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Die
Erfindung betrifft eine Spritzgießvorrichtung zur Herstellung
von Kunststoffbauteilen aus wenigstens zwei Kunststoffkomponenten
mit wenigstens zwei Spritzaggregaten und einer Transporteinrichtung
zwischen den Spritzaggregaten, wobei jedem Spritzaggregat ein Spritzwerkzeug
zugeordnet ist, in denen die entsprechend ausgebildete Kavität für die erste
Kunststoffkomponente sowie für
die zweite Kunststoffkomponente vorgesehen ist.
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Stand der Technik
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Aus
dem Stand der Technik ist es bekannt, Kunststoffbauteile aus unterschiedlichen
Kunststoffen herzustellen, wobei dabei mindestens zwei Prozessschritte
erforderlich sind. Zunächst
wird ein Vorspritzling hergestellt, der in einem zweiten Arbeitsschritt
mit einem zweiten Kunststoff überspritzt
wird. Dieser Vorgang kann mit zwei unabhängig voneinander arbeitenden
Systemen aus jeweils Maschine und Werkzeug erfolgen, wobei auf der
ersten Maschine ein Vorspritzling hergestellt wird, der mit der
zweiten Maschine zumindest teilweise überspritzt wird. Der Hohlraum
im zweiten Werkzeug muss dafür
größer sein
als derjenige des ersten Werkzeugs. Alternativ gibt es Maschinen,
die mit mehr als einem Kunststoff-Spritzaggregat ausgerüstet sind,
und den jeweiligen Kunststoff aufschmelzen und mit Druck und definierter
Geschwindigkeit in ein Werkzeug einspritzen. Die geeigneten Werkzeuge
für diese
Maschinen haben mehr als einen Hohlraum, damit jedes der genannten
Spritzaggregate den jeweiligen Kunststoff in die entsprechende Form
füllt.
Der zu verfüllende Hohlraum
in der Form baut sich dabei derart auf, dass in den Hohlraum eine
erste Kunststoffkomponente für
den Vorspritzling eingebracht wird, wobei nach einer Abkühlzeit die
zweite Kunststoffkomponente auf Bereiche des Vorspritzlings und
in den Resthohlraum der Form injiziert wird. Dabei entsteht dann
je nach Ausbildung der Hohlräume
ein mehrkomponentiges Bauteil.
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Für ein Überspritzen
eines Vorspritzlings auf der Vorder- und Rückseite ist es erforderlich,
diesen aus der Kavität
zu entformen, um ihn dann in eine andere geeignete Kavität wieder
einzusetzen, so dass die zweite Kunststoffkomponente auf beiden
Seiten darüber
gespritzt werden kann. Dies kann nur erfolgen, in dem der Vorspritzling
komplett aus dem Werkzeug genommen und in die weitere Kavität eines
anderen Werkzeugs eingesetzt wird. Der Nachteil hierbei ist, dass
das noch nicht fertige Kunststoffteil erneut positioniert werden
muss. In einer Massenproduktion erfolgt dies mit automatisierten
Systemen, wobei Beschädigungen
des Vorspritzlings nicht ausgeschlossen werden können.
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Zu
dem ist auch bekannt, dass der Vorspritzling nur auf einer Seite überspritzt
wird. In dem Fall kann der Vorspritzling einseitig im Werkzeug verbleiben
und wird über
einen im Werkzeug integrierten Antrieb mittels beweglicher Teile
des Werkzeugs in einen zweiten Kavitätsbereich transportiert. Diese Bewegungen
können
sowohl rotatorisch als auch translatorisch sein.
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Es
ist aber immer so, dass die Prozesse für den Vorspritzling als auch
für die
weitere zu überspritzende
Komponente zeitlich parallel ablaufen. Damit sind sowohl die Einspritz-
als auch die notwendigen Kühlprozesse
gemeint, damit der Kunststoff anschließend stabil genug ist, sowohl
für die
Manipulation des Vorspritzlings, damit ist das Umsetzen in die zweite Kavität gemeint,
als auch für
das Überspritzen
und für
das Entformen.
