WO2009021346A2

WO2009021346A2 - Verfahren und einrichtung zur herstellung von fertigteilen

Info

Publication number: WO2009021346A2
Application number: PCT/CH2008/000347
Authority: WO
Inventors: Peter JÄGER; Leo Nigsch
Original assignee: Kunststoffwerk AG Buchs
Current assignee: Kunststoffwerk AG Buchs
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2010-02-14
Also published as: CH701342B1; WO2009021346A3; WO2009021346A4

Abstract

Im vorliegenden Verfahren werden Fertigteile aus einem Material hergestellt, welches zumindest einen Kunststoff enthält, und zwar mit Hilfe eines Schliesswerkzeuges (30), welches einen ersten Einsatz (36) aufweist, der einen Hohlraum (5) aufweist, und welches einen zweiten Einsatz (37) aufweist, wobei dieser zweite Einsatz einen Vorsprung (15) besitzt, welcher in den Hohlraum des ersten Einsatzes einfahrbar ist. Der Vorsprung wird in den Hohlraum des hohlen Einsatzes eingefahren, damit das Material in die Höhlung zwischen den Einsätzen eingespritzt werden kann. Der Vorsprung (15) wird gemäss dem Materialverhalten wie Schäumung und Schwindung automatisch verfahren bzw. während der Kühlphase fixiert. Die Temperaturregelung der Formkonturen erfolgt über Steuerung einer in den Einsätzen (36, 37) integrierten induktiven Heizung sowie über Kühlflüssigkeitsregelung in den Kanälen (58, 59) der Einsätze (36 bzw. 37).

Description

Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Fertigteilen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fertigteilen aus einem Material, welches zumindest einen Kunststoff enthält, mit Hilfe einer Schliesseinheit, welche einen ersten Einsatz umfasst, der einen Hohlraum aufweist, und welches auch einen zweiten Einsatz umfasst, wobei dieser zweite Einsatz einen Vorsprung besitzt, welcher in den Hohlraum des ersten Einsatzes einfahrbar ist, sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei den Fertigteilen kann es sich beispielsweise um die Glieder eines klappbaren Metermasses handeln, welche aus einem Kunststoff sind. Ein herkömmlicher Gliedermassstab besteht aus mehreren Gliedern, welche mittels Gelenken hintereinander gekoppelt sind. Die Massstäbe aus Kunststoff haben gegenüber den Massstäben aus Holz den Vorteil der längeren Haltbarkeit und sie sind weniger anfällig auf Bruch von Massstabgliedern. Auch ist die Skala bei einem Massstab aus Kunststoff in der Regel über einen längeren Zeitraum gut lesbar, während die auf das Holz gedruckte Skalen durch Abblättern des Lacks, durch Abrieb und durch Witterungseinflüsse im Laufe der Zeit unlesbar werden.

Massstabglieder aus Kunststoff werden gemäss dem Stand der Technik in der Weise hergestellt, dass eine erhitzte Kunststoffmasse in eine geschlossene Form gespritzt wird. Nach Abkühlen der Kunststoffmasse wird das Fertigteil entformt. In dieser Weise entstehen Massstabglieder, bei welchen die Kunststoffmasse über den gesamten Querschnitt des Massstabgliedes gleichmässig verteilt ist.

Das spezifische Gewicht von Kunststoffen ist im allgemeinen grösser als jenes von Holz. Je grösser das Gewicht der Massstabglieder ist, um so grösser ist die Durchbiegung des ausgeklappten Gliedermassstabs, wenn dieser an einem seiner Enden festgehalten ist. In der Praxis stellt eine grosse Durchbiegung eines vollständig ausgeklappten Gliedermassstabs aus Kunststoff aufgrund seines Eigengewichts oftmals ein Problem dar.

Um das Gewicht des Massstabgliedes herabzusetzen, kann dieses in der Wei- se ausgeführt sein, dass sich Hohlräume im Querschnitt des Massstabgliedes befinden. Dies erreicht man dadurch, dass ein Treibmittel der zu spritzenden Kunststoffmasse zugesetzt wird. Weil das durch das Treibmittel verursachte Aufschäumen jedoch in der Form erfolgt, sind die genannten bekannten Verfahren zur Herstellung von solchen Massstabgliedern nicht oder nur unwirt- schaftlich verwendbar.

Die Anforderungen dieser Thermoplaste mit Schäumverhalten können nicht mit einem befriedigenden Ergebnis hinsichtlich Festigkeit und Oberflächengüte in einer wirtschaftlichen Art und Weise hergestellt werden. Zwar wären herkömm- liehe variotherme Verfahren prinzipiell geeignet, jedoch werden sie durch Stromverbrauch, grosse Mengen an Kühlmitteln und lange Zykluszeiten für kostengünstige Teile wie im vorliegenden Fall zu unwirtschaftlich. Weiters können sich diese erforderlichen langen Zykluszeiten schädigend auf den Kunststoff auswirken.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, den genannten Nachteil des Standes der Technik zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird gelöst mittels eines Verfahrens zur Herstellung von Fertig- teilen aus einem Material, welches zumindest einen Kunststoff enthält, mit Hilfe einer Schliesseinheit, welche einen ersten Einsatz umfasst, der einen Hohlraum aufweist, und welches auch einen zweiten Einsatz umfasst, wobei dieser zweite Einsatz einen Vorsprung besitzt, welcher in den Hohlraum des ersten Einsatzes einfahrbar ist, wobei erfindungsgemäss - ein Abstand Y1 zwischen dem Boden des Hohlraums und der Stirnfläche des Vorsprungs, welche die Höhlung des Werkzeuges definieren, kleiner eingestellt wird als die dazwischen liegende Abmessung des herzustellenden Fertigteiles;

