-
Das
Verfahren betrifft allgemein die Serienfertigug von Werkstücken durch
Spritzgießen
und ihre Behandlung in einem Produktionsprozess nach der Spritzgießphase.
Das Verfahren betrifft im Besonderen die Befestigung der Werkstücke an die
zu ihrem Transport konstruierte Anordnung auf eine Weise, dass die
Werkstücke
auf eine vielseitige Art und Weise behandelt werden können.
-
Das
Produktionsverfahren und die -vorrichtung nach dem Finnischen Patentantrag
Nummer 963873 ist dadurch gekennzeichnet, dass die halbfertigen
Werkstücke über die
Vermittlung diese verbindender Brücken aufeinanderfolgend und
alternativ auch parallel angeordnet werden. 1 zeigt, wie die durch einen bestimmten
Fertigungsschritt produzierten Werkstücke 1 ein längliches
kontinuierliches Band bilden, das auf die Rolle 4 gewickelt
wird. In dem Beispiel der Abbildung kann angenommen werden, dass
der Rohstoff spritzzugießender
Kunststoff ist und die zu fertigenden Produkte 1 kleine
Kunststoffgegenstände
sind. Damit die aufeinanderfolgenden Werkstücke sich nicht voneinander
losgelöst
bewegen, sind die Formhälften
der Gießvorrichtung
in 3 so geformt, dass
am "hinteren Ende" (in der Abb. am
rechtsseitigen Ende) jedes Werkstücks eine kleine Kunststoffzunge
verbleibt, die bezüglich
der beabsichtigten Form des Produkts überflüssig ist. Beim Spritzgießen des
nachfolgenden Werkstücks bildet
sich am "vorderen
Ende" (in der Abb.
am linksseitigen Ende) ebenfalls eine kleine Kunststoffzunge, die
bezüglich
der beabsichtigten Form des Produkts überflüssig ist und die mit der Zunge
am hinteren Ende des vorangegangenen Werkstücks verschmilzt. Zwischen den
aufeinanderfolgenden Werkstücken
wird die Brücke 2 ausgebildet,
die aus dem gleichen Material ist wie die Werkstücke.
-
Die 2 zeigt die zum gleichen
Fertigungsprozess gehörende
Oberflächenbehandlung. Das
von den Werkstücken
gebildete Band wird mit der Rolle 6 der Oberflächenbehandlung
zugeführt. Die
Werkstücke
werden als Band zum Tauchlackiergefäß 7 und von dort zum
Oberflächensprayen 8 und zur
Trockenmaschine 9 überführt. Weitere
beispielhafte Oberflächenbehandlungsschritte,
die 3 veranschaulicht,
sind das Bedrucken 10, das Aufbringen eines Aufklebers
oder Etiketts 11 und das Anbringen eines Erkennungsmusters
mittels Laser. Als letzter Schritt in der Abb. sind zwei Betriebsoptionen dargestellt.
Nach der ersten Option löst
die Laserschneidevonichtung 13 die Werkstücke 15 vom
Band ab, wonach diese so zu behandeln sind, wie Einzelstücke normalerweise
behandelt werden. Nach der zweiten Option werden die fertigen Werkstücke als eine
Rolle 14 weitergewickelt oder zu einem Stapel gebogen,
wodurch sie leicht weiterbewegt und in den Montageschritt eines
komplexeren Produkts eingebracht werden können.
-
Das
Verfahren nach der oben beschriebenen Technik hat sich in der Praxis
jedoch als schwierig herausgestellt, da die aus spritzzugießendem Material
gefertigten, aufeinanderfolgende Werkstücke verbindenden Brücken nicht
für alle
Arbeitsschritte volltauglich sind. Darüber hinaus schränken sie
bei einigen Arbeitsschritten die Behandlung des von den Werkstücken gebildeten
Bands ein.
-
Für Produktionsverfahren,
die auf dem Aushärten
flüssigen
oder viskosen Fertigungsmaterials basieren, ist typisch, dass das
Material den gewünschten
Stellen einer Form über
einen sog. Gießkanal
oder über
Gießkanäle zugeführt wird.
In der Erstarrungsphase befindet sich das Material nach wie vor
auch in den Gießkanälen, so
dass sich für
diesen Teil ein sog. Abguss ausbildet. Eine dünne Materialbrücke verbindet
das eigentliche Werkstück
und den Anguss an einer Stelle miteinander, wo der Gießkanal mit
der Form des eigentlichen Werkstücks
in Verbindung stand. Der Anguss wird häufig bei der Weiterbehandlung
des Werkstücks
genutzt, da zum Beispiel eine die gesamte Werkstückoberfläche betreffende Oberflächenbehandlung
durch Befestigung am Anguss leichter durchführbar ist. Aus der Patentspezifikation
US-5 478 051 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die spritzzugießenden Kunststoffteile
nach dem Gießvorgang
ein Band ausbilden, in dem ein separater Verstärkungsdraht über die
Abgüsse
verläuft
und die aufeinanderfolgenden Teile miteinander verbindet. In der
Spezifikation werden sowohl Ausführungsformen
dargestellt, bei denen der Draht vom selben Material wie die spritzzugießenden Stücke sind,
als auch Formen, bei denen der Draht z.B. eine Metalldraht ist. Ähnliche
Lösungen
werden auch in den Patentspezifikationen Nummer US-4 008 302 und
Nummer US-3 192 298 aufgeführt.
-
Die
oben beschriebenen Lösungen
sind jedoch unter dem Gesichtspunkt der Fertigungstechnik unvorteilhaft,
weil dabei zum Beispiel die Tauchlackierung nicht ausgeführt werden
kann, ohne dass das den Transport unterstützende Band oder sonstiges
Hilfsmaterial vom Lack benetzt wird. In einem solchen Fall wird
im Allgemeinen das Hifsmaterial zum Einweg-Material, da dessen Wiederverwertung auf
schädliche
Weise zu Ablagerungen von Lack in der Vorrichtung führen würde.
