DE4402818C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen mit einer Vielzahl innerer Hohlräume - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen mit einer Vielzahl innerer HohlräumeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Spritzgießverfahren und eine
Spritzgießvorrichtung zum Herstellen eines Formteils mit
einer Vielzahl von inneren Hohlräumen nach den Patent
ansprüchen 1, 10, 12 und 15.
Typischerweise wird beim Spritzgießen mit thermoplastischem
Harz ein geschmolzenes Harz in ein bei einer niederen Tem
peratur gehaltenes Metallformwerkzeug mit einem vorgegebe
nen Einspritzdruck eingefüllt und dann gekühlt und aus
gehärtet. Wenn ein dickwandiges hohles Teil mit einem
erhöhten Gewicht gegossen wird, bilden sich kleine
Hohlräume oder Aufschäumungen, was zu einer Abnahme an
struktureller Steifigkeit oder Festigkeit und zu
Oberflächeneinsackstellen aufgrund von lokaler innerer Kon
traktion führt, während das Teil abgekühlt wird. Um diese
in hohle Formteilen erzeugten Fehler zu beseitigen, wird
ein unter hohen Druck gesetztes Gas, wie beispielsweise
Stickstoffgas, in das geschmolzenes Harz, welches das Me
tallwerkzeug füllt, injiziert, um ein hohles Teil oder Er
zeugnis in Form eines einstückigen Teiles mit einer hohen
strukturellen Steifigkeit zu bilden. Ein solches hohles
Formteil kann mit dünnen und leichten Wänden ausgeführt
werden und als Folge wird das Entstehen von Oberflächen
schwindungen verhindert.
Aus der Druckschrift JP 4-168017 A ist ein Spritzgießver
fahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus Gießharz be
kannt, bei welchem ein Fluid in das geschmolzene Harz ein
gebracht wird. Hierbei ist vorgesehen, daß Fluid und Harz
durch mindestens zwei Öffnungen in eine Form gegossen wer
den, wodurch sich ein innerer Kern aus Harz sowie eine da
von durch eine Trennwand abgeschiedene äußere Schale aus
Harz ausbilden. In einem letzten Schritt wird der innere
Kern mit Hilfe eines Fluids, welches das Material löst,
entfernt.
Es gibt zwei Verfahren, um ein unter Druck gesetztes Gas in
ein geschmolzenes Harz einzuspritzen oder zu injizieren.
Das eine Verfahren weist zwei Angußöffnungen auf, durch die
ein geschmolzenes Harz und ein unter Druck gesetztes Gas
getrennt in das Formwerkzeug eingespritzt werden, wie bei
spielsweise in der JP 48-41264 A2 beschrieben ist, und das
andere Verfahren weist eine einzelne Angußöffnung auf,
durch die sowohl geschmolzenes Harz als auch unter Druck
gesetztes Gas in das Formwerkzeug eingespritzt werden, wie
beispielsweise in der JP 57-14968 A2 beschrieben ist. Um
dauerhafte Erscheinungsformen und Größen der Hohlräume in
hohlen Formteilen zu bilden, ist es wesentlich, die Menge
an zu injizierendem geschmolzenem Harz, den Druck des zu
injizierenden Gases und den GasinjektionsZeitablauf zu re
geln.
Jedoch enthalten in einem solchen Spritzgußverfahren gegos
sene Teile bzw. Erzeugnisse manchmal Hohlräume, die in ih
rer Größe und/oder Form unpassend sind. Falls beispiels
weise ein Hohlraum in dem Formteil kleiner ist als festge
setzt, treten in dem hohlen Teil Schwindungen aufgrund ei
ner überschüssigen Menge an geschmolzenem Material auf.
Falls andererseits ein Hohlraum in dem Formteil größer ist
als festgesetzt, ist die Dicke des hohlen Teiles lokal un
genügend, was zu einer ungenügenden Festigkeit des hohlen
Teils führt. Diese hohlen Teile können zwar visuell geprüft
werden, aber man kann aufgrund ihres äußeren Erscheinungs
bildes nicht sehen, ob es Fehler gibt.
