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Verfahren und Werkzeuge zum Herstellen von gespritzten, mit Teilungen
versehenen Körpern und hiernach hergestellter Maßstab
Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zum Herstellen von gespritzten Körpern mit vertieften Teilungen,
wie z. B. Maßstäben, Rechenstäben, Skalen usw., und auf die hierzu erforderlichen
Werkzeuge.
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Es ist bereits bekannt, Körper wie Maßstäbe, Rechenstäbe usw. in
einem hierfür geeigneten Profil aus Kunststoff oder Metall zu spritzen und nachträglich
eine Skala auf ihnen aufzuzeichnen oder einzugravieren. Auch ist bereits vorgeschlagen
worden, solche Körper mit erhabener Teilung zu versehen und diese bereits beim Spritzen
des Körpers in demselben Vorgang mit aufzubringen.
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Ermöglicht wird dies durch die Benutzung von Spritzwerkzeugen, bei
denen die betreffende Skala und gegebenenfalls auch die zugehörigen Zahlen in spiegelverkehrter
Anordnung in die formgebende Fläche des Werkzeugs eingraviert sind.
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Demgegenüber werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Körper aus
Kunststoff oder Metall, die mit einer Skala versehen werden sollen, in der Weise
gespritzt, daß der Körper und eine auf ihm angebrachte Teilung vertiefter Art in
einem einzigen Spritzvorgang hergestellt werden. Ein solches Verfahren bedarf besonderer
Mittel, da es nicht möglich ist, die formgebende Oberfläche des Spritzwerkzeuges
mit erhabenen Teilstrichen zu gravieren.
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Erfindungsgemäß wird daher ein Spritzwerkzeug benutzt, bei welchem
die Teilung erhaben darstellende Stahlmesser in der Teilung entsprechenden Abständen
nebeneinander angeordnet sind und
wobei die Messer im Preßwerkzeug
unter Berücksichtigung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Werkzeug- und
des Spritzmaterials in solchen Abständen angeordnet werden, daß der gespritzte Körper
nach der Abkühlung von seiner Spritztemperatur die bei der Gebrauchstemperatur richtige
Teilung aufweist.
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Der hierfür richtige Abstand der Messer läßt sich ohne weiteres berechnen,
wenn die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Materialien bekannt sind.
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Die Erfindung geht dabei von folgenden Erwägungen aus.
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Nachdem das Spritzmaterial, gleichgültig um welches es sich handelt,
in das erwärmte Preßwerkzeug eingespritzt ist und der ganze Innenraum des Werkzeuges
damit ausgefüllt ist, folgt der Abkühlvorgang. Bei der Abkühlung schwindet sowohl
das Werkzeug als auch das Werkstück. Während dieses Schwindungsvorganges bleiben
die eingeformten Teilstriche im Werkstück jeweils an der Stelle, die durch die Lage
der einzelnen Teilungsmesser des Preßwerkzeuges bestimmt ist. Die Lage der einzelnen
Teilstriche folgt nämlich bei der Abkühlung zwangläufig genau der jeweiligen Lage
der einzelnen Teilungsmesser. Wenn nun der Werkstoff des Werkstückes stärker schwindet
als das Werkzeug, so ändert sich an dieser Tatsache nichts. Lediglich hat die stärkere
Schwindung des Werkstoffes des Werkstückes gewisse geringfügige Verwerfungen zwischen
den einzelnen Schneidmessern zur Folge.
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Nachdem sich das Werkstück um eine solche Temperatur abgekühlt hat,
daß es praktisch nicht mehr verformbar ist, wird das Werkstück dem Preßwerkzeug
entnommen. Es folgt dann also eine weitere Abkühlung des Werkstückes außerhalb des
Preßwerkzeuges, so daß dieses die weitere Schwindung des Werkstückes bei der weiteren
Abkühlung nicht mehr beeinflussen kann. Bei Raumtemperatur kommt die Schwindung
zum Stillstand. Die Differenz zwischen den einzelnen Teilstrichen der Millimeterteilung
liegt in der Größenordnung von etwa 1/ioo mm.
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Es ist nun zu fordern, daß bei Erreichen der üblichen Raumtemperaturen
die Teilungsstriche die bei dem gebrauchsfertigen Werkstück gewünschte Lage eingenommen
haben. Daraus folgt, daß die gesamte Schwindung des Werkstückes berücksichtigt werden
muß. Nun erfolgt das Schwinden, wie aus vorstehendem hervorgeht, in zwei Phasen.
