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Spritzgussmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgussmaschine mit mindestens je einem doppeltwirkenden Formschliesszylinder und Spritzkolben-Antriebszylinder, deren sämtliche Hubräume über eine Steuereinrichtung betriebsmässig wechselweise an eine gemeinsame Druckmittelleitung und an eine Rückflussleitung zum Vorratsbehälter anschliessbar sind.
Bei derartigen Spritzgussmaschinen mit einem die Druckflüssigkeit liefernden Antriebsaggregat ist es üblich, zuerst den Formschliesszylinder an das Antriebsnetz anzuschliessen und nach dem vollständigen Schliessen der Form den Spritzkolben-Antriebszylinder mit Druckflüssigkeit zu versorgen und zu betätigen. Über einen Arbeitskolben wird sodann ein Stempel in den Pressraum geschoben. Insbesondere bei geringem Spritzgewicht, wenn die Kapazität der Spritzgussmaschine nicht zur Gänze ausgenützt ist, wird anfangs lediglich Spritzmaterial in Richtung zur Spritzdüse geschoben, ohne dass Verdichtungsarbeit geleistet wird. Nach Anstossen des aus Körnern bestehenden Materials an bereits verdichtete Materialreste von vorhergegangenen Spritzvorgängen bzw. an die Spritzdüse und vor der Düse angeordnete Verengungen zur Vorverdichtung und Erwärmung wird dieses verdichtet.
Hiebei ist lediglich eine Verdichtungsarbeit zu leisten. Erst nach der vollständigen Verdichtung und einem weiteren Vorschieben des Materialpfropfens beginnt der Spritzvorgang und der Eintritt des Materials in die Form, wozu ein grosser Druck notwendig ist.
Es vergeht nach dem Formschliessen eine wesentliche Totzeit, bis der eigentliche Spritzvorgang beginnt. Um diesen Zeitraum wird die Kapazität der Maschine vermindert. Zur Vermeidung dieser Verlustzeit sind Spritzgussmaschinen mit zwei unabhängig voneinander arbeitenden hydraulischen Antriebsnetzen entwickelt worden, von denen je eines den Antrieb des Formschliesszylinders und das zweite den Antrieb des Spritzkolben-Antriebszylinders übernimmt. Die Startzeiten der zwei Antriebszylinder sind so abgestimmt, dass bei dem vollständigen Schliessen der Form die Vorpressung und Verdichtung beendet ist und sofort gespritzt wird. Diese Maschinen benötigen jedoch zwei getrennte Antriebsnetze, bzw. eine Pumpe wesentlich grösserer Kapazität. Der Preis solcher Maschinen ist daher wesentlich höher als der Preis der Maschinen mit einem Antriebsnetz.
Eine andere bekannte Spritzgussmaschine, die gleichfalls mit einem einzigen Antriebsnetz arbeitet, verwendet einen an den Arbeitsraum des Spritzkolben-Antriebszylinders angeschlossenen Druckspeicher, aus welchem allein die Druckenergie für den Arbeitshub des Spritzkolbens entnommen wird. Auch eine solche Maschine arbeitet mit verhältnismässig grossem Zeitaufwand und ausserdem unwirtschaftlich, weil sie einen grossen Energieaufwand und Druckmittelverbrauch erfordert.
Alle diese Mängel werden bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Spritzgussmaschine mit der einleitend umrissenen Bauweise vermieden, indem der Rückhubraum des Formschliesszylinders und gegebenenfalls auch der Rückhubraum des Spritzkolben-Antriebszylinders mit dem Arbeitshubraum des Spritzkolben-Antriebszylinders über Verbindungsleitungen unter Zwischenschaltung der Steuereinrichtung zur Ausführung einer Synchronbewegung der Kolben beider Zylinder lediglich beim Schliesshub des Formschliesszylinders verbindbar ist, wobei gegebenenfalls Schalteinrichtungen zur Veränderung der zum Arbeitshubraum des Spritzkolben-Antriebszylinders geförderten Flüssigkeitsmenge vorgesehen sind.
Es wird nach der Erfindung bereits bei Beginn des Formschliessens die aus dem sich verkleinernden Rückhubraum des Formschliesszylinders austretende Druckflüssigkeit in den Arbeitsraum des SpritzkolbenAntriebszylinders übergeführt. Falls die Flüssigkeitsmenge nicht ausreicht, um bis zum Zeitpunkt der Formschliessung den Spritzkolben so weit vorzuschieben, dass der Stempel im Pressraum das Spritzmaterial spritzfertig verdichtet hat, wird auch die aus dem dabei sich verkleinernden Rückhubraum des Spritzkolben-Antriebszylinders austretende Flüssigkeit in die Verbindungsleitung und damit in den Arbeitsraum dieses Zylinders geleitet.