Eine Feststellung von inneren Fehlern bei Formteilen ist
herkömmlicherweise durch Wiegen der Formteile, durch Über
wachen des in einen Werkzeughohlraum während des Gießens
injizierten Gasdruckes oder durch ähnliche Maßnahmen durch
geführt worden. Diese Prüfungen können für hohle Teile
wirksam sein, von denen jedes einzelne einen einzigen
kontinuierlichen Hohlraum aufweist. Sie können jedoch für
hohle Teile nicht akzeptiert werden, welche eine Vielzahl
voneinander unabhängiger Hohlräume aufweist. In einem sol
chen Fall, wo unabhängige Hohlräume durch Injizieren von
Hochdruckgas in den Werkzeughohlraum gleichzeitig durch
eine Vielzahl von Gasinjektionsöffnungen gebildet werden,
werden einige der beabsichtigten Hohlräume nicht wie fest
gesetzt gebildet, falls das Gas nicht gleichzeitig durch
alle der Gasinjektionsöffnungen injiziert wird. Falls das
Gas beispielsweise nur durch eine von mehreren Injektions
öffnung injiziert wird, ist das Volumen des Hohlraumes,
der durch die Gasinjektion durch diese Injektionsöffnung
gebildet wird, so groß wie die volumetrische Summe von
Hohlräumen, die aufgrund des Fehlens von Gasinjektion nicht
ausgebildet wurden. Da dies keine Änderung in dem Gesamt
gewicht des Teiles oder keine Änderung in dem Gasdruck, bei
dem das Gas zum Bilden der Hohlräume injiziert wird, zur
Folge hat, führt ein Wiegen der Formteile oder ein Überwa
chen des Druckes des Injektionsgases nicht dazu, die sich
ergebenden inneren Fehler der Spritzgußteile zu entdecken.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Spritzgießverfahren zum Herstellen eines hohlen Teiles
mit einer Vielzahl von unabhängigen inneren Hohlräumen und
eine Vorrichtung dafür bereitzustellen, mit welcher die
Entwicklung innerer Hohlräume während des Spritzgießens mit
hoher Zuverlässigkeit festgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das Spritzgießverfahren mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Spritzgießver
fahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10, durch eine
Spritzgießvorrichtung nach Patentanspruch 12 sowie durch
die Vorrichtung nach Patentanspruch 15 gelöst.
Ein erstes erfindungsgemäßes Spritzgießverfahren zum Her
stellen eines Formteils, welches eine Vielzahl von inneren
Hohlräumen aufweist, aus einer geschmolzenen Harzmasse in
einem Werkzeughohlraum umfaßt folgende Schritte:
- - Injizieren eines Inertgases mit steigendem Gasdruck in eine geschmolzene Harzmasse in einem Werkzeughohlraum durch jedem herzustellenden Hohlraum zugeordnete Gas injektionsdüsen, wobei die Gasinjektionsdüsen mit der Harzmasse in Kontakt stehen;
- - Entfernen der Gasinjektionsdüse aus der Harzmasse nach einer vorgegebenen Zeit, um das Inertgas direkt aus der Harzmasse abzulassen; und
- - Bewertung eines Formteiles als korrekt hergestellt mit einer festgelegten Qualität, wenn die Temperatur der Gasinjektionsdüsen während der Gasinjektion und/oder des Gasabzugs niedriger als ein vorgegebenes Temperatur niveau ist.
Gemäß der Erfindung umfaßt ein weiteres Spritzgießverfahren
zum Herstellen eines Formteils mit einer Vielzahl innerer
Hohlräume folgende Schritte:
- - Injizieren einer geschmolzenen Harzmasse in einem Werk zeughohlraum;
- - Injizieren eines Inertgases mit einem sich schrittweise erhöhenden Gasdruck in die Harzmasse durch Gasinjektions düsen, die mit der Harzmasse in Kontakt stehen, um dis inneren Hohlräume in der Harzmasse zu bilden;
- - Halten des Inertgases auf einem vorgegebenen Druckniveau;
- - Messen einer Temperatur der Gasinjektionsdüsen während des Injizierens des Inertgases;
- - Bewerten eines Formteiles als mit einer festgelegten Qualität korrekt hergestellt, wenn die Temperatur der Gasinjektionsdüsen niedriger als ein vorgegebenes Temperaturniveau ist;
- - Entfernen derjenigen Gasinjektionsdüse von der Harzmasse und Reinigen der Gasinjektionsdüse, wenn aufgrund der Temperatur dieser Gasinjektionsdüse das Erzeugnis als ungeeignet bewertet worden ist;
- - Erneutes Inkontaktbringen dieser Gasinjektionsdüse mit der Harzmasse und nochmaliges Injizieren des Inertgases in die Harzmasse mit einem sich allmählich erhöhenden Gasdrucks durch diese Gasinjektionsdüse.
