SE515907C2 - Förfarande samt verktyg för tillverkning av fiberförstärkta produkter med integrerade insatsdelar - Google Patents

Description

0 0 a Oo Once blog oc; 10 15 20 25 30 stavas? 2 väsentligen omslutna elektriska eller elektroniska komponenter i form av kretskort eller liknande.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma det forfarande som gör det möjligt att genom formpressning framställa detalj er i vilka insatser befinner sig upptagna och väsentligen omslutna av pressmassan. I synnerhet har det visat sig önskvärt att kunna framställa produkter av SMC-material i vilka elektroniska komponenter i form av kretskort eller liknande befinner sig upptagna och omslutna av nämnda SMC-material. Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett formverktyg för genomförande av sj älva förfarandet.

Dessa syften uppnås genom att förfarandet och anordningen enligt denna uppfinning har erhållit de i de oberoende patentkraven l och 5 angivna kärmetecknen och nämnare bestämt kännetecknas i princip förfarandet enligt uppfinningen genom att vid pressningen används forrnhalvor som vardera uppvisar en uppsättning av stödorgan som på ett framskjutande sätt är rörliga relativt den till varje formhalva hörande formytan, att insatsdelen hålls lägesfixerad mellan nämnda stödorgan före och under en inledande del av pressningen, att stödorganen förs bort från sitt insatsdelen stödjande läge före hartsets härdning i formen och i vilket forrnhalvorna ytterligare sammanpressas under utfyllande av hålen efter stödorganen varvid den massa som används vid pressningen har givits en viss överskottsvolym svarande mot volymen av nämnda hål.

FIGURBESKRIVNING I det följande beskrivs uppfinningen närmare under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka figur 1 i en perspektivvy visar en röntgenbild genom en s k balisplatta vilken, såsom utföringsexempel, används för redogörelse av den princip som ligger till grund för föreliggande uppfinning, figur 2 visar en längdsnittsvy längs linjen II-II i fig. l, S:\LEG\dok\arkiv\l100l6600.doc 10 15 20 25 30 vara* an? 3 figur 3 visar i form av kurvor ett diagram över tid och arbetsslaget vid formpressning av ett SMC-material i en konventionell hydraulisk pressanordning samt arbetsförloppet vid framställning avvmotsvarande produkt av SMC-material med en i detsamma upptagen och omsluten insatsdel enligt principerna för denna uppfinning. figur4 till figur 9 visar fragmentvyer delvis i tvärsnitt av de olika stegen vid den uppfimiingsenliga tillverkningsprocessen.

BESKRIVNING AV ETT UTFÖRINGSEXEMPEL Den i fig. 1 och 2 visade allmänt med 1 betecknade balisplattan är tillverkad av ett SMC- material och ingår som en del i de s k ATC-system (Automatic Traffic Control) som används vid automatisk tågövervakning. Nämnda balisplattor ligger monterade på slipers mellan den rälsen bildande rälarna och har till uppgift att registrera och överföra information om de passerande tågen till och från de datorenheter som loken är utrustade med. Med hjälp av informationen kan lokets datorenhet bland armat beräkna var detsamma befinner sig på spåret samt fastställa var övriga tåg befinner sig. Informationen från balisen till loket eller omvänt från loket till balisen sker trådlöst varvid balisen är försedd med en sändaranordning innefattande en elektronisk krets som via en första 2 och en andra anslutningspunkt 3 står i elektrisk förbindelse med en på ett kretskort 4 anordnad antennslinga 5, vilken ligger inbäddad i den forrnrnassa som bildar balisens struktur eller kropp. Balisen har en på förhand kalkylerad eller förväntad driftstid och det bör inses att avgörande för uppnåendet av den satta driftstiden är bland annat förmågan att förhindra fukt och väta från att tränga in till den känsliga antennslingan 5. Samtidigt som balisplattan 1 genom sin placering mellan spåren är exponerad för väder och vind och med andra ord är mycket utsatt, ställs oerhört stora krav på dess driftsäkerhet och funktion eftersom balisplattan ingår som en del i ett säkerhetssystem.

Inte minst bör det inses att ett effektivt inbäddande av antennslingan i formmassan bidrar till att höja driftsäkerheten emedan väta och fukt förhindras från att komma i kontakt med nämnda antennslinga.