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In der ersten Phase schwinden Werkzeug und Werkstück gemeinsam, wobei
die Schwindung des Werkzeuges maßgebend ist für die Lage der Teilstriche nach Beendigung
der ersten Phase. In der zweiten Phase schwindet das Werkstück allein, so daß in
diesem Fall lediglich der Wärmeausdehnungskoeffizient des Spritzmaterials von Bedeutung
ist. Eine Umrechnung des Abstandes der Messer gegenüber dem gewünschten Abstand
der Teilstriche der Teilung läßt sich vermeiden, wenn, wie die Erfindung weiter
vorsieht, als Werkzeugmaterial Legierungen Verwendung finden, die mindestens annähernd
den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie der zu verspritzende Werkstoff
aufweisen. Als Werkzeugmaterial können dabei z. B. Nickelstähle Verwendung finden,
wenn Metallstäbe hergestellt werden. In diesem Falle entspricht die beim Abkühlen
des gespritzten Körpers eintretende Schrumpfung genau der Ausdehnung, die das Spritzwerkzeug
beim Erwärmen erfahren hat, und somit muß auch die beim Spritzen erhaltene Teilung
genau derjenigen entsprechen, wie sie durch die Messeranordnunggegeben ist.
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Handelt es sich bei der Herstellung der gespritzten Körper um solche
von nicht zu geringer Dicke, so kann das Einführen des zu verarbeitenden Spritzmaterials
in die Spritzform an nur einer Stelle erfolgen, und zwar wird erfindungsgemäß die
Zuführung in der Mitte des zu spritzenden Körpers vorgenommen, um eine möglichst
gleichmäßige Verteilung über die ganze Länge des Spritzkörpers zu erzielen.
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Bei dünneren Körpern erfolgt die Zuführung des Spritzmaterials erfindungsgemäß
an mehreren über die Länge des Maßstabgliedes verteilten Stellen, da sonst die für
die Feinheit der Formung erforderliche Gleichmäßigkeit in der Verteilung des Spritzmaterials
in der Spritzform nicht zu erreichen ist.
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In dem zur Herstellung der gespritzten Körper mit vertieften Skalen
erforderlichen Spritzwerkzeug werden die erforderlichen Stahlmesser mit zwischengelegten
Stahlplatten in dem sich durch eine einfache Rechnung ergebenden Abstand nebeneinander
angeordnet und mit den Stahlplatten zusammen durch geeignete Vorrichtungen zusammengehalten.
Sind die Platten und Messer mit genau übereinanderliegenden Lochungen versehen,
so kann dies z. B. durch einen oder mehrere sie durchsetzende Schraubbolzen erfolgen,
die am einen Ende mit ihrem Schraubenkopf und am anderen mit einer Gewindemutter
auf die Abschlußplatten drücken, zwischen denen das Magazin eingespannt liegt.
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Für Maßstäbe, bei denen außer der Teilung auch Zahlen neben dieser
erforderlich sind, ist zum Spritzen ein weiteres Formstück erforderlich, auf dessen
formgebender Oberfläche die Zahlen spiegelverkehrt und erhaben aufgraviert sind.
Da diese Zahlen bei Maßstäben in der Regel neben der Skala angebracht sind, so muß
ein solches Formstück in der Spritzform neben dem aus den eingespannten Messern
und Platten bestehenden Magazin angeordnet sein. Bei Maßstäben mit doppelter Teilung
ist ein Anbringen in Form einer Leiste zwischen zwei Plattenmagazinen zweckmäßig
oder, falls nur ein Plattenmagazin verwendet werden soll, dessen Gestaltung in U-Form,
wobei dann die zum Spritzen der Zahlen erforderliche Kopfleiste in dem Raum zwischen
den beiden Schenkeln des U-förmigen Magazins untergebracht wird. Diesen für die
Oberflächengestaltung des Maßstabes wesentlichen Formstücken gegenüber liegt dann
ein Kernstück, das gleichfalls als Leiste ausgeführt sein muß und in welchem zweckmäßig
der oder die Zuführungskanäle für den Spritzstoff vorgesehen sind.
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Die Kernstücke einerseits und die Kopfleiste mit dem Plattenmagazin
andererseits bilden je eine
Hälfte des Spritzwerkzeuges. Diese beiden
Hälften werden zweckmäßig in gleitbar angeordneten Gesenkbacken untergebracht, die
dann durch eine Presse dicht abschließend gegeneinandergedrückt werden.
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Handelt es sich um Maßstäbe, die auf jeder ihrer beiden Seiten Teilungen
aufweisen, so muß die Preßform aus zwei einander versetzt gegenüber liegenden Plattenmagazinen
bestehen, neben denen, falls auch Zahlen auf dem Maßstab angegeben werden sollen,
die Formstücke für die Zahlenwiedergabe liegen.
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Nach dem beschriebenen Verfahren können Skalenkörper verschiedenster
Form hergestellt werden. Als besonders zweckmäßig hat sich gemäß der Erfindung eine
Maßstabform mit zwei im Winkel von ungefähr go0 gegeneinander angeordneten Schenkeln
erwiesen, die sich nach der Scheitellinie des Winkels hin zu einer durchlaufenden
Griffleiste vereinigen. Ein solcher Maßstab ist sehr leicht und infolge der durchlaufenden
Griffleiste sehr bequem zu handhaben.
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Wird dieser Maßstab sowohl zum Zeichnen mit Bleistift wie auch zum
Zeichnen mit Tusche benutzt, so wird er zweckmäßig so geformt, daß einer seiner
beiden Schenkel nur mit seiner Innenkante auf der Zeichnungsebene aufliegt.
