils ausbilden können. Wenn der Keilwinkel β relativ klein bemessen wird, dann werden die Keilflächen der Keilstücke und Nuten besonders stark bean­ sprucht und es besteht die Gefahr des Einfressens dieser Keilflächen. Nach vorliegenden Erfahrungen sollte der Keilwinkel β größer als 7 und kleiner als 30 Grad und vorzugsweise größer als 10 und kleiner als 20 Grad sein. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist β gleich 15 Grad.

Es wurde bereits ausgeführt, daß die Formkerne nach Öffnung der Form mit den entsprechenden Kupplungselemen­ ten in axialer Richtung herausgezogen werden. Je höher die Anforderungen an die Oberflächen der Innenseiten der Spritzteile gestellt werden, desto genauer muß die Bewegung der Formkerne in axialer Richtung erfolgen. Wie die Fig. 6 zeigt, kann es in diesem Zusammenhang zweckmäßig sein, Führungselemente UA 25, UA 26 formschlüssig mit einem Führungsblock FA 2 derart zu verbinden, so daß das Kupplungs­ element und der damit verbundene Formkern KA 2 genau axi­ al geführt werden kann. Dazu gehört auch eine genaue Zentrie­ rung der Formkerne innerhalb der Kupplungselemente. Fig. 7 zeigt beispielsweise ein Detail des Formkerns KA 2 und des Kupplungselementes UA 2, die im montierten Zustand eine gemeinsame, senkrecht zur Formkernachse M verlaufende Auflagefläche UA 21, eine gemeinsame koaxiale Ringfläche UA 22 und eine gemeinsame koaxiale Kegelfläche UA 23 besit­ zen. Formkern und Kupplungselement sind anschließend an die Konusfläche mit Hilfe eines Gewindes verschraubt. Das Ende des Formkerns KA 2 müßte nicht - wie in Fig. 7 dargestellt - zapfenartig ausgebildet sein, sondern könnte auch die Form eines dicken Rohres haben, das über eine gemeinsame Auflagefläche, Ringfläche und Kegelfläche das Kupplungselement berührt und ähnlich wie dargestellt verschraubt ist.

Die Kupplungselemente erfüllen viele verschiedene Funktio­ nen: sie zentrieren die Formkerne; sie bewirken eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Formkernen und den Kernausziehvorrichtungen; sie verriegeln die Form gegen axiale Kräfte; sie sind mit Führungsblöcken form­ schlüssig verbunden und sorgen für achsparallele Führung der Formkerne.

Claims (10)

1. Spritzgießform mit einer düsenseitigen bzw. auswerfer­ seitigen Spannplatte (SD bzw. SA) und entsprechenden Formeinsätzen (ED 1 bzw. EA 1) und mit einem Formkern (KA 1 bzw. KA 2) zur Herstellung eines Spritzteils (SP 1), das teilweise als angenähert zylinderförmiges Rohr ausgebildet ist, wobei pro Spritzteil (SP 1) zwei Formkerne (KA 1, KA 2) vorgesehen sind, die koaxial hintereinander angeordnet und über je ein Kupplungselement (UA 1, UA 2) an in entgegengesetzten Richtungen wirkenden Kernausziehvorrichtungen (ZA 1, ZA 2) angeschlossen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formkerne, die Kupplungselemente und die Kernausziehvorrichtungen mit der auswerferseitigen Spannplatte (SA) verbunden sind,
daß düsenseitige bzw. auswerferseitige Rastelemente (KD 2 bzw. NA 2) mit der düsenseitigen Spannplatte (SD) bzw. mit den Kupplungselementen (UA 1, UA 2) und der auswerferseitigen Spannplatte (SA) verbunden sind,
und daß die düsenseitigen und die auswerferseitigen Rastelemente (KD, NA) eine Verriegelungsvorrichtung bilden, die in Abhängigkeit vom Abstand der beiden Spannplatten (SD, SA) im Spritzzustand die Formkerne (KA 1, KA 2) gegen axiale Verschiebungen verriegelt und die im Auswurfzustand Verschiebungen der Formkerne in axialer Richtung ermöglicht.

2. Spritzgießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als düsenseitige Rastelemente Keilplatten (KD 0, KD) vorgesehen sind, deren Keilstücke (KD 2, KD 5) einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen und im eingera­ steten Spritzzustand formschlüssig in entsprechenden Nuten (NA 2, NA 5) der Kupplungselemente (UA 1, UA 3) angeordnet sind und die Formkerne gegen axial wir­ kende Kräfte verriegeln,
und daß im Auswurfzustand die Keilstücke (KD 2 γ, KD 5) der Keilplatten (KD 0, KD) nicht mehr in die Nuten (NA 2, NA 5) der Kupplungselemente (UA 1,UA 3) einrasten.

3. Spritzgießform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß pro Kupplungselement (UA) mehrere Keilstücke (KD 1, KD 2, KD 3) der Keilplatte (KD) in unterschiedli­ chen Abständen zur düsenseitigen Spannplatte (SD) angeordnet sind, wobei ein erstes Keilstück (KD 2) näher und zwei weitere Keilstücke (KD 1, KD 3) weiter weg von der düsenseitigen Spannplatte (SD) angeordnet sind und daß das erste Keilstück (KD 2) in Bezug auf eine Parallelebene zu den Spannplatten - in der auch die Formkernachsen liegen - in der Mitte und die weite­ ren Keilstücke (KD 1, KD 3) symmetrisch zu beiden Seiten der Parallelebene (VII) angeordnet sind, und daß im Spritzzustand die Keilstücke in die entsprechenden Nuten (NA 1, NA 2, NA 3) einrasten und im Auswurfzustand die Keilstücke außerhalb der Nuten angeordnet sind.

4. Spritzgießform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz (D) der unterschiedlichen Abstände der Keilstücke etwa gleich dem größten Außendurch­ messer (⌀5) des Spritzteils (SP 1) ist.

5. Spritzgießform nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Keilwinkel (β) zwischen der Normalebene (VI) zur Formkernachse (M) und den Keil­ flächen der Keilstücke derart bemessen ist, daß der Anpreßdruck im Bereich der Formkernstirnflächen (SFA) größer ist als der Druck mit dem die Formeinsätze (ED 1, EA 1) im Spritzzustand zusammengepreßt werden.

6. Spritzgießform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilwinkel (β) größer als 7 Grad und kleiner als 30 Grad - vorzugsweise größer als 10 Grad und kleiner als 20 Grad - ist.

7. Spritzgießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß pro Kernausziehvorrichtung mehrere Formkerne vorgesehen sind.

8. Spritzgießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Führungselemente (UA 25, UA 26) der Kupplungselemente (UA 1, UA 2) formschlüssig verschiebbar mit Führungs­ blöcken (FA 1, FA 2) verbunden sind und die Führungs­ blöcke starr mit der auswerferseitigen Spannplatte (SA) verbunden sind.

9. Spritzgießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (UA 1, UA 2) und die damit verbundenen Formkerne (KA 1, KA 2) im montierten Zustand je eine gemeinsame, normal zu den Formkernachsen ver­ laufende Auflagefläche (UA 21), je eine gemeinsame mit den Formkernachsen koaxiale zylinderförmige Ringfläche (UA 22) und anschließend eine gemeinsame Konusfläche (UA 23) besitzen, und daß die Formkerne und die Kupplungselemente mit Hilfe von Gewinden verschraubt sind.

10. Spritzgießform nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Durchmesser (⌀3, ⌀2) der Stirnflächen der beiden Formkerne unterschiedlich groß sind und sich um etwa 0,1 bis 0,3 mm unterscheiden.