LU101798B1

LU101798B1 - Werkzeugsystem zum Herstellen eines Werkstücks mittels Spritzgießen

Info

Publication number: LU101798B1
Application number: LU101798A
Authority: LU
Inventors: Dennis Beverung; Andreas Schubart
Original assignee: Phoenix Contact Gmbh & Co
Priority date: 2020-05-14
Filing date: 2020-05-14
Publication date: 2021-11-15

Abstract

Ein Werkzeugsystem (3) zum Herstellen eines Werkstücks (1) mittels Spritzgießen umfasst ein Werkzeugteil (30), das eine Kavität (300) zum Formen des Werkstücks (1) aus einer Spritzgussmasse (F) aufweist. Eine Verstelleinrichtung (32) weist einen Antrieb (320), eine Antriebswelle (321) und eine Mehrzahl von mit der Antriebswelle (321) wirkverbundenen, über die Antriebswelle (321) verstellbaren Verstellelementen (323) auf, wobei die Verstellelemente (323) angetrieben durch den Antrieb (320) jeweils mit einem Stellabschnitt (325) zum Einwirken auf zumindest einen Teilabschnitt (10) des Werkstücks (1) relativ zu der Kavität (300) verstellbar sind.

Description

Werkzeugsystem zum Herstellen eines Werkstücks mittels Spritzgießen LU101798 Die Erfindung betrifft ein Werkzeugsystem zum Herstellen eines Werkstücks mittels Spritzgießen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Werkstücks.

Ein solches Werkzeugsystem umfasst ein Werkzeugteil, das eine Kavität zum Formen des Werkstücks aus einer Spritzgussmasse aufweist.

Ein solches Werkzeugsystem dient zum Herstellen eines Werkstücks mittels Spritzgießen, insbesondere mittels Kunststoffspritzgießen.

Zum Herstellen wird eine Spritzgussmasse in die Kavität des Werkzeugteils eingespritzt, wobei die Kavität die Form des Werkstücks vorgibt und nach Aushärten der Spritzgussmasse in der Kavität das Werkstück vom Werkzeugteil entnommen und weiterverarbeitet oder verbaut werden kann, zum Beispiel | in einer übergeordneten Baugruppe, zum Beispiel in einer Messeinrichtung. | Durch ein solches Werkzeugsystem sollen beispielsweise Werkstücke hergestellt werden, | bei denen Teilabschnitte als sogenannte Einlegeteile vorab in die Kavität des | Werkzeugteils eingelegt und durch die Spritzgussmasse umspritzt werden.

Hierbei besteht | ein Bedürfnis nach einer einfachen Fertigung bei exakter Positionierung des Teilabschnitts | in der Kavität, mit der Möglichkeit, den Teilabschnitt möglichst in einem Prozessschritt in | gewünschter Weise zu umspritzen.

Nach Aushärten der Spritzgussmasse soll das fertigte | Werkstück dann in einfacher Weise aus der Kavität ausgeworfen und somit entnommen | werden können. | Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Werkzeugsystem sowie ein Verfahren zum | Herstellen des Werkstücks zur Verfügung zu stellen, die eine einfache Fertigung des | Werkstücks mit der Möglichkeit für ein Umspritzen von einem oder mehreren | Teilabschnitten, die als Einlegeteile in die Kavität eines Werkzeugteils eingelegt werden, | und fiir ein einfaches Auswerfen ermöglichen. | Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. : Demnach weist das Werkzeugsystem eine Verstelleinrichtung auf, die einen Antrieb, eine | Antriebswelle und eine Mehrzahl von mit der Antriebswelle wirkverbundenen, über die / Antriebswelle verstellbaren Verstellelementen aufweist.

Die Verstellelemente sind |

| 2 angetrieben durch den Antrieb jeweils mit einem Stellabschnitt zum Einwirken auf LU101798 zumindest einen Teilabschnitt des Werkstücks relativ zu der Kavität verstellbar. Der Antrieb kann beispielsweise durch einen Elektromotor, durch einen hydraulischen Antrieb, durch einen pneumatischen Antrieb oder auch durch einen manuellen Antrieb | (zum Beispiel in Form einer Handkurbel oder dergleichen), ausgebildet sein.

