DE4119581A1 - Formwerkzeug zur herstellung von formkoerpern aus spritz-, press oder giessbaren werkstoffen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Formwerkzeug zur Herstellung von Formkörpern aus spritz-, preß- oder gieß­ baren Werkstoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei der Verarbeitung von spritz-, preß- oder gießbaren Werk­ stoffen werden Spritzgießmaschinen eingesetzt, bei denen im Bereich der Einspritzeinheit eine Heizung, insbesondere eine elektrische Heizung, vorgesehen ist. Durch die dadurch ein­ gebrachte Heizenergie wird das eingesetzte Material inner­ halb der Einspritzeinheit elastisch verformbar und damit spritzbar. Bei Verwendung von Preß- oder Gießvorrichtungen wird das entsprechende Material preß- oder gießbar.

Weiterhin ist es bekannt, den Angußkopf bzw. den Angußverteiler, also die Verbindung zwischen der Einspritzeinheit und der Werkstückanbindung einer Spritzgießmaschine zu heizen, damit das darin befindliche Material zur Weiterverarbeitung verform­ bar bleibt.

Bei den bisher verwendeten Formwerkzeugen ist es üblich, nach dem Formprozeß aus dem Angußkanal den abgekühlten, erstarrten Anguß herauszuziehen oder mit einem Auswerfer auszustoßen.

Dies bedingt nicht nur eine entsprechende Gestaltung des Form­ werkzeugs, sondern auch eine entsprechend lange Abkühl- und Ausstoßzeit für den Anguß.

Zwar ist es bereits bekannt, bei Formwerkzeugen der eingangs genannten Art für die Haupt- oder Nebenverteiler sog. Heiß­ kanal-Systeme zu verwenden, die ermöglichen, daß der ver­ wendete spritz-, preß- oder gießbare Werkstoff in den Kanälen dieser Haupt- oder Nebenverteiler plastisch verbleibt.

Mit der vorliegenden Erfindung soll demgegenüber die Aufgabe gelöst werden, ein Formwerkzeug der im Oberbegriff des An­ spruches 1 beschriebenen Art derart auszubilden und zu ver­ bessern, daß ein kürzerer Arbeitszyklus erreicht und damit eine größere Schußzahl je Zeiteinheit erhalten werden kann. Gleichzeitig soll der Materialverbrauch verringert werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des An­ spruches 1 angegebenen Merkmale.

Mit der vorliegenden Erfindung ist gewährleistet, daß nicht nach jedem Schuß ein in den formstabilen Zustand erkalteter Anguß herausgezogen bzw. ausgeworfen werden muß. Vielmehr bleibt das verbleibende, also für die gefertigten Formkörper nicht mehr benötigte Material auch in den Kanälen des Heiß­ stempels durch die erhöhte Temperatur spritz-, preß- oder verformbar, während das geformte Teil im Außenwerkzeugteil formstabil erstarren kann. Auf diese Weise kann bei einem Werkzeug der genannten Art die Schußzahl je Zeiteinheit in zweifacher Hinsicht erheblich erhöht werden, nämlich dadurch, daß einerseits die Zeitdauer für das Aushärten des Materials in den Kanälen des Heißstempels entfällt und andererseits zwei oder mehr Formkörper gleichzeitig hergestellt werden können, ohne eine größere Maschine einsetzen zu müssen. Darüber hinaus kann Spritz-, Preß- oder sonstiges Formmaterial einge­ spart werden.

Insbesondere eignet sich die vorliegende Erfindung dazu, daß je Spritz-, Preß- oder Gießvorgang jeweils eine Vielzahl von axial hintereinander in der Spritz-, Preß- oder Gießform ange­ ordneten Formkörpern hergestellt werden kann.

