-
Spritzgießmaschine zur Herstellung von mehrschichtigen Kunststoff-
oder Keramikwerkstücken, wie Zähnen, Knöpfen u. dgl. kleinen Körpern Die Herstellung
von Kunstzähnen aus keramischem Material oder Kunststoff in mehrschichtiger Ausführung
erfolgte bisher hauptsächlich von Hand unter Zuhilfenahme von zwei Matrizen, die
je der Negativform einer Kunstzahnhälfte entsprechen, indem die verschiedenen Schichtungen
in die Matrizen mittels Spachtel eingebracht und verstrichen wurden, worauf die
beiden Hälften zum Kunstzalmrohling zusammengesetzt und miteinander vereinigt bzw.
gehärtet und zum Fertigprodukt weiter verarbeitet werden.
-
Es ist klar, daß diese Herstellungsweise großen Zeitaufwand erfordert
und daher auch entsprechend kostspielig ist, wobei auch der dabei unvermeidliche
Abfall hinsichtlich der Kosten eine bedeutende Rolle spielt. Es sind auch maschinelle
Herstellungsmethoden für mehrscllichtige Kunststoffzähne u. dgl. bekannt, bei denen
jede einzelne Schichtung eines solchen Kunstzahnes in einer gesonderten Preß- oder
Spritzform hergestellt und dann die Schichten von Hand zusammengesetzt und miteinander
unter gleicllzeitiger Härtung zum ganzen Kunstzahn vereinigt werden. Auch diese
Methode ist relativ kostspielig, und zwar wegen der vielen erforderlichen Formen,
des hohen Zeitaufwandes, der dabei zu leistenden Handarbeit und noch mehr wegen
des dabei unvermeidlichen Materialverlustes.
-
Um die Herstellung von mehrschichtigen Zähnen aus Kunststoff zu beschleunigen
und zu verbilligen, ist auch ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem zuerst in eine
Hohlform entsprechend dem gewünschten Farbverlauf dosierte Mengen des Kunststoffes
mittels einer Dosiervorrichtung, z. B. eines Zylinders und Preßkolbens schichtweise
eingeführt und jede Schicht für sich anschließend durch einen Stempel oder Formoberteil
entsprechender Größe und Gestalt in der Hohlform so verteilt wird, wie es der gewünschten
Gestalt der Schicht entspricht. Dabei dient die jeweils vorangehende, geformte Schicht
als Formunterteil für die jeweils nächstfolgende Schicht.
-
Wenn alle Schichten aufgebracht sind, wird das Ganze verdichtet bzw.
polymerisiert.
-
Dieser Herstellungsvorgang ist schon wesentlich vorteilhafter, besitzt
jedoch noch den Nachteil, daß für jede Schicht des Kunstzahnes zwei gesonderte,
aufeinanderfolgende Vorgänge erforderlich sind. und zwar zuerst das dosierte Einfüllen
des betreffenden Materials und dann die Formgebung durch einen passenden Stempel.
-
Es ist ferner auch eine Spritzgießmaschine zur Herstellung mehrfarbiger
kleiner Körper aus Kunststoff bekanntgeworden, bei der eine der Zahl der Farben
entsprechende Anzahl von Spritzgießform-
unterteilen auf einem drehbaren Formträger
angeordnet und bei der jedes Formunterteil einem Formoberteil zuführbar ist, das
einen der zu spritzenden Schichtstärke entsprechenden Formhohlraum aufweist und
mit dem mit dem Werkstoff der betreffenden Schicht gefüllten Spritzzylinder in fester
Verbindung steht. Bei dieser Maschine werden beim Vorschieben eines Arbeitskolbens
die den einzelnen Formen zugeordneten Einspritzkolben in die Bewegung mitgenommen
und zwar so lange, bis der zugeordnete Formhohlraum gefüllt ist. Da die Einspritzkolben
also nicht zwangläufig gesteuert sind, ist eine genaue Dosierung nicht gewährleistet.
