DE4102748A1 - Verfahren und vorrichtung zur kunststoff-einspritzformung/einkapselung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Kunst­ stoff-Spritzformen und bezieht sich insbesondere auf eine Kunststoff-Spritzformvorrichtung nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1, wie sie beispielsweise aus EP-A-01 91 642 bekannt ist.

Glasfenster werden bei Kraftfahrzeugen häufig eingesetzt. Einige Glasfenstertafeln, insbesondere die in fester Lage an­ gebrachten, sind am Umfang mit Kunststoffdichtungen verse­ hen, um eine Abdichtung gegen die Umgebung zu schaffen. Ein bequemes Verfahren, diese Kunststoffdichtungen an den Glas­ fenstertafeln zu installieren, ist, die Kunststoffdichtungen um den Umfang der Glasfenstertafeln durch einen Kunststoff- Spritzformungs/Verkapselungsvorgang an Ort und Stelle auszu­ bilden.

Bei einem typischen Kunststoff-Spritzformungs/Verkapselungs­ vorgang wird ein Satz einander angepaßter Metallformhälften benutzt. Die Formhälften sind so ausgelegt, daß ein Glasteil sicher in der Mitte der Formhälften gehalten werden kann, während der Umfang des Glasteils zu dem Formhohlraum frei­ liegt. Der Formhohlraum ist so ausgelegt, daß er in Fluidver­ bindung mit einem Einspritz-Durchleitgerät steht, das an der Seite der Form benachbart zu einer Teilungslinie zwischen den beiden Formhälften angeordnet ist. Wenn geschmolzenes Kunststoffmaterial in den Formhohlraum eingespritzt wird, umströmt es rasch den Umfang des Glasteils, füllt den Form­ hohlraum aus und schafft so eine Kunststoffdichtung um den Umfang des Glasteils.

Die bei Kraftfahrzeugen benutzten Glasfenstertafeln bestehen normalerweise aus getempertem Glas. Häufig geschieht es, daß beim Einlegen eines Glaswerkstücks in die Formvorrichtung und Einklemmen desselben zwischen den unteren und oberen Formhälften die auf das Glaswerkstück ausgeübte Klemmdruck­ kraft das Werkstück zerbricht, so daß es zerfällt. Die spezi­ fische Eigenschaft von getempertem Glas, das durch die Anwen­ der zu beachten ist, besteht darin, daß getempertes Glas immer in konsistenter und gleichförmiger Art bricht. Das wird durch die in dem Glas im normalen unbeanspruchten Zu­ stand vorhandenen hohen Zug- und Druckspannungswerte verur­ sacht. Beim Aufbrechen eines Stücks getemperten Glases lau­ fen die im Glas erzeugten Sprünge immer senkrecht zur Glas­ oberfläche, und zwar gleichmäßig im ganzen Oberflächenbe­ reich des Glases.

Wenn das Glaswerkstück nach dem Schließen der Form und ihrem Zusammenklemmen bricht und der Bruch nicht erkannt wird, kann das darauffolgende Einspritzen des geschmolzenen Kunst­ stoffmaterials in die Form schwere Schäden an dem Formhohl­ raum hervorrufen. Da die Oberfläche des Formhohlraums norma­ lerweise hochglanzpoliert ist, um ein Kunststoffdichtungs­ teil mit Hochglanzoberfläche zu erzeugen, erfordert jeder Kratzer an einer solchen hochglanzpolierten Oberfläche die Aufwendung beträchtlicher Zeit und Mühe, um die Form aus der Einspritzformmaschine abzunehmen und zu reparieren. Diese Art von Wiederherstellung erzeugt eine beträchtliche Totzeit bei der Herstellung von kunststoffumkapselten Glaswerkstüc­ ken.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch die Merkmale im kennzeichnenden Abschnitt des Anspruchs 1.