Das Werkzeugsystem weist somit eine Verstelleinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, auf einen Teilabschnitt des Werkstücks, insbesondere ein Einlegeteil, beispielsweise in Form einer Leiterplattenanordnung, oder das Werkstück insgesamt einzuwirken. Insbesondere kann über die Verstelleinrichtung ein Teilabschnitt in der Kavität des Werkzeugteils positioniert und in Position gehalten werden, sodass ein lagerichtiges Umspritzen des | Teilabschnitts in der Kavität ermöglicht wird. Zudem können die Verstellelemente der Verstelleinrichtung dazu ausgebildet sein, auf das fertigte Werkstück einzuwirken, um das Werkstück aus der Kavität auszuwerfen. Die Verstellelemente der Verstelleinrichtung werden über den Antrieb der | Verstelleinrichtung gemeinsam bewegt. Die Verstellelemente sind hierzu über eine Antriebswelle gemeinsam mit dem Antrieb wirkverbunden derart, dass durch Antreiben der | Antriebswelle über den Antrieb eine Verstellung der Verstellelemente in einer aufeinander | abgestimmten Weise erfolgen kann. Die Verstellelemente sind jeweils mit einem | Stellabschnitt zum Einwirken auf einen Teilabschnitt des Werkstücks oder auf das | Werkstück insgesamt in den Bereich oder aus dem Bereich der Kavität bringbar und somit | relativ zu der Kavität verstellbar, sodass über die Verstellelemente der Teilabschnitt zum | Beispiel in der Kavität positioniert und das fertigte Werkstück aus der Kavität ausgeworfen | werden kann. | Die Antriebswelle ist, in einer Ausgestaltung, um eine Drehachse relativ zu dem | Werkzeugteil drehbar. Die Antriebswelle ist hierzu drehbar an dem Werkzeugteil gelagert | und kann über den Antrieb angetrieben werden, sodass die Antriebswelle relativ zu dem | Werkzeugteil verdreht werden kann. | Die Antriebswelle ist mit den Verstellelementen der Verstelleinrichtung wirkverbunden, | sodass durch Verdrehen der Antriebswelle die Verstellelemente an dem Werkzeugteil | verstellt werden können. Die Verstellelemente können hierbei beispielsweise entlang der | Drehachse der Antriebswelle aneinander angereiht und beispielsweise regelmäßig, also | gleichbeabstandet, oder unregelmäßig zueinander angeordnet sein. Es ergibt sich eine :

| lineare Anordnung der Verstellelemente, die zum Einwirken auf einen Teilabschnitt des LU101798 | Werkstücks oder auf das Werkstück insgesamt relativ zu der Kavität verstellt werden | kénnen. { 5 In einer Ausgestaltung sind die Verstellelemente so mit der Antriebswelle wirkverbunden, | dass die Verstellelemente bei Verdrehen der Antriebswelle um die Drehachse senkrecht | zur Drehachse verstellt werden. Eine Verdrehbewegung der Antriebswelle wird somit in | eine lineare Verstellbewegung der Verstellelemente umgesetzt. Durch Verstellen der | Verstellelemente kônnen die Stellabschnitt der Verstellelemente relativ zu der Kavität | 10 bewegt werden, sodass die Stellabschnitte zum Beispiel zum Positionieren eines | Teilabschnitts des Werkstücks in der Kavität in eine definierte Position gebracht und aus | der definierten Position heraus verstellt werden kônnen, beispielsweise um ein Umspritzen | des Teilabschnitis zu ermöglichen und nach abgeschlossenem Spritzgussvorgang das fertigte Werkstück aus der Kavität auszuwerfen.

Zur Herstellung der Wirkverbindung kann die Antriebswelle beispielsweise eine Kopplungseinrichtung aufweisen. Die Kopplungseinrichtung kann beispielsweise durch eine Mehrzahl von Kopplungsabschnitten zur Kopplung mit den Verstellelementen gebildet sein, wobei vorteilhafterweise jeder der Kopplungsabschnitte einem der Verstellelemente zugeordnet ist und durch Bewegen der Kopplungsabschnitte somit die Verstellelemente | verstellt werden können. Die Kopplungsabschnitte sind beispielsweise feststehend an der Antriebswelle angeordnet und können die Form von Kurvenscheiben oder Nocken aufweisen, die radial gegenüber der Drehachse vorstehen und mit einer umlaufenden, nicht rotationssymmetrischen Mantelfläche auf die jeweils zugeordneten Verstellelemente einwirken. Die Antriebswelle ist somit nach Art einer Nockenwelle ausgestaltet, bei der Kopplungsabschnitte in Form von Kurvenscheiben oder Nocken den einzelnen Verstellelementen zugeordnet sind und durch Verdrehen der Antriebswelle somit eine Verstellbewegung der Verstellelemente zumindest näherungsweise senkrecht zur Drehachse der Antriebswelle bewirkt werden kann. | Durch Verdrehen der Antriebswelle werden die Kopplungsabschnitte bewegt und verstellen | somit die Verstellelemente. Vorteilhafterweise unterscheiden sich hierbei zumindest einige | der Kopplungsabschnitte voneinander derart, dass ein Bewegen der Kopplungsabschnitte zu einer asynchronen Bewegung der Verstellelemente führt, die Verstellelemente also bei Verdrehen der Antriebswelle nicht gleichférmig miteinander, sondern in unterschiedlicher Weise, beispielsweise zeitlich versetzt, mit unterschiedlichem Hub und/oder mit voneinander abweichender Verstellgeschwindigkeit bewegt werden. Dadurch, dass die

Kopplungsabschnitte fest an der Antriebswelle angeordnet sind, ist die Bewegung der LU101798 Verstellelemente aufeinander abgestimmt, sodass bei einem Verdrehen der Antriebswelle die Verstellelemente in vorbestimmter Weise verstellt und die Stellabschnitte der Verstellelemente somit in der Kavität bewegt werden.

