DE19842092C2 - Vorrichtung zur Herstellung von Spritz- oder Pressteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Spritz- oder Pressteilen nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Bekanntermaßen werden beispielsweise mit einem Spritzgießwerk­ zeug geformte Kunststoffteile aus thermo- oder duroplastischen Materialien hergestellt. Diese können als Granulate oder Pul­ ver in die Spritzgießmaschine eingegeben werden, worin sie ei­ nem Extruder zugeführt werden, in dem sie mittels dort vorge­ sehenen Heizeinrichtungen erweichen oder schmelzen. Bei hohem Druck erfolgt dann das Einspritzen in eine Hohlform zur Form­ gebung.

Solche Werkzeuge werden überwiegend durch spanende Bearbeitung von Stahlblöcken hergestellt. Dabei weist das bekannte Werk­ zeug üblicherweise zwei Werkzeughälften auf, wobei eine erste Werkzeughälfte hohlförmig ausgebildet ist und eine zweite Werkzeughälfte zum Beispiel mit einem Kern versehen ist. Die beiden Werkzeughälften sind längs einer Öffnungs- und Schließ­ bewegung relativ zueinander bewegbar und bilden zwischen den­ selben einen Formhohlraum, in den mittels eines Zuführkanals eine plastifiziertes Kunststoffmaterial zuführbar ist.

Derartige bekannte Werkzeuge sind im Aufbau relativ aufwendig und daher nur bei einer hohen Durchsatzrate wirtschaftlich einsetzbar.

Aus der DE 30 17 334 A1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen vorn Formteilen bekannt, bei der zwei Werkzeughälften vorgese­ hen sind zur Herstellung eines flächigen Formteils. Die Werk­ zeughälften sind jeweils segmentartig ausgebildet, wobei die einzelnen Segmentteile mittels Bolzen zu Werkzeughälften zu­ sammengefügt sind. Sie werden beim Entformen gemeinsam quer zur Längsrichtung des Stapels der Segmentteile bewegt.

Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist, dass eine Entfor­ mung von Formteilen mit Hinterschneidungen nicht ermöglicht wird.

Aus der JP 60-259420 A ist eine Vorrichtung zur Herstellung vorn Formteilen bekannt, wobei Werkzeugteile mittels Bolzen zu Werkzeughälften zusammengefügt sind. Lediglich eine Werkzeug­ hälfte ist segmentartig ausgebildet. Die Herstellung von Form­ teilen mit Hinterschneidungen kann hierdurch nicht ermöglicht werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrich­ tung zur Herstellung von Spritz- oder Pressteilen derart aus­ zubilden, dass mit geringem Fertigungsaufwand eine Vielzahl von unterschiedlich geformten Kunststoffteilen herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.

Grundgedanke der Erfindung ist es, die formgebenden Teile des Werkzeugs mehrteilig auszubilden, so dass durch Austausch, hinzufügen bzw. weglassen einzelner Werkzeugteile ein anderes Formteil herstellbar ist. Dabei wird der Hohlraum zum einen durch aufeinander geschichtete Werkzeugteile und zum anderen durch einen offenen Stirnseiten derselben angeordnete Rand­ platten begrenzt. Dadurch, dass die Werkzeugteile lösbar mit­ einander verbunden sind, kann nach Abschluss einer Fertigungs­ reihe durch Hinzufügen bzw. Weglassen einzelner Werkzeugteile eine weitere Werkzeugreihe begonnen werden, so dass auf kos­ tengünstige Weise eine Vielzahl von Formteilen mit denselben Werkzeugteilen herstellbar ist. Die Werkzeugteile sind rahmen­ artig ausgebildet, wobei sie mit ihren Ober- bzw. Unterseiten flächig aneinander liegen. Die Werkzeugteile weisen jeweils eine Innenfläche auf, die jeweils bündig zu einer Innenfläche des benachbarten Werkzeugteils angeordnet ist. Diese Innenflä­ chen bilden zusammen eine Rahmenfläche, die die Außenkontur des Formteiles vorgibt. Durch diese Ausbildung der Werkzeug­ teile wird die Herstellung eines beliebig außenseitig geform­ ten Formteils ermöglicht. Durch Hinzufügen eines Werkzeugteils kann das Formteil nach einer vorgegebenen Kontur verlängert werden. Durch Austausch beispielsweise innerer Werkzeugteile kann die Kontur des Formteils im mittleren Bereich verändert werden. Den rahmenartigen Werkzeugteilen sind mindestens ein inneres Werkzeugteil zugeordnet ist, dass sich in Längsrich­ tung innerhalb des durch die äußeren Werkzeugteile gebildeten Hohlraums erstreckt. Hierdurch wird die Formgebung eines hohl­ förmigen Formteils ermöglicht, wobei die Außenflächen des in­ neren Werkzeugteils die Innenkontur des hohlförmigen Formteils vorgeben. Vorzugsweise sind mehrere, aufeinandergestapelte in­ nere Werkzeugteile vorgesehen, so dass variabel hohlförmige Formteile unterschiedlicher Dimension und Kontur herstellbar sind.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Werkzeugteile als Blechteile ausgebildet und mit einer Heizeinrichtung in Verbindung gebracht, so dass auf eine Temperierung im Werkzeug selbst verzichtet werden kann. Durch eine Vortemperierung der Blechteile vor jedem Arbeitsgang kann ein Erwärmen der Blech­ teile während des Arbeitsganges verzichtet werden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Stapels von Werk­ zeugteilen,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Vorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel bestehend aus einer Mehrzahl von übereinander geschichteten äußeren und inneren Werkzeugteilen und

