DE102005021351A1

DE102005021351A1 - Kunststoff-Spritzgußwerkzeug

Info

Publication number: DE102005021351A1
Application number: DE102005021351A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Drewlies
Original assignee: Zimmermann Formenbau GmbH
Current assignee: Zimmermann Formenbau GmbH
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2005-05-04
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2025-05-05
Also published as: US20090304850A1; CN101171116A; CN101171116B; EP1846217A1; WO2006117068A1; US7798807B2; ATE432807T1; RU2007144634A; KR20080013974A; MX2007013690A; RU2385227C2; PL1846217T3; PT1846217E; EP1846217B1; ES2328066T3; DE502006003881D1; DE102005021351B4; BRPI0611088A2; JP2008540157A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kunststoff-Spritzgußwerkzeug mit einer vorderen und einer hinteren Werkzeughälfte (12, 14), die im geschlossenen Zustand zwischen sich einen Formhohlraum (10) begrenzen. Die hintere Werkzeughälfte (14) weist wenigstens einen Auswerfer (20) und wenigstens einen Schrägschieber (26) auf. Der Auswerfer (20) ist durch wenigstens einen als Mitnehmer ausgebildeten vorderen Teil (20) der hinteren Werkzeughälfte (14) gebildet. Er ist durch wenigstens einen an einem anderen Teil (18) dieser Werkzeughälfte (14) oder deren Basis (16, 17) abgestützten Linearantrieb (22, 24) begrenzt verschiebbar. Außerdem ist er an seiner Rückseite über eine sich in einem bestimmten Winkel zur Bewegungsrichtung des Linearantriebs (22, 24) erstreckende Querführung (28) mit dem durch eine Schrägführung (30) an einem auf der Basis (16, 17) befestigten Teil (18) der hinteren Werkzeughälfte (14) geführten Schrägschieber (30) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kunststoff-Spritzgußwerkzeug mit einer vorderen und einer hinteren Werkzeughälfte, die im geschlossenen Zustand zwischen sich einen Formhohlraum begrenzen, wobei die hintere Werkzeughälfte wenigstens einen Auswerfer und wenigstens einen Schrägschieber aufweist.

Bei den bekannten Kunststoff-Spritzgußwerkzeugen zur Herstellung von hohlen oder gewölbten Werkstücken ist üblicherweise die als Kern bezeichnete hintere Werkzeughälfte, die der Innenwand des Werkstücks ihre Form gibt, auf einem brückenartigen, sogenannten Unterbau befestigt, der seinerseits auf einer Basis bzw. Grundplatte abgestützt ist, die mit einer Aufspannplatte der Spritzgußmaschine zu verbinden ist. Der brükkenartige Unterbau wird gebraucht, um darunter einen Bewegungsraum zu erhalten für eine Auswerferplatte, die durch einen am brückenartigen Unterbau abgestützten Linearantrieb mit einem bestimmten Hub vor und zurück bewegbar und über Schubstangen mit den Auswerfern und Schrägschiebern verbunden ist. Indem die die Schrägschieber bewegenden Schubstangen mit Bezug auf die Vorschubrichtung geneigt angeordnet und in sich entsprechend schräg durch den brückenartigen Unterbau erstreckenden Bohrungen längsverschieblich geführt sind, verlagern sie die Schrägschieber während des Vorschubs der Auswerferplatte seitwärts, so daß sie sich aus Vorsprüngen bzw. Hinterschneidungen der Seitenwand des Werkstücks zurückziehen können und dieses schließlich vom Kern der Form abgehoben und ausgeworfen werden kann.

Die bekannte Bauart der Kunststoff-Spritzgußwerkzeuge mit einer unterhalb eines brückenartigen Unterbaus bewegbaren Auswerferplatte und Schubstangen hat den Nachteil, daß die Herstellung des Werkzeugs aus einer Vielzahl von beweglichen Teilen kompliziert und sehr aufwendig ist, wobei außerdem die Gefahr der Durchbiegung des brückenartigen Unterbaus und der Verformung der verhältnismäßig langen Schubstangen besteht.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein in seinem gesamten Aufbau einfacheres, steiferes und wesentlich kostengünstiger herzustellendes Spritzgußwerkzeug der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Auswerfer durch wenigstens einen als Mitnehmer ausgebildeten vorderen Teil der hinteren Werkzeughälfte gebildet, durch wenigstens einen an einem anderen Teil dieser Werkzeughälfte oder deren Basis abgestützten Linearantrieb begrenzt vorschiebbar und an seiner Rückseite über eine sich in einem bestimmten Winkel zur Bewegungsrichtung des Linearantriebs erstreckende Querführung mit dem durch eine Schrägführung an einem auf der Basis befestigten Teil der hinteren Werkzeughälfte geführten Schrägschieber verbunden ist.