Durch Wirkverbindung der Verstellelemente mit der Antriebswelle werden die Verstellelemente relativ zur Kavität des Werkzeugteils bewegt, insbesondere senkrecht zur | Drehachse der Antriebswelle aufgrund einer Kopplung über die Kopplungsabschnitte. Die | Kopplungsabschnitte können hierbei beispielsweise dazu ausgestaltet sein, eine | Druckkraft zum Beispiel radial zur Drehachse zum Bewegen der Stellabschnitte der | Verstellelemente in die Kavität hinein auf die Verstellelemente auszuüben. Durch Antreiben | der Antriebswelle wirken die Kopplungsabschnitte der Antriebswelle, die beispielsweise als / Kurvenscheiben oder Nocken ausgebildet sind, auf die Verstellelemente ein, indem die | Verstellelemente beispielsweise an einer äußeren, umfänglichen Mantelfläche der | Kopplungsabschnitte anliegen, sodass über die Kopplungsabschnitte eine Kraft auf die | Verstellelemente ausgeübt wird. Um ein Verstellen der Verstellelemente in die | entgegengesetzte Richtung radial nach innen, zum Beispiel in eine Einzugsrichtung aus | dem Bereich der Kavität heraus, zu ermöglichen, können die Verstellelemente | beispielsweise über Federelemente gegenüber einem \Wandungsabschnitt des | Werkzeugteils vorgespannt sein, sodass ein Zurückstellen der Verstellelemente in | federunterstützter Weise erfolgen kann. | Die Kopplungsabschnitte in Form der Kurvenscheiben oder Nocken können beispielsweise | modular an der Antriebswelle angeordnet sein und können somit zum Beispiel | ausgetauscht werden, um das Werkzeugsystem zum Verarbeiten unterschiedlicher | Teilabschnitte in Form von Einlegeteilen anzupassen. Die Kopplungsabschnitte können | hierbei als voneinander separate Segmente ausgebildet sein, sodass die | Kopplungsabschnitte auch einzeln entnommen und ausgetauscht werden können. In | montierter Stellung sind die Kopplungsabschnitte fest an der Antriebswelle angeordnet und | werden somit bei einem Verdrehen der Antriebswelle gemeinsam mit der Antriebswelle | bewegt. | Die Verstellelemente kénnen insbesondere dazu ausgebildet sein, den Teilabschnitt des | Werkstücks in der Kavität zum Umspritzen mit der Spritzgussmasse in Position zu halten. | Die Positionierung des Teilabschnitts, insbesondere einer Leiterplattenbaugruppe, kann | hierbei zum Beispiel in kraftgeregelter Weise überwacht werden, wobei in einem Fehlerfall, | beispielsweise bei falscher Positionierung, der Spritzgussprozess abgebrochen werden kann. Durch eine abgestimmte Bewegung der Verstellelemente, bewirkt durch den Antrieb LU101798 | der Verstelleinrichtung und die Wirkverbindung mit der Antriebswelle, können die | Verstellelemente dann beim Spritzgießen so verstellt werden, dass die Verstellelemente | beispielsweise nacheinander in einer aufeinander abgestimmten Weise von dem : 5 Teilabschnitt entfernt werden, sodass der Teilabschnitt in einem Prozessschritt vollständig mit der Spritzgussmasse umspritzt werden kann. Die Steuerung des Verstellens der | Verstellelemente kann hierbei beispielsweise in sensorunterstützter Weise erfolgen, | beispielsweise unter Verwendung von =—Schmelze-Drucksensoren und/oder | Werkzeugwandtemperatursensoren, sodass die Verstellelemente beispielsweise in | 10 Abhängigkeit des Befüllens der Kavität durch die Spritzgussmasse bewegt werden können | und eine Steuerung zum Beispiel in einem geschlossenen Regelkreis môglich ist. Eine | Ansteuerung des Antriebs kann insbesondere in Abhängigkeit von Messsignalen der | Sensoren erfolgen. | 15 Zusätzlich oder alternativ können die Verstellelemente ausgebildet sein, das Werkstück | nach der Formung aus der Spritzgussmasse aus der Kavität auszuwerfen. Die | Verstellelemente können somit in einer aufeinander abgestimmten Weise bewegt werden, | sodass das Werkstück aus der Kavität heraus gedrückt und somit in einfacher Weise aus | der Kavität entnommen werden kann. Zum Auswerfen kônnen die Verstellelemente zum | 20 Beispiel in eine Auswurfrichtung gemeinsam in die Kavität hinein bewegt werden, wobei | das Verstellen der Verstellelemente kraftgeregelt erfolgen kann, um eine Beschädigung an | dem Werkstück beim Auswerfen zu vermeiden. | Zum Verstellen der Verstellelemente kann die Antriebswelle in kontinuierlicher Weise und | 25 somit mit gleichfôrmiger Winkelgeschwindigkeit zu verdrehen sein, wobei die Bewegung | der Verstellelemente durch die Form der Kopplungsabschnitte der Kopplungseinrichtung | vorgegeben wird. Denkbar und möglich ist aber auch, die Antriebswelle schrittweise zu | verstellen und somit die Bewegung der Antriebswelle in Bewegungsphasen vorzunehmen, | indem die Antriebswelle um einen vorbestimmten Drehwinkel verdreht wird, dann | 30 angehalten wird, dann erneut in gleicher Drehrichtung oder in anderer Drehrichtung um ; einen vorbestimmten, anderen oder gleichen Drehwinkel verdreht wird usw.