Med hänvisning till fig. 4 - 9 visas ett formverktyg som är avsett för tillverkning av den i fig. 1 visade balisplattan 1 med det däri inbäddade slingformade kretskortet 4. Formverktyget innefattar två sammanförbara formhalvor bestående av en övre formhalva 6 och en nedre formhalva 7 som på känt sätt är lösgörbart monterbara vid en övre- 8 rörlig respektive nedre S:\LEG\dok\a1'kiv\l 100166001106 u 0000 000 10 15 20 25 30 i 51 5 “ 9 0 7 §==- 4 fast del 9 av ett pressbord ingående i en figuren med streckad linje antydd och ej närmare visad pressanordning. De två sammanförbara fornihalvorna uppvisar vardera en formande yta eller en arbetsyta 10 respektive 11 vilka, när formhalvoma är samrnanförda, avgränsar ett inre formrurn motsvarande balisplattans 1 yttre förrn. Den av nämnda formhalvor 6, 7 bildade formen är företrädesvis av s k tätande typ och på känt sätt så utformade att vid halvornas slutning bara en begränsad mindre mängd formmassa kan pressas ut genom den spalt som avgränsas mellan formhalvornas delningsplan.

Till pressanordningen hör även en i figurema ej visad styr- och kontrollanordning, exempelvis i form av en programmerbar dator eller liknande, med hjälp av vilken kan styras och kontrolleras samtliga de parametrar som är nödvändiga för genomförande av pressforrnningsoperationen och vilka parametrar bland annat innefattar formhalvornas slutningshastighet, temperatur, processens olika håll- och cykeltider samt därtill hörande utrustning som kraftcylindrar etc.

Den övre respektive den nedre formhalvan 6, 7 innefattar vardera en uppsättning stödorgan 12 som påverkade av ställ- och manöverorgan 13 på ett framskjutande sätt är rörliga relativt den till varje formhalva hörande formytan 10 respektive 11 för att i sina framskjutna lägen mellan sig kunna gripa om den insatsdel som, i form av ett kretskort 4, skall upptas i den av SMC- material tillverkade produkten. För gripande om kretskortet 4 innefattar stödorganen 12 hos var och en av närnnda formhalvor 6, 7 en uppsättning stödpinnar 14 vars in mot forrnrummet vända ändar är riktade mot varandra och vilka stödpinnar, för att kunna löpa fritt in och ut ur formrummet, är glidbart upptagna i formhalvan anordnade hål 15. Allmänt kan det sägas att antalet stödpinnar 14, dessas konfiguration och inbördes placering är vald på basis av konturen och formen hos den insatsdel som de framskjutna stödpinnama mellan sig skall kunna gripa. Produktens konfiguration i övrigt såsom dess hållfasthet etc ställer givetvis också krav på stödpinnarnas 14 utförande. Vid det här beskrivna utföringsexemplet är stödpinnarna 14 så belägna och så konfigurerade att de noggrant följer det slingformade och i huvudsak plana kretskortets 4 ytterkontiir.

Var och en av nämnda uppsättningarna av motriktade stödpinnar 14 är vid sina fiån formrummet vända ändar inbördes förenade till enhet genom ett respektive element 16 i form av en platta som är belägen inom ett utrymme som begränsas av tillhörande forrnhalva 6, 7 och ett fastorgan 17 för formhalvans 6, 7 infästning till pressbordet 8, 9. Mellan nänmda S:\LEG\dok\arlciv\l10016600.doc 0G Oo oan- nu c 0 00 Oc O 0000 Ino n n n o u u o c u I c o oc' 000 0 s o n u u IOI' 00 o: Du n Oron 0100 000 10 15 20 25 mi 5151907 5 respektive formhalva 6, 7 och tillhörande fästorgan 17 för den lösgörbara fastsättningen vid pressbordet 8, 9 sträcker sig axlar 18 på vilka plattan 16 i vertikal led är förskjutbart rörligt styrd inom närrmda utrymme. För manövrering av plattan 16 och därmed också för utförande av stödpinnamas 14 rörelse relativt den till varje formhalva 6, 7 hörande forrnande ytan 10, 11, utnyttjas de ovan nämnda ställ- och manöverdonen 13 styrda av den ovan nämnda datorbaserade styr- och kontrollanordningen. Ställ- och manöverdonen 13 är så utformade att stödpinnarna 14, oberoende av fornrhalvornas 6, 7 inbördes lägen, fritt kan manövreras in- och ut ur formrummet samt ansättas med en Valbar konstant tryckkraft mot det mellan de motriktade stödpinnama 14 upptagna kretskortet 4. Ställ- och manöverdon 13 med ovan nämnda egenskaper är redan väl kända och kommer ej heller att beskrivas mer ingående i det följande, men innefattar lämpligen någon typ av pneumatiskt eller hydrauliskt verksamma kolv- cylinderorgan med tillhörande system av flödeskretsar och komponenter. Ställ- och manöverdonen 13 kan företrädesvis innefatta en uppsättning hydraulcylindrar 19 vars respektive ändar är förbundna med plattan 16 respektive fästorganet 17 ochvilka, för att vara inställbara med varierbar kraft, på känt sätt står i förbindelse med en hydraulisk krets som bland annat innefattar någon typ av tryckstyrande ventilorgan exempelvis i form av en s k flödesregulator eller liknande. Till den nedre formhalvan är på ett, i och för sig väl känt sätt, anordnade en uppsättning utstötarpinnar 20 som har till uppgift att stöta ut den färdiga produkten. Emedan nämnda utstötarpinnar 20 redan är väl kända kommer dessas funktion eller konstruktiva utförande inte att beskrivas mer ingående, men lämpligen är utstötarpinnarna 20 och stödpinnama 14 i den nedre formhalvan anordnade för samtidig manövrering och gemensam utstötning av den färdiga produkten.