Das neue Spritzgußwerkzeug bietet den Vorteil, daß die bisher übliche Auswerferplatte und damit auch der brückenartige Unterbau entfallen können. Die Funktion der Auswerferplatte, die Schrägschieber in Richtung quer zur Vorschubrichtung des Auswerfers anzutreiben, übernimmt der Auswerfer in Verbindung mit Querführungen an seiner Rückseite und Schrägführungen zwischen den Schrägschiebern und dem fest mit der Aufspannplatte verbundenen Teil der hinteren Werkzeughälfte. Es braucht somit im Extrem nur noch ein einziges vorgeschobenes Teil des Kerns des Werkzeugs zu geben, vorzugsweise den mittleren vorderen, als Kernkappe zu bezeichnenden Kernbereich, Die Schrägschieber werden von der Kernkappe über die genannten Führungen in Vorschubrichtung mitgenommen und bei dieser axialen Bewegung durch die erwähnten Schrägführungen längs der Querführungen in Querrichtung verschoben. Außer einer oder mehreren Kolben- oder sonstigen Schubstangen, die sich im wesentlichen nur durch den fest mit der Aufspannplatte verbundenen Teil des Kerns zu erstrecken brauchen und in passenden Bohrungen in dem Kern geführt sind, gibt es keine weiteren Schubstangen, insbesondere keine mit komplizierter, beweglicher Lagerung zum Antrieb der Schrägschieber. Die Querführungen und Schrägführungen der Schrägschieber können z. B. als T-Führungen oder Schwalbenschwanzführungen ausgebildet sein, werden nur quer zu ihrer Längserstreckung auf Zug beansprucht und bieten große Anlageflächen, so daß selbst bei großen Entformungswinkeln keine Gefahr der Überlastung und Deformation besteht. Daher kann der Auswerferhub gegenüber dem herkömmlichen Konzept verkürzt werden.

Der vorzugsweise einteilige Auswerfer in Form der Kernkappe besteht aus dem gesamten mittleren vorderen Bereich oder einem vorderen Teilbereich des Kerns und erstreckt sich so weit über die Schrägschieber, daß diese mit ihm über die Querführungen verbunden werden können. Infolge der Größe und ungeteilten Ausführung der Kernkappe ergeben sich weniger Trennlinien auf der Werkstückinnenseite im Frontbereich, d. h. eine bessere Oberflächenqualität der mit dem Spritzgußwerkzeug hergestellten Erzeugnisse. Eine weitere Qualitätsverbesserung ergibt sich aus dem Wegfall der bisher erforderlichen Stangenverbindungen zwischen der Auswerferplatte und den Schie bern, denn die Längenausdehnung der Stangen konnte bisher zu Abzeichnungen führen. Schließlich bietet auch die vollflächige rückseitige Abstützung der den Kern tragenden Platte bzw. Basis die Gewähr für ein steifes, formgenaues Werkzeug, da, anders als bei einem auf einem brückenartigen Unterbau montierten Kern die Gefahr einer Durchbiegung mit Sicherheit ausgeschlossen ist.

