Es ist bekannt, Formteile mittels Spritzprägen herzustellen, in dem eine Formmasse in ein Formwerkzeug eingespritzt und unter Druck ausgeformt wird. Das Formwerkzeug besteht in der Regel aus zwei zueinander ver- fahrbaren Platten, wobei in jeder Platte eine Negativform des herzustel- lenden Formteils angeordnet ist. Beim Schließen des Formwerkzeugs fährt eine Platte bis zum Erreichen eines Öffnungs-oder Ausgangsspalts auf die andere Platte zu. In dieser Stellung schließen die Platten einen Hohlraum ein. In diesen Hohiraum wird entweder über einen herkömmli- chen Kaltkanal oder über eine in einer Platte angeordnete Heißkanaldüse eine genau dosierte Menge einer Formmasse eingespritzt. Anschließend wird die Formmasse mit Druck beaufschlagt. Dazu werden die Platten bis zum Erreichen eines Prägespalts zueinander bewegt. In dieser Stellung der Platten entspricht der von ihnen eingeschlossene Hohlraum dem späteren Formteil. Für das Erzielen einer hohen Abbildegenauigkeit des erzeugten Formteils von der Negativform ist die exakte Einhaltung des Prägespalts eine grundlegende Voraussetzung.

Das Bewegen der Platten wird aufgrund der hohen Werkzeuginnendrücke von über 2000 bar hydraulisch mittels Kolben oder Kniehebel durchge- führt. Für die Positionierung der Platten zueinander auf das Maß des Prä- gespalts wird ein Anschlag benutzt. Der Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, daß der Anschlag verschmutzt und Verschleiß unterliegt. Dadurch lassen sich die Platten nicht mehr auf das exakte Maß des Prä- gespalts zueinander positionieren. Diese geringen Abweichungen vom Prägespalt führen zu schlechteren Abbildegenauigkeiten und Maßhaitig- keiten. So sind Abweichungen von einigen hundertstel Millimetern üblich.

In vielen Falten würde eine bessere Abbildegenauigkeit, insbesondere bei Kunststoff-Formteilen zu einer Verbesserung der Produkte führen, in de- nen diese Kunststoff-Formteile eingesetzt werden.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Formmasse im heißen Zu- stand eingespritzt wird und anschließend im Formwerkzeug abkühlt.

Durch die Abkühlung kommt es zu Volumenschwindungen des Formteils, die ebenfalls zu verschlechterten Abbildegenauigkeiten fiihren. Da beide Platten des Formwerkzeugs über den Anschlag zueinander positioniert sind, besteht keine Möglichkeit zu diesem Zeitpunkt in den Formgebungs- prozeß eingreifen zu können.

Der Anschlag für die Positionierung der Platten ist in der Regel nicht in der Nähe des mit Formmasse zu füllenden Hohiraums angeordnet. Dadurch tragen Form und Lagetoleranzen des Formwerkzeuges ebenfalls zu einer Verschlechterung der Abbildegenauigkeit bei. Schließlich sind bei Ände- rungen oder nach Wartungs-und Reparaturarbeiten umfangreiche Neu- einstellungen und Justierungen notwendig.

Für die Bewegung der Platten ist weiterhin ein Hydrauliksystem mit einer oder mehreren Pumpen, Leitungen, Druckspeichern und einer Vielzahl von Ventilen mit der zugehörigen Steuerung erforderlich. Zusätzlich wer- den zur Unterstützung Druckübersetzer eingesetzt. MuR der Druck auf- grund der Geometrie sehr schnell aufgebracht werden, ist der Aufwand besonders hoch, da oft größere Olmengen umzusetzen und die schnelle Steuerung der Ventile sehr aufwendig sind. Hinzukommt, daß jede Hy- draulikanlage mit einer gewissen Leckage verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Spritzprägen zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik überwinden. Mit dem Verfahren und der Vorrichtung soll eine hohe Abbil- degenauigkeit und Reproduzierbarkeit der herzustellenden Formteile ge- währleistet werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprü- che 1 und 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 10 und 12 bis 16 beschrieben.

