Mehrkomponenten ormtei1en

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spritzgießwerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung von Mehrkomponentenformteilen, die aus vorzugsweise verschiedenen Kunststoffkomponenten bestehen .

Aus dem Stand der Technik sind Spritzgießwerkzeuge zum Her ^¬ stellen von Artikeln aus mehreren Kunststoffkomponenten oder Teilen bekannt. Neben Lösungen, die auf in einer einzigen Produktionsebene angeordneten Drehtellern basieren, werden auch Spritzgießwerkzeuge mit einem drehbaren, würfelähnlichen Mittelteil verwendet. Durch das drehbare Mittelteil können mindestens zwei Produktionsebenen realisiert werden, die parallel oder winklig zueinander angeordnet sind.

Die WO 2009/080827 A2 zeigt eine Spritzgießvorrichtung mit einer ersten Formhälfte, einer gegenüber dieser in einer ersten Richtung verschiebbaren zweiten Formhälfte sowie mindestens einer zwischen der ersten und der zweiten Formhälfte angeordneten, um eine Drehachse drehbaren und in der ersten Richtung verschiebbaren mittleren Formhälfte. Die

Spritzgießvorrichtung umfasst weiterhin mindestens eine seitlich angeordnete zusätzliche Bearbeitungsvorrichtung, die in Schließstellung der Spritzgießvorrichtung auf Höhe der mittleren Formhälfte angeordnet ist und mit einer temporär zugeord ^¬ neten Seitenfläche der mittleren Formhälfte wirkverbunden ist. Mit der beschriebenen Spritzgießvorrichtung lassen sich insbesondere Scharnierverschlüsse aus mehreren Materialkomponenten herstellen, welche vor der Entnahme aus der Vorrichtung geschlossen werden können, während in zwei weiteren Produk- tionsebenen weitere gleichartige Teile hergestellt werden können. Ein Nachteil der beschriebenen Spritzgießvorrichtung ist darin zu sehen, dass die dritte Produktionsebene nicht zwischen den Längsholmen einer herkömmlichen Spritzgießmaschine angeordnet ist, sondern außerhalb. Zur Befestigung der dritten Produktionsebene wird ein spezieller Halterahmen benötigt. Hierdurch verkompliziert sich der Aufbau der Spritz ^¬ gießvorrichtung und außerdem erhöht sich auch der Platzbedarf.

Die DE 20 2005 021 394 Ul beinhaltet eine Spritzgießvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Kunststoffteilen aus mehreren Einzelteilen. Die Spritzgießvorrichtung umfasst eine feststehende erste Formhälfte, eine in Richtung von Holmen einer Spritzgießmaschine verschiebbar angeordnete zweite Form ^¬ hälfte sowie zwei drehbare in Richtung der Holme verschiebbare mittlere Formhälften. Des Weiteren weist die Spritzgießvorrichtung noch Wirkverbindungsmittel auf, mit welchen Teile im Bereich der zwischen den mittleren Formhälften liegenden mittleren Produktionsebene wirkverbunden werden. Das beschriebene Verfahren umfasst dabei folgende Schritte: gleichzeitiges Spritzgießen von mindestens einem ersten und einem zweiten Teil in einer ersten und einer dritten äußeren Produktionsebene, wobei während dieser Spritzgießvorgänge gleichzeitig mindestens ein erstes und ein zweites Teil mittels eines Wirk- verbindungsmittels in einer mittleren, zweiten Produktions ^¬ ebene wirkverbunden werden; anschließend wird die Spritzgieß ^¬ vorrichtung geöffnet und die drehbaren, mittleren Formhälften werden gedreht, wobei die an den Formhälften anhaftenden ersten und zweiten Teile in die mittlere Produktionsebene gelangen; nach dem Schließen der Vorrichtung werden die beschriebenen Schritte wiederholt. Das Drehen der mittleren Formhälften kann in zwei 90° Schritten erfolgen. Während des sich dadurch ergebenden Zwischenschritts sind die ersten und zweiten Teile seitlich an der Spritzgießvorrichtung, außerhalb der Formhälften angeordnet. In dieser Position können die Teile abkühlen oder einem weiteren Bearbeitungsschritt unterzogen werden. Die in den Produktionsebenen hergestellten

Kunststoffteile können mittels eines Roboters entnommen und zusammengesetzt werden. Bei der beschriebenen Spritzgieß ^¬ vorrichtung ist problematisch, dass die Zentrierung und

