SE527681C2 - Förfarande och anordning för framställning av en kompositkropp - Google Patents

Description

40 527 681 2 En tillverkning av en kornpositkropp på detta sätt, det vill säga först tillverk- ning av en metalldetalj, vilken sedan placeras in i ett fornisprutriirigsverktyg, är omständlig och tidskrävande. Vidare krävs en avancerad plock- eller robot- utrustning för placering av metalldetaljen i formsprutningsverktyget där den slutgiltiga påsprutningen av plastmaterialet sker.

Tillverkning av en av metall och plast bestående kompositkropp på detta sätt blir tidsödande och komplicerad varför den tillverkade kompositkroppen 1 slutänden blir dyr.

Genom den japanska patentansökningen 5063316 (publieeringsnr 6246783) är det tidigare känt hur en kompositkropp bestående av metall och plast kan till- verkas i samma maskin. Härvid sker insprutníngen av metall i ett första fonn- rum, varefler den insprutade metallen får stelna. Därefter öppnas formen och den i ena formhalvan kvarsittande metalldetaljen förflyttas för att samverka med en ny verktygsdel, vilken tillsammans med den tillverkade metalldetalj en bildar ett andra formrumi vilket plasten insprutas.

De i denna publikation beskrivna maskinema är komplicerade specialrnaski- ner, vilka icke firms i kommersiell handel.

PROBLEMSTÄLLNING Den föreliggande uppfirmingen har till ändamål att så utforma det inlednings- vis antydda förfarandet att detta eliminerar nackdelarna hos tidigare känd tek- nik. Speciellt avser uppfinningen att så utforma förfarandet att detta kan genomföras med hög kapacitet utan onödiga väntetider i en och samma ma- skin och eventuellt även i ett och samma verktyg.

Uppfinningen har vidare till ändamål att så utforma den inledningsvis antydda anordningen att denna eliminerar nackdelarna hos äldre teknik. Speciellt har uppfinning till ändamål att så utforma anordningen att derma medger tillverk- ning med hög kapacitet, god precision och till låga kostnader. Vidare avser uppfinningen att så utforma anordningen att tillverkningen sker utan onödiga väntetider och med en fortlöpande järnn kvalitet i de tillverkade produktema.

PROBLBMLÖSNING Den till grund för uppfinningen liggande målsättningen uppnås beträffande förfarandet om detta ges ett eller flera av kännetecknen i patenthavet 1. 527 681 3 Den till grund för uppfinningen liggande målsättningen beträffande anord- ningen uppnås om denna ges ett eller flera av särdragen i patentlcravet 10.

SAMMANSTÄLLNING AV RITNINGSFIGURBR Uppfinningen skall nu beskrivas närmre under hänvisning till bifogade rit- ningar. På dessa visar: ñg 1 ytterst schematiskt uppifrån en pressutningsmaskin av varmkammar- typ; fig 2 en i pressutningsmaskinen anordnad, fast verktygsdel; och fig 3 en i press giumingsrnaskinen anordnad, rörlig verktygsdel.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Nedan kommer uttrycket ”metal ” att användas såväl i beskrivningstexten som i patentlcraven. Uttrycket ”metall” skall tolkas så brett att det inbegriper dels rena metaller och dels legeringar av två eller flera metaller. Speciellt av- ses med uttrycket konventionella giutlegeringar, främst baserade på zink och aluminium.

Vidare kommer nedan uttrycket ”plast” att användas. Detta uttryck skall tolkas så brett att det inbegriper alla typer av plastmaterial, vilka har egen- skapen att kunna formsprutas.

Fi g 1 visar uppifrån och ytterst schematiskt en pressgjutningsmaskin l av varmkannnartyp. Pressgiumingsmaskinen har ett fast anordnat uppspännings- bord 2 och ett rörligt uppspänningsbord 3. Detta är under inverkan av en lämplig utformad forrnslutningsanordning rörligt fiam och åter enligt dubbel- pilen 4 mot och från det fasta uppspänningsbordet 2. Vidare har pressgiut- ningsmaskinen ett styrsystem, som styr dess driitcykel.