Das Problem wird mit einer Vorrichtung zum Spritzprägen gelöst, die ein aus mehreren Platten bestehendes Formwerkzeug hat, welches minde- stens eine Platte besitzt, an der ein Gewindeschraubtrieb angeordnet ist. Dem Gewindeschraubtrieb ist über ein Getriebe ein Motor zugeordnet, der mit einer Steuerung in Verbindung steht.

Mit dem Verfahren zum Spritzprägen werden die zu bewegenden Platten des Formwerkzeugs derart gesteuert bewegt, daß sie kontinuierlich oder diskontinuierlich zueinander positionierbar sind.

Durch den gesteuerten Antrieb des Gewindeschraubtriebes lassen sich die Platten des Formwerkzeugs während des Spritzprägens in jedem Verfahrensschritt exakt zueinander positionieren. Dadurch ist die Möglich- keit gegeben, jederzeit in den Formgebungsprozeß eingreifen zu können.

Der große Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung keinen Anschlag zur Einstellung des Prägespalts benötigt, da die Positio- nierung der Platten des Formwerkzeugs auf den Prägespalt über die Steuerung des Gewindeschraubtriebes eingestellt wird. Aufgrund der sehr exakten Positionierbarkeit mittels Gewindeschraubtrieben wird die Abbil- degenauigkeit nunmehr hauptsächlich von den in den Platten eingearbei- teten Negativformen bestimmt. Dadurch ist es möglich, Abbildegenauig- keiten von einigen tausendstel Millimetern zu erreichen. Ein weiterer Vor- teil der Positionierung der Platten mittels Gewindeschraubtrieb ist darin begründet, daß diese Systeme keinen Verschmutzungen ausgesetzt sind, wie es mechanische Anschläge sind. Damit wird eine sehr hohe Reprodu- zierbarkeit über sehr lange Zeiträume erreicht. Gleichzeitig entfallen bis- her notwendige Nachjustierungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die Platten des Formwerkzeugs nicht mehr ausschließlich zwischen Endstellungen ver- fahren werden, sondern daß sich nunmehr das Spritzprägen frei gestalten ! äßt. Ermöglicht wird das durch die beliebige Bewegung der Platten mit hoher Genauigkeit, wobei die Positionierung der Platten in Schritten bis zu < 1 um und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchführbar ist. Mit dem Verfahren sind Prozeßabläufe beim Spritzprägen möglich, die bisher nicht durchführbar waren. Dadurch ist der Prozeß optimal an den Werk- stoff und die Geometrie des herzustellenden Formteils anpaßbar.

Die Bewegung der Platten des Formwerkzeugs können dabei nach einem fest vorgegeben Programm ablaufen oder in Abhängigkeit von Prozeßpa- rametern geregelt werden, wobei die Prozeßparameter als Regelgrößen in die Steuerung eingehen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Vorschub für die Bewegung der Platten druckabhängig geregelt. Dadurch ist es möglich, durch Schwindung hervorgerufene Abbildeungenauigkeiten zu vermeiden, da mit diesem Verfahren die Formmasse bis zum Aushärten mit einem defi- nierten Druck beaufschlagt werden kann. Dazu wird der Werkzeuginnen- druck gemessen und mit einem Sollwert verglichen. Sinkt der Werkzeug- innendruck unter den Sollwert, wird über den gesteuerten Antrieb die Platte um einen definierten Weg in Richtung der anderen Platte bewegt, wodurch der Werkzeuginnendruck wieder ansteigt. Die definierten Wege können dabei Schritte von Bruchteilen eines Millimeters bis zu Schritten < 1 pm sein. Danach wird erneut der Werkzeuginnendruck gemessen und mit dem Sollwert verglichen. Durch entsprechende Wiederholungen die- ses Ablaufs wird bis zum Aushärten des Formteils ein hoher Werkzeugin- nendruck gewährleistet.