- das Material in die Höhlung zwischen den Einsätzen eingespritzt wird;

- der Abstand Y2 zwischen dem Boden des Hohlraums und der Stirnfläche des Vorsprungs dermassen vergrössert wird, dass dieser Abstand grösser ist als die dazwischen liegende Abmessung des herzustellenden Fertigteiles; und

- der Abstand Y3 zwischen dem Boden des Hohlraums und der Stirnfläche des Vorsprungs, so geändert wird, dass dieser Abstand der dazwischen liegenden Abmessung des herzustellenden Fertigteiles entspricht bzw. gleicht.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens stellt die Erfindung eine Einrichtung bereit mit einer Schliesseinheit, wobei sich die Einsätze, aus welchen das Spritzgusswerkzeug bzw. die Form besteht, in der Schliesseinheit befinden, wobei erfindungsgemäss je einer der Einsätze an einer der Auf- spannplatten der Schliesseinheit befestigt ist, die Schliesseinheit ein erstes

Paar und ein zweites Paar von Klinken aufweist, und diese Klinken an einer der Aufspannplatten oder/und an einem der Einsätze einerends schwenkbar gelagert sind, wobei das andere Ende der Klinken so ausgeführt ist, dass dieses zweite Ende mit dem anderen Einsatz oder/und mit der anderen Aufspannplat- te in Eingriff gebracht werden kann, und wobei das eine Paar der Klinken kürzer ist als das andere Klinkenpaar.

Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht die Herstellung von Gliedern für einen Gliedermassstab, wobei die Glieder in einem sich über einen Grossteil der Gliedlänge erstreckenden Teilbereich des Gliedvolumens eine feinporige Struktur aufweisen. Diese Glieder, insbesondere längliche Glieder, lassen sich zu einem Gliedermassstab zusammenbauen, der mehrere, insbesondere längliche, Glieder aufweist, die jeweils mit entlang der Längsrichtung des jeweiligen Gliedes verlaufenden Skalenmarkierungen versehen sind und an ihren jeweili- gen beiden Längsenden mittels Rastgelenken paarweise aneinander angelenkt sind.

Vorzugsweise weisen die länglichen Glieder zumindest in dem feinporig strukturierten Teilbereich ein geschäumtes Material auf, wobei sich der feinporige Teilbereich besonders bevorzugt im Innern des GHedvolumens befindet. Der feinporige Teilbereich kann sich über 30% bis 95% einer jeweiligen Querschnittsfläche der länglichen Glieder erstrecken.

In einer bevorzugten Ausführung weisen die länglichen Glieder ein Polymerma- terial auf, das in dem feinporig strukturierten Teilbereich geschäumt ist. Die mittlere Porengrösse der feinporigen Struktur beträgt 10 μm bis 1000 μm, vorzugsweise 30 μm bis 500 μm.

In einer besonders bevorzugten Ausführung sind die länglichen Glieder im Be- reich ihrer Oberflächen stärker verdichtet als in ihrem Innern. Vorzugsweise sind die länglichen Glieder einstückig aus nur einem Material gebildet.

Ein aus solchen erfindungsgemässen Gliedern zusammengebauter Gliedermassstab hat im vollständig ausgefahrenen oder vollständig ausgeklappten Zustand eine geringere durch sein Eigengewicht verursachte Durchbiegung.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch und in einem vertikalen Schnitt eine erste Ausführung der Form für eine Spritzgussmaschine, wobei die Formhöhlung einen viereckförmi- gen Querschnitt aufweist;

Fig. 2 die Formhöhlung aus Fig. 1 mit einer ersten Höhe; Fig. 3 die Formhöhlung aus Fig. 1 mit einer zweiten Höhe;

Fig. 4 die Formhöhlung aus Fig. 1 mit einer dritten Höhe;

Fig. 5 ein Weg/Zeit Diagramm des vorliegenden Verfahrens;

Fig. 6 bis 8 drei Ausführungen der Formen für eine Spritzgussmaschine, bei welchen die Formhöhlung kombinierte Querschnitte aufweisen;

Fig. 9 bis 13 in einer Seitenansicht die Schliesseinheit der Spritzgussmaschine während den einzelnen Phasen des vorliegenden Verfahrens; und

Fig. 14 schematisch und in einem vertikalen Schnitt eine Ausführung der Ein- sätze für eine Spritzgussform mit Darstellung der Kanäle und der Beheizung der Innenflächen (Kavität).

Zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens kann eine handelsübliche Spritzgussmaschine für thermoplastische Kunststoffe verwendet werden, deren Betrieb nach Massgabe des vorliegenden Verfahrens gesteuert wird. Es muss eine angepasste Stromsteuerung als auch Kühlflüssigkeitssteuerung integriert oder ergänzbar sein. Eine Spritzgussmaschine umfasst bekanntlich eine Spritzeinheit (nicht dargestellt) und eine Schliesseinheit 30 (Fig. 7). Im Arbeitszyklus der Spritzeinheit werden normalerweise die Aktionen Dosieren und Ver- dichten der zulaufenden Spritzgussmasse, Plastifizieren, Formfüllen und Nachdrücken vom plastischen Material zum Ausgleich der Schwindung des Fertigteiles durchgeführt. Gleichzeitig erfolgt eine Temperaturregelung der Einsätze, um den Prozess des Plastifizierens zu kontrollieren.

Die Schliesseinheit 30 weist an sich bekannte Aufspannplatten 31 und 32 auf, welche mit Hilfe von ebenfalls an sich bekannten hydraulischen oder elektrischen Mitteln (nicht dargestellt) voneinander und gegeneinander bewegbar sind. Die Schliesseinheit 30 weist ferner ein Spritzwerkzeug 35 auf, welches zwischen den Aufspannplatten 31 und 32 angeordnet ist. Dieses Spritzwerk- zeug 35 auch Form genannt, ist in Fig. 1 nur schematisch und in einem vertikalen Schnitt dargestellt. Das Spritzwerkzeug 35 umfasst Einsätze 36 und 37, welche das geteilte Spritzgusswerkzeug 35 darstellen. Je einer der Einsätze 36 und 37 weist je eine induktive Heizvorrichtung 60 bzw. 61 auf, mittels der er beheizbar ist.

Die jeweilige Formhälfte 36 bzw. 37 weist je eine Grundplatte 2 bzw. 3 auf, über welche die jeweilige Formhälfte 36 bzw. 37 in der Formträgermechanik einzeln eingesetzt sind und mit Hilfe dieser bewegt bzw. betätigt werden. Die jeweilige Grundplatte 2 bzw. 3 über ihre äussere Stirnfläche 6 bzw. 7 je einer Aufspannplatten 31 bzw. 32 der Schliesseinheit 30 zugeordnet. Dabei ist der jeweilige Einsatz 36 bzw. 37 auf derjenigen Grossfläche der Aufspannplatten 31 bzw. 32 befestigt, welche der anderen Aufspannplatte 31 bzw. 32 gegenüber liegt.

Zusammen mit den Aufspannplatten 31 und 32 sind die Einsätze 36 und 37 voneinander und gegeneinander bewegbar und sie führen in Abstimmung mit dem gesamten Arbeitsablauf die erforderlichen Schliess- und Öffnungsbewegungen des Spritzgusswerkzeuges aus. Die Schliesseinheit 30 hält das Werkzeug 35 während der Formfüllung und während der Abkühlung des Erzeugnis- ses zu. Die Schliesseinheit 30 ist in Holmbauweise ausgeführt und sie weist eine Formträgermechanik auf. Diese Formträgermechanik ist so ausgeführt, dass sie grosse Leerbewegungen der die Form 35 bildenden Einsätze 36 und 37 ermöglicht und dass sie die Form 35 während dem eigentlichen Spritzvorgang mit ausreichender Kraft sicher zuhält. Der in Fig. 1 unten abgebildete erste Einsatz 36 weist ferner einen Hohlraum 5 auf. Dieser Hohlraum 5 ist in der Grundplatte 2 dieses Einsatzes 36, und zwar von der unteren Stirnfläche 8 dieses Einsatzes 36 her im Grundkörper der Grundplatte 2 ausgeführt. Dieser Hohlraum 5 weist einen planen Boden 10 auf, welcher zu den Stirnflächen 6 und 8 dieses Einsatzes 2 praktisch parallel verläuft. Ferner weist der Hohlraum 5 zwei Flanken 11 und 12 auf, welche vom Boden 10 des Hohlraumes 5 rechtwinklig abstehen und sich bis zur unteren Stirnfläche 8 dieses Einsatzes 36 erstrecken.

Der in Fig. 1 oben abgebildete zweite Einsatz 37 des Werkzeuges 30 weist einen Vorsprung bzw. Stempel 15 auf. Dieser Stempel 15 steht von der oberen Stirnfläche 14 der Grundplatte 3 dieses zweiten Absatzes 37 ab. Dieser zweite Einsatz 37 ruht über die obere Stirnseite bzw. Stirnfläche 7 der Grundplatte 3 dieses zweiten Einsatzes 3 auf der zweiten Aufspannplatte 32 der Schliessein- heit 30. Der Querschnitt des Stempels 15 ist so gewählt, dass er in den Hohlraum 5 des ersten Einsatzes 36 passt. Die Stirnfläche 16 des Stempels 15 ist im dargestellten Beispiel praktisch plan, sie verläuft parallel zum Boden 10 des Hohlraumes 5 im ersten Einsatz 36 und sie liegt im in Fig. 1 dargestellten Fall bereits im Inneren des Hohlraums 5.

