DE102007043855C5

DE102007043855C5 - Verfahren zum Spritzprägen von Kunststoff-Formteilen

Info

Publication number: DE102007043855C5
Application number: DE200710043855
Authority: DE
Inventors: Günther Grimm
Original assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Current assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2027-09-15
Also published as: DE102007043855A1; DE102007043855B4

Abstract

Verfahren zum Spritzprägen von Kunststoff-Formteilkzeug mit einer feststehenden und einer beweglichen Werkzeughälfte eingespritzt wird, wobei die bewegliche Werkzeughälfte gegenüber der feststehenden Werkzeughälfte verfahren wird, wobei sich der beweglichen Werkzeughälfte zugeordnete Referenzpunkte auf die feststehende Werkzeughälfte zu bewegen und die bewegliche Werkzeughälfte entlang eines Verfahrweges Sn verfahren wird, wobei jeder Referenzpunkt entlang eines Soll-Verfahrweges So bewegt wird, wenn die bewegliche Werkzeughälfte parallel zu der feststehenden Werkzeughälfte verfahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens einen der Verfahrwege Sn ein von dem Soll-Verfahrweg So abweichender Verfahrweg (Off-Set) durch Verkippen der beweglichen Werkzeugaufspannplatte vorgegeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzprägen von Kunststoff-Formteilen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei einem Spritzprägeverfahren gemäß der EP 0 244 783 B1 wird in einem Spritzprägewerkzeug ein vorvergrößerter Formhohlraum gebildet, in den Kunststoff-Schmelze eingespritzt wird, wobei das Spritzprägewerkzeug zugefahren wird, bevor das Einspritzen beendet ist. Da die Kunststoff-Schmelze während des Schließvorgangs in der sich verkleinernden Kavität verteilt und verprägt wird, spricht mach gelegentlich auch vom sogenannten „Schließprägen”. Aus der DE 101 41 858 A1 ist ein Spritzprägeverfahren bekannt, das besonders zur Herstellung flächenartiger Kunststoff-Formteile, insbesondere Kunststoffscheiben, geeignet ist. Bei diesem Verfahren wird eine Form vollständig mit Kunststoffmaterial gefüllt und anschließend weiteres Kunststoffmaterial derart nachgefüllt, dass sich die Form aufdehnt. Man spricht in diesem Fall auch von einem „Atmungsprägen”. Aus dem Stand der Technik ist auch das sogenannte „Öffnungsprägen” bekannt, bei dem eine Kunststoffschmelze in ein sich öffnendes bzw. in ein auffahrendes Spritzprägewerkzeug eingespritzt wird ( DE 195 31 143 C2 , DE 198 43 921 A1 ). Des Weiteren sind Spritzprägeverfahren bekannt, bei denen Kunststoffschmelze in einen keilförmig ausgebildeten Formhohlraum eingespritzt wird, und wobei die Formhälften in einer Kipp- oder Klappbewegung zugefahren werden. In diesem Fall ist wenigstens eine der Formhälften in geeigneter Weise drehbar um eine Achse senkrecht zur und außerhalb der Maschinenlängsachse gelagert ( DE 4313015 C1 , DE 10233679 B4 ); man kann in diesem Fall auch von einem „Kippprägen” sprechen.
Um die Qualität der Kunststoff-Formteile zu verbessern, ist man bestrebt, die Werkzeugaufspannplatten möglichst parallel zueinander zu halten, d. h. die Formhälften eines Spritzprägewerkzeugs sollen nach Möglichkeit exakt parallel zueinander verfahren werden (abgesehen von dem Fall des Kippprägens). Zu diesem Zweck wird der Abstand zwischen den Werkzeugaufspannplatten und/oder zwischen den Formhälften des Spritzprägewerkzeugs an wenigstens drei Stellen überwacht und bei Abweichungen von der parallelen Stellung der Werkzeugaufspannplatten bzw. der Formhälften werden geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen, um die Parallelität wieder herzustellen. Diese Parallelitätsregelung ist beispielsweise aus JP 05269750 AA , DE 29811214 U1 und DE 10 2004 048 543 A1 bekannt.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Spritzprägen anzugeben, bei dem auf eine Parallelitätsregelung verzichtet wird und mit dem gleichwohl qualitativ hochwertige Kunststoff-Formteile hergestellt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale von Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
Dadurch, dass die bewegliche Werkzeughälfte nicht entlang desjenigen Verfahrweges verfahren wird, der einer parallelen Bewegung entspricht, sondern bewusst die Sollwerte von Verfahrwegen durch Verkippen der beweglichen Werkzeugaufspannplatte mit einer Abweichung versehen werden (sogenannter Off-Set), kann die bewegliche Werkzeughälfte in einer vorgegebenen – in der Regel nur geringfügig – gekippten Stellung verfahren werden, wobei die gekippte Stellung zu Anfang und/oder zu Ende des Prägevorgangs vorliegen kann. Die gekippte Stellung kann während des Verfahrweges auch geändert werden. Beispielsweise kann die bewegliche Werkzeughälfte ausgehend von einer gekippten Stellung auf eine parallele Stellung und umgekehrt verfahren werden. Ebenso kann die bewegliche Werkzeughälfte auch von einer ersten gekippten Stellung auf eine dazu unterschiedliche gekippte Stellung verfahren werden.
Auf diese Weise kann man gezielt auf eine asymmetrische Füllung der Kavität reagieren bzw. den sich daraus ergebenden Konsequenzen vorbeugen. Im Falle einer asymmetrischen Füllung bewirkt nämlich ein paralleles Zufahren bzw. paralleles Prägen der beiden Werkzeughälften unter Umständen ein ungleichmäßiges Verteilen der Kunststoffmasse, so dass das fertige Kunststoff-Formteil an unterschiedlichen Stellen von vorgegebenen Dickenmassen abweichen kann. Dies wirkt sich insbesondere bei großflächigen Kunststoffscheiben nachteilig aus. Außerdem kann ein ungenau gefertigtes Werkzeug zu Qualitätseinbußen am Formteil führen. Wenn das Werkzeug beispielsweise für die Herstellung von Kunststoffscheiben vorgesehen ist, kann es bei Ungenauigkeiten im Werkzeug dazu kommen, dass zwar die Anschlagflächen der Werkzeughälften parallel zueinander liegen und beim parallelen Verfahren auch sauber aufeinandertreffen, dass aber die Kunststoffscheibe nicht die gewünschte gleichförmige Dicke aufweist, sondern beispielsweise an einem Rand etwas dünner ist als vorgesehen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der 1 bis 8 näher beschrieben werden.
