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Spritzgießform zum Herstellen einer Vorschubwalze mit angeformten
Zähnen Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgießform zum Herstellen einer Vorschubwalze
mit angeformten Zähnen für Briefmarkenverkaufseinheiten od. dgl. unter Verwendung
einer Matrize, die in mehrere gegenüber einem Basisglied verschiebbare Abschnitte
geteilt ist.
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Bei der Herstellung von Briefmarkenverkaufseinheiten u. dgl. ist
eines der wichtigsten Teile die Vorschubwalze. Mit Hilfe der Vorschubwalze werden
die Briefmarken durch die Einheit getrieben und vorgerückt. Wegen ihrer wichtigen
Funktion muß die Vorschubwalze sehr genau geformt sein, weil sonst der Briefmarkenstreifen
beschädigt, falsch ausgerichtet und/oder die Einheit gestört werden kann.
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Bei den bekannten Briefmarkenverkaufseinheiten werden die Vorschubwalzen
durch einen sehr mühsamen, langwierigen und teuren Arbeitsgang hergestellt. Sie
wurden im allgemeinen aus einem Metallzylinder geformt, in welchen kleine Löcher
gebohrt wurden. In diesen kleinen Löchern wurden Metallstifte befestigt. Zuvor mußten
diese Metallstifte in der gewünschten Größe und Form bearbeitet werden, damit die
Zähne, welche in die Öffnungen der perforierten Markenstreifen eingreifen, um das
Vorrücken der Marken durch die Einheit zu bewirken, die richtige Form erhalten.
Dieses Verfahren zum Herstellen der Vorschubwalzen ist insofern sehr unbefriedigend,
ms es sehr schwierig ist, die Vorschubwalzen gemäß den Vorschriften herzustellen,
und weil es wegen der erforderlichen Zeit und Arbeit sehr kostspielig ist.
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Es wurden verschiedene Versuche gemacht, die Vorschubwalzen mit Hilfe
der bekannten Gießverfahren herzustellen, aber die Zähne dieser Vorschubwalzen haben
notwendigerweise eine solch geringe Größe sowohl im Durchmesser als auch in der
Länge, daß all diese Versuche nicht erfolgreich waren. Die Luft, die in jede der
Zahnbildung dienende Aussparung eingeschlossen wurde, verhinderte die Formung genauer
und gleichmäßiger Zähne mit dem Ergebnis, daß die Hersteller zu den alten mühseligen
und teuren Verfahren des Einsetzens von Stiften in gebohrte Löcher nach dem Bearbeiten
in die gewünschte Form und Größe zurückkehrten.
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Auch die bekannten Spritzgießformen für mit Hinterschneidungen, beispielsweise
mit Außengewinde, zu versehende Spritzlinge sind zur Herstellung von Vorschubwalzen
mit feinen angeformten Zähnen nicht geeignet. Bei einer bekannten Ausführungsart
der Spritzgußformen wird der Spritzling beim Entformen zuerst vom Kern gezogen und
erst anschließend werden die Backen vom Spritzling radial abgehoben. Beim Herausziehen
des Kerns treten dort jedoch infolge der Reibung so starke Kräfte in axialer Richtung
auf, daß bei der Herstellung von Vorschubwalzen die noch in den Backen gehaltenen
Zähne wenigstens teilweise beschädigt oder abgerissen würden. Bei einer anderen
bekannten Ausführungsart von Spritzgußformen werden zunächst die Backen radial abgehoben,
während der Spritzling erst anschließend vom Kern getrennt wird. Diese bekannten
Formen weisen jedoch keine eindeutige Führung für die Backen auf, die sicherstellt,
daß die Backen in einer gemeinsamen Ebene gleichmäßig nach außen bewegt werden und
dabei ihre genaue Höhenzuordnung zu den Hinterschneidungen beibehalten. Schon durch
geringe Führungsfehler der Backen werden beim Entformen auf den Spritzling Kräfte