Mit dem Übergang auf das neu vorgeschlagene Werkzeugkonzept ist im Vergleich zur herkömmlichen Bauform mit Auswerferplatte keine Funktionseinschränkung verbunden. Im Gegenteil, da die durch Schienen gebildeten Schrägführungen eine stärkere Neigung mit Bezug auf die Vorschubrichtung haben können als die bisher verwendeten Schubstangen zur Bewegung der Schrägschieber, lassen sich eine Verkürzung des Auswerferhubs und eine kürzere Zykluszeit realisieren. Schließlich ist noch die gute Niederhaltefunktion der Kernkappe, welche in der Schließstellung des Formwerkzeugs die Schrägschieber in ihre hintere bzw. äußere Endstellung drückt, zu erwähnen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Darstellung zeigt einen vereinfachten Längsschnitt ohne Schraffur durch ein Kunststoff-Spritzgußwerkzeug zur Herstellung eines Kraftfahrzeug-Stoßfängers. Das Werkzeug ist im geschlossenen Zustand dargestellt. Es ist so groß, daß der mit 10 bezeichnete Formhohlraum, in den der flüssige Kunststoff eingespritzt wird, nur als ein etwas dickerer Linienzug erscheint. Man erkennt, daß er die Form des Profils eines von seinem linken bis zum rechten Ende reichenden Kraftfahrzeug-Stoßfängers hat.
Der Formhohlraum ist insgesamt nach vorn und seitlich nach außen konvex gekrümmt. Da seine seitlichen Enden, wie gezeigt, nach einwärts gekrümmt und ggf. seitliche Hinterschneidungen vorhanden sind, muß das Formwerkzeug mit Schiebern ausgebildet sein, um nach dem Spritzvorgang das erzeugte Werkstück aus dem Formwerkzeug auswerfen zu können.
In an sich bekannter Weise besteht das Spritzgußwerkzeug aus einer vorderen Werkzeughälfte 12 und einer hinteren Werkzeughälfte 14. Die vordere, auch als Matrize bezeichnete Werkzeughälfte 12 gibt der Vorder- und Außenseite des Stoßfängers die vorbestimmte Form. Die vordere Werkzeughälfte 12 ist in herkömmlicher Weise ausgebildet und an einer mit einer feststehenden, ersten Aufspannplatte (nicht gezeigt) der Spritzgußmaschine zu verbindenden Grundplatte 13 angebracht. Normalerweise steht die Matrize fest, da sich auf dieser Seite des Werkzeugs die Spritzdüsen mit Zufuhrleitungen befinden.
Die Erfindung betrifft den Aufbau der hinteren Werkzeughälfte 14, d. h. den Kern, der der Innenseite des Werkstücks ihre Form gibt. Der Kern 14 ist fest verbunden mit einer Kernplatte 16 und diese mit einer Grundplatte 17. Zusammen bilden sie eine mit einer zweiten, ebenfalls nicht gezeigten Aufspannplatte der Spritzgußmaschine zu verbindende Basis. Die Kernplatte 16 ist somit auf ihrer gesamten Rückseite abgestützt und daher optimal biegesteif. Zum Öffnen und Schließen des Werkzeugs wird die Basis 16, 17 mit dem Kern 14 durch die sie tragende, antreibbare Aufspannplatte der Spritzgußmaschine vor und zurück verschoben. Der vordere, kappenförmige Teil 20 des Kerns 14 liegt in dem dargestellten, geschlossenen Zustand des Formwerkzeugs an der vorderen Fläche eines mit der Kernplatte 16 verbundenen Werkzeugteils 18 an und stützt sich an diesem axial ab. Die Kernkappe 20 ist ein verhältnismäßig großer Teil des Spritzgußwerkzeugs. Sie dient als Auswerfer und ist zu diesem Zweck mit den vorderen Enden der Kolbenstangen 22 von zwei in die Basis 16, 17 integrierten Hydraulikzylindern 24 fest verbunden. Die Kolbenstangen 22 sind in sich in Vorschubrichtung erstreckenden, passenden Bohrungen in dem Werkzeugteil 18 längsverschieblich geführt.
Bei dem axial nach vorne gerichteten Auswerferhub nimmt die Kernkappe 20 die im Beispielsfall gezeigten zwei Schrägschieber 26 axial mit, da diese jeweils über eine Querführung 28, z. B. eine T-Führung, axial fest mit ihr verbunden sind. Anstelle der T-Führung 28 könnte auch eine Schwalbenschwanzoder andere geeignete Geradführung vorhanden sein. Die Querführung 28 besteht z. B. aus paarweise zusammenwirkenden, passenden Führungsschienen, deren eine jeweils an der Rückseite der Kernkappe 20 und deren andere an der Vorderseite der Schrägschieber 26 fest angebracht, z. B. angeschraubt, ist, Alternativ könnte z. B. das Führungsprofil unmittelbar in wenigstens eines der beiden Werkzeugteile 20, 26 eingearbeitet sein.
Eine weitere Führung ist jeweils zwischen dem auf der Kernplatte 16 befestigten Werkzeugteil 18 und jedem der Schrägschieber 26 vorgesehen. Es handelt sich jeweils um eine geradlinige Schrägführung 30, die in Vorschubrichtung zur Mitte des Werkzeugs hin geneigt ist. Für die praktische Ausbildung der Schrägführung 30 gilt das zur Querführung 28 Gesagte entsprechend.
Das gezeigte Spritzgußwerkzeug arbeitet wie folgt:
Nach einem Spritzvorgang öffnet sich das Werkzeug, indem die hintere Werkzeughälfte 14 nach hinten – in der Zeichnung nach unten – weggezogen wird. Um den erzeugten Stoßfänger auszuwerfen, stoßen die Hydraulikzylinder 24 über ihre Kolbenstangen 22 die Kernkappe 20 nach vorne. Dabei werden auch die Schrägschieber 26 über die Querführungen 28 mitgenommen. Bei ihrer Vorwärtsbewegung gleiten die Schrägschieber 26 jeweils entlang ihrer Schrägführung 30 nach innen näher an die Mittellängsachse des Werkzeugs heran, wobei auch eine Bewegung längs der Querführungen 28 erfolgt. Dadurch ziehen sich die Schrägschieber 26 aus den seitlichen Ausbuchtungen und Hinterschneidungen des geformten Werkstücks zurück, so daß dieses vom Kern 14 gelöst und ausgeworfen werden kann.
Es versteht sich, daß zahlreiche Variationen und Ergänzungen des gezeigten Spritzgußwerkzeugs möglich sind, ohne von dem beanspruchten Grundprinzip des Werkzeugaufbaus abzuweichen. So besteht z. B. die Möglichkeit, anstatt der Hydraulikzylinder 24 Pneumatikzylinder oder elektrisch angetriebene Vorschuborgane, z. B. mit einer rotierend angetriebenen Gewindespindel, die jeweils mit einer an der Kernkappe 20 drehfest gehaltenen Mutter zusammenwirkt, zu benutzen. Alternativ könnten auch nur die seitlichen Bereiche der gezeigten Kernkappe 20 als Auswerfer ausgebildet sein, während der zentrale Bereich der Kernkappe 20 mit dem Werkzeugteil 18 fest verbunden ist. In einer weiteren Modifikation erstrecken sich die Querführungen nicht senkrecht zur Bewegungsrichtung des Auswerfers, sondern unter einem von 90° nach oben oder unten abweichenden Winkel.
Je nach der Form des Werkstücks gestattet der Erfindungsgedanke außerdem, soweit notwendig oder zweckmäßig, die Anord nung eines oder mehrerer zusätzlicher Auswerfer, die z. B. ebenfalls durch Hydraulikzylinder angetrieben werden und im vorgeschobenen Zustand der Kernkappe 20 über deren vordere Fläche hinaus vorgeschoben werden können, um das geformte Werkstück von der verhältnismäßig großen Kernkappe 20 abzulösen. Selbstverständlich können auch alle sonstigen im herkömmlichen Formenbau üblichen Maßnahmen getroffen werden, wenn sie sich mit dem vorstehend dargestellten, neuen Konzept für den Antrieb der Schrägschieber mittels eines oder mehrerer Auswerfer 20 vereinbaren lassen.