I fig 1 visas hur det i pressgiutningsmaskinen är anordnat ett tvådelat verktyg med en första verktygsdel 5 på det fasta uppspänningsbordet 2 och en andra verktygsdel 6 på det rörliga uppspänningsbordet 3. Såväl den forsta som den andra verktygsdelen kan vara uppbyggda av ett antal plattor, där hänvisnings- beteckningarna 7 och 8 avser fástplattor medelst vilka verktygsdelarna är fästa på uppspänningsbordet 2 respektive 3. Det framgår också av figuren att den andra verktygsdelen 6 är sammansatt av ytterligare ett antal plattor. 130 527 681 4 De i ñg 1 närmast varandra belägna plattoma i de båda verktygsdelarna 5 och 6 kan benärrmas fonnplattor 9 respektive 10 och har ytor 11-13, vilka är av- sedda att begränsa forrmurri, vari tillverkningen av kompositkroppen sker.

När verktyget 5, 6 är slutet, det vill säga när det rörliga uppspänningsbordet 3 har förflyttats så långt mot det fasta uppspänningsbordet 2 att verktygs- plattoma 9 och 10 är anpressade mot varandra, så kommer ytorna ll och 13 att tillsarmnans begränsa ett första forrmum medan ytoma 12 och 13 till- sammans kommer att begränsa åtminstone en del av ett andra forrnrmn.

Pressgiutningsmasldnen har vidare i anslutning till det fasta uppspännings- bordet 2 en inmatningskanal 14 för smält metall och en behållare eller gryta 15 för smältning, varmhållning och förvaring av den smälta metallen.

För insprutning av smält eller plasticerad plast i det ovan beskrivna verktyget 5, 6 har uppfinningsföremålet en insprutningsanordning 16 för plast. Demia är rörlig frarn och åter enligt dubbelpilen 17 så långt att insprutningsanordning- ens munsstycke 18 kan ansättas mot verktyget 5, 6 för att i detta spruta in plasten. Insprutningsanordnirigen 16 kan vara av en typ, som är konventionell i fomisprutriingsmaskiner för plast och är styrd av pressutningsmaskinens 1 styrsystem, i första hand i tidshänseende men även beträffande övriga drifts- parametrar.

Av fig l fiamgår vidare att den fasta formplattan har styrtappar 19, vilka är införbara i motsvarande öppningar i den rörliga forrnplattan 10 och eventuellt även i en bakom denna liggande mellanplatta 20. Med styrtappama 19 införda i den rörliga verktygsdelen 6 hålles de båda verktygsdelarna säkert centrerade relativt varandra och även, vilket ska fiamgå nedan, den rörliga formplattan 10 i ett noggrant definierat läge runt en vridningsaxel 21.

Under drift arbetar den i fig 1 visade anordningen på följande sätt: Vi uppstart av anordningen förflyttas det rörliga uppspänningsbordet 3 mot det fasta uppspänningsbordet 2 så långt att de båda verktygsplattorna 9 och 10 ligger anpressade mot varandra. Därefter uttages en mängd smält metall från grytan 15, föres genom inmatningskanalen 14 under inverkan av en kolv och via en ingötskanal till det formrum som begränsas av ytoma 11 och 13 där giutning av den i kornpositkroppen ingående metalldetaljen sker.

När den i forrrnummet 11, 13 insprutade metallen stelnat öppnas verktyget, varefter den rörliga formplattan 10 vrides 180° så att den utna metalldetaljen förflyttas fiån position I till position II i verktyget. Detta innebär att den 10 20 30 527 681 5 utna metalldetaljen efter vridningen av den rörliga fonnplattan 10 befinner sig vid den i fig 1 visade, högra ytan 13.

Efter vridningen slutes verktyget på nytt, varefter insprutningsanordningen 16 för plast skjutes fiarnåt till delningsplanet mellan de båda forrnplattorria 9 och 10 där insprutning av plast sker i position II. Det forrnrurn, som härvid tjänar till formning av den insprutade plasten är begränsat av ytor på den tidigare gjutna rnetalldetalj en, eventuellt ytor på frontytan av formplattan 10 omkring ytan 13 sarnt därutöver av ytan 12 på den fasta forrnplattan 9. Sedan den in- sprutade plasten stelnat i position II öppnas verktyget 5, 6 på nytt varefter den färdiga kompositkroppen uttages.

Under insprutningen av plasten i position II har i position I insprutats en ny mängd smält metall så att därigenomi position I bildats en andra metalldetalj.