Ausrichtung der Formhälften zueinander, insbesondere aufgrund des Vorliegens zweier, drehbarer Formhälften, Schwierigkeiten bereitet. Hierzu sind spezielle Zentriermittel erforderlich, um eine präzise Ausrichtung zu erreichen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Spritzgießwerkzeug zur Herstellung von Mehrkomponentenformteilen mit mindestens drei Komponenten zur Verfügung zu stellen, welches eine einfache Bauform aufweist und mit herkömmli ^¬ chen Spritzgießmaschinen verwendbar ist, wobei sämtliche

Produktionsebenen des Spritzgießwerkzeugs zwischen den Längs ^¬ holmen der Spritzgießmaschine positionierbar sein sollen. Zur Ausrichtung der Formhälften zueinander sollen keine speziellen und aufwendigen Zentriermittel erforderlich sein. Weiterhin soll auch ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrkomponenten- formteils zur Verfügung gestellt werden, welches auf herkömm ^¬ lichen Spritzgießmaschinen durchführbar ist und eine effiziente Fertigung von Mehrkomponentenformteilen mit mindestens drei Komponenten ermöglicht.

Zur Lösung der Aufgabe dienen ein Spritzgießwerkzeug gemäß dem beigefügten Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß dem beigefügten Anspruch 5.

Das erfindungsgemäße Spritzgießwerkzeug zur Herstellung von Mehrkomponentenformteilen umfasst mindestens drei nebenein- ander angeordnete Produktionsebenen, wobei mindestens eine Produktionsebene zum Spritzgießen dient. Die drei Produktions ^¬ ebenen liegen vorzugsweise parallel zueinander und sind in Längsrichtung des Werkzeugs aufeinanderfolgen, jeweils mit zwischen ihnen liegenden Formhälften. Das Spritzgießwerkzeug beinhaltet eine erste und eine zweite Formhälfte, eine gegen ^¬ über der ersten und der zweiten Formhälfte in Längsrichtung des Spritzgießwerkzeugs verschiebbare und zwischen diesen angeordnete dritte Formhälfte, eine zwischen der zweiten und der dritten Formhälfte angeordnete, um eine winklig, vorzugs ^¬ weise senkrecht zur Längsrichtung verlaufende Drehachse dreh ^¬ bare und in Längsrichtung verschiebbare vierte Formhälfte sowie mindestens eine Handlingeinrichtung zum Transport von Komponenten des Mehrkomponentenformteils zwischen den Produktionsebenen. Zur leichteren Orientierung wird bei der

Beschreibung der Ausführungsbeispiele angenommen, dass die Längsrichtung und sich in dieser Richtung erstreckende Längsholmen horizontal sowie die Drehachse vertikal verlaufen, jedoch ist für den Fachmann offensichtlich, dass die gesamte Vorrichtung beliebig im Raum angeordnet werden kann.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Spritzgießwerkzeugs besteht darin, dass es einen verhältnismäßig einfachen Aufbau auf ^¬ weist. Dadurch, dass sämtliche Produktionsebenen nebeneinander angeordnet sind, kann es problemlos in herkömmlichen Spritz ^¬ gießmaschinen eingesetzt werden. Erfindungsgemäß wird nur eine drehbare Formhälfte benötigt, wodurch sich auch die Zentrie ^¬ rung und Ausrichtung der Formhälften im Vergleich zu der in der DE 20 2005 021 394 Ul beschriebenen Lösung mit zwei drehbaren Formhälften wesentlich einfacher gestaltet. Hierzu sind keine speziellen Anordnungen von Zentriermitteln erforderlich. Es können daher aus dem Stand der Technik bekannte Anordnungen von Zentriermitteln eingesetzt werden, die dem Fachmann bekannt sind und daher nicht im Einzelnen beschrieben werden müssen. Das erfindungsgemäße Spritzgießwerkzeug kann problem ^¬ los auch auf mehr als drei Produktionsebenen erweitert werden, wenn Formteile mit mehr als drei Komponenten hergestellt werden sollen.

Bei einer vorteilhaften Aus führungs form sind die zum Erzeugen der inneren Form der Komponenten erforderlichen Formkerne in der zweiten und der dritten Formhälfte angeordnet. Die Form ^¬ kerne können sich bei anderen Aus führungs formen auch in der vierten, drehbaren Formhälfte befinden.

