Szybki rozwój elektroniki  stwarza duże zapotrzebowanie na różnego rodzaju klawisze. Klawiatura jest ciągle prostym i wygodnym dostępem zarówno do komputera, urządzeń łączności, automatyki, sterowania i pomiarów jak i do coraz szerzej stosowanych różnych urządzeń powszechnego użytku, w które wkracza elektronika. Opis klawiszy na płycie maskownicy możliwy jest tylko dla małej ilości klawiszy. Większe klawiatury wymagają opisu bezpośrednio na klawiszach. Trwały i estetyczny napis na klawiszu zapewnić może tylko wykonanie go jako wkładki z tworzywa sztucznego w innym kolorze niż reszta korpusu klawisza. Jako zastępczą technologię stosuje się czasem wykonywanie kształtki na­pisowej w osobnej operacji, a następnie ręczne umieszczenie jej w formie. Następuje wtedy wtryskiwanie reszty klawisza stanowiącego jego zasadniczy korpus. Jest to technologia bardzo kłopotliwa,  pracochłonna i dająca dużą ilość braków. Jedyną metodą bardzo wydajną, dającą powtarzalne i estetyczne klawisze, jest technologia wtrysku dwukolorowego. Do jej realizacji potrzebna jest wtryskarka z dwoma zespołami wtryskowymi i odpowiednia forma.

Materiały

Tworzywami sztucznymi stosowanymi do produkcji klawiszy dwukolorowych są termoplasty o odpowiednich właściwościach mecha­nicznych,  estetycznych i organoleptycznych. Szczególnie ważny jest dostępny asortyment o zróżnicowanych i powtarzalnych barwach przy dużej sile krycia  zawartych pigmentów. Ważna jest odporność na składniki potu ludzkiego, właściwości antystatyczne, gładkość powierzchni. Termoplastami,  które znalazły największe zastosowanie są estry celulozy (.octan, octanomaślan, propionian ),    tworzywa ABS, inne kopolimery styrenu ( SAN ) polimetakrylan metylu,  oraz często z konieczności polistyreny. Obecnie krajowa baza tworzyw sztucznych zawęziła się do polistyrenów nisko i wysokoudarowych oraz polimetakrylanu metylu. Paleta barw jest dosyć wąska w tonacji pastelowej ( zbyt małe nasycenie barwy ), a przede wszystkim, niestety, o małej sile krycia ( odmiany przeświecające ). Należałoby stosować więc koncentraty pigmentów, lub "pudrowanie", ale taki sposób może spowodować,  że wytwarzane klawisze nie będą w jednakowym odcieniu.

Wtryskarka

Do wtrysku dwukolorowego niezbędna jest wtryskarka z dwoma zespołami wtryskowymi. Duże wtryskarki tego typu posiadają zespoły ustawione równolegle i mają  przez to odpowiednio szersze, a często i wyższe stoły do mocowania form. Bywają też wtryskarki z trzema zespołami wtryskowymi. Wszystkie te wtryskarki stosuje się też do innej technologii wtrysku wielokolorowego: jednocześnie do jednego gniazda formy ( odpowiednio podzielonego zwężeniami ). Produkuje się tak dwu i trójkolorowe klosze świateł tylnych   w samochodach.