Efter uttagningen av den färdiga kompositkroppen vrides den rörliga form- plattan 10 l80° tillbaka till utgångsläget, vilket innebär att den andra, gjutna metalldetaljen nu kommer att hamna i position H. Därefter sluts verktyget och en förnyad insprutning av plast sker i position H, varefter verktyget öppnas och den andra kompositkroppen tages ut, osv.

I fig 2 och 3 visas de mot varandra vända sidorna på den fasta och den rörliga forrnplattan 9 respektive 10. Härvid skall noteras att den fasta forrnplatan 9 är sedd i riktning uppifrån och nedåt i fig 1, medan den rörliga formplattan 10 är sedd i riktning nerifiån och uppåt i fig 1.

I fig 2 mynnar inmatningskanalen 14 på formplattaris 9 yta och bildar där ett ingöt 21. Av figuren 'framgår att i det i den fasta forrnplattan 9 inte finns in- graverat någon kanal mellan ingötet 21 och ytan 1 1. Denna kanal är istället ingraverad i den rörliga fomiplattan 10 och har där hänvisningsbeteclcningen 22 och utgår fiån en fördjupning 23 rnittför ingötet 21 i den fasta formplattan 9.

Av fig 3 fiamgår att den rörliga verktygsplattans 10 mot den fasta verktygs- plattan 9 vända sida är spegelsymetrisk kring en vertikal linje 24 genom vrid- ningsaxeln 21. Detta innebär att även till den i fig 3 visade, högra ytan 13 är det anordnat en kanal 22 och en fördjupning 23.

När insprutning av plast skall ske i position II, det vill säga till ett forrnrum som begränsas av ytan 12 och den i position H sittande, tidigare gjutna metall- detaljen, så tillförs denna plast via en ingötskanal 25 i den fasta formplattan 9 _20 130 527 681 6 och motsvarande ingötskanal 26 vid den rörliga formplattan 10. De båda in- götkanalema 25 och 26 myrmar på verktygets utsida i en fördjupning 27, till vilken munsstycket 18 på insprutningsanordningen 16 ansluter sig när insprut- ning av plast skall ske.

Om exempelvis en kompositkropp skall framställas av en zinklegering och en termoplast, skall noteras att zinklegeringen har en giutternperatur i storleks- ordningen 4l5° medan plasten har en högsta, tillåten temperatur under vilken inga skador eller nerbrytning av plastmaterialet sker. Denna, för plasten högsta acceptabla temperatur ligger för de flesta plastkvaliteter avsevärt lägre än 4 l 5°. Om istället en kompositkropp skall tillverkas av en aluminium- legering och plast, så har aluminiumlegeringen en giutterriperattlr i storleks- ordningen 630°, alltså betydligt högre än gjuttenrperaturen för zinklegeringen.

För att undvika skador på den insprutade plasten i position II, men också för att göra cykeltiden så kort som överhuvudtaget är möjligt, innefattar upp- finningsföremålet en temperatursensor, som är avsedd att mäta temperaturen på den metalldetalj, som precis har stelnat. Denna ternperaturserlsor är kopp- lad till det styrsystem, vilket är gemensamt för insprutníngsanordningen 16 och pressgjutningsmaskinen l och vilket bl a styr formslutningen och insprut- ningstidpunkten för plasten. Ternperatursensom är placerad på ett sådant sätt att den mäter metalldetaljeris temperatur i position H vid öppet verktyg.

Temperatursensom initierar, via styrsystemet, forrnslutning och insprutning av plast så snart den förutbestämda ternperattiren uppmåtts. Härigenom und- vikes onödiga väntetider inom en arbetscykel. Även om det inte fiamgår av ritningama har de både verktygsdelama 5, 6 in- våndiga kanaler för kylning, eventuella uppvänmiingsanordningar för upp- värrrming av vissa delar av verktygsdelama, erforderliga utstötare och even- tuella rörliga backar, allt på konventionellt sätt. Vidare har den rörliga form- plattan 10 anslutning till en rörelsemekanism, som är anordnad för åstad- kommande av vridningen fram och åter kring vridningsaxeln 21.