Beim in Fig. 1 dargestellten Schnitt durch das Werkzeug 35 senkrecht zur Längsrichtung desselben weist die Höhlung 20 dieses Werkzeuges 1 einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Dieser Querschnitt der Höhlung 20 ist begrenzt durch den Boden 10 des Hohlraumes 5 im ersten Einsatz 36, durch die Stirnfläche 16 des Stempels 15 am zweiten Einsatz 37 und durch die entsprechenden Abschnitte Y der Flankenwände 11 und 12 des Hohlraumes 5. Die Grosse der Abschnitte Y der Flankenwände 11 und 12 der Höhlung 20 hängt davon ab, wie tief der Stempel 15 durch die Formträgermechanik in den Hohlraum 5 des ersten Einsatzes 36 eingefahren wird. Ein Massstabglied, welches beispielsweise im vorliegenden Verfahren hergestellt werden kann, hat die Form eines Streifens, dessen Breite 15 mm und dessen derzeit Dicke 3,1 mm beträgt. Die Länge des Massstabgliedes beträgt etwa 23cm. Die Höhlung 20 des in Fig. 1 in einem vertikalen Schnitt dargestell- ten Werkzeugs 35 zur Herstellung eines solchen Massstabgliedes weist demnach auch eine Länge von etwa 23cm auf, wobei sich diese Länge senkrecht zur Blattebene in Fig. 1 erstreckt. Die Länge des Bodens 10 des Hohlraumes 5 und die Länge der Stirnfläche 16 des Stempels 15 in waagrechter Richtung betragen dementsprechend je 15mm.

Es ist erwünscht, dass das vorliegende Verfahren auch so gestaltet ist, dass keine Nachbearbeitung der Massstabglieder nach der Entformung derselben erforderlich ist. Zu diesem Zweck müssen die massgebenden Innenflächen der Einsätze 36 und 37 etwa so sorgfältig ausgeführt sein, wie dies beim Spritzprä- gen üblich ist. Insbesondere dann, wenn die Fertigteile eine sehr hohe Kontur- abformung der Werkzeugstruktur aufweisen sollen, kann das sogenannte Spritzprägen zur Herstellung solcher Teile angewandt werden. Das Spritzprägen ist eine Weiterentwicklung des Spritzgiessens zur Herstellung von hochgenauen Teilen aus Kunststoff.

Um das Gewicht der Massstabglieder herabzusetzen, wird ein Treibmittel dem Kunststoff zugesetzt, aus welchem die Massstabglieder hergestellt werden. Unter der Einwirkung der Wärme, welche zur Erweichung des zu spritzenden Kunststoffes erforderlich ist, wird das Treibmittel aktiviert und es beginnt Gas im Inneren der Kunststoff masse zu erzeugen. Dieses Gas bildet im erstarrten Kunststoffmaterial des Massstabgliedes Blasen, in welchen sich kein Kunststoffmaterial befindet. Dadurch wird das Eigengewicht des Massstabgliedes gegenüber dem Stand der Technik herabgesetzt, wobei daraus keine grossere Anfälligkeit des Massstabgliedes zum Bruch resultiert. Durch eine exakte Tem- peraturregelung werden die Fliesseigenschaften des Kunststoffs verbessert sowie die Blasenbildung auf das Innere des hergestellten Kunststoffteils beschränkt.

Das Hauptziel des vorliegenden Verfahrens ist, masshaltige thermoplastische Erzeugnisse mit porösem Kern und porenfreien Oberflächen zu erhalten, welche zu einer weiteren Verwendung ohne Nachbearbeitung nach der Entfor- mung des Erzeugnisses geeignet sind. Das vorliegende Verfahren eignet sich zur Herstellung von Fertigteilen aus einem Material, welches zumindest einen Kunststoff enthält. Dieses Verfahren wird mit Hilfe eines Spritzwerkzeuges durchgeführt, welches den ersten Einsatz 36 aufweist, der den Hohlraum 5 aufweist, und welches den zweiten Einsatz 37 aufweist, wobei dieser zweite Einsatz 37 den Stempel 15 besitzt, welcher in den Hohlraum 5des ersten Einsatzes 36 einfahrbar ist.

Die einzelnen Schritte des vorliegenden Verfahrens sind in Fig. 5 mit Hilfe eines sogenannten Weg/Zeit Diagramms veranschaulicht. Auf der Y-Achse sind die Wegabschnitte angegeben, welche die Stirnfläche 16 des Stempels 15 im Hohlraum 5 des ersten Werkzeugeinsatzes 36 im Verlauf des vorliegenden Verfahrens zurücklegt. Links von der Y-Achse befindet sich auf der X-Achse der Zeitabschnitt B, während welchem die Spritzgussmasse in der Spritzeinheit bereitgestellt wird.