Die 1 zeigt schematisch ein Werkzeug mit zwei Werkzeughälften A und B, die in geschlossenem Zustand eine Kavität K bilden. Für die weiteren Erläuterungen soll angenommen werden, dass B die bewegliche Werkzeughälfte sein soll. Zu Beginn des Prägevorgangs liegt zwischen den Werkzeughälften ein Prägespalt DELTA vor. Mittels mehrerer hier nicht dargestellter Wegaufnehmer kann der Abstand zwischen den Werkzeughälften A und B an mehreren Stellen gemessen und überwacht werden, vorzugsweise im Randbereich der Werkzeughälften. Zwischen jedem Messpunkt an der beweglichen Werkzeughälfte B und dem zugehörigen Messpunkt an der feststehenden Werkzeughälfte A wird ein Weg Sn gebildet. Die Messpunkte an der beweglichen Werkzeughälfte B stellen Referenzpunkte dar, wobei die bewegliche Werkzeughälfte B an diesem Referenzpunkt entlang des Verfahrweges S_n verfahren wird. Vorliegend sind an den vier Eckbereichen des Werkzeugs in dessen Trennebene Wegaufnehmer vorgesehen, sodass vier Verfahrwege S₁, S₂, S₃ und S₄ gebildet werden. Im Falle eines parallelen Prägens legen alle Referenzpunkte den gleichen Verfahrweg zurück, d. h. S₁ = S₂ = S₃ = S₄ und zwar ausgehend von dem Prägespalt DELTA in der parallelen Position der Werkzeughälften zueinander. In der 2 ist der Verlauf des Prägeweges Sn über die Zeit t dargestellt, wobei ein Prägeweg von 300 mm angenommen wird. Jeder Referenzpunkt der beweglichen Werkzeughälfte B legt in der gleichen Zeit den gleichen Weg zurück, d. h. die bewegliche Werkzeughälfte wird exakt parallel auf die feststehende Werkzeughälfte zubewegt, bis die Werkzeughälften in der Trennebene aufeinandertreffen.
In der 3 ist – in übertriebenem Maßstab – der Fall dargestellt, dass die bewegliche Werkzeughälfte B nicht genau gefertigt ist, so dass bei geschlossenem Werkzeug am Ende des Prägevorgangs eine Kunststoffscheibe vorliegt, die an einem Rand (in der 3 der obere Rand) eine geringere Dicke als die Solldicke aufweist, d. h. trotz parallelem Zufahren und Prägen erhält man nicht das gewünschte Produkt bzw. ein Produkt minderer Qualität.
Wenn man nun an den oberen Verfahrwegen S₄ und S₃ ein geeignetes Off-Set vorgibt, z. B. von +0,1 mm, wird die bewegliche Werkzeughälfte vor dem Start des Prägevorgangs an ihrem oberen Rand um diese Strecke von der feststehenden Werkzeughälfte wegbewegt und nimmt infolgedessen eine geringfügig gekippte Stellung ein. Wenn dieses Off-Set beibehalten wird, d. h. auch am Ende des Prägevorgangs das gleiche Off-Set vorliegt, kommt es am oberen Rand der Werkzeughälften nicht zu einer Plattenberührung, sondern es verbleibt ein dem Off-Set entsprechender Abstand, so dass in diesem Bereich auch die Dicke der Kunststoffscheibe um einen in etwa dem Off-Set entsprechenden Wert größer geworden ist. Letztendlich erhält man auf diese Weise eine Kunststoffscheibe mit gleichförmiger Dickenverteilung, d. h. mit parallelen Oberflächen (siehe 4).
In der 5 ist der Verlauf der Verfahrwege über die Zeit dargestellt. Der unter Rand mit den Verfahrwegen S₂ und S₄ wird entlang des Soll-Verfahrweges So verfahren, während der obere Rand mit den Verfahrwegen S₁ und S₃ mit einem positiven Off-Set versehen wird, d. h. einen Prägeweg zurückliegt, der zurückversetzt startet und zurückversetzt endet.
In den 6 bis 8 sind weitere Prägeverfahren dargestellt, bei denen für die bewegliche Werkzeughälften an unterschiedlichen Referenzpunkten unterschiedliche Off-Sets vorgesehen sind, wobei der Einfachheit halber die Verfahrwege S₁, S₂, S₃ und S₄ aus der 1 zugrundegelegt werden sollen. Aus der Darstellung in der 6 ergibt sich, dass für den Start kein Off-Set vorgegeben wird, d. h. das Zufahren wird in paralleler Stellung gestartet. Hingegen ist für den Verfahrweg S₃ ein positives und für den Verfahrweg S₄ ein negatives Off-Set vorgegeben, so dass die bewegliche Werkzeughälfte ein diesen Offset-Werte entsprechende gekippte Endstellung einnimmt. In der 7 ist der umgekehrte Fall dargestellt, d. h. die bewegliche Werkzeughälfte wird aus einer den Offset-Werten entsprechenden gekippten Stellung in eine parallele Endstellung verfahren. Schließlich zeigt die 8 den Fall, dass sowohl zu Anfang als auch zum Ende des Prägens die bewegliche Werkzeughälfte eine gekippte, d. h. von der parallelen Stellung abweichende, Stellung einnimmt.
Neben den hier beschriebenen Beispielen des Prägens beim Zufahren der Werkzeughälften (Schließprägen) kann auch bei den eingangs genannten Verfahren des Atmungsprägens und des Öffnungsprägens im Bedarfsfalle mit einem geeigneten Off-Set gearbeitet werden.
Für das erfindungsgemäße Spritzprägeverfahren können an sich bekannte Spritzprägewerkzeuge verwendet werden, wie sie beispielsweise aus der EP 0 980304 B1 bekannt sind.
Das Verkippen der beweglichen Werkzeughälfte erfolgt in der Weise, dass die bewegliche Werkzeugaufspannplatte entsprechend verkippt wird, beispielsweise durch geeignetes Verfahren der mit der Werkzeugaufspannplatte verriegelten Säulen.