I den ovan givna beskrivningen har förutsatts att gjutningen av metallen tids- mässigt skall ske före insprutningen av plasten och att innan insprutningen av plasten sker skall temperaturen på den gjutna metallen hunnit sjunka till ett visst, högsta värde. Då vidhäfhiingen mellan plast och metall samt plastens krympning även påverkas av ternperattiren, kan metallens ternperatur i vissa fall vara lägre än den ovarmänmda innan insprutningen av plasten sker. 527 681 7 Den omvända turordningen är i speciella situationer också möjlig, det vill säga först insprutas plasten varpå metallen utes mot den redan stelnade plastdetalj en. Vid denna situation måste temperaturen övervakas på ett sådant sätt, att den stelnade plasten har tillräckligt låg temperatur för att inte upp- hettas till lcritislct höga ternperatmer, när giutningen av metallen sker.

Claims (12)

10 .'20 125 30 35 527 681 8 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för franiställning av en kompositkropp av en första kom- ponent bestående av metall/metallegering eller plast, och en andra komponent bestående av plast resp. metall/metallegering innefattande stegen: att en av komponentema sprutas in i ett första formrum (11, 13) och tillåts stelna där, att den andra komponenten sprutas in i ett andra formrurn (12, 13), vilket åt- minstone delvis begränsas av den nyss stelnade komponenten, varefter den andra komponenten tillåts stelna och att kompositkroppen uttages ur det andra formrummet, k ä n n e t e c k n at därav, att temperaturen på den först in- sprutade komponenten, sedan denna stelnat, mätes och att det uppmätta värdet tillföres ett styrsystem för styrning av insprutningen av den andra komponen- ten.

2. Förfarandeenligtkravet 1, kännetecknat därav, attfrarriställ- ningen av kompositkroppen genomförs i ett verktyg (5, 6), som öppnas mel- lan insprutningen i det första (1 1, 13) och i det andra (12, 13) formrummet och att mätningen av terrrperaturen göres med verktyget i öppet tillstånd.

3. Förfarande enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att verktyget har en första position I för den första insprutningen och en andra position II för den andra insprutningen och att den först insprutade komponenten, sedan derma stelnat, förflyttas till den andra positionen.

4. Förfarande enligtkravet 3, känneteeknat därav, attmätriingen göres i den andra positionen H.

5. Förfarande enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n at därav, att vid kontinuerlig drift genomförs insprutningen av den första komponenten i huvudsak samtidigt med insprutningen av den andra komponenten.

6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, k ä n n e te c k n at därav, att insprutningen av den andra komponenten genomförs först när temperaturen på den först insprutade komponenten tillåtits falla till ett förutbestämt värde.

7. Förfarande enligt något av kraven 2-6, k ä n n e t e e k n a t därav, att den uppmätta temperaturen används för styrning även av verktygets (5, 6) temperatur. 10 15 20 25 527 681 9

8. Förfarande enligt något av kraven 1-7, k ä n n e te c k n at därav, att som första komponent används en metall eller metallegering, medan som andra komponent används en plast.

9. Förfarande enligt något av kraven 1-7, k ä n n e t e c k n at därav, att som första komponent används en plast, medan som andra komponent an- vänds en metall eller metallegering.

10. Anordning för framställning av en kompositkropp av en första kompo- nent bestående av metall/metallegering eller plast och en andra komponent bestående av plast respektive metall/metallegering, innefattande en pressgiut- ningsmaskin (1) av v med ett verktyg (5, 6) och ett styrsystem för styming av en arbetscykel, en insprutningsanordning (16) för insprutning av en smält eller plasticerad plast under tryck in i det i pressgiumingsmaski- nen (1) anordnade verktyget (5, 6), varvid insprutningsanordnirigen (16) är styrd under inverkan av styrsystemet, k ä n n e t e c k n a d av en till styr- systernet ansluten temperatursensor för mätning av temperaturen på i verk- tyget (5, 6) stelnad första komponent, varvid styrsystemet är anordnat för styrning av insprutningen av den andra komponenten i beroende av uppmätt ternperatur.

11. Anordning enligtkravet 10, k änn e t e c kn ad därav, att sensom är placerad för mätning av temperaturen då verktyget (5, 6) är öppet.

12. Anordning enligtnågot av kraven 10 eller ll, k änn e te c kn ad därav, att insprutningsriktrlingen för plast är tvärriktad relativt insprutnings- riktningen för metall.