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So
ist beispielsweise aus der
EP
0 993 262 B1 eine Mehrkomponenten-Spritzgießvorrichtung bekannt,
die insbesondere zur Herstellung von Zahnbürsten mit mindestens zwei abfolgenden
Stationen arbeitet. Die beiden Spritzgießstationen sind durch eine
Transportvorrichtung miteinander verbunden, wobei die einzelnen
Stationen mittels eines Zugmitteltriebes zwischen Transportvorrichtung
und Spritzwerkzeug in Wirkverbindung stehen. Der Zugmitteltrieb
befindet sich hier außerhalb
des Spritzwerkzeuges, und führt
bzw. entnimmt dem Spritzwerkzeug im geöffneten Zustand Spritzlinge.
Durch die Ausbildung dieser Vorrichtung kann das Spritzwerkzeug schneller
als bisher geöffnet
und wieder geschlossen werden.
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Als
nachteilig bei den beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbauteilen
mit wenigstens zwei Kunststoffkomponenten wird es daher angesehen,
dass diese Systeme auf der Annahme basieren, dass während der
Kühlzeit
Kräfte
notwendig sind, damit die Formhohlräume geschlossen bleiben. Dadurch
sind verhältnismäßig lange
Wartezeiten der Maschine unabdingbar. Hier ist die gesamte Produktionseinheit,
Maschine und Werkzeug, nicht produktiv und kostet unnötig viel
Geld. Entsprechendes gilt auch für
das Mehrkomponenten-Spritzgießaggregat,
bei der insbesondere der Spritzling in der Form an dem Spritzgießaggregat
verbleibt. Ein taktweises Weiterfördern erfolgt nur wenn der
Spritzling eine gewisse Formstabilität nach dem Abkühlprozess erfährt.
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Aus
der
DD 45 835 A1 und
der
DE 10 2005 003
074 B4 ist es bekannt, die Auslastung der Spritzaggregate
zu verbessern, indem die Form bzw. die Formen außerhalb des Spritzaggregates
z. B. abgekühlt
und entformt werden.
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Aus
der
DD 45 835 A1 ist
eine Vorrichtung bekannt, bei der über eine Transportvorrichtung
die geschlossenen Formeinsätze
nacheinander zum Einfüllen
eines Kunststoffes der Press-Spritzvorrichtung zugeführt werden.
Unter der Hubeinrichtung wird die Form geöffnet und das Formteil ausgeworfen (Sp.
4, Z. 20–23).
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In
der
DE 10 2005
003 074 B4 wird mittels einer Transportvorrichtung, hier
ein Knickarmroboter, das Formeneinsatzpaar in die Spritzstation
einer Spritzgießmaschine
eingesetzt und aus mindestens zwei Spritzaggregaten Kunststoff eingespritzt.
Dann wird nach dem Öffnen
der Spritzstation ein neues Formeneinsatzpaar eingesetzt und das
mit Kunststoff gefüllte
Formeneinsatzpaar in eine Ablage- und Kühlstation abgelegt, von wo
es mittels des Knickarmroboters in die Entformstation transportiert
wird.
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Aufgabe
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung eine höhere Auslastung von Maschinen
und Werkzeugen bereitzustellen, um die Herstellungskosten für Mehrkomponenten-Kunststoffartikel
wesentlich zu senken.
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Lösung
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Die
gestellte Aufgabe wird durch Bereitstellung einer Spritzgießvorrichtung
zur Herstellung von Kunststoffbauteilen aus wenigstens zwei Kunststoffkomponenten
gemäß dem Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtung
weist zwei Aufnahmeräume 14 und
zwei Spritzwerkzeuge 6 und 7 für trennbare Formeinsatzelemente 9 auf.
Dabei umfasst die Vorrichtung eine Transporteinrichtung 5 mit
mehreren baugleichen Formeinsatzelementen 9, die in einem
Kreislauf 10 um einen Mittelblock 11 geführt werden.
In dem die Formeinsätze
in einem Kreislauf geführt
werden und vom Mittelblock getrennt werden, kann das Kunststoffbauteil 2 im
noch plastischen Zustand entformt werden, da es sich noch in der
Kavität
des Formeinsatzelementes befindet. Das Formeinsatzelement wird dann
einem Kühlungsprozess
zugeführt.
Während
der Kühlphase
kann durch Ansetzen des nächsten
Formeinsatzelementes bereits der nächste Spritzvorgang durchgeführt werden.