-
Mit
der hier in Frage stehenden Erfindung soll ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Fertigung von spritzzugießenden Werkstücken vorgestellt
werden, die eine vielseitige Weiterbehandlung der Werkstücke ohne
eine Einweg-Transportanordnung ermöglichen. Darüber hinaus
sollen die Werkstücke
mit Hilfe der Erfindung exakt auf vorgegebene Positionen in den
verschiedenen Phasen des Produktionsprozesses überführt werden können.
-
Der
Zweck der Erfindung wird erreicht, indem die Werkstücke mit
Befestigungen versehen werden, mit denen die Stücke an die Transportanordnung
angebracht werden derart, dass die Befestigung teilweise lösbar ist,
wodurch die teilweise gelöste
Befestigung ein Drehen des Werkstücks in wenigstens zwei verschiedene
Positionen relativ zur Transportanordnung erlaubt.
-
Das
Verfahren nach der Erfindung umfasst Schritte
- a)
zum Ausbilden eines Werkstücks
durch Spritzgießen
derart, dass während
des Spritzgießens das
Werkstück
an einer vorgegebenen länglichen Transportanordnung
angebracht ist;
- b) zum Weiterbewegen des Werkstücks im Produktionsprozess mittels
der länglichen
Transportanordnung.
-
Das
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es Schritte umfasst
- c) zum teilweisen Lösen der Befestigung des Werkstücks von
der länglichen
Transportanordnung;
- d) zum Drehen des Werkstücks,
welches durch die Befestigung abgestützt ist, die zwischen diesem
und der Transportanordnung verbleibt, in eine Position, in welcher
es im Wesentlichen außerhalb
einer durch die Transportanordnung definierten Ebene liegt.
-
Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die umfasst:
- – eine
Form zur Herstellung von Werkstücken durch
Spritzgießen
- – eine
längliche
Transportanordnung zum Weiterbewegen der spritzgegossenen Werkstücke im Produktionsprozess,
wobei
die Form in der Vorrichtung angeordnet wurde, um Befestigungsteile
an den Werkstücken zum
Anbringen der Werkstücke
an der Transportanordnung auszubilden.
-
Die
Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:
- – Mittel
zum teilweisen Lösen
der Befestigung der Werkstücke
von der Transportanordnung;
- – Mittel
zum Drehen eines solchen Werkstücks, dessen
Befestigung an der Transportanordnung teilweise gelöst wurde,
in eine Position relativ zu der Transportanordnung, in welcher es
im Wesentlichen außerhalb
einer durch die Transportanordnung definierten Ebene liegt.
-
Nach
dem Verfahren werden an den Werkstücken während des Spritzgießens Befestigungsteile
ausgebildet, über
deren Vermittlung die Werkstücke
mit der Transportanordnung verbunden werden, die die Werkstücke zwischen
den verschiedenen Schritten des Produktionsprozesses bewegen soll. Wenigstens
ein Teil der Befestigungsteile werden als lösbare Teile ausgebildet. Die
lösbaren
Befestigungsteile können
auch derart ausgeformt werden, dass sie nach dem Lösen erneut
befestigt werden können. Sind
alle Befestigungsteile befestigt, liegen die Werkstücke relativ
zur Transportanordnung in einer vorgegebenen ersten Position. In
dieser Position können sie
leicht exakt in einem vorgegebenen Produktionsschritt platziert
werden, da die Befestigungsteile, die möglicherweise mit ihnen verbundenen
separaten Positionierelemente sowie solche Elemente der Transportanordnung,
an denen die Befestigungsteile befestigt sind, als mechanische Positionierer
benutzt werden können.
-
Löst sich
ein Teil der Befestigungsteile, kann das Werkstück, abgestützt durch die restlichen Befestigungsteile,
in eine andere Position gedreht werden. Das Werkstück kann
als im Wesentlichen flächenförmig vorgestellt
werden, so dass die Richtung seiner Ebene in der ersten Position
im Wesentlichen die gleiche ist wie die vorgegebene Richtung der durch
die Transportanordnung definierten Ebene. In einer zweiten Position
kann das Werkstück
so gedreht werden, dass die Richtung seiner Ebene deutlich von der
Richtung der durch die Transportanordnung definierten Ebene abweicht.
-
Falls
die nicht lösbaren
Befestigungsteile an einer vorgegebenen Seite des Werkstücks befreit werden,
befindet sich das Werkstück
in seiner zweiten Position größtenteils
in einem recht weiten Abstand zu der durch die Transportanordnung
definierten Ebene, so dass das Stück zum Beispiel in ein ein Oberflächenbehandlungsmittel
enthaltendes Gefäß eingetaucht
werden kann, ohne dass die Transportanordnung in Kontakt mit dem
Oberflächenbehandlungsmittel
gelangt.
-
In
einer als vorteilhafter angesehenen Transportanordnung gibt es eine
oder mehrere band- oder kettenförmige
Transportvorrichtungen, die die Form eines geschlossenen Gelenks
annehmen. Die Vorrichtung wird der Einfachheit halber Kettenanordnug genannt.
An der Kette oder den Ketten befinden sich in regelmäßigen Abständen Befestigungspunkte,
an denen jeweils eine vorgegebene Achse angebracht werden kann.
Die Transportanordnung und die Spritzgießform sind gegeneinander so
platziert, dass, wenn die Form schließt, wenigstens eine Achse in
ihr verbleibt. In diesem Fall werden an dem spritzzugießenden Werkstück die Befestigungsteile ausgebildet,
mit denen es an wenigstens einer Achse befestigt wird. Am vorteilhaftesten
ist es, das spritzzugießende
Werkstück
an zwei aufeinanderfolgenden Achsen zu befestigen, wobei wenigstens
die an der zweiten Achse ausgebildeten Befestigungsteile lösbar sind.
Wird die Befestigung von der einen Achse gelöst, bleibt das Werkstück durch
die andere Achse abgestützt.
Dadurch kann das Stück
um die Achse in die gewünschten
Positionen gedreht werden.
-
Im
Folgenden wird das Verfahren unter Hinweis auf die als Beispiele
angeführten
vorteilhaften Ausführungsformen
und auf die beigefügten
Abbildungen näher
erläutert.
