DE4432017A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Zifferblättern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Zifferblättern gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. dem von Anspruch 7.

Gemäß dem Stand der Technik werden Zifferblätter für Uhren aus den verschiedensten Ausgangsmaterialien, wie z. B. Metalle, Kunststoffe, Kera­ mik usw., hergestellt. Die bekannten Verfahren zur Herstellung der Zifferblattrohlinge werden weitgehend vom Ausgangsmaterial bestimmt. So werden Metallzifferblätter überwiegend aus Bandmaterialien ausgestanzt. Kunststoffzifferblätter werden entweder ebenfalls gestanzt oder durch thermoplastischen Spritzguß erzeugt. Zifferblätter aus Keramik werden in Preß- und/oder Sintertechnik hergestellt.

In der Regel werden zur weiteren Bearbeitung die Rohzifferblätter mittels der verschiedensten Finish-Technologien veredelt und mit ver­ schiedenartigen Designeffekten ausgestattet. Beispiele solcher Technologien sind die galvanische Beschichtung, die lackiertechnische Bearbeitung und/oder das Bedrucken der Zifferblätter mittels unterschiedlicher Druck­ verfahren.

Die Veredelung der Zifferblattrohlinge mittels Finish-Technologien kann entweder einzeln oder gruppenweise erfolgen.

Bei einem bekannten Verfahren werden Zifferblätter aus einem Metall­ band mittels eines Stanzwerkzeuges ausgestanzt, das mit einem Federkis­ sen ausgestattet ist, welches das soeben ausgeschnittene Zifferblatt in den Metallbandstreifen zurückdrückt (siehe Fig. 1). Gleichzeitig mit dem Ausstanzen des Zifferblattes und dem Zurückdrücken in das Metallband werden funktionell notwendige Aussparungen im Zifferblatt, wie z. B. ein Zeigerwellenmittelloch oder ein Fenster zur Datumsanzeige oder Arretier­ ausnehmungen zur Lagejustierung des Zifferblattes in der Uhr sowie mindestens zwei sogenannte Meisterlöcher zur exakt reproduzierbaren Stellungspositionierung bei den weiteren Bearbeitungsvorgängen ausge­ stanzt.

Nach dem Ausstanzen und Wiedereindrücken einer definierten Anzahl von Zifferblättern pro Längeneinheit Bandmaterial wird das Bandmaterial abgelängt und der entstandene Streifen z. B. in ein Magazin, das eine bestimmte Anzahl dieser Streifen aufnehmen kann, eingeschoben. Die Streifen werden in dem Magazin für eine weitere Bearbeitung der Ziffer­ blätter, z. B. die Bearbeitung im Sieb- und/oder Tampondruck gruppen­ weise bzw. im Nutzen entnommen oder im Einzelbearbeitungsverfahren maschinell weitergetaktet. Das Bandmaterial oder definierte Abschnitte davon dient bzw. dienen als Träger bzw. Trägermatrize für eine bestimm­ te Anzahl von Zifferblättern, wobei über den gleichzeitigen Stanzvorgang von Zifferblatt und Meisterlöchern eine exakte Stellungspositionierung für weitere Bearbeitungsoperationen gegeben ist.

Aus dem Träger- oder Trägermatrizensystem wird das Zifferblatt, das über die Meisterlöcher im Trägerstreifen exakt lagepositoniert ist, ma­ schinell montiert, indem es z. B. von unten nach oben ausgedrückt und gleichzeitig von oben, beispielsweise mittels Vakuumgreifarmen, entnom­ men und wiederum lägegenau auf das ebenfalls lagegenau und maschinell zugeführte Uhrwerk gesetzt wird.

Das bekannte Verfahren eignet sich zwar auch zur Herstellung von Zifferblättern aus verschiedensten Kunststoffen, wenn diese als Bandmate­ rial vorliegen, es versagt allerdings, wenn z. B. Zifferblätter mit Relief­ oberflächen hergestellt werden sollen. Derartige Oberflächen erfordern nämlich das Vorliegen von Kunststoffbändern, die in definiertem Abstand dieses Relief auf der Oberfläche enthalten. Zudem ist dieses bekannte Verfahren auf Kunststoffe beschränkt, die stanzfest und hinreichend mechanisch stabil sind, d. h. welche nach dem Stanzen keine unsauberen und unansehnlichen Schnittkanten hinterlassen. Insbesondere bei Ziffer­ blättern aus glasklaren Kunststoffen besteht die Gefahr des Zerkratzens durch die mechanische Formgebung sowie die Transportoperationen.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens zur Herstellung und Bearbeitung von Zifferblättern in Trägermatrizentechnik ist die Tatsache, daß die Trägermatrizen nur einmal verwendet werden können, und somit nach einmaligem Gebrauch einem aufwendigen Recycling unterworfen werden müssen.