Für einige Anwendungen hat es sich als sinnvoll erwiesen, wenn das Spritzgießwerkzeug weitere, zusätzliche Formhälften auf ^¬ weist. Diese Formhälften können feststehend sein oder aber in Längsrichtung des Spritzgießwerkzeugs beweglich sein. Durch die zusätzlichen Formhälften werden zusätzliche Produktionsebenen geschaffen. Hierdurch können Mehrkomponentenformteile mit mehr als drei Komponenten hergestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Mehrkompo ^¬ nentenformteilen mittels eines Spritzgießwerkzeugs mit mindes ^¬ tens drei nebeneinander angeordneten Produktionsebenen umfasst mindestens einen Spritzgießvorgang zur Fertigung einer ersten Komponente in einer ersten Produktionsebene, wobei eine dreh ^¬ bare Formhälfte zum Einsatz kommt, ein Drehen der drehbaren Formhälfte in eine zweite Produktionsebene und einen anschlie ^¬ ßenden Bearbeitungsvorgang zur Erzeugung einer zweiten Komponente. Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Verfahren eine Entnahme mindestens einer Komponente aus einer der

Produktionsebenen und einen Transport der Komponente in eine andere Produktionsebene mittels einer Handlingeinrichtung zum Ausführen eines weiteren Bearbeitungsvorgangs. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass Mehrkomponentenformteile mit mindestens drei Komponenten auf herkömmlichen Spritzgießmaschinen auf einfache Art und Weise herstellbar sind. Durch Verwendung eines Hand ^¬ lingsystems können die einzelne Komponenten bzw. bereits ver ^¬ bundene Komponenten zwischen den Produktionsebenen transportiert werden, um sie anschließend im Spritzgießwerkzeug wei- terzuverarbeiten . Bei den vorbekannten Lösungen erfolgt kein Transport der Komponenten zwischen den einzelnen Produktionsebenen. Lediglich die Entnahme aus Spritzgießwerkzeugen mittels Handlingeinrichtungen und deren anschließende Montage außerhalb von Spritzgießwerkzeugen sind bekannt. Ein Transport von Komponenten zwischen benachbarten Produktionsebenen kann bislang nur dadurch ermöglicht werden, dass die an einer drehbaren Formhälfte anhaftende Komponente durch Drehen der Form ^¬ hälfte in die benachbarte Produktionsebene gelangt. Erfin ^¬ dungsgemäß können stattdessen Einzelkomponenten bzw. bereits verbundene Mehrkomponentenvorprodukte von einer beliebigen Produktionsebene in eine andere beliebige Produktionsebene transportiert werden oder auch nach einer räumlichen Lageänderung in dieselbe Produktionsebene zurück gesetzt werden. Die Anzahl der Komponenten lässt sich beliebig steigern, indem beispielsweise weitere, zusätzliche Formhälften verwendet werden .

Bei einer vorteilhaften Aus führungs form erfolgen die Entnahme der Komponente aus einer Produktionsebene und der Transport zu einer anderen Produktionsebene zumindest abschnittsweise mittels einer ersten Handlingeinrichtung. Die Komponente wird im Anschluss daran an eine zweite Handlingeinrichtung übergeben und durch die zweite Handlingeinrichtung in die andere Produktionsebene eingelegt. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn in mindestens eine der Pro duktionsebenen eine außerhalb des Spritzgießwerkzeugs gefer ^¬ tigte Komponente des Mehrkomponentenformteils eingelegt wird und mit mindestens einer anderen Komponente des Mehrkomponen- tenformteils verbunden wird. Bei der außerhalb des Spritzgieß Werkzeugs gefertigten Komponente kann es sich beispielsweise um eine Folie handeln, die vorzugsweise in einem letzten

Fertigungsschritt auf das Mehrkomponentenformteil aufgebracht wird. Es könnte sich hierbei jedoch auch um irgendein anderes Bauteil, beispielsweise ein Metallteil handeln, dass mit den durch Spritzgießen erzeugten Kunststoffkomponenten verbunden wird .