-
1 zeigt die Anordnung, die
durch das Ausbilden des Werkstückbands
gekennzeichnet ist;
-
2 zeigt die Anordnung, die
durch die Oberflächenbehandlung
des Werkstückbands
gekennzeichnet ist;
-
3 zeigt eine Anordnung nach
dem Verfahren;
-
4 zeigt die Seitenansicht
eines Werkstücks
nach dem Verfahren;
-
5a–5c zeigen
optionale Formen der Befestigung;
-
6a–6d zeigen
optionale Achsenquerschnitte;
-
7a–7f zeigen
Befestigungsformen bei einer Achse;
-
8 zeigt das Drehen des Werkstücks relativ
zu der Transportanordnung;
-
9 zeigt einen Produktionsprozess
nach dem Verfahren;
-
10a–10b zeigen
Funktionen der Transferklauen in der Vorrichtung nach dem Verfahren;
-
11a–11b zeigen
Details eines Werkstücks;
-
12 zeigt optionale Platzierungen
des Gießkanals;
-
13a zeigt die Anwendung
des Verfahrens auf das Mehrstufenspritzgießen;
-
13b zeigt die Seitenansicht
von Teilen der Werkstücke
in 13a;
-
14 zeigt ein mit der Behandlung
eines Farbfilms verbundenes Detail;
-
15 zeigt ein optionales,
mit der Behandlung eines Farbfilms verbundenes Detail;
-
16a–16b zeigen
Verfahrensweisen zur Kompensation der Schrumpfung eines Werkstücks und
-
17 zeigt eine Verfahrensweise
für die Verwendung
von Einlegeteilen.
-
Oben
wurde im Zusammenhang mit der Erläuterung zum technischen Stand
auf die 1 und 2 hingewiesen. Im Folgenden
wird bei der Erläuterung
des Verfahrens und seiner vorteilhaften Ausführungs- und Leistungsformen
hauptsächlich
auf die 3–17 verwiesen. In den Abbildungen
werden für sich
gegenseitig entsprechende Teile die gleichen Bezugsnummern verwendet.
-
3 zeigt das Schema zweier
paralleler Transportketten 301 und 302. Die Ketten
verlaufen gegeneinander in gleicher Richtung und setzen sich aus
einer Reihe aufeinanderfolgender, sich gleichender Gelenke 303 zusammen.
Die Ketten sind mit quer an diesen angebrachten Achsen verbunden,
von denen die 3 die
Achsen 304, 305 und 306 zeigt. Der Abstand
zweier aufeinanderfolgender Achsen ist im Wesentlichen konstant.
Die Anordnung, mit deren Hilfe die Achsen an den Ketten befestigt
werden, wird weiter unten näher
beschrieben.
-
In 3 sind des weiteren vier
sich gleichende Werkstücke
dargestellt, die durch Spritzgießen hergestellt wurden. Unter
Bezugnahme auf das Beispiel in 3 wird
angenommen, dass aus jedem Werkstück ein Schutzfenster zum Schutz
einer Anzeige in einem kleinformatigen elektronischen Gerät gefertigt
werden soll. Zu diesem Zweck befindet sich in jedem Werkstück ein halbfertiges
Werkstückteil 307,
dessen gedunkelter Rand 308 das durchsichtige Mittelteil 309 umschließt. Zum
Befestigen der halbfertigen Werkstücke an die Achsen hat jedes Werkstück zwei
obere Befestigungsteile 310 und zwei untere Befestigungsteile 311.
Die Befestigungsteile werden mit einer schmalen Brücke mit
den halbfertigen Werkstücken
verbunden; im Endprodukt gibt es keine Befestigungsteile mehr, denn
diese werden in einem späteren
Schritt des Produktionsprozesses vom halbfertigen Werkstück gelöst, indem
die das Befestigungsteil und das halbfertige Werkstück verbindende
Brücke
abgebrochen wird.
-
4 zeigt ein Werkstück gesehen
aus einer Richtung, die in 3 durch
den Pfeil 312 angezeigt wird. In 4 sind die erste Achse 305,
die zweite Achse 306, das halbfertige Werkstück 307, das
obere Befestigungsteil 310, das untere Befestigungsteil 311 sowie
die ein Befestigungsteil und ein halbfertiges Werkstück verbindende
schmale Brücke 401 dargestellt.
Daneben zeigt die 4 eine
vorteilhafte Form der Befestigungsteile: jedes Befestigungsteil
umfasst an seinem achsenseitigen Ende einen Greifer 402,
der die Achse teilweise umfasst. Der Sachverhalt, dass das obere
Befestigungsteil 310 um die Achse von der anderen Seite
führt als
das untere Befestigungsteil 311, hat für das Verfahren keine einschränkenden
Auswirkungen, doch damit werden bestimmte, weiter unten noch zu
beschreibende Vorteile erzielt. Die Begriffe "oberes" und "unteres" sowie auch die anderen, eine Richtung
anzeigenden Begriffe sollen in diesem Patentantrag lediglich die
Darstellung der Teile in den beigefügten Abbildungen veranschaulichen,
auf das Verfahren haben sie keinen einschränkenden Einfluss.
-
Anstelle
der in 4 dargestellten
Greiferform kann das Ende eines Befestigungsteils, das mit der Achse
verbunden ist, auch auf eine andere Weise geformt werden. Die 5a–5c zeigen
optionale Ausführungsformen: 5a zeigt eine die Achse vollständig umschließende hülsenartige
Form, die wenigstens teilweise in der Phase zerstört werden muss,
in der das Befestigungsteil von der Achse gelöst wird. 5 zeigt ein gabelförmiges Modell, bei dem das
Befestigungsteil die Achse teilweise von zwei Seiten umschließt. In 5c ist eine Variante der
Ausführungsform
des Gabelmodells zu sehen, bei dem einer der Gabelarme 501 kürzer und
schwächer
ausgebildet ist als der andere, so dass er abgebrochen werden kann
derart, dass der zweite Gabelarm verbleibt. Der verbleibende Arm
kann relativ lang ausgelegt werden, so dass er auch für sich allein
eine gut haltende Befestigung ausbildet.
