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Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug für den Spritzguß oder Druckguß gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Für den Spritzguß oder Druckguß, insbesondere zur Herstellung von Kunststoff-Artikeln, werden Formwerkzeuge verwendet, in deren Formhohlraum bzw. Formkavität der Werkstoff in fließfähigem Zustand eingebracht wird und aushärtet. Die Formhohlräume sind dabei insbesondere in Formplatten ausgebildet, die während des Gießvorgangs mit einem hohen Schließdruck aneinander liegend gehalten werden. Die Formwerkzeuge sind üblicherweise baukastenartig als sogenannte Normalien aufgebaut, wobei die individuelle Anpassung an den herzustellenden Artikel durch die Gestaltung der Formhohlräume der Formplatten erhalten wird. Die Formwerkzeuge sind im Wesentlichen in zwei Grundtypen bekannt, nämlich mit Backen- oder Schieberformen und mit Kassettenformen.
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Bei den Backen- bzw. Schieberformen sind an einer Formplatte Druckstücke angebracht, die beim Schließen der Formplatten mittels Schrägflächen keilförmig auf Schieber einwirken, die den Formhohlraum seitlich begrenzen. Die Formplatten sind hierbei massiv ausgebildet, da sie nicht nur den axialen Schließdruck aufnehmen müssen, sondern auch den über die Schrägflächen wirkenden seitlichen Schließdruck.
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Die Kassettenformen weisen einen rechteckigen U-förmigen Rahmen auf, in welchen auswechselbar Formeinsätze eingeschoben werden können, in welchen die unterschiedlichen Formkavitäten ausgebildet sind. Die Kassettenformen haben den Vorteil, dass in einen Grundaufbau des Formwerkzeuges mit dem Rahmen unterschiedliche Formeinsätze eingeschoben werden können, so dass ein kostengünstiges Formwerkzeug erhalten wird, welches durch Auswechseln der kassettenförmigen Formeinsätze leicht umgerüstet werden kann. Die Kassettenformen erlauben nur einen axialen Schließdruck der Formplatten. Formwerkzeuge mit seitlichen Schiebern können nicht mit Kassettenformen realisiert werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Formwerkzeug zur Verfügung zu stellen, welches bei einfachem kostengünstigem Aufbau sowohl mit Backen- bzw. Schieberformen als auch mit Kassettenformen verwendet werden kann und einfach zwischen beiden Formtypen umgerüstet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Formwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug sind die Formplatten wie bei einer herkömmlichen Kassettenform mit einem U-förmigen Rahmen ausgebildet, in welchen auswechselbar Formeinsätze eingeschoben werden können. Bei den bekannten Kassettenformen werden die Formeinsätze in dem Rahmen dadurch gehalten, dass an den beiden freien Enden der Rahmenschenkel jeweils ein Klemmstück angeordnet ist, welches wie eine Spannpratze den Formeinsatz übergreift. Erfindungsgemäß wird dagegen ein Brückenstück verwendet, welches die beiden freien Enden der Schenkel des Rahmens übergreift und in beiden Enden der Rahmenschenkel fixiert wird. Das Brückenstück verbindet somit die freien Enden der Schenkel des Rahmens formschlüssig, so dass die Schenkel auch hohe Spreizkräfte ohne eine Verformung aufnehmen können. Ist ein Formeinsatz in den Rahmen eingeschoben und sind die freien Enden der Schenkel des Rahmens durch das Brückenstück formstabil miteinander verbunden, so kann der Rahmen mit dem eingesetzten Formeinsatz die Funktion einer einstückigen massiven Formplatte erfüllen. Dies bedeutet insbesondere, dass an den Schenkeln des Rahmens auch Druckstücke angebracht werden können, die mit einer Schrägfläche keilförmig auf Schieber einwirken. Die seitlichen Schließkräfte der Schieber können von dem Rahmen aufgenommen werden, ohne dass dies zu einem Auseinanderspreizen der U-Schenkel des Rahmens führt, da diese Schenkel durch das Brückenstück formschlüssig zusammengehalten werden.
