NL1017287C2 - Werkwijze en inrichting voor het spuitgieten van een kunststof voorwerp. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het souitgieten van een kunststof voorwerp

De uitvinding betreft het spuitgieten van een kunststof voorwerpen, bijvoorbeeld informatiedragers zoals CD-platen en DVD-platen. Bij dergelijke producten wordt een 5 kunststof schijf toegepast die een spiraalvormig spoor uit putjes bevat, waarin de betreffende informatie, bijvoorbeeld voor het weergeven van geluid, beeld of software in het algemeen, is opgeslagen.

De kwaliteit van het spoor uit minuscule putjes is van groot belang voor het op betrouwbare wijze weergeven van de opgeslagen informatie. Bij het vervaardigen van 10 een dergelijke informatiedrager wordt hete, vloeibare kunststof onder hoge druk in een matrijs gespoten. In de matrijs bevindt zich een moederplaat die het negatief draagt van het spoor in het eindproduct. Om ook te verzekeren dat de delen van het spoor die de grootste afstand hebben tot de inspuitopening van de matrijs, op de juiste wijze in de kunststof kunnen worden gereproduceerd, wordt met relatief hoge drukken gewerkt.

15 De matrijs en in het bijzonder de inrichting waarin de matrijs is opgenomen moet bestand zijn tegen deze hoge drukken. In dat verband is men er steeds van uitgegaan dat de matrijsdelen waaruit de matrijs is opgebouwd, pnder zeer hoge voorspanning op elkaar gedrukt moeten worden gehouden. Die voorspanning wordt gewoonlijk geleverd door krachtige hydraulische zuiger/cilinderinrichtingen. De door deze 20 zuiger/cilinderinrichtingen bij een hydraulische druk van rond 300 bar opgewekte krachten in de inrichting zijn echter zo groot, dat ondanks de zware uitvoering van de inrichting, aanzienlijke vervormingen optreden.

Bovendien is gebleken dat de hoge voorspanning niet altijd voldoet aan de eis om de matrijsdelen bij het onder hoge druk inspuiten van de kunststof betrouwbaar op 25 elkaar gedrukt te houden.

De matrijsdelen kunnen gedurende korte tijd toch nog van elkaar af worden bewogen, welk verschijnsel weer op andere wijze moet worden gecompenseerd.

Daardoor moesten vrij grote variaties in de kwaliteit van het vervaardigde product op de koop toe worden genomen. Dit betekent dat ondanks de zware en kostbare inrichting 30 die gewoonlijk wordt toegepast geen optimaal productieproces kan worden bereikt.

Doel van de uitvinding is allereerst een werkwijze te verschaffen door middel waarvan een rationele productie wordt mogelijk gemaakt en de verkregen producten een meer constante kwaliteit bezitten, en binnen nauwe toleranties vallen. Dat doel 1017287· 2 wordt bereikt door middel van een werkwijze voor het spuitgieten van een kunststof voorwerp, zoals een CD-plaat of een DVD-plaat, omvattende de stappen van: het verschaffen van een matrijs met twee matrijsdelen, waartussen een moederplaat is opgenomen, 5 - het verschaffen van positioneringsmiddelen voor het ten opzichte van elkaar positioneren van de matrijsdelen in een nominale onderlinge positie zodanig dat een vormholte wordt verkregen, het onder druk in de vormholte spuiten van een verhit, vloeibaar kunststof materiaal, 10 - het beïnvloeden van de positioneringmiddelen in afhankelijkheid van de dikte- afmetingen van de moederplaat zodanig dat de nominale onderlinge afstand van de matrijsdelen wordt gehandhaafd bij het onder druk in de vormholte spuiten van het kunststof materiaal.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt ervan afgezien de matrijsdelen 15 onder een zeer hoge voorspanning op elkaar geklemd te houden. In plaats daarvan worden de matrijsdelen door positioneringsmiddelen in de gewenste stand gehouden. Zij kunnen daarbij juist tegen elkaar aanliggen, mogelijk met enige voorspanning. Het is ook denkbaar om de matrijsdelen met enige onderlinge speling ten opzichte van elkaar te positioneren, waarbij dan bij het inspuiten rekening moet worden gehouden 20 met tijdig onderbreken van de toevoer.

