EP3606719A1 - Spritzgusswerkzeug und verfahren zur herstellung eines spritzgusserzeugnisses mit einem langen, dünnen kanal - Google Patents

Spritzgusswerkzeug und verfahren zur herstellung eines spritzgusserzeugnisses mit einem langen, dünnen kanal

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EP3606719A1
EP3606719A1 EP18713983.7A EP18713983A EP3606719A1 EP 3606719 A1 EP3606719 A1 EP 3606719A1 EP 18713983 A EP18713983 A EP 18713983A EP 3606719 A1 EP3606719 A1 EP 3606719A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
cavity
pin
injection molding
core
molding tool
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18713983.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf MÜHLEMANN
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Fostag Formenbau AG
Original Assignee
Fostag Formenbau AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Fostag Formenbau AG filed Critical Fostag Formenbau AG
Publication of EP3606719A1 publication Critical patent/EP3606719A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29L2023/00—Tubular articles
    • B29L2023/22—Tubes or pipes, i.e. rigid

Definitions

  • This invention relates to an injection molding tool and to a method of manufacturing injection molded products having long, thin channels.
  • Injection molding tools for manufacturing injection molded products typically comprise a die holding plate having at least one cavity-forming die and a core holding plate having at least one core-forming core-forming core unit.
  • the die typically defines an outer surface of the injection molded article.
  • the core typically defines an inner surface of the injection molded article.
  • a correspondingly long, thin core pin is required.
  • the minimum diameter of the core pin - and thus the minimum diameter of the channel - is limited because too thin a core pin is not sufficiently rigid and is pushed away during injection of the plastic melt from the central location in the die. This pushing away leads to uneven wall thicknesses of the channel up to breakthroughs in the channel wall when the core pin is pressed against the die wall.
  • An object of the invention is to provide an injection molding tool and a method, with which injection molded products with elongated, thin channels can be produced.
  • the injection molding tool having a cavity-forming die and a cavity-forming core pin, which together form at least a part of a cavity, comprises at least one core centering device for centering and supporting the core pin.
  • the core centering device comprises at least one retaining pin guided in a bore of the cavity-forming die, which in a retracted position contacts the core pin with an end face and retracts in an extended position such that the end face does not protrude beyond an inner surface of the cavity-forming die in which the Bore ends.
  • a pushing away of the core pin can be prevented by the retaining pin abuts against the core pin and so supports them in a centered position within the die.
  • the production of injection molded products having long, thin channels is made possible by placing the retaining pins in the extended position or a partially extended position shortly before the injection process is completed, in which the end face is spaced from the core pin and completely protrudes beyond the inner surface of the cavity forming die , to be pulled. At this point, the cavity is almost completely filled around the core pin. The still liquid melt fills the gaps created by the extension of the retaining pins and the spraying process is completed. Subsequently, the fuel product can be removed from the mold. If the retaining pin is in the partially extended position, this is pulled before demolding in the fully extended position.
  • the cavity-forming die in the region of the bore can be designed such that the end face of the retaining pin terminates flush with the cavity-forming surface of the die in an extended position so that no undercut is formed on the injection molded article or cavity-forming die in the demolding direction of the injection molded article.
  • the end surface may be shaped complementarily to a contact surface of the core pin and the shape of the border of the contact surface of the retaining pin may correspond to the shape of the border of the bore on the cavity-forming surface of the die.
  • the retaining pin may have a front end with a concave recess for forming the end face and an inner radius of the end face of the retaining pin may be complementary to the outer radius of the core pin in the region of the contact surface. That the end face has an inner radius, which corresponds to the outer radius of the core pin and so can contact the core pin over the entire surface.
  • the cavity-forming die can have a depression, preferably a groove aligned parallel to the core pin, whose inner radius in the region of the bore corresponds to the outer radius of the core pin in the region of the contact surface.
  • the injection molding tool may include two core centering devices each having a retaining pin.
  • the retaining pins are coaxially aligned and arranged diametrically with respect to the longitudinal axis of the core pin, so that the core pin is held by two opposite sides. Pushing away is hardly possible anymore.
  • the core pin is very long or very thin, several core centering devices may be arranged one after the other in the longitudinal direction of the core pin, or the core centering device has two retaining pins arranged one after the other in the longitudinal direction of the core pin.
  • the retaining pin may be slidably disposed at right angles to the core pin.
  • the core centering device may include a front stop for limiting the retracted position of the retaining pin and / or a rear stop for limiting the extended position of the retaining pin.
  • the core centering device may include a sensor, preferably a contact sensor, which detects the extended position of the retaining pin. This can ensure that the tool is opened only after complete extension of all retaining pins.
  • the core pin is slightly conical in shape so that it can easily be pulled out of the injection molded product.
  • the core pin may be held at one or both ends when the tool is closed.
  • the invention further relates to an injection molded product having a channel formed by a core pin made with the above-described injection molding tool.