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Das erfindungsgemäße Formwerkzeug kann daher als Kassettenform verwendet werden, bei welcher in einfacher Weise unterschiedliche Formeinsätze ausgewechselt werden können. Zusätzlich können an dem Rahmen der Kassettenform Druckstücke montiert werden, wodurch die Kassettenform in eine Schieber- bzw. Backenform umgewandelt wird. Bei gleichem Grundaufbau ist somit ein einfaches flexibles Umrüsten des Formwerkzeuges zwischen der Kassettenform und der Schieberform möglich, wodurch eine erhebliche Kosteneinsparung erzielt wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 perspektivisch ein zusammengebautes Formwerkzeug,
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2 den Rahmen der düsenseitigen Formplatte,
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3 eine Draufsicht auf einen Formeinsatz für den Rahmen der 2,
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4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in 3,
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5 ein Brückenstück,
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6 einen Schnitt durch das Brückenstück der 5,
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7 eine Draufsicht auf den Rahmen der 2,
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8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in 7,
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9 den Rahmen einer auswerferseitigen Formplatte,
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10 eine Draufsicht auf einen Formeinsatz für den Rahmen der 9,
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11 eine Stirnansicht des Formeinsatzes der 10,
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12 eine Schieberleiste,
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13 einen Schieber,
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14 einen Schnitt durch den Schieber der 13,
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15 ein Druckstück,
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16 eine Draufsicht auf das Druckstück der 15 und
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17 einen Schnitt längs der Schnittlinie XVII-XVII in 16.
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In 1 ist ein komplettes Formwerkzeug im Zusammenbau gezeigt, wie es beispielsweise für das Kunststoff-Spritzgießen verwendet wird. Soweit das Formwerkzeug nachfolgend nicht im Einzelnen beschrieben und erläutert ist, ist das Formwerkzeug in an sich bekannter Weise aufgebaut. Eine detaillierte Beschreibung wird nachfolgend daher nur für die Teile gegeben, die erfindungsgemäß gestaltet sind.
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Das Formwerkzeug weist eine auswerferseitige Aufspannplatte 10 und eine düsenseitige Aufspannplatte 12 auf. In den Ecken der Aufspannplatten 10 und 12 sind Führungssäulen 14 angeordnet. Auf der auswerferseitigen Aufspannplatte 10 sind Distanzleisten 16 angeordnet, zwischen denen ein Auswerferpaket angeordnet ist, welches aus einer Auswerfergrundplatte 18 und einer Auswerferhalteplatte 20 besteht, die Auswerferstifte 22 tragen. Auf den Distanzleisten 16 sitzt eine Zwischenplatte 24, in welcher die Auswerferstifte 22 geführt werden. In eine mittige Düsenöffnung 26 der düsenseitigen Aufspannplatte 12 kann die Einspritzdüse eingesetzt werden.
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Erfindungsgemäß kann das Formwerkzeug wahlweise umrüstbar mit Kassettenform oder mit Backen- bzw. Schieberform verwendet werden.
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Bei der Verwendung mit Kassettenform sind eine düsenseitige Formplatte 28 und eine auswerferseitige Formplatte 30 zwischen der Aufspannplatte 12 und der Zwischenplatte 24 angeordnet. Die Formplatten 28 und 30 weisen den Formhohlraum auf und werden in einer axialen Schließbewegung gegeneinander bewegt und gegen den Druck des eingespritzten Materials aneinander anliegend gehalten. Nach Beendigung des Einspritzvorgangs werden die Formplatten 28 und 30 axial auseinander bewegt und die Auswerferstifte 22 betätigt, um das fertige Gussteil aus der Form auszuwerfen.
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Die düsenseitige Formplatte 28 ist in den 2 bis 8 in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
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Die düsenseitige Formplatte 28 weist einen Rahmen 32 auf, der in 2 in der auswerferseitigen Ansicht gezeigt ist. Der Rahmen 32 hat die Form eines rechtwinkligen U und ist über Bohrungen 34 mit der düsenseitigen Aufspannplatte 10 verschraubt. Von der offenen U-Seite des Rahmens 32 kann ein Formeinsatz 36 eingeschoben werden, der beispielhaft in den 3 und 4 gezeigt ist. In der Ebene der Formplatte 28 wird der Formeinsatz 36 dadurch gehalten, dass der Formeinsatz 36 einen Kragen 38 aufweist, der in einer düsenseitigen Stufe 40 des Rahmens 32 zwischen dem Rahmen 32 und der Aufspannplatte 12 aufgenommen wird. Stirnseitig schließt der Formeinsatz 36 dabei mit den freien Endstirnflächen der Schenkel des Rahmens 32 flächenbündig ab.
