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Dokumentenidentifikation DE3416415C2 07.06.1990
Titel Spritzgießform mit einem Formkern zum Herstellen von Spritzgußteilen
Anmelder Roehr Tool Corp., Boston, Mass., US
Erfinder Ruck, Wilf;
Russell, Brian, London, CA;
Roehr, George L., Waltham, Mass., US;
Catalanotti, Paul R., Needham Heights, Mass., US
Vertreter Fuchs, J., Dr.-Ing. Dipl.-Ing. B.Com., Pat.-Anw., 6200 Wiesbaden
DE-Anmeldedatum 04.05.1984
DE-Aktenzeichen 3416415
Offenlegungstag 22.01.1987
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 07.06.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.06.1990
IPC-Hauptklasse B29C 33/44
IPC-Nebenklasse B29C 45/44   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Spritzform mit einem Formkern zum Herstellen von Spritzgußteilen, die einen Hohlraum mit mindestens einer Hinterschneidung aufweisen, wobei der Formkern aus einem Kernstift und zwei Gruppen von Segmenten besteht, wovon die Segmente der ersten Gruppe an ihrem äußeren Umfang schmaler sind als an ihrem inneren Umfang, und die Segmente der zweiten Gruppe an ihrem äußeren Umfang breiter sind als an ihrem inneren Umfang und wobei die unterschiedlichen Segmente am Umfang des Kernstifts derart angeordnet sind, daß sie in Spritzposition aneinanderliegend einen geschlossenen Kreis bildend den Hohlraum begrenzen und in der Entformposition die Hinterschneidung freigeben.

Derartige, beispielsweise aus der DE-AS 26 19 064 bekannte Spritzformen finden Verwendung beim Formen von Kunststoffgegenständen mit inneren Oberflächen, die Gewinde, Rillen, Einschnitte, Perforationen oder andere Hinterschneidungen aufweisen, die im Ganzen oder in Teilen durch einen Kern geformt weden.

Der Formkern besteht aus zwei Gruppen von Kernsegmenten, wobei die Segmente der einen Gruppe an ihrem äußeren Umfang schmaler sind als an ihrem inneren Umfang. Jede Segmentgruppe gleitet auf einer eigenen konischen Außenfläche des Kernstiftes und bewegt sich beim Entfernen radial nach innen. Zur Halterung der Segmente sind schwalbenschwanzartige Nuten vorgesehen, die die Fertigung sowohl der Segmente als auch des Kernstiftes verteuern.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Spritzform zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Spritzformen vermeidet, wobei die Segmente in einer einfachen, ökonomischen und zweckmäßigen Art und Weise betätigt werden können.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Schnitt eines Werkzeuges gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung entlang Linie 1-1 von Fig. 2;

Fig. 2 eine Draufsicht der Segmente in der Spritzposition;

Fig. 3 ein Schnitt mit den Segmenten von Fig. 1 in ihrer losgelösten Position;

Fig. 4 ein Teilschnitt eines Werkzeugteiles gemäß der Fläche "A" von Fig. 1;

Fig. 5 ein Schnitt einer anderen Ausführung gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine Abbildung der Segmente von Fig. 5 in einer Zwischenposition; und

Fig. 7 eine Abbildung der Segmente in der losgelösten Position.