  • the injection-molded product may have an elongated, preferably tubular, channel portion, on the outside of which a projection extending in the axial direction of the channel portion, for. B. in the form of a rib, wherein the outer radius of the projection corresponds to the inner radius of the channel portion perpendicular to the longitudinal axis of the channel.
  • the ribs may vary in length.
  • the ribs / projections may be arranged offset laterally relative to the longitudinal axis.
  • the channel of the injection-molded product can be formed continuously with axial through openings on both sides or it can have a lateral passage opening on one side.
  • the invention further relates to a method of manufacturing an injection molded product having an elongated channel.
  • the method comprises the steps of: (a) inserting a cavity-forming core pin into a cavity-forming die; (b) moving at least one retainer pin to a retracted position to contact a contact surface of the core pin with a complementary end surface of the retainer pin; (c) injecting at least one plastic melt until at least a portion of a cavity formed by the core pin and the die is approximately completely filled; (d) displacing the at least one retaining post into an extended position in which the end surface terminates flush with an interior surface of the cavity forming die or a partially extended position wherein the end surface is spaced from the core post and extends completely beyond the interior surface of the cavity forming die; (e) completing the injection of the at least one plastic melt until the cavity is completely filled; (f) optionally displacing the at least one retaining pin to a fully extended position in which the retaining pin is retracted such that the end surface does not
  • FIG. 1 a partial perspective view of the injection molded product of FIG. 1 and two retaining pins;
  • FIG. 1 shows a partial perspective view of an injection molded product with an elongate channel portion 1.
  • FIG. 2 shows a sectional view along I-I through the channel section of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a partial perspective view of the injection molded article of FIG. 1 and two retaining pins 31 as they are arranged in the injection molding tool relative to the injection molded product.
  • 4 shows a sectional view along II-II of FIG. Second
  • the channel section 1 forms an axially continuous channel 4 with through-openings on both sides.
  • On the outside 2 of the channel section is an elongated, in the axial direction formed the channel 4 extending rib 3, whose function will be explained below.
  • the channel 4 usually has a slightly conical shape with an inclination of approximately 2 degrees, so that a cavity-forming core pin 11 (cf., for example, FIG. 6) necessary for the formation of the channel 4 can simply be pulled out into a demoulding direction A after the injection molding process ,
  • the core pin 11 is held on both sides in the closed tool if possible. If a channel, which can be several inches long, with a small diameter of z. B. be made about 1 mm, the core pin 11 is usually not sufficiently rigid and during the injection process, it may happen that this is pushed away from a central location. In order to prevent such pushing away, the injection molding tool has two core centering devices 30 (see, for example, FIG.
  • the retaining pins 31 are shown in such as are disposed in the injection molding tool relative to the injection molded product.
  • the two retaining pins 31 are arranged in the region of the molded-in ribs 3. These ribs 3 are shaped so that they do not form undercuts and the plastic product can be easily removed from the mold. Depending on the positioning of the retaining pins, they can be longer or shorter.
  • the two retaining pins 31 are applied to the core pin in a retracted position prior to injection of the plastic melt. Only when the cavity 12 (cf., for example, FIG. 6), which forms the channel section 1, is almost completely filled are the two holding pins 31 moved to an extended position and the resulting gap in the injection-molded product becomes with the still liquid plastic melt filled. In Fig. 4, this process is shown schematically. On the left side of the core pin 11 is shown in the retracted position. On the right side of the core pin 11 is shown in the extended position.
  • the two retaining pins 31 in the retracted position with the core pin 11 satiate complete, they have at the front end 33 has a concave shape End face 32, which has an inner radius corresponding to the outer radius of the core pin 11, respectively. the inner radius 5 of the channel 4 corresponds.
  • the molded rib 3 has an outer radius 6, which also the inner radius 5 of the channel 4, respectively.
  • the outer radius of the core pin 11 resp. the inner radius of the end face 32 corresponds to.
  • the end face 32 of the retaining pin 31 terminates flush with the cavity-forming die. An immersion of the retaining pins 31 or a depression resp. an undercut in the cavity wall is prevented.
  • Fig. 5 shows a sectional view through a channel section 1 with two channels.
  • the channel 4 is also formed by a thin core pin, which is supported on both sides with retaining pins.
  • the channel section has two integrally formed projections 3, the outer radius 6 of which also corresponds to the inner radius 5 of the channel 4.
  • the two projections or ribs 3 are arranged offset in accordance with the displacement direction of the retaining pins to the center of the channel section.
  • Fig. 6 shows under (a) is a sectional view of a detail respectively. of parts of an injection molding tool with two core centering devices 30 and under (b) a detail view A of Fig. 6 (a).
  • a cavity-forming die 11 and the cavity-forming core pin 11 form the cavity 12 for the channel portion 1 of the injection-molded product.
  • a depression or groove 16 is formed, which forms the projection or the rib 3 of the channel portion 1.
  • the retaining pin 31 is guided.
  • the retaining pin 31 is in the extended position and closes flush with the bore 13th surrounding cavity-forming surface 15 of the die 10 from.
