DE4400649A1 - Bürstenherstellungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bürstenherstellungsmaschine mit einer Spritzgußform zum Herstellen von Kunststoff-Bürstenkörpern, insbesondere für Zahnbürsten oder dergleichen, wobei die Bürstenkörper bereichsweise aus mehreren, nacheinander gespritzten Komponenten bestehen, wobei die Spritzgußform auswerferseitig und düsenseitig in ihrem Abstand zueinander feststellbare Formplatten mit wenigstens zwei Formnestern aufweist und wobei Halte- und Transportmittel zum Transportieren von Vorspritzlingen von einem Formnest zum anderen vorgesehen sind.

Solche Spritzgußformen zur Herstellung von Bürstenkörpern aus mehreren Komponenten sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bereits bekannt.

Eine Ausführungsform (G 91 03 553.8) sieht eine Spritzgußform vor, die nur in Öffnungs- und Schließrichtung bewegbare Formplatten aufweist und somit einander fest zugeordnete Formhälften hat. Bei dieser Spritzgußform sind zwischen die geöffneten Formplatten eingreifende Halte- und Transportmittel vorgesehen, womit Vorspritzlinge aus der Form entnommen und in eine Fertigspritzform umgesetzt werden können. Die Halte- und Transportmittel sind hierbei zum Teil im Bereich der Formnester selbst angeordnet, so daß entsprechende Formausnehmungen mit formgebender Oberfläche vorhanden sein müssen.

Daraus ergeben sich in unerwünschter Weise später sichtbare Trennlinien am Bürstenkörper, wobei diese Trennlinien seitlich am Bürstenkörperstil und somit in einem in der Regel gut sichtbaren Bereich des Bürstenkörpers vorhanden sind, was insbesondere bei Zahnbürstenkörpern als störend angesehen wird. Weiterhin ist nachteilig, daß zwischen den Formplatten ein vergleichsweise großer Platzbedarf für die in Arbeitsstellung ausgefahrenen Halte- und Transportmittel erforderlich ist, so daß die Formplatten für den Umsetzvorgang entsprechend weit aufgefahren werden müssen.

Andere Ausführungsformen von Mehrkomponenten-Spritzgußformen sind als Wendewerkzeuge ausgebildet und weisen ein Wendeteil auf, in dem sich Teilbereiche von Formnestern befinden. Es ist hierbei erforderlich, daß die im Wendeteil befindlichen Teilbereiche der Formnester auf "Umschlag" einerseits zu den Teil-Formnestern für die Vorspritzlinge und andererseits zu den Teil-Formnestern für die Fertigspritzlinge passen, was eine hohe Fertigungsgüte erfordert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spritzgußform für eine Bürstenherstellungsmaschine zu schaffen, die vergleichsweise einfach im Aufbau ist, wobei insbesondere die Formhälften ungeteilt ausgebildet sein sollen. Außerdem sollen aufwendige und vergleichsweise viel Freiraum zwischen den geöffneten Formplatten und damit einen entsprechenden Öffnungshub erfordernde Halte- und Transportmittel zum Umsetzen der Vorspritzlinge vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß die Halte- und Transportmittel jedem Formnest zugeordnete und in die Formhöhlungen einschiebbare Halteelemente aufweisen und daß die Formplatten im Bereich ihrer Trennebene jeweils bei den Formnestern Eingriffsöffnungen für die im Bereich der Trennebene seitlich zwischen die Formplatte eingreifenden Halteelemente aufweisen. Die Formnestbereiche selbst bleiben bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung der Halte- und Transportmittel unbeeinflußt und können so vom Fertigungsaufwand her wie übliche Einkomponenten-Spritzgußformen und damit vergleichsweise einfach hergestellt werden. Der Eingriff der Halteelemente im Trennbereich der Form ermöglicht eine seitliche Anordnung der Halte- und Transportmittel neben den Formnestbereichen, so daß auch bei sehr beengten Verhältnissen zwischen den Formplatten im Bereich der Formnester keine Probleme beim Umsetzen von Spritzlingen beziehungsweise Bürstenkörpern auftreten.

Andererseits ist dadurch ermöglicht, daß die Formhälften nach dem Spritzen der Vorspritzlinge für den Transportvorgang von den Vorspritzling-Formnestern in die Fertigspritzling- Formnester nur wenig geöffnet werden müssen, nämlich gerade so weit, daß Platz für die aus den Formnestern gehobenen Spritzlinge vorhanden ist.