Dadurch kann mit der erfindungsgemäßen Spritzgießvorrichtung die
Taktzahl wesentlich erhöht
werden. Die Produktion wird beschleunigt, wobei immense Kosten eingespart
werden. Die jeweiligen Verfahrensschritte erfolgen unabhängig voneinander
und damit kann die Leistungsfähigkeit
erhöht
werden.
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Zwei
der im Kreislauf geführten
baugleichen Formeinsatzelemente befinden sich während der Kunststoffkomponenten-Injektion
zwischen dem Mittelblockelement und dem Spritzwerkzeug mit einem zugeordneten
Spritzaggregat.
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Dabei
bilden das Mittelblockelement und das Spritzwerkzeug einen Aufnahmeraum
zur Zentrierung des Formeinsatzelementes für den Spritzvorgang. Somit
wird im Formeinsatzelement eine Kavität ausgebildet in die Kunststoffmasse
injiziert werden kann.
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Das
Formeinsatzelement besteht aus zwei Formhälften. Dies wirkt sich insbesondere
für den Entformvorgang
vorteilhaft aus, so dass beim Entformen der Kavität diese
auseinander gefahren werden können,
so dass das fertige Zwei-Komponenten-Kunststoffbauelement
aus der Form entnommen werden kann bzw. aus den beiden Formhälften heraus
fällt.
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Seitlich
um das Mittelblockelement sind Spritzwerkzeuge mit Spritzaggregaten
angeordnet. Jedem Spritzwerkzeug ist im Kreislauf wenigstens eine
Abkühlstation
nachgeschaltet, so dass Spritzvorgang und Kühlvorgang voneinander getrennt
erfolgen. Weiter befindet sich im Kreislauf eine Entformstation,
wobei in dem Kreislauf auch eine Manipulationsstation vorgesehen
ist, an der insbesondere das Formeinsatzelement für die unterschiedliche Kunststoffkomponente
manipuliert werden kann.
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Ausführungsbeispiel
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand der nachstehenden 1 und 2 näher erläutert; dabei
zeigen:
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1 Draufsicht
auf eine Spritzgießvorrichtung
in der geschlossenen Situation der Spritzwerkzeuge mit in einem
Kreislauf rotierenden Formeinsatzelementen mit Mittelblockelement;
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2 eine
Darstellung gemäß der 1 in der
geöffneten
Situation der Spritzwerkzeuge mit Mittelblock.
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Ausführungsbeispiel
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Die 1 und 2 zeigen
in vereinfachter Darstellung eine Spritzgießvorrichtung 1 zur
Herstellung von Kunststoffbauteilen 2. Diese bestehen aus wenigstens
zwei Kunststoffkomponenten, die mit wenigstens zwei Spritz aggregaten 3 und 4 und
einer Transporteinrichtung 5, wie sie hier nur andeutungsweise
mit Pfeilen gezeigt ist, gefertigt werden. Jedem Spritzaggregat 3 und 4 ist
ein Spritzwerkzeug 6 und 7 zugeordnet.
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Es
wird vorgesehen, dass die die Kunststoffkomponenten aufnehmende
Kavität 8 als
separates vom Spritzwerkzeug 6 bzw. 7 trennbares
Formeinsatzelement 9 ausgebildet ist. Mit der Transporteinrichtung 5 werden
mehrere baugleiche Formeinsatzelemente 9 in einem Kreislauf 10 zu
den Spritzwerkzeugen 6 bzw. 7 transportiert.
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In 1 ist
eine Ausführungsform
mit einem Mittelblockelement 11 dargestellt, die unmittelbar dem
Spritzwerkzeug 6 und 7 mit den Spritzaggregaten 3 und 4 zugeordnet
sind. Die beiden Werkzeuge 6 und 7 sind über das
Mittelblockelement 11 zu einem gemeinsamen Werkzeug mit
zwei Öffnungsebenen zusammengebaut,
das in eine Spritzgießmaschine mit
zwei oder mehr Spritzaggregaten eingebaut werden kann.