  • the core centering device 30 further includes a contact sensor 36 which detects whether the retaining pin 31 is in the extended position. Only when the retaining pins 31 are in the extended position, the injection mold can be opened and the injection molded product can be removed from the mold.
  • FIG. 7 shows under (a) a sectional view along III-III of the injection molding tool of FIG. 6 and at (b) a detailed view B from FIG. 7 (a).
  • a front stop 34 and a rear stop 35 recognizable. These limit the maximum displacement of the retaining pins 31, so that they rest in the retracted position with the end face 32 exactly to the core pin 11 and in the extended position, the end face 32 flush with the surface of the cavity-forming die 10.
  • Fig. 7 is the retaining pin 31 shown in the retracted position and the retaining pin 31 shown below in the extended position.
  • FIG. 8 shows under (a) a partially cutaway perspective view of the injection molding tool of FIG. 6 and at (b) a detailed view C of FIG. 8 (a).
  • the retaining pin 31 shown on the right is in the extended position and the retaining pin 31 shown on the left in the retracted position.
  • the end face 32 is flush with the surface 15 surrounding the bore 13 of the cavity-forming die 10.
  • the retracted holding pin 31 rests with the end face 32 on the contact surface 14 of the core pin 11. 1 channel section

Abstract

Bei einem Spritzgusswerkzeug mit einer kavitätsbildenden Matrize (10) und einem kavitätsbildenden Kernstift (11), welche wenigstens einen Teil einer Kavität (12) ausbilden, ist es vorgesehen, dass das Spritzgusswerkzeug mindestens eine Kernzentrierungseinrichtung (30) zur Zentrierung und Stützung des Kernstifts (11) umfasst, wobei die Kernzentrierungseinrichtung (30) mindestens einen in einer Bohrung (13) der kavitätsbildenden Matrize (10) geführten Haltestift (31) umfasst, welcher in einer eingefahrenen Stellung den Kernstift (11) mit einer Stirnfläche (32) kontaktiert und in einer ausgefahrenen Stellung, derart zurückgezogen ist, dass die Stirnfläche (32) nicht über eine Innenoberfläche (15) der kavitätsbildenden Matrize (10) hinausragt, in welcher die Bohrung (13) endet.

Description

Spritzausswerkzeua und Verfahren zur Herstellung eines
Spritzausserzeuanisses mit einem langen, dünnen Kanal
Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft ein Spritzgusswerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung von Spritzgusserzeugnissen mit langen, dünnen Kanälen.
Technischer Hintergrund
Spritzgusswerkzeuge zur Herstellung Spritzgusserzeugnisse umfassen in der Regel eine Matrizenhalteplatte, welche mindestens eine kavitätsbildende Matrize aufweist, und eine Kernhalteplatte, welche mindestens eine Kerneinheit mit kavitätsbildendem Kern aufweist. Die Matrize definiert dabei typischerweise eine äussere Oberfläche des Spritzgusserzeugnisses. Der Kern definiert dabei typischerweise eine innere Oberfläche des Spritzgusserzeugnisses.
Zur Herstellung von Spritzgusserzeugnissen, die einen länglichen, dünnen Kanal aufweisen ist ein entsprechend langer, dünner Kernstift erforderlich. Der minimale Durchmesser des Kernstiftes - und somit der minimale Durchmesser des Kanals - ist jedoch begrenzt, weil ein zu dünner Kernstift nicht genügend biegesteif ist und beim Einspritzen der Kunststoffschmelze aus der zentralen Lage in der Matrize weggedrückt wird. Dieses Wegdrücken führt zu ungleichmässigen Wandstärken des Kanals bis hin zu Durchbrüchen in der Kanalwand, wenn der Kernstift gegen die Matrizenwand gedrückt wird .
Die Herstellung eines Spritzgusserzeugnisses mit einem dünnen, länglichen Kanal, z. B. mit einer Länge von mehreren Zentimetern und mit einem Innendurchmesser von ca. 1 mm, ist daher, ohne erheblichen Ausschuss zu erzeugen, kaum möglich. Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spritzgusswerkzeug und ein Verfahren anzugeben, mit welchem Spritzgusserzeugnisse mit länglichen, dünnen Kanälen herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Spritzgusswerkzeug mit den Merkmalen des Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Das Spritzgusswerkzeug mit einer kavitätsbildenden Matrize und einem kavitätsbildenden Kernstift, welche zusammen wenigstens einen Teil einer Kavität ausbilden, umfasst mindestens eine Kernzentrierungseinrichtung zur Zentrierung und Stützung des Kernstifts. Die Kernzentrierungseinrichtung umfasst mindestens einen in einer Bohrung der kavitätsbildenden Matrize geführten Haltestift, welcher in einer eingefahrenen Stellung den Kernstift mit einer Stirnfläche kontaktiert und in einer ausgefahrenen Stellung, derart zurückgezogen ist, dass die Stirnfläche nicht über eine Innenoberfläche der kavitätsbildenden Matrize hinausragt, in welcher die Bohrung endet.