Dies wird dadurch ermöglicht, daß der Kern sich ganz oder nahezu ganz über die sich in Richtung der Zentralachse er­ streckende Länge von radial verschiebbaren Schiebern erstreckt, daß im Kern vom Spritzkanal aus wenigstens ein jeweils zu einem Formkörper führender konischer Angußkanal für einen Tunnel­ anguß vorgesehen ist, der jeweils zu einem Punktanschnitt an der Innenseite eines jeden Formkörpers führt und daß der Kern den spritz-, preß- oder gießbaren Werkstoff in sämtlichen Kanälen, nämlich in den Spritzkanälen, in den Angußkanälen und in etwa vorhandenen Angußverteilern spritz-, preß- oder verform­ bar hält.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungs­ beispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Form­ werkzeugs gemäß dem Schnitt I-I der Fig. 2,

Fig. 2 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs gemäß dem Schnitt II-II der Fig. 1 und

Fig. 3 eine Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Formwerkzeugs entsprechend der Fig. 1 mit einer spiralnutförmigen Aussparung im Kern für die Heiz­ wicklung.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 jeweils ein Formwerkzeug be­ zeichnet. Es besteht aus einem Kern 2 mit einem zur Zentral­ achse 3 vorzugsweise zentrischen Spritzkanal 4 und aus mehre­ ren Schiebern 5, die in den Außenwerkzeugteilen 1.1 in Richtung Zentralachse 3 radial verschiebbar geführt sind. Der Kern 2 ist ungeteilt und erstreckt sich über die gesamte Länge 6 der Schieber 5, bevorzugt beidseitig sogar etwas über die Länge 6 dieser Schieber 5 hinaus.

Vom zentralen Spritzkanal 4 aus führen über einen Angußver­ teiler 4.1 oder über eine Angußscheibe und über einen weite­ ren Spritzkanal 4.2 Angußkanäle 7 an je einen Punktanschnitt 8 an der Innenseite 9 der herzustellenden Formkörper 10.

Die Formkörper 10 sind beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 als Radialwälzlagerkäfige ausgeführt. Hierzu sind die Formhohlräume der Schieber 5 als geschlossene oder offene Ringkanäle 11, in Fig. 1 an der unteren Kante 12 des Kernes 2 sichtbar, und an den Trennflächen zwischen den Schiebern 5 als Stegschlitze 13, in der Fig. 1 an der oberen Kante 14 des Kernes 2 erkennbar, ausgebildet. Durch jeweils zwei benachbarte Ringkanäle 11 werden die Ringborde 15, 16 und durch die Stegschlitze 13 werden die die Ringborde 15, 16 verbindenden Stege 17 gebildet. Der Kernaußendurchmesser stellt dabei den Formkörper für den Innendurchmesser der Ringborde 15, 16 und die Innenkante der Stege 17 dar.

An jeweils einem oder auch an mehreren Stegen 17 eines jeden Radialwälzlagerkäfigs ist ein Punktanschnitt 8 vorgesehen. Ein Punktanschnitt 8 kann grundsätzlich auch an einem der Ring­ borde 15 und/oder 16 angebunden sein.

Wichtig ist, daß bei der beabsichtigten gleichzeitigen Fertigung von zwei oder mehr mit Abstand hintereinander angeordneten Form­ körpern durch einen einzigen Spritz-, Preß- oder Gießvorgang der Kern 2 sich ganz oder nahezu ganz ohne eine Querteilung über die gesamte, sich in Richtung der Zentralachse 3 er­ streckende Länge 6 der radial verschiebbaren Schieber 5 er­ streckt. Dadurch wird ermöglicht, daß wenigstens jeweils ein zu einem Formkörper 10 führender konischer Angußkanal 7 für einen Tunnelanguß vorsehbar ist, der jeweils zu einem Punkt­ anschnitt 8 an der Innenseite 9 eines jeden Formkörpers 10 führt.