Durch die Verstellelemente können beispielsweise im Rahmen eines Spritzgussvorgangs auch Prägevorgänge am Werkstück vorgenommen werden.

Als (elektromotorischer) Antrieb kann beispielsweise ein Servomotor verwendet werden, der eine präzise Ansteuerung der Antriebswelle zum Verdrehen in eine definierte |

| 6 Winkelposition mit definierter Winkelgeschwindigkeit ermöglicht. Dazu kann der LU101798 Servomotor durch einen Elektromotor gebildet sein, der mit einem Sensor zur Positionsbestimmung ausgestattet ist. Die vom Sensor ermittelte Drehposition der Motorwelle wird kontinuierlich an eine als Servoregler bezeichnete Regelelektronik übermittelt, die die Bewegung des Motors steuert. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Herstellen des Werkstlicks mittels Spritzgießen gelöst, das aufweist: Formen des Werkstücks aus einer Spritzgussmasse in | einer Kavität eines Werkzeugteils eines Werkzeugsystems, und Verwenden einer | 10 Verstelleinrichtung des Werkzeugsystems, die einen Antrieb, eine Antriebswelle und eine | Mehrzahl von mit der Antriebswelle wirkverbunden, über die Antriebswelle verstellbaren Verstellelementen aufweist, zum Einwirken auf zumindest einen Teilabschnitt des | Werkstücks, indem die Verstellelemente der Verstelleinrichtung, angetrieben durch den | Antrieb, jeweils mit einem Stellabschnitt relativ zu der Kavität verstellt werden.

Die vorangehend für das Werkzeugsystem beschriebenen Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen finden analog auch auf das Verfahren Anwendung, sodass diesbezüglich auf das vorangehend Ausgeführte verwiesen werden soll. Durch ein Werkzeugsystem und ein Verfahren der beschriebenen Art zum Herstellen eines Werkstlicks wird möglich, einfach und flexibel Verstellbewegungen von Verstellelementen und dadurch eine Positionierung eines Teilabschnitts eines Werkstücks oder des Werkstücks insgesamt relativ zu einem Werkzeugteil auch in engem Bauraum bei Fertigung kleiner Werkstücke zu verwirklichen. Durch Verwendung von Werkzeugsensoren lässt sich eine Regelung implementieren, insbesondere nach Art eines geschlossenen Regelkreises, der eine Prozesssteuerung insbesondere bei Ausgleich von Prozessschwankungen zum Beispiel während eines Füllvorgangs mit der Spritzgussmasse, zum Beispiel bei Abweichungen in der Materialviskosität, ermöglicht. Die Verstelleinrichtung kann hierbei auch mehrere, zum Beispiel zwei oder drei oder noch mehr Antriebe aufweisen, denen jeweils mehrere Verstellelemente zugeordnet sind, sodass mehrere Gruppen von Verstellelementen zum Einwirken auf einen oder mehrere Teilabschnitte eines Werkstücks oder auf das Werkstück insgesamt unabhängig voneinander bewegt werden können. Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren | dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen: |

| LU101798 | Fig. 1A eine Ansicht eines Teilabschnitts eines \Werkstücks in Form einer : Leiterplattenbaugruppe; | 5 Fig. 1B eine Ansicht eines Werkstücks, das durch Umspritzen des Teilabschnitts mit | einem Formteil gefertigt ist; | Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Werkzeugsystem zum Herstellen eines | Werkstücks mittels SpritzgieBen; : | 10 Fig. 3 eine Ansicht des Werkzeugsystems, bei Füllen einer Kavität mit einer | Spritzgussmasse zum Herstellen des Werkstücks; | Fig. 4 eine Ansicht des Werkzeugsystems, bei gefüllter Kavität; und | Fig. 5 eine Ansicht des Werkzeugsystems, bei Auswerfen des fertigten | Werkstücks. | Fig. 1A und 1B zeigen eine Abfolge zur Fertigung eines Werkstücks 1 (Fig. 1B), das in | 20 einer übergeordneten Baugruppe, zum Beispiel in einer Messeinrichtung, zu verbauen ist. Im Rahmen der Fertigung des Werkstücks 1 wird ein Teilabschnitt 10 als Einlegeteil mit einem Formteil 11 in einem Spritzgussverfahren umspritzt. Das so gefertigte Werkstück 1 wird zum Beispiel an einem Gehäuse einer Messeinrichtung 2 montiert.