Nach einer weiteren zweckmäßigen Aus führungs form wird mindestens eine Komponente des Mehrkomponentenformteils aus dem Spritzgießwerkzeug mittels Handlingeinrichtung entnommen und außerhalb des Spritzgießwerkzeugs einem Bearbeitungsvorgang unterzogen. Der Bearbeitungsvorgang kann darin bestehen, dass die Komponente bzw. die Komponenten mit einer weiteren Komponente verbunden werden. Diese Komponente kann wiederum irgendein anderes Bauteil, wie zum Beispiel auch ein anderes Spritz ^¬ gießteil sein. Während dieses Bearbeitungsvorgangs kann auch eine Folie angebracht werden. Der Bearbeitungsvorgang kann unter anderem auch ein Schneidvorgang sein.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen: eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Spritzgieß Werkzeugs ; Fig. 2: das erfindungsgemäße Spritzgießwerkzeug in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht und Fig. 2 eine Ansicht von schräg oben eines erfindungsgemäßen Spritzgießwerkzeugs. Das erfindungsgemäße Spritzgießwerkzeug umfasst eine erste und eine zweite Formhälfte 01, 02, die in Längsrichtung an den Außenseiten des Werkzeugs angeordnet sind. Zwischen erster und zweiter Formhälfte 01, 02 ist eine dritte Formhälfte 03 ange ^¬ ordnet. Die dritte Formhälfte 03 kann gegenüber der ersten und zweiten Formhälfte 01, 02 in Längsrichtung des Spritzgießwerkzeugs verschoben werden. Eine weitere, vierte Formhälfte 04 ist zwischen der zweiten und der dritten Formhälfte 02, 03 angeordnet. Die vierte Formhälfte 04 ist um eine senkrecht zur Längsrichtung verlaufende, vertikale Drehachse drehbar, vorzugsweise sowohl mit als auch gegen den Uhrzeigersinn, wie dies durch Drehpfeile angedeutet ist, und kann außerdem in Längsrichtung des Spritzgießwerkzeugs verschoben werden. In an sich bekannter Weise erfolgt die Führung der Längsverschiebung der Formhälften durch Längsholme 05.

Das Spritzgießwerkzeug weist in der gezeigten Aus führungs form drei Produktionsebenen 06, 07, 08 auf. Diese Aus führungs form eignet sich besonders gut zur Fertigung von Formteilen mit drei Komponenten. Bei alternativen Aus führungs formen können auch mehr als drei Produktionsebenen verwendet werden. Hierzu müssen lediglich mehr als vier Formhälften nebeneinander angeordnet werden. Die zusätzlich verwendeten Formhälften können in Längsrichtung des Spritzgießwerkzeugs verschiebbar sein. Durch Verwendung zusätzlicher Produktionsebenen können Formteile mit mehr als drei Komponenten hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Spritzgießwerkzeug umfasst weiterhin eine erste und eine zweite Handlingeinrichtung 10, 11. Die Hand ^¬ lingeinrichtungen 10, 11 dienen zum Transport der einzelnen Komponenten bzw. bereits verbundener Komponenten des zu fertigenden Mehrkomponentenformteils zwischen den einzelnen Produktionsebenen 06, 07, 08. Bei anderen Aus führungs formen kann lediglich eine Handlingeinrichtung zum Einsatz kommen, deren Bewegungsraum dann vorzugsweise vergrößert ist. Es sind natür ^¬ lich auch Ausführungen mit mehr als zwei Handlingeinrichtungen möglich .