Da mit steigendem Werkzeuginnendruck auch die Stromaufnahme des Motors zum Antreiben des Gewindeschraubtriebs ansteigt, wird in einer besonders günstigen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens diese Stromaufnahme als Regelgröße genutzt. Die Verwendung der Stromaufnahme als Prozeßparameter hat zudem den Vorteil, daß sie einfach erfaßbar und als elektrische Größe der Steuerung besonders gut zugänglich ist.

Ein weiterer als Regelgröße für die Steuerung dienender Prozeßparame- ter ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Kraft des Gewin- deschraubtriebs. Dieser Prozeßparameter ist ebenfalls zum Werkzeugin- nendruck proportional und läßt sich mit verhältnismäßig geringem Auf- wand ermitteln.

Das Positionieren der Platten für den eigentlichen Prägevorgang kann sowohl nach dem Einspritzen der Formmasse in das Formwerkzeug als auch während des Einspritzens der Formmasse beginnen. Im letzteren Fall ist es vorteilhaft, die Positionierung erst zum Ende des Einspritzvor- gangs zu beginnen.

Weiterhin sind Änderung in der Steuerung problemlos möglich. Durch die Verbindung des Gewindeschraubtriebs mit der Steuerung lassen sich ver- schiedene Einflußfaktoren bei der Positionierung berücksichtigen, so daß Nachjustierungen entfallen und Wartungsintervalle verlängert werden können. Dadurch besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine hohe Produktivität. Einstellung und Justage nach Reparatur-und Wartungsar- beiten lassen sich mit der Steuerung in kürzester Zeit auf einfache Weise vornehmen.

Je nach Ausgestaltung ist die zu bewegende Platte entweder mit der Spindelmutter oder der Gewindespindel des Gewindeschraubtriebs ver- bunden. Im ersten Fall wird die Gewindespindel angetrieben und über die translatorische Bewegung der Spindelmutter werden die Platten zueinan- der positioniert. Im anderen Fall wird die ortsfest angeordnete Spindel- mutter angetrieben und die Positionierung der Platte erfolgt durch die translatorische Verschiebung der Gewindespindel.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist eine Platte des Formwerkzeugs mit ei- nem Gewindeschraubtrieb verbunden. Es ist jedoch auch möglich, zwei Platten mit je einem Gewindeschraubtrieb zu verbinden. So kann zum ei- nen mit einem Gewindeschraubtrieb das Formwerkzeug geöffnet und ge- schlossen werden, während mittels des anderen Gewindeschraubtriebs geprägt wird. Zum anderen kann das Prägen auch mit beiden Gewinde- schraubtrieben erfolgen, indem beide Platten als Prägestempel ausgebil- det sind. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Gewindeschraubtrieb statt mit einer Platte mit einem Prägestempel verbunden. In dieser Aus- führung wird der Prägedruck nicht durch die Platte, sondern mit dem Prä- gestempel aufgebracht. Der Prägestempel kann dabei auch ein oder meh- rere Kerne sein, die zum Erzeugen bestimmter Geometrien im Formwerk- zeug angeordnet sind.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung sind in den Platten auswech- selbare Formeinsätze angeordnet, die die Negativform des herzustellen- den Formteils besitzen. In dieser Ausgestaltung kann der Gewinde- schraubtrieb sowohl mit dem Formeinsatz, als auch mit der Platte verbun- den sein.

In Abhängigkeit von den Dimensionen der herzustellenden Formteile ist es vorteilhaft, eine Platte mit mehreren Gewindeschraubtrieben zu verbin- den. Dadurch lassen sich auch bei großen Formteilen hohe Abbildege- nauigkeiten erreichen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, zum Erreichen der notwendigen hohen axialen Kräfte für das Spritzprägen zwischen dem Motor und dem Gewindeschraubtrieb ein Getriebe, vorzugsweise ein Pla- netengetriebe anzuordnen.