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Zifferblättern zu schaffen, welche bzw. welches zum Spritzgießen geeignet ist und bei welcher bzw. welchem herstellungs­ bedingter Materialabfall stark reduzierbar ist und jeder Träger wiederver­ wendbar ist.

Dieses Ziel wird erreicht mit einem Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und mit einer der Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7.

Danach weist das Verfahren zur Herstellung von Zifferblättern, insbeson­ dere aus Kunststoff, für Uhren oder dergleichen unter Verwendung eines Trägers zunächst ein Einspannen des durch Ausstanzen von Zifferblättern mit Ausschnitten versehenen Trägers in eine Gießvorrichtung auf. Die Einspannung in der Gießvorrichtung erfolgt so, daß die Ausschnitte abgedichtete Gießhohlräume bilden, wenn entsprechende als Matrizen ausgebildete Teile der Gießvorrichtung mindestens einen der Ausschnitte des Trägers vollständig abdecken, wobei diese Ausschnitte in ihrem Durchmesser dem Durchmesser eines jeden neu herzustellenden Ziffer­ blattes entsprechen. Anschließend werden die so entstehenden Gießhohl­ räume mit einem spritzgießbaren Material gefüllt, welches anschließend erstarrt. Nach Erstarren und Öffnen der Gießvorrichtung schließt sich ein Transportieren des so behandelten Trägers zu einer weiteren Behand­ lungs- bzw. Bearbeitungsstufe der Zifferblätter an.

Wesentliche Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung liegen in der Einfachheit und technischen Beherrschbarkeit der eingesetzten Techniken sowie in der umweltfreundlichen Wiederverwendung von Metallmatrizen für die Zifferblattherstellung, wodurch eine beträchtliche Menge an Recyclematerial eingespart werden kann. Das Verfahren gemäß der Erfin­ dung weist des weiteren den Vorteil auf, daß völlig neue Ausgangsmate­ rialien für Zifferblätter eingesetzt werden und neue Gestaltungsmöglich­ keiten zur Anwendung gebracht werden können, die bisher nicht oder nicht mit vertretbarem Aufwand möglich waren. Das trifft insbesondere für die vielfältigen Bearbeitungsmöglichkeiten zur dekorativen Gestaltung von Kunststoffen für Zifferblätter zu.

Bei einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel wird der Träger nach Entfernen der im Spritzgießverfahren hergestellten Zifferblätter dem Ver­ fahren gemäß Anspruch 1 erneut zugeführt.

In einem weiteren vorzugsweisen Ausführungsbeispiel wird als Spritzguß­ material für die herzustellenden Zifferblätter insbesondere Kunststoff verwendet, wobei prinzipiell jedes spritzgießfähige Material einsetzbar ist. Vorzugsweise liegt der Träger in Streifenform mit reihenförmig angeord­ neten Ausschnitten vor; ein Träger mit Doppelreihen und quadratischer Anordnung der entsprechenden Ausschnitte für Zifferblatter ist ebenfalls möglich.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung des flachen Trägers, welcher mit den neu herzustellen­ den Zifferblättern entsprechenden Ausschnitten versehen ist, weist eine Gießvorrichtung, insbesondere eine Spritzgießvorrichtung mit einem mindestens aus einer ersten und mindestens aus einer zweiten Matrize bestehenden Matrizenpaar auf, zwischen dem der Träger einspannbar ist. Die Matrizen sind gegeneinander zwischen einer geschlossenen Position, in welcher der Träger am Rand seiner Ausschnitte abgedichtet gehalten ist, so daß die Ausschnitte jeweils einen Gießhohlraum bilden, und einer geöffneten Position bewegbar, in welcher der Träger entnehmbar ist. Damit der Gießhohlraum mit dem spritzgießbaren Material gefüllt wer­ den kann, weist zumindest eine der Matrizen eine verschließbare Gießdü­ se mit einer Zuleitung zum Zuführen von flüssigem Spritzgußmaterial in den Gießhohlraum bei geschlossener Position der Matrizen auf.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist mindestens eine der Matrizen einen der Größe des Halbmessers des Ausschnittes für das Zifferblatt entsprechenden, in seiner geschlossenen Position in den Aus­ schnitt ragenden erhabenen Abschnitt auf, dessen Höhe vorzugsweise im Bereich von 0,01 mm liegt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Oberfläche des erhabenen Abschnittes auch gewölbt sein, um eine dementsprechende gewölbte Oberfläche eines Zifferblattes zu erzeugen.