Eine erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtung zum Herstellen
eines Formteiles mit einer Vielzahl innerer Hohlräume weist
zur Ausbildung der jeweiligen inneren Hohlräume eine Viel
zahl von Gasinjektionsdüsen auf, durch welche ein Inertgas
in eine geschmolzene Harzmasse in einen Werkzeughohlraum
injiziert wird, um die inneren Hohlräume zu bilden. Diese
Spritzgießvorrichtung ist weiterhin durch folgende Merkmale
gekennzeichnet:
- - Eine Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Temperatur der Gasinjektionsdüse;
- - eine Vorrichtung zum Hin- und Herbewegen der Düsen, um jede dieser Düsen in eine erste Stellung bündig mit dem Werkzeughohlraum und in eine zweite Stellung entfernt vom Werkzeughohlraum zu bewegen;
- - eine Düsen-Reinigungseinrichtung, die in einer zweiten Stellung einer Düse betätigt wird.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zum
Herstellen eines Formteils mit
- - einer Vielzahl von Gasinjektionsdüsen, welche zum Inji zieren eines Gases durch Inkontaktbringen der Gasinjek tionsdüsen mit einer geschmolzenen Harzmasse ausgebildet sind und welche von einer einzigen Gasquelle abzweigen,
- - einer Vielzahl von Überprüfungseinrichtungen, welche jeweils einer Gasinjektionsdüse zugeordnet sind und welche zur Überprüfung von Abweichungen der jeweiligen Gasinjektionsdüse während des Injizierens des Gases durch Messung der Temperatur oder des Gasdrucks oder dergleichen ausgelegt sind,
- - einer Vielzahl von Ventilen, welche jeweils einer Gas injektionsdüse zugeordnet sind und welche dazu ausgelegt sind, der jeweiligen Gasinjektionsdüse Gas zum Reinigen der Gasinjektionsdüse zuzuführen, falls in dieser Gas injektionsdüse eine Abweichung vorliegt, und
- - einer Regeleinrichtung zum Regeln des Öffnens und des Steuerns der Ventile zum Reinigen der Gasinjektionsdüsen im Falle von Abweichungen.
Nachdem zuerst eine geschmolzene Harzmasse in den Werkzeug
hohlraum eingespritzt worden ist, wird ein Edelgas, das
nachfolgend als Inertgas bezeichnet wird, mit einem all
mählich zunehmenden Gasdruck in die Harzmasse durch eine
Vielzahl von Gasinjektionsdüsen injiziert, die jeweils mit
der Harzmasse in Kontakt ist, so daß jeder innere Hohlraum
innerhalb der geschmolzenen Harzmasse gebildet wird. Dann
wird nach dem Verstreichen einer Zeitdauer, die für das
Abkühlen und Aushärten der Harzmasse vorgegeben ist, jede
der Gasinjektionsdüsen von der Harzmasse entfernt, so daß
das Inertgas direkt von der Harzmasse abgelassen wird. Wäh
rend der Injektion des Inertgases, insbesondere bei einem
Spitzendruckniveau des Gasdruckes, wird die Temperatur der
Gasinjektionsdüse erfaßt. Wenn die Temperatur der Gasin
jektionsdüse niedriger als ein vorgegebenes erstes Tempera
turniveau ist, wird angenommen, daß ein Formteil ordnungs
gemäß mit einer zuvor festgelegten Qualität hergestellt
worden ist.
Weiterhin wird die Gasinjektionsdüse an eine Stelle im
Strömungsweg des abfließenden Inertgases nach ihrem Entfer
nen von der Harzmasse versetzt. Auf diese Weise bläst das
abfließende Inertgas über die versetzte Düse und gleichzei
tig wird die Temperatur der Gasinjektionsdüse erfaßt. Wenn
die erfaßte Temperatur der Gasinjektionsdüse zwischen dem
vorgegebenen ersten Temperaturniveau und einem anderen
zweiten vorgegebenen Temperaturniveau, das niedriger als
das vorgegebene erste Temperaturniveau ist, liegt, wird an
genommen, daß ein Formteil ordnungsgemäß mit einer vorher
festgelegten Qualität hergestellt worden ist.
Falls angenommen oder entschieden wird, daß ein Formteil
nicht ordnungsgemäß hergestellt worden ist, weil die festge
stellten Temperaturen der Düse nicht innerhalb der vorgege
benen Grenzwerte liegen, wird ein unter Druck gesetztes Gas
in die Gasinjektionsdüse zugeführt, nachdem sie von der
Harzmasse entfernt worden ist, um sie zu reinigen. Danach
wird die Gasinjektionsdüse mit der Harzmasse in Kontakt ge
bracht und ein Inertgas wird durch die Gasinjektionsdüse
wieder in die Harzmasse injiziert, um den inneren Hohlraum
zu bilden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert, in denen
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Spitzgießvorrich
tung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist;
Fig. 2 eine vergrößerte, detaillierte Ansicht eines
wesentlichen Teils der Spritzgießvorrichtung der
Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine Vorderansicht ist, die beispielhaft eine
Fahrzeugstoßstange zeigt, die mit der Spritzgieß
vorrichtung der Fig. 1 gegossen worden ist;
Fig. 4 ein Zeitdiagramm ist, das die Beziehung zwischen
Gasdruck und Düsentemperatur darstellt; und
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm ist, das die Beurteilung eines
Formteiles illustriert.
In den Figuren und insbesondere in Fig. 1 ist eine Spritz
gießvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
dargestellt. Die Vorrichtung ist für eine Anwendung zum
Herstellen von Fahrzeugstoßstangen aus thermoplastischem
Harz als Beispiel ausgelegt ist. In diesem Beispiel, wie es
im einzelnen in Fig. 3 dargestellt
ist, weist eine Fahrzeugstoßstange 30 aus thermoplastischem
Harz eine Vielzahl von dickwandigen länglichen Abschnitten
30a, in diesem Fall beispielsweise vier, auf, die sich in
der Längsrichtung der Stoßstange 30 oder in der Querrich
tung einer Fahrzeugkarrosserie erstrecken. Jeder dickwandige
längliche Abschnitt 30a ist mit einem länglichen geschlos
senen Raum oder Hohlraum 31 darin ausgebildet. Die Fahr
zeugstoßstange 30 wird mit einer zentrischen Gasinjek
tionsöffnung 32 in Verbindung mit jedem Hohlraum 31 in ih
rer Mitte gebildet.