Duże  wtryskarki z dwoma równoległymi zespołami   wtryskowymi, przeznaczonymi do klawiszy dwukolorowych, mogą posiadać stół do mocowania umożliwiający ruch obrotowy formy lub tylko posuwistozwrotny. W tym drugim przypadku wtrysk obu   tworzyw sztucznych przebiega w kolejno po sobie następujących fazach operacji przedzielonych zmianą pozycji elementów w formie. Obniża to znacznie wydajność. Duża a zatem i droga forma, posiadająca wiele gniazd formujących, korzystna jest gdy produkuje się cały zespół klawiszy w jednym układzie kolorystycznym. Tak się dzieje, gdy mamy do czynienia z produkcją klawiatury maszyn do pisania.  Duży nakład na formę rekompensuje wielkoseryjna produkcja. Przy zapotrzebowaniu na klawisze w różnym układzie kolorystycznym nie potrzeba formy o dużej ilości gniazd. Szczególnie przy często zmieniającej się konfiguracji napisów na klawiaturze należy stosować formy z mniejszą ilością gniazd uniwersalnych czyli takich, w których napisy można zmieniać. Wtedy korzystniej jest stosować wtryskarki mniejsze. Wtryskarki takie posiadają układ kątowy   usta­wienia zespołów wtryskowych,  zwykle pionowy - poziomy. Ich  zaletą jest większa szybkość określona ilością tzw. "cykli suchych" na jednostkę czasu. Przeważnie umożliwiają one prostą zmianę konfiguracji ustawienia zespołów wtryskowych i zespołu zamykającego formę, a więc większą uniwersalność. Wtryskarki małe są oczywiście tańsze.

W Zakładach Elektronicznych ELWRO w chwili uruchamiania produkcji kalkulatorów elektronicznych zakupiono w firmie ARBURG  ( RFN ) wtryskarkę Allrounder 221U/150×150, wielkości według określeń międzynarodowych 70/35. Wraz z wtryskarką zakupiono formę na klawisze w firmie Weber KG ( RFN ) jako wzorzec technologiczny. Część elementów formy wykonano w Polsce i po pozytywnych próbach wtryskarki u producenta uruchomiono natychmiast produkcję klawiszy w kraju. Zakup tej gotowej formy pozwolił na szybkie opanowanie i zastosowanie tej technologii do innych   klawiszy dwukolorowych. Skorzystał na tym drugi producent kalkulatorów w kraju ( Zakłady Radiowe UNITRA-ELTRA - Bydgoszcz ), który docenił zalety wtryskarki i form eksploatowanych w Z.E. ELWRO. Mimo że posiadał już dużą wtryskarkę wraz z formą zakupione w Austrii, zakupił wtryskarki w firmie ARBURG i wykonał formy w oparciu o dokumentację form  z Z.E. ELWRO.  Wzrastające zapotrzebowanie na klawisze zmusiło do zakupu drugiej wtryskarki. Ze względu na posiadane już formy zamówiono taką samą wtryskarkę. W trakcie załatwiania dostawy firma ARBURG zaproponowała wtryskarkę Allrounder 221U/170×170 p. Posiada ona identyczny układ zamykania formy oraz ulepszone zespoły wtryskowe i bogatsze wyposażenie dodatkowe. Na uwagę zasługuje między innymi nowoczesny elektroniczny system sterowania i kontroli, jednoczesny wtrysk obu zespołów, hydrauliczny wypychacz a szczególnie urządzenie do hydraulicznego napędu i ustawiania elementów formy. Program ten posiada 4 podprogramy do ustawiania różnej kolejności działania siłownika hydraulicznego w formie i wypychacza hydraulicznego ( lub bez niego ) w pozycji formy otwartej lub pośredniej.

Forma

Forma wtryskowa do klawiszy dwukolorowych wymaga zasadniczego dopracowania w dziedzinie konstrukcji i wykonania jej w metalu.. W dużym stopniu wpływa ona również na rezultat stosowanej technologii. Zasadniczą cechą pracy formy do wtrysku dwukolorowego klawiszy jest transport kształtek napisowych z gniazd, które je uformowały, do drugiego rodzaju gniazd formujących klawisze jako całość. Możliwa jest też kolejność odwrotna tzn. najpierw wtryskuje się korpus klawisza a następnie uzupełnia napis. Transport wykonanych kształtek napisowych odbywa się przy pomocy specjalnej płyty obrotowej lub przesuwnej albo też zmienia  się ustawienie innych elementów formy względem siebie.