Im vorliegenden Verfahren werden die folgenden Hauptschritte ausgeführt: a) der Vorsprung 15 wird in den Hohlraum 20 des hohlen Einsatzes 36 einge- fahren, die Einsätze 36, 37 werden induktiv mittels der Heizungen 60 bzw. 61 beheizt, und in den Kanälen 58, 59 befindet sich keine Kühlflüssigkeit (t1); b) das Material wird in die Höhlung 20 zwischen den Einsätzen 36, 37 eingespritzt, welche beheizt werden, und in den Kanälen 58, 59 befindet sich keine Kühlflüssigkeit (t2); c) der Vorsprung 15 wird aus dem Hohlraum 20 teilweise ausgefahren bis auf Abstand Y2, der Kunststoff bläht auf und füllt die Höhlung 20 kontinuierlich nach, die Form wird weiter beheizt, und in den Kanälen 58, 59 befindet sich keine Kühlflüssigkeit (t3); d) der Vorsprung 15 wird in den Hohlraum 20 wieder teilweise eingefahren, und die Plastifizierungsphase mit der Prägung beginnt. Die Einsätze 36, 37 werden in ihren Kanälen 58, 59 vom Kühlmittel durchflutet und gekühlt. Die Heizungen 60, 61 werden ausgeschaltet; e) der Vorsprung 15 verharrt in seiner Position, und die Plastifizierungsphase wird fortgesetzt. Die Einsätze 36, 37 werden in ihren Kanälen 58, 59 vom Kühlmittel durchflutet und gekühlt. Die Heizungen 60, 61 bleiben ausgeschaltet

(t4); f) dass das Werkstück wird entformt.

Die Spritzgussmasse wird in der Spritzeinheit als eine schmelzflüssige Materi- almischung bereitgestellt, welche aus mindestens einem Kunststoff besteht. Dieses Material wird bereitgestellt, bevor dieses in die Höhlung 20 zwischen den Einsätzen 36 und 37 eingespritzt wird. Die schmelzflüssige Materialmischung enthält zumindest ein Treibmittel.

Die Grosse des Abstandes Y1 (Fig. 2) zwischen dem Boden 10 des Hohlraums 20 und der Stirnfläche 16 des Vorsprungs 15, welche die Höhlung 20 des Werkzeuges 35 begrenzen, ist vor der Einspritzung des Materials in die Höhlung 20 kleiner als die dazwischen liegende Abmessung des herzustellenden Werkstückes. Im vorliegenden Fall stellt die Dicke des Massstabgliedes die Abmessung des herzustellenden Werkstückes dar, wobei diese Dicke derzeit, wie dies bereits erwähnt wurde, 3,1 mm beträgt. Zur Herstellung eines solchen Massstabgliedes wird der Abstand Y1 vor dem Einspritzen der Masse in die Form 35 auf 2,5mm eingestellt. Das Einspritzen des Materials erfolgt dann während einer Zeitspanne t1 (Fig. 5), und das Material füllt die Höhlung 20 voll- ständig aus. Während t1 werden die Einsätze 36, 37 induktiv durch die Heizun- gen 60 bzw. 61 beheizt. Das Kühlmittel ist abgesaugt, und die Kanäle 58, 59 sind leer.

Nach dem Einspritzen lässt man das eingespritzte Material schäumen, und zwar während einer zweiten Zeitspanne t2. Während dieser Zeitspanne t2 nimmt das Volumen der eingespritzten Masse wegen der Wirkung des Treibmittels zu. Dabei werden die Einsätze 36 und 37 so auseinander bewegt, dass der Abstand Y2 (Fig. 3) zwischen dem Boden 10 und der Stirnfläche 16 auf einen Abstand Y2 anwächst. Diese Distanz Y2 ist grösser als die Dicke des herzustellen Werkstückes. Im vorliegenden Fall kann dieser Abstand

Y2 = 4mm betragen. Dieser Schritt des vorliegenden Verfahrens kann auch als atmen bezeichnet werden. Während t2 wird die Kavität weiter induktiv durch die Heizungen 60, 61 beheizt. Das Kühlmittel bleibt abgesaugt, und die Kanäle 58, 59 sind leer.

Nach dem Ausschäumen des Materials wird der Abstand zwischen dem Boden 10 des Hohlraums 5 und der Stirnfläche 16 des Vorsprungs 15, welche die Höhlung 20 des Werkzeuges begrenzen, durch ein teilweises Zusammenfahren der Einsätze 36 und 37 reduziert, und zwar so, dass der Abstand Y3 jetzt der dazwischen liegende Abmessung des herzustellenden Werkstückes entspricht bzw. gleicht. Dieser Schritt des vorliegenden Verfahrens kann auch als Spritzprägen bezeichnet werden. Am Ende dieses Prägevorganges ist Y3 = 3,1 mm. Bei dieser Stellung der Einsätze 36 und 37 lässt man das Material des Werkstückes so weit auskühlen, dass das Werkstück entformt werden kann. Während dieser Phase t3 werden die Einsätze nicht mehr beheizt, und die Kühlmittelkanäle 58, 59 werden mit Kühlmittel durchflutet.