Es ist damit ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Form­ vorrichtung zur Kunststoff-Spritzformung/Verkapselung von Kunststoffmaterialien um ein Glaswerkstück zu schaffen, das mit einem optischen Erfassungsgerät für Glasbruch ausgerich­ tet ist, so daß der darauffolgende Kunststoff-Spritzvorgang zur Vermeidung von Beschädigung der Formvorrichtung angehal­ ten werden kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Formvorrichtung für die Kunststoff-Spritzformung/Verkap­ selung von Kunststoffmaterialien um ein Glaswerkstück zu schaffen, die mit einem optischen Erfassungsgerät für Glas­ bruch ausgerüstet ist, so daß irgendwelche Sprünge in dem Glaswerkstück erfaßt und eine automatische Abschalteinrich­ tung ausgelöst werden kann, um den Kunststoff-Spritzvorgang anzuhalten und irgendwelche Beschädigungen der Oberfläche des Formhohlraums zu vermeiden.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Formvorrichtung für die Kunststoff-Spritzformung/Verkap­ selung von Kunststoffmaterialien um ein Glaswerkstück zu schaffen, die mit einem optischen Erfassungsgerät für Glas­ bruch ausgerüstet ist, das zum Erfassen von Sprüngen im ge­ färbten Glas und in mit Fingerabdrücken und Schmutz verunrei­ nigten Glaswerkstücken empfindlich ist, so daß ein automati­ sches Abschaltgerät ausgelöst werden kann, um den Kunst­ stoff-Spritzvorgang anzuhalten und Schäden an dem Formhohl­ raum zu vermeiden.

Eine erfindungsgemäße Formvorrichtung für die Kunststoff- Spritzformung/Verkapselung von Kunststoffmaterialien an einem Glaswerkstück, die mit einem optischen Erfassungsgerät für Glasbruch ausgerüstet ist, ist in folgender Weise aufge­ baut.

Die Formvorrichtung besteht aus zwei angepaßten Formhälften. In einer Formhälfte, z. B. der oberen Formhälfte, sind ver­ tiefte Bereiche in die Formfläche eingearbeitet, welche der unteren Formhälfte zugewendet ist, wenn die beiden Formhälf­ ten in geschlossener Lage verklemmt sind. In den vertieften Bereichen sind eine Lichtquelle und ein Detektor getrennt an­ geordnet, um einen Lichtstrahl zu erzeugen bzw. den reflek­ tierten Lichtstrahl zu empfangen. In der anderen Formhälfte, z. B. der unteren Formhälfte, ist ein spiegelartiger Lichtre­ flektor an der Formhälfte angebracht, die der oberen Form­ hälfte gegenüberliegt, wenn die beiden Formhälften miteinan­ der verklemmt sind. Der Lichtreflektor ist vorzugsweise in einem vertieften Bereich der unteren Formhälften-Oberfläche angebracht, so daß er während eines Formungs/Verkapselungs- Vorgangs mit Abstand zu dem Glaswerkstück liegt.

Im Betrieb tritt Licht aus der Lichtquelle aus und durch­ läuft das Glaswerkstück. Es wird dann durch den spiegelarti­ gen Lichtreflektor reflektiert und läuft wieder durch das Glaswerkstück zurück zu einem lichtempfindlichen Detektor. Normalerweise ist der Lichtweg unbehindert, jedoch dann, wenn ein Glasbruch auftritt, ist die den Detektor erreichen­ de Lichtintensität weitgehend reduziert infolge der Hinder­ nisse, die durch Sprünge in dem Glaswerkstück erzeugt sind. Der Lichtdetektor sendet dann bei Erfassen einer geringeren Lichtintensität ein Signal niedrigerer Spannung an einen Kom­ parator, der eine Schaltung zum Abschalten des Kunststoff- Spritzvorgangs triggert.

Die Erfindung und ihre Ausführung sind nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1a und 1b schematische Querschnittansichten eines opti­ schen Erfassungsgeräts in einer Formvorrichtung er­ findungsgemäßer Art und zugehörige Lichtwege bei einem ungebrochenen Glaswerkstück (Fig. 1a) und einem gebrochenen Glaswerkstück (Fig. 1b);

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Blockschaltbil­ des einer bevorzugten Ausführung eines automatischen Glasbruch-Erfassungsgeräts erfindungsgemäßer Art, und

Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht eines gebrochenen getem­ perten Glases mit senkrecht zur Glasoberfläche ver­ laufenden Sprüngen.