Med hänvisning till fig. 3 visas med heldragen linje i diagrammet en kurva över tid och arbetsslaget vid ett typiskt arbetsförlopp för formverktygen vid pressformning av ett SMC- material i en konventionell hydraulisk pressanordning. Med streckad linje visas i samma diagram en typisk kurva över tid och arbetsförloppet vid framställning av motsvarande produkt av SMC-material med en i detsamma upptagen och omsluten insatsdel enligt principema för denna uppfinning.

Med hänvisning till den heldragna linjen inleds operationsstegen med att ett SMC-material 21 satsas i formen; A varefter formen sluts; B och materialet bringas att flyta till dess att formen är fullständigt utfylld och trycksatt; C, materialet 21 genomgår härdning; D varefter formen öppnas; E och den av SMC-material bildade produkten avlägsnas; F.

S: \LEG\dok\arkiv\1 10016600.doc a .nu .a 00 I 0 Ino tina IQI u 0 n a DO 60 II CO lt IIOO (I i I I o I I I n n I o u n :nu i 0 i 0 0 IQ IUII lioc 000 10 15 20 25 30 l 51 5 ' 907 sïï.

I enlighet med principerna för denna uppfinning visas i fig. 3 med streckad linje tids- och arbetsslaget vid ett arbetsförlopp för framställning av produkter av SMC-material med en i formmassan integrerad insatsdel. Med hänvisning till den streckade linjen i diagrammet samt ritningsuppsättningen i fig. 4 - 9 beskrivs i det följande de olika operationsstegen vid tillverkning av den här exemplifierade balisplattan 1 med ett i formmassan integrerat kretskort 4.

Med den övre 6 och nedre formhalvan 7 befinnande sig i öppet läge och nämnda formhalvors uppsättningar av stödpinnar 14 befinnande sig i sina framskjutna lägen relativt fonnhalvornas formande ytor 10 respektive 11 placeras, såsom visas i fig. 4, kretskortet 4 vilande på de fria ändarna av den nedre formhalvans stödpinnar 14 samt satsas en bestämd mängd SMC- material 21 i formen; A”. Vid fastställande av den erforderliga mängden av SMC-material har, precis som är brukligt vid pressning i s k tätformar, den satsade mängden givits en viss överskottsvolym samt har dessutom givits ett överskott motsvarande volymen för de båda uppsättningarna av stödpinnar 14 när de i sina framförda lägen befinner inskjutna i den slutna formen. I fig. 5 och steget; B” sluts formen varvid kretskortet 4 fixeras med en konstant på förhand bestämd klämkraft mellan de båda uppsättningarna av stödpinnar l4. Därefter bringas SMC-materialet 21 att flyta till dess att formen är helt utfylld; C”. För att underlätta utflytandet samt därvid ej heller riskera att det mellan stödpinnama 14 fixerade kretskortet 4 skall deformeras är formens slutningshastighet och därmed utfyllnadsfasen väsentligen längre än de hastigheter vad som normalt gäller vid pressning av SMC-material utan insatsdelar. En lämplig hastighet vid det föreliggande exemplet ligger på ungefär 1 min/sekund eller under nämnda värde vilket i detta exempel i princip skulle innebära att fyllnadsfasen är åtminstone 20-30 gånger längre än normalt. Detta bör inses vid en jämförelse mellan de båda linjema C respektive C”-C” i diagrammet och som en del i detta ligger svårigheten att ge pressmassa en sådan mix och sådana egenskaper att den inte härdar under formens förhållandevis långa stängnings- eller slutningstid.

