DE4234326A1 - Vorrichtung zum Spritzformen von Batteriekästen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spritzformen eines Gehäuses mit mehre­ ren Wänden, insbesondere von Batteriekästen aus Kunststoff, die eine der Zahl der Räume entsprechende Anzahl freitragender Kerne aufweist und welche in einem fest­ stehenden heizbaren Teil für die Kunststoffzufuhr einen Verteilerkanal mit von diesem abzweigenden Zuleitungskanälen besitzt an welche Einspritzdüsen angeschlossen sind.

Das Spritzformen ist eine besonders wirtschaftliche Methode zur Herstellung thermo­ plastischer Gegenstände. Eine diesem Verfahren dienende Vorrichtung umfaßt übli­ cherweise neben der Spritzgußmaschine ein feststehendes, mit Kanälen bzw. Boh­ rungen für die Kunststoffzufuhr versehenes Teil, welches zwecks Flüssighaltung des Kunststoffmaterials über Heizelemente verfügt, und die eigentliche Form mit einem Kern, welcher den Hohlraum des herzustellenden Gegenstandes definiert. Nachdem das auf den flüssigen Zustand erwärmte thermoplastische Material in die Form einge­ spritzt und erhärtet ist, wird die Form vom feststehenden Teil der Vorrichtung ge­ trennt und der Spritzling von einem Abstreifer abgezogen.

Ein Batteriekasten für eine 12 Volt-Batterie weist sechs Zellenkammern auf. Aus Fer­ tigungsgründen ist in diesem Fall eine Spritzgießform mit sechs Einzelkernen erforder­ lich, die in Abständen entsprechend der Dicke der Zellentrennwände zueinander ste­ hen.

Da die relativ großen, dünnen Wände eine gleichmäßige Dicke besitzen müssen, ist es nicht möglich, die Kerne zwecks besserer Entformbarkeit mit einer Verjüngung zu versehen.

Andererseits wird die Flächenbelastung der Kerne umso größer, je schneller die Spritzgeschwindigkeit ist, so daß sich bei hohen Fließgeschwindigkeiten die Kernen­ den federnd abbiegen. Jede Abfederung des Kerns führt damit zu einer Hinterschnei­ dung. Dabei genügt eine Abfederung der Größenordnung 0,01 mm, um eine ca. 1,8 mm dicke Trennwand beim Entformen abreißen zu lassen oder sie zu beschädi­ gen.

Die Spritzformung dünnwandiger Batteriegehäuse ist somit problematisch.

In der DE-OS 19 23 029 ist bereits vorgeschlagen worden, die festen Abstände der freitragenden Kerne während des Einschießens der Spritzmasse dadurch zu sichern, daß Spreizkeile zwischen ihre Enden geschoben werden. Die Keile werden nach Fül­ lung der Form zurückgezogen, wobei sie Löcher im Gehäuseboden hinterlassen, die jedoch von nachströmendem, noch genügend heißem Material sofort geschlossen werden.

Eine "schonende" Entformung wird gemäß DE-OS 17 79 469 durch stufenweises Kernziehen erreicht, indem in einem ersten Schritt nur ein Teil der Kerne, z. B. jeder zweite, und in einem zweiten Schritt die restlichen Kerne entfernt werden. Die Herausnahme der ersten Kerne bewirkt eine Druckentlastung der Wände des Gegen­ standes, was das parallele Herausziehen der übrigen Kerne aus dem noch nicht voll ausgehärteten Gehäuse erleichtert.

Ähnlich ist eine wandschonende Trennung des Spritzlings von den Kernen nach DE-OS 22 42 023 dadurch vorgesehen, daß während des Spritzens die nebeneinanderlie­ genden Kerne mit ihren Kernhälsen zunächst fest aneinandergepreßt sind, so daß ein Durchbiegen am Übergang vom Kern zum Kernhals nicht möglich ist und Wand­ dickentoleranzen nicht überschritten werden; nach dem Spritzen wird die Preßkraft zwischen den Kernhälsen aufgehoben, so daß sich die durch den Spritzdruck minimal ausgelenkten Kerne entsprechend der Lösung der Spannung wieder parallel ausrich­ ten können und Reibungskräfte damit bei der Entformung vermindert werden.

Die bekannten Maßnahmen zum zeitweisen Arretieren der Kerne erfordern einen ho­ hen Konstruktionsaufwand des Formwerkzeugs. Vor allem aber bleiben Ungleichmäßigkeiten beim Füllvorgang unberücksichtigt, die sich u. a. aufgrund un­ gleichmäßiger Temperaturverteilungen im Spritzmaterial, verstopfter Düsen oder auch durch die Lage der Anspritzpunkte am Gehäuseboden ergeben können. Sie haben fast immer schwankende Wanddicken zur Folge.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Maßhaltigkeit und Unversehrtheit dünner Gehäusewände beim Abtrennen von der Spritzgußform auf eine leichter kon­ trollierbare Weise als mit Hilfe der bekannten Konstruktionen sicherzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Spritzvorrichtung gelöst, wie sie im Pa­ tentanspruch 1 definiert ist.