Mit dem mindestens einen Haltestift kann ein Wegdrücken des Kernstifts verhindert werden, indem der Haltestift gegen den Kernstift anliegt und diese so in einer zentrierten Lage innerhalb der Matrize stützt. Die Herstellung von Spritzgusserzeugnissen mit langen, dünnen Kanälen wird ermöglicht, indem die Haltestifte kurz bevor der Spritzvorgang zu Ende ist, in die ausgefahrene Stellung oder eine teilweise ausgefahrene Stellung, in welcher die Stirnfläche vom Kernstift beabstandet ist und vollständig über die Innenoberfläche der kavitätsbildenden Matrize hinausragt, gezogen werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Kavität um den Kernstift nahezu vollständig gefüllt. Die immer noch flüssige Schmelze füllt die durch das Ausfahren der Haltestifte entstandenen Lücken und der Spritzvorgang wird abgeschlossen. Anschliessend kann das Spritgusserzeugnis entformt werden. Sofern der Haltestift sich in der teilweise ausgefahren Stellung befindet, wird dieser vor dem Entformen in die vollständig ausgefahrene Stellung gezogen.
Bevorzugte Ausführungsarten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. In einigen Ausführungsformen kann die kavitätsbildende Matrize im Bereich der Bohrung derart ausgestaltet sein, dass die Stirnfläche des Haltestift in einer ausgefahrenen Stellung mit der kavitätsbildenden Oberfläche der Matrize bündig abschliesst, so dass in Entformungsrichtung des Spritzgusserzeugnis kein Hinterschnitt am Spritzgusserzeugnis oder in der kavitätsbildenden Matrize entsteht.
Durch den bündigen Abschluss der Stirnfläche des Haltestifts mit der Oberfläche der kavitätsbildenden Matrize ergibt sich kein Hinterschnitt, welcher ein Entformen des Spritzgusserzeugnissen verhindert oder zumindest stark erschweren würde. Auf diese Weise kann auf die teilweise ausgefahrene Stellung verzichtet werden und das Werkzeug ist einfacher im Aufbau. Würde nämlich die Stirnfläche nicht bündig abschliessen, würde bei einen Verfahren ohne teilweise ausgefahrener Stellung entweder eine Vertiefung in der Matrize entstehen oder eine Teil des Stifts würde in das Spritzgusserzeugnis hineinreichen. Beides verhindert ein einfaches Entformen des Spritzgusserzeugnisses.
In einigen Ausführungsformen kann die Stirnfläche komplementär zur einer Kontaktfläche des Kernstifts geformt sein und die Form der Umrandung der Kontaktfläche des Haltestifts der Form der Umrandung der Bohrung an der kavitätsbildenden Oberfläche der Matrize entsprechen.
In einigen Ausführungsformen kann der Haltestift ein vorderes Ende mit einer konkaven Einbuchtung zur Ausbildung der Stirnfläche aufweisen und ein Innenradius der Stirnfläche des Haltestifts komplementär zum Aussenradius des Kernstifts im Bereich der Kontaktfläche sein. D.h. die Stirnfläche weist eine Innenradius auf, welcher dem Aussenradius des Kernstifts entspricht und kann so den Kernstift vollflächig kontaktieren.
In einigen Ausführungsformen kann die kavitätsbildende Matrize eine Vertiefung, vorzugsweise eine parallel zum Kernstift ausgerichtete Rinne, aufweisen, deren Innenradius im Bereich der Bohrung dem Aussenradius des Kernstifts im Bereich der Kontaktfläche entspricht.
In einigen Ausführungsformen kann das Spritzgusswerkzeug zwei Kernzentrierungseinrichtungen mit jeweils einem Haltestift aufweisen. Bevorzugt sind die Haltestifte koaxial ausgerichtet und in Bezug auf die Längsachse des Kernstifts diametral angeordnet, so dass der Kernstift von zwei gegenüberliegenden Seiten gehalten ist. Ein Wegdrücken ist kaum mehr möglich.
Ist der Kernstift sehr lang oder sehr dünn, können mehrere Kernzentrierungseinrichtungen in Längsrichtung des Kernstift nacheinander angeordnet sein, oder die Kernzentrierungseinrichtung weist zwei Haltestift auf, welche in Längsrichtung des Kernstifts nacheinander angeordnet sind.
In einigen Ausführungsformen kann der Haltestift im rechten Winkel zum Kernstift verschiebbar angeordnet sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Kernzentrierungseinrichtung einen vorderen Anschlag zur Begrenzung der eingefahrenen Stellung des Haltestifts und/oder einen hinteren Anschlag zur Begrenzung der ausgefahrenen Stellung des Haltestifts aufweisen.
In einigen Ausführungsformen kann die Kernzentrierungseinrichtung einen Sensor, vorzugsweise einen Kontaktsensor, aufweisen, welcher die ausgefahrenen Stellung des Haltestifts erkennt. Damit kann sichergestellt werden, dass das Werkzeug erst nach vollständigem Ausfahren aller Haltestifte geöffnet wird .