Nach diesem Spritzprägevorgang bleibt der Abstand zwischen dem Boden 10 des Hohlraums 5 und der Stirnfläche 16 des Vorsprungs 15, welche die Höh- lung 20 des Werkzeugs begrenzen, für eine bestimmte Zeitdauer von wenigen Sekunden konstant. Die Einsätze 36, 37 verharren in ihrer Position, so dass der Abstand Y3 gehalten wird. Dieser Schritt des vorliegenden Verfahrens wird als Kϋhlphase bezeichnet. Bei dieser Stellung der Einsätze 36, 37 lässt man das Material des Werkstücks so weit auskühlen, dass das Werkstück entformt werden kann und formstabil bleibt. Ein Schwinden findet nicht mehr statt. Unmittelbar mit dem Entformen wird die Kavität durch die Heizungen 60, 61 wieder beheizt und parallel dazu die Kühlflüssigkeit aus den Kanälen 58, 59 wieder abgesaugt. Der Vorgang der Teileherstellung beginnt wieder von vorne.

Das Werkstück, wenn es beispielsweise ein Rohling zur Herstellung eines Massstabgliedes ist, kann nach der Entformung einem Heissprägeverfahren unterzogen werden, in welchem das Werkstück mit Markierungen, beispielsweise mit Meterskalen, versehen wird.

Es versteht sich, dass Fertigteile im vorliegenden Verfahren hergestellt werden können, welche auch andere Querschnitte aufweisen. Fig. 6 zeigt den Querschnitt einer Höhlung 21 bei einer weiteren Ausführung des Werkzeuges 35. Diese Höhlung 21 ist zur Herstellung von länglichen Fertigteilen bestimmt, welche einen I-förmigen Querschnitt aufweisen. Zu diesem Zweck ist je eine läng- liehe Vertiefung 41 , 42, 43 und 45 am jeweiligen Ende des Querschnittes des Bodens 10 und der Stirnfläche 16 ausgeführt. Diese Vertiefungen 41 bis 45 erstrecken sich in der Längsrichtung der Höhlung 21 , d.h. senkrecht zur Blattebene. Zwischen den restlichen Abschnitten des Bodens 10 und der Stirnfläche 16 wird der Steg des I-Profils geformt. In den Vertiefungen 41 bis 45 werden die Balken des I-Profils gebildet. Es versteht, dass sich zumindest eine Vertiefung innerhalb der Länge des Querschnittes des Bodens 10 oder/und der Stirnfläche 16 befinden kann. Oder umgekehrt, kann sich zumindest ein Vorsprung (nicht dargestellt) über dem Boden 10 oder/und über der Stirnfläche 16 erheben, usw. Fig. 7 zeigt den Querschnitt einer Höhlung 22 bei einer weiteren Ausführung des Werkzeuges 35. Die Grossseiten 23 und 24 des Querschnittes dieser Höhlung 22 verlaufen ungerade, nämlich bogenförmig. Dabei verlaufen diese Bogen 23 und 24 parallel zueinander. Dies bedeutet, dass mit Hilfe eines solchen Werkzeuges 35 Fertigteile hergestellt werden können, deren Querschnitt bogenförmig ist.

Fig. 8 zeigt den Querschnitt einer Höhlung 25 bei einer noch weiteren Ausführung des Werkzeuges 35. Die Grossseiten 26 und 27 des Querschnittes dieser Höhlung 25 verlaufen zwar ungerade, nämlich bogenförmig, jedoch zueinander konvex. Dies bedeutet, dass mit Hilfe eines solchen Werkzeuges 35 Fertigteile hergestellt werden können, deren Querschnitt linsenförmig ist.

Es versteht sich, dass der jeweilige Bogen auch kürzer sein kann als der Bo- den 10, 22 bzw. 26 oder/und die Stirnfläche 16, 24 bzw. 27.

Um die genannten Abstände Y während der Herstellung einer grosseren Anzahl von Fertigteilen reproduzierbar einhalten zu können, ist die Schliesseinheit 30 mit einem ersten Paar 45 (Fig. 9 und 10) von Klinken 51 und 52 und mit ei- nem zweiten Paar 46 (Fig.11 bis 13) von Klinken 53 und 54 versehen. Diese Klinkenpaare 45 und 46 sind im dargestellten Fall an der zweiten Aufspannplatte 32 einerends mittels einer Welle 38 und 39 bzw. 47 und 48 schwenkbar gelagert. Zumindest eines der Klinkenpaare kann jedoch auch an der Grundplatte 3 des zweiten Einsatzes 37 einerends schwenkbar gelagert sein. Die anderen Enden der Klinken 51 bis 54 sind so ausgeführt, dass sie mit der anderen Aufspannplatte 31 oder/und mit dem anderen Grundplatte 2 in Eingriff gebracht werden können.