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Um den Formeinsatz 36 in dem Rahmen 32 zu halten, wird erfindungsgemäß ein Brückenstück 42 verwendet, wie es in den 5 und 6 dargestellt ist. Das Brückenstück 42 hat die Form eines geraden Balkens mit rechteckigem Querschnitt, wobei die Höhe des Querschnitts der Höhe des Rahmens 32 entspricht und die Länge des Brückenstücks der Breite des Rahmens 32. In den freien Endstirnflächen der Schenkel des Rahmens 32 ist jeweils eine Nut 44 ausgebildet, die sich über die Höhe des Rahmens 32 erstreckt. Die der Innenseite des Rahmens zugewandte Wandfläche 46 der Nut 44 verläuft dabei im Wesentlichen senkrecht zu der Endstirnfläche des Rahmenschenkels, während die der Außenseite zugekehrte Wandfläche 48 abgeschrägt verläuft. Das Brückenstück 42 weist zwei Vorsprünge 50 auf, die sich über die Höhe des Brückenstückes 42 erstrecken und deren gegenseitiger Abstand dem Abstand der Nuten 44 des Rahmens 32 entspricht. Das Querschnittsprofil der Vorsprünge 50 entspricht dem Querschnittsprofil der Nuten 44, d. h. die Vorsprünge 50 weisen einander zugekehrte Wandflächen 52 auf, die im Wesentlichen senkrecht zu der Längserstreckung des Brückenstückes 42 verlaufen und voneinander abgekehrte äußere Wandflächen 54, die entsprechend den Wandflächen 48 der Nuten 44 abgeschrägt sind. Nach dem Einsetzen des Formeinsatzes 36 in den Rahmen 32 wird das Brückenstück 42 auf die freien Enden der Schenkel des Rahmens 32 aufgesetzt, wobei die Vorsprünge 50 des Brückenstücks 42 in die Nuten 44 des Rahmens 32 eingreifen. Mittels Bohrungen 56 kann das Brückenstück 42 mit dem Rahmen 32 verschraubt werden. Die abgeschrägten äußeren Wandflächen 48 bzw. 54 bewirken dabei, dass die rechtwinkligen inneren Wandflächen 46 bzw. 52 spielfrei aneinander anliegen. Das Brückenstück 42 fixiert auf diese Weise nicht nur den Formeinsatz 36 in dem Rahmen 32, sondern hält insbesondere auch die beiden Schenkel des Rahmens 32 formschlüssig gegen ein Auseinanderspreizen fest.
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Wie in den 7 und 8 gezeigt ist, sind in dem Rahmen 32 Kühlmittelkanäle 58 ausgebildet, die von einem rückseitigen Einlass 60 in dem einen Schenkel des Rahmens nach vorn und haarnadelförmig wieder zurück führen, über eine Querverbindung zu dem anderen Schenkel geführt sind, auch in diesem Schenkel nach vorn und haarnadelförmig wieder zurückgeführt sind und in einen rückseitigen Auslass 62 münden. Durch die Kühlmittelkanäle 58 kann ein Kühlmittel geleitet werden, um die Formplatte 28, d. h. den Rahmen 32 und den Formeinsatz 36 zu kühlen.
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Der düsenseitigen Formplatte 28 gegenüber ist die auswerferseitige Formplatte 30 angeordnet, die in den 9 und 10 dargestellt ist.
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Die auswerferseitige Formplatte 30 weist ebenfalls einen U-förmigen Rahmen 64 auf, der entsprechend aufgebaut ist, wie dies vorstehend für den Rahmen 32 der düsenseitigen Frontplatte 28 beschrieben ist. Insoweit sind auch die gleichen Bezugszeichen verwendet. In den Rahmen 64 ist ein Formeinsatz 66 einsetzbar, der in den 10 und 11 gezeigt ist. Entsprechend dem Formeinsatz 36 ist auch der Formeinsatz 66 mit einem Kragen 38 ausgebildet, der eine Stufe 40 des Rahmens 64 hintergreift, wodurch der Formeinsatz 66 zwischen dem Rahmen 64 und der Zwischenplatte 24 gehalten wird. An der offenen Seite des U-förmigen Rahmens 64 wird der Formeinsatz 66 durch ein Brückenstück 42 gehalten, wie es in den 5 und 6 dargestellt und vorstehend beschrieben ist. Das Brückenstück 42 greift auch hier formschlüssig in Nuten 44 des Rahmens 64 ein. Ebenso ist der Rahmen 64 mit Kühlmittelkanälen 58 ausgebildet, wie sie vorstehend in Verbindung mit dem Rahmen 32 beschrieben sind.