Betrachtet man zuerst Fig. 1a, so ist hier eine Querschnitts­ darstellung einer Formvorrichtung mit einem dazwischen gehal­ tenen ungebrochenen Glaswerkstück gezeigt. Es ist zu sehen, daß eine obere Formhälfte 10 mit zwei vertieften Bereichen 12 und 14 versehen ist. In dem vertieften Bereich 12 ist eine Lichtquelle 16 angebracht. In dem vertieften Bereich 14 ist ein Lichtdetektor 22 angebracht. In der unteren Formhälf­ te 20 ist ein spiegelartiger Lichtreflektor 26 an der Ober­ fläche 24 der unteren Formhälfte 20 benachbart zum (nicht dargestellten) Formhohlraum angebracht. Ein ungebrochenes Glaswerkstück 40 wird zwischen den beiden Formhälften 10 und 20 gehalten. Das Verfahren zum Halten des Glaswerkstücks und der Aufbau des Formhohlraums sind dem Fachmann auf dem Gebiet des Kunststoff-Spritzformens/Verkapseln wohlbekannt und werden deswegen nicht weiter besprochen und dargestellt.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Glas­ bruch-Detektor ein spezielles elektronisches Überwachungssy­ stem für das Erfassen von Bruch in einem getemperten Glas­ werkstück, das einem Polyvinylchlorid(PVC)-Spritzform/Verkap­ selungsvorgang unterzogen wird. Ein typisches Beispiel eines Glaswerkstücks ist eine Kraftfahrzeug-Rückfenstertafel mit einer um ihren Umfang angeformten integralen PVC-Dichtung. Der Glasbruch-Detektor besteht aus acht elektronischen Unter­ einheiten, und ein Blockschaltbild für seinen Betrieb ist in Fig. 2 dargestellt.

Zunächst führt eine Hauptleistungsversorgung 60 allen elek­ tronischen Schaltkreisen und Sensoren geregelte elektrische Leistung zu. Eine zweite Untereinheit ist eine Konstant­ strom-Leistungsversorgung 70 für die Lichtquellen.

Eine dritte Untereinheit ist eine Lichtquelle, die durch zwei Lichtemittierende Dioden (LED) 16 mit ultrahoher Hellig­ keit nach Fig. 1a, 1b und 2 dargestellt ist. Die LED werden nach Helligkeit, hoher Zuverlässigkeit und stabiler Ausgangs­ chrakteristik ausgewählt. Diese LED-Lichtquellen sind per­ fekt für das Erfassungsgerät der vorliegenden Erfindung ge­ eignet. Sie erzeugen sichtbares Rotlicht mit einer Spitzen­ wellenlänge von 642 nm zur Vereinfachung der Ausrichtung der Lichtstrahlen zu den Lichtdetektoren 22. Die LED weisen auch sehr lange Nutzlebensdauern von mehr als 100 000 Stunden auf, wenn sie richtig betrieben werden.

Die Lichtdetektoren 22 sind PIN-Dioden-Paare, deren Ansprech­ kurven an die Wellenlänge der Lichtquellen angepaßt sind. Die Größe jedes Lichtdetektors 22 ist so ausgewählt, daß die Systemempfindlichkeit maximal ist. Sowohl Lichtquellen 16 wie Detektoren 22 sind in den vertieften Bereichen 12 bzw. 14 zurückgezogen eingebaut. Es sind keine Faseroptik-Kabelan­ ordnungen notwendig.

Eine vierte Unteranordnung des Erfassungsgeräts ist ein De­ tektorverstärker/Fluoreszenzlichtfilter 80. Der Detektor­ verstärker verstärkt die Größe des Ausgangssignals der PIN- Dioden. Der Verstärkungsfaktor dieses Verstärkers ist von einer Bedienungstafel des Geräts aus einstellbar, um ein Eichen des Geräts zu ermöglichen. Ein elektronisches Tiefpaß­ filter ist in das Gerät aufgenommen, um die Auswirkungen der Umgebungsbeleuchtung abzuschirmen. Fabrikanlagen werden typi­ scherweise durch Leuchtstoffröhren beleuchtet und Untersu­ chungen haben ergeben, daß die durch derartige Lampen erzeug­ ten Lichtschwankungen ein Falschansprechen der Schaltung durch derartige Schwankungen hervorrufen können.