Durch den Eingriff der Halteelemente im Nahtbereich sind eine Vielzahl von Möglichkeiten bei der Auswahl einer geeigneten und später nicht oder nur wenig sichtbaren Verbindungsstelle zwischen Halteelementen und Spritzling vorhanden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Formnester oder Gruppen von Formnestern rotationssymmetrisch um eine Drehachse angeordnet sind und daß ein zentrales, außerhalb der Formnester angeordnetes, um die Drehachse drehbares Positionierteil mit den in die Formnester seitlich ausfahrbaren Halteelementen vorgesehen ist.

Damit ist eine direkte Zuordnung gleichermaßen für alle um das Positionierteil herum angeordneten Formnester oder Gruppen davon vorhanden, so daß man zum einen mit einem einzigen, zentralen Positionierteil auskommt und darüber hinaus auch kurze und praktisch gleiche Zugriffswege für die Halteelemente zu den Formnestern hat.

Vorteilhafterweise greifen die vorzugsweise gleich ausgebildeten Halteelemente in Arbeitsstellung bei dem oder den Formnestern der Vorspritzlinge in die Formhöhlung(en) ein, wobei sie bei dem oder den Formnestern der Fertigspritzlinge Verschlußelemente für die Eingriffsöffnungen bilden.

Die einzelnen Halteelemente haben somit in Abhängigkeit ihrer jeweiligen Zuordnung entweder zu Formnestern von Vorspritzlingen oder zu Formnestern von Fertigspritzlingen unterschiedliche Funktionen, wobei sie aber gleich ausgebildet sein können. Dies vereinfacht die Konstruktion und durch die wechselweise Zuordenbarkeit können Positionierwege verkürzt und damit die Umstellgeschwindigkeit erhöht werden. Außerdem ist für das Positionierteil nur eine Drehrichtung erforderlich.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Spritzgießmaschine mit geöffneter Spritzgußform,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer geöffneten Spritzgußform,

Fig. 3 die in Fig. 2 gezeigte, geöffnete Spritzgußform mit ausgefahrenem Positionierteil und

Fig. 4 eine Teil-Seitenansicht einer Spritzgußform mit Positionierteil und angrenzenden Formnesthälften.

Eine in Fig. 1 gezeigte Spritzgießmaschine 1 dient zum Herstellen von Zahnbürstenkörpern 2. Sie weist auf der linken Seite eine Schließeinheit 3 und rechts sowie oben jeweils eine Spritzeinheit 4 und 5 auf.

Neben der Schließeinheit 3 befindet sich die geöffnete Spritzgußform 6 (vergl. Fig. 1 und 3).

Die Spritzgußform 6 weist eine der Schließeinheit 3 zugewandte, bewegliche, auswerferseitige Formplatte 7 und gegenüberliegend eine feststehende, düsenseitige Formplatte 8 auf, der die beiden Spritzeinheiten 4 und 5 zugeordnet sind. Über die Spritzeinheiten 4 beziehungsweise 5 können der Spritzgußform unterschiedliche Spritzkomponenten zugeführt werden, so daß damit Bürstenkörper herstellbar sind, bei denen bestimmte Bereich aus einem anderen Material bestehen als der übrige Körper. Insbesondere lassen sich damit auch farbig abgesetzte Bereiche schaffen, die auch von ihren Materialeigenschaften her unterschiedlich sind zu den übrigen Bereichen.

In den sich gegenüberstehenden Formplatten 7 und 8 befinden sich einander zugeordnete Formnester 9, die jeweils bei geschlossener Spritzgußform die Form für einen Bürstenkörper bilden. Zur Herstellung von Mehrkomponenten-Bürstenkörpern sind unterschiedliche Formen beziehungsweise Formnester vorgesehen, wobei Formnester 9a zur Herstellung von sogenannten Vorspritzlingen 10 und Formnester 9b zur Herstellung von Fertigspritzlingen 11 beziehungsweise fertigen Zahnbürstenkörpern dienen. In den Formnestern 9b werden die zuvor in den Formnestern 9a gespritzten Vorspritzlinge 10 in bestimmten Bereichen mit der zweiten Spritzkomponente umspritzt. Die Formnester 9a einerseits und die Formnester 9b andererseits in den Formplatten 7 und 8 sind einander fest zugeordnet, das heißt, daß diese Formnester oder Formhälften jeweils beim Zufahren der beiden Formplatten 7 und 8 eine Form entweder für einen Vorspritzling oder einen Fertigspritzling bilden.

In den Formplatten können jeweils mehrere Formnester für Vorspritzlinge beziehungsweise Fertigspritzlinge nebeneinander angeordnet sein, so daß in einem Spritzvorgang mehrere Vorspritzlinge beziehungsweise auch Bürstenkörper hergestellt werden können.