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In dieser Kassettenform kann das erfindungsgemäße Formwerkzeug in gleicher Weise eingesetzt werden, wie ein herkömmliches Formwerkzeug mit Kassettenform. Nach Lösen des Brückenstückes 42 kann der jeweilige Formeinsatz 36 bzw. 66 ausgewechselt werden und ein neu eingesetzter Formeinsatz mittels des Brückenstückes 42 fixiert werden.
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Alternativ kann das erfindungsgemäße Formwerkzeug in ein Formwerkzeug mit Schieber- bzw. Backenform umgerüstet werden, wie dies nachfolgend beschrieben wird. 1 zeigt das Formwerkzeug in der Benutzung mit Backenform.
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Zur Umrüstung des Formwerkzeuges mit Backen- bzw. Schieberform werden auf den Rahmen 64 der auswerferseitigen Formplatte 30 Schieberleisten 68 montiert, von denen eine in 12 dargestellt ist. Dabei wird eine Schieberleiste 68 auf das endseitige Joch des U-förmigen Rahmens 64 aufgesetzt und mittels Bohrungen 70 mit dem Rahmen 64 verschraubt. Eine zweite Schieberleiste 68 wird spiegelsymmetrisch auf die freien Enden der Schenkel des Rahmens 64 aufgesetzt und mittelt der Bohrungen 70 verschraubt. Die Schieberleisten 68 bilden auf diese Weise quer zur Achse des Formwerkzeugs verlaufende Führungen für Schieber 72, wie einer beispielsweise in 13 dargestellt ist. Die Schieber 72 werden zwischen den einander zugewandten planparallelen Seiten 74 der Schieberleisten 68 geführt, wobei die Schieber 72 mit jeweils einem seitlichen Kragen 76 eine entsprechende Stufe 78 der Seitenfläche 74 der Schieberleiste 68 untergreifen.
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An der auswerferseitigen Fläche des Rahmens 32 der düsenseitigen Formplatte 28 werden Drückstücke 80 montiert, von denen eines beispielhaft in den 15 bis 17 gezeigt ist. Die Druckstücke 80 haben im Wesentlichen die Form eines Quaders und liegen jeweils mit einer Flachseite auf jeweils einem der Schenkel des Rahmens 64 zwischen den Schieberleisten 68 auf. Die Druckstücke 80 weisen an der auf dem Rahmen 64 aufliegenden Fläche einen Vorsprung 82 auf, der in der Längsrichtung der Druckstücke 80 verläuft und in eine korrespondierend geformte Aufnahme 84 in der Fläche des Rahmens 64 eingreift. Mittels Bohrungen 86 im Bereich des Vorsprungs 82 und der Aufnahme 84 werden die Druckstücke 80 mit dem Rahmen 64 verschraubt. Die in die Aufnahmen 84 eingreifenden Vorsprünge 82 halten die Druckstücke 80 formschlüssig gegen eine Verschiebung in der Ebene des Rahmens 64. Die Druckstücke 80 weisen jeweils eine Druckfläche 88 auf, die sich über eine Längsschmalseite des Druckstückes 80 erstreckt. Wie insbesondere aus 17 zu erkennen ist, ist die Druckfläche 88 so abgeschrägt, dass die mit dem Vorsprung 82 versehene Fläche des Druckstückes 80 breiter ist als die gegenüberliegende freie Fläche. In der Druckfläche 88 sind Gewindebohrungen 90 vorgesehen, womit ein Druckplättchen 92 deckungsgleich auf die Druckfläche 88 aufgeschraubt werden kann.