-
Auch die Spritzgießmaschine nach der Erfindung hat eine der letzterwähnten
Maschine verwandte Bauart, indem bei ihr eine der Zahl der Schichten entsprechende
Anzahl von Spritzgießformunterteilen auf einem drehbaren Formträger angeordnet und
bei der jedes Formunterteil einem Formoberteil zuführbar
ist, das
einen der zu spritzenden Schichtstärke entsprechenden Formhohlraum aufweist und
mit dem mit dem Werkstoff der betreffenden Schicht gefüllten Spritzzylinder in fester
Verbindung steht. Die Maschine gemäß der Erfindung zeichnet sich aber durch eine
genaue, zwangläufig gesteuerte Dosierung der Menge der eingespritzten Massen aus,
wodurch erst ein rasches und sauberes Arbeiten ermöglicht ist.
-
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß jeder der für sich
mit einem Massebehälter und einer Dosier-, Absperr- und Ausstoßvorrichtung versehenen
Spritzzylinder an einer revolverartig drehbaren Trägerscheibe angeordnet ist, deren
Antrieb sowohl die Drehung und ein Anheben und Senken der Trägerscheibe, als auch
die Betätigung des Antriebes der Ausstoßvorrichtung des Spritzzylinders bewirkt.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Massebehälter jeweils
über einen Kanal mit dem Druckraum des Spritzzylinders verbunden, wobei sich in
jedem Druckraum ein durch den Antrieb betätigbarer Kolben befindet, der sowohl zur
Absperrung des zum Massebehälter führenden Kanals als auch zum Ausschießen der Masse
aus dem Druckraum dient.
-
Mit der Spritzgießmaschine nach der Erfindung ist es möglich, Kunstzähne
u. dgl., die bis zu sechs verschiedene Schichtungen bzw. Farben aufweisen, in rascher,
sauberer Fertigung automatisch zu erzeugen, was eine sehr bedeutende Verbilligung
und Beschleunigung der Herstellung und in vielen Fällen erst die wirtschaftliche
Massenherstellung überhaupt ermöglicht.
-
Weitere vorteilhafte Merkmale einer nach der Erfindung ausgebildeten
Spritzgießmaschine gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
sowie aus der Zeichnung und den Patentansprüchen hervor.
-
Die Zeichnung zeigt (zur Erklärung des Arbeitsvorganges) in den F
i g. 1 bis 3 die zweiteiligen Hohlformen mit den jeweils hergestellten Schichten
des Kunstzahnes, in der Fig. 4 eine Spritzgießmaschine nach der Erfindung in einem
lotrechten Mittelschnitt und in F i g. 5 eine Spritzdüse im Schnitt im größeren
Maßstab.
-
Obwohl im nachstehenden immer nur von Kunstzähnen gesprochen ist,
ist es klar, daß derselbe Herstellungsvorgang auch ebensogut für die Erzeugung anderer
mehrschichtiger kleiner Gegenstände z.B. von Knöpfen, Schmuckgegenständen wie Perlen,
Kugeln u. dgl. verwendbar ist.
-
Zur Herstellung eines z. B. dreischichtigen Molarzahnes werden ein
Formunterteil 1 und drei verschiedene Formoberteile 2, 3, 4 hergestellt. Die Teile
1 und 2 schließen zwischen sich einen Hohlraum ein, der durch den Spritzkanal 5
mit der ersten Schichtung 6 erfüllt wird.
-
Beim nächsten Arbeitsgang wird das mit der Schichtung 6 erfüllte
Unterteil mit dem Formoberteil oder Stempel 3 zusammengesetzt und die zweite Schichtung
7 gespritzt. Im dritten Arbeitsgang arbeiten die Formteile 1 und 4 zusammen und
es wird die dritte und letzte Schichtung 8 aufgebracht. Nach diesem schichtmäßigen
Aufbau wird der Rohling der weiteren Verarbeitung, insbesondere der Härtung, durch
Brennen oder Polymerisation unterzogen.
-
Zur Herstellung des mehrschichtigen Körpers dient ein automatischer
Spritzvorgang mit mehreren zweiteiligen Hohlformen. An Stelle der Herstellung eines
ganzen
Zahnes oder eines anderen Gegenstandes kann auch, wenn die besondere Form des Gegenstandes,
insbesondere eines Schneide- oder Eckzahnes, die Herstellung des ganzen Gegenstandes
auf einmal infolge der Lage seiner Schichten bzw. seiner besonderen Gestalt nicht
gestattet, der betreffende Kunstzahn oder andere Gegenstand in bekannter Weise in
zwei Teilen hergestellt und diese Teile dann anschließend beim Brennen bzw. Polymerisieren
zum ganzen Kunstzahn oder anderen Gegenstand zusammengefügt werden.