Die neue Spritzgießvorrichtung weist ein oberes stationäres
Metallformwerkzeug 1 und ein unteres bewegbares Metallform
werkzeug 2 auf. Wenn das obere und das untere Metallform
werkzeug 1 und 2 zusammengelegt werden, wird ein geschlos
sener Werkzeughohlraum 3 zwischen einer oberen und unteren
Werkzeugoberfläche gebildet, der eine Form aufweist, die
mit der äußeren Form der Fahrzeugstoßstange 30 überein
stimmt. Das untere Formwerkzeug 2 ist mit einer An
gußöffnung 4 versehen, durch die ein geschmolzenes thermo
plastisches Harz direkt in den Werkzeughohlraum 3 injiziert
wird. Das geschmolzene thermoplastische Harz wird von einem
Heizkanal 41, der vertikal in dem oberen Metallformwerkzeug
1 ausgebildet ist, welches mit der Angußöffung 4 in Verbin
dung steht, in den Werkzeughohlraum 3 zugeführt und inji
ziert.
Das untere Metallformwerkzeug 2, das bewegbar ist, ist mit
vier sich vertikal erstreckenden Düsenkammern 21 ausgebil
det, die entsprechend an den Stellen angeordnet sind, wo
die jeweiligen Gasinjektionsöffnungen 32 der Fahrzeug
stoßstange 30 in dem Werkzeughohlraum 3 liegen. Gasinjek
tionsdüsen 5, die jeweils am oberen Ende einer sich in je
der Düsenkammer 21 vertikal erstreckenden Haltestange ge
halten werden, werden gegenläufig vertikal mittels einer
hydraulischen Kolbenzylinderanordnung 6 in der Düsenkammer
21 bewegt. Diese Gasinjektionsdüsen 5 sind getrennt mit
Gasleitungen 7 verbunden, von denen jede mit einem Ventil 8
versehen ist und mit einer Hauptgasleitung 9 in Verbindung
ist, die sich von einer Gaszufuhr-Injektionseinheit 10 er
streckt.
Die Düsenkammer 21 (siehe Fig. 2) weist eine obere Öffnung
22 auf. In die Öffnung 22 ist ein zylindrischer Wärmeiso
lierring 23 eingepaßt. Die Gasinjektionsdüse 5 wird während
des Spritzgießens in die Öffnung 24 des Wärmeisolierringes
23 eingepaßt, wenn sie vertikal aufwärts hin- und herbewegt
wird, und wird nach dem Spritzgießen aus der Öffnung 24
vertikal abwärts versetzt, und zwar in die in Fig. 2 ge
zeigte Stellung, wo sie mit geringem Abstand unterhalb des
Ringes 23 zu liegen kommt.
Jede Gasinjektionsdüse 5 weist einen Temperatursensor 11
auf, beispielsweise ein Thermoelement, zum Erfassen der
Düsentemperatur und insbesondere der Temperatur an der
Spitze der Gasinjektionsdüse 5. Diese Feststellung führt zu
einem für die Düsentemperatur repräsentativen Signal, wel
ches zu einem Regler oder zu einer Regeleinheit 13 über ei
nen Temperaturwandler 12 gesendet wird. Der Regler 13 re
gelt gemäß der Düsentemperatur einerseits das Öffnen und
das Schließen des der Gasinjektionsdüse 5 zugehörigen Ven
tils und andererseits die Gaszufuhr-Injektionseinheit 10,
um den Druck eines in die Hauptgasleitung 9 eingeführten
Gases zu regeln.
Vor Beginn des Spritzgießens wird das untere Metallform
werkzeug 2 aufwärts bewegt und in engen Kontakt mit dem
oberen Metallformwerkzeug 1 gebracht, um die Formhälften
miteinander zu verschließen und dazwischen den Werkzeug
hohlraum 3 zu bilden. Zu diesem Zeitpunkt werden die Gasin
jektionsdüsen 5, die auf eine vorgegebene Temperatur
erwärmt worden sind, beispielsweise auf etwa 200°C,
aufwärts bewegt und in die Wärmeisolierringe 23 der jewei
ligen Düsenkammern 21 eingepaßt, so daß die oberen Enden
der Düsen 5 und des Ringes 23 bündig sind. Dann wird eine
geschmolzene Harzmasse in den Werkzeughohlraum 3 durch den
Heizkanal 41 und über die Anguß- oder Injektionsöffnung 4
eingegossen und injiziert. Während die geschmolzene Harz
masse in den Werkzeughohlraum 3 gegossen und injiziert
wird, sind das obere und das untere Metallformwerkzeug 2
kalt und bleiben auf einer Temperatur im Bereich von etwa
40 bis etwa 50°C. Danach liefert die Gasinjektionseinheit
10 ein Inertgas, wie beispielsweise ein Stickstoffgas, zu
den jeweiligen Gasinjektionsdüsen 5 durch die separaten
Gasleitungen 7 über die Hauptgasleitung 9. Das unter Druck
stehende Inertgas wird in die geschmolzene Harzmasse in dem
Werkzeughohlraum 3 injiziert, um die Hohlräume 31 zu bil
den.
