Verfahren und Einrichtung zum Druckgiessen mit Giessharzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Druckgiessen, insbesondere unter Vakuum, mit unter Zusatz eines Härters härtenden Giessharzen, wobei Härter und Giessharz aus Vorratsbehältern über eine Mischvorrichtung der Form zugeführt werden.
Zum serienweisen Herstellen und Umgiessen von Gegenständen aus unter Zusatz eines Härters erhärtenden Giessharzen hat sich das Druckgiessverfahren als sehr vorteilhaft erwiesen. Bei diesem Verfahren wird die Form gegebenenfalls evakuiert und das bereits mit dem Härter vermischte Giessharz unter Druck in die Form eingespritzt. Der Druck wird beispielsweise erzeugt, indem man in einem kleinen Vorratsbehälter die Oberfläche des Giessharzes unter Druck setzt, wobei die Behältermündung beim Giessen mit dem Einguss der Form verbunden wird. Um ein schnelles Füllen der Form (Leichtflüssigkeit des Giessharzes) und ein schnelles Aushärten, im ganzen gesehen also ein schnelles Aufeinanderfolgen der Giessvorgänge zu erreichen, wird das Harz auf eine hohe Temperatur gebracht. Dies hat aber den Nachteil, dass damit gleichzeitig die Standzeit des mit Härter vermischten Harzes verringert wird.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden Giessharz und Härter aus zwei getrennten Vorratsbehältern über eine Mischeinrichtung direkt der Giessform zugeführt. Für das Harz-Härter-Gemisch selbst wird kein Vorratsbehälter verwendet. Hierbei wird das Mischungsverhältnis Harz-Härter über die Niveaus in den beiden Vorratsbehältern geregelt.
Diese Methode ist jedoch ziemlich ungenau bzw. umständlich und hat ausserdem den Nachteil einer Rückwirkung des Giessvorganges auf das Komponentenverhältnis des Gemisches, insbesondere bedingt durch den Rückstau am Ende jedes Giessprozesses
Anderseits ist es bekannt, zwischen die Vorratsbehälter für Harz und Härter und die Mischvorrichtungen sowie hinter diese Mischvorrichtungen Dosiervorrichtungen einzuschalten, um jeweils genau eingestellte Stoffmengen yergiessen zu können. Diese starre Dosierung ist insbesondere beim Guss einer Serie von Gegenständen, deren Volumen innerhalb gewisser Grenzen (Toleranz) schwankt, nachteilig.
Die geschilderten Nachteile werden beim erfindungsgemässen Verfahren dadurch vermieden, dass das mit dem Härter versetzte Giessharzgemisch einem dritten Vorratsgefäss zugeleitet wird, aus dem das Gemisch zum aufeinanderfolgenden Füllen der Formen entnommen wird, wobei die Mischvorrichtung für Giessharz und Härter in Abhängigkeit vom Inhalt des dritten Vorratsgefässes so gesteuert wird, dass laufend und unabhängig vom Giessvorgang jeweils nur die für einen einzigen Giessvorgang benötigte Menge Giessharz mit Härter in dieses Vorratsgefäss eingefüllt wird.
Die Niveaueinstellung im Vorratsbehälter erfolgt in der Regel jeweils zu Beginn des aufeinanderfolgenden Gusses einer Serie volumgleicher Gegenstände unter Berücksichtigung von deren oberer Volumtoleranzgrenze.
Das Merkmal, das jeweils nur die für einen einzigen Giessvorgang benötigte Menge Giessharz-Härter Gemisch in Vorrat gehalten wird, ist-besonders wichtig, da hierdurch vermieden wird, dass grössere Mengen des bereitgestellten Gemisches aushärten und somit für die Produktion verlorengehen. Diese Gefahr besteht insbesondere bei unvorhergesehenen Betriebsunterbrechungen.
Die Erfindung betrifft weiter eine Einrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens, bei der für jede der beiden miteinander zu vermischenden Kom ponenten je ein Vorratsbehälter vorgesehen ist und diese beiden Vorratsbehälter mit einer Mischvorrichtung verbunden sind. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Mischvorrichtung ein dritter Vorratsbehälter für das Gemisch nachgeschaltet ist, der einen in den Eingusstrichter einer Form passenden Ausgusskegel aufweist, und dass weiter zwischen den Vorratsbehältern für die Komponenten und der Mischvorrichtung je eine Dosierpumpe angeordnet ist, wobei diese Dosierpumpen mit verschiedenen Drehzahlen antreibbar sind und der Antrieb mittels eines im dritten Vorratsbehälter angebrachten Niveauschalters regelbar ist.
Wie bereits erwähnt, weisen die bekannten Giess vorrichtungen nachteiligerweise keinen Vorratsbehältere für das Harz-Härter-Gemisch auf. Bei einer solchen bekannten Einrichtung ist die Mischvorrichtung in einem evakuierbaren Behälter angeordnet.