Fig. 1 zeigt eine Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Spritzen eines Kunststoffgegenstandes mit einem flanschähnlichen Abschnitt und einem Gewinde. Die Spritzform ist in ihrer geschlossenen Position. Sie enthält einen unteren Spritzformabschnitt 1 und einen oberen Spritzformabschnitt 3, die an der Teilungslinie 5 vertikal trennbar sind. Der untere Spritzformabschnitt weist eine untere Platte 7 auf, auf der ein Kernaufbau ruht, der in einer Trägerhülse 9 befestigte Segmente enthält. Die Trägerhülse 9 ist in einer zylindrischen Bohrung in einer unteren Halteplatte 11 angeordnet, wobei diese Halteplatte 11 mit einer oberen Platte 13 verschraubt ist. Die Platte 13 bestimmt einen Teil eines Spritzraumes 15. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwölf Segmente vorgesehen, von denen abwechselnd sechs Segmente 17 gleich sind. An ihrem äußeren Umfang sind sie enger als der äußere Umfang der dazwischenliegenden alternierenden Segmente 19, die in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls alle gleich sind. Die Segmente sind um eine gemeinsame Längsachse 21, d. h. um einen Ring 21a angeordnet, wobei der Ring 21a in Rillen 21b der Segmente eingreift. Jedes Segment besitzt einen halbzylindrischen Vorsprung 23, der in eine halbzylindrische Ausnehmung 27 der Hülse 9 eingreift. Die Segmentoberflächen 29 berühren in der Spritzposition nach Fig. 1 eine zylindrische Bohrung 29&min; in der Platte 13 spaltfrei. Innerhalb des Spritzraumes steht jedes Segment in Kontakt mit den angrenzenden Segmenten. Die Gewindeabschnitte 31 an den betreffenden Segmenten verlaufen von einem Segment zum angrenzenden Segment und bilden eine Kernoberfläche zum Spritzen eines durchgängigen schraubenartigen Gewindes, das sich in diesem Fall wenigstens um 360° auf der inneren Oberfläche des gespritzten Erzeugnisses erstreckt.

In der Spritzposition von Fig. 1 bildet sich zwischen der Oberfläche 33 der Segmente und der angrenzenden Oberfläche 33&min; der Bohrung in der Hülse 9 ein Zwischenraum, damit die Segmente aus der Spritzposition nach Fig. 1 in die freigebende Position nach Fig. 3 kippen können.

Zum Kippen der Segmente dient ein Kernstift. Der Kernstift umfaßt obere und untere Teile 35 und 37, die entlang der Achse 21 ausgerichtet sind. Der Teil 35 ist an der im oberen Spritzabschnitt 3 gehaltenen Halterung 39 befestigt. Die Halterung dieses Beispiels bildet einen Teil des Spritzhohlraumes 15. Der Teil 35 besitzt eine geneigte Außenfläche 41, die gegen die entsprechende erste geneigte Fläche 43 des betreffenden Segmentes drückt, um die Segmente in ihre Spritzposition von Fig. 1 zu kippen und sie dort zu halten. Beim Bewegen zu dieser Position durch die nach unten gerichtete Schließbewegung des oberen Spritzformabschnittes 3 hat der Boden des oberen Teils 35 den zylindrischen unteren Teil des Bodenstiftes in eine Halteposition in der Bohrung eines Ständers 59&min; geschoben und eine Feder 45 zusammengepreßt. Nach Beendigung jedes Spritzvorganges hebt der obere Spritzformabschnitt 3 von dem unteren Abschnitt 1 ab. Durch die Kraft der Feder 45 wird das untere Teil 37 nach oben bewegt. Dieses Teil 37 besitzt eine zweite geneigte Fläche 47, die dabei bewirkt, daß jedes Segment 17 um die Kippachse 25 kippt. Die oberen Enden der sechs Segmente bewegen sich nach innen in Richtung der Achse 21, was durch das fortwährende Ansteigen der Außenfläche 41 des Teils 35 ermöglicht wird.

Wenn die Fläche 47 aus irgend einem Grund jedes Segment schneller als durch das zurückweichende Teil 35 erlaubt, schwenkt, wird dieses Segment das Teil 37 für einen Augenblick von einem weiteren Ansteigen abhalten. Das Teil 35 fährt mit seinem Ansteigen nur getrennt vom Teil 37 fort. Die Teile des Kernstifts und die schwenkbaren Segmente sperren bei normalem Arbeitsablauf niemals gegenseitig.

Bei der Spritzposition nach Fig. 1 sind am unteren Bereich der Segmente 19 Zwischenräume 51 zwischen den Segmenten und der Kurvenoberfläche 47 vorgesehen, wie in Fig. 4 mit Bezugszeichen 51 vergrößert aufgezeigt ist. Der Kippvorgang der Segmente wird deshalb verzögert, bis die Fläche 47 hinreichend steigt, um die Segmente 19 zu berühren. Zu dieser Zeit haben sich die Oberseiten der Segmente 17 bereits nach innen bewegt, um Platz für den Beginn der nach innen gerichteten Bewegung der Oberseiten der Segmente 19 zu schaffen. Die fortwährende Aufwärtsbewegung des Teils 37 setzt die nach innen gerichtete Bewegung der Segmente 17 und 19 fort. Die Aufwärtsbewegung des Teils 37 wird durch einen Stab 55 angehalten, der am Teil 37 befestigt ist und einen Kopf 57 besitzt, der eine begrenzte Bewegungsmöglichkeit in einer Bohrung im Boden des Ständers 59&min;, auf dem die Trägerhülse 9 sitzt, aufweist.