Das erste Paar 45 der Klinken 51 und 52 ist kürzer als das andere Klinkenpaar 46. erste Aufspannplatte 31 , mit welcher das Greifende der kürzeren Klinken 51 und 52 in Eingriff stehen kann, ist mit Ösen 33 und 34 versehen, welche von der Unterseite der Aufspannplatte 31 abstehen und somit gegen die zweite Aufspannplatte 32 gerichtet sind. Die Ösen 51 und 52 weisen zumindest eine Öffnung 29 (Fig. 10) auf, welche sich gegen aussen hin öffnet. Diese kann eine durchgehende Öffnung 29 oder bloss eine Sacköffnung sein, wobei die Abmessungen dieser Öffnung 29 so gewählt sind, dass die einen Haken 28 aufweisenden zweiten Enden der Klinken 51 und 52 in diesen Öffnungen 29 Platz finden können, wenn sich diese Klinkenenden 28 in ihrer eingefahrenen Position befinden. Die Haken 28 weisen eine untere plane Fläche 18 auf, welche auf dem unteren Rand 19 der Öse 29 aufliegen kann, wenn der erste Abstand Y1 (Fig. 2) definiert werden soll. Die Klinken 51 und 52 und die diesen zugeordneten Ösen 33 und 34 sind an einander gegenüber legenden Seiten der Schliesseinheit 30 angeordnet .

Das zweite Paar 46 (Fig. 11 und 12) der Klinken 53 und 54 ist demnach kürzer als das erste Klinkenpaar 45. Das Greifende der jeweiligen längeren Klinke 53 und 54 weist ebenfalls den Haken 28 auf. Diese Klinken 53 und 54 sind so lang ausgeführt, dass die Greiffläche 18 am Klinkenende 28 auf der Aussenseite 49 der ersten Aufspannplatte 31 aufliegt, wenn sich die Klinken 53 und 54 in ihrer Arbeitsstellung befinden. Dies ist dann der Fall, wenn der zweite Abstand Y2 (Fig. 3) definiert werden soll.

Damit der dritte Abstand Y3 (Fig. 4) reproduzierbar eingestellt werden kann, ist die Schliesseinheit 30 mit einem schwenkbar gelagerten Distanzanschlag 50 versehen. Dieser Anschlag 50 weist einen Distanzstift 55 auf, welcher am freien Ende eines Hebels 56 befestigt ist. Das andere Ende dieses Hebels 56 ist im Bereich der zweiten Aufspannplatte 32 schwenkbar gelagert. Dies ermöglicht, den Distanzstift 55 zwischen seiner Aussenposition und seiner Innenposition zu schwenken. Wenn im vorliegenden Verfahren der dritte Abstand Y3 eingestellt werden soll, dann werden die Klinken 51 bis 54 in ihre wirkungslo- sen Lagen gebracht, welche in den Zeichnungen strichliert dargestellt sind, und der Distanzstift 55 wird zwischen die Aufspannplatten 31 und 32 eingefahren.

Die Bewegungen und Stellungen der genannten Teile der Schliesseinheit 30 werden durch eine Steuerungseinheit der Spritzgussmaschine entsprechend den einzelnen Phasen des vorliegenden Verfahrens gesteuert. Im Prinzip ist jedoch auch möglich, anstelle der Klinken und des Anschlages die Einstellung der genannten Y-Abstände auch rein softwaremässig durchzuführen. Es ist jedoch auch möglich so zu verfahren, dass die Einstellung der Abstände Y1 und Y2 rein softwaremässig durchgeführt wird, während die Einstellung des Abstandes Y3 mit Hilfe des genannten Anschlags 50 erfolgt. So kann man diese zwei Methoden miteinander kombinieren.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Fertigteilen aus einem Material, welches zumindest einen Kunststoff enthält, mit Hilfe einer Schliesseinheit (30), welche einen ersten Einsatz (36) umfasst, der einen Hohlraum (5) aufweist, und welches auch einen zweiten Einsatz (37) umfasst, wobei dieser zweite Einsatz einen Vorsprung (15) besitzt, welcher in den Hohlraum des ersten Einsatzes einfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet,

- dass der Abstand (Y1 ) zwischen dem Boden (10) des Hohlraums (5) und der Stirnfläche (16) des Vorsprungs (15), welche die Höhlung (20) des Werkzeuges definieren, kleiner eingestellt wird als die dazwischen liegende Abmessung des herzustellenden Fertigteiles;

- dass das Material in die Höhlung zwischen den Einsätzen eingespritzt wird;

- dass der Abstand (Y2) zwischen dem Boden des Hohlraums und der Stirnflä- che des Vorsprungs, dermassen vergrössert wird, dass dieser Abstand grösser ist als die dazwischen liegende Abmessung des herzustellenden Fertigteiles; und

- dass der Abstand (Y3) zwischen dem Boden des Hohlraums und der Stirnfläche des Vorsprungs, so geändert wird, dass dieser Abstand der dazwischen liegenden Abmessung des herzustellenden Fertigteiles entspricht bzw. gleicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man das in die Höhlung eingespritzte Material in der Höhlung während einer ersten Zeitspanne aufschäumen lässt und den Einsatz (37) nachführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man das Werkstück vor der Entformung auskühlen lässt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück nach der Entformung einem Heissprägevorgang unterzogen wird, um auf dem Werkstück Markierungen herzustellen.