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Werkzeugteil in einer al­ ternativen Ausführung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Spritz- oder Pressteilen besteht aus einer Mehrzahl von formgebenden Teilen. Nach einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 ist eine Mehrzahl von in einem Stapel übereinander angeordneten äußeren Werkzeugteilen 1 einer­ seits und inneren Werkzeugteilen andererseits angeordnet.

Die äußeren Werkzeugteile 1 sind rahmenartig ausgebildet und weisen jeweils eine Innenfläche 3 auf, deren Ränder bündig zu den Rändern benachbarter Innenflächen 3 der Werk­ zeugteile 1 angeordnet sind. Hierdurch wird eine inneren Rahmenfläche 4 gebildet, die einen wesentlichen Bereich der Außenkontur des zu formenden Teiles vorgibt.

Die äußeren Werkzeugteile 1 liegen flächig aufeinander, wo­ bei eine Unterseite 5 des Werkzeugteils 1 an einer Obersei­ te 6 des benachbarten Werkzeugteils 1 anliegt. An den offe­ nen Stirnseiten des Stapels der Werkzeugteile 1 ist jeweils eine Randplatte 7 vorgesehen, die den Hohlraum in Längs­ richtung des Stapels begrenzt. Der Außenumfang der äußeren Werkzeugteile 1 ist rechteckförmig ausgebildet, wobei Au­ ßenflächen 8 der Werkzeugteile 1 zueinander bündig angeord­ net sind. Die Dicke der Werkzeugteile 1 kann variieren und liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1 cm und 15 cm. Vorzugsweise weisen die Werkzeugteile 1 zur Formgebung eines regelmäßigen Formteils - siehe Fig. 2 - eine kon­ stante Dicke auf, so daß auf einfache Weise von der Anzahl der Werkzeugteile 1 auf die Länge des Formteils geschlossen werden kann.

Die Werkzeugteile 1 weisen jeweils auf der Unter- und Ober­ seite 5, 6 in einem der Außenfläche 8 randnahen Bereich ein Positionierungsmittel 9 auf, das eine lagerichtige Positio­ nierung der Werkzeugteile 1 im Stapel bewirkt. Beispiels­ weise können die Positionierungsmittel 9 als sich senkrecht zur Außenfläche 8 erstreckende gewölbte bzw. zylinder­ förmige Erhebungen 10 auf der Oberseite 6 und zu diesen korrespondierende Vertiefungen 11 auf der Unterseite 5 aus­ gebildet sein. Durch die Ausrichtung dieser Positionie­ rungsmittel 9 in unterschiedlichen Richtungen, vorzugsweise in senkrecht zueinander stehenden Richtungen, wird eine op­ timale Zentrierung der Werkzeugteile 1 gewährleistet. Vor­ zugsweise sind diese Positionierungsmittel 5, 6 mittig in einem Bereich der Unter- bzw. Oberseiten 5, 6 der Werkzeug­ teile 1 angeordnet, der sich an allen vier Außenflächen 8 derselben anschließt.