Die Spritzform kann in der üblichen Weise wieder verschlossen werden, um das Spritzgießverfahren zu wiederholen. Dies schließt das Herablassen des Spritzformteils 3 in die Position von Fig. 1 ein. Der untere Bereich 59 des Teils 35 hat einen geringeren Durchmesser als die durch die oberen Enden der Segmente in ihrer Freigabeposition gebildeten Öffnungen. Bei ihrer Abwärtsbewegung erreicht der untere Bereich 59 die Oberfläche des Teils 37. Zu dieser Zeit tritt ein kleiner Raum 53 (Fig. 3) zwischen der konischen Fläche 41 und den jeweiligen Flächen 43 auf. Ein weiterer Abstieg des Teils 35 bedingt einen entsprechenden Abstieg des Teils 37. Dies beseitigt - falls vorhanden - erstens den Haltedruck der Fläche 47 gegen die unteren Enden der Segmente 17, so daß diese für die Kippbewegung in Richtung ihrer Spritzposition befreit werden. Beim fortgesetzten Abstieg des Teils 35 greifen alle Flächen 41 und 43 ein und schwenken alle Segmente zu ihren Spritzpositionen von Fig. 1. Das Teil 37 wird nach unten geschoben, wodurch eine Überlagerung des Teils 37 mit der Bewegung der Segmentunterseiten gegen der Achse 21 verhindert wird.

Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen eine Abänderung der vorliegenden Erfindung an einem einteiligen Kernstift, beispielsweise zum Spritzen einer Kunststoffverschlußkappe mit einem Innengewinde. Fig. 5 zeigt einen dem der Linie 1-1 von Fig. 2 entsprechenden Abschnitt. Hierbei sind, wie beim Werkzeug von Fig. 1 sechs identische Segmente 2 und sechs identische dazwischenliegende Segmente 4 entsprechend der Segmente 17 bzw. 19, wie in Fig. 2 gezeigt, vorhanden. Jedes Segment 2 und 4 besitzt einen Vorsprung 23, der bei 16 zentriert ist und wie beim Werkzeug von Fig. 1 auf den Oberflächen angeordnet ist, und den Haltering 21a in Rillen 22b wie in Fig. 6, aber nicht in Fig. 5, zum besseren Darstellen der Räume 34 und 36 aufgezeigt ist. Die Kopfabschnitte 6 und 8 bilden eine fortlaufende kreisförmige Kernoberfläche mit Rillen, die sich zwischen angrenzenden Segmenten fortsetzen, um ein schraubenartiges Gewinde 9&min; zu bilden.

Die Segmente 2 und 4 sind in einem Gehäuse zusammengefaßt, das eine Trägerhülse 10 mit einer zylindrischen Bohrung 12 aufweist, die mit einer Bohrung 14 zusammenläuft, die eine äußere konische Verjüngung aufweist,wobei sich der Kippunkt 16 für jedes der zwölf Segmente an der Verbindungsstelle der beiden konischen Verjüngungen befindet. Ein Kernstift 18, dessen Längsachse 20 mit der Längsachse der Trägerhülse 10 zusammentrifft, erstreckt sich innerhalb der Segmente. Der Kernstift weist zwei konische Flächen 22 und 24 auf. In der Spritzposition nach Fig. 5 liegen die Segmente an der oberen konischen Fläche 22 des Kernstiftes 18 an. Die Vorsprünge 23 halten die Segmente gegen die Längsbewegung in der Hülse 10.

In Fig. 2 ist eine Draufsicht der aneinanderhängenden Segmente aufgezeigt.