Claims

Verfahren zum Spritzprägen von Kunststoff-Formteilen, wobei Kunststoffschmelze in ein Spritzprägewerkzeug mit einer feststehenden und einer beweglichen Werkzeughälfte eingespritzt wird, wobei die bewegliche Werkzeughälfte gegenüber der feststehenden Werkzeughälfte verfahren wird, wobei sich der beweglichen Werkzeughälfte zugeordnete Referenzpunkte auf die feststehende Werkzeughälfte zu bewegen und die bewegliche Werkzeughälfte entlang eines Verfahrweges Sn verfahren wird, wobei jeder Referenzpunkt entlang eines Soll-Verfahrweges So bewegt wird, wenn die bewegliche Werkzeughälfte parallel zu der feststehenden Werkzeughälfte verfahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens einen der Verfahrwege Sn ein von dem Soll-Verfahrweg So abweichender Verfahrweg (Off-Set) durch Verkippen der beweglichen Werkzeugaufspannplatte vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Werkzeughälfte mit der feststehenden Werkzeughälfte einen Prägespalt DELTA bildet, der während des Prägens verringert wird, bis die Werkzeughälften ihre Endposition erreicht haben, und dass für den Start des Prägens für einen der Verfahrwege Sn ein Off-Set vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Werkzeughälfte mit der feststehenden Werkzeughälfte einen Prägespalt DELTA bildet, der während des Prägens verringert wird, bis die Werkzeughälften ihre Endposition erreicht haben, und dass für das Ende des Prägens für einen der Verfahrwege Sn ein Off-Set vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für einen oder mehrere der Verfahrwege Sn sowohl für den Start als auch für das Ende des Prägens ein Off-Set vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den Start und für das Ende des Prägens der gleiche Off-Set vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Werkzeughälfte zunächst von der feststehenden Werkzeughälfte wegbewegt wird, bis ein Prägespalt DELTA erreicht ist, dass die bewegliche Werkzeughälfte nachfolgend wieder auf die feststehende Werkzeughälfte zubewegt wird, wobei der Prägespalt DELTA verringert wird, und dass für den Weg des Auffahrens S_A und/oder für den Weg des Zufahrens S_Z ein Off-Set vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei, vorzugsweise vier, Wegaufnehmer vorgesehen sind, mittels derer einem parallelen Prägen entsprechende Wege So für den Prägevorgang aufgezeichnet und diesen Wegen entsprechende Prägewege So ermittelt werden, und dass die so aufgezeichneten Prägewege So mit dem gewünschten Off-Set versehen werden.