Die Erfindung ! äßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur Verdeutlichung des Grundprinzips wird eine davon nachfolgend beschrieben. Die zugehö- rige Figur zeigt ein Formwerkzeug mit einem Gewindeschraubtrieb, mit ortsfest angeordneter Spindelmutter.

Die Vorrichtung zum Spritzprägen umfaßt ein Formwerkzeug 1, das zwei Platten 2,2'besitzt. An den sich gegenüberliegenden Stirnseiten 3,3'ist in der Platte 2 eine Negativform 4 des herzustellenden Formteils eingear- beitet. In der Platte 2'ist ein Formeinsatz 5 angeordnet, in dem auf seiner der Platte 2 zugewandten Seite eine zweite Negativform 4'eingearbeitet ist. Auf seiner gegenüberliegenden Seite ist der Formeinsatz 5 mit einer Gewindespindel 6 eines Gewindeschraubtriebs 7 verbunden. Die Gewin- despindel 6 ist mittels Wälzführungen 8 in den Platten 2'und 9 frei be- weglich gelagert. Eine die Gewindespindel 6 antreibende Spindelmutter 10 ist drehbar in einer weiteren Platte 11 des Formwerkzeuges 1 ange- ordnet. Die Spindelmutter 10 wird über ein Planetengetriebe 12 von einem Elektromotor 13 angetrieben, dessen Drehzahl und Drehrichtung von ei- ner Steuerung 14 vorgegeben wird. Für die Herstellung eines Formteils fährt die Platte 2 an die Platte 2', so daß das Formwerkzeug 1 geschlos- sen ist, dabei taucht der Formeinsatz 4 in die Negativform der Platte 2 rein. Diese Stellung des Formeinsatzes 4 entspricht dem Offnungsspalt.

Über eine in der Platte 2 angeordnete Heißkanaldüse 15 wird nun eine genau definierte Menge an Formmasse in den von der Negativform 3 und dem Formeinsatz 4 gebildeten Hohlraum 16 eingespritzt. Damit die Formmasse in Folge von Wärmeleitung nicht zu stark abküh ! t, sind in den Platten 2,2'Heizelemente 17 zur Temperierung der Platten 2,2 ange- ordnet. Nach dem Einspritzen wird der Anguß 18 in der Heißkanaldüse 15 mit einer Angußnadel 19 verschlossen. Danach wird über die Spindel- mutter 10 die Gewindespindel 6 soweit nach recht bewegt, bis der Form- einsatz 4 in einem definierten Abstand-dem Prägespalt-zur Negativform 3 der Platte 2 positioniert ist. Mit dieser Volumenverringerung des Hohl- raumes 16 wird die eingespritzte Formmasse mit Druck beaufschlagt, so daß die Formmasse den Hohlraum 16 vollständig ausfüllt. Die Positionie- rung der Platte erfolgt dabei nicht gleichförmig, sondern wird über durch die Steuerung 14 geregelt. Als Regelgröße wird die Stromaufnahme des Elektromotors 13 benutzt. Dazu wird die Stromaufnahme gemessen. Mit steigendem Werkzeuginnendruck steigt die Stromaufnahme des Elektro- motors 13. Ist der gemessene Wert kleiner als der vorgegebene Wert, wird die Platte 2 um 1 um in Richtung der Platte 2'verfahren. Danach wird wieder die Stromaufnahme gemessen und mit dem Sollwert verglichen.

Solange der gemessene Wert unter dem Sollwert liegt, wird die Platte 2 schrittweise verfahren. Ist der gemessene Wert größer als der Sollwert, wird der Elektromotor 13 angehalten. Nach einer bestimmten Zeit wird die Platte 2 wieder in Richtung der Platte 2'verfahren und dabei erneut die Stromaufnahme gemessen. Diese Schritte werden solange wiederholt, bis sich die Formmasse verfestigt hat. Nachdem Verfestigen der Formmasse wird das Formwerkzeug 1 an seiner Werkzeugteilebene zwischen dem Platten 2,2 geöffnet und das fertige Formteil wird über Auswerfer 20 ausgeworfen.