Alternativ können die Positionierungsmittel 9 auch durch sich in Längsrichtung des Stapels erstreckende kegel­ stumpfförmige Erhebungen bzw. zu diesen korrespondierenden Vertiefungen an den Unterseiten 5 bzw. Oberseiten 6 der Werkzeugteile 1 ausgebildet sein. Hierbei ist es ausrei­ chend, daß jeweils zwei solche Erhebungen bzw. Vertiefungen je Werkzeugteil 1 vorgesehen sind.

Die Randplatten 7 sind jeweils in Längsrichtung des Stapels verschiebbar gelagert und pressen in der Arbeitsposition jeweils stirnseitig auf die Unterseite 5 bzw. Oberseite 6 des jeweils stirnseitig angeordneten Werkzeugteil 1 an. Hierdurch wird eine hohe Steifigkeit der Werkzeugteile 1 bewirkt.

Bei einer ausschließlichen Verwendung der äußeren Werkzeug­ teile 1 wird die Formgebung eines voll und ganz aus Kunst­ stoff gebildeten Formteils ermöglicht. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, wie es insbesondere aus Fig. 2 er­ sichtlich ist, kann das Werkzeug einen Kern aufweisen, der in gleichartiger Weise aufgebaut ist wie die äußeren Werk­ zeugteile 1. In Fig. 2 ist ein Kern bestehend aus mehreren aufeinander gestapelten Werkzeugteilen 2 dargestellt, deren Trennebenen versetzt zu den Trennebenen der äußeren Werk­ zeugteile 1 angeordnet sind. Die randseitigen kurzen Flä­ chen der inneren Werkzeugteile 2 sind wie die Innenflächen 3 der äußeren Werkzeugteile 1 im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet, so daß ein langgestreckter hohlförmiger Körper mit im Querschnitt sich in Längsrichtung erstreckenden zickzackförmigen Wandungen ergibt. Der sich daraus ergeben­ de Körper kann beispielweise ein Faltenbalg sein aus einem elastomeren Kunststoff, der einen Teil des Fahrersitzes bilden kann.

Im vorliegenden Ausführungbeispiel sind die Teile Bestand­ teil eines Spritzgießwerkzeuges. Ein äußeres Werkzeugteil 1 weist einen Zuführkanal 12 auf, durch den der plastifizier­ te Kunststoff dem Hohlraum zugeführt werden kann. Vorzugs­ weise ist dieser Zuführkanal 12 in einem solchen Bereich angeordnet, in dem das äußeren Werkzeugteil 1 eine geringe Quererstreckung aufweist, so daß eine möglichst geringe Ab­ kühlung des Kunststoffmaterials gewährleistet ist.

Die Werkzeugteile 1 und 2 sind vorzugsweise als Blechteile ausgebildet, die auf einfache Weise vor dem Spritzvorgang auf eine erforderliche Werkzeugtemperatur aufgeheizt werden können. Zu diesem Zweck sind sie vor dem Spritzgießvorgang mit einer Heizeinrichtung verbunden. Zu diesem Zweck kann der restliche Teil der nicht dargestellten Spritzgießma­ schine eine entsprechende Heizeinrichtung aufweisen.

Vorzugsweise ist der Zuführkanal 12 in einer vorgegebenen Höhe der äußeren Werkzeugteile 1 angeordnet, damit die nicht dargestellte Einspritzdüse der Spritzgießmaschine stets an der gleichen Stelle an dem außenseitigen Ende des Zuführkanals 12 positionierbar ist.

Die Werkzeugteile 1, 2 lassen sich als Blechteile einfach umformen, wobei in einem ersten Schritt die Positinierungs­ mittel 9 geformt werden und in einem zweiten Schritt mit Hilfe eine Laserwerkzeugs die Innenkonturen bzw. Außenkon­ turen des äußeren Werkzeugteils 1 bzw. des Werkzeugteils 2 geschnitten werden.