Der Kern 2 ist erfindungsgemäß mit einer Heizung versehen und somit als Heißstempel ausgebildet. Hierzu ist eine vor­ zugsweise elektrisch betreibbare Heizwicklung 18 koaxial oder jedenfalls im wesentlichen koaxial zum Spritzkanal 4 vorge­ sehen. Diese Heizwicklung 18 befindet sich beispielsweise in einer Aussparung in Form eines Ringschachtes 19 des Kernes 2, der den Spritzkanal 4 im Abstand umgibt. Die Heizwicklung 18 kann als vorgefertigter Körper in den Ringschacht 19 einge­ setzt oder in an sich bekannter Weise in diesen nach Art von Rohrheizkörpern eingeformt sein. Die Einfüllseite 20 des Ringschachtes 19 ist durch einen geeigneten Verschluß 21 abge­ dichtet. Durch die Heizung bzw. Heizwicklung 18 kann das im Kern 2 befindliche spritz-, preß- oder gießbare Material, ins­ besondere organisches Thermoplast bzw. organische Thermoplaste, auf einer zum späteren Verarbeiten notwendigen Temperatur ge­ halten werden. Auf diese Weise können nach dem Erstarren der Formkörper 10 diese aus dem Formwerkzeug 1 entfernt werden und es kann nach dem Wiederverschließen des Formwerkzeuges 1 so­ fort der nächste Spritz-, Preß- oder Gießvorgang durchgeführt werden, ohne den sonst üblicherweise erstarrten Anguß ent­ fernen zu müssen. Dies gewährleistet eine höhere Spritz-, Preß­ oder Gießleistung und führt zu deutlich reduzierten Material­ abfällen in Form der ansonsten anfallenden, Ausschuß bedeuten­ den Angußverteiler.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Formwerkzeug 1 ist ein Ab­ streifer 22 vorgesehen, mit dem die Formkörper 10 von dem Kern 2 abgeschoben werden können.

Auf der der Angußseite 23 gegenüberliegenden Seite 24 des Kerns 2 ist ein Formteil 25 vorgesehen. In einer Bohrung 26 mit einer Ringnut 27 des Formteils 25 ist ein Auswerfer 28 verschiebbar geführt. Hierdurch kann beim Außerbetriebsetzen der Spritzgießmaschine oder einer anderen Formmaschine der Anguß nach dem Erstarren in üblicher Weise ausgestoßen werden.

Anstelle einer elektrischen Heizung kann auch eine solche mit Heißgas oder mit einem anderen flüssigen oder gasförmigen Medium verwendet werden.

Zum Abtrennen der Punktanschnitte 8 ist der Kern 2 relativ zu den Schiebern 5 axial verschiebbar ausgeführt.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel - bei dem die gleichen Teile mit den gleichen Bezugsziffern wie in den Fig. 1 und 2 versehen sind - ist der Kern 2 mit einer Aussparung für die Heizwicklung 18 in Form einer Spiralnut 29 versehen. Diese Spiralnut 29 ist im Außenmantel des Kerns 2 eingebracht, beispielsweise dort eingefräst. Anschließend ist nach an sich bekannten Maßnahmen die Heiz­ wicklung 18, beispielsweise in Form einer Heizspirale, die bevorzugt mittels Isoliermasse eingepreßt wird, eingebracht. Der Kern 2 ist dann mit einer die Heizwicklung 18 und die Restoberfläche des Kerns 2 direkt abschließenden Hülse 30 bedeckt. Diese Hülse 30 kann aufgeschoben, aufgepreßt oder aufgeschrumpft sein. Durch die Hülse 30 führen die Anguß­ kanäle 7 zu den zu spritzenden, pressenden oder gießbaren Formkörpern 10.

Die Formhohlräume in den Schiebern 5 sind derart ausgeführt, daß beispielsweise Scheiben 31 unterschiedlicher Dicke ent­ stehen, wobei die Scheibenebene nicht plan sein muß, sondern nach Art von Wellscheiben oder Taumelscheiben verlaufen kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug 1 können also Form­ körper auch mit komplizierter Formgebung und in Mehrfachan­ ordnung hintereinander gleichzeitig hergestellt werden. Das erfindungsgemäß ausgebildete Formwerkzeug 1 nach den Aus­ führungsvarianten der Fig. 1 bis 3 bietet nicht nur die Möglichkeit der Mehrfachfertigung von offenen oder geschlosse­ nen Formkörpern beliebiger Art, beispielsweise aus thermo­ plastischem Kunststoff, sondern gewährleistet auch, daß diese Fertigung auf wesentlich kleineren und wirtschaftlicheren Spritzgieß- oder sonstigen Verformungsmaschinen vorgenommen werden kann.