Wie in dem in Fig. 4 dargestellten Zeitdiagramm angegeben
ist, wurde bei der Zeit t1 die Gasinjektionsdüse 5 in den
Wärmeisolierring 23 eingefügt. Zu dieser Zeit beginnt die
Temperatur (Tn) der Gasinjektionsdüse 5 etwas abzufallen.
Gleichzeitig mit dem Beginn der Injektion des Inertgases in
die geschmolzene Harzmasse in den Werkzeughohlraum 3 zur
Zeit t2 bringt dann die Gaszufuhr-Regeleinheit 13 das
Inertgas dazu, seinen Injektionsdruck (P) zu erhöhen, wobei
die Geschwindigkeit der Inertgasströmung in der Gasinjek
tionsdüse 5 erhöht wird. Dies hat zur Folge, daß die Gasin
jektionsdüse 5 gekühlt wird und ihre Düsentemperatur Tn
schnell auf eine unterste Temperatur Tns (die im nachfol
genden als die unterste Injektionstemperatur bezeichnet
wird) abfällt, bis der Injektionsdruck P den maximalen In
jektionsdruck Pmax zu einem Zeitpunkt t3 erreicht. Wenn die
unterste Injektionstemperatur Tns mit einer vorgegebenen
höheren Injektionsschwellentemperatur T1 übereinstimmt oder
darunter liegt, wird angenommen, daß das unter Druck ge
setzte Inertgas in ausreichender und geeigneter Menge in
die geschmolzene Harzmasse injiziert worden ist.
Die Gaszufuhr-Regeleinheit 13 senkt daraufhin den Injek
tionsdruck P von dem maximalen Injektionsdruck Pmax herab
auf einen vorgegebenen Erstarrungsdruck Po und hält ihn auf
dem Erstarrungsdruck Po für eine vorgegebene Zeitdauer, bei
spielsweise etwa für 20 Sekunden. In dem Zeitraum vom Be
ginn (t3) der Absenkung des Injektionsdruckes Po bis zum
Ende (t4) der Erstarrungszeitdauer unter dem Erstarrungs
druck Po erzeugt das unter Druck gesetzte Inertgas einen
Hohlraum 31 innerhalb der geschmolzenen Harzmasse und
drückt die geschmolzene Harzmasse gegen die Innenflächen
des oberen und unteren Metallformwerkzeuges 1 und 2, bis
die Harzmasse abgekühlt und erstarrt ist, so daß sie eine
ausreichende Festigkeit für die Beibehaltung der spritzge
gossenen Konfiguration aufweist. Zu Beginn der Erstarrungs
zeitdauer steigt die Düsentemperatur Tn etwa auf die Tempe
ratur vor der Inertgasinjektion an, da der Inertgasstrom
beendet ist.
Zum Ende der Erstarrungszeitdauer, d. h. zum Zeitpunkt t4,
schließt der Regler 13 jedes Ventil 8 und der Hydraulikzy
linder 6 läßt die Gasinjektionsdüse 5 aus der Öffnung 24
des Wärmeisolierringes 23 der Düsenkammer 21 entfernen. Als
Folge davon wird das Gas in jedem Hohlraum 31 in die Düsen
kammer 21 abgezogen und es kühlt die Spitze der Gasinjek
tionsdüse 5 ab, wodurch die Düsentemperatur Tn der Gasin
jektionsdüse 5 auf eine Temperatur Tno (die im folgenden
als eine unterste Rückzugstemperatur bezeichnet wird) zu
einem Zeitpunkt t5 abgesenkt wird, wenn das Gas in dem
Hohlraum 31 vollständig abgezogen ist. Wenn die unterste
Rückzugstemperatur Tno unter die obere Injektionsschwellen
temperatur T1 fällt, wird angenommen, daß das Spritzgießen
bei einem ausreichend hohen Gasdruck ausgeführt worden ist.
Wenn jedoch die unterste Rückzugstemperatur Tno nicht unter
die obere Injektionsschwellentemperatur T1 fällt, wie in
Fig. 4 dargestellt ist, wird angenommen, daß das Spritz
gießen bei einem ungenügenden Gasdruck ausgeführt worden
ist, und daß folglich das Formteil fehlerhaft oder mangel
haft ist. Diese Beurteilung wird durch Überwachung der
Düsentemperatur vorgenommen. Falls die unterste Rückzugs
temperatur Tno irgendeiner der Gasinjektionsdüsen 5 nicht
unter die höhere Injektionsschwellentemperatur T1 fällt, so
wird angenommen, daß das Formteil in diesem Stadium des
Gasrückzuges fehlerhaft ist.