Danach sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung mechanische Mittel vorgesehen, die es erlauben, den Materialausstoß aus den Einspritzdüsen für jede Wand dem Be­ darf entsprechend anzupassen und damit Abweichungen von der vorgeschriebenen gleichmäßigen Wanddicke sofort zu korrigieren.

Das Wesen der Erfindung besteht somit in einer Austrittsmengenregelung, vorzugs­ weise angewandt auf das Spritzgießen mehrzelliger Blockkastenformen aus Polypro­ pylen. Dabei findet mit Hilfe von mechanischen Stellgliedern, die den Querschnitt der Zuleitungskanäle zu den Einspritzdüsen einnehmen und in ihrer Wirkung einer Drossel gleichkommen, eine kontrollierte Formenfüllung statt.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, daß allein der feststehende und mit den Heizelementen versehene Teil der Spritzvorrichtung von diesen konstruk­ tiven Maßnahmen betroffen ist, während die eigentliche, von dem festen Teil abheb­ bare Spritzform keine bewegbaren Teile umfaßt. Damit ist zumindest für diese eine Quelle für Störanfälligkeiten ausgeschaltet.

Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden anhand zweier Figuren näher erläu­ tert.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Spritzformen gemäß Erfindung

Fig. 2 zeigt Einzelheiten des Verstellgliedes zur Regelung der Spritzgutmenge.

Gemäß Fig. 1 bildet eine feste Formplatte 1 (auch Heißkanalkörper) den feststehen­ den, beheizbaren Teil der Vorrichtung. In dieser sind ein Verteilerkanal 2 sowie von diesem abzweigende Zuleitungskanäle 3 in Form von Bohrungen untergebracht. Die Zuleitungskanäle münden in Einspritzdüsen 4, die mit Wärmeleiteinsätzen versehen sind und am Boden der - durch die Kontur des Batteriebehälters dargestellten - Hohl­ form 5 an den zugehörigen Anspritzbohrungen 6 ansetzen.

Die Figur gibt in diesem Fall eine Siebenfach-Anspritzung an den Unterkanten der Blockkastenwände wieder, die hinsichtlich des Materialflusses und des Füllverhaltens gewisse Vorteile aufweist. Standardmäßig erfolgt die Herstellung der Batteriekästen mit Sechsfachanspritzung, bei der die Anspritzpunkte auf der Mitte der Zellenböden liegen.

Erfindungsgemäß ist nun in jedem Zuleitungskanal ein in seiner Lage veränderbares mechanisches Glied angeordnet, welches von außen her verstellbar ist, wobei sich nach Maßgabe seiner Lageveränderung der Querschnitt des Zuleitungskanals ändert. Die Einführung und Positionierung des mechanischen Gliedes in jedem Zuleitungska­ nal erfolgt mit Hilfe einer in die Formplatte jeweils eingebrachten Querbohrung (in Fig. 1 nicht dargestellt), welche den Zuleitungskanal an dem für das betreffende me­ chanische Glied vorgesehenen Sitz 7 unterbricht.

Das in Fig. 2 in Einzelheiten wiedergegebene mechanische Verstellglied ist ein vor­ zugsweise gehärteter Bolzen 8, dessen eines Ende in die Querbohrung 9 spritzdicht eingepaßt und exakt im Umfange des unterbrochenen Abschnitts des Zuleitungska­ nals 3 (Bohrung 10) abgebohrt ist.

Zur Manipulation des Bolzens, die später beschrieben wird, ist die Querbohrung außerhalb der Unterbrechungsstelle bis zu ihrem Austritt aus der festen Formplatte 1 zu einem größeren Durchmesser (auch Heißkanal) erweitert, durch den sich der längere Teil des Bolzens erstreckt.

Um die erweiterten Querbohrungen gegen das Eindringen von Spritzmasse abzudich­ ten, ist der Bolzen mittig mit einem Bund 11 versehen, welcher unter Zwischenlage von Dichtringen (nur ein Dichtring 12 dargestellt) der durch den Querschnittsübergang in der Formplatte erzeugten Ringfläche 13 anliegt.

Die Dichtringe sind vorzugsweise aus weicherem Metall, damit die Unebenheiten zwi­ schen Formplatte und dem gehärteten Bolzen ausgeglichen werden.

Zur Befestigung des Bolzens im erweiterten Teil der Querbohrung und zum Aufbrin­ gen der Dichtungspressung, durch die der Bolzen auch gegen ungewolltes Verdrehen gesichert wird, dient eine hohlgebohrte Schraube 14. Um diese Schraubenfunktionen zu gewährleisten, sind ihr weitere Zwischenringe (Ring 15) aus vorzugsweise weiche­ rem Metall zugeordnet.

In einer besonders günstigen Ausführungsform ist das Schraubenmaterial eine Mehr­ stoffbronze, wodurch ein Festbrennen verhindert wird.

Das auswärtige Ende des Bolzens ist als Vierkant 16 gestaltet. Dieser steht im mon­ tierten Zustand aller Teile aus der hohlgebohrten Schraube heraus und besitzt eine Arretiermöglichkeit, z. B. einem Stift 17, welcher die Stellung des Bolzens anzeigt.