Bei der Spritzposition begrenzt ein Ende des Kernaufbaus den Spritzraum 28. Das andere Ende des Spritzraumes wird von einer Platte 30 begrenzt, die bezüglich der Trägerhülse 10, die an der Teilungslinie 32 berührt wird, beweglich ist. Der Hohlraum wird durch die äußere Form der Kappe gebildet, während der Kern die innere Form der Kappe bildet.

Nach dem Spritzvorgang wird der einteilige Kernstift 18 in die Position von Fig. 7 eingefahren. Wenn er sich in die Zwischenpositionen von Fig. 6 bewegt, gibt er seinen Halt an dem oberen Ende der Segmente 2 und 4 frei, um diese für ihre Einwärtsbewegung zu ihrer Entformungsposition zu befreien. Bis der Kernstift die Position von Fig. 6 erreicht, bewirkt er eine derartige Bewegung wegen der Zwischenräume 34 zwischen dem Kernstift und jedem der sechs Segmente 2 und den größeren Zwischenräumen 36 zwischen dem Kernstift und der sechs Segmente 4 nicht.

In der Position von Fig. 6 ist die konische Fläche 24 des Kernstiftes in Eingriff mit den berührenden Flächen der sechs Segmente 2 und der breiteste Teil des Kernstiftes ist unterhalb der Kippachse 16 angeordnet.

Bei der fortgesetzten Abwärtsbewegung des Kernstiftes kippt jedes der Segmente 2 um den Kippunkt 16 in Richtung seiner Entformungsposition, hat aber wegen der großen Breite des Zwischenraumes 36 keine sofortige Wirkung auf die Segmente 4. Wenn der sich abwärts bewegende Kernstift den Zwischenraum 36 geschlossen hat, bewirkt seine weitere Abwärtsbewegung, daß diese Segmente auch kippen. Zu dieser Zeit haben sich die Köpfe 6 der Segmente 2 genügend in Richtung der Achse 20 bewegt, so daß genügend Raum für entsprechende Bewegung der Köpfe 8 vorhanden ist. Hier ist gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Zwischenraum 36 ausreichend größer als der Zwischenraum 34, so daß das Segment 4 um die Hälfte der bogenförmigen Ausdehnung des Kippens des Segmentes 2 kippt. Die Spitze 38 des Kernstiftes 18 in der Stellung von Fig. 6 hat genügend Spielraum von den Seiten der Segmente 2 und 4, um eine Beeinflussung mit dem fortdauernden Kippen der Segmente in Richtung der Position von Fig. 7 zu vermeiden.

Um die Segmente aus der Freigabeposition von Fig. 7 für die Wiederholung des Spritzzyklus zurück zur Spritzposition von Fig. 5 zu kippen, wird der Kernstift aufwärts bewegt. Seine Anfangsbewegung löst den Haltedruck an den unteren Enden von allen Segmenten, indem er sie für eine Einwärtsbewegung freigibt, wobei eine derartige Bewegung nicht durch den Kernstift bewirkt wird, bis der Bereich der Spitze 38 des Kernstiftes die Fläche 26 der Segmente 2 erreicht. Diese Position ist im wesentlichen oberhalb der Kippachse 16 in Richtung der axialen Bewegung des Kernstiftes. In dieser Stellung werden an den Oberflächen 26 der Segmente 2 die Anfangskräfte aufgebracht, um ihr Kippen in ihre Spritzposition einzuleiten. Zu diesem Zeitpunkt ist die zweite konische Fläche 24 des Kernstiftes 18 genügend nahe an der Endposition von Fig. 5, so daß die Fläche 24 des Stiftes 18 nicht die Einwärtsbewegung der Segmentunterseiten beeinflußt, die durch die entgegengesetzte Bewegung der Spitzen der Segmente durch den anhebenden Kernstift 18 bewirkt wird. Wenn die Segmente 2 in Richtung ihrer Spritzpositionen kippen, kippen sie die dazwischenliegenden Segmente 4 in Richtung ihrer Spritzpositionen. Wenn die Segmente 2 ihre Spritzposition erreicht haben, haben die Segmente 4 auch ihre Spritzpositionen, wie in Fig. 2 gezeigt, erreicht.