-
Die
Achse muss keinen runden Querschnitt aufweisen und ihr Querschnitt
muss nicht für
die gesamte Länge
der Achse konstant sein. In den 6a sind
optionale Achsenquerschnitte dargestellt, die entweder für die gesamte
Länge der
Achse oder z.B. nur an solchen Stellen der Achse verwendet werden
können,
an denen die Achse mit den Ketten verbunden ist, oder an solchen
Stellen, an denen die Befestigungsteile der Werkstücke mit
der Achse verbunden sind. 6a zeigt
eine durchweg runde, in regelmäßigen Abständen jedoch
gekerbte Achse, 6b eine
Achse mit umführender
Verzahnung, 6c eine
gekerbte Achse und 6d eine
im Querschnitt im Wesentlichen viereckige Achse mit Einkerbungen.
-
Die
Achse kann an verschiedenen Stellen Verformungen umfassen, die das
Verbleiben der Achse in Längsrichtung
in ihrer Position gegen die Ketten hin und/oder das Verbleiben der
zu den Werkstücken
gehörenden
Befestigungsteilen auf ihrer Position gegen die Längsrichtung
der Achse hin erleichtern sollen. Die 7a–7f zeigen einige Beispiele solcher
Verformungen, u.a. Einkerbungen, Verdickungen und deren Kombinationen.
-
Die
Achse kann an den Ketten mit einem lösbaren oder einem festen Verbindungsstück angebracht
sein. Unter dem Gesichtspunkt der Handhabbarkeit eines Werkstücks ist
es von Vorteil, wenn die Achse derart mit den Ketten verbunden ist,
dass sie sich frei um ihre Längsachse
drehen kann. Ist die Befestigung eines Werkstücks an den Achsen teilweise gelöst, und
wird das Werkstück
relativ zur Transportanordnung in eine andere Position gedreht,
kann die Drehung entweder in dem Verbindungsstück zwischen Befestigungsteil
und Achse oder in dem zwischen Achse und Kette erfolgen, je nachdem,
in welchem der beiden eine geringere Reibung wirksam wird. Zwischen
den Gelenken der Kette kann sich ein besonderes Verbindungsteil
mit Loch oder Kerbe für die
Achse befinden, oder ein Teil der Kettengelenke kann so klein sein,
dass für
die Achse gerade nur ein Teil von der Größe des Achsenquerschnitts an
der Öffnung
in der Mitte des Gelenks frei bleibt.
-
Bezüglich der
Ketten ist zu beachten, dass das Verfahren "bei den Ketten" nur eine längliche Form vorraussetzt und
die Möglichkeit,
an ihnen in regelmäßigen Abständen Achsen
anzubringen. "Ketten" können z.B.
Bänder
sein, an denen durch Verleimen oder ein anderes an sich bekanntes
Verfahren in regelmäßigen Abständen Hülsen quer
befestigt werden, in die die Achsen geschoben werden.
-
8 zeigt einen solchen Schritt
des Produktionsprozesses, in dem ein teilweises Lösen der Werkstücke von
der Transportanordnung genutzt wird. Die durch die Transportanordnung
definierte Ebene bzw. die Ebene der Ketten wird von der gestrichelten
Linie 800 veranschaulicht, und der gestrichelte Pfeil zeigt
die Bewegungsrichtung der Transportanordnung an. Ein gegebenes erstes
Werkstück 801 ist
noch an beiden Enden an den Achsen befestigt. Ein gegebenes zweites
Werkstück 802 wurde
gerade gelöst
derart, dass seine unteren Befestigungsteile von der Achse losgedrückt wurden.
Die Greiferform der Befestigungsteile und die ausreichende Elastizität des Produktionsmaterials
bewirken, dass ein gegebenes Befestigungsteil von der Achse "losgeschnappt" und bei Bedarf wieder
an die Achse "angeschnappt" werden kann. Wenn
die unteren Befestigungsteile des Werkstücks 802 gelöst sind,
kann das Werkstück
relativ zu der durch die Transportanordnung definierten Ebene 800 in
eine andere Position gedreht werden. Die Drehbewegung ist durch
den bogenförmigen
Pfeil veranschaulicht. In 8 ist das
Werkstück 803 in
eine Position gedreht, in der die durch das Werkstück definierte
Ebene im Wesentlichen rechtwinklig zu der durch die Transportanordnung
definierte Ebene 800 liegt. In einer solchen Position kann
das Werkstück 803 z.B.
lackiert oder einer sonstigen Oberflächenbehandlung durch Eintauchen in
ein Gefäß, das ein
Oberflächenbehandlungsmittel enthält, unterzogen
werden. Da das halbfertige Werkstückteil verhältnismäßig weit von den Ketten entfernt
ist, werden diese nicht von dem Oberflächenbehandlungsmittel benetzt.
-
In 8 ist im Besonderen dargestellt,
wie bei einem teilweisen Lösen
gerade die unteren Befestigungsteile bzw. die in der Bewegungsrichtung der
Werkstücke
vorderen Elemente von der Achse gelöst werden. Das Verfahren enthält jedoch
diesbezüglich
keine Einschränkungen,
denn das teilweise Lösen
kann auf die jeweils geeignetste Weise erfolgen. In unterschiedlichen
Arbeitsschritten können verschiedene
teilweise Lösevorgänge ausgeführt werden.
-
9 zeigt das Schema eines
Produktionsprozesses, bei dem die oben beschriebenen Lösungen verwendet
werden. Der Kunststoffrohstoff wird durch die Plastifizierungseinheit 901 und
die Schraubvonichtung 902 in eine Form gespeist, die aus
der ersten Formhälfte 903a und
der zweiten Formhälfte 903b besteht.