Dadurch wird erreicht, dass das hydraulische Antriebsnetz und damit die Druckflüssigkeitspumpe lediglich die Menge Druckflüssigkeit liefern muss, die nötig ist, um die Form zu schliessen, gleichzeitig jedoch ohne eine Mehrfördermenge und eine grössere Dimensionierung der Pumpe und des Netzes der Spritzkolben so weit vorgeschoben werden kann, dass sofort nach dem Formschliessen mit dem eigentlichen Spritzen begonnen wird. Die unproduktive Totzeit entfällt daher ohne einen wesentlichen maschinellen Mehraufwand. Lediglich die Pumpe wird während der Formschliesszeit um den durch Durchflusswiderstand und Reibung vergrösserten Druck stärker als bisher beansprucht.
Da der zum
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Spritzen benötigte Druck jedoch ein Vielfaches des zum Formschliessen benötigten ausmacht, die Pumpe jedoch für den Maximaldruck ausgelegt sein muss, bedeutet dies nur eine bessere Ausnützung der Pumpe.
Eine Mehrförderung wird durch die Serienschaltung der Druckräume vermieden, dadurch jedoch die Pumpenkapazität besser verwertet. Nach dem Schliessen der Form fallen die zusätzlichen Kräfte weg, so dass zum Spritzen wieder die volle Druckkapazität der Pumpe zur Verfügung steht.
Um die tatsächlich benötigte Druckflüssigkeit auch dann, wenn sie zwischen der in den beiden Rückhubräumen zur Verfügung stehenden Menge liegt, zu erhalten, sind entsprechend weiteren Erfindungmerkmalen zur Veränderung der zum Arbeitshubraum des Spritzkolben-Antriebszylinders geförderten Flüssigkeitsmenge die Verbindungsleitungen über die Steuereinrichtung mit der Rückflussleitung über eine Anschlussleitung verbindbar, wobei in der Anschlussleitung ein Drosselventil zur Veränderung des Durchströmquerschnittes vorgesehen ist. Die aus dem oder den Rückhubräumen kommende Druckflüssigkeit fliesst nur teilweise in den Arbeitsraum des Spritzkolben-Antriebszylinders. Ein Teil der Flüssigkeitsmenge fliesst über die zuschaltbare Leitung ab.
Dieser Teil und damit auch die in den Arbeitsraum fliessende Flüssigkeitsmenge kann durch das Drosselventil bestimmt werden. Dadurch ist es ermöglicht, den jeweils zweckentsprechenden Stempelvorschub im Zeitpunkt des Formschliessens leicht, sicher und wiederholbar einzustellen.
Zwecks Vergrösserung der zum Arbeitshubraum des Spritzkolben-Antriebszylinders geförderten Flüssigkeitsmenge ist nach einem weiteren Erfindungsmerkmal die Druckmittelleitung in an sich bekannter Weise über die Steuereinrichtung zusätzlich an den Arbeitshubraum des Spritzkolben-AntriebszyliDders anschliessbar.
Die erfindungsgemässe Spritzgussmaschine ist zum Spritzen aller spritzbaren Materialien, wie Metall, Kunststoff usw. verwendbar. Sie kann mit einem Stempel, einer Schnecke zur Vorplastifizierung oder andern im Spritzgussmaschinenbau bekannten Elementen und Zusätzen ausgestattet sein.
Die Erfindung ist an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne sich darauf zu beschränken.
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teile zweier Ausführungsvarianten.
Der Formschliesszylinder 1 weist zwei durch einen beweglichen Kolben 2, mit der mit dem beweglichen Formteil verbunden ist, getrennte Räume, u. zw. einen Arbeitshubraum 20 und einen Rückhubraum 21 auf.
Eine Steuereinrichtung 26 ist durch eine Leitung 8 mit dem Arbeitshubraum 20 und durch eine Leitung 9 mit dem Rückhubraum 21 des Formschliesszylinders 1 verbunden. Die Einrichtung zum Einspritzen des Materials weist einen Spritzkolben-Antriebszylinder 5 auf, dessen Kolben 6 das Pressgut mittels eines
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einrichtung 26 führmde Anschlussleitung 16, 18 enthält eine Drosselstelle, die als Durchflussregler 15 mit einem Drehschieber 24 ausgebildet ist.
Die Steuereinrichtung 26 enthält einen Verteilerschieber 7 zur Steuerung der Formschliesseinrichtung
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zeigen diese beiden Einrichtungen in. der Ausgangsstellung. In dieser Stellung ist die Verbindungsleitung durch den Schieber 7 abgeschlossen und damit auch der Schliesskolben 2 festgelegt. Über die zwischen den Schiebern 7 und 10 angeordneten Kanäle 13'und 14'ist die Druckmittelleitung 13 im Kurzschluss mit der Rückflussleitung 14 verbunden, wobei die Verbindungsleitung 11 gegen das Eindringen von Druckmittel gesperrt ist. Durch Verschieben des Verteilerschiebers 7 nach rechts (Fig. 1) wird der Kurzschluss unterbrochen. Das Druckmittel gelangt über die Leitung 8 in den Arbeitshubraum 20 des Formschliesszylinders 1.