Die Giessformen werden in vakuumdichte Kapseln eingebracht, die mit dem Vakuumbehälter dicht verbindbar sind. Das giessfertige Gemisch wird in freiem Strahl in die Form gefüllt. Hierbei ist es nicht möglich, das Gemisch unter Druck in die Form zu bringen. Es besteht daher, insbesondere beim Umgiessen von Wickeln oder dergleichen, immer die Gefahr der Hohlraumbildung. Dies wird beim Erfindungsgegenstand durch Verwendung dichtend zusammenpassender Eingusstrichter und Ausgusskegel und der hierdurch möglichen Einpressung des Gemisches in die Form sicher vermieden.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung steht die Giessform auf einer heb- und senkbaren Unterlage, deren Fläche in Giessstellung zusammen mit einer Haube die Vakuumkammer für die Form bildet. Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, dass die Unterlage als durch einen Druckluftzylinder nach oben verschiebbaren Tisch ausgebildet und die Haube in Richtung der Tischbewe- gung gegen die Wirkung einer Feder verschiebbar ist.
Die Haube ist dabei mit einem Führungsteil an der Aussenwand des Vorratsbehälters dicht abschliessend geführt und über eine flexibel angeschlossene Leitung evakuierbar. Die zeitliche Abstimmung der Funktionen ist derart, dass die Haube mit ihrem Rand zuerst dichtend auf die Unterlage zu liegen kommt, wonach die Evakuierung einsetzt und vorzugsweise so lange andauert, bis sich der Eingusstrichter der Form dichtend über den Ausgusskegel des Vorratsbehälters schiebt.
Diese Anordnung ist sowohl im Aufbau als auch in der Funktion bedeutend einfacher als die zuletzt beschriebene bekannte Konstruktion und ermöglicht ausserdem, dass das Giessharz in die vorgängig evakuierte Form unter Druck eingebracht wird, was bei der bekannten Einrichtung nicht möglich ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Einrichtung näher erläutert.
Darstellungsgemäss befindet sich die Giessform 10 für den herzustellenden Gegenstand auf einem Tisch 12, der von einer Hubvorrichtung, beispielsweise einem Pressluftzylinder 14, getragen wird. Oberhalb der Form 10 befindet sich eine Haube 16, welche gegen die Wirkung einer Feder 18 auf der Aussenwand des zylindrischen Vorratsbehälters 20 gleiten kann. Hubzylinder 14 und Vorratsbehälter 20 sind auf einem gemeinsamen Rahmen 21 angeordnet. Der Vorratsbehälter besitzt an seinem unteren Ende einen Ausgusskegel 22, welcher in den Eingusstrichter 24 der Form 10 passt. Ferner mündet in den oberen Teil des Vorratsbehälters eine Druckgasleitung 23, durch welche das Giessharz von oben unter Druck gesetzt werden kann. Der Ausguss des Behälters ist durch ein Kegelventil 26 verschlossen, welches über einem Ventilstössel 28, darstellungsgemäss durch einen Pressluftzylinder 30, betätigt werden kann.
Der Vorratsbehälter 20 ist mit dem zu vergiessenden Giessharz Härter-Gemisch gefüllt.
Der Vorratsbehälter 20 wird durch eine absatzlos (kontinuierlich) arbeitende Giessharz-Härter Mischvorrichtung gespeist. Diese besteht aus einer Dosierpumpe 32 für das Giessharz, einer weiteren Dosierpumpe 34 für den Härter und einer Mischvorrichtung 36 für die von den beiden Dosierpumpen gelieferten Stoffe und den Vorratsgefässen 33 und 35 für Giessharz und Härter. Der Antrieb der beiden Dosierpumpen 32 und 34 erfolgt durch einen gemeinsamen Motor 38, welcher beide Pumpen über die gegebenenfalls erforderlichen Getriebe, darstellungsgemäss über ein Reduziergetriebe 37, antreibt, wobei zusätzlich noch im Antriebszweig der Dosierpumpe 34 für den Härter sich ein weiteres Einstellgetriebe 40 mit einstellbar veränderlicher Dberset- zung befindet.
Die Inbetriebsetzung des Motors 38 und damit der beiden Dosierpumpen, sowie auch der Mischvorrichtung 36 erfolgt durch einen Niveauschalter 42 im Vorratsbehälter 20.
Die Anordnung arbeitet nun wie folgt. Die leere Giessform befindet sich auf dem Tisch 12 in der dargestellten untern Lage. Wird jetzt, sei es von Hand, sei es automatisch, der Giessvorgang eingeleitet, so wird durch den Druckzylinder 14 zunächst der Tisch 12 mit der Giessform 10 nach oben bewegt.
