SI24949A - Sistem in postopek za izdelavo večkomponentnih izdelkov iz umetnih mas s kompleksnimi oblikami in mikrostrukturami - Google Patents

Abstract

Predloženi izum se nanaša na sistem in postopek za izdelavo večkomponentnih izdelkov iz umetnih mas. Sistem obsega kalupni plošči za brizg prve in druge komponente (1,2), orodne vložke (4,5,6,10), izmetalno tulko (7), stranske pogonska elemente (11,12) in pogonski element za izvedbo rotacije (13), ki zagotavljajo rotacijsko in translatorno gibanjem orodnih vložkov (4,5,6,10) za izdelavo večkomponentnih izdelkov kompleksnih oblik na način, ki omogoča pri nabrizgavanju druge komponente (9) doseganje spremembe oblike na obeh straneh izdelka (zgornji in spodnji strani), hkrati pa ohranitev nepoškodovane mikrostrukture, ki je bila zabrizgana na prvi komponenti izdelka (3).

Description

SISTEM IN POSTOPEK ZA IZDELAVO VEČKOMPONENTNIH IZDELKOV IZ UMETNIH MAS S KOMPLEKSNIMI OBLIKAMI IN MIKROSTRUKTURAMI

Izum spada na področje brizganja izdelkov iz umetnih mas. Pri izdelavi izdelkov iz umetnih mas s postopkom brizganja je potrebno uporabiti pripravo oz. orodje, ki je priključeno na stroj za brizganje in v katerega je možno vbrizgati raztaljeno umetno maso. Pri postopkih večkomponentnega brizganja se v kalupne votline različnih oblik, ki jih definirajo orodni vložki, zaporedno zabrizga dve ali več komponent istega izdelka. Vsaka naslednja komponenta je zabrizgana preko polizdelka, narejenega iz prejšnje komponente.

Tehnični problem

Pri izdelavi večkomponentnih izdelkov kompleksnih oblik, kjer želimo pri nabrizgavanju druge komponente doseči spremembo oblike na obeh straneh izdelka, na zgornji strani, to je na na fiksni oz. brizgalni strani orodja za brizganje plastike in na spodnji strani, to je na premični oz. izmetalni strani orodja za brizganje plastike, hkrati pa ohraniti nepoškodovane mikrostrukture, ki so bile zabrizgane v prvi stopnji na prvi komponenti izdelka, je potrebno zagotoviti sistem, ki omogoča translatorno in rotacijsko gibanje orodnih vložkov. Konstrukcija sistema mora biti izvedena tako, da zagotavlja ustrezno kinematiko gibanja orodnih vložkov med izdelovalnim postopkom, to je med posameznimi brizgi. Zagotoviti je potrebno, da se mikrostruktura, izdelana v prvem brizgu ohrani nepoškodovana pri premikanju in izvedbi naslednjih brizgov za dodajanje naslednjih komponent.

Obstoječe rešitve

Znanih sistemov oz. konstrukcijskih rešitev, ki definirajo kinematiko gibanja orodnih vložkov med postopkom večkomponentnega brizganj, je precej. Obstajajo štirje glavni načini izdelave večkomponentnih izdelkov in sicer:

- Sistem z vrtljivo mizo: Po brizganju prve komponente v prvo kalupno votlino polizdelek ostane na trnu, orodje se odpre, vrtljiva miza pa izvede rotacijo. Prva komponenta večkomponentnega izdelka se poravna s kalupno votlino za brizganje druge komponente. Nato se izvede zapiranje orodja in brizganje druge komponente preko polizdelka, narejenega iz prve komponente. Ta princip omogoča le enostransko

-2spreminjanje oz. dodajanje oblike izdelka pri brizganju druge komponente.

- Sistem s prelaganjem: Pri tej rešitvi se izdela večkomponentni izdelek v več ločenih kalupnih votlinah. Prelaganje polizdelka med kalupnimi votlinami se izvede s pomočjo manipulatorja ali ročno. Ta princip ne omogoča izdelave mikrostruktur na prvi komponenti, saj se mikrostrukture pri vlaganju v drugo kalupno votlino poškodujejo zaradi skrčkov polizdelka po prvem brizganju in netočnosti izdelave kalupnih votlin.