Abschließend sei darauf hingewiesen, daß die in Fig. 3 darge­ stellte Spiralnut 29 mit der dort eingelegten Heizwicklung 18 sich selbstverständlich bevorzugt über die gesamte axiale Länge des Kerns 2 erstreckt.

Claims (12)

1. Formwerkzeug zur Herstellung von Formkörpern aus spritz-, preß- oder gießbaren Werkstoffen durch einen Spritz-, Preß- oder Gießvorgang, mit einem wenigstens einen Spritz­ kanal aufweisenden Kern mit einer Angußstelle, wobei Werk­ zeugformteile in Richtung zum Kern hin radial verschiebbar sind, der Kern vom Spritzkanal zum zu formenden Körper führen­ de Angußkanäle aufweist und der Kern gegebenenfalls selbst einen Formkörperteil für die herzustellenden Formkörper bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) als Heiß­ stempel ausgebildet und damit ermöglicht ist, daß längs der Erstreckung des ungeteilten Heißstempels axial hinter­ einander und beabstandet voneinander mindestens zwei Form­ körper (10, 31) herstellbar sind.

2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) sich ganz oder nahezu ganz über die sich in Richtung der Zentralachse (3) erstreckende Länge (6) von radial verschiebbaren Schiebern (5) erstreckt, daß im Kern (2) vom Spritzkanal (4) aus wenigstens ein jeweils zu einem Form­ körper (10, 31) führender konischer Angußkanal (7) für einen Tunnelanguß vorgesehen ist, der jeweils zu einem Punktan­ schnitt (8) an der Innenseite (9) eines jeden Formkörpers (10, 31) führt und daß der Kern (2) den spritz-, preß- oder gieß­ baren Werkstoff in sämtlichen Kanälen, nämlich in den Spritz­ kanälen (4; 4.2), in den Angußkanälen (7) und in etwa vor­ handenen Angußverteilern (4.1), spritz-, preß- oder verformbar hält.

3. Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kern (2) mit einer elektrischen Heizung (18) versehen ist.

4. Formwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) mit einer Heizwicklung (18) versehen ist, die koaxial oder im wesentlichen koaxial zum Spritzkanal (4) angeordnet ist.

5. Formwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) eine den Spritzkanal (4) mit Abstand um­ gebende Aussparung in Form eines Ringschachtes (19) aufweist, in der die Heizwicklung (18) untergebracht ist.

6. Formwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung (18) in den Ringschacht (19) von einer Stirn­ seite (20) her eingesetzt, insbesondere eingepreßt ist, und daß die Stirnseitenöffnung mit einem Dichtelement (21) verschlos­ sen ist.

7. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwicklung (18) in einer von außen zugänglichen Aussparung der Oberfläche des Kerns (2) vorge­ sehen ist und die Heizwicklung (18) sowie die verbleibende Restoberfläche des Kerns (2) mit einer aufgeschobenen oder aufgeschrumpften Hülse (30) bedeckt sind, durch die der oder die Angußkanäle (7) hindurchführen und daß ggf. die Hülse (30) selbst einen Teil des Formwerkzeugs (1) bildet.

8. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwicklung (18) in einer den Spritz­ kanal (4) in Form einer Spiralnut (29) mit Abstand umgebenden Aussparung vorgesehen ist.

9. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) relativ zu den ihn um­ gebenden Außenwerkzeugteilen (1.1) bzw. Schiebern (5) ver­ schiebbar ist.

10. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzkanäle (4; 4.2) jeweils in einem Punktanschnitt (8) enden.

11. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberfläche des Kerns (2) bzw. der Oberfläche der Hülse (30) und der Heizwicklung (18) wenigstens ein mit dem Spritzkanal (4) über einen Angußver­ teiler (4.1) verbundener weiterer Spritzkanal (4.2) mit Anguß­ kanälen (7) vorgesehen ist.

12. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die als Schieber (5) ausgebildeten Außen­ werkzeugteile im wesentlichen radial zum Kern (2) verschieb­ bar sind und daß eine Auswerferhülse (22) vorgesehen ist, die über den Kern (2) bewegbar ist und mit den auf dem Kern (2) befindlichen Formkörpern (10, 31) nach dem Abheben der Schie­ ber (5) abstreifbar ist.