In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel weist eine Matrize der Vorrichtung Zentrierstifte auf, welche durch in dem Träger vorgesehene Meisterlöcher in entsprechende Vertiefungen in der der mit Zentrier­ stiften versehenen Matrize gegenüberliegenden Matrize in der geschlos­ senen Position eingreifen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen bei der konventionellen Herstellung von Zifferblättern anfallenden Träger mit Zifferblättern sowie funktionell bedingte Aussparungen;

Fig. 2 einen Streifen mit ausgestanzten Zifferblättern und ausgestanzten funktionellen notwendigen Aussparungen;

Fig. 3A eine Vorrichtung zum Spritzgießen der Zifferblätter in den in einem Träger durch Ausstanzen der Zifferblätter erhaltenen Ausschnitten in der geöffneten Position;

Fig. 3B die Gießvorrichtung gemäß Fig. 3A in der geschlossenen, d. h. Gießposition; und

Fig. 4 eine Spritzgießvorrichtung in geschlossener Position mit erhabe­ nen Abschnitten auf den Matrizen im Bereich der Ausschnitte im Träger.

Fig. 1 zeigt ein für die konventionelle Herstellung von Zifferblättern vorgesehenes Metallband bzw. einen Streifen aus einem geeigneten Material, aus welchem Zifferblätter 6 mittels eines Stanzwerkzeuges (nicht gezeigt) aus dem Träger 1 ausgestanzt und anschließend wieder eingesetzt wurden. Alle weiteren für die Bearbeitung der Zifferblätter 6 sowie ihre Montage in die Uhren notwendigen Aussparungen werden mit diesem Stanzvorgang gleichzeitig ausgestanzt. Das sind die funktionell notwendigen Aussparungen im Zifferblatt 6, wie z. B. ein Zeigerwellen­ mittelloch 2, ein Fenster 3 zur Datumsanzeige, eine Arretierausnehmung 4 zur Lagejustierung des Zifferblattes in der Uhr sowie mindestens zwei Meisterlöcher 5 pro Zifferblattausschnitt zur exakt reproduzierbaren Stellungspositionierung bei den weiteren Bearbeitungsvorgängen. Der Träger 1 dient nach Ausstanzen und Wiedereinsetzen der Zifferblätter 6 der Aufnahme der Zifferblätter zu deren Weitertransportierung zu nach­ folgenden Bearbeitungsschritten und wird nach Fertigstellung, d. h. End­ bearbeitung der Zifferblätter und Montage in den Uhren, in der Regel als recyclefähiger Abfall entsorgt. Damit während der nach dem Stanzen und Wiedereinsetzen der Zifferblätter folgenden Bearbeitungsschritte eine Beschädigung der Zifferblätter vermieden wird, werden die Streifen mit den in den Ausschnitten angeordneten Zifferblättern 6 in Magazine eingeführt und können diese geschützt weiteren Bearbeitungsschritten zugeführt werden.

Fig. 2 zeigt den Träger 1, der durch Ausstanzen der Zifferblätter erhal­ ten wird, so daß in dem Träger die Ausschnitte 7, die Meisterlöcher 5 und die Arretierausnehmung 4 vorgesehen sind. Dieser bei dem Ver­ fahren zur Herstellung von Uhrenzifferblättern anfallende streifenartige Träger bzw. die Trägermatrize 1 konnte bisher einer direkten Wiederver­ wendung bei der Herstellung von Zifferblättern nicht zugeführt werden, sondern mußte recyclet werden. Da Uhrenzifferblätter in der Regel in großen Stückzahlen hergestellt werden, mußte auch ein beträchtlicher Materialanfall dem Recycling zugeführt werden, was zusätzliche Produk­ tionskosten bedingte.

Gemäß der Erfindung wird nun ein derartiger Träger 1 als Trägermatrize für die Herstellung neuer Zifferblätter aus einem spritzgießfähigen Mate­ rial wiederverwendet.