De hete, gesmolten kunststof wordt ook bij de werkwijze volgens de uitvinding weliswaar ingespoten onder hoge druk, bijvoorbeeld een druk van 200.105 N/m2, doch bij het uitvloeien tussen de matrijsdelen neemt de druk af. Aan het “front” van de uitvloeiende kunststof heerst de normale atmosferische druk, zodanig dat ook bij niet 25 volledig gesloten matrijsdelen de vulgraad goed beheersbaar is.

Aangezien de matrijsdelen nauwkeurig ten opzichte van elkaar worden vastgehouden, kan hun onderlinge positie ook tijdens of direct aansluitend op het inspuiten aangepast worden. Dit kan bijvoorbeeld wenselijk zijn in verband met het compenseren van krimp van het afkoelende kunststof materiaal.

30 Een dergelijke uitvoering van de werkwijze kan in het bijzonder worden toegepast bij het vervaardigen van informatiedragers. In dat verband betreft de uitvinding derhalve als het spuitgieten van een informatiedrager voor een CD-plaat of DVD-plaat, omvattende het verschaffen van een matrijs waarvan een matrijshelft een 1017287« 3 moederplaat bevat met een spiraalvormige spoor voor het vormen van een overeenkomstige gespiegeld spoor in de informatiedrager, alsmede de stap van het over een geringe afstand, bijvoorbeeld ongeveer 120 nm, naar elkaar toe bewegen van de matrijsdelen tijdens of na het in de vormholte spuiten van het kunststof materiaal.

5 Het over een zeer geringe afstand naar elkaar toe verplaatsen van de matrijsdelen is voldoende om een goede indrukking te verzekeren van de uitsteeksels op de moederplaat, in het kunststof materiaal.

De moederplaat, die gewoonlijk uit nikkel is vervaardigd, is opgenomen in de matrijs. De dikte-afmetingen van deze moederplaat beïnvloeden derhalve mede de 10 afmetingen van het daarmee vervaardigd product. Eventuele ongelijkmatigheden in de afmetingen van de moederplaat kunnen gecompenseerd worden door de positioneringsmiddelen.

De inrichting kan tijdens de productie worden bij gesteld indien dat nodig mocht zijn. In dat verband omvat de werkwijze volgens de uitvinding, zoals hiervoor reeds 15 vermeld, het beïnvloeden van de positioneringsmiddelen in afhankelijkheid van het resultaat van tenminste een dikte-meting van een in een voorgaande cyclus gespuitgiet voorwerp.

Eventueel kan de dikte daarbij op meerdere posities worden gemeten, ter vervaardiging van een voorwerp met uniforme dikte. Een dergelijke diktemeting maakt 20 het mogelijk om eventuele afwijkingen in de vorm van het product, zoals een wigvorm, bolvorm, schotelvorm of lensvorm te detecteren, en vervolgens te compenseren door bijsturing van de positioneringsmiddelen. Deze compensatie kan geschieden op basis van de meting van een direct voorafgaand vervaardigd product. De compensatie kan echter ook uitgevoerd worden op basis van een gemiddelde van een reeds voorafgaande 25 metingen, zoals een voortschrijdend gemiddelde.

De meting van de afwijkingen kan eveneens op verschillende manieren worden uitgevoerd. Zo kan de dikte worden gemeten aan de hand van een stel posities op het product die op een vooraf bepaalde lijn liggen.

Een nog beter resultaat kan worden verkregen indien bovendien de dikte van het 30 voorwerp wordt gemeten op tenminste een tweede stel posities die op een vooraf bepaalde tweede lijn liggen die verschilt van de eerste lijn.

Bij voorkeur liggen de meetposities op twee evenwijdige rechte lijnen, als alternatief kunnen de lijnen gekromd verlopen.

1017287· 4

De uitvinding betreft tevens een inrichting voor het spuitgieten van een kunststof voorwerp zoals voor een CD-plaat of een DVD-plaat door middel van de werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, omvattende: een matrijs met tenminste twee matrijsdelen, 5 - positioneringsmiddelen in verband met het onderling positioneren van de matrijsdelen, spuitmiddelen voor het in de vormholte spuiten van de hete, gesmolten kunststof, alsmede regelmiddelen voor het beïnvloeden van de positioneringsmiddelen op een 10 zodanige wijze dat tussen de matrijsdelen een nominale onderlinge afstand wordt gehandhaafd bij het onder druk in de vormholte spuiten van de kunststof.