ausgeübt, denen die kleinen Zähne von Vorschubwalzen nicht mehr gewachsen sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritzgießform zum
Herstellen einer Vorschubwalze mit feinen, angeformten Zähnen zu schaffen, bei der
ein beschädigungsfreies Entformen des Spritzlings sichergestellt ist. Dies wird
unter Verwendung einer Matrize, die in mehrere gegenüber einem Basisglied verschiebbare
Abschnitte geteilt ist, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Formkern auf einem
axial im Basisglied geführten Mittelstift und jeder Matrizenabschnitt auf einem
schräg nach außen im Basisglied geführten Abstreifbolzen sitzt und daß Mittelstift
und Abstreifbolzen derart miteinander verbunden sind, daß sie nur gemeinsam verschoben
werden können. Durch die hierbei erzielte Kupplung von axialer Kern- und Matrizenbewegung
wird sicher-
gestellt, daß keine axiale Verschiebung zwischen dem
auf dem Kern befindlichen Spritzling und der Matrize erfolgen kann, so daß keine
axialen Schub- oder Scherkräfte an den Zähnen auftreten können. Die radiale Auswärtsbewegung
muß zwangweise in der Ebene der Zähne vor sich gehen. Durch die Erfindung wird somit
erstmals die Herstellung einwandfreier billiger Vorschubwalzen erreicht. Besonders
vorteilhaft ist es hierbei für den einfachen Aufbau der Spritzgußform, daß die axiale
Führung der Matrize erreicht ist, ohne daß die Matrize selbst auf einer querliegenden
Führungsebene verschoben werden muß, sondern dadurch, daß für diese Aufgabe die
an sich bekannten einfachen Abstreifbolzen verwendet werden können.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen werden, daß
als Formkern ein auf den Mittelstift aufgeschobener zylindrischer Tragkörper für
die Spritzgießmasse aus thermoplastischem Kunststoff dient. Durch die Verwendung
eines vorgeformten Tragkörpers für die Vorschubwalze wird erreicht, daß man den
Bohrungsdurchmesser mit Bezug auf den Mittelstift so wählen kann, daß ein leichtes
Abstreifen möglich ist, so daß die Schwierigkeiten, die sonst wegen der Reibung
eines direkt auf den Kern gespritzten Formlings beim Entformen auftreten, vermieden
sind.
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Der Erfindung zufolge können die die Zähne der Walze bildenden Aussparungen
konisch ausgebildet und derart in den Matrizenabschnitten angeordnet sein, daß sie
in Reihen parallel zur Mittelachse stehen und weder aneinander noch an den Trennflächen
zwischen den Abschnitten angrenzen. Während bei vergleichbaren bekannten Spritzgießformen
Zähne od. dgl. immer an der Trennfuge zwischen zwei Matrizenabschnitten gespritzt
wurden, kann der Erfindung zufolge vorgesehen werden, daß die Zahl der Matrizenabschnitte
gleich der Zahl der Aussparungsreihen ist und daß jede Aussparungsreihe in der Mittelebene
eines Matrizenabschnittes angeordnet ist. Während sich bei den bekannten Spritzgießformen
zwischen den Zähnen ein Steg ausbilden würde, der die Funktionsweise der Vorschubwalze
beeinträchtigen oder deren nachträgliche Uberarbeitung erforderlich machen würde,
werden durch die Anordnung der Aussparungen seitlich neben den Trennfugen der Matrizenabschnitte
diese Nachteile vermieden.
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Nach weiteren Merkmalen der Erfindung können die die Zähne der Walze
bildenden Aussparungen eine Tiefe von etwa 1,2 mm und einen Maximaldurchmesser von
etwa 0,8 mm haben.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen, in denen gleiche
Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile in den verschiedenen Darstellungen bezeichnen.