Typischerweise ist der Kernstift leicht konisch geformt, dass er einfach aus dem Spritzgusserzeugnis ausgezogen werden kann. Der Kernstift kann bei geschlossenem Werkzeug an einem oder ein beiden Enden gehalten sein.
Die Erfindung betrifft weiter ein Spritzgusserzeugnis mit einem durch einen Kernstift gebildeten Kanal, hergestellt mit dem voran beschriebenen Spritzgusswerkzeug . Das Spritzgusserzeugnis kann einen länglichen, vorzugsweise rohrförmigen, Kanalabschnitt aufweisen, an dessen Aussenseite einen in axialer Richtung des Kanalabschnitts verlaufender Vorsprung, z. B. in Form einer Rippe, angeordnet ist, wobei der Aussenradius des Vorsprungs dem Innenradius des Kanalabschnitts senkrecht zur Längsachse des Kanals entspricht. Abhängig von der Positionierung der Haltestifte können die Rippen in der Länge variieren. Bei einem exzentrischen Kanal, z.B. wenn eine Kanalabschnitt zwei unterschiedlichen Kanäle aufweist, können die Rippen/Vorsprünge entsprechen gegenüber der Längsachse seitlich verschoben angeordnet sein. Der Kanal des Spritzgusserzeugnisses kann durchgehend mit beidseitig axialen Durchgangsöffnungen ausgebildet sein oder er kann an einer Seite eine seitliche Durchgangsöffnung aufweisen.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzgusserzeugnisses mit einem länglichen Kanal. Das Verfahren umfasst die Schritte : (a) Einfahren eines kavitätsbildenden Kernstifts in eine kavitätsbildende Matrize; (b) Verschieben mindestens eines Haltestifts in eine eingefahrene Stellung, um eine Kontaktfläche des Kernstifts mit einer komplementären Stirnfläche des Haltestift in Kontakt zu bringen; (c) Einspritzen mindestens einer Kunststoffschmelze bis wenigstens ein Bereich einer durch den Kernstift und die Matrize ausgebildete Kavität annähernd vollständig gefüllt ist; (d) Verschieben des mindestens einen Haltestifts in eine ausgefahrene Stellungen, in welcher die Stirnfläche bündig mit einer Innenoberfläche der kavitätsbildenden Matrize abschliesst oder eine teilweise ausgefahrene Stellung, in welcher die Stirnfläche vom Kernstift beabstandet ist und vollständig über die Innenoberfläche der kavitätsbildenden Matrize hinausragt; (e) Abschliessen des Einspritzens der mindestens einen Kunststoffschmelze bis die Kavität vollständig gefüllt ist; (f) gegebenenfalls Verschieben des mindestens einen Haltestifts in eine vollständig ausgefahrene Stellung, in welcher der Haltestift derart zurückgezogen ist, dass die Stirnfläche nicht über die Innenoberfläche der kavitätsbildenden Matrize hinausragt, sofern der Haltestift in der teilweise ausgefahrenen Stellung war; und (g) Entformen des Spritzgusserzeugnisses.
Kurze Erläuterung zu den Figuren Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der(n) Zeichnung(en) näher erläutert werden. Es zeigen : eine perspektivische Teilansicht eines Spritzgusserzeugnisses mit einem länglichen Kanalabschnitt;
eine Schnittdarstellung entlang I-I durch den Kanalabschnitt aus Fig . i ;
eine perspektivische Teilansicht des Spritzgusserzeugnisses aus Fig . 1 und zweier Haltestifte;
eine Schnittdarstellung entlang II-II aus Fig . 2;
eine Schnittdarstellung durch einen Kanalabschnitt mit zwei Kanälen;
unter (a) ein Schnittdarstellung eines Spritzgusswerkzeugs mit Zentrierungseinrichtung und unter (b) eine Detailansicht A aus Fig . 6(a);
unter (a) ein Schnittdarstellung entlang III-III des Spritzgusswerkzeugs aus Fig . 6 und unter (b) eine Detailansicht B aus Fig . 7(a); und
unter (a) ein teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht des Spritzgusswerkzeugs aus Fig . 6 und unter (b) eine Detailansicht C aus Fig . 8(a).
Wege zur Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Spritzgusserzeugnisses mit einem länglichen Kanalabschnitt 1. Fig . 2 zeigt eine Schnittdarstellung entlang I-I durch den Kanalabschnitt aus Fig. 1. Fig .3 zeigt eine perspektivische Teilansicht des Spritzgusserzeugnisses aus Fig . 1 und zwei Haltestifte 31 wie sie im Spritzgusswerkzeug relativ zum Spritzgusserzeugnis angeordnet sind. Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung entlang II-II aus Fig . 2.
Der Kanalabschnitt 1 bildet in der gezeigten Ausführungsform einen in axialer Richtung durchgehenden Kanal 4 mit beidseitigen Durchgangsöffnungen aus. An der Aussenseite 2 des Kanalabschnitts ist eine längliche, in axialer Richtung des Kanals 4 verlaufende Rippe 3 angeformt, deren Funktion weiter unten erläutert wird.