Bei der Bewegung des Kernstiftes von der Spritzposition von Fig. 5 zur Position von Fig. 6, erzeugt er einen Raum zwischen der Kernstiftspitze 38 und den Segmenten (Fig. 6), bevor die Kippbewegung der Segmente eingeleitet wird. Dort ist dadurch genügend Raum zwischen den Segmenten und der zurückweichenden Spitze 38, so daß die Kippbewegung der unteren Enden der Segmente durch den sich abwärts bewegenden Kernstift verursacht, nicht durch Abschnitte der Segmente oberhalb des Kippunktes 16 verhindert wird, die mit der zurückweichenden Spitze 38 des Kernstiftes 18 in Berührung kommen könnten.


Anspruch[de]
  1. 1. Spritzform, mit einem Formkern zum Herstellen von Spritzgußteilen, die einen Hohlraum mit mindestens einer Hinterschneidung aufweisen, wobei der Formkern aus einem Kernstift und zwei Gruppen von Segmenten besteht, wovon die Segmente der ersten Gruppe an ihrem äußeren Umfang schmaler sind als an ihrem inneren Umfang, und die Segmente der zweiten Gruppe an ihrem äußeren Umfang breiter sind als an ihrem inneren Umfang und wobei die unterschiedlichen Segmente am Umfang des Kernstifts derart angeordnet sind, daß sie in Spritzposition aneinanderliegend einen geschlossenen Kreis bildend den Hohlraum begrenzen und in der Entformposition die Hinterschneidung freigeben, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (17, 19; 2, 4) über einen Bereich ihres äußeren Umfangs von einer Hülse (9; 10) umgeben sind, die eine Ausnehmung (27) aufweist, in die Vorsprünge (23) der Segmente (17, 19; 2, 4) eingreifen, und daß jedes Segment (17, 19; 2, 4) um eine im Bereich der Vorsprünge liegende Kippachse (25; 16) kippbar ist, wenn durch Zurückziehen des Kernstiftes (35, 37) der von den Segmenten (17, 19; 2, 4) umschlossene Innenraum (51, 53) mindestens teilweise freigegeben ist.
  2. 2. Spritzform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment (17, 19; 2, 4) auf der Innenseite eine erste und zweite Fläche aufweist, die in unterschiedlichen Richtungen geneigt sind, wobei die Kippachse (25; 16) jedes Segmentes (17, 19; 2, 4) zwischen diesen beiden Flächen liegt.
  3. 3. Spritzform nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernstift (35, 37) eine erste und eine zweite konische Außenfläche besitzt.
  4. 4. Spritzform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernstift aus zwei Teilen (35, 37) besteht, wobei ein Teil (35) die erste konische Außenfläche und das andere Teil (37) die zweite konische Außenfläche aufweist.
  5. 5. Spritzform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernstift aus einem Einzelteil (18) besteht.
  6. 6. Spritzform nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste konische Fläche des Kernstiftes (35, 37) gegen die erste geneigte Fläche (43) der Segmente (17, 19) drückbar ist, um die Segmente (17, 19) in die Spritzposition zu kippen, und daß die zweite konische Fläche des Kernstiftes (35, 37) gegen die zweite geneigte Fläche der Segmente (17, 19) drückbar ist, um die Segmente (17, 19) in die Etnformposition zu kippen.
  7. 7. Spritzform nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Spritzposition zwischen der zweiten geneigten Fläche der Segmente (19) und der konischen Fläche (47) des Kernstiftes (35, 37) ein Zwischenraum (51) ist.
  8. 8. Spritzform nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (37) des Kernstiftes federnd gelagert ist.
  9. 9. Spritzform nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Spritzposition zwischen der ersten konischen Außenfläche (24) des aus einem Einzelteil bestehenden Kernstiftes (18) und der Oberfläche der zweiten geneigten Fläche der Segmente (2) ein Zwischenraum (34) und zwischen der ersten konischen Außenfläche (24) und der zweiten geneigten Fläche der Segmente (4) ein Zwischenraum (36) besteht, wobei die Zwischenräume unterschiedlich groß sind.
  10. 10. Spritzform nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (17, 19; 2, 4) Rillen (21b) aufweisen, in denen ein Haltering (21a) gelagert ist.






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