- Sistem s premikom jeder: V orodju so nameščena posebna hidravlična jedra, ki se po izdelavi prve komponente premaknejo in naredijo prostor za brizg druge komponente preko polizdelka iz prve komponente. Ta princip omogoča le enostransko spreminjanje oz. dodajanje oblike izdelka pri brizganju druge komponente.

- Sistem z indeksno ploščo: Gre za izpeljanko rešitve z vrtljivo mizo. Vrti se le del orodja na izmetalni strani orodja. Po brizganju prve komponente izdelek ostane v majhnem orodnem vložku, imenovanem indeks. Po odpiranju orodja stroj izvede vrtenje indeksa in poravnavo na drugo kalupno votlino. Po zapiranju orodja sledi zabrizgavanje druge komponente preko polizdelka iz prve komponente. Princip indeksne plošče omogoča izdelavo kompleksnih oblik izdelkov, ne omogoča pa izdelave mikrostruktur na prvi komponenti, saj se mikrostrukture pri vlaganju v drugo kalupno votlino poškodujejo zaradi skrčkov polizdelka po prvem brizganju in netočnosti izdelave kalupnih votlin.

Različni do sedaj znani sistemi za večkomponentno brizganje so opisani v številnih patentnih prijavah: WO 88/09715, WO 2008/034469, EP1644174 in EP 1495851, itd. Navedene patentne prijave ščitijo različne rešitve za doseganje kinematike gibanja orodnih vložkov v orodjih za izdelavo večkomponentnih izdelkov, kot so opisane zgoraj.

Nobena od naštetih obstoječih rešitev ne omogoča izdelavo večkomponentnih izdelkov kompleksnih oblik, kjer želimo pri nabrizgavanju druge in nadaljnjih komponent doseči spremembo oz. dodajanje oblike na obeh straneh izdelka, to je na zgornji in spodnji strani, hkrati pa ohraniti nepoškodovane mikrostrukture, ki so bile zabrizgane na prvi komponenti izdelka. Mikrostrukture se pri vlaganju v naslednje kalupne votline poškodujejo zaradi skrčkov polizdelka po posameznih brizganjih in netočnosti izdelave kalupnih votlin ali pa pri naslednjih brizgih ni mogoče dodajati materiala na obeh straneh prve komponente.

-3Opis izuma

Predmet izuma je sistem in postopek za izdelavo večkomponentnih izdelkov iz umetnih mas, ki zagotavlja kompleksno kinematiko gibanja orodnih vložkov v orodju za večkomponentno brizganje izdelkov iz umetnih mas. Sistem po izumu zagotavlja translatorno in rotacijsko gibanje orodnih vložkov, ki ju je potrebno zagotoviti pri izdelavi večkomponentnih izdelkov kompleksnih oblik, kjer želimo pri nabrizgavanju nadaljnjih komponent v nadaljnjih fazah brizganja doseči spremembo oblike na obeh straneh obdelovanca, hkrati pa ohraniti nepoškodovano mikrostrukturo, ki je bila zabrizgane v prvi fazi brizganja.

Predlagan sistem zagotavlja translatorno in rotacijsko gibanje orodnih vložkov na tak način, da je mogoče v naslednjih fazah izdelave doseči spremembo oz. dodajanje oblike na obeh straneh polizdelka iz prvega brizga in nadaljnjih brizgov. Izdelek pri tem med posameznimi fazami večfaznega brizganja ves čas ostane v stiku z aktivno površino prve kalupne votline, ki je služila za izdelavo mikrostrukture na njegovi površini.

Sistem po izumu je vgrajen v orodje za brizganje, ki je sestavljeno iz fiksne strani in premične strani. Sistem vključuje kalupne plošče za brizg posameznih komponent, ki so na znane načine nameščene v fiksni strani orodja za brizganje, iz orodnega vložka za mikrostrukturo, na katerega je z ohlapnim ujemom nameščena izmetalna tulka, dodatnih orodnih vložkov, ki so na znane načine pritrjeni na premično strani orodja za brizganje in so v odvisnosti od smeri tranlatornega gibanja enoviti ali deljeni, iz stranskih pogonskih elementov za translatorni pomik dodatnih orodnih vložkov in pogonskega elementa za rotacijski pomik celotne premične strani orodja za brizganje, da se položaj orodnega vložka z mikrostrukturo pozicionira na ustrezno pozicijo vsakokratne kalupne plošče.