Der Kanal 4 weist üblicherweise eine leicht konische Form mit einer Neigung von ca. 2 Grad auf, so dass ein zur Ausbildung des Kanals 4 notwendiger kavitätsbildender Kernstift 11 (vgl. z.B. Fig . 6) nach dem Spritzgussvorgang einfach in eine Entformungsrichtung A herausgezogen werden kann. Der Kernstift 11 ist wenn möglich beidseitig im geschlossenen Werkzeug gehalten. Soll ein Kanal, welcher mehrere Zentimeter lang sein kann, mit einem geringen Durchmesser von z. B. ca. 1 mm gefertigt werden, ist der Kernstift 11 meist nicht genügend biegesteif und beim Spritzvorgang kann es vorkommen, dass dieser aus einer zentralen Lage weggedrückt wird . Um ein solches Wegdrücken zu verhindern, weist das Spritzgusswerkzeug zur Herstellung des Spritzgusserzeugnisses mit länglichen Kanalabschnitt 1 zwei Kernzentrierungseinrichtungen 30 (vgl. z. B. Fig . 6) mit jeweils einem Haltestift 31 auf. In den Figuren 3 und 4 sind die Haltestifte 31 in derart dargestellt, wie sie im Spritzgusswerkzeug relativ zum Spritzgusserzeugnis angeordnet sind. Die beiden Haltestifte 31 sind im Bereich der angeformten Rippen 3 angeordnet. Diese Rippen 3 sind derart geformt, dass sie keine Hinterschnitte bilden und das Kunststofferzeugnis einfach entformt werden kann. Je nach Positionierung der Haltestifte können sie länger oder kürzer sein.
Um den Kernstift 11 in der zentralen Lage zu fixieren, werden die beiden Haltestifte 31 vor dem Einspritzen der Kunststoffschmelze in einer eingefahrenen Stellung an den Kernstift angelegt. Erst wenn die Kavität 12 (vgl. z. B. Fig. 6), welche den Kanalabschnitt 1 ausbildet beinahe vollständig gefüllt ist, werden die beiden Haltestifte 31 in eine ausgefahrenen Stellung bewegt und die dabei entstehende Lücke im Spritzgusserzeugnis wird mit der noch flüssigen Kunststoffschmelze gefüllt. In Fig. 4 ist dieser Vorgang schematisch dargestellt. Auf der linken Seite ist der Kernstift 11 in der eingefahrenen Stellung gezeigt. Auf der rechten Seite ist der Kernstift 11 in der ausgefahrenen Stellung gezeigt.
Damit die beiden Haltestifte 31 in der eingefahren Stellung mit dem Kernstift 11 satt abschliessen, weisen sie am vorderen Ende 33 eine konkav geformte Stirnfläche 32 auf, welche eine Innenradius aufweist, die dem Aussenradius des Kernstifts 11 resp. dem Innenradius 5 des Kanals 4 entspricht.
Damit die beiden Haltestifte 31 in der ausgefahrenen Stellung nicht in das Spritzgusserzeugnis eingetaucht bleiben und auch keinen Vertiefung in der kavitätsbildenden Matrize 10 ausbilden, weist die angeformte Rippe 3 einen Aussenradius 6 auf, welcher ebenfalls dem Innenradius 5 des Kanals 4 resp. dem Aussenradius des Kernstifts 11 resp. dem Innenradius der Stirnfläche 32 entspricht auf. Auf diese Weise schliesst die Stirnfläche 32 des Haltestifts 31 bündig mit der kavitätsbildenden Matrize ab. Ein Eintauchen der Haltestifte 31 oder eine Vertiefung resp. eine Hinterschnitt in der Kavitätswand wird verhindert.
Fig. 5 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Kanalabschnitt 1 mit zwei Kanälen. In Unterschied zum voran beschriebenen Spritzgusserzeugnis sind hier zwei Kanäle ausgebildet. Ein sichelförmiger Kanal 7, welcher aufgrund der Sichelform genügend biegesteif ist, und ein kreisrunder, exzentrisch angeordneter Kanal 4. Der Kanal 4 wird ebenfalls durch eine dünnen Kernstift ausgebildet, welcher beidseitig mit Haltestiften gestützt ist. Dazu weist der Kanalabschnitt zwei angeformte Vorsprünge 3 auf, deren Aussenradius 6 ebenfalls dem Innenradius 5 des Kanal 4 entspricht. Die beiden Vorsprünge oder Rippen 3 sind entsprechend der Verschieberichtung der Haltestifte zum Mittelpunkt des Kanalabschnitt versetzt angeordnet.
Auch wäre es denkbar zwei kreisrunde Kanäle auszubilden deren Kernstifte jeweils mit Haltestiften fixiert werden.