Beide Formhälften
können in
Relation zur jeweils anderen bewegt werden. Sie werden für den Schritt
des Spritzgießens
zusammengepresst und anschließend
wieder voneinander getrennt. Dadurch kann das spritzgegossene Werkstück aus der
Form gelöst
und vor dem folgenden Spritzgießschritt
wegbewegt werden. Die Ketten 904 bilden ein geschlossenes
Gelenk aus, das mit Hilfe der Richtungs- und Spannungswalzen 905 und 906 zur
Form gebracht wird. Wie bereits festgestellt, durchlaufen die Ketten
selbst im Allgemeinen nicht die Form (auch wenn das Verfahren auch
eine solche Option an sich nicht ausschließt), sondern laufen an beiden
Seiten der Form in einem Zwei-Ketten-System, so dass lediglich eine
gegebene Anzahl von zwischen den Ketten angebrachten Achsen während des
Spritzgießvorgangs
in der Form verbleibt.
-
In
Punkt 907 ist ein von spritzgegossenen Werkstücken ausgebildetes
Band dargestellt. Während
dieses Schritts sind die Werkstücke
mit beiden Enden an den Achsen befestigt. Die Walze 908 hat eine
Löseeinheit 909,
bei der auf eine besondere Weise geformte Walzen die Befestigung
des einen Endes jedes Werkstücks
lösen.
Im Schritt 910 sind die Werkstücke nur an ihrem einen Ende
an der Transportanordnung aufgehängt,
so dass sie in dem Oberflächenbehandlungsgefäß 911 leicht
oberflächenbehandelt
werden können.
Anschließend
können
die Werkstücke
entweder weiterhin an ihrem einen Ende aufgehängt bleiben, oder die im Schritt 909 gelöste Befestigung
kann erneut angebracht werden. Auch ohne eine erneute Befestigung
sorgt die Schwerkraft dafür,
dass in solchen späteren
Schritten des Produktionsprozesses, in denen die durch die Transportanordnung
definierte Ebene senkrecht liegt, die Werkstücke sich an der betreffenden
Ebene ausrichten.
-
9 zeigt die in späteren Behandlungsschritten
erfolgende Trocknung des Oberflächenbehandlungsmittels 912 und
die UV-Härtung 913.
Im Schritt 914 werden die Werkstücke vollständig von der Transportanordnung
gelöst,
und die Ketten nebst Achsen bewegen sich in einer Runde zurück auf die Form
zu. Falls sich die Achsen während
des Prozesses stark verschmutzen, kann zwischen den Schritten 914 und 905 ein
zusätzlicher
Schritt eingefügt werden,
bei dem die Achsen gelöst
und entweder gereinigt und erneut an den Ketten befestigt oder durch neue
saubere Achsen ersetzt werden.
-
Die
Schwerkraft kann auch sonst beim Anbringen der Befestigung zwischen
Werkstück
und Achsen genutzt werden. Das Befestigungsteil, das in einem gegebenen
späteren
Schritt des Produktionsprozesses gelöst werden soll, braucht nicht
mehr als ein Vorsprung zu sein, der dann auf der Achse liegt, wenn
Werkstück
und Transportanordnung sich in einer solchen Position befinden,
in der die sich auf das Werkstück
richtende Schwerkraft den o.e. Vorsprung gegen die Achse drückt. Wenn
sich die Transportanordnung danach in eine andere Position dreht,
z.B. im Vergleich zu der vorherigen in die umgekehrte Position,
bleiben die Werkstücke
an der Achse aufgehängt,
an der sie z.B. mit Hilfe der oben behandelten Greiferformen besser
befestigt sind.
-
Die 10a und 10b zeigen eine vorteilhafte Anordnung
zur Durchführung
des mechanischen Transfers am Betriebspunkt der Spritzgießform. Die Form
besteht aus zwei Hälften 903a und 903b,
die in 10a während des
Spritzgießens
gegeneinander gepresst sind. Ein Spritzgießschritt nimmt im Allgemeinen
einige Sekunden in Anspruch. Während
dieser Zeit bewegen sich die Transferklauen 1001a und 1001b eine
gegebene Strecke zurück:
die Länge
des Transfers ist die gleiche wie der Abstand, in dem die Transportanordnung
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spritzgießschritten bewegt werden muss. Wenn
der Spritzgießschritt
beendet ist und das spritzgegossene Werkstück ist ausreichend ausgehärtet, öffnen sich
die Formhälften
wie in Abb. 10b gezeigt. Während des Öffnens der Formhälften umschließen die
Transferklauen 1001a und 1001b die Ketten und/oder
die Achsen, wonach die Transferklauen den aus Ketten, Achsen und
Werkstücken
bestehenden Gesamtkomplex weiterbewegen.
-
An
einem spritzzugießenden
Werkstück
werden im Allgemeinen Auswurfstifte aus dem gleichen Material wie
das Stück
ausgebildet, die direkt in eine der beiden Formhälften hineinbewegt werden.
Gewöhnlich
handelt es sich um die Formhälfte,
die nicht mit der Plastifizierungseinheit in Kontakt ist und durch die
deshalb kein Produktionsmaterial gedrückt wird (in 10 die untere Formhälfte 903b). Die Auswurfstifte
bewirken, dass das Werkstück
beim Öffnen der
Form an der stiftseitigen Formhälfte
festmacht. Im Zusammenhang mit dieser Formhälfte arbeitet eine Löseeinheit,
die über
die Vermittlung der Auswurfstifte das Werkstück aus der Form drückt. Es
ist vorteilhaft, die in 10 dargestellte
Bewegung der Transferklauen 1001a und 1001b derart
mit dem Öffnen
der Form und der Funktion der Löseeinheit
(in der Abb. nicht gezeigt) zu synchronisieren, dass gleichzeitig
wenn die Löseeinheit
die Auswurfstifte auswirft, die Transferklauen oder wenigstens diese von
ihnen, die sich auf der gleichen Seite der Form wie die Löseeinheit
befindet, die Achsen gleichmäßig und
in dieselbe Richtung drücken.
In dem Fall unterstützt
die Bewegung der Transferklauen das Lösen des Werkstücks aus
der Form und auf das Werkstück wirken
während
dieses Entnahmeschritts keine zusätzlichen mechanischen Spannungen.