| Bei dem dargestellten Beispiel ist der Teilabschnitt 10 durch eine Leiterplattenbaugruppe ausgebildet, die eine flexible Leiterplatte 100 und eine daran angeordnete Anschlussbaugruppe 101 zum AnschlieBen einer elekirischen Leitung aufweist. An der flexiblen Leiterplatte 100 ist beispielsweise ein Sensor, zum Beispiel ein Temperatursensor angeordnet, der im Rahmen des Spritzgussverfahrens mit dem (thermisch leitfähigen) Material des Formteils 11, beispielsweise einem Thermoplast-Material, umspritzt wird. Das so geschaffene Werkstück 1 wird an dem Gehäuse der Baugruppe 2 montiert. Bei einem Werkstück 1, wie es in einem Beispiel in Fig. 1B dargestellt ist, ist erforderlich, einen Teilabschnitt 10, in dem dargestellten Beispiel eine Leiterplattenbaugruppe mit einer flexiblen Leiterplatte 100, als Einlegeteil in ein Werkzeugsystem einzubringen und in einem Spritzvorgang mit einer Spritzgussmasse zu umspritzen. Hierbei besteht ein Bedürfnis

| 8 | nach einem einfachen Prozess, bei dem der Teilabschnitt 10 nach Möglichkeit in einem LU101798 | einzigen Prozessschnitt mit der Spritzgussmasse zur Formung des Formteils 11 an dem | Teilabschnitt 10 umspritzt wird.

Dabei ist erforderlich, den Teilabschnitt 10 in einem | Werkzeugsystem lagerichtig zu positionieren, um sicherzustellen, dass der Teilabschnitt | 5 10 in lagerichtigerweise mit dem Material des Formteils 11 umspritzt wird. | Ein in Fig. 2 bis 5 in einem Ausführungsbeispiel dargestelltes Werkzeugsystem 3 weist | zwei Werkzeugteile 30, 31 auf, die für einen Spritzgussvorgang aneinander angesetzt | werden und gemeinsam eine Kavität 300 begrenzen, in die im Rahmen des | 10 Spritzgussvorgangs eine Spritzgussmasse zum Ausbilden eines Werkstücks 1 eingespritzt | wird.

Die Kavität 300, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel insbesondere im | Werkzeugteil 30 gebildet ist, gibt als Negativform die Ausgestaltung des Werkstücks 1 vor, | sodass nach Einspritzen und Aushärten der Spritzgussmasse in der Kavität 300 das | Werkstück 1 entnommen und weiterverarbeitet werden kann.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Verstelleinrichtung 32 vorgesehen, die | einen elektromotorischen Antrieb 320, zum Beispiel in Form eines Servomotors, aufweist, | der eine Antriebswelle 321 antreibt.

An der Antriebswelle 321 ist eine Kopplungseinrichtung | 322 angeordnet, die eine Mehrzahl von Kopplungsabschnitten 322A-322E in Form von | 20 radial gegenüber der Antriebswelle 321 vorstehenden Kurvenscheiben oder Nocken | aufweist, die dazu dienen, auf eine Anordnung von Verstellelementen 323 einzuwirken. | Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verstellelemente 323 linear verschiebbar an einem Wandungsabschnitt 302 des Werkzeugteils 30 geführt.

Die | 25 Verstellelemente 323 sind jeweils senkrecht zu einer Drehachse D, um die die Antriebswelle 321 drehbar ist, zu dem Werkzeugteil 30 verstellbar und wirken über je einen Endabschnitt 324 mit einem jeweils zugeordneten Kopplungsabschnitt 322A-322E zusammen.

Ein erstes Verstellelement 323A steht hierbei mit einem Kopplungsabschnitt 322A in Wirkverbindung, ein zweites Verstellelement 323B mit einem Kopplungsabschnitt 322B, ein drittes Verstellelement 323C mit einem Kopplungsabschnitt 322C, ein viertes Verstellelement 323D mit einem Kopplungsabschnitt 322D und ein fünftes Verstellelement 323E mit einem Kopplungsabschnitt 322E.

Die Verstellelemente 323, 323A-323E sind entlang der Drehachse D aneinander angereiht | 35 und bilden somit eine lineare Anordnung von Verstellelementen 323, 323A-323E aus.

Die Verstellelemente 323, 323A-323E sind hierbei entlang der Drehachse D gleichbeabstandet zueinander angeordnet.

| 9 | LU101798 | Die Verstellelemente 323, 323A-323E sind je über ein Federelement 326 gegenüber einem Wandungsabschnitt 301 des Werkzeugteils 30 federvorgespannt.

Mit einem Stellabschnitt | 325 erstrecken sich die Verstellelemente 323, 323A-323E hierbei jeweils durch den | 5 Wandungsabschnitt 301 hindurch und ragen in den Bereich der Kavität 300 hinein, sodass | die Verstellelemente 323, 323A-323E in Wechselwirkung mit einem in der Kavität 300 | aufgenommenen Teilabschnitt 10 eines Werkstücks 1, wie in Fig. 2 dargestellt, oder dem | Werkstück 1 insgesamt, wie in Fig. 5 dargestellt, bringbar sind. | 10 Die Antriebswelle 321 mit der daran angeordneten Kopplungseinrichtung 322 ist nach Art | einer Nockenwelle ausgebildet.