-
Nachstehend ist an Hand der Fig.4 und 5 der Zeichnung eine Spritzgießmaschine
gemäß der Erfindung für die automatische Durchführung des geschilderten Herstellungsvorgangs
näher erläutert.
-
In einem Gestell 11 ist eine motorisch angetriebene Welle 12 gelagert.
Von dieser wird über ein Kegelradpaar 13, 13' ein Stirnradpaar 14, 14' angetrieben,
dessen treibendes Rad 14 drei Zahnlücken aufweist, so daß im Antrieb des getriebenen
Rades 14' drei kurzzeitige Stillstandsperioden in den Antrieb eingeschaltet sind.
Das Zahnrad 14' treibt eine Hohlwelle 15 an, auf der eine Trägerscheibe 16 sitzt.
-
Auf der Trägerscheibe 16 sind, gleichmäßig über den Umfang verteilt,
drei Massebehälter 17 angeordnet welche je eine verschiedene oder verschiedenfarbige
Spritzmasse, insbesondere aus luft- oder hitzehärtendem Kunststoff oder keramischem
Material in teigiger Form enthalten. An jeden Massebehälter schließt unmittelbar
ein Spritzzylinder 18 an, der weiter unten an Hand der Fig. 5 näher erläutert wird.
Zentral auf der Trägerscheibe 16 ist ein Zylinder20 angebracht, welcher ein Druckmedium,
z. B. Druckluft, enthält und über Leitungen 21 dauernd mit dem oberen Ende der Massebehälter
verbunden ist, so daß diese ständig unter dem im Zylinder 20 herrschenden Druck
stehen.
-
Auf der Welle 12 sind ferner zwei symmetrisch ausgebildete Nockenscheiben
42 und 42' aufgesetzt, welche mit dem unteren Ende der Hohlwelle 15 zusammenarbeiten
und dieser sowie der Trägerscheibe samt den darauf montierten Behältern immer dann,
wenn die Hohlwelle 15 stillsteht, eine Absenkbewegung um einen bestimmten Betrag
und nach einer kurzen Stillstandsperiode in abgesenkter Stellung wieder eine Hubbewegung
in die Anfangslage erteilen. Diese Absenkung wird dazu verwendet, um die beiden
Formhälften aufeinander zu setzen und den Spritzvorgang durchzuführen.
-
Auf der oberen Abschlußplatte des Gestelles 11 befindet sich um einen
Zapfen 22 drehbar ein Formträger 23, auf dem eine Anzahl von z. B. sechs im Kreis
gleichmäßig verteilten Formunterteilen 1 montiert sind. Der Formträger 23 wird über
ein nur schematisch angedeutetes Getriebe 25 angetrieben, und zwar erhält er von
einem auf der Hohlwelle 15 sitzenden Zahnrad 25', von dem nur ein Drittel des Umfanges
eine Zahnung besitzt, jeweils dann einen Drehimpuls, wenn nach Absenken aller drei
Massebehälter7 ein Kunstzahn in allen drei Schichtungen gespritzt ist und daher
eine neue Form gefüllt werden soll. In diesem Moment wird also über das Zahnrad
25' dem Formträger 23 eine Drehbewegung in solchem Ausmaß erteilt, daß das nächste
Formunterteil 1 unter dem Spritzzylinder 18 gelangt.
-
Der in Fig.5 in größerem Maßstab dargestellte Spritzzylinder 18 besteht
aus einem Gehäuse 26 mit zwei parallelen Kanälen 27 und 28. Der Kanal 27
schließt
unmittelbar an das Innere des zugehörigen Massebehälters 17 an, ist unten durch
eine Wurmschraube 29 abgeschlossen und mündet bei 30 quer und düsenartig in den
Druckraum 28 ein. An dieser Stelle kann man mit Hilfe eines Schraubenschlüssels
31 mit Drehgriff den Ausflußquerschnitt drosseln und so die in einer bestimmten
Zeitspanne aus dem Behälter 17 in den Druckraum 28 einfließende Menge der Spritzmasse
regulieren.