Vid det här redovisade utföringsexemplet handlar det om stängningstider på ungefär 1 minut i motsats till de stängningstider som normalt gäller vid tillverkning av motsvarande detaljer utan insatsdel varvid stängningstidema normalt blott uppgår till ca 2 - 3 sekunder. I denna del har SMC-materialets flytbarhet väsentligen reducerats i förhållande till de flytbarhetstal som normalt gäller vid tillverkning av produkter av motsvarande utförande utan insatsdelar, utan S:\LEG\dok\arkiv\l 10016600 . doc 10 15 20 25 30 'sis 907 ;¿gg;"" 7 att SMC-materialet för den skull blir ohanterligt. Vidare har genom tillförande av s k inhibitorer, dvs ämnen som fördröjer den kemiska reaktionen, även säkerställts att SMC- materialet inte genomgår härdning under formens slutning. Vid tillverkning av en balisplatta 1 med en form motsvarande det här redovisade utföringsexemplet har SMC-materialet 21 flyrbarheisiai i intervanei 1 -106 - so - 106 mPas (miuipascai-sekunder, eniigi Brookfieid Viskosimeter med spindel T-F/1 rpm) visat sig ge mycket goda resultat. Flytbarhetstal på omkring 5 - 106 mPas har visat sig vara föredragna.

Eftersom stödpinnarna 14 upptar en del av den totala volymen i det mellan forrnhalvorna 6, 7 avgränsade formrurnmet avslutas, med avseende på arbetsrörelsen, stängningsförloppet vid den uppfinningsenliga pressoperationen något tidigare än vad som normalt skulle vara fallet vid formpressning av SMC-material. Detta bör klart framgå vid en jämförelse mellan den streckade linjen och den heldragna linjen i diagrammet vid punkterna C' respektive C. I denna del har forrnhalvoma 6, 7 givits ett vertikalt delningsplan med snäva toleranser så att en effektiv tätning mellan de samverkande partierna kan erhållas vid formhalvornas stängning, trots de härvid valda låga flytbarhetstalen för formmassan. Det bör påpekas att SMC- materialets 21 låga flytbarhetstal i kombination med delningsplanens eller kompressionskantemas snäva toleranser och små spel ställer stora krav på formhalvornas 6, 7 inbördes styrningar. Vid det föreliggande utföringsexemplet med de därvid valda flytbarhetstalen har det visat sig lämpligt att använda formhalvor vars kompressionskanter har en spalt med ett spel av storleksordningen 0.05-0.08 mm vid slutet verktyg.

Med hänvisning till fig. 3 samt fig. 6 och 7 sammanpressas SMC-materialet och bringas att flyta och fylla ut formen; C” varvid, innan materialet härdar, stödpinnarna 14 manövreras ut från forrnrummet och därmed bort från sitt med kretskortet 4 ingripande läge (fig. 7) varefter formhalvoma 6, 7 ytterligare sammanpressas något under utfyllande av hålen efter stödpinnarna 14; R”. Slutligen genomgår materialet härdning under ett bestämt tidsintervall; D”-D”.

Det kan påpekas att även om det valda tidsintervallet styrs av en rad konstruktiva faktorer som godstj ocklek och produktutformning så är den valda härdningstiden väsentligen längre än vad som normalt är brukligt och uppgår vid det här redovisade utföringsexemplet till ca 12 minuter. Nämnda förhållandevis långa härdningstid symboliseras genom den avbrutna linjen mellan punkterna D'-D” i diagrammet. Vid den avslutande delen av S:\LEG\dok\arkiv\1 100166001100 10 *515 '957 s sammanpressningen och komprimeringsfasen passerar i princip inget material ut genom formhalvornas 6, 7 kompressionskanter.

Sedan SMC-materialet genomgått erforderlig härdning öppnas formhalvorna 6, 7; E” (fig. 8) varefter den färdiga produkten eller närmare bestämt balisplattan 1 stöts ut medelst utstötarpinnama 20 och avlägsnas från formen; F' (fig. 9).

Den föreliggande uppfinningen är inte begränsad till det ovan beskrivna och det på ritningarna visade utan kan ändras och rnodifieras på en rad olika sätt inom ramen för den i efterföljande patentkrav angivna uppfinningstanken.