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Die Erfindung ist in beispielsweisen Ausführungsformen in den Fig.
I bis g dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 ein Schaubild eines mit der vertieften
Meßskala gespritzten Maßstabes, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Maßstab, Fig. 3 eine
Vorderansicht einer Teillänge des Maßstabes, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie
IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 ein Spritzwerkzeug für Maßstäbe gemäß Fig. I im Querschnitt,
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 einen Schnitt nach
der Linie VII-VII der Fig. 5, Fig. 8 eine Draufsicht auf die Innenfläche einer Backe
des Spritzwerkzeuges und Fig. g Onerschnitte verschiedener als Maßstäbe geeigneter
Spritzkörper.
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In den Fig. I bis 4 ist ein Maßstab in einer beispielsweisen Ausführungsform
dargestellt, in der er nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit vertiefter Skala
in einem einzigen Spritzvorgang hergestellt werden kann.
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Das Werkzeug nach den Fig. 5 bis 8 besteht aus zwei Gesenkbacken
I, 2, die mit ihren Augen 3, 4 und 5, 6 auf zwei Führungsbolzen 7, 8 gleitbar angeordnet
sind. In der Gesenkbacke I liegt die Kernleiste g dicht passend eingebettet, deren
nach dem Spritzraum 10 gerichtete profilierte Oberfläche dem Profil des von unten
gesehenen Maßstabes gemäß Fig. 4 entspricht. Die Kernleiste g ist in der Mitte durchbohrt
und mit einem Innengewinde zum Einschrauben des Rohrnippels I 1 versehen, der genau
mit der Auflagefläche der Kernleiste g in der Gesenkbacke I abschließt. Dem Rohrnippel
ist eine Dichtungsscheibe I2 vorgelagert. Auf diese setzt sich ein von der Spritzpresse
kommendes Rohr I3 zur Zuführung des Spritzmaterials auf. Die Kernleiste g ist durch
Schrauben 26 und 26' in der Gesenkbacke I befestigt.
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In der Gesenkbacke 2 sind die U-förmig ausgeschnittenen Messer I4,
welche eine den Teilstrichen entsprechende Stärke haben, mit dazwischenliegenden
Stahlplatten I5 angeordnet. Diese Scheiben sind auf zwei Bolzen I6, I6' aufgesteckt,
und das so entstandene Plattenmagazin wird durch zwei Abschlußplatten 25 und 25'
zusammengehalten, zwischen denen mittels auf den Enden der Bolzen I6, I6' angebrachter
Muttern I7, I7' das Plattenmagazin fest eingespannt wird.
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In den Innenraum des U-förmigen Scheibenmagazins ist die Kopfleiste
I8 eingelegt, deren Innenprofil der Gestaltung des oberen Teiles des Maßstabes nach
Fig. I entspricht. Sie ist mit den Nasen 19 und I9' in entsprechenden Nuten der
Gesenkbacke 2 fest gelagert. Auf der profilierten Oberfläche der Kopfleiste I8 sind
die Meßzahlen des Maßstabes in Spiegelschrift erhaben aufgraviert. Das Plattenmagazin
wird in der Gesenkbacke dadurch festgehalten, daß die Nasenpaare 20, 20 seiner Schlußplatten
25, 25' nach Art von Nut und Feder in entsprechende Aussparungen in den Gesenkbacken
2 eingesetzt sind. Die Gesenkbacke 2 wird durch einen aufgesetzten Deckel 2I mit
den beiden Schraubenpaaren 22, 22 und 23, 23' verschlossen und damit sowohl das
Scheibenmagazin I4, 15 wie auch die Kopfleiste I8 innerhalb der Gesenkbacke in eine
unverrückbar feste Lage gebracht.
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Die Messer 14 überragen die zwischen ihnen angeordneten Stahlplatten
15 mit einer der Länge der Teilstriche entsprechenden Kante nur an den schrägen
Teilstrichebenen 24 und 24', und zwar so, daß die Messer 14 aus der durch die Platten
I5 gebildeten Spritzebene entsprechend der Teilstrichtiefe herausragen. Somit ergibt
sich am gespritzten Körper eine vertiefte Teilung, deren Teilstriche genau der Lage
und Länge der die Spritzfläche überragenden Messer 14 entsprechen. Zum Gebrauch
des Spritzwerkzeuges werden die beiden Gesenkbaden mittels einer Preßvorrichtung
dicht aufeinanderliegend eingespannt. Alsdann erfolgt nach entsprechender Aufheizung
des Spritzwerkzeuges das Einpressen der schmelzflüssigen Spritzmasse durch die Rohre
I3, II unter hohem Druck.
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In Fig. 9 sind Querschnitte von Spritzkörperformen dargestellt, die
sich insbesondere für Maßstäbe eignen und die sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
zusammen mit einer vertieften Teilung in einem Arbeitsgang spritzen lassen.