Eine fünfte Unteranordnung im Erfassungsgerät sind die Schwellspannungs-Komparatoren 90. Dieser Abschnitt der Schal­ tung vergleicht den ausgesendeten Lichtspannungspegel vom Verstärker/Filter mit einem Schwellwert(Einschaltpunkt/Ma­ schinenabschaltung)-Spannungspegel, der durch die Bedienungs­ person angewählt wird. Diese Einstellung kann von der Bedie­ nungstafel des Geräts aus durchgeführt werden. Wenn die Lichtpegelspannung infolge eines Glasbruchs unter den Schwellwert-Spannungspunkt abfällt, triggert der Monitor die Spritzformmaschine und hält den Betrieb an.

Die nächste Untereinheit im Erfassungsgerät ist eine UND/ODER-Logikschaltung 94. Bei einer Spritzformmaschine, die zwei Glaswerkstücke gleichzeitig aufnimmt, schafft diese Schaltung ein Triggerausgangssignal, wenn entweder ein Werk­ stück oder beide Glaswerkstücke einen Bruch erfahren haben. Die letzten beiden Untereinheiten im Erfassungsgerät sind eine Sicht-Glasbruchanzeige 96 und ein Systemmonitor 98. Bei einer Fabrik, in der der Geräuschpegel außerordentlich hoch ist, ist eine Sicht-Glasbruchanzeige notwendig, wie sie durch ein helles Blitzlicht geschaffen wird, statt eines Hör­ alarmgeräts. Da das Lichtdetektor-Ausgangssignal vom Detek­ torverstärker 80 und auch die Komparator-Schwellwertpegel Gleichspannungssignale sind, ist ein an der Schalttafel ange­ brachtes digitales Voltmeter vorgesehen, um den Systembe­ trieb dieser Ausgangssignale zu überwachen. Ein an der Schalttafel angebrachter Schalter erlaubt den schrittweisen Durchgang durch kritische Schaltfunktionsstellen des Geräts. Der Systemmonitor 98 erlaubt auch eine Ausgangsstrom-Einstel­ lung zum Betreiben der Lichtquellen durch Anzeigen des LED- Ansteuerstroms in mA.

Das Glasbruch-Überwachungssystem arbeitet aufgrund der Tatsa­ che, daß getempertes Glas immer in konsistenter und gleich­ förmiger Weise bricht. Normalerweise wird dies durch die un­ geheuere Größe von Zug- und Druckspannung in dem Glas in seinem Normalzustand verursacht. Eine vergrößerte Darstel­ lung eines gebrochenen Stücks Temperglas 50 ist in Fig. 3 ge­ zeigt. In dem Glas 50 erzeugte Sprünge 52 verlaufen immer senkrecht zu der Glasoberfläche und gleichmäßig über die ge­ samte Glasfläche. Die Einheitlichkeit des Bruchverhaltens er­ laubt es, die Lichtquelle und den Lichtdetektor irgendwo an dem Glaswerkstück ohne Beeinflussung der Wirksamkeit anzu­ bringen.

Im Betrieb tritt Licht aus der LED-Lichtquelle 16 in einem großen Kegelwinkel von 8° aus und durchläuft das zu überwa­ chende Glaswerkstück 40. Das Licht wird durch eine Oberfläche 28 des spiegelartigen Lichtreflektors 26 reflektiert und läuft wieder durch das Glaswerkstück 40 zurück in den licht­ empfindlichen PIN-Dioden-Detektor 22. Normalerweise ist dieser Lichtweg nicht behindert.

Wenn ein Glasbruch aufgetreten ist, wie in Fig. 1b gezeigt, ist der den Detektor 22 erreichende Lichtpegel durch die Be­ hinderung durch Sprünge 52 im Werkstück großenteils redu­ ziert. Die Behinderungen durch Sprünge 52 lassen das Licht streuen und damit wird die Intensität des den Detektor 22 er­ reichenden Lichts in hohem Maße reduziert.

Bei einem typischen Betrieb muß zuerst ein typischer Licht­ ausgangs-Spannungspegel bei ungebrochenem Glasstück von z. B. 10 V= erreicht werden. Es muß auch der durchschnittliche Lichtpegel für ein gebrochenes Glaswerkstück bestimmt wer­ den, z. B. mit 2 V=. Die Trigger-Gleichspannung des Kompara­ tors 90 wird dann auf einen Pegel unter 10 und über 2, z. B. 4 V= eingestellt. Eine Einstellung der Trigger-Gleichspan­ nung näher an 10 V= erhöht die Systemempfindlichkeit. Diese Einstellungen werden unter Benutzung von an der Bedienungsta­ fel angebrachten Steuereinrichtungen im Systemmonitor 98 ge­ troffen.