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Insbesondere
bei der Schließstellung,
wie in der 1 dargestellt, wird das Formeinsatzelement 9 von
den Spritzwerkzeugen 6, 7 aufgenommen, so dass
sich eine Einfügung
des Formeinsatzelementes 9 in das Spritzwerkzeug 6 bzw. 7 für den Injektionszyklus
ergibt. Das Mittelblockelement 11 weist mit dem Spritzwerkzeug 6, 7 einen
Aufnahmeraum 14 zur Zentrierung des Formeinsatzelementes 9 für den Spritzvorgang
auf. Somit wird gewährleistet,
dass insbesondere das Formeinsatzelement 9 formschlüssig in
dem Spritzwerkzeug 6, 7 eingesetzt ist, so dass störungsfreier
Injektionsvorgang vorgenommen werden kann.
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Wie
aus der 1 zu erkennen ist, besteht das einzelne Formeinsatzelement 9 aus
zwei Formhälften 9.1 und 9.2.
Dies ist insbesondere für
die Möglichkeit
eines leichten Entformens des Formlings gedacht.
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Gemäß der Ausführungsform
der 1 und 2 ist ein Kreislauf 10 dargestellt,
wobei in dem Kreislauf 10 insgesamt sechs Formeinsatzelemente 9 vorgehalten
werden. Dabei zeigt die 1 den Injektionszyklus bei geschlossenem
Spritzwerkzeug 6, 7, und 2 die geöffnete Situation
der Spritzwerkzeuge 6, 7. Dabei ist jeweils seitlich
des Mittelblocks 11 ein Spritzwerkzeug 6 und ein
Spritzwerkzeug 7 mit den Spritzaggregaten 3, 4 angeordnet.
Jedem Spritzwerkzeug 6, 7 ist im Kreislauf 10 wenigstens
eine Abkühlstation 15 und 16 nachgeschaltet,
wobei im Kreislauf entsprechend der Position 17 eine Entformstation
angeordnet ist. Zu dem kann auch im Kreislauf 10 eine Manipulationsstation 18 für das Formeinsatzelement 9 vorgesehen
sein, die insbesondere hier die Möglichkeit schafft, für den zweiten
Spritzvorgang die Form zu manipulieren.
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Der
Kreislauf 10 umfasst folgende Arbeitstakte für ein Formeinsatzelement 9,
wobei ausgehend von der 1 in der geschlossenen Situation des
Spritzwerkzeuges 6 das Formeinsatzelement 9 in
einer Position 1 mit der ersten Kunststoffkomponente verfüllt wird.
Wird das Spritzwerkzeug 6 geöffnet, wie dies in der 2 dargestellt
ist, wird mittels der Transportvorrichtung 5 das Formeinsatzelement 9 zur
Abkühlung 15 gefahren.
Nach einem weiteren Takt wird das Formeinsatzelement 9 zur
Manipulationsstation 18 gefahren. In dieser Situation wird
das Formeinsatzelement 9 so umgebaut, dass die zweite Kunststoffkomponente
in die Kavität 8 eingebracht werden
kann. Dann wird das Formeinsatzelement 9 an das Mittelblockelement 11 gefahren,
und das Spritzwerkzeug 7 zugefahren, so dass dann im geschlossenen
Zustand des Spritzwerkzeuges 7 die zweite Kunststoffkomponente
in die Kavität 8 injiziert werden
kann. Dann wird das Formeinsatzelement 9 zur Abkühlstation 16 transportiert,
wo die zweite eingespritzte Kunststoffkomponente auskühlen kann, bevor
das Formeinsatzelement 9 zu der Entformstation 17 gelangt.
Ist das Formeinsatzelement 9 entformt, so beginnt der Kreislauf 10 erneut.
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- 1
- Spritzgießvorrichtung
- 2
- Kunststoffbauteil
- 3
- Spritzaggregat
- 4
- Spritzaggregat
- 5
- Transporteinrichtung
- 6
- Spritzwerkzeug
- 7
- Spritzwerkzeug
- 8
- Kavität
- 9
- Formeinsatzelement
- 9.1
- Formhälfte
- 9.2
- Formhälfte
- 10
- Kreislauf
- 11
- Mittelblockelement
- 14
- Aufnahmeraum
- 15
- Abkühlstation
- 16
- Abkühlstation
- 17
- Entformstation
- 18
- Manipulationsstation