S:\LEG\dok\arkiv\110016600.doc

Claims (10)

10 15 20 25 30 PATENTKRAV

1. Förfarande för tillverkning av fiberförstärkta produkter med integrerade insatsdelar genom pressning av en massa av ett värmebindande harts mellan sammanförbara halvor hos en delbar form, vilken företrädesvis utgörs av en övre formhalva (6) och en nedre formhalva (7) som uppvisande inre formande ytor (10, 11) är fastsatta vid en rörlig (8) respektive fast del (9) hos ett pressbord, varvid före pressning av produkten åtminstone en insatsdel (4) lägesfixeras i det formrum som vid slutning av formen avgränsas mellan I forrnhalvornas forrnande ytor (10, 11), k ä n n e t e c k n at av att vid pressningen används forrnha1vor(6, 7) vilka vardera uppvisar en uppsättning av stödorgan (12) som i formrummet är rörliga relativt den till varje forrnhalva hörande formytan (10, 11), att medelst stödorganen insatsdelen (4) hålls lägesfixerad före och under en inledande del av pressningen, att före hartsets härdning i formen stödorganen (12) förs bort från sitt insatsdelen stödjande läge, varefter forrnhalvorna (6, 7) ytterligare sarnmanpressas under utfyllande av hålen efter stödorganen (12),

2. F örfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at av att den massa av värmebindande harts som används vid pressningen har givits en viss överskottsvolym svarande mot, volymen ' av hålen efter stödorganen (12).

3. Förfarande enligt något av de föregående kraven 1 - 2, k ä n n e t e c k n at av att insatsdelen (4) placeras vilande på den nedre forrnhalvans (7) stödorgan (12) vilka härvid befinner sig förda i ett relativt den tillhörande formande ytan (11) framskjutet läge och att vid formens slutningsrörelse stödorganen (12) hos den övre formhalvan (6), efter kontakt med insatsdelen, förskjuts in i den övre formhalvan (6) under utövande 'aven konstant tryckkraft mot insatsdelen (4).

4. Förfarande enligt något av de föregående kraven l - 3, k ä n n e t e c k n at genom användande av värmebindande hartser med flytbarhetstal valda i intervallet 1 - 106 till 30 -106 mPas, företrädesvis 5 - 106 mPas.

5. Formverktyg för tillverkning av fiberförstärkta produkter med integrerade insatsdelar genom pressning av en massa av ett värmebindande harts mellan sammantörbara ltalvor hos en delbar form, vilken företrädesvis utgörs av en övre forrnhalva (6) och en nedre fomihalva (7) som uppvisande inre forniande ytor (10, 11) är fastsatta vid en rörlig respektive fast del' K:\Patent\1100-\110016600SE\010712slfl.doc 10 15 20 25 30 515 '907 10 (9) hos ett pressbord, varvid före pressning av produkten åtminstone en insatsdel (4) lägesfixeras i det formrum som vid slutning av formen avgränsas mellan forrnhalvornas forrnande ytor (10, 11), k ä n n e t e c k n a t av att de i formverktyget ingående formhalvorna (6, 7) vardera innefattar stödorgan (12) som påverkade av ställ- och manöverorgan (13) är rörliga relativt den till varje formhalva hörande forrnande ytan (10, 11).,

6. Forrnverktyg enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att stödorganen (12) är rörliga i formrumrnet på ett framskjutande sätt relativt den till varje forinhalva (6, 7) hörande formande ytan (10, 11).

7. F onnverktyg enligt något av de föregående kraven 5 - 6, k ä n n e t e c k n a t av att vardera stödorganet ( 12) innefattar en uppsättning av stödpinnar (14) som är upptagna glidbart styrda i fornihalvorna (6, 7) anordnade hål (15).

8. Forrnverktyg enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att vardera uppsättningen av stödpinnar (14) uppvisar utanför forrnhalvorna (6, 7) belägna delar vilka är inbördes förenade till enhet genom ett element (16) mot vilket ställ- och manöverorganen (13) är verksamt anordnade.

9. Forrnverktyg enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att den ena formlialvan (6) är förbunden på avstånd från pressbordets rörliga del (8) och den nedre formhalvan (7) är förbunden på avstånd från pressbordets fasta del (9) varvid nämndaelement (16) är glidbart styrda på axlar (18) sträckande sig mellan nämnda forrnhalvor (6, 7) och pressbordets respektive delar (8, 9).

10. Forrnverktyg enligt något av de föregående kraven 5 - 9, i vilket insatsdelen (4) innefattar ett förhållandevis tunt skivformat element som exempelvis ett elektriskt kretskort eller liknande, k ä n n e t e c k n a t av att de i formrummet verksamma delarna av stödpinnarna (14) är riktade mot varandra och verksamma mot ömse sidor av det skivforrnade elementets huvudytor. ___.. ----------- ..- g K:\Patent\1100-\l10016600SE\01Û712slfl.doc