Unter Normalbedingungen tritt kein Glasbruch auf und der durch das Teil übertragene Lichtpegel bleibt bei einem Wert von 10 V=. Wenn ein Bruch auftritt, fällt der Lichtpegel auf 2 V= ab. Dadurch veranlaßt der Monitor das Abschalten der Formmaschine und aktiviert den Sicht-Glasbruchanzeiger 96, da bei dem Abfall des Lichtpegels dieser durch den Trigger­ spannungspunkt des Komparators von 4 V= hindurchtritt.

Claims (2)

1. Formvorrichtung mit zwei Formelementen (10, 20), die einen darin enthaltenen Formhohlraum bestimmen, wobei die Formvorrichtung ein erstes Formelement (10) umfaßt, das zur Dichtanlage mit einem zweiten Formelement (20) ausge­ legt ist, welches mit dem ersten Formelement (10) in einer geschlossenen Stellung den Formhohlraum bestimmt, und mit photoelektrischen Erfassungsmitteln (16, 22) in dem Formhohlraum, dadurch gekennzeichnet, daß der Form­ hohlraum ausgebildet ist, ein Glaswerkstück (40) in sich aufzunehmen zur Verwendung bei einem Kunststoff-Spritz­ form/Verkapselungs-Vorgang, bei dem das Glaswerkstück (40) am Umfang mit Kunststoffmaterial verkapselt wird zur Ausbildung einer Dichtung daran, daß bei dem ersten Form­ element (10) eine Lichtquelle (16) und ein Lichtdetektor (22) in jeweiligen vertieften Bereichen (12, 14) in einer ersten Formfläche des ersten Formelements benachbart zu dem Formhohlraum angebracht sind und daß bei dem zweiten Formelement (20) ein Lichtreflektor (26) in einem vertief­ ten Bereich einer Formfläche (24) des zweiten Formele­ ments (20) gegenüber der ersten Formfläche des ersten Formelements (10) angebracht ist, wenn die beiden Formele­ mente (10, 20) in der geschlossenen Stellung sind, wobei der Lichtreflektor (26) so angeordnet ist, daß er den Re­ flektor (26) von der Lichtquelle (16) durch das Glaswerk­ stück (40) erreichendes Licht zurück zu dem Lichtdetektor (22) reflektiert, wodurch die Lichtquelle (16) und der Lichtdetektor (22) in Kombination mit dem Lichtreflektor (26) als ein photoelektrisches Erfassungsmittel betrieben werden können zum Erfassen gebrochener Glaswerkstücke in dem Formhohlraum, um den Kunststoff-Spritzformvorgang ab­ zuschalten.

2. Verfahren zum Erfassen eines gebrochenen Glaswerkstücks in einer Formvorrichtung nach Anspruch 1, wenn diese bei einem Kunststoff-Spritzformungs/Einkapselungsvorgang im Einsatz ist unter Benutzung einer Spritzformmaschine, bei dem eine automatische Steuerschaltung die Spritzformma­ schine abschaltet, wenn ein gebrochenes Glaswerkstück in dem Formhohlraum erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verfahren: ein Glaswerkstück (40) in den Formhohl­ raum geladen wird und die beiden Formelemente (10, 20) zu­ sammen geschlossen werden, ein durch eine Lichtquelle (16) erzeugter Lichtstrahl durch das Glaswerkstück (40) zu dem Lichtdetektor hin ausgesendet wird, ein elektri­ sches Ausgangssignal von dem Lichtdetektor (22) erzeugt wird, welches direkt proportional zur Intensität des von dem Lichtdetektor (22) empfangenen Lichtstrahls ist, das elektrische Ausgangssignal mit einem elektrischen Stand­ ardsignal in der automatischen Steuerschaltung verglichen wird, und, wenn das elektrische Ausgangssignal einen Wert unter dem elektrischen Standardsignal aufweist, die auto­ matische Steuerschaltung zum Abschalten der Spritzformma­ schine betätigt wird vor dem Einspritzen einer vorbestimm­ ten Kunststoffmaterialmenge in den Formhohlraum zum Ver­ kapseln des Glaswerkstücks (40) an seinem Umfang.