Claims

Kunststoff-Spritzgußwerkzeug mit einer vorderen und einer hinteren Werkzeughälfte (12, 14), die im geschlossenen Zustand zwischen sich einen Formhohlraum (10) begrenzen, wobei die hintere Werkzeughälfte (14) wenigstens einen Auswerfer (20) und wenigstens einen Schrägschieber (26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerfer (20) durch wenigstens einen als Mitnehmer ausgebildeten vorderen Teil (20) der hinteren Werkzeughälfte (14) gebildet, durch wenigstens einen an einem anderen Teil (18) dieser Werkzeughälfte (14) oder deren Basis (16, 17) abgestützten Linearantrieb (22, 24) begrenzt vorschiebbar und an seiner Rückseite über eine sich in einem bestimmten Winkel zur Bewegungsrichtung des Linearantriebs (22, 24) erstreckende Querführung (28) mit dem durch eine Schrägführung (30) an einem auf der Basis (16, 17) befestigten Teil (18) der hinteren Werkzeughälfte (14) geführten Schrägschieber (30) verbunden ist.
Kunststoff-Spritzgußwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearantrieb (22, 24) wenigstens einen Hydraulikzylinder (24) mit einem Kolben und einer Kolbenstange (22) aufweist, die in dem auf der Basis (16) befestigten Teil (18) der hinteren Werkzeughälfte (14) geführt und an ihrem vorderen Ende mit dem Auswerfer (20) verbunden ist.
Kunststoff-Spritzgußwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Querführung (28) unter einem rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Linearantriebs (22, 24) erstreckt.
Kunststoff-Spritzgußwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerfer (20) durch den mittleren vorderen Teil (20) der hinteren Werkzeughälfte (14) gebildet ist.
Kunststoff-Spritzgußwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querführung (28) zwischen dem Auswerfer (20) und dem Schrägschieber (26) und/oder die Schrägführung (30) zwischen dem Schrägschieber (26) und dem auf der Basis (16) befestigten Teil (18) der hinteren Werkzeughälfte (14) T-Führungen sind.