Dabei stösst der Tisch 12 zunächst gegen den Rand der Haube 16, die sich mittels ihres elastischen Randes 44 dicht an die Tischfläche anlegt. Die so aus Tisch 12 und Haube 16 gebildete Vakuumkammer wird durch die Vakuumleitung 46 evakuiert. Gleichzeitig bewegt sich der Tisch weiter nach oben, bis der Eingusstrichter 24 mit dem Ausgusskegel 22 in Berührung kommt. Der Tisch bleibt in dieser Lage stehen, wobei der Druck im Zylinder 14 für eine gute Dichtung zwischen Eingusstrichter und Kegel sorgt. Hat das Vakuum den erforderlichen Wert erreicht, so wird der Giessvorgang durch Öffnen des Kegelventils 26 eingeleitet. Der durch die Leitung 23 auf die Giessharzoberfläche im Gefäss ausgeübte Druck fördert das Harz in die Giessform, bis diese gefüllt ist.
Jetzt wird der Tisch wieder nach unten gefahren, nachdem die Vakuumkammer der Haube 16, sei es automatisch, sei es von Hand, zuvor entlüftet wurde. Die gefüllte Giessform wird durch eine neue ersetzt, und ein neuer Giessvorgang kann eingeleitet werden. Die ausgegossene Form bleibt zum Aushärten stehen, oder kommt beiwarmhärtenden Giessharzen in den Ofen. Der Giessling verbleibt in der Form bis zum Aushärten des Harzes oder zumindestens so lange, bis der Gegenstand ohne Gefahr der nachträglichen Formveränderung aus der Giessform entfernt werden kann. Als Giessformen können Einfach- oder Mehrfachgiessformen verwendet werden. Auf diese Weise kann bei Verwendung einer der Aushärtzeit entsprechenden Zahl von Formen eine ununterbrochene Fertigung erreicht werden.
Das Nachfüllen des Vorratsbehälters 20 erfolgt unabhängig vom Giessvorgang durch die absatzlos arbeitende Mischvorrichtung. Sobald der Stand des Giessharz-Härter-Gemisches im Vorratsbehälter 20 den durch den Niveauschalter bestimmenden Wert unterschritten hat, setzt dieser die Motoren in Betrieb. Die beiden Dosierpumpen fördern Giessharz und Härter in einem durch das veränderliche Einstellgetriebe 40 innerhalb der gegebenen Grenzen beliebig einstellbare Mengenverhältnis. Die Mischvorrichtung liefert das homogen gemachte Giessharz Härter-Gemisch zum Vorratsbehältere, bis in diesem das erwünschte Niveau erreicht ist und der Niveauschalter abstellt.
Auf diese Weise wird erreicht, dass im Vorratsbehälter 20 stets die erforderliche Menge an Gemisch vorhanden ist, wobei die Vorratsmenge zumindest etwas grösser sein muss als das Volumen der Form.
Das Wiederauffüllen ist dabei völlig unabhängig vom Giessvorgang. Dies ist besonders wichtig beim Umgiessen oder Vergiessen von Gegenständen, z. B. von elektrischen Wickeln, Spulen, Kondensatoren, Widerständen usw., da bei diesen das Volumen des zu umgiessenden Gegenstandes innerhalb gewisser Grenzen schwanken kann, und so die benötigte Menge Giessharz verschieden gross ist. Würde man statt dessen bei jedem Giessvorgang zwangläufig eine fest dosierte Menge nachfüllen, so würde sich im Laufe der Zeit das Vorratsgefäss leeren bzw. überlaufen, da sich die Volumenschwankungen der Formen im allgemeinen nicht gegenseitig kompensieren. Anderseits hat die vorliegend beschriebene Vorrichtung den Vorteil, dass stets nur eine Minimalmenge von Giessharz- und Härter gemischt wird. Bei unvorhergesehenem Stillsetzen der Anlage geht beispielsweise nur eine unerhebliche Menge Giessharz zu Verlust.
Dies ist wichtig, da bekanntlich ein einmal angesetztes Giessharz-Härter-Gemisch durchhärtet und nicht wie thermoplastische Stoffe wieder eingeschmolzen werden kann.
Das Giessen erfolgt unter verhältnismässig geringem Druck, der im allgemeinen einige Atmosphären nicht überschreitet. Mit Rücksicht auf diesen geringen Druck können die Formen sehr einfach und billig sein, und beispielsweise aus einem Kunststoff bestehen, was wiederum ihren Preis erheblich verringert.
Der beim Giessen auf das im Vorratsbehälter 20 befindliche Giessharzgemisch ausgeübte Druck kann den Erfordernissen des Giessvorganges und der Giessform angepasst werden. Unter bestimmten Vor aus setzungen kann er bis nahe auf Null verringert werden, solange als er ausreicht, um das Giessharzgemisch in die Form zu befördern.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es beispielsweise möglich, statt eines gemeinsamen Antriebsmotors getrennte Antriebsmotoren für die beiden Dosierpumpen 32 und 34 vorzusehen, deren Drehzahlen durch geeignete Mittel so aufeinander abgestimmt werden, dass das gewünschte Mischungsverhältnis erhalten wird.