Izum bo v nadaljevanju podrobneje obrazložen na izvedbenem primeru, za izdelavo dvokomponentnega izdelka in je ponazorjen na priloženih skicah, ki prikazujejo:

sl.1: shemo sistema, ko so orodni vložki v položaju za brizganje prve komponente, sl.2: shemo sistema, ko je izveden pomik sistema po brizganju prve komponente, sl.3: shemo sistema, ko so orodni vložki v položaju za brizganje druge komponente, sl.4: shemo sistema pri izmetavanju izdelka.

Sistem vključuje kalupno ploščo 1 za brizg prve komponente, kalupno ploščo 2 za brizg druge

-4komponente, ki sta nameščeni v fiksni strani orodja za brizganje, orodni vložek z mikrostrukturo 6 na katerega je z ohlapnim ujemom nameščena izmetalna tulka 7, dodatne orodne vložke (4,5,10), ki so pritrjeni na premično stran orodja za brizganje, stranski pogonski element 12 za translatorni pomik orodnega vložka 4, stranski pogonski element 11 za translatorni pomik orodnega vložka 5 in 10 in pogonskega elementa 13 za rotacijski pomika celotne premične strani orodja za brizganje, da se položaj orodnega vložka z mikrostrukturo 6 prestavi iz pozicije kalupne plošče 1 na pozicijo kalupne plošče 2. Vsi pogonski elementi so hidravlični ali električni servo pogoni. Orodni vložek 4 je enovit, ker se translatoren pomik vložka 4 izvaja v smeri osi izmetalne tulke 7, orodna vložka 5,10 sta deljena, ker se translatoren pomik vložkov 5, 10 izvaja pravokotno na smer osi izmetalne tulke 7.

Položaj sistema pri brizganju prve komponente 3 je prikazan na sl.1. Brizganje prve komponente se prične, ko je sistem v zaprtem stanju. Kalupna plošča 1 za brizg prve komponente 3, orodni vložek 4 in orodni vložek za mikrostrukturo 6 ter izmetalna tulka 7 so v medsebojnem stiku na delilni ravni 8 orodja za brizganje. Med kalupno ploščo 1 in orodnim vložkom za mikrostrukturo 6 je formirana votlina v katero se vbrizga prva komponenta 3. Orodna vložka za drugi brizg 5,10 sta razmaknjena. Po zaključku brizga prve komponente, zapiralna enota stroja za brizganje razpre orodje na delilni ravnini 8. Stranski pogonski element 12 izvede premik orodnega vložka 4 linearno v smeri izmetalne strani orodja, kot je prikazano na sl.2. To je stanje sistema pred vrtenjem. Orodna vložka 5,10 sta razmaknjena. Polizdelek oz. prva komponenta 3 je pri tem še vedno nepremično nasajen na orodni vložek za mikrostrukturo 6, ki je oblikoval mikrostrukturo na prvi komponenti 3. To je posebnost, ki zagotavlja nepoškodovano mikrostrukturo na končnem izdelku, po zaključku postopka brizganja. Sledi rotacija celotne izmetalne strani orodja, da se položaj orodnega vložka z mikrostrukturo 6 prestavi iz pozicije kalupne plošče 1 na pozicijo kalupne plošče 2. Rotacijo izvede pogonski element za rotacijski pomik 13. Sl. 3 prikazuje položaj sestavnih delov sistema za brizg druge komponente 9. Primakneta se orodna vložka 5,10 za brizg druge komponente. Pomik vložkov 5, 10 se izvaja pravokotno na smer osi izmetalne tulke 7. Pomik zagotovi stranski pogonski element 11, ki deluje na principu hidravlike ali servo pogona. Pri tem orodni vložek 4 za prvi brizg ostane v spodnjem položaju in nudi orodnima vložkoma 5,10 za drugi brizg dodatno podporo, ki preprečuje, da bi se deli orodja med brizganjem razprli na delilni ravnini 8. Orodje za brizganje se zapire. Na delilni ravnini 8 se združijo orodni vložki 5,10 s kalupno ploščo 2 za brizg druge komponente 9. Po zaključku brizganja druge komponente 9 se orodja razpre na delilni ravni 8. Končni izdelek, ki je sestavljen iz prve komponente 3 in druge komponente 9, se izvrže s premikom izmetalne tulke 7 v prednji

-5položaj, ki je prikazan na sl.4.