-
Die
Auswurfstifte werden am besten in den Befestigungsteilen des Werkstücks platziert,
da nicht beabsichtigt ist, sie am Endwerkstück zu belassen. Die 11a und 11b zeigen, wie die Auswurfstifte 1101 und 1102 vorteilhaft
an den Befestigungsteilen angebracht werden können. Die Befestigungsteile können des
weiteren solche mechanischen Verformungen wie 1103, 1104 und 1105 umfassen,
mit deren Hilfe die Positionierung des Werkstücks in einem späteren Arbeitsschritt
erleichtert wird, wenn nötig.
-
Bisher
fand keine Berücksichtigung,
auf welchem Weg das Produktionsmaterial in das Werkstück gebracht
wird. Das spritzzugießende
Material fließt aus
der Plastifizierungseinheit über
einen gegebenen Gießkanal
in die Form. Mit der Positionierung des Gießkanals relativ zum Werkstück oder
den Werkstücken
kann in bedeutendem Maße
auf die Qualität
der Produkte Einfluss genommen werden, die im Prozess hergestellt
werden. Insbesondere wenn optische Produkte wie Schutzfenster für Anzeigen
gefertigt werden, ist darauf zu achten, dass das Material sich gleichmäßig in der
Form verteilt, die Strömung des
Materials in der Form möglichst
laminar ist, am Werkstück
nach dem Spritzgießvorgang
keine mechanischen Spannungen verbleiben und dass die Oberfläche des
Materials keine Mängel
aufweist.
-
In 12 sind zwei optionale Platzierungen des
Gießkanals
dargestellt. Im oberen Teil der Abbildung ist zu sehen, dass der
Gießkanal 1201 zwischen
zwei nebeneinander liegenden Werkstücken positioniert ist, in der
Mitte des von den Ketten 301 und 302 umgrenzten
Bereichs.
-
Das
aus dem primären
Gießkanal
gespeiste Material fließt
zunächst
in die Strömungskanäle 1202,
die einen relativ großen
Querschnitt aufweisen, damit das Material diese zunächst vollständig füllt, bevor
es über
den plattenförmigen
sekundären Gießkanal 1203 in
das halbfertige Werkstückteil selbst
strömt.
Mit dieser Anordnung wird eine gute laminare Strömung im Stück erzielt. Ein Strömungskanal
sollte an seinem äußersten
Ende länger
geführt werden
als der sekundäre
Gießkanal,
damit das von der Spitze der Plastifizierungseinheit kommende, auf Grund
des vorausgegangenen Spritzgießschritts möglicherweise
oxydierte oder sonst von seinen Eigenschaften her veränderte Material
nicht in das halbfertige Werkstück
strömt.
Darüber
hinaus ist zu beachten, dass bei den Werkstücken die unteren Befestigungsteile 311 sich
an Stellen befinden, die möglichst
weit entfernt sind von der Stelle, an der das Material in das halbfertige
Werkstück
strömt.
Die unteren Befestigungsteile 311 fungieren als Lufttaschen, über die
die gasförmigen
Stoffe aus der Form vor dem Produktionsmaterial entweichen können. An den
Befestigungsteilen 311 endet auch solches Material, das
als erstes in die Form strömte
und dessen Abkühlung
an der Oberfläche
der Form während
der Strömung
Oberflächenfehler
verursachen kann. Bei den unteren Befestigungsteilen spielen diese
Fehler keine Rolle, da sie nicht in das Endprodukt bzw. halbfertige
Werkstück
eingehen.
-
Weiter
unten in 12 ist ein
optionaler Positionsort 1210 des Gießkanals dargestellt. Der Kanal ist
nun in der Mitte einer von vier Werkstücken gebildeten Gruppe positioniert,
so dass während
eines Spritzgießschritts
vier Werkstücke
gleichzeitig hergestellt werden können. Das Material strömt über die Kanäle 1211 und 1212 in
die Werkstücke.
Damit der Gießkanal
nahe der Achse die Ausbildung von Befestigungsteilen und das teilweise
Lösen der
Werkstücke
von der Transportanordnung in späteren
Schritten des Produktionsprozesses nicht stört, ist es für diesen
Fall von Vorteil, einen sog. Heißgießkanal einzusetzen. Dadurch
verbleibt an der Stelle des Gießkanals 1210 kein
Material in den Werkstücken.
Der Heißgießkanal kann
bis zu den halbfertigen Werkstücken
geführt
werden, wodurch auch an der Stelle der Kanäle 1211 und 1212 kein
Material verbleibt. Ebenso kann die nach Art der Kanäle 1210, 1211 und 1212 positionierte
Verlaufsbahn des Materials gestaltet werden derart, dass das Material
zunächst
in einen gegebenen Strömungskanal
strömt
und von dort erst über
einen gegebenen sekundären
Gießkanal
in das halbfertige Werkstück,
wodurch eine gute laminare Strömung
in diesem Stück
erzielt wird.
-
Eine
auf Achsen basierende Transportanordnung, bei der außerdem möglicherweise
Auswurfstifte zur Ausrichtung verwendet werden, eignet sich ganz
besonders zur Durchführung
von Mehrstufenspritzgießen,
also einen Produktionsprozess, bei dem ein gegebenes Werkstück im Ergebnis
zweier oder mehrerer voneinander unabhängiger Spritzgießschritte
ausgebildet wird. Im Folgenden wird die Anwendung des Verfahrens
auf einen beispielhaften zweistufigen Spritzgießprozess erläutert, bei
dem zweifarbige Schutzfenster für
Anzeigen von Mobiltelefonen hergestellt werden.
-
13a zeigt zwei aufeinanderfolgende Werkstücke in einem
von aufeinanderfolgenden Werkstücken
gebildeten Band, bei dem zwischen den Werkstücken zwei Ketten 301 und 302 verwendet
werden.
-
In
der Abbildung verläuft
das Band von oben nach unten. Das obere Werkstück hat die erste Spritzgießstufe durchlaufen
und das untere Werkstück
außerdem
noch die zweite Spritzgießstufe.
Im oberen Werkstück
zeigt die Schräglinierung
Material an, das in der ersten Spritzgießstufe spritzgegossen wird,
während
im unteren Werkstück
die Schräglinierung
Material anzeigt, das in der zweiten Spritzgießstufe spritzgegossen wird.