Die Kopplungsabschnitte 322A-322E in Form der | Kurvenscheiben oder Nocken sind nicht rotationssymmetrisch ausgebildet und stehen radial gegenüber der Antriebswelle 321 vor, wobei ein jedes Verstellelement 323, 323A- | 323E mit einer umfänglichen äußeren Mantelfläche des jeweils zugeordneten Kopplungsabschnitts 322A-322E in gleitender Anlage ist und durch Verdrehen der | Antriebswelle 321 mit den daran angeordneten Kopplungsabschnitten 322A-322E somit | die Stellposition der Verstellelemente 323, 323A-323E veränderbar ist. | Die Kopplungsabschnitte 322A-322E der Kopplungseinrichtung 322 können beispielsweise modular ausgebildet sein und können gegebenenfalls einzeln oder gemeinsam ausgetauscht werden.

Über die Kopplungsabschnitte 322A-322E wird eine ; Verstellbewegung der Verstellelemente 323, 323A-323E bei einer Drehbewegung der Antriebswelle 321 vorgegeben, wobei sich die Kopplungsabschnitte 322A-322E | voneinander unterscheiden und die Verstellbewegung der Verstellelemente 323, 323A- | 25 323E bei einem Verdrehen der Antriebswelle 321 somit asynchron und nicht gleichfôrmig erfolgt.

In einer Ausgangslage vor Beginn eines Spritzgussvorgangs, dargestellt in Fig. 2, können die Stellabschnitte 325 der Verstellelemente 323, 323A-323E beispielsweise mit gleicher Lange in die Kavität 300 hineinragen, um den Teilabschnitt 10 als Einlegeteil in der Kavität 300 für den anschließenden Spritzgussvorgang zu positionieren.

Im Rahmen eines Spritzgussvorgangs, dargestellt in Fig. 3, wird eine Spritzgussmasse F in die Kavität 300 eingespritzt (in Fig. 3 bis 5 ist das Werkzeugsystem 3 zur einfacheren Übersicht ohne das obere Werkzeugteil 31 dargestellt), sodass die Spritzgussmasse F um den Teilabschnitt 10 fließt.

Um ein Umspritzen des Teilabschnitts 10 in einem Prozessschritt zu ermöglichen, wird - angetrieben durch den Antrieb 320 - die Antriebswelle

| 321 verdreht, sodass die Kopplungsabschnitte 322A-322E um die Drehachse D um einen LU101798 | Drehwinkel verstellt werden und die zugeordneten Endabschnitte 324 der Verstellelemente | 323, 323A-323E somit entlang der Mantelflächen der Kopplungsabschnitte 322A-322E | gleiten. Auf diese Weise werden die Verstellelemente 323A-323E in eine Einzugsrichtung E eingezogen und somit aus dem Bereich der Kavitat 300 gebracht, wobei dies im Rahmen des Spritzgussvorgangs nicht gleichzeitig, sondern abhängig vom Einfließen der Spritzgussmasse F in zeitlich versetzter Abfolge erfolgt. So wird beim Einspritzen der Spritzgussmasse F, wie aus Fig. 3 ersichtlich, zunächst das erste Verstellelement 323A eingezogen, gefolgt von dem Verstellelement 323B. Der Teilabschnitt 10 wird durch die übrigen Verstellelemente 322C-322E somit weiterhin in Position gehalten und somit in der Kavität 300 positioniert. Bei Weiterdrehen der Antriebswelle 321, wie aus Fig. 4 ersichtlich, werden dann in abgestimmter Weise auch die weiteren Verstellelemente 323C-323E eingezogen, bis sämtliche Verstellelemente 323 aus dem Bereich der Kavität 300 verbracht sind. | Die abgestimmte Bewegung der Verstellelemente 323A-323E wird durch die Formgebung der Kopplungsabschnitte 322A-322E der als Nockenwelle ausgebildeten Antriebswelle 321 vorgegeben. Die Kopplungsabschnitte 322A-322E sind drehfest an der Antriebswelle 321 angeordnet und werden somit gemeinsam mit der Antriebswelle 321 verdreht, wobei das Antreiben der Kopplungsabschnitte 322A-322E über den gemeinsamen Antrieb 320 erfolgt. | Dadurch, dass die Verstellelemente 323 in aufeinander abgestimmter Weise nacheinander : eingezogen werden, kann der Teilabschnitt 10, wie aus Fig. 4 ersichtlich, in einem | Prozessschritt vollständig mit der Spritzgussmasse F im Rahmen des Spritzgussvorgangs umspritzt werden, bei zuverlässiger und genauer Positionierung des Teilabschnitts 10 über die Verstellelemente 323 während des Spritzgussvorgangs.