Es zeigt Fig. 1 eine Teilseitenansicht einer Briefmarkeñverkaufseinheit, in welche
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingebaut ist, um bei Drehung die Briefmarkenverkaufseinheit
vorzurücken, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch die Form, mit deren Hilfe die
verbesserte Vorschubwalze hergestellt wird, wobei das abgenommene Verschlußglied
gestrichelt dargestellt ist, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Form, wobei das Verschlußglied
von dem Basisglied abgenommen ist
und wobei gerade eine Vorschubwalze darin geformt
wird, Fig. 4 eine Draufsicht auf die innere Fläche des Verschlußgliedes, welches
mit dem Basisglied der Form ausgerichtet ist, wenn es daran befestigt ist, Fig.
5 eine Seitenansicht der Vorschubwalze, wenn sie die Form verläßt, wobei ein Teil
davon im Schnitt veranschaulicht ist, F i g. 6 eine Seitenansicht der fertiggestellten
Vorschubwalze, nachdem die Nuten in den Zylinder eingeschnitten sind und nachdem
das Antriebsrad an ihr befestigt ist, Fig. 7 eine Stirnansicht längs der Linie 7-7
der Fig. 6, und F i g. 8 zeigt Teilstirnansicht einer der Vorschubwalzen in einem
vergrößerten Maßstab, in welcher Einzelheiten eines der Zähne der Vorschubwalze
veranschaulicht sind.
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Fig. 1 zeigt eine Vorschubwalze, die gemäß der Erfindung hergestellt
ist und sich in einer BriefmarkenverkaufseinheitM drehen kann. Sie ist von einem
Rahmen 10 so gehalten, daß ihre Achse quer zu der Bewegungsrichtung der Briefmarken
11 steht, wenn die Marken von der Markenrolle 12 abgerollt werden. Die Marken werden
durch die Einheit mittels der Vorschubwalze hindurchgeführt, welche mit Hilfe einer
Magnetspule 14 über eine Gelenkverbindung 15 betätigt wird. Es ist zu beachten,
daß die Marken 11 um die Umfangsfläche der Vorschubwalze 13 und zwischen der Walze
und der Markenführung 16 entlangbewegt werden, wobei die Zähne 17 der Vorschubwalze
sich durch die Perforierungen zwischen den einzelnen Marken erstrecken und dadurch
mit dem Markenstreifen in Eingriff treten, um die Marken durch die Einheit vorzurücken.
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Um die Markenvorschubwalze herzustellen, ist eine neue Form 0 geschaffen
worden (Fig. 2), die aus einem Basisglied B und einem Deck- oder Verschlußglied
18 besteht. Das Deck- oder Verschlußglied besitzt, wie Fig. 4 zeigt, ein Einspritzloch,
welches den Mittelteil der Form, der den Spritzhohlraum darstellt, wie nachstehend
beschrieben wird, mit der Außenseite verbindet. Eine Stiftaufnahmeöffnung 20 ist
an dem Mittelteil des Vtschlußgliedes 18 vorgesehen und durch ein Lager 21 definiert,
welches einen Mittelstift in dichter Passung aufnehmen kann. Ein Paar von Ausrichtstiften
22 und 23 erstreckt sich von der Innenfläche des Verschlußgliedes nach innen, um
das Verschlußglied mit dem Basisglied D genau auszurichten, wenn die beiden Glieder
zusammengebracht und in irgendeiner der beim Spritzgießen üblichen Arten miteinander
verbunden werden.
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Das Basisglied B besitzt eine Aussparung 24 in seiner Mitte. Wenn
das Verschlußglied 18 an dem Basisglied B befestigt ist, wird diese Aussparung zu
einem abgeschlossenen Raum. Die Aussparung 24 ist nach unten konisch ausgebildet,
wie es am besten aus F i g. 2 ersichtlich ist. Ausrichtlöcher H sind zur Aufnahme
der Ausrichtstifte22 und 23 in den die Aussparung umgebenden Teilen des BasisgliedesB
vorgesehen. Das Basisglied besitzt eine mittlere Stiftaufnahmeöffnung 25, die sich
axial zu der Aussparund 24 erstreckt. In dieser Öffnung ist ein einen Einsatz aufnehmender
Stift 26 gleitbar gehalten, der sich in der Aussparung 24 nach oben erstreckt. Vier
Abstreifbolzenbohrungen 27 und 28 rund um die Stiftaufnahmeöffnung 25 angeordnet
und erstrecken
sich durch das Basisglied parallel zu den konischen
Wänden der Aussparung24. Wie es am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, verlaufen
diese Bohrungen nach oben divergierend in den Boden der Aussparung umgebenden Teilen.