-
Im Druckraum 28 ist ein Kolben 32 gleitend geführt, der mittels einer
Kolbenstange 33 gelenkig mit dem Ende eines Schwinghebels 34 verbunden ist. Der
Schwinghebel 34 ist an der Trägerscheibe 16 mittels eines waagerechten Gelenkzapfens
35 (Fig. 4) gelagert und ragt mit seinem anderen Ende 36 in eine Ausnehmung 37 einer
Steuerstange 38 ein. Die Stange 38 ist in der Hohlwelle 15 mittels Gleitstücken
39 lotrecht verschiebbar gelagert und liegt am oberen Ende an einer Druckfeder 40
an, während ihr unteres Ende auf einer Nockenscheibe 41 aufliegt, welche auf der
Welle 12 festsitzt.
-
In das untere Ende des Gehäuses 26 ist anschließend an den Druckraum
28 ein Ansatzstück 45 eingeschraubt, welches zur Aufnahme des Formoberteiles oder
Stempels 2, 3, 4 nach den F i g. 1 bis 3 dient, durch dessen Bohrung die Masse austritt,
so daß er gleichzeitig die Spritzdüse darstellt. Je einem der drei Massebehälter
ist eines der drei Formoberteile 2, 3, 4 zugeordnet.
-
Im Betriebe versetzt die einen langsamen Drehantrieb aufweisende
Welle 12 die Trägerscheibe 16 und die mit ihr verbundenen Massebehälter 17 in eine
langsame Drehbewegung, wobei jedesmal, wenn ein Formoberteil 2, 3, 4 über einem
Formunterteil 1 am Formträger 23 angelangt ist, der Drehantrieb aussetzt und eine
Absenkung eintritt, so daß sich die Formteile schließen. In dem gleichen Augenblick
erhält der Kolben 32, der normalerweise die Einmündung des Kanals 27 abschließt,
eine kurzzeitige Hubbewegung und eine anschließende Senkbewegung, und zwar durch
die Nockenscheibe 41 und die Getriebeelemente 38 und 34 und drückt dabei die in
den Druckraum 28 unterhalb des Kolbens 32 eingedrungene Spritzmasse durch den Düsenkanal
in die geschlossene Hohlform ein. Durch entsprechende Einstellung der Regulierschraube31
kann leicht erreicht werden, daß während der kurzen Zeit, in welcher der Kolben
32 die Mündung 30 des Kanals 27 freigibt, genau so viel Spritzmasse in den Druckraum
28 eindringt, als es zur Füllung des jeweils in der geschlossenen Form befindlichen
Hohlraumes erforderlich ist.
-
Sobald eine Hohlform mit allen drei Schichtungen erfüllt und der
Spritzvorgang beendet ist, wird über das Zahnrad 26 und das Getriebe 25 der Formträger
23 so weit verdreht, daß das nächste Formunterteil 1 unter die Spritzdüse, bzw.
das davon getragene Formoberteil gelangt. Die Maschine kann also so lange weiter
arbeiten, bis alle am Formträger vorgesehenen Formunterteile ausgenutzt sind. Erst
dann muß sie kurzzeitig abgeschaltet werden und ein Formträger mit neuen, leeren
Formunterteilen angebracht werden.
-
Wenn Zähne oder andere Gegenstände nicht als Ganzes auf einmal gespritzt
werden, sondern diese Gegenstände in zwei Teilen aus je mehreren Schichten hergestellt
werden, die dann beim Brennen oder Polymerisieren miteinander vereinigt werden,
so ist es zweckmäßig, diese Maschine in symmetrisch ver-
doppelter Ausführung anzuordnen,
wobei die eine Maschine jeweils die eine Zahnhälfte und die andere die zweite Zahnhälfte
gleichzeitig herstellt, so daß man immer gleich viele Hälften erhält, die dann vereinigt
werden.
-
Wenn im vorstehenden der Ausdruck »Spritzen« für das Füllen einer
Form verwendet wird, so ist es klar, daß die Maschine damit nicht auf bestimmte
Materialien beschränkt sein muß, welche man normalerweise durch Spritzen verarbeitet.
-
Es kann jedes Material mit der Maschine verarbeitet werden, welches
in einem teigigen Zustand durch Spritzen oder Pressen geformt werden kann und sich
dann, in die gewünschte Form gebracht, durch weitere Verarbeitungsvorgänge, insbesondere
Brennen oder Polymerisieren, in einem Härtezustand überführen läßt, also wie z.
B. luft- und hitzehärtender Kunststoff und keramisches Rohmaterial.