Der Spritzgussvorgang kann hierbei sensorisch gesteuert werden. So können im Bereich der Kavität 300 Schmelze-Drucksensoren oder Temperatursensoren angeordnet sein, mittels derer das EinflieRen der Spritzgussmasse F überwacht werden kann, um auf diese Weise die Verstellbewegung der Verstellelemente 323 zum Beispiel in einem geschlossenen Regelkreis zu steuern.

| Ebenso kann die Positionierung des Teilabschnitts 10 über die Verstellelemente 323 zum LU101798 | Beispiel über Kraftsensoren geregelt werden, um eine lagegenaue Positionierung des | Teilabschnitts 10 in der Kavität 300 zu gewährleisten. In einem Fehlerfall, zum Beispiel bei | falscher Positionierung des Teilabschnitts 10, kann der Spritzgussvorgang unterbrochen | 5 werden, um die Positionierung zu korrigieren.

| Die Verstellbewegung der Verstellelemente 323 kann durch kontinuierliche Bewegung der | Antriebswelle 321, angetrieben durch den Antrieb 320, erfolgen, also mit einer konstanten | | Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle 321. Denkbar ist aber auch, die Antriebswelle 321 | 10 schrittweise über vordefinierte Drehwinkel zu verstellen, um auf diese Weise die | Verstellelemente 323 in aufeinander abgestimmter Weise schrittweise zu verstellen.

| Die Kopplungsabschnitte 322A-322E sind ungleich voneinander geformt. Auf diese Weise I können die Verstellelemente 323A-323E zum Beispiel mit unterschiedlichem Verstellhub, | 15 mit einem Zeitversatz und auch mit unterschiedlichen Verstellgeschwindigkeit verstellt | werden, wobei durch die Formgebung der Kopplungsabschnitte 322A-322E die | Verstellbewegung der Verstellelemente 323A-323E aufeinander abgestimmt ist und die | Stellposition eines jeden Verstellelements 323, 323A-323E von der gerade | eingenommenen Drehposition der Antriebswelle 321 abhängt.

| 20 | ist die Spritzgussmasse F in die Kavität 300 eingespritzt worden und ist das so gebildete | Werkstück 1 ausgehärtet, kann das Werkstück 1 aus der Kavität 300 entfernt werden. | Hierzu können die Verstellelemente 323 gemeinsam und synchron zueinander | ausgefahren werden, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist, beispielsweise durch Weiterdrehen | 25 der Antriebswelle 321 in die gleiche Drehrichtung wie vorher, sodass das Werkstück 1 in | eine Auswurfrichtung A, die entgegengesetzt zur Einzugsrichtung E ist, aus der Kavität 300 | heraus gedrückt und somit ausgeworfen wird. Das Werkstück 1 kann somit entnommen | und weiterverarbeitet werden.

| 30 Zusätzlich oder alternativ zur Positionierung eines Teilabschnitts 10 und zum Auswerfen | des fertig geformten Werkstücks 1 können die Verstellelemente 323 der Verstelleinrichtung | 32 auch zum Beispiel für einen Prägevorgang zum Einprägen einer Form an dem | Werkstück 1 dienen.

| 35 Durch Anpassung der Kopplungsabschnitte 322A-322E, zum Beispiel durch Austausch | von modularen an der Antriebswelle 321 nach Art von Kurvenscheiben oder Nocken | angebrachten Kopplungsabschnitten 322A-322E, kann das Werkzeugsystem 3 auf ein zu

| formendes Werkstück 1 und einen als Einlegeteil vorzusehenden Teilabschnitt 10 LU101798 | angepasst werden.

| Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein (einziger) Antrieb 320 mit einer | 5 Antriebswelle 321 und einer Anordnung von Verstellelementen 323, 323A-323E | vorgesehen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kônnen auch mehrere Antriebe mit | jeweils einer zugeordneten Antriebswelle 321 und einer zugeordneten Anordnung von | Verstellelementen 323, 323A-323E vorgesehen sein, sodass mehrere Anordnungen von | Verstellelementen 323, 323A-323E zum Einwirken auf einen oder mehrere Teilabschnitte | 10 10 eines Werkstiicks 1 und auf das Werkstück 1 insgesamt vorhanden sind.

| Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten A Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lassen sich auch in anderer Weise Durch Verwendung eines Werkzeugsystems der beschriebenen Art können beliebige | Werkstücke mit oder ohne Einlegeteil geformt werden. Insofern ist die vorliegende |, Erfindung nicht nur für die Fertigung eines Werkstücks für eine Messeinrichtung einsetzbar. | 20 Durch ein Werkzeugsystem der beschriebenen Art können Werkstücke mit kleinem | Bauraum präzise unter exakter Positionierung eines ein Einlegeteil verwirklichenden | Teilabschnitts gefertigt werden, bei einfachem Spritzgussprozess und einfacher, | automatisierbarer Betriebsweise.

| 13 Bezugszeichenliste LU101798 1 Werkstück 10 Teilabschnitt (Leiterplattenbaugruppe) ; 100 Flexible Leiterplatte

101 Sensorbaugruppe 11 Formteil 2 Übergeordnete Baugruppe (zum Beispiel Messeinrichtung) | 3 Werkzeugsystem

30 Werkzeugteil 300 Kavität 301, 302 Wandungsabschnitt | 31 Werkzeugteil | 32 Verstelleinrichtung |

323A-E Verstellelemente / 324 Endabschnitt | 325 Stellabschnitt | 326 Federelement | A Auswurfrichtung :