Nach dem Herstellen der Vorspritzlinge 10 in den Formnestern 9a müssen diese Vorspritzlinge nach dem Öffnen der Spritzgußform 6 in die Formnester 9b umgesetzt werden. Dazu sind Halte- und Transportmittel 12 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befinden sich die Halte- und Transportmittel zentral zwischen den Formnestern 9a und 9b innerhalb der Formplatte 7. Im wesentlichen ist hierbei ein Positionierteil 13 vorgesehen, an dem sich seitlich ausfahrbare Halteelemente 14 befinden.

Das Positionierteil 13 ist zentral zwischen und außerhalb der Formnester angeordnet und um eine zentrale Drehachse 15 drehbar gelagert. Die am Positionierteil 13 befindlichen Halteelemente 14 sind im Ausführungsbeispiel durch Stifte 16 gebildet, die seitlich über den Außenrand des Positionierteiles 13 in die jeweils durch Formnesthälften gebildeten Formhöhlungen ausfahrbar sind. Jeder Form ist dabei ein solches Halteelement zugeordnet.

Wie gut in Fig. 4 erkennbar, sind die durch Stifte gebildeten Halteelemente 14 mit Schiebeschlitten 17 verbunden, die gemäß dem Doppelpfeil PF1 hin- und herverschiebbar sind. Der Antrieb für dieses Hin- und Herbewegung der Schiebeschlitten 17 mit den daran befindlichen Stiften 16 erfolgt über Stößel 18, die an ihren den Schiebeschlitten zugewandten Beaufschlagungsenden Schrägflächen 19 haben, so daß die ebenfalls passende Schrägflächen aufweisenden Schiebeschlitten 17 bei Druckbeaufschlagung entweder nach außen (vergl. Fig. 4 linksseitig) oder nach innen (vergl. Fig. 4 rechtsseitig) ausweichen. Anstatt dieser schematisch angedeuteten Antriebselemente können auch andere Hubantriebe vorgesehen sein, insbesondere auch Hubantriebe, die innerhalb des Positionierteiles 13 untergebracht sind.

Das Positionierteil 13 ist in axialer Richtung bezüglich seiner Drehachse verschiebbar gelagert, wie dies gut in Fig. 3 erkennbar ist. Es befindet sich in Ruhestellung innerhalb einer Aufnahmevertiefung 21 der Formplatte 7 und kann aus dieser Stellung in Richtung zu der düsenseitigen Formplatte 8 hin ausgefahren werden (Fig. 3). Das Positionierteil 13 läuft zum inneren Ende hin etwas konisch zu, um das Einfahren von der Drehstellung (Fig. 3) in die Ruhestellung (Fig. 2) zu vereinfachen.

Die Formplatten 7, 8 weisen jeweils bei den Formnestern im Bereich ihrer Trennebene 20 dem Positionierteil 13 zugewandte Eingriffsöffnungen auf, durch die die Stifte 16 einfahren können.

Im Bereich der Formnester 9a für Vorspritzlinge 10 greifen die Stifte 16 etwas in die Innenhöhlung der Vorspritzling-Form(en) ein, so daß dieser Stift oder diese Stifte beim Spritzvorgang mit umspritzt werden und somit anschließend mit dem Vorspritzling 10 verbunden ist (sind). Die Öffnungen für die Stifte 16 in den Seitenwänden der Formnester sind so ausgebildet, daß die Stifte 16 bei auseinandergefahrenen Formplatten 7, 8 seitlich, also quer zu ihrer Längserstreckung ausgefahren werden können.

Die mit den Stiften 16 verbundenen Vorspritzlinge 10 können dadurch aus dem Form 9a der Formplatte 7 herausgehoben werden, indem das Positionierteil 13 axial etwas in den Zwischenraum zwischen die beiden Formplatten 7 und 8 verschoben wird, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Entgegen der Darstellung würde es hierbei genügen, daß das Positionierteil 13 nur soweit ausfährt, daß die Bürstenkörper aus den Formnestern gehoben sind.

Anschließend wird das Positionierteil mit den daran hängenden Vorspritzlingen 10 so verdreht beziehungsweise positioniert, daß durch Zurückziehen des Positionierteiles 13 in die in Fig. 2 gezeigte Lage die Vorspritzlinge in die Formnester 9b eingelegt werden können. Die Form wird dann geschlossen und die Stifte 16 vorzugsweise soweit aus den Vorspritzlingen 10 herausgezogen, daß die freien Enden der Stifte 16 Abschlußflächen der Fertigspritzling-Form(en) bilden. Die dann im Vorspritzling 10 enthaltene, von dem Stift 16 herrührende Innenhöhlung wird durch den anschließenden, zweiten Spritzvorgang ausgefüllt. Je nach Lage der Vorspritzlinge 10 innerhalb der Formnester 9b, kann das Stift-Eingriffsende vollständig von der zweiten Spritzkomponente umspritzt werden, so daß die ursprüngliche Befestigungsstelle bei dem fertigen Bürstenkörper dann nicht mehr erkennbar ist.