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Sind die Schieberleisten 68 an dem Rahmen 64 der auswerferseitigen Formplatte 30 montiert, werden die Schieber 72 in die Schieberleisten 68 eingesetzt. Die Druckstücke 80 werden an dem Rahmen 32 der düsenseitigen Formplatte 28 montiert. Werden die Formplatten 28 und 39 mit der axialen Schließbewegung gegeneinander bewegt, so wirken die einander zugewandten Druckflächen 88 der Druckstücke 80 auf entsprechende schräge Druckflächen 94 an der Außenseite der Schieber 72. Durch die Keilwirkung der Druckflächen 88 der Druckstücke 80 und der Druckflächen 94 der Schieber 72 werden dabei die Schieber 72 durch die Schieberleisten 68 geführt gegeneinander bewegt, um den Formhohlraum seitlich zu schließen. Die düsenseitige Formplatte 28 mit den Druckstücken 80 wirkt dabei auf die Schieber 72 wie eine herkömmliche Backenformplatte. Der seitliche Schließdruck der Schieber 72 wird dabei über die Druckstücke 80 in die Schenkel des Rahmens 32 eingeleitet. Da diese Schenkel des Rahmens 32 durch das Brückenstück 42 formschlüssig zusammen gehalten werden, kann der Rahmen 32 diese seitlichen Schließkräfte der Schieber 72 aufnehmen und abstützen, ohne dass die Schenkel des Rahmens 32 auseinander gespreizt werden. Obwohl der Rahmen 32 als Kassettenrahmen ausgebildet ist, kann er dadurch auch die Funktion einer Backenform mit einer massiven Formplatte erfüllen.
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Da die Druckstücke 80 mittels der Vorsprünge 82 und der Aufnahmen 84 in der Bewegungsrichtung der Schieber 72 festgelegt sind, würde ein Nachschleifen der Druckflächen 88 der Druckstücke 80 die Backengeometrie ändern. Deshalb sind vorzugsweise die Druckplättchen 92 vorgesehen, die bei Verschleiß ausgewechselt werden können, so dass ein Nachschleifen der Druckflächen 88 der Druckstücke 80 nicht notwendig ist. Außerdem können die Druckplättchen 92 aus einem hochwertigen, verschleißfesten Werkstoff gefertigt werden.
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Zum Öffnen der Schieber 72 dienen Schrägbolzen 96, die von der an dem Rahmen 32 anliegenden Seite der Druckstücke 80 in schräge Gewindebohrungen 98 der Druckstücke 80 eingeschraubt werden. Die Schrägbolzen 96 durchsetzen Schrägbohrungen 100 an der Außenseite der Schieber 72 und werden in Aussparungen 102 des Rahmens 64 der auswerferseitigen Formplatte 30 und der Zwischenplatte 24 aufgenommen. Da die Schrägbolzen 96 in den Druckstücken 80 verankert sind, können die Schrägbolzen 96 zusammen mit den Druckstücken 80 montiert und demontiert werden, wenn das Formwerkzeug zwischen dem Gebrauch als Kassettenform und dem Gebrauch als Backenform umgerüstet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- auswerferseitige Aufspannplatte
- 12
- düsenseitige Aufspannplatte
- 14
- Führungssäulen
- 16
- Distanzleisten
- 18
- Auswerfergrundplatte
- 20
- Auswerferhalteplatte
- 22
- Auswerferstifte
- 24
- Zwischenplatte
- 26
- Düsenöffnung
- 28
- düsenseitige Formplatte
- 30
- auswerferseitige Formplatte
- 32
- Rahmen
- 34
- Bohrungen
- 36
- Formeinsatz
- 38
- Kragen
- 40
- Stufe
- 42
- Brückenstück
- 44
- Nut
- 46
- innere Wandfläche
- 48
- äußere Wandfläche
- 50
- Vorsprünge
- 52
- innere Wandflächen
- 54
- äußere Wandflächen
- 56
- Bohrungen
- 58
- Kühlmittelkanäle
- 60
- Einlass
- 62
- Auslass
- 64
- Rahmen
- 66
- Formeinsatz
- 68
- Schieberleiste
- 70
- Bohrungen
- 72
- Schieber
- 74
- Seitenflächen
- 76
- Kragen
- 78
- Stufe
- 80
- Druckstücke
- 82
- Vorsprung
- 84
- Aufnahme
- 86
- Bohrungen
- 88
- Druckfläche
- 90
- Gewindebohrungen
- 92
- Druckplättchen
- 94
- Druckflächen
- 96
- Schrägbolzen
- 98
- schräge Gewindebohrungen
- 100
- Schrägbohrungen
- 102
- Aussparungen