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Werkzeuge und Formen - Spritzgießwerkzeuge

Innengewinde: Viele technische Wege führen zum Ziel

Auszug aus
Rainer Dangel

Spritzgießwerkzeuge für Einsteiger

06/2017, 346 Seiten, € 49,00
ISBN: 978-3-446-45043-1
S. 26-31

Das Spritzgießwerkzeug für das Innengewinde gehört zur Kategorie Werkzeuge mit beweglichen Elementen, ist aber ein ganz anderes Werkzeugkonzept. Das Gewinde selber ist ein Hinterschnitt, kann aber nicht mit Schiebern entformt werden.

Es gibt zwei wesentliche Möglichkeiten zur Entformung dieser Innengewinde:
Möglichkeit 1 ist der Faltkern. (Diese Lösung wird hier nicht erklärt, sie ist nachzulesen in Kapitel 4.3.6 der Quellenangabe.)
Möglichkeit 2 ist das Ausschrauben des Gewindes. Der Fachmann sagt auch Entspindeln dazu. Dabei schraubt sich der Formkern, an dem vorne das Gewinde angearbeitet ist, aus dem Kunststoffteil, bevor es ausgestoßen wird.

Bild 2.22: Kunststoffteil, in dem der Formkern mit dem Gewinde umspritzt ist

Die Schwierigkeit beim Entformen der Innengewinde ist, dass es keinen Platz gibt, um mit einer Linearbewegung einen Schieber nach innen bewegen zu können, wie beim Außengewinde. Dem Konstrukteur stellt sich die Frage, wie man das Gewinde bzw. den Hinterschnitt freistellt. Die Lösung ist, den Kern mit dem Gewinde aus der Formkontur auszuschrauben.

Bisher waren alle Bewegungen, die zur Entformung notwendig waren, Linearbewegungen. Entweder die Hauptentformungsrichtung der Maschine oder eine Nebenentformungsrichtung durch einen bewegten Schieber. Zum Ausschrauben ist aber eine Kreis- bzw. Schraubbewegung erforderlich. Die Schraubbewegung für einen Kern lässt sich durch mehrere Arten erzeugen. Die drei gängigsten Arten zum Betätigen eines Formkerns sind: die Ausschraubeinheit, der Antrieb über ein Getriebe mit Zahnstange oder ein Getriebe mit Steilgewindespindel.

Drei Arten des Entspindelns

Hydraulische Ausschraubeinheit

Bild 2.23: Formkern mit Führung und Leitmutter

Die hydraulische Ausschraubeinheit ist ein zusätzliches Gerät, das entweder an das Spritzgießwerkzeug oder an die Maschine angeschraubt wird. Sie wird an die Spritzgießmaschine angeschlossen und von dieser angesteuert und geregelt. Man kann sie entweder elektrisch oder hydraulisch betätigen. Diese Ausschraubeinheiten sind in ihrer Handhabung sehr flexibel. Es können Gewinde entformt werden, die entweder in der Düsenseite, der Auswerferseite oder auch in der Trennebene liegen. Die Ausschraubeinheit erzeugt die Schraubbewegung und treibt entweder ein kleines Getriebe oder den Formkern direkt an. Sie können in unterschiedlichen Arten und Möglichkeiten von Herstellern für Formnormalien, Spezialisten für Ausschraubeinheiten oder Herstellern von Spritzgießmaschinen bezogen werden.

Entformung mit Zahnstange

Bei dieser Art der Entformung treibt eine hydraulisch betätigte Zahnstange ein Getriebe an, das mit dem Formkern verbunden ist. Bei dieser Art der Entformung wird die lineare Bewegung der Zahnstange in eine drehende Bewegung an einem Zahnrad umgesetzt. Die Schraubbewegung kommt in diesem Fall aus dem Formkern.

Der Formkern hat auf der hinteren Seite ein Leitgewinde mit der gleichen Steigung wie das Gewinde im Kunststoffteil. Durch die Bewegung der Zahnstange dreht sich das große Zahnrad. Das wiederum treibt den Formkern an, der in die Leitmutter eingeschraubt ist. Durch die Drehbewegung des Formkerns in der Leitmutter schraubt er sich aus dem Kunststoffteil. Im Formeinsatz ist eine Führung eingebaut, in der ein Kern geführt und auch gelagert wird.

Bild 2.24: Kompletter Antrieb mit Zahnstange

In Bild 2.24 ist die Auswerferseite mit dem kompletten Antrieb zu sehen. Die Zahnstange wird aus dem Werkzeug gezogen. Das große Zahnrad dreht sich gegen den Uhrzeigersinn und treibt den Formkern an. Dieser dreht sich im Uhrzeigersinn und schraubt sich über die Leitmutter aus dem Kunststoffteil heraus.
Auf dem großen Bild ist die Formplatte der Auswerferseite nicht dargestellt. Der Hydraulikzylinder zum Antrieb der Zahnstange wird links an das Werkzeug geschraubt und mit ihr fest verbunden. Beide Antriebe, sowohl die Ausschraubeinheit als auch der Antrieb mit der Zahnstange, eignen sich für Gewinde in der Düsenseite und Auswerferseite. Es ist auch bei beiden Antrieben möglich, sie bei geschlossenem oder geöffnetem Werkzeug zu betreiben. Dies ist ein entscheidendes Kriterium bei der Auswahl des Antriebs.

Entformung mit Steilgewindespindel

Bild 2.25: Kompletter Spindelantrieb

Bild 2.25: Kompletter Spindelantrieb

Im Gegensatz zur hydraulischen Ausschraubeinheit oder zur Zahnstange braucht die Steilgewindespindel keinen zusätzlichen Antrieb – sie ist der Antrieb. Die Steilgewindespindel wird in die Düsenseite fest eingebaut. Durch das Auf- und Zufahren der Maschine treibt die Steilgewindespindel, wie die Zahnstange, das große Zahnrad und damit den Formkern an. Der restliche Ablauf ist identisch.

In Bild 2.25 ist ein kompletter Antrieb mit Steilgewindespindel, Steilgewindemutter mit fest eingebautem großen Zahnrad und dem Formkern mit Leitmutter und Führung dargestellt.


Entformung mit einem Mehrfach-Werkzeug

Die beiden Werkzeuge mit Ausschraubeinheit und Zahnstange eignen sich bei Mehrfach-Werkzeugen nur, wenn die Formnester linear angeordnet sind. Die Ausschraubeinheit kann man mit der Anzahl der Formnester kaufen. Beim Werkzeug mit Zahnstange wird für jedes Formnest der komplette Antrieb benötigt. Lediglich die Zahnstange, die alles antreibt, wird nur einmal eingebaut.
Das Werkzeug mit Steilgewindespindel ist bei diesem Einsatzzweck flexibler. Durch eine Anordnung der Formnester im Kreis, um das große Zahnrad in der Mitte herum, lassen sich unterschiedliche Anzahlen von Formnestern realisieren.

Auszug aus
Rainer Dangel

Spritzgießwerkzeuge für Einsteiger

06/2017, 346 Seiten, € 49,00
ISBN: 978-3-446-45043-1
S. 26-31
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