Met behulp van een dergelijke inrichting kan de hiervoor beschreven werkwijze worden uitgevoerd.

De positioneringsmiddelen omvatten bij voorkeur schroefactuatoren, die elk 15 aandrijfbaar zijn door een eigen motor. Dergelijke schroefactuatoren bieden de mogelijkheid om de matrijsdelen tegen de druk van het ingespoten kunststof materiaal in betrouwbaar en stabiel vast te houden. Tevens kunnen daarmee zeer fijne verstelbewegingen worden uitgevoerd, in het bijzonder indien de spoed laag is. De aandrijving geschiedt bij voorkeur door middel van servomotoren.

20 Elke schroefactuator omvat een schroefspindel die door middel van een lagering draaibaar is ondersteund in een blok dat een der matrijsdelen draagt, in welk blok zich tevens de vormholte bevindt alsmede een kanaal voor het toevoeren van hete, gesmolten kunststof. Verder omvat elke schroefactuator een moer die is verbonden met een juk, welk juk het andere matrijsdeel draagt zodanig dat door bediening van de 25 schroefactuatoren dit andere matrijsdeel naar en vanaf het matrijsdeel in het blok beweegbaar is.

Het blok, dat bijvoorbeeld uit staal bestaat, verschaft een vormvaste en stabiele ondersteuning voor de matrijs en de schroefactuatoren. In combinatie met de afwezigheid van hoge inwendige voorspanningen levert dit een relatief eenvoudige, 30 betrouwbare constructie op.

In dat verband is verder van belang dat het blok een holte bevat waarin het ene matrijsdeel zich bevindt, en waarin het andere matrijsdeel nauwsluitend verplaatsbaar is |017287# 5 door middel van de schroefactuatoren. Elke moer is door middel van een lineaire lagering verschuifbaar ondersteund in het blok.

De moeren zijn elk verbonden met een kolom waarop de lineaire lagering aangrijpt, en elke kolom is bevestigd aan het juk.

5 Vervolgens zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van de in de figuren weergegeven inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont een doorsnede door de inrichting volgens I-I van fïguur2.

Figuur 2 toont een eindaanzicht.

10 Figuur 3 toont een detail van de vormholte bij het uitvoeren van de werkwijze.

De in figuur 1 en figuur 2 weergegeven inrichting volgens de uitvinding voor het spuitgieten van bijvoorbeeld een CD-plaat of een DVD-plaat, bevat een in zijn geheel met 1 aangegeven matrijs 1, die de matrijsdelen 2 en 3 omvat. De matrijs is opgenomen tussen het juk 8 en het met 4 aangeduide blok, waardoor heen een toevoerkanaal 5 15 loopt voor het toevoeren van heet, gesmolten kunststof materiaal via de bovenste ene matrijshelft 2 in de matrijsholte 6 tussen de matrijsdelen 2, 3.

Het matrijsdeel 2 is vast opgenomen op het blok 4, dat op zijn beurt is ondersteund op de voet 30. Het andere matrijsdeel 3 is opgenomen op het juk 8 dat ten opzichte van het blok 4 verplaatsbaar is ondersteund op de voet 30 door middel van een 20 wagen 31.

Door middel van een verend aangedrukte ontluchtingsring 29, die het matrijsdeel 2 omgeeft, kan de bij het inspuiten verdrongen lucht ontwijken.

De verplaatsbaarheid van het juk 8 wordt verzekerd door een viertal schroefactuatoren 9, waarvan twee zijn weergegeven in de doorsnede van figuur 1.

25 Elke schroefactuator 9 omvat een schroefspil 10, die door middel van lager 11 is opgehangen aan de aan het blok 4 bevestigde huls 28. Verder omvat elke schroefactuator 9 een moer 13, die bevestigd is in telkens een huls 28. De schroefspillen 10 vormen elk een geheel met een kolom 14 die door een boring 12 van het blok 4 heen lopen. De kolommen 14 zijn elk door middel van een lineaire lagering 30 16 verschuifbaar opgenomen in de boring 12 van het blok 4.

De kolommen 14 zijn door middel van de opsluitbus 17 nauwsluitend opgenomen in het juk 8. In het bijzonder bezitten de kolommen elk een borst 18, die aanligt tegen de opsluitbus 17, terwijl hun op de borst 18 aansluitende verjongde gedeelte 19 is 1017287* 6 voorzien van een schroefdraadeind 20, waarop telkens een spanmoer 21 aangrijpt. De kolommen 14 kunnen elk aldus onder voorspanning worden bevestigd aan het juk 8.