Die erfindungsgemäße Herstellung von Mehrkomponentenformteilen soll im Folgenden am Beispiel der Herstellung einer Schraubkappe, welche beispielsweise als Getränkeverschluss eingesetzt werden kann, beschrieben werden. In einem ersten Schritt wird in der ersten Produktionsebene 06, also zwischen der dritten Formhälfte 03 und der vierten Formhälfte 04 eine erste Kompo ^¬ nente 13 durch einen Spritzgießvorgang erzeugt. Hierzu wird Material durch einen an der dritten Formhälfte 03 angeordneten Einspritzstutzen 12 zugeführt. Im gewählten Beispiel handelt es sich bei der ersten Komponente 13 um einen Garantiering. Anschließend wird die vierte Formhälfte 04 um 180° gedreht. Die an der vierten Formhälfte 04 anhaftende erste Komponente 13 gelangt in die zweite Produktionsebene 07. In der zweiten Produktionsebene 07 erfolgt unter Beteiligung der vierten Formhälfte 04 und der zweiten Formhälfte 02 die Fertigung der zweiten Komponente 14, im Beispiel ein Kappengrundkörper. Die zweite Komponente 14 wird durch einen zweiten Spritzgieß ^¬ vorgang an die erste Komponente 13 angespritzt. Die miteinan ^¬ der verbundenen Komponenten 13, 14 werden dann mittels der ersten Handlingeinrichtung 10 aus der zweiten Produktionsebene 07 entnommen und in Richtung der dritten Produktionsebene 08 transportiert. Die Komponenten 13, 14 werden von der ersten Handlingeinrichtung 10 an die zweite Handlingeinrichtung 11 übergeben und von der zweiten Handlingeinrichtung 11 in die dritte Produktionsebene 08 eingelegt, sodass sie sich zwischen der ersten Formhälfte 01 und der dritten Formhälfte 03 befinden. Es ist jedoch auch möglich, nur eine einzige Handlingeinrichtung 10 zu verwenden, welche die Komponenten 13, 14 direkt in die dritte Produktionsebene 08 verlagert. In der dritten Produktionsebene 08 wird eine dritte Komponente 15 den bereits verbundenen Komponenten 13, 14 beigefügt. Beispielsweise kann als dritte Komponente 15 eine Folie aufgebracht werden. Die Folie könnte u. a. mit einem Logoaufdruck versehen sein. Die dritte Komponente 15 kann entweder in einem vorangegangene Schritt zwischen erster und dritter Formhälfte 01, 03 erzeugt worden sein oder erst nach Einsetzen der Komponenten 13, 14 in die dritte Produktionsebene unter gleichzeitiger Anbringung an diesen erzeugt werden. Die dafür erforderlichen Längsverschiebungen der dritten Formhälfte sind hier nicht näher beschrie ^¬ ben, da sie für den Fachmann offensichtlich sind.

Das gefertigte Drei-Komponentenformteil , hier eine Schraub ^¬ kappe mit Garantiering und Logofolie, kann abschließend mittels der zweiten Handlingeinrichtung 11 aus der dritten Produktionsebene 08 entnommen werden.

Sobald das aus erster und zweiter Komponente bestehende Form ^¬ teil mit der ersten Handlingeinrichtung 10 entnommen wurde, können neue erste und zweite Komponenten 13, 14 gefertigt werden, wobei zeitgleich die Fertigstellung des endgültigen Formteils durch Beifügen der dritten Komponente 15 erfolgt.

Das beschriebene Beispiel der Herstellung von Schraubkappen ist nur eine von vielen möglichen Varianten ein Mehrkomponen- tenformteil herzustellen. Grundsätzlich besteht die Möglich- keit, dass in allen Produktionsebenen ein Spritzgießvorgang durchgeführt werden kann. Des Weiteren kann in allen Produktionsebenen eine im Spritzgießwerkzeug gefertigte Komponente bzw. eine bereits vorgefertigte Komponente eingelegt werden. Es besteht auch die Möglichkeit im Spritzgießwerkzeug gefer ^¬ tigte Komponenten mittels Handlingeinrichtung 10, 11 zu entnehmen und außerhalb des Spritzgießwerkzeugs mit anderen Komponenten zu verbinden. Außerdem können die entnommenen Komponenten außerhalb des Spritzgießwerkzeugs weiteren Bear ^¬ beitungsvorgängen unterzogen werden, wie beispielsweise einem Schneidvorgang .

Mehrkomponentenformteile mit mehr als drei Komponenten lassen sich fertigen, indem im Spritzgießwerkzeug selbst mehr Produktionsebenen durch Hinzufügen weiterer Formhälften geschaffen werden. Die Anzahl der Komponenten lässt sich auch dadurch erhöhen, dass, wie soeben beschrieben, zusätzliche, außerhalb gefertigte Komponenten in einzelne Produktionsebenen eingelegt werden bzw. im Spritzgießwerkzeug gefertigte Komponenten außerhalb des Spritzgießwerkzeugs mit weiteren Komponenten verbunden werden.

- erste Formhälfte

- zweite Formhälfte

- dritte Formhälfte

- vierte Formhälfte

- Längsholme

- erste Produktionsebene - zweite Produktionsebene - dritte Produktionsebene - - erste Handlingeinrichtung - zweite Handlingeinrichtung - Einspritzstutzen

- erste Komponente

- zweite Komponente

- dritte Komponente