Falls tatsächlich eine der Gasinjektionsdüsen 5 über ihre
Fühler 11 anzeigt, daß entweder eine unterste Injektions
temperatur Tns oder eine unterste Rückzugstemperatur Tno
oder beide Temperaturen nicht unter die höhere Injektions
schwellentemperatur T1, wie durch eine strichpunktierte Li
nie in Fig. 4 dargestellt, gefallen ist bzw. sind, zeigt
dies, wie durch ein in Fig. 5 dargestelltes Ablaufdiagramm
illustriert ist, daß das unter Druck gesetzte Gas nicht
durch die spezifische Gasinjektionsdüse 5 injiziert worden
ist und daß folglich das Formteil fehlerhaft ist.
Dann wird das Spritzgießen zum Regulieren des Gasdruckes,
der der spezifischen Gasinjektionsdüse 5 zugeführt wird,
unterbrochen. Die Regulierung erfolgt im Hinblick auf einen
höheren Druck, beispielsweise auf etwa 200 kg/cm2. Da
nach wird das Ventil 8 für die spezifische Gasinjektionsdüse
5 geöffnet, so daß der erhöhte höhere Gasdruck nur der spe
zifischen Gasinjektionsdüse 5 zugeführt wird, wodurch die
spezifische Gasinjektionsdüse 5 mit dem angehobenen Gas
druck ausgeblasen und gereinigt wird. Dieser Schritt wird
deshalb für wesentlich erachtet, weil der Hauptgrund für
einen ungenügenden Spritzgußdruck im allgemeinen auf das
Blockieren der Gasinjektionsdüse 5 mit dem geschmolzenen
Harz und ähnlichem zurückzuführen ist. Nach dem Ausblasen
oder Reinigen der spezifischen Gasinjektionsdüse 5 indem
der angehobene Gasdruck mehrere Male der spezifischen Gas
injektionsdüse 5 zugeführt worden ist, wird der Gasdruck
wieder auf den normalen Gasdrucke eingestellt und das
Spritzgießen fortgesetzt.
Zusätzlich zu der Überprüfung und zum Vergleich der unter
sten Injektionstemperatur Tns und der untersten Rückzugs
temperatur Tno in Beziehung zu der oberen Injektionsschwel
lentemperatur T1 können eine zusätzliche Prüfung und Ver
gleich dieser untersten Temperaturen Tns und Tno durch
geführt werden. Das heißt, die unterste Injektionstempera
tur Tns und die unterste Rückzugstemperatur Tno werden in
dividuell mit einer zweiten vorgegebenen unteren Injek
tionsschwellentemperatur T2 verglichen, die unter der ober
en Injektionsschwellentemperatur T1 festgelegt ist. Wenn
entweder die unterste Injektionstemperatur Tns oder die un
terste Rückzugstemperatur Tno oder beide Temperaturen un
terhalb der unteren Injektionsschwellentemperatur T2 ist
bzw. sind, so wird angenommen, daß das Spritzgießen bei ei
nem übermäßig hohen Gasdruck ausgeführt worden ist.
Claims (17)
1. Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Formteils
mit einer Vielzahl von inneren Hohlräumen aus einer
geschmolzenen Harzmasse in einem Werkzeughohlraum,
wobei das Spritzgießverfahren folgende Schritte um
faßt:
Injizieren eines Inertgases mit steigendem Gasdruck in eine geschmolzene Harzmasse in einem Werkzeughohlraum durch jedem herzustellenden Hohlraum zugeordnete Gas injektionsdüsen, wobei die Gasinjektionsdüsen mit der Harzmasse in Kontakt stehen;
Entfernen der Gasinjektionsdüse aus der Harzmasse nach einer vorgegebenen Zeit, um das Inertgas direkt aus der Harzmasse abzulassen; und
Bewertung eines Formteiles als korrekt hergestellt mit einer festgelegten Qualität, wenn die Temperatur der Gasinjektionsdüsen während der Gasinjektion und/oder des Gasabzugs niedriger als ein vorgegebenes Tempera turniveau ist.
Injizieren eines Inertgases mit steigendem Gasdruck in eine geschmolzene Harzmasse in einem Werkzeughohlraum durch jedem herzustellenden Hohlraum zugeordnete Gas injektionsdüsen, wobei die Gasinjektionsdüsen mit der Harzmasse in Kontakt stehen;
Entfernen der Gasinjektionsdüse aus der Harzmasse nach einer vorgegebenen Zeit, um das Inertgas direkt aus der Harzmasse abzulassen; und
Bewertung eines Formteiles als korrekt hergestellt mit einer festgelegten Qualität, wenn die Temperatur der Gasinjektionsdüsen während der Gasinjektion und/oder des Gasabzugs niedriger als ein vorgegebenes Tempera turniveau ist.