W przypadku stosowanej w Z.E. ELWRO technologii stosuje się dwa sposoby napędzania płyty transportującej kształtki napisowe do gniazd formujących całe klawisze. Płyta  ta osadzona na centrycznym wrzecionie jest  po otwarciu formy spychana i obracana zderzakiem mechanicznym wtryskarki. Wrzeciono to posiada krzywki współpracujące ze sworzniami osadzonymi w korpusie formy i dociskanymi sprężynami tworząc w ten sposób zapadki. Umożliwia to przy każdym otwieraniu  formy obrót płyty transportowej o 180°   w kierunku po sobie postępującym. Ponieważ droga otwierania formy jest ograniczona wymagane  jest jej maksymalne wykorzystanie. Płyta transportowa odsuwa się od gniazd na niezbędną tylko odległość a następnie jest wysuwana ze stempli formujących dolne części kształtek napisowych i klawiszy a potem obracana krzywką. Wtryskarka posiada kolanowy system zamykania formy stąd niezbędny jest zderzak mechaniczny, łamany na przegubie, podnoszony w chwili zamknięcia formy. Elementy ( sworznie ) napędzające wrzeciono poprzez krzywkę osadzone są w okrągłej płycie amortyzowanej wkładkami metalowogumowymi. Dzięki  temu dynamiczne obciążenia formy są w znacznej części wytłumione. Wewnątrz wrzeciona umieszczony jest wypychacz wlewka centralnego cofany przy zamykaniu formy sprężyną,

W drugiej z nabytych wtryskarek wykorzystano posiadane sterowanie hydrauliczne. Zastosowano spychanie wrzeciona wypychaczem hydraulicznym a napęd obrotowo-zwrotny o 180°  zębatką poruszaną siłownikiem hydraulicznym w formie. Zmniejszyła się awaryjność formy, drganie dynamiczne a znacznie wzrosła przestrzeń otwierania formy ( kontrola wypadania samoczynnego wlewków i klawiszy ). Zmniejszyła się także średnica wrzeciona przez co wzrosła przestrzeń robocza formy ( w przypadku obu wtryskarek płyta transportowa może mieć maksymalną średnicę 220 mm ) i możliwość zwiększenia ilości gniazd formujących.

Powyższe elementy konstrukcyjne formy, w zależności od wybranego sposobu napędu płyty transportowej, są w każdej formie takie same. Na Rys.l  przedstawiono wewnętrzne elementy, które w każdej formie w zależności od potrzebnych klawiszy są zmieniane.

Płyta transportowa na rysunku przedstawiona jest między I płaszczyzną otwierania formy, a II płaszczyzną spychania jej ze stempli   103, 106 + 107 + 108. Płyta ta składa się z elementów 110, 111, 116 i jest całkowicie symetryc­na względem osi obrotu. W dolnej części pokazane jest miejsce na sprężynowy spychacz wlewków. W górnej części płyty jest miejsce na zabierak wlewków osadzony w płycie 102. W   zależności od kruchości tworzywa sztucznego można stosować zabierak z podcięciem  lub trzpień zakończony kulką.