In den Fig. 3A und 3B ist eine Vorrichtung zur Ausführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens in einer geöffneten Position (Fig. 3A) und einer geschlossenen, d. h. Gießposition (Fig. 3B) gezeigt. Die Gießvor­ richtung, die Teil einer Spritzgießmaschine ist, besteht dabei aus zwei Matrizen, von denen eine Matrize 9 unter dem Träger 1 und die andere Matrize 8 über dem Träger 1 angeordnet ist. Die beiden Matrizen 8, 9 sind gegeneinander zwischen einer geöffneten Position (Fig. 3A), in welcher der Träger 1 mit den Ausschnitten für die herzustellenden Zifferblätter 7 und den funktionellen Aussparungen 4, 5 zwischen die Matrizen 8, 9 eingeschoben werden kann, und einer geschlossenen Posi­ tion bewegbar, in welcher die Matrizen die Ränder der in dem Träger 1 angeordneten Aussparungen 7 für die Zifferblätter 6 derart abdichten, daß ein geschlossener Gießhohlraum entsteht. Die als Unterteil dienende Matrize 9 ist heiz- und/oder kühlbar. Die als Oberteil dienende Matrize 8 ist ebenfalls heiz- und/oder kühlbar und weist eine für die Spritzgieß­ technik erforderliche Düse mit einer Düsennadel 12, welche so ausgebil­ det ist, daß ihre Spitze gleichzeitig zur Erzeugung des Zeigerwellenmittel­ loches 2 dient, und eine Zufuhrleitung 11 auf, durch welche das spritz­ gießfähige Material 10 der Düse zugeführt wird. Die obere mit der Nadeldüse ausgestattete Matrize 8 weist Zentrierstifte 13 bzw. Fangstifte auf, welche im geschlossenen Zustand zur exakten Lagerpositionierung durch die Meisterlöcher 5 im Träger 1 in entsprechende, den Zentrier­ stiften angepaßte Vertiefungen 14 eingreifen.

Fig. 4 zeigt eine Gießvorrichtung in der geschlossenen Position, d. h. in der Position, bei weicher die untere Matrize 9 und die obere Matrize 8 an dem Träger 1 derart anliegen, daß die Ränder der Aussparung 7 in dem Träger vollständig nach außen abgedichtet werden und ein Gieß­ hohlraum in dem Ausschnitt 7 entsteht. Darüber hinaus weisen die Matrizen 8, 9 erhabene Abschnitte auf, die bezüglich ihrer Größe exakt in die Ausschnitte 7 im Träger hineinpassen, so daß ein Zifferblatt erzeugbar ist, das in seiner Dicke geringer als die Dicke des Trägers 1 ist. Es ist ebenfalls möglich, den erhabenen Abschnitt profiliert oder gewölbt darzustellen, um bestimmte Oberflächeneffekte für die Ziffer­ blätter zu erzielen.

Bei der Herstellung von Zifferblättern gemäß der Erfindung unter Ver­ wendung der Träger 1 wird eine Spritzgießvorrichtung gemäß den Fig. 3 bzw. 4 verwendet. Als spritzgußfähige Materialien können Kunst­ stoffe, Metalle und andere Materialien verwendet werden, deren Schmelz­ punkt unter dem der aus dem konventionellen Zifferblattherstellung in Trägermatrizentechnik als Abfall anfallenden Trägermatrizen liegt. Sämtli­ che in der Spritzgußtechnik übliche Einspritzverfahren wie Heißkanaltech­ nik, Tunnelkanaltechnik usw. sind anwendbar. Insbesondere die Verwen­ dung von Kunststoffen bei der erfindungsgemäßen Zifferblattherstellung in Trägermatrizentechnik bietet zahlreiche Vorteile, wobei das verwendete Material thermoplastisches oder chemisch härtbares Material ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst zwischen dem Werkzeug­ oberteil bzw. der oberen Matrize 8 und dem Werkzeugunterteil bzw. der Matrize 9 eine Vorschubbewegung des mit den entsprechenden Aus­ schnitten 7, 4, 5 versehenen Trägers 1 in horizontaler Richtung um ein definiertes Schrittmaß bewegt, so daß sich die Meisterlöcher 5 in dem Träger 1 exakt unterhalb der in der Matrize 8 vorgesehenen Zentrier­ stifte 13 bzw. über den in der Matrize 9 vorgesehenen Vertiefungen befinden. Nach dieser Vorpositionierung des Trägers 1 bezüglich der Matrizen wird die obere Matrize 8 durch Abwärtsbewegung in Richtung auf die untere Matrize 9, auf welcher der Träger 1 liegt, bewegt. Die Zentrierstifte 13 sind so ausgebildet, daß sie die Matrizen sowie den Träger automatisch zentrieren. Im nächsten Arbeitsgang wird bei geöff­ neter Düse 11, 12 die thermoplastische Spritzgußmasse 10 in definierter Menge in den Gießhohlraum zwischen den Matrizen liegenden Träger gespritzt. Dadurch, daß die Matrizen 8, 9 auch so ausgebildet sind, daß sie zur Kühlung verwendet werden können, kann der Erstarrungsvorgang im Gießhohlraum beschleunigt werden. Nach Abkühlen der Schmelze entstehen somit Zifferblätter 6 aus thermoplastischen oder chemisch härtbaren Materialien, die in die Matrize, d. h. den Träger 1, eingebettet sind. Nach Erstarren der Schmelze wird die obere Matrize 8 angehoben, so daß der Träger 1 aus der Vorrichtung entnommen werden kann und weiter transportiert werden kann. In positionsgenauen Nachbehandlungs­ prozessen unterschiedlicher Art erhalten die Zifferblattrohlinge ihr endgül­ tiges Design und werden durch Herausdrücken aus dem Träger 1 automatisch auf der Uhr montiert.