Gleitbar in jeder dieser Bohrungen 27 und 28 ist ein Abstreifbolzen 29 und 30 gehalten.
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Auf jedem dieser Abstreifbolzen 29 und 30 befindet sich einer der
vier Matrizenabschnitte 31, 32, 33 und 34, welche in die Aussparung24 hineinpassen
und zusammen einen zylindrischen Hohlraum 35 im Zusammenwirken mit dem Basisglied
B und dem Verschlußglied 18 bilden, wobei die Achse des Hohlraums die gleiche ist
wie die Längsachse des Stiftes 26. Jeder der Matrizenabschnitte besitzt gegenüberliegende
Seiteuflächen 31 a, 31 b, welche mit einer der Seitenflächen des benachbarten Matrizenabschnittes
dicht aneinanderpassen, um die Trennlinie 36 dazwischen zu bilden. Jedes dieser
Seitenflächen 31 a und 31b ist flach und glatt poliert, so daß sie zusammen mit
der benachbarten Fläche eine ausgezeichnete Dichtung ergibt und das in den Hohlraum
35 eingepreßte Material nicht in einem beachtlichen Maße dazwischen nach außen gedrängt
werden kann. Jeder der Matrizenabschnitte31, 32, 33 und 34 verjüngt sich zum Boden
hin, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, und die äußere gebogene Fläche stimmt mit der
Krümmung der Aussparung 24 überein, so daß, wenn das Verschlußglied 18 an dem Basisglied
B befestigt ist, die vier Matrizenabschnitte dicht aneinanderpassen und die am Umfang
gelegenen Teile der Aussparung 24 ausfüllen sowie lediglich einen zylindrischen
Hohlraum 35 zwischen sich frei lassen. Jeder der Matrizenabschnitte 31, 32, 33 und
34 besitzt eine Anzahl von mit Abstand angeordneten Zahnbildungsaussparungen in
der den Hohlraum begrenzenden Fläche. Wie es die Fig. 2 und 3 deutlich zeigen, sind
diese Aussparungen jeweils in mit Abstand verlaufenden Dreiergruppen auf Linien
angeordnet, welche parallel zu der Achse des zylindrischen Hohlraums verlaufen und
sich jeweils in der Mitte zwischen den flachen Seitenflächen 31 a und 31b befinden.
Jede der Aussparungen verjüngt sich radial nach außen zu einem Punkt hin und ist
konisch in ihrer Form. Jede Aussparung besitzt eine Tiefe von etwa 1,2 mm und einen
Durchmesser von 0,8 mm.
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Um die Vorschubwalze herzustellen, wird das Verschlußglied 18 von
dem Basisglied B der Form abgenommen und ein hohler zylindrischer Metalleinsatz
um den Einsatzaufnahmestift 26 innerhalb des Hohlraums 35 angeordnet. Dieser Einsatz
38 besteht vorzugsweise aus Leichtmetall, wie Aluminium, und besitzt eine Öffnung
39 an einem Ende, welche dicht um den verkleinerten Abschnitt des Einsatzaufnahmestiftes
greift, wie es F i g. 2 deutlich zeigt. Das andere Ende des Einsatzes bleibt offen,
so daß das Lager 21 am Verschlußglied sich dort hineinerstrecken kann, um den Einsatz
gut passend an seiner Stelle zu halten. Die äußere zylindrische Fläche des Einsatzes
38 ist gerändelt.