Nach einer alternativen Ausführungsform des äußeren Werk­ zeugteils 1 gemäß Fig. 3 kann dasselbe aus zwei Werkzeug­ hälften 13, 13' gebildet sein. Die Trennebene zwischen den beiden Werkzeughälften 13, 13' verläuft in einer mittleren. Längsebene des Stapels von Werkzeugteilen 1. Die jeweils hufeisenförmig ausgebildeten Werkzeughälften 13, 13' weisen an ihren Schenkelenden jeweils eine gewölbte Vertie­ fung 14 und eine gewölbte Erhebung 15 bzw. 14', 15' auf, so daß sie zueinander in Querrichtung des Stapels la­ gerichtig positioniert sind. Diese Ausführungsform der Werkzeugteile 1 ermöglicht ein Entformen der Formteile durch Verschieben zumindest eines Stapels der Werkzeughälf­ ten 13 oder 13' in Querrichtung des Stapels. Hierdurch kann ein höherer Grad der Automatisierung des Spritzgießvorgangs erzielt werden.

Nach einer Variante dieses Ausführungsbeispiels kann es vorgesehen sein, daß die Schenkel der Werkzeughälften 13, 13' nicht unmittelbar an den korrespondierenden Stirnflä­ chen der gegenüberliegenden Werkzeughälften 13, 13' anlie­ gend, sondern zumindest bereichsweise beabstandet sind, zur Ausbildung eines Zuführkanals von einer außen anliegenden Einspritzdüse zu dem durch den Stapel der Werkzeughälften 13, 13' gebildeten Hohlraum.

Vorzugsweise weisen die Werkzeugteile 1 bzw. Werkzeughälf­ ten 13, 13' eine Dicke von 5 bis 15 cm auf. Die beschriebe­ nen Werkzeugteile können als Teil eines Spritzgießwerkzeugs oder als Teil eines Preßwerkzeugs dienen. Vorzugsweise wer­ den sie zur Einzelfertigung von Formteilen eingesetzt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen mit einem mehr­ teiligen Spritzgieß- oder Presswerkzeug, wobei zur Formge­ bung ein Stapel von lösbar miteinander verbundenen Werk­ zeugteilen vorgesehen ist, der durch zwei jeweils an einer Stirnseite des Stapels angeordnete Randplatten pressend ge­ halten ist, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Stapel von rahmenartigen äußeren Werkzeugteilen (1) vorgesehen ist, wobei eine Unterseite (5) eines ers­ ten äußeren Werkzeugteils (1) flächig auf einer Oberseite (6) eines benachbarten äußeren Werkzeugteils (1) angeord­ net ist,
dass die äußeren Werkzeugteile (1) jeweils eine Innenflä­ che (3) aufweisen, die einen Teil der Außenkontur des Formteils bildet und die nach dem Stapeln der Werkzeug­ teile (1) die gesamte Fläche (4) des Formhohlraums erge­ ben und
dass dem Stapel von äußeren Werkzeugteilen (1) ein Stapel von inneren Werkzeugteilen (2) zugeordnet ist, der sich in Längsrichtung des Stapels der äußeren Werkzeugteile (1) erstreckt und Außenflächen zur Bildung einer Innen­ kontur des Formteils aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein äußeres Werkzeugteil (1) an einer Oberseite (6) und/oder einer Unterseite (5) eine muldenförmige Aus­ nehmung zur Bildung eines Zuführkanals (12) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein äußeres Werkzeugteil (1) und/oder inneres Werkzeugteil mindestens ein Positionierungsmittel (9) zur lagegerechten Positionierung der Werkzeugteile (1, 2) in dem Stapel aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes äußeres Werkzeugteil (1) eine gewölbte Vertie­ fung (11) aufweist, in die eine korrespondierende Erhebung (10) des benachbarten Werkzeugteils (1) formschlüssig ein­ greift.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (10) und die Vertiefungen (11) zylin­ derförmig ausgebildet sind und dass jedem äußeren Werkzeug­ teil (1) mindestens zwei Erhebungen (10) und/oder Vertie­ fungen (11) derart zugeordnet sind, dass die Längsachsen derselben in Querrichtung des Stapels und senkrecht zuein­ ander verlaufen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Werkzeugteile (1, 2) aus einem me­ tallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Blech beste­ hen.