Gleichzeitig wird die Verbindungsleitung 9 geöffnet, so dass das Druckmittel aus dem Rückhubraum 21
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des Zylinders 5 eindringende Druckflüssigkeit setzt gleichzeitig mit dem Vorschub des Kolbens 2 den Spritzkolben 6 in Bewegung, wodurch gleichzeitig mit dem Formschliessen ein Vorverdichten des Spritzmaterials bewirkt wird. Die Menge der aus dem Rückhubraum 21 in die Rückflussleitung 14 abfliessenden überschüssigen Druckflüssigkeit ist durch die gewählte Einstellung des Drehschiebers 24 bestimmt. Damit ergibt sich auch eine Regelung der in den Arbeitshubraum 22 eindringenden Druckmittelmenge und des Vorschubes des Spritzkolbens 6 bis zum Ende des Formschliessens.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsart der Einrichtung, in der lediglich die aus dem Rückhubraum 21 des Formschliesszylinders 1 verdrängte Druckflüssigkeit mit ihrer Gesamtmenge oder mit einem Teil derselben zur Ausführung des Verdichtungshubes des Spritzkolbens 6 herangezogen wird.
Die aus Fig. 2 ersichtliche Ausführungsform ist zu wählen, wenn die im Rückhubraum 21 befindliche Druckflüssigkeit für den Verdichtungshub des Spritzkolbens 6 nicht ausreicht. Es wird in diesem Falle die aus dem Rückhubraum 23 verdrängte Flüssigkeit über die Leitung 12 und eine Bohrung 19 des Schie-
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bers 10 in den Arbeitshubraum 22 des gleichen Zylinders 5 geführt, so dass eine wesentlich grössere Druck- flüssigkeitsmenge zur Verfügung steht und ein grösserer Vorschub erzielt werden kann. Hiebei kann die
Feineinstellung wieder mit Hilfe des Durchflussreglers 15 durch entsprechende Verstellung des Dreh- schiebers 24 erfolgen.
Nach Beendigung des Formschliessens, wenn also der bewegliche Formteil 3 (Fig. 1) am festen Formteil 4 zur Anlage gelangt, beginnt der eigentliche Spritzvorgang durch weitere Verschiebung des Spritzkolbens 6 nach links. Dabei wird Druckflüssigkeit aus der Leitung 13 nunmehr unmittelbar in die Leitung 11 eingeführt. Das Verschieben des Schiebers 10 kann von Hand aus oder automatisch, beispielsweise mechanisch durch eine Mitnahmenase am letzten Wegstück der Schliessform, elektromechanisch durch eine geeignete Kontaktauslösung beim Schliessen der Form oder durch einen Druckwächter, der den Anstieg des Druckes nach erfolgter Schliessung der Form ausnützt, erfolgen.
Nach Beendigung des Einspritzvorganges wird der Spritzkolben 6 durch Rückstellung des Schiebers 10 nach rechts zurückgezogen und nach einer Abkühlpause durch ein Verschieben des Verteilerschiebers 7 nach links die Schliessform geöffnet und das Stück herausgenommen. Die Schieber werden wieder in Mittelstellung gebracht und die Vorrichtung ist für den nächsten Spritzvorgang bereit.
Durch das gleichzeitige Formschliessen und Vorverdichten ist die Spritzkapazität einer sonst gleich aufgebauten Maschine um über 30% höher geworden, was einen ganz wesentlichen Wirtschaftsfaktor darstellt.
Ausser den beschriebenen Ausführungsbeispielen bestehen noch andere Ausführungsformen der erfindungsgemässen Spritzgussmaschine, die im Schutzbereich der Erfindung liegen. So können anders gestaltete Schieber verwendet werden oder es kann die Durchflussregelung anders ausgebildet sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Spritzgussmaschine mit mindestens je einem doppeltwirkenden Formschliesszylinder und Spritzkolben-Antriebszylinder, deren sämtliche Hubräume über eine Steuereinrichtung betriebsmässig wechselweise an eine gemeinsame Druckmittelleitung und an eine Rückflussleitung zum Vorratsbehälter anschliessbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückhubraum (21) des Formschliesszylinders (1) und gegebenenfalls auch der Rückhubraum (23) des Spritzkolben-Antriebszylinders (5) mit dem Arbeitshubraum (22) des Spritzkolben-Antriebszylinders (5) über Verbindungsleitungen (.
9, 11) unter Zwischenschaltung der Steuereinrichtung zur Ausführung einer Synchronbewegung der Kolben beider Zylinder lediglich beim Schliesshub des Formschliesszylinders verbindbar ist, wobei gegebenenfalls Schalteinrichtungen zur Veränderung der zum Arbeitshubraum (22) des Spritzkolben-Antriebszylinders (5) geförderten Flüssigkeitsmenge vorgesehen sind.