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Nachdem der Einsatz, wie oben beschrieben, angeordnet worden ist,
wird ein weißes Polyamid durch die Einspritzöffnungl9 mit einem beträchtlichen Druck
eingespritzt. Das spezielle Polyamid ist ungewöhnlich hart und abnutzungsbeständig.
Dieses weiße Nylon wird durch das Einspritzloch mit einer Temperatur von 2750 C
und mit einem Druck von
etwa 84 kg/cm2 eingespritzt. Die Form 0 kann dabei auf Raumtemperatur
bleiben.
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Es ist zu beachten, daß das Einspritzloch 19 den Außenraum mit dem
Raum zwischen den Innenflächen des Hohlraums 35 und den Außenflächen des Einsatzes
35 verbindet, so daß das Polyamid in diesen offenen Bereich und in die kleinen Aussparungen
37 eingepreßt wird. Es ist ferner zu beachten, daß die Aussparungen dieser Form
sich nicht an der Trennlinie befinden, wie es normalerweise bei der Herstellung
von Zähnen an einer zylindrischen Fläche der Fall ist, sondern im Gegenteil in der
Mitte zwischen den Trennlinien 36. Dies steht im Gegensatz zu der üblichen Formtechnik.
Wenn die Aussparungen 37 sich an den Trennlinien befinden würden, ergäbe sich ein
Steg zwischen den Zähnen, so daß die gesamte Konstruktion ungenügend wäre.
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Es ist erforderlich, daß diese Aussparungen an anderen Stellen angebracht
sind als an der Trennlinie, damit sich ein zufriedenstellendes Endprodukt ergibt.
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Nachdem das Polyamid in die Form, wie oben beschrieben, eingepreßt
worden ist, wird das Verschlußglied 18 entfernt und die Abstreifbolzen 29 und 30
sowie der Einsatzaufnahmestift26 nach außen gedrückt, so daß sich die Matrizenabschnitte
31, 32, 33 und 34 aus der Aussparung 24 herausbewegen.
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Wenn sich diese Matrizenabschnitte nach rechts (Fig. 2) bewegen, erfahren
sie eine axiale und gleichzeitig eine radial nach außen gerichtete Bewegung relativ
zu dem Hohlraum 35, so daß sie voneinander getrennt werden und die geformte zylindrische
Vorschubwalze von dem verkleinerten Endabschnitt des Einsatzaufnahmestiftes26 gehalten
wird. Die geformte zylindrische Vorschubwalze kann dann schnell und leicht von dem
freien und verkleinerten Ende des Einsatzaufnahmestiftes 26 abgezogen und den weiteren
Bearbeitungsschritten, die noch beschrieben werden, zugeführt werden. Für praktische
Zwecke jedoch ist die Vorschubwalze an diesem Punkt fertig geformt.
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Nachdem die Vorschubwalze (Fig. 5) von der Form entfernt worden ist,
wird die Stirnplatte41 in ihr offenes Ende eingedrückt. Diese Stirnplatte besitzt
eine Mittelöffnung, die lediglich als Lager für den Befestigungszapfen 42, der in
F i g. 1 gezeigt ist, dient, auf welchem die Vorschubwalze im Betrieb drehbar gelagert
ist. Um die Vorschubwalze anzutreiben, kann ein Antriebszahnrad 46 an einer Stirnseite
mit Hilfe der Stifte 46a befestigt werden. Es ist zu beachten, daß die sich ergebende
Vorschubwalze ein Zylinder ist, der in einer Markenverkaufseinheit drehbar derart
gelagert werden kann, daß er um eine Achse rotiert, die quer zur Bewegungseinrichtung
der Briefmarken steht. Der Polyamidzylinder 44 besitzt eine Anzahl von Zähnen 45,
die an Ort Ünd Stelle zusammen mit dem Zylinder geformt worden sind, und diese Zähne
sind in Reihen längs einer Linie parallel zu der Drehachse des Zylinders angeordnet.