Der Vierkant ermöglicht einen Zugriff auf den Bolzen von außerhalb der heißen Form­ platte, um ihn um seine Achse zu drehen. Hierzu bedarf es lediglich eines einfachen Werkzeugs, das einen innenliegenden Vierkant besitzt und damit auf den Vierkant 14 aufsteckbar ist.

Vorteilhafterweise verfügt der innenliegende Vierkant des Verstellwerkzeugs über einen Arretierschlitz, in welchen der Arretierstift 17 beim Aufstecken eingreift. In diesem Falle definieren Arretierschlitz und Arretierstift die Stellung des Bolzens 8 zum Zuleitungskanal 3, zugleich aber auch die Stellung des Werkzeugs zu demselben.

Um sie augenfälliger zu machen, ist es z. B. möglich, am Werkzeug einen zur Drehachse senkrecht stehenden Zeiger anzubringen.

Nachdem die Schraube 14 gelockert und der Bolzen 8 damit aus seiner normaler­ weise festen Verspannung gelöst ist, kann er gedreht werden. Dabei ändert die Boh­ rung 10 ihre Orientierung zum Zuleitungskanal 3, und es entsteht je nach Drehsinn zwischen den Extremen der völligen Öffnung oder Schließung des Zuleitungskanals eine Querschnittsvergrößerung bzw. Querschnittsverengung. Der Durchsatz an Spritzgut läßt sich auf diese Weise gezielt vergrößern oder drosseln.

Dabei kann man mit Hilfe des erwähnten Zeigers auch die Verstellgröße ablesen, wenn ihm eine ortsfeste Skala zugeordnet ist, beispielsweise eine an der Formplatte 1 angebrachte, mit Gradeinteilung versehene Scheibe.

Der Vorteil der Erfindung liegt im wesentlichen darin, daß durch die mechanische Verstellmöglichkeit (Drossel) von außerhalb der Spritzgießvorrichtung gezielt auf ein­ zelne Zellenwanddicken Einfluß genommen werden kann. Dies ermöglicht beispiels­ weise in Fällen, bei denen infolge Temperaturänderungen im beheizten Bereich der Anlage sich auch das Füllverhalten ändert, so daß die entformten Spritzlinge fehler­ haft sind, eine umgehende Korrektur über die Materialverteilung.

Ebenso können Fehlleistungen der einen oder anderen Spritzdüse über die Austritt­ mengenregelung gemäß der Erfindung zumindest zeitweise ausgeglichen werden. Die Erneuerung der Düse, zu der die Form aus der Produktion herausgenommen werden muß, kann dann während einer turnusmäßigen Überholpause erfolgen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Spritzformen eines Gehäuses mit mehreren Wänden, insbe­ sondere von Batteriekästen aus Kunststoff, die eine der Zahl der Räume ent­ sprechende Anzahl freitragender Kerne aufweist und welche in einem fest­ stehenden, heizbaren Teil für die Kunststoffzufuhr einen Verteilerkanal mit von diesem abzweigenden Zuleitungskanälen besitzt, an welche Einspritzdü­ sen angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Zuleitungs­ kanal (3) ein in seiner Lage von außen veränderbares mechanisches Glied (8) angeordnet ist, mit dessen Lageänderung sich der Querschnitt des Zulei­ tungskanals ändert, wodurch die Austrittsmenge des Kunststoffes regelbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zufüh­ rungskanal von einer von außen in den heizbaren Vorrichtungsteil eingebrach­ ten Querbohrung (9) unterbrochen und das mechanische Glied von einem in die Querbohrung spritzdicht eingepaßten Bolzen (8) gebildet ist, der an der Unterbrechungsstelle im Umfang des unterbrochenen Abschnitts des Zuleitungskanals abgebohrt ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung außerhalb der Unterbrechungsstelle in auswärtiger Richtung zu einem Kanal größeren Durchmessers erweitert ist, durch den sich der Bolzen hindurcherstreckt, und daß zur Abdichtung des erweiterten Kanals gegen Kunststoffaustritt aus dem Zuleitungskanal der Bolzen mittig mit einem Bund (11) versehen ist, welcher unter Zwischenlage von Dichtringen (12) aus vor­ zugsweise weicherem Metall der durch die am heizbaren Vorrichtungsteil aufgrund der Durchmessererweiterung der Querbohrung erzeugten Ringfläche (13) anliegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer hohlgebohrten Schraube (14) mit Innensechskant und Zwischenringen (15) aus vorzugsweise weicherem Metall der Bolzen im erweiterten Kanal be­ festigt und bei fest angezogener Schraube gegen ungewolltes Verdrehen ge­ sichert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube aus einer Mehrstoffbronze gefertigt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nach auswärts gerichtete Ende des Bolzens aus der hohlgebohrten Schraube heraussteht und als Vierkant (16) gestaltet ist, dem ein Arretierstift (17) zur Einstellungsorientierung aufsitzt.