Aan het eind is elke schroefspil 10 verbonden met een servomotor 22, welke servomotoren bestuurd worden door de regelinrichting 23.

5 Door middel van de regelinrichting 23 kunnen de schroefactuatoren 9 elk zodanig geregeld worden dat de matrijsdelen 2 en 3 op een bepaalde onderlinge afstand ten opzichte van elkaar gefixeerd worden. In die toestand zijn de matrijsdelen 2, 3 niet op elkaar geklemd. Dankzij de snelle regelacties van de regelinrichting 23 kan de gewenste onderlinge afstand echter gehandhaafd blijven, ondanks de hoge druk van het 10 via kanaal 5 in de vormholte 6 toegevoerde, hete gesmolten kunststof materiaal.

Zelfs kunnen bij het vullen van de vormholte met het kunststof materiaal, de schroefactuatoren 9 door de regelinrichting 23 dynamisch worden bediend, teneinde, indien dat nodig is, de druk te compenseren en eventueel de matrijsdelen 2, 3 nog enigszins naar elkaar toe te bewegen.

15 Dit kan vooral nuttig zijn bij het vervaardigen van gegevensdragers, waarin een groot aantal minuscule putjes, holtes en dergelijke in het kunststofoppervlak moet worden aangebracht.

Zoals weergegeven in figuur 3 is in de vormholte een moederplaat 24 opgenomen, op het oppervlak 25 waarvan dat naar de vormholte 6 is gekeerd, zich een 20 spiraalvormig patroon met uitsteeksels bevindt.

Als alternatief kan echter ook een gegevensdrager met een andere vorm, bijvoorbeeld rechthoekig worden vervaardigd. Het patroon kan dan uit regels met putjes en dergelijke bestaan.

Bij het inpersen van het kunststof materiaal 26 via het kanaal 5 treedt een 25 uitbreiding op van kunststof materiaal door die vormholte 6, zoals bepaald door het front 27.

De vormhelften 2, 3 worden daarbij stabiel vastgehouden, en kunnen zelfs zich op enige afstand van elkaar bevinden indien dat nodig is ter verkrijging van de gewenste dikte van de vormholte 6.

1017287«

Claims (23)

1. Werkwijze voor het spuitgieten van een kunststof voorwerp, zoals voor een CD-plaat of DVD-plaat, omvattende de stappen van: 5. het verschaffen van een matrijs (1) met tenminste twee matrijsdelen (2, 3), waartussen een moederplaat (24) is opgenomen, het verschaffen van positioneringsmiddelen (9, 22) voor het ten opzichte van elkaar positioneren van de matrijsdelen (2, 3) in een nominale onderlinge positie zodanig dat een vormholte (6) wordt verkregen, 10. het onder druk in de vormholte (6) spuiten van een vloeibaar kunststof materiaal (26), het beïnvloeden van de positioneringmiddelen (9, 22) in afhankelijkheid van de dikte-afmetingen van de moederplaat (24) zodanig dat de nominale onderlinge afstand van de matrijsdelen (2, 3) wordt gehandhaafd bij het onder druk in de 15 vormholte (6) spuiten van het kunststof materiaal (26).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, omvattende het beïnvloeden van de positioneringsmiddelen in afhankelijkheid van het resultaat van tenminste een dikte-meting van een in een voorgaande cyclus gespuitgiet voorwerp. 20

3. Werkwijze volgens conclusie 2, omvattende het meten van de dikte van het voorwerp op meerdere posities.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, omvattende het meten van de dikte van het 25 voorwerp op tenminste een eerste stel posities die op een vooraf bepaalde eerste lijn liggen.

5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, omvattende het meten van de dikte van het voorwerp op tenminste een tweede stel posities die op een vooraf bepaalde tweede lijn 30 liggen die verschilt van de eerste lijn.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij de eerste en de tweede lijn recht zijn. 1017287·

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij de eerste en de tweede lijn evenwijdig aan elkaar lopen.

8. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij de eerste en de tweede lijn elkaar 5 snijden.

9. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5, waarbij de lijn gekromd is.

10. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, omvattende het tijdens of 10 aansluitend op het onder druk in de vormholte (6) spuiten van het kunststof materiaal (26) over een geringe afstand naar elkaar toe bewegen van de matrijsdelen (2, 3) voor het compenseren van krimp in het kunststof materiaal (26) bij het af koelen daarvan.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, voor het spuitgieten van een informatiedrager 15 voor een CD-plaat of DVD-plaat, omvattende het verschaffen van een matrijs (1) waarvan een matrijsdeel (3) een moederplaat (24) bevat die een spiraalvormige reeks uitsteeksels of putjes omvat voor het vormen van een overeenkomstige reeks verdiepingen of verhogingen in de informatiedrager, omvattende de stap van het over een geringe afstand, bijvoorbeeld ongeveer 120 nm, naar elkaar toe bewegen van de 20 matrijsdelen (2, 3).

12. Inrichting voor het spuitgieten van een kunststof voorwerp zoals voor een CD-plaat of een DVD-plaat door middel van de werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, omvattende een 25. een matrijs (1) met tenminste twee matrijsdelen (2, 3), positioneringsmiddelen (9, 22) in verband met het onderling positioneren van de matrijsdelen (2, 3), spuitmiddelen (5) voor het in de vormholte spuiten (6) van de hete, gesmolten kunststof (26), alsmede 30. meetmiddelen voor het meten van de dikte van een voorwerp, regelmiddelen voor het beïnvloeden van de positioneringsmiddelen (9, 22) in afhankelijkheid van de dikte-afmetingen van de moederplaat (24) zodanig dat Ï0t7*87* tussen de matrijsdelen (2, 3) een nominale onderlinge afstand wordt gehandhaafd bij het onder druk in de vormholte (6) spuiten van de kunststof.

13. Inrichting volgens conclusie 12, waarbij de meetmiddelen zijn uitgevoerd voor 5 contactloos meten.

14. Inrichting volgens conclusie 12 of 13, waarbij de meetmiddelen zijn verbonden met de regelmiddelen voor het op basis van de door de meetmiddelen verkregen dikte-afmetingen van tenminste een voorafgaand vervaardigd product instellen van de 10 onderlinge afstand van de matrij sdelen

15. Inrichting volgens conclusie 12, 13 of 14, waarbij de positioneringsmiddelen schroefactuatoren (9) omvatten die elk aandrijfbaar zijn door middel van een eigen motor (22). 15

16. Inrichting volgens conclusie 15, waarbij elke schroefactuator (9) een schroefspindel (10) omvat die door middel van een lager (11) draaibaar is ondersteund in een blok (4) dat een der matrijsdelen (2) draagt, in welk blok (4) zich tevens de vormholte (6) bevindt alsmede een kanaal (5) voor het toevoeren van hete, gesmolten 20 kunststof (26).

17. Inrichting volgens conclusie 15 of 16, waarbij elke schroefactuator (9) een moer (13) omvat die is verbonden met een juk (8), welke juk (8) het andere matrijsdeel (3) draagt zodanig dat door bediening van de schroefactuatoren (9) dit andere matrijsdeel 25 (3) naar en vanaf het matrijsdeel (2) in het blok (4) beweegbaar is.

18. Inrichting volgens conclusies 16 en 17, waarbij het blok (4) een holte (7) bevat waarin het ene matrijsdeel (2) zich bevindt, en waarin het andere matrijsdeel (3) nauwsluitend verplaatsbaar is door middel van de schroefactuatoren (9). 30

19. Inrichting volgens conclusie 17 of 18, waarbij elke moer (13) door middel van een lineaire lagering (16) verschuifbaar is ondersteund in het blok (4). 1017287·

20. Inrichting volgens conclusie 19, waarbij elke moer (13) is verbonden met een kolom (14) waarop de lineaire lagering aangrijpt (16), en elke kolom (14) is bevestigd aan het juk (8).

21. Inrichting volgens conclusie 20, waarbij elke moer (13) is opgenomen in een boring (15) van de bijbehorende kolom (14).

22. Inrichting volgens een der conclusies 14-21, waarbij een der matrijsdelen (2) is omgeven door een verend tegen het andere matrijsdeel aangedrukte ontluchtingsring 10 (28).

23. Inrichting volgens een der conclusies 15 - 22, waarbij elke motor (22) een servomotor is. 1017287·