Nach Entfernen der gemäß der Erfindung hergestellten Zifferblätter können die Träger 1 erneut dem Spritzgießverfahren zugeführt werden.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden statt der endlichen Matrizen Matrizenrollen verwendet, die von einer Spule getak­ tet abgerollt, durch das Spritzgußwerkzeug geführt und schließlich wieder auf eine Spule aufgerollt werden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung von Zifferblättern, insbesondere aus Kunststoff, für Uhren oder dergleichen unter Verwendung eines flachen Trägers, gekennzeichnet durch:

• a) Einspannen des durch Ausstanzen von Zifferblättern mit Aus­ schnitten versehenen Trägers in eine Gießvorrichtung derart, daß die Ausschnitte abgedichtete Gießhohlräume bilden, wobei diese Ausschnitte in ihrem Durchmesser dem Durchmesser eines jeden herzustellenden Zifferblattes entsprechen;
• b) Füllen von mindestens einem der Gießhohlräume mit einem spritzgießbaren Material, das anschließend erstarrt; und
• c) Transportieren des so behandelten Trägers zu einer weiteren Behandlungsstufe.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Entfernen der fertigen Zifferblätter aus den Ausschnitten der Träger der Verfahrensstufe (a) erneut zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Spritzgußmaterial Kunststoff verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger ein Streifen mit reihenförmig angeordneten Ausschnit­ ten verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Aluminium oder Messing hergestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger auf eine Rolle gewickelt ist, von welcher dieser getaktet und der Gießvorrichtung zugeführt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei ein flacher Träger (1) mit Ausschnitten (7) versehen ist, deren Durchmesser dem Durchmesser eines jeden herzustellenden Ziffer­ blattes (6) entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) eine Gießvorrichtung mit mindestens einer ersten Matrize (8) und mindestens einer zweiten Matrize (2) vorgesehen ist, zwi­ schen denen der Träger (1) einspannbar ist;
• b) diese Matrizen (8, 9) gegeneinander zwischen einer geschlosse­ nen Position, in welcher der Träger (1) am Rand seiner Aus­ schnitte (7) abgedichtet gehalten ist, so daß die Ausschnitte (7) jeweils einen Gießhohlraum bilden, und einer geöffneten Posi­ tion bewegbar sind, in welcher der Träger (1) entnehmbar ist; und
• c) mindestens eine der Matrizen (8, 9) eine verschließbare Düse mit einer Zuleitung (11) zum Zuführen von flüssigem Spritzma­ terial (10) in den Gießhohlraum bei geschlossener Position der Matrizen (8, 9) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens eine der Matrizen (8, 9) einen der Größe des Halbmessers des Ausschnittes (7) entsprechenden, in seiner geschlossenen Position in den Ausschnitt (7) ragenden erhabenen Abschnitt (15) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des erhabenen Abschnittes (15) etwa 0,01 mm beträgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des erhabenen Abschnittes (15) gewölbt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Matrizen (1, 2) in ihrer geschlossenen Position abdichtend gegen den Träger gedrückt sind, um mindestens einen vom Ausschnitt (7) gebildeten Gießhohlraum abdichten.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Matrize (8) Zentrierstifte (13) aufweist, die durch in den Träger (1) vorgesehene Löcher (5) und in entsprechende Vertiefungen (14) in der anderen Matrize (9) in der geschlossenen Position eingreifen.