Fig. 6 zeigt unter (a) ein Schnittdarstellung eines Ausschnitts resp. von Teilen eines Spritzgusswerkzeugs mit zwei Kernzentrierungseinrichtungen 30 und unter (b) eine Detailansicht A aus Fig. 6(a). Eine kavitätsbildende Matrize 11 und der kavitätsbildende Kernstift 11 bilden die Kavität 12 für den Kanalabschnitt 1 der Spritzgusserzeugnisses aus. In der kavitätsbildenden Matrize 11 ist eine Vertiefung oder Rinne 16 ausgebildet, welche den Vorsprung oder die Rippe 3 des Kanalabschnittes 1 formt. In der kavitätsbildenden Matrize 10 ist für jede Kernzentrierungseinrichtung eine Bohrung 13 vorhanden, in welcher jeweils der Haltestift 31 geführt ist. Bei der in Fig . 6 oben dargestellten Kernzentrierungseinrichtung 30 befindet sich der Haltestift 31 in der eingefahrenen Position und kontaktier mit der Stirnfläche 32 die Kontaktfläche 14 des Kernstifts 11. In der unten dargestellten Kernzentrierungseinrichtung 30 befindet sich der Haltestift 31 in der ausgefahrenen Stellung und schliesst bündig mit der die Bohrung 13 umgebenden kavitätsbildenden Oberfläche 15 der Matrize 10 ab.
Die Kernzentrierungseinrichtung 30 umfasst weiter einen Kontaktsensor 36, welcher erkennt, ob der Haltestift 31 sich in der ausgefahrenen Stellung befindet. Erst wenn die Haltestifte 31 in der ausgefahrenen Stellung sind, kann das Spritzgusswerkzeug geöffnet und das Spritzgusserzeugnis entformt werden.
Fig. 7 zeigt unter (a) ein Schnittdarstellung entlang III-III des Spritzgusswerkzeugs aus Fig . 6 und unter (b) eine Detailansicht B aus Fig . 7(a). In dieser Darstellung sind u.a. ein vorderer Anschlag 34 und ein hinterer Anschlag 35 erkennbar. Diese begrenzen die maximale Verschiebung der Haltestifte 31, so dass diese in der eingefahrenen Stellung mit der Stirnfläche 32 exakt an den Kernstift 11 anliegen und in der ausgefahrenen Stellung die Stirnfläche 32 bündig mit der Oberfläche der kavitätsbildenden Matrize 10 abschliessen. In Fig . 7 ist der oben dargestellte Haltestift 31 in der eingefahrenen Stellung und der unten dargestellte Haltestift 31 in der ausgefahrenen Stellung .
Fig. 8 zeigt unter (a) ein teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht des Spritzgusswerkzeugs aus Fig . 6 und unter (b) eine Detailansicht C aus Fig. 8(a). In Fig. 8 ist der rechts dargestellte Haltestift 31 in der ausgefahrenen Stellung und der links dargestellte Haltestift 31 in der eingefahrenen Stellung . In dieser Darstellung ist erkennbar, wie die Stirnfläche 32 bündig mit der die Bohrung 13 umgebenden Oberfläche 15 der kavitätsbildenden Matrize 10 abschliesst. Der eingefahren Haltestift 31 liegt mit der Stirnfläche 32 auf der Kontaktfläche 14 des Kernstifts 11 auf. 1 Kanalabschnitt
2 Aussenseite des Kanalabschnitts
3 Vorsprung, Rippe
4 Kanal
5 Innenradius des Kanal
6 Aussenradius des Vorsprungs
7 sichelförmiger Kanal
10 kavitätsbildenden Matrize 11 kavitätsbildender Kernstift
12 Kavität
13 Bohrung
14 Kontaktfläche
15 kavitätsbildenden Oberfläche 16 Vertiefung, Rinne
30 Kernzentrierungseinrichtung
31 Haltestift
32 Stirnfläche
33 vorderes Ende
34 vorderer Anschlag
35 hinteren Anschlag
36 (Kontakt-)Sensor
37 konkave Einbuchtung
A Entformungsrichtung

Claims

Patentansprüche
Spritzgusswerkzeug mit einer kavitätsbildenden Matrize (10) und einem kavitätsbildenden Kernstift (11), welche wenigstens einen Teil einer Kavität (12) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgusswerkzeug mindestens eine Kernzentrierungseinrichtung (30) zur Zentrierung und Stützung des Kernstifts (11) umfasst, wobei die Kernzentrierungseinrichtung (30) mindestens einen in einer Bohrung (13) der kavitätsbildenden Matrize (10) geführten Haltestift (31) umfasst, welcher in einer eingefahrenen Stellung den Kernstift (11) mit einer Stirnfläche (32) kontaktiert und in einer ausgefahrenen Stellung, derart zurückgezogen ist, dass die Stirnfläche (32) nicht über eine Innenoberfläche (15) der kavitätsbildenden Matrize (10) hinausragt, in welcher die Bohrung (13) endet.
Spritzgusswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kavitätsbildende Matrize (10) im Bereich der Bohrung (13) derart ausgestaltet ist, dass die Stirnfläche (32) des Haltestifts (31) in der ausgefahrenen Stellung mit der kavitätsbildenden Oberfläche (15) der Matrize (10) bündig abschliesst, so dass in Entformungsrichtung (A) des Spritzgusserzeugnis kein Hinterschnitt am Spritzgusserzeugnis oder in der kavitätsbildenden Matrize (10) entsteht.
Spritzgusswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (32) komplementär zur einer Kontaktfläche (14) des Kernstifts (11) geformt ist und dass die Form der Umrandung der Kontaktfläche (14) der Form der Umrandung der Bohrung (13) an der kavitätsbildenden Oberfläche (15) der Matrize (10) entspricht.
4. Spritzgusswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltestift (31) ein vorderes Ende (33) mit einer konkaven Einbuchtung (37) aufweist und ein Innenradius der Stirnfläche (32) des Haltestifts (31) komplementär zum Aussenradius des Kernstifts (11) im Bereich der Kontaktfläche (14) ist.
5. Spritzgusswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kavitätsbildende Matrize (10) eine Vertiefung (16), vorzugsweise eine parallel zum Kernstift (11) ausgerichtete Rinne (16), aufweist, deren Innenradius im Bereich der Bohrung (13) dem Aussenradius des Kernstifts (11) im Bereich der Kontaktfläche (14) entspricht.
6. Spritzgusswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgusswerkzeug zwei Kernzentrierungseinrichtungen (30) mit jeweils einem Haltestift (31) aufweist.
7. Spritzgusswerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Haltestifte koaxial ausgerichtet und in Bezug auf die Längsachse des Kernstifts (11) diametral angeordnet sind .
8. Spritzgusswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kernzentrierungseinrichtung (30) in Längsrichtung des Kernstift (11) nacheinander angeordnet sind .
9. Spritzgusswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernzentrierungseinrichtung (30) zwei Haltestifte (31) aufweist, welche in Längsrichtung des Kernstifts (11) nacheinander angeordnet sind .
10. Spritzgusswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltestift (31) im rechten Winkel zum Kernstift (11) verschiebbar angeordnet ist.
11. Spritzgusswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernzentrierungseinrichtung (30) einen vorderen Anschlag (34) zur Begrenzung der eingefahrenen Stellung des Haltestifts (11) aufweist und/oder dass die Kernzentrierungseinrichtung (30) einen hinteren Anschlag (35) zur Begrenzung der ausgefahrenen Stellung des Haltestifts (11) aufweist.
12. Spritzgusswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernzentrierungseinrichtung (30) einen Sensor (36), vorzugsweise einen Kontaktsensor, aufweist, welcher die ausgefahrenen Stellung des Haltestifts (31) erkennt.
13. Spritzgusserzeugnis mit einem durch einen Kernstift (11) gebildeten Kanal (4) hergestellt mit einem Spritzgusswerkzeug nach einen der vorangehenden Ansprüche.
14. Spritzgusserzeugnis nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es einen länglichen, vorzugsweise rohrförmigen, Kanalabschnitt (1) aufweist, an dessen Aussenseite (2) einen in axialer Richtung des Kanalabschnitts (1) verlaufender Vorsprung (3) angeordnet ist, wobei der Aussenradius des Vorsprungs (3) dem Innenradius des Kanalabschnitts (1) senkrecht zur Längsachse des Kanals (4) entspricht.
Verfahren zur Herstellung eines Spritzgusserzeugnisses mit einem länglichen Kanal (4) umfassend die Schritte : a. Einfahren eines kavitätsbildenden Kernstifts (11) in eine kavitätsbildende Matrize (10); b. Verschieben mindestens eines Haltestifts (31) in eine eingefahrene Stellung, um eine Kontaktfläche (14) des Kernstifts (11) mit einer komplementären Stirnfläche (32) des Haltestift (31) in Kontakt zu bringen; c. Einspritzen mindestens einer Kunststoffschmelze bis wenigstens ein Bereich einer durch den Kernstift (11) und die Matrize (10) ausgebildete Kavität ( 12) annähernd vollständig gefüllt ist; d. Verschieben des mindestens einen Haltestifts (31) in eine ausgefahrene Stellungen, in welcher die Stirnfläche (32) bündig mit einer Innenoberfläche (15) der kavitätsbildenden Matrize (10) abschliesst oder eine teilweise ausgefahrene Stellung, in welcher die Stirnfläche vom Kernstift (11) beabstandet ist und vollständig über die Innenoberfläche (15) der kavitätsbildenden Matrize (10) hinausragt; e. Abschliessen des Einspritzens der mindestens einen Kunststoffschmelze bis die Kavität (12) vollständig gefüllt ist; f. gegebenenfalls Verschieben des mindestens einen Haltestifts (31) in eine ausgefahrene Stellung, in welcher der Haltestift (31) derart zurückgezogen ist, dass die Stirnfläche (32) nicht über die Innenoberfläche (15) der kavitätsbildenden Matrize (10) hinausragt, sofern der Haltestift (31) in der teilweise ausgefahrenen Stellung war; und
Entformen des Spritzgusserzeugnisses.
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