5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine schmelzflüssige Materialmischung bereitgestellt wird, welche aus mindestens einem Kunststoff besteht, dass die schmelzflüssige Materialmischung zumindest ein Expandierungsmittel enthält und dass diese Materialmischung in die Höhlung zwischen den Einsätzen eingespritzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das Materi- al in der Höhlung während einer zweiten Zeitspanne aufschäumen lässt, wobei der Einsatz (37) fixiert bleibt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man das Material in der Höhlung während einer Prägephase schwinden lässt, wobei der Ein- satz (37) bis auf das Nennmass nachgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (36,37) während des Einspritzvorgangs, des Schäumungsvorgangs und des Prägevorgangs induktiv beheizt werden, mit dem Ziel minimaler Energiezufuhr und Wärmeentwicklung sowie minimaler Heizzeit.

9. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (36,37) während der Kühlphase mit Kühlmittel durchströmt werden, mit dem Ziel der raschen Wärmeabfuhr, wobei die Induktivheizungen (60,61) abge- schaltet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass während der Heizphase das Kühlmittel aus den Kühlmittelkanälen (58,59) abgesaugt wird, um den Wirkungsgrad und die Aufheizgeschwindigkeit zu erhöhen.

11. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man das Werkstück nach der Prägephase und vor der Entformung auskühlen lässt, wobei der Einsatz (37) in seiner Position verharrt.

12. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der ersten zwei Abstände (Y1 ,Y2) über die Steuerung der Spritzgussmaschine softwaremässig erfolgt und dass die Einstellung des dritten Abstandes (Y3) mit Hilfe eines Anschlags (50) erfolgt, welcher zwischen die Einsätze (36,37) ein- fahrbar ist.

13. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , mit einer Schliesseinheit (30), wobei sich die Einsätze (36,37), aus welchen das Spritzgusswerkzeug bzw. die Form (35) besteht, in der Schliesseinheit befinden, dadurch gekennzeichnet, dass je einer der Einsätze an einer der Aufspannplatten (31 ,32) der Schliesseinheit befestigt ist, dass die Schliesseinheit ein erstes Paar (45) und ein zweites Paar (46) von Klinken (51 ,52,53,54) aufweist, dass diese Klinken an einer der Aufspannplatten oder/und an einem der Einsätze einerends schwenkbar gelagert sind, dass das andere Ende (28) der Klinken so ausgeführt ist, dass dieses zweite Ende mit dem anderen Einsatz oder/und mit der anderen Aufspannplatte in Eingriff gebracht werden kann, und dass das eine Paar (45) der Klinken kürzer ist als das andere Klinkenpaar (46).

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein schwenkbar gelagerter Distanzanschlag (50) vorgesehen ist, welcher zwischen die Einsätze oder Aufspannplatten einschwenkbar ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 13, mit den kürzeren Klinken, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufspanplatte (31), mit welcher das Greifende (28) der kürzeren Klinken (51 ,52) in Eingriff gebracht werden kann, Ösen (33,34) auf- weist, mit welchen je eine der Klinken in Eingriff gebracht werden kann, und dass diese Ösen jener Seite der ersten Aufspannplatte zugeordnet sind, welche der zweiten Aufspannplatte gegenüber liegt.

16. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die längeren Klinken (53,54) so lang ausgeführt sind, dass ihr Greifende (28) mit jener Oberfläche (49) der ersten Aufspannplatte (31) in Eingriff stehen kann, welche von der zweiten Aufspannplatte (32) abgewandt ist.

17. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des Hohlraums und die Stirnfläche des Vorsprungs mit Vertiefungen oder/und

Vorsprüngen versehen sind, welche zur entsprechenden Gestaltung der betreffenden Oberflächen des Fertigteiles bestimmt sind.

18. Gliedermassstab mit mehreren länglichen Gliedern, dadurch gekennzeich- net, dass die länglichen Glieder in einem sich über einen Grossteil der Gliedlänge erstreckenden Teilbereich des Gliedvolumens eine feinporige Struktur aufweisen.

19. Gliedermassstab nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere längliche Glieder aufweist, die jeweils mit entlang der Längsrichtung des jeweiligen Gliedes verlaufenden Skalenmarkierungen versehen sind und an ihren jeweiligen beiden Längsenden mittels Rastgelenken paarweise aneinander angelenkt sind.

20. Gliedermassstab nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Glieder zumindest in dem feinporig strukturierten Teilbereich ein geschäumtes Material aufweisen.

21. Gliedermassstab nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekenn- zeichnet, dass der feinporige Teilbereich sich im Innern des Gliedvolumens befindet.

22. Gliedermassstab nach einem der Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der feinporige Teilbereich über 30% bis 95% einer jeweili- gen Querschnittsfläche der länglichen Glieder erstreckt.

23. Gliedermassstab nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Glieder ein Polymermaterial aufweisen, das in dem feinporig strukturierten Teilbereich geschäumt ist.

24. Gliedermassstab nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Porengrösse der feinporigen Struktur 10 μm bis 1000 μm, vorzugsweise 30 μm bis 500 μm beträgt.

25. Gliedermassstab nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, die länglichen Glieder im Bereich ihrer Oberflächen stärker verdichtet sind als im Innern.

26. Gliedermassstab nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekenn- zeichnet, dass die länglichen Glieder einstückig aus nur einem Material gebildet sind.