Liegt der Vorspritzling mit seiner Befestigungsstelle direkt an der Formfläche der Formnester 9b an, so kann die zweite Spritzkomponente aus dem Körperinneren zugeführt werden. Es ergibt sich dann am Stielende bzw. an der Befestigungsstelle des Bürstenkörpers ein Farbpunkt bzw. eine Stelle bestehend aus dem zweiten Spritzmaterial. Ein solcher Farbpunkt kann mit zum Design des Bürstenkörpers beitragen bzw. zur Kennzeichnung herangezogen werden.

Liegt der Vorspritzling nicht an der Formfläche an, so wird der Haltebereich von dem zweiten Spritzmaterial umspritzt und ist dann an dem fertigen Bürstenkörper nicht mehr sichtbar.

Die Stifte 16 oder dergleichen Halteelemente bilden somit einerseits Halterungen für die Vorspritzlinge 10 und dienen andererseits als Verschlußelemente für die Eingriffsöffnungen an den Formnestern 9b für die Fertigspritzlinge.

Je nach Anordnung und Anzahl der Formnester sind auch die Halteelemente 14 angeordnet. Dabei besteht die Möglichkeit, daß in üblicher Weise mehrere Formnester 9 für Vorspritzlinge 10 auf der einen Seite und für Fertigspritzlinge auf der anderen Seite jeweils parallel nebeneinander angeordnet sind, so daß dann an den Schiebeschlitten 17 eine entsprechende Anzahl von parallel zueinander laufenden Stiften 16 vorgesehen sind.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß die Formnester mit ihrer Längserstreckung in radialer Richtung bezüglich der zentralen Drehachse 15 angeordnet sind, so daß dann auch als Halteelemente in radialer Richtung aus- und einfahrbare Stifte 16 vorgesehen sind.

Das Positionierteil 13 kann als runde Scheibe ausgebildet sein oder aber an seinen Umfangsseiten flächig umgrenzt sein, so daß jeweils eine exakte Lagezuordnung der Halteelemente 14 zu den Formnestern in den verschiedenen Arbeitsstellungen des Positionierteiles 13 vorhanden sind.

Die als Halteelemente dienenden Stifte 16 haben bevorzugt einen runden Querschnitt und eine zylindrische Form. In praktischen Versuchen hat sich gezeigt, daß mit solchen Stiften eine ausreichend stabile Verbindung mit den Vorspritzlingen möglich ist. Andererseits können solche Stifte auch mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand wieder aus diesen Vorspritzlingen herausgezogen werden. Darüber hinaus läßt sich damit eine exakt passende Abdichtung der Formnester 9b für die Fertigspritzlinge bei geringem Fertigungsaufwand realisieren. Insbesondere bei Zahnbürstenkörper sind solche Zylinder-Stifte mit glatter Oberfläche vorteilhaft einsetzbar. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, profilierte Halteelemente vorzusehen, beispielsweise mit einem Mehrkant versehene Stifte oder aber im Querschnitt unrunde, zum Beispiel ovale Stifte vorzusehen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, insbesondere auch bei größeren Bürstenkörpern, mehr als ein Halteelement für jeden Vorspritzling vorzusehen.

Wegen der im Kopfbereich bei Zahnbürsten eingreifenden Lochfeldstifte erfolgt die Halterung der Vorspritzlinge 10 zweckmäßigerweise vom Stilende her, so wie dies in den Figuren dargestellt ist. Es besteht aber auch prinzipiell die Möglichkeit, überall an beliebiger Stelle im Trennbereich bzw. der Trennebene 20 zwischen den Formplatten 7 und 8 beziehungsweise den Teilformen mit Halteelementen 14 einzugreifen. Die Lage der Angriffsstelle des Halteelementes 14 am Vorspritzling kann je nach Form und Ausführung des Bürstenkörpers unterschiedlich vorgesehen sein.

Das Positionierteil 13 mit den daran verschiebbar verbundenen Halteelementen 14 kann sehr klein ausgebildet sein, so daß sich dementsprechend auch nur eine kleine Masse ergibt. Dies wiederum begünstigt eine hohe Transportgeschwindigkeit, so daß der Umpositioniervorgang bei geöffneter Form sehr schnell vorgenommen werden kann bzw. nur geringe Antriebskräfte erfordert.

Da das Positionierteil 13 selbst keine formgebende Fläche hat, ist man hier in der Materialwahl weitgehend frei, so daß diesbezüglich eine Optimierung insbesondere auch des Gewichtes möglich ist.

Die Spritzgießmaschine 1 kann auch für mehr als zwei Spritzkomponenten eingerichtet sein, so daß dann das Positionierteil 13 keine 180 Grad Positionierbewegung durchführt sondern beispielsweise bei vier Spritzvorgängen jeweils nur eine Positionierbewegung von jeweils 90 Grad ausführt. Bei einer solchen Ausführungsform würden die Halteelemente 14 bis zur letzten Spritzstation mit dem Vorspritzling verbunden bleiben.

Claims (13)

1. Bürstenherstellungsmaschine mit einer Spritzgußform zum Herstellen von Kunststoff-Bürstenkörpern, insbesondere für Zahnbürsten oder dergleichen, wobei die Bürstenkörper bereichsweise aus mehreren, nacheinander gespritzten Komponenten bestehen, wobei die Spritzgußform auswerferseitig und düsenseitig in ihrem Abstand zueinander feststellbar Formplatten mit wenigstens zwei Formnestern aufweist und wobei Halte- und Transportmittel zum Transportieren von Vorspritzlingen von einem Formnest zum einem anderen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte- und Transportmittel (12) jedem Formnest (9a, 9b) zugeordnete und in die Formhöhlungen einschiebbare Halteelemente (14) aufweisen und daß die Formplatten (7, 8) im Bereich ihrer Trennebene (20) jeweils bei den Formnestern Eingriffsöffnungen für die im Bereich der Trennebene seitlich zwischen die Formplatten eingreifenden Halteelemente (14) aufweisen.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formnester (9) oder Gruppen von Formnestern rotationssymmetrisch um eine Drehachse (15) angeordnet sind und daß ein zentrales, außerhalb der Formnester angeordnetes, um die Drehachse (15) drehbares Positionierteil (13) mit den in die Formnester seitlich ausfahrbaren Halteelementen (14) vorgesehen ist.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise gleich ausgebildeten Halteelemente (14) in Arbeitsstellung bei dem oder den Formnestern (9a) der Vorspritzlinge (10) in die Formhöhlung(en) eingreifen und bei dem oder den Formnestern (9b) der Fertigspritzlinge Verschlußelemente für die Eingriffsöffnungen bilden.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionierteil (13) in Schließlage der Spritzgußform in einer zentralen Aufnahmevertiefung (21) der auswerferseitigen Formplatte (7) gelagert sowie in Längsrichtung der Drehachse (15) zumindest teilweise aus dieser Aufnahmevertiefung (21) heraus verschiebbar ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionierteil (13) von einer mehrflächigen Umfangsaußenseite umgrenzt ist und vorzugsweise vollständig aus der Aufnahmevertiefung (21) der Formplatte (7) herausschiebbar ist.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionierteil (13) einen in Umfangsrichtung runden Umriß aufweist und zumindest etwa um die Dicke der Bürstenkörper aus der Arbeitsstellung in Positionierstellung verschiebbar ist.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Formnester (9) mit ihrer Längserstreckung in radialer Richtung bezüglich der zentralen Drehachse angeordnet sind.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Halteelemente (14) in die Formhöhlungen aus- und einfahrbare Stifte (16) vorgesehen sind.

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (16) einen runden Querschnitt aufweisen und vorzugsweise als Zylinderstifte ausgebildet sind.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise als Stifte (16) ausgebildeten Halteelemente (14) einen unrunden Querschnitt aufweisen, insbesondere einen ovalen oder profilierten Querschnitt.

11. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (14) an mit Hubantrieben verbundenen Schiebeschlitten (17) oder dergleichen angebracht sind und daß bei mehreren Formnestern jeweils für Vorspritzlinge (10) und Fertigspritzlinge (11), die Halteelemente (14) mit jeweils gemeinsamen Hubeinrichtungen zum synchronen Verschieben der Halteelemente ausgebildet sind.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Formnester (9) mit ihren die Stilenden einer Bürste bildenden Enden den zentralen Positionierteil (13) zugewandt sind und daß die Halteelemente (14) in die stilseitigen Stirnenden des Vorspritzlings (10) eingreifen.

13. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionierteil (13) geringe, auf die Führung und den Hubweg der Halteelemente (14) abgestimmte, minimierte Querabmessungen bzw. radiale Abmessungen aufweist.