AT519591A2 - Spritzeinrichtung - Google Patents

Abstract

Spritzeinrichtung, die zum Spritzen eines ersten Materials in eine Kavität eines Spritzgusswerkzeugs ausgelegt ist, wobei die Spritzeinrichtung einen in einem Zylinder verlagerbaren Spritzkolben aufweist, der einen Spritzkolbenraum begrenzt und zum Fördern des ersten Materials aus dem Spritzkolbenraum in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs ausgelegt ist, und wobei die Spritzeinrichtung eine Misch- und/oder Dosieranlage aufweist, die zum Fördern des ersten Materials in den Spritzkolbenraum ausgelegt ist, wobei die Spritzeinrichtung einen in einem Zylinder verlagerbaren Druckregelkolben aufweist, der einen Kolbenraum begrenzt, welcher mit dem Spritzkolbenraum hydraulisch verbunden ist.

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Spritzeinrichtung, die zum Spritzen eines ersten Materials in eine Kavität eines Spritzgusswerkzeugs ausgelegt ist, wobei die Spritzeinrichtung einen in einem Zylinder verlagerbaren Spritzkolben aufweist, der einen Spritzkolbenraum begrenzt und zum Fördern des ersten Materials aus dem Spritzkolbenraum in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs ausgelegt ist, und wobei die Spritzeinrichtung eine Misch- und/oder Dosieranlage aufweist, die zum Fördern des ersten Materials in den Spritzkolbenraum ausgelegt ist. Die Erfindung betrifft ferner eine

Spritzanlage, umfassend eine derartige Spritzeinrichtung, ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Spritzeinrichtung, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Spritzanlage.

Derartige Spritzeinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei wird bspw. in Spritzanlagen, die eine solche Spritzeinrichtung umfassen, ein Material, bspw. ein Kunststoff, in die Kavität eines Spritzgusswerkzeugs eingespritzt, wobei mittels der oben beschriebenen Spritzeinrichtungen ein weiteres Material, bspw. ein Elastomer oder ein Silikon, in einem weiteren Schritt in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs gespritzt wird. Unter Spritzen eines Materials in eine Kavität wird im Rahmen dieser Erfindung sowohl unmittelbares Spritzen eines Materials in die Kavität, als auch mittelbares Spritzen eines Materials in die Kavität, bspw. unter Verwendung eines Verteilersystems, wie z.B. eines Kaltkanal-Angusssystems verstanden.

Dabei ist es bekannt, für besonders kleine Bauteile mehrere Kavitäten, bspw. 8 oder 16 identische Kavitäten in einem Spritzgusswerkzeug vorzusehen, die mittels eines mehrere aktiv gekühlte Kanäle aufweisenden, sogenannten Kaltkanal-Angusssystems durch Einspritzen der verschiedenen Materialien befüllt werden. Aufgrund der immer kleiner werdenden zu spritzenden Bauteile sinken auch die sogenannten Schussgewichte, d.h. die Materialmengen, die von den oben beschriebenen Spritzeinrichtungen jeweils in einem

Spritzvorgang in die Kavitäten des Spritzgusswerkzeugs eingespritzt werden. Es besteht dabei beispielsweise ein Bedarf, mit sogenannten Kleinspritzanlagen, die zum Spritzen besonders kleiner Bauteile ausgelegt sind, Schussgewichte im Bereich von etwa 0,01 bis 10g, insbesondere im Bereich von etwa 0,01 bis 2g realisieren zu können. Bei sogenannten Mehrkomponenten-Anwendungen, bei denen unterschiedliche Materialien an ein Bauteil angespritzt werden, weist ein Material häufig ein wesentlich geringeres Schussgewicht als das Hauptmaterial des zu spritzenden Bauteils auf.

Insbesondere bei der Anwendung im Bereich der Kleinspritzanlagen, die zum Spritzen von Klein- oder Kleinstbauteilen ausgelegt sind, hat es sich jedoch gezeigt, dass aufgrund der immer kleiner werden Bauteile eine zuverlässige Fertigung von Bauteilen in einer Mehrkomponenten-Fertigung nicht ohne weiteres realisierbar ist. Insbesondere dann, wenn ein sehr kleines Bauteil aus einem Hauptmaterial, bspw. aus einem harten Kunststoff, hergestellt werden soll, wobei dann an das Hauptmaterial ein kleiner Zusatzabschnitt aus einem weiteren Material, bspw. ein federnder Abschnitt aus einem Elastomer oder einem Silikon, angespritzt werden soll, hat sich gezeigt, dass aufgrund der kleinen Schussgewichte des anzuspritzenden Materials (Elastomer oder Silikon), welches oftmals ein Zwei-Komponenten-Material ist, mit den aus dem Stand der Technik bekannten Spritzeinrichtungen keine zufriedenstellenden Spritzergebnisse mit gleichbleibend guter Qualität realisierbar sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spritzeinrichtung bereitzustellen, welche es ermöglicht, auch kleine Bauteile mit geringen Schussgewichten auf zuverlässige und kostengünstige Art und Weise herzustellen.

Diese Aufgabe wird durch eine Spritzeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine derartige Spritzeinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Spritzeinrichtung einen in einem Zylinder verlagerbaren Druckregelkolben aufweist, der einen Kolbenraum begrenzt, welcher mit dem Spritzkolbenraum hydraulisch verbunden ist. Dabei ist es denkbar, dass eine Leitung, bspw. in Form einer Bohrung den Spritzkolbenraum und den Kolbenraum des Druckregelkolbens verbindet, wobei vorteilhafterweise ein Rückschlagventil in der Leitung angeordnet ist, das zum Spritzkolbenraum hin öffnet, d.h. dessen Auslass auf der Seite des Spritzkolbenraums angeordnet ist.

Eine erste vorteilhafte Weiterbildung der Spritzeinrichtung sieht vor, dass der Druckregelkolben zur Regelung des im Spritzkolbenraum herrschenden Drucks ausgelegt ist. Dabei ist es denkbar, dass der Druckregelkolben auch zum Befüllen des Spritzkolbenraums genutzt wird, wobei der Druckregelkolben zum Befüllen von einer Lage im Bereich seines oberen Totpunkts hin zu einer Lage im Bereich seines unteren Totpunkts verlagert wird, wobei im Kolbenraum des Druckregelkolbens befindliches Material in den Spritzkolbenraum gedrückt wird. Beim Befüllen des Spritzkolbenraums mittels des Druckregelkolbens kann dann der Druck im Spritzkolbenraum überwacht werden, wobei dieser Druck durch die Kraft, mit welcher der Druckregelkolben das zu spritzende Material in den Spritzkolbenraum drückt, geregelt werden kann. Alternativ dazu ist jedoch auch denkbar, dass das Befüllen des Spritzkolbenraums mittels der Misch- und/oder Dosieranlage erfolgt, wobei der Druckregelkolben in einer Zwischenlage zwischen seinem oberen und unteren Totpunkt verbleibt und durch eine relative Verlagerung des Druckregelkolbens lediglich eine Regelung des im Spritzkolbenraum herrschenden Drucks erfolgt. Durch die Regelung des im Spritzkolbenraum herrschenden Drucks kann eine gleichbleibend gute Qualität der gespritzten Bauteile erreicht werden, wobei ggf. auch eine weiter verbesserte Durchmischung bei Zwei-Komponenten-Materialien, welche von der Misch-und/oder Dosieranlage bereitgestellt werden können und die zuvor in einem Statikmischer vermischt werden können, erreicht werden kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Spritzeinrichtung sieht vor, dass die Misch- und/oder Dosieranlage zum Mischen und/oder Dosieren eines Zwei-Komponenten-Materials, insbesondere eines Zwei-Komponenten Silikons oder eines Zwei-Komponenten Elastomers ausgelegt ist. Dabei ist es denkbar, dass die beiden Komponenten des Zwei-Komponenten-Materials, bspw. eines Flüssigsilikons (liquid silicone rubber LSR), in zwei verschiedenen Fässern oder Kartuschen aufbewahrt werden und durch Schläuche der Misch- und/oder Dosieranlage zugeführt werden können, mit der die beiden Komponenten dann vermischt werden und dann über den Kolbenraum des Druckregelkolbens dem Spritzkolbenraum zugeführt werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Misch- und/oder Dosieranlage lediglich zum Dosieren eines Gummimaterials ausgelegt ist, wobei denkbar ist, dass das Gummimaterial dem Spritzkolbenraum der Spritzeinrichtung mittels eines Einpresskolbens als sogenannte "Puppe" strangförmig zugeführt wird.

Vorteilhafterweise ist ein