Wie es am besten aus F i g. 1 ersichtlich ist, stehen sie mit Abstand quer zu den
Marken und greifen in die Öffnungen zwischen diesen Marken, um diese durch die Einheit
zu bewegen. Fig. 6 zeigt, daß die Zähne 45 am Umfang des Zylinders 44 mit Abstand
angeordnet sind.
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F i g. 8 veranschaulicht in einer Einzelansicht einen der Zähne 45.
An der Spitze 47 des Zahnes ist ein Krümmungsradius von 0,16 mm vorgesehen. Die
Höhe
des Zahnes oberhalb des Zylinders bis zu seiner Spitze beträgt 1,2 mm und der Zahndurchmesser
am unteren Ende 0,8 mm. Der Krümmungsradius an der Austrittsstelle 48 des Zahnes
aus der Umfangsfläche des Zylinders 44 ist 0,12 mm.
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Somit ist ersichtlich, daß eine neue und verbesserte Form zur Herstellung
einer verbesserten Vorschubwalze für Markenverkaufseinheiten geschaffen worden ist.
Früher hielt man es für möglich, Vorschubwalzen dieser Art in einer Form herzustellen,
weil die erforderlichen Zähne eine so geringe Größe haben. Verschiedene bisher durchgeführte
Versuche waren nicht erfolgreich, weil das Metall nicht in die kleinen Aussparungen
eintrat, welche für die Zähne vorgesehen waren, so daß sie im Ergebnis entweder
überhaupt nicht geformt wurden oder keine genügende Gebrauchsfähigkeit hatten. Außerdem
ist es in der Formtechnik sonst üblich, wenn Zähne oder Zahnräder herzustellen sind,
die Aussparungen für die Zahnbildung längs der Trennlinie der geteilten Form statt
an den Mittelteilen der Formflächen vorzusehen. Solch eine Anordnung ist jedoch
höchst unbrauchbar, wenn Druck angewendet wird, um das geschmolzene Material in
solch kleine Aussparungen hineinzudrücken, weil sich zwischen benachbarten Zähnen
Stege bilden und das sich ergebende Erzeugnis unbrauchbar machen. Es wurde jedoch
gefunden, daß durch die Schaffung der Aussparungen an Punkten, die von der Trennlinie
entfernt liegen, und durch das Einspritzen der heißen Spritzgießmasse die Aussparungen
in der Form vollständig gefüllt werden, so daß sich genau geformte Zähne ergeben,
die allen Anforderungen genügen. Im Resultat kostet eine gemäß der Erfindung hergestellte
und ausgebildete Vorschubwalze wesentlich weniger in der Herstellung als eine Vorschubwalze,
die nach den üblichen und bisher bekannten Verfahren hergestellt worden ist. Es
wurde gefunden, daß eine Vorschubwalze, die mit Hilfe der neuen Form hergestellt
werden kann, eine noch gleichmäßigere Gestalt hat als diejenigen, die mit bekannten
Verfahren hergestellt worden sind, und die nur etwa ein Zehntel von demjenigen kostet,
was Vorschubwalzen nach dem bisherigen Stand der Technik gekostet haben.
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Es ist zu beachten, daß eine Form entwickelt worden ist, die es nicht
nur erlaubt, die Zähne an einer von den Trennlinien entfernt gelegenen Stelle auszubilden,
sondern außerdem Abschnitte besitzt, die von allen Teilen des geformten Enderzeugnisses
hinwegbewegt werden können, um das Herausnehmen des Erzeugnisses zu erleichtern.
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Der wichtigste Vorteil der neuen Form ist natürlich, daß das Enderzeugnis
schnell und billig hergestellt werden kann. Große Zahlen von Vorschubwalzen können
in verhältnismäßig kurzer Zeit bei
Verwendung der neuen Form erzeugt werden. Des
weiteren ist das Enderzeugnis genauer geformt als die nach bekannten Verfahren hergestellten
Vorschubwalzen. Schließlich ergibt sich auch eine durchweg gleichförmige Gestalt
und Qualität des Enderzeugnisses.