-
Im
oberen Werkstück
befinden sich zwei ringförmige
halbfertige Werkstücke 1303 und 1304, in
die Material über
den Gießkanal 1305,
der in der Mitte des von Hilfsdrähten
umgrenzten Bereichs angebracht ist, gespeist wurde. Der "Hintergrund" der Form, also das
Teil, durch den kein Material gespeist wird, weist auch Vertiefungen
auf, aus denen die Auswurfstifte 1308 am Werkstück ausgebildet
werden. Zwecks Vereinfachung sind in der Abbildung lediglich einige
Auswurfstifte dargestellt, doch können diese selbstverständlich auch
in anderen Teilen der Werkstücke
vorkommen.
-
Im
unteren Werkstück
ist in das jeweils in der ersten Stufe ausgebildete ringförmige halbfertige Werkstück ein einheitliches
Mittelteil 1313 und 1314 spritzgegossen worden.
Das Material wurde in die Mittelteile gebracht über den in der Mitte des von Hilfsdrähten umgrenzten
Bereichs gelegenen primären
Gießkanal 1315, über die
sekundären
Gießkanäle 1316 und 1317 sowie über die
zwischen diesen positionierten Strömungskanäle 1318 und 1319.
Für die sekundären Gießkanäle ist in
der ersten Spritzgießstufe
an einer vorgegebenen Stelle am Rand der ringförmigen halbfertigen Werkstücke ein
Freiraum gelassen. Desgleichen sind in der ersten Spritzgießstufe an
vorgegebenen Stellen am Rand der ringförmigen halbfertigen Werkstücke Lufttaschen
gelassen, an denen in der zweiten Spritzgießstufe die Zungen 1320 ausgebildet
werden. Mit dem Einsatz der Lufttaschen soll für den Zentralteil die bestmögliche optische
Qualität
erzielt werden. Typischerweise ist das in der ersten Spritzgießstufe zu
verwendende Material undurchsichtig, und ein Freiraum für die sekundären Gießkanäle 1316 und 1317 sowie
die Lufttaschen 1320 wird auf dessen Rückseite gelassen, so dass das
in den sekundären
Gießkanälen und
in den Lufttaschen während
der zweiten Spritzgießstufe sich
aushärtende
Material nicht zum Vorschein kommt. 13b zeigt
einen Längsschnitt
der Werkstücke
auf der von der gestrichelten Linie 1321 angezeigten Ebene.
-
Spritzgießen ist
als Arbeitsverfahren dadurch gekennzeichnet, dass man damit äußerst maßgenaue
Stücke
anfertigen kann. Bei einigen Anwendungen können, wenn die Stücke stark
schrumpfen, die in der ersten Spritzgießstufe ausgebildeten Auswurfstifte 1308 für eine exaktere
Positionierung der Werkstücke
in der zweiten Spritzgießstufe
verwendet werden. Andererseits gewährleisten die Achsen und die
an ihnen haftenden Transferklauen, dass die Werkstücke auf
sehr handliche, exakte und praktische Weise von einer Spritzgießstufe zur
nächsten bewegt
werden können.
Mit der Ausführungsform nach 13a können sogar komplizierte ineinandergreifende
Formen, Rotationsformen oder linear zwischen den Arbeitsschritten
sich bewegende Formen, die das Mehrstufenspritzgießen traditionell
voraussetzte, ausnahmslos vermieden werden.
-
Bei
dem Verfahren kann eine zweigehäusige Form
verwendet werden, dessen oberes Gehäuse zur Herstellung ringförmiger halbfertiger
Werkstücke in
der ersten Spritzgießstufe
ausgelegt ist, und deren unteres Gehäuse für die Fertigung von Zentralteilen in
der zweiten Spritzgießstufe
ausgeformt ist. Selbstverständlich
können
auch zwei separate Formen eingesetzt werden, die im Prozess hintereinander
angeordnet werden. Das Verfahren begrenzt in keiner Weise die Anzahl
der aufeinanderfolgenden Spritzgießstufen beim Mehrstufenspritzgießen, so
dass anstelle einer zweigehäusigen
Form oder von zwei aufeinanderfolgenden Formen auch mehrgehäusige Formen
oder mehrere separate Formen eingesetzt werden können.
-
Der
Prozess nach 13a kann
sehr leicht auf ein Einstufenspritzgießen umgelegt werden derart,
dass eine zweigehäusige
Form verwendet wird (oder zwei aufeinanderfolgende eingehäusige Formen),
deren Gehäuse
gleich sind, und nach jedem Spritzgießen das von aufeinanderfolgenden
Werkstücken
gebildete Band zwei Werkstücke
lang vorwärts
bewegt wird. Produktionstechnisch ist es von besonderem Vorteil,
wenn dieselbe Spritzgießvorrichtung
lediglich durch Auswechseln einer Form/von Formen zur Herstellung
verschiedener Produkte eingesetzt werden kann.
-
Eine
exakte Positionierung ist auch bei andersgearteten Schritten des
Produktionsprozesses von Nutzen. Solche sind z.B. das Anbringen
von Farbfilmen an Werkstücke
oder die Behandlung von an Werkstücken angebrachten Farbfilmen.
Bei einem bekannten Verfahren zum Auftragen eines Farbfilms auf
ein spritzzugießendes
Produkt wird der Farbfilm vor dem Spritzgießen in die Form eingelegt,
und das Material wird mit dem Farbfilm während des Aushärtens verbunden.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass, obwohl der Farbfilm durchsichtige
Bereiche zum Ausbilden von durchsichtigen Stellen aufwiese, z.B.
die zwischen dem Schutzfenster einer Anzeige, dem Film und dem spritzzugießenden Material
auftretende Reibung und deren unterschiedliche Wärmeausdehnungseigenschaften
die optische Qualität des
durchsichtigen Bereichs im Endprodukt vermindern.
-
14 zeigt ein Schema der
Form 1401, die von ihrer Größe her einer dreigehäusigen Mehrstufenspritzgießform entspricht.
Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
ist von der Form nur die Hintergrundseite zu sehen, d.i. die Seite,
die nicht auf der Seite der Plastifizierungseinheit liegt. Im ersten
Gehäuse 1402 werden
die Teile des Werkstücks
spritzgegossen, auf deren Oberfläche
im Endprodukt ein Farbfilm 1403 verbleiben soll. Zu diesem
Zweck wird der Farbfilm 1403 auf eine an sich bekannte
Weise als langes Band in die Form gefahren. Im dritten Gehäuse 1404 wird
ein solches Teil des Werkstücks spritzgegossen,
das durchsichtig bleiben soll, d.h. dessen Oberfläche im fertigen
Produkt zumindest kein farbiges Filmteil aufweisen darf. In der
Form ist jedoch kein zweites bzw. mittleres Gehäuse vorhanden, anstelle dessen
befindet sich in diesem Bereich 1405 ein Laserschneidekopf,
der das Farbfilmteil von dem halbfertigen Werkstück abschneidet, das an der Stelle
des durchsichtigen Teils verbliebe. Zum Entfernen von überzähligen Teilen
eines Farbfilms können neben
dem Laserschneiden auch andere an sich bekannte Verfahren verwendet
werden.
-
15 zeigt das Schema eines
anderen Verfahrens zum Hinzufügen
einer Farbfilmbedruckung auf die Werkstücke. Das von an Achsen befestigten
Werkstücken
gebildete Band 1501 bewegt sich in der Abbildung von links nach
rechts. An einem gegebenen Punkt des Produktionsprozesses ist ein Schneide-
und Druckkopf 1502 derart platziert, dass zwischen diesem
und dem Werkstückband 1501 das Farbfilmband 1503 verläuft. Erreicht
ein gegebenes Werkstück
den Schneide- und Druckkopf 1502, führt dieser eine senkrechte
Bewegungsserie aus, während
derer die Schneidemesser 1504 vom Farbfilmband 1503 ein
Stück von
gewünschter
Form und Größe abschneiden,
wonach die Druckflächen 1505 dieses
an die Oberfläche
des Werkstücks
festdrücken. An
der unteren Fläche
des Farbfilms befindet sich ein Klebstoff, mit dessen Hilfe das
gewünschte
Farbfilmmuster auf das Werkstück
aufgeklebt wird. Die auf Achsen basierende Transportanordnung gewährleistet,
dass die Werkstücke
exakt unter den Schneide- und Druckkopf 1502 positioniert
werden, so dass der Farbfilm sehr präzise nur auf die gewünschten
Stellen am Werkstück
aufgeklebt wird.
-
Weiter
oben ist nicht berücksichtigt
worden, dass die spritzgegossenen Stücke beim Abkühlen bis zu
einem gewissen Grad schrumpfen. Da das Spiel der Achsen in den Ketten
konstant ist, verursacht das Schrumpfen eines an zwei aufeinanderfolgenden Achsen
befestigten Werkstücks
gegen die Achsen hin in senkrechter Richtung Spannungen am Werkstück, an den
Achsen und den Ketten. Die 16a, 16b und 16c stellen einige solche Anordnungen
dar, mit deren Hilfe den schädlichen
Wirkungen einer Schrumpfung vorgebeugt werden kann. In 16a wurde an dem sich im
Werkstück
befindenden Befestigungsteil eine Krümmung 1601 oder eine
andere mechanische Verformung ausgebildet, deren Festigkeitseigenschaften
so beschaffen sind, dass sie sich dann ausdehnt, wenn das Werkstück schrumpft.
Dadurch wird der Einfluss des Schrumpfens auf ein gegebenes Werkstück kontrolliert
eingeschränkt. 16b zeigt die Muffe am Ende
der Achse 305, die deren Befestigen an der Kette dient;
das Muffenteil 1602 ist aus flexiblem Material gefertigt
und gibt dann nach, wenn das Werkstück schrumpft. 16c zeigt das sich in der Kette befindende
Befestigungsteil, in dessen länglichem
Loch 1603 sich die Achse 305 eine gegebene Strecke
lang in Längsrichtung
der Kette frei bewegen kann.
-
Weiter
oben sind lediglich solche Ausführungsformen
beschrieben worden, bei denen es zwei Ketten gibt und die zwischen
diesen verlaufende Achse einheitlich ist. Es kann auch eine Ausführungsform
des Verfahrens präsentiert
werden, bei der es nur eine Kette gibt, wenn die Achsen ausreichend
stark daran befestigt werden können.
Darüber hinaus
können
Ausführungsformen
des Verfahrens angeboten werden, bei denen drei oder mehr Ketten parallel
laufen. Zwischen den verschiedenen Ketten können abhängig von den eingesetzten Formen ähnliche
oder verschiedene Produkte spritzgegossen werden.
-
17 zeigt das Schema einer
Lösung,
bei der die zwischen zwei Ketten verlaufende Achse nicht einheitlich
ist, sondern aus zwei Achsenabschnitten 1701 und 1702 besteht.
An beiden Abschnitten an dem Ende, das auf der Seite des Werkstücks liegt,
ist eine Befestigungsausformung angebracht, in die vor dem Spritzgießen ein
gegebenes Einlegeteil 1703 platziert wird, das z.B. aus
Metall oder hartem Kunststoff sein kann. Wenn das Werkstück 1704 spritzgegossen
wird, wird das Material während
der Aushärtung
an den Einlegeteilen 1703 derart befestigt, dass nach dem
Spritzgießen
die Befestigung zwischen Werkstück
und Achse wenigstens teilweise über
die Vermittlung des Einlegeteils erfolgt.
-
Die
oben vorgestellten Ausführungsformen des
Verfahrens sind lediglich Beispiele und sie haben keinen einschränkenden
Einfluss auf das Verfahren. In unterschiedlichen Zusammenhängen sind
verschiedene, das Verfahren ergänzende
Eigenschaften präsentiert
worden; diese zusätzlichen
Eigenschaften können
frei zu verschiedenen Kombinationen verknüpft werden.