D Drehachse | E Einzugsrichtung | F Spritzgussmasse |

Claims

| 14 | Patentanspriiche LU101798 | 1. Werkzeugsystem (3) zum Herstellen eines Werkstücks (1) mittels Spritzgießen, mit | einem Werkzeugteil (30), das eine Kavität (300) zum Formen des Werkstücks (1) aus | 5 einer Spritzgussmasse (F) aufweist, gekennzeichnet durch eine Verstelleinrichtung | (32), die einen Antrieb (320), eine Antriebswelle (321) und eine Mehrzahl von mit der | Antriebswelle (321) wirkverbundenen, über die Antriebswelle (321) verstellbaren | Verstellelementen (323) aufweist, wobei die Verstellelemente (323) angetrieben durch | den Antrieb (320) jeweils mit einem Stellabschnitt (325) zum Einwirken auf zumindest | 10 einen Teilabschnitt (10) des Werkstücks (1) relativ zu der Kavität (300) verstellbar sind. .
2. Werkzeugsystem (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die | Antriebswelle (321) um eine Drehachse (D) relativ zu dem Werkzeugteil (30) drehbar |
3. Werkzeugsystem (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die | Verstellelemente (323) entlang der Drehachse (D) aneinander angereiht sind.

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4. Werkzeugsystem (3) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die | 20 Verstellelemente (323) entlang der Drehachse (D) zueinander beabstandet sind.

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5. Werkzeugsystem (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, , dass die Verstellelemente (323) so mit der Antriebswelle (321) wirkverbunden sind, | dass die Verstellelemente (323) bei Verdrehen der Antriebswelle (321) um die | 25 Drehachse (D) senkrecht zur Drehachse (D) verstellt werden.

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6. Werkzeugsystem (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch | gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (321) eine Kopplungseinrichtung (322) zum | Herstellen der Wirkverbindung mit den Verstellelementen (323) aufweist.

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7. Werkzeugsystem (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die | Kopplungseinrichtung (322) eine Mehrzahl von Kopplungsabschnitten (322A-322F) zur Kopplung mit den Verstellelementen (323) aufweist.

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8. Werkzeugsystem (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der | Kopplungsabschnitte (322A-322E) einem der Verstellelemente (323) zugeordnet ist.

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9. Werkzeugsystem (3) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die LU101798 | Antriebswelle (321) als Nockenwelle ausgebildet ist, indem die Kopplungsabschnitte | (322A-322E) der Kopplungseinrichtung (322) Nocken zum Einwirken auf die | Verstellelemente (323) ausbilden.

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10. Werkzeugsystem (3) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, | dass durch Verdrehen der Antriebswelle (321) die Kopplungsabschnitte (322A-322F) I | bewegt und dadurch die den Kopplungsabschnitten (322A-322E) zugeordneten Verstellelemente (323) verstellt werden.

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11. Werkzeugsystem (3) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, | dass zumindest einzelne der Kopplungsabschnitte (322A-322E) sich voneinander | unterscheiden derart, dass bei einem Verdrehen der Antriebswelle (321) die den | einzelnen Kopplungsabschnitten (322A-322E) zugeordneten Verstellelemente (323) | 15 sich asynchron bewegen.

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12. Werkzeugsystem (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch | gekennzeichnet, dass die Verstellelemente (323) gegenüber einem | Wandungsabschnitt (301) des Werkzeugteils (30) federvorgespannt sind.

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13. Werkzeugsystem (3) nach einem der vorangehenden Anspriche, dadurch | gekennzeichnet, dass die Verstellelemente (323) ausgebildet sind, den Teilabschnitt | (10) des Werkstücks (1) in der Kavität (300) zum Umspritzen mit der Spritzgussmasse | (F) in Position zu halten.

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14. Werkzeugsystem (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch | gekennzeichnet, dass die Verstellelemente (323) ausgebildet sind, das Werkstück (1) | nach der Formung aus der Spritzgussmasse (F) aus der Kavität auszuwerfen.

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15. Verfahren zum Herstellen eines Werkstücks (1) mittels Spritzgießen, aufweisend: ; Formen des Werkstücks (1) aus einer Spritzgussmasse (F) in einer Kavität (300) eines | Werkzeugteils (30) eines Werkzeugsystems (3), gekennzeichnet durch Verwenden | einer Verstelleinrichtung (32) des Werkzeugsystems (3), die einen Antrieb (320), eine | Antriebswelle (321) und eine Mehrzahl von mit der Antriebswelle (321) | 35 wirkverbundenen, Uber die Antriebswelle (321) verstellbaren Verstellelementen (323) | aufweist, zum Einwirken auf zumindest einen Teilabschnitt (10) des Werkstücks (1), | indem die Verstellelemente (323) der Verstelleinrichtung (32), angetrieben durch den

Antrieb (320), jeweils mit einem Stellabschnitt (325) relativ zu der Kavität (300) verstellt LU101798 werden.

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