Z uporabo sistema po izumu z orodnimi vložki 4,5,6,10, ki se lahko gibljejo translatorno in rotacijsko, s pogonskimi elementi, ki zagotovijo gibanje orodnih vložkov 11,12,13 in izmetalne tulke 7 je dosežena kinematika gibanja orodnih vložkov ki zagotovi, da je:

- mikrostruktura na izdelku - na njegovi prvi komponenti 3 skozi celotni postopek izdelave v stiku z aktivno površino orodnega vložka za mikrostruktura 6;

- gibanje orodnih vložkov 4,5,10 zagotovi prostor za nabrizgavanje druge komponente 9 na obeh straneh polizdelka iz prve komponente 3.

Claims (5)

PATENTNI ZAHTEVKI

1) Sistem za izdelavo večkomponentnih izdelkov iz umetnih mas s postopkom brizganja z uporabo priprave oz. orodja, ki je priključeno na stroj za brizganje in v katerega je možno vbrizgati raztaljeno umetno maso in se pri postopkih večkomponentnega brizganja v kalupne votline različnih oblik, ki jih definirajo orodni vložki, zaporedno zabrizga dve ali več komponent istega izdelka ter je vsaka naslednja komponenta zabrizgana preko polizdelka, narejenega iz prejšnje komponente, označen s tem, da je sestavljen iz kalupnih plošč (1,2) za brizg posameznih komponent (3, 9), ki so nameščene v fiksni strani orodja za brizganje, iz orodnega vložka za mikrostrukturo (6), na katerega je z ohlapnim ujemom nameščena izmetalna tulka (7), dodatnih orodnih vložkov (4, 5, 10), ki so pritrjeni na premično stran orodja za brizganje in so v odvisnosti od smeri tranlatornega gibanja enoviti ali deljeni, iz stranskih pogonskih elementov (11, 12) za translatorni pomik dodatnih orodnih vložkov (4, 5, 10)in pogonskega elementa (13) za rotacijski pomik celotne premične strani orodja za brizganje, da se položaj orodnega vložka z mikrostrukturo (6) pozicionira na ustrezno pozicijo vsakokratne kalupne plošče (1, 2).

2) Postopek za izdelavo večkomponentnih izdelkov iz umetnih mas, označen s tem, da se v votlino formirano med kalupno ploščo (1) in orodnim vložkom za mikrostrukturo (6) vbrizga prva komponenta

(3), pri čemer so kalupna plošča (1) za brizg prve komponente (3), orodni vložek (4) in orodni vložek za mikrostrukturo (6) ter izmetalna tulka (7) v medsebojnem stiku na delilni ravni (8) orodja za brizganje; po razprtju orodja za brizganje na delilni ravnini (8) stranski pogonski element (12) izvede premik orodnega vložka (4), prva komponenta (3) je pri tem še vedno nepremično nasajena na orodni vložek za mikrostrukturo (6); sledi rotacija celotne izmetalne strani orodja, ki jo izvede pogonski element za rotacijski pomik (13); stranski pogonski elemet (11) izvede primik orodnih vložkov (5,10) za brizg druge komponente (9); na delilni ravnini (8) se združijo orodni vložki (5,10) s kalupno ploščo (2) za brizg druge komponente (9); po zaključku brizganja druge komponente (9) se orodja razpre na delilni ravni (8); končni izdelek, ki je sestavljen iz prve komponente (3) in druge komponente (9), se izvrže s premikom izmetalne tulke (7) v prednji položaj.

-73) Postopek po zahtevku 2, označen s tem, da se premik orodnega vložka (4) izvede v smeri osi izmetalne tulke (7), premik orodnih vložkov (5, 10) se izvede pravokotno na smer osi izmetalne tulke (7).

4) Postopek po zahtevkih 2 in 3, označen s tem, da se pri rotaciji položaj orodnega vložka z mikrostrukturo (6) prestavi iz pozicije kalupne plošče (1) na pozicijo kalupne plošče (2).

5) Postopek po zahtevkih 2 do 4, označen s tem, da je zdelek ves čas nasejen na orodni vložek za mikrostrukturo (6) in v stiku z aktivno površino prve kalupne votline (1), ki je služila za izdelavo mikrostrukture na njegovi površini.