Układ chłodzenia przedniej części formy znajduje się w płycie nie uwidocznionej na rysunku. Tylna część formy chłodzona jest kanałami w płycie podporowej 101 oraz w wydrążonych stemplach z przegrodami 104 i uszczelnieniem 105. Wtrysk kształtek napisowych odbywa  się z podziału formy i doprowadzony jest do gniazd formujących przez przewężkę tunelową. Umożliwia to samoczynne oddzielenie i wypadnięcie wlewka po otwarciu formy. Tylna część kształtki   formowana  jest   stemplem,  który w   płaszczyźnie czołowej formuje "siatkę" ( drabinkę ) nośną wspierającą formowany napis. "Siatka" ta konieczna jest do doprowadzania tworzywa sztucznego w trakcie następującego później w drugim gnieździe wtrysku korpusu klawisza do zamkniętych cyfr liter lub znaków, czyli do każdego punktu klawisza. Siatka ta musi także zapobiegać deformacjom napisów w trakcie wypełniania drugiego gniazda. Sam napis formowany jest wkładką formującą stałą lub posiadającą jeszcze wymienną wewnętrzną wkładkę napisową 114, zabezpieczoną przed obrotem ( gdy jest okrągła ) lub niewłaściwym ustawieniem a w naszym przypadku także płytkę 113. We wkładce odwzorowany jest napis z dnem najczęściej kształtowym ( kulistym, cylindrycznym itd ). Napis ten można grawerować w formie dla cyfr, liter i znaków zakończonych promieniem równym połowie grubości. Natomiast przy wymaganiu ostrzejszego zakończenia tych znaków trzeba je wykonać na elektrodrążarce.

Konstrukcja stempla w szczególe formowania "siatki" nośnej jest bardzo istotnym zagadnieniem. Dla pojedynczych cyfr, liter i znaków o niezbyt małej wielkości można dobrać  zwykle uniwersalną "siatkę" nośną dla wszystkich potrzebnych napisów. Cyfry, litery i znaki bardzo małe lub podwójne wymagają zwykle wprowadzenia kilku stempli formujących różne "siatki" nośne i odpowiedniego przyporządkowania  dla nich wymiennych wkładek formujących same napisy. Dla skomplikowanych napisów, np. całych wyrazów lub kilku wyrazów, często możliwe jest tylko wykonanie stałych ( niewymiennych ) stempli i wkładek formujących napisy. Tym samym forma taka wytwarza tylko z góry zamierzony i niezmienny zestaw klawiszy. W ten sposób produkuje się stałe komplety klawiszy na dużych wtryskarkach do wtrysku  dwukolorowego.

Stempel formujący kształtkę napisową posiada mniejszy przekrój na pewnej wysokości tulei 116, znajdującej się w płycie transportowej. W tej tulei są na obwodzie wybrania tzw. "łezki", które utrzymują kształtkę napisową w płycie transportowej po wycofaniu stempli. Aby wysuwanie stempla nie uszkodziło kształtki napisowej ma ona trochę większy gabaryt niż stempel. Po otwarciu formy kształtka napisowa przeniesiona jest płytą transportową   naprzeciw gniazda formującego korpus klawisza. Przy zamykaniu formy stempel, w naszym przypadku składający się z trzech części: /106, 107, 108/, spycha kształtkę napisową z płyty i dociska do powierzchni czołowej wkładki formującej korpus klawisza. Z kierunku osiowego formy następuje wtrysk drugiego tworzywa sztucznego w innym kolorze, który przez przewężkę typową umieszczoną w tulei 116 wypeł­nia gniazdo formujące. Po otwarciu formy wypada wlewek wraz z klawiszami. Oczywiście  w czasie każdego zamknięcia formy następują równocześnie wtryski obu kolorów tworzywa sztucznego.

W Zakładach Elektronicznych ELWRO wykonano kilkanaście form wtryskowych dla sześciu typoszeregów klawiszy dwukolorowych dla różnego rodzaju klawiatur. Wymiary najmniejszych produkowanych klawiszy wynoszą 7×7 mm, a największy ma gabaryt 20×53 mm. Największa ilość klawiszy wytworzonych przy jednym cyklu pracy wynosi 20 przy ich wymiarze 10×16 mm. Wymagało to umieszczenia w  formie 20 par gniazd formujących na powierzchni ograniczonej średnicą 220 mm. Wydajność tej formy wynosi ok. 2500 klawiszy na godzinę. Opanowana technologia i konstrukcja form do wtrysku dwukolorowego w Z.E. ELWRO umożliwia łatwe jej wdrożenie w innych zakładach pracy.

 Zdzisław Filipowski

 Wróć na górę