2. Spritzgießverfahren nach Anspruch 1,
bei dem die Harzmasse in einer vorgegebenen Zeit er
starrt, während das Inertgas auf einem vorgegebenen
Druckniveau gehalten wird.
3. Spritzgießverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch die folgenden
Schritte:
Zuführen eines unter Druck gesetzten Gases durch die Gasinjektionsdüse, nachdem sie von der Harzmasse ent fernt worden ist, wenn für die Temperatur der Düse festgestellt wird, daß sie über dem vorgegebenen Tem peraturniveau liegt;
erneutes Inkontaktbringen der Gasinjektionsdüse mit der sich noch im Werkzeughohlraum befindlichen Harz masse; und
erneutes Injizieren von Inertgas in die Harzmasse, um einen inneren Hohlraum in der Harzmasse zu bilden.
Zuführen eines unter Druck gesetzten Gases durch die Gasinjektionsdüse, nachdem sie von der Harzmasse ent fernt worden ist, wenn für die Temperatur der Düse festgestellt wird, daß sie über dem vorgegebenen Tem peraturniveau liegt;
erneutes Inkontaktbringen der Gasinjektionsdüse mit der sich noch im Werkzeughohlraum befindlichen Harz masse; und
erneutes Injizieren von Inertgas in die Harzmasse, um einen inneren Hohlraum in der Harzmasse zu bilden.
4. Spritzgießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur der Gasinjektionsdüse bei einem
Spitzendruckniveau des Gasdruckes erfaßt wird.
5. Spritzgießverfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Formteil als korrekt mit einer festgelegten
Qualität erzeugt bewertet wird, wenn die Temperatur
der Gasinjektionsdüse niedriger als das vorgegebene
Temperaturniveau und höher als ein anderes vorgegebe
nes niedrigeres Temperaturniveau ist.
6. Spritzgießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gasinjektionsdüse nach dem Entfernen in einem
Strömungsweg des abströmenden Inertgases angeordnet
ist.
7. Spritzgießverfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur der Gasinjektionsdüse am Ende des
Abströmens des Inertgases erfaßt wird.
8. Spritzgießverfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß während der Injektion des Inertgases bzw. während
des Ablassens des Inertgases eine Vielzahl von Tempe
raturen der Gasinjektionsdüse gemessen wird und daß
ein Formteil als korrekt mit einer festgelegten Qua
lität hergestellt bewertet wird, wenn jede einzelne
der gemessenen Temperaturen der Gasinjektinsdüse nied
riger als das vorgegebene Temperaturniveau sind.
9. Spritzgießverfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur der Gasinjektionsdüse während der
Injektion des Inertgases bzw. während des Ablassens
des Inertgases erfaßt wird, und bei dem ein Formteil
als korrekt mit einer festgelegten Qualität erzeugt
bewertet wird, wenn beide Temperaturen der Gasinjek
tionsdüse zwischen den vorgegebenen Temperaturniveaus
liegen.
10. Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Formteils
mit einer Vielzahl innerer Hohlräume, wobei das Spritz
gießverfahren folgende Schritte umfaßt:
Injizieren einer geschmolzenen Harzmasse in einen Werk zeughohlraum;
Injizieren eines Inertgases mit einem sich schrittweise erhöhenden Gasdruck in die Harzmasse durch Gasinjek tionsdüsen, die mit der Harzmasse in Kontakt stehen, um die inneren Hohlräume in der Harzmasse zu bilden;
Halten des Inertgases auf einem vorgegebenen Druck niveau;
Messen einer Temperatur der Gasinjektionsdüsen wäh rend des Injizierens des Inertgases;
Bewerten eines Formteiles als mit einer festgelegten Qualität korrekt hergestellt, wenn die Temperatur der Gasinjektionsdüsen niedriger als ein vorgegebenes Tem peraturniveau ist;
Entfernen derjenigen Gasinjektionsdüse von der Harz masse und Reinigen der Gasinjektionsdüse, wenn auf grund der Temperatur dieser Gasinjektionsdüse das Erzeugnis als ungeeignet bewertet worden ist;
erneutes Inkontaktbringen dieser Gasinjektionsdüse mit der Harzmasse und nochmaliges Injizieren des Inert gases in die Harzmasse mit einem sich allmählich er höhenden Gasdruck durch diese Gasinjektionsdüse.
Injizieren einer geschmolzenen Harzmasse in einen Werk zeughohlraum;
Injizieren eines Inertgases mit einem sich schrittweise erhöhenden Gasdruck in die Harzmasse durch Gasinjek tionsdüsen, die mit der Harzmasse in Kontakt stehen, um die inneren Hohlräume in der Harzmasse zu bilden;
Halten des Inertgases auf einem vorgegebenen Druck niveau;
Messen einer Temperatur der Gasinjektionsdüsen wäh rend des Injizierens des Inertgases;
Bewerten eines Formteiles als mit einer festgelegten Qualität korrekt hergestellt, wenn die Temperatur der Gasinjektionsdüsen niedriger als ein vorgegebenes Tem peraturniveau ist;
Entfernen derjenigen Gasinjektionsdüse von der Harz masse und Reinigen der Gasinjektionsdüse, wenn auf grund der Temperatur dieser Gasinjektionsdüse das Erzeugnis als ungeeignet bewertet worden ist;
erneutes Inkontaktbringen dieser Gasinjektionsdüse mit der Harzmasse und nochmaliges Injizieren des Inert gases in die Harzmasse mit einem sich allmählich er höhenden Gasdruck durch diese Gasinjektionsdüse.
11. Spritzgießverfahren nach Anspruch 10,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Erfassen einer Temperatur der Gasinjektionsdüse während des Abströmens des Inertgases, und
Bewerten eines Formteiles als korrekt mit einer festge legten Qualität erzeugt, wenn die Temperatur der Gasin jektionsdüse niedriger ist als das vorgegebene Tempera turniveau und höher ist als ein weiteres vorgegebenes Temperaturniveau, das niedriger ist als das zuerst ge nannte vorgegebene Temperaturniveau.
Erfassen einer Temperatur der Gasinjektionsdüse während des Abströmens des Inertgases, und
Bewerten eines Formteiles als korrekt mit einer festge legten Qualität erzeugt, wenn die Temperatur der Gasin jektionsdüse niedriger ist als das vorgegebene Tempera turniveau und höher ist als ein weiteres vorgegebenes Temperaturniveau, das niedriger ist als das zuerst ge nannte vorgegebene Temperaturniveau.
12. Spritzgießvorrichtung zum Herstellen eines Formteiles,
mit einer Vielzahl innerer Hohlräume (31), wobei die
Vorrichtung zur Ausbildung der jeweiligen inneren
Hohlräume (31) eine Vielzahl von Gasinjektionsdüsen
(5) aufweist, durch welche ein Inertgas in eine ge
schmolzene Harzmasse in einen Werkzeughohlraum (3)
injiziert wird, um die inneren Hohlräume (31) zu bil
den,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
eine Temperaturerfassungseinrichtung (11) zum Erfassen einer Temperatur der Gasinjektionsdüsen (5);
eine Vorrichtung (6) zum Hin- und Herbewegen der Düsen (5), um jede dieser Düsen (5) in eine erste Stellung bündig mit dem Werkzeughohlraum und in eine zweite Stellung entfernt vom Werkzeughohlraum (3) zu bewegen;
eine Düsen-Reinigungseinrichtung, die in einer zweiten Stellung einer Düse (5) betätigt wird.
eine Temperaturerfassungseinrichtung (11) zum Erfassen einer Temperatur der Gasinjektionsdüsen (5);
eine Vorrichtung (6) zum Hin- und Herbewegen der Düsen (5), um jede dieser Düsen (5) in eine erste Stellung bündig mit dem Werkzeughohlraum und in eine zweite Stellung entfernt vom Werkzeughohlraum (3) zu bewegen;
eine Düsen-Reinigungseinrichtung, die in einer zweiten Stellung einer Düse (5) betätigt wird.
13. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperaturerfassungsvorrichtung einen Sensor
aufweist, welcher an jeder der Gasinjektionsdüsen ange
bracht ist.
14. Spritzgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder
13,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vielzahl von Gasinjektionsdüsen vorhanden
sind, und daß sie über eine gemeinsame Gaszufuhr ver
sorgt sind.
15. Vorrichtung zum Herstellen eines Formteils mit
- - einer Vielzahl von Gasinjektionsdüsen (5), welche zum Injizieren eines Gases durch Inkontaktbringen der Gasinjektionsdüsen (5) mit einer geschmolzenen Harzmasse ausgebildet sind und welche von einer ein zigen Gasquelle (10) abzweigen,
- - einer Vielzahl von Überprüfungseinrichtungen (11), welche jeweils einer Gasinjektionsdüse (5) zugeord net sind und welche zur Überprüfung von Abweichungen der jeweiligen Gasinjektionsdüse (5) während des In jizierens des Gases durch Messung der Temperatur oder des Gasdrucks oder dergleichen ausgelegt sind,
- - einer Vielzahl von Ventilen (8), welche jeweils ei ner Gasinjektionsdüse (5) zugeordnet sind und welche dazu ausgelegt sind, der jeweiligen Gasinjektions düse (5) Gas zum Reinigen der Gasinjektionsdüse (5) zuzuführen, falls in dieser Gasinjektionsdüse (5) eine Abweichung vorliegt, und
- - einer Regeleinrichtung (13) zum Regeln des Öffnens und und des Steuerns der Ventile (8) zum Reinigen der Gasinjektionsdüsen (5) im Falle von Abweichun gen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung vorgesehen ist, durch welche die
Gasinjektionsdüse vorwärmbar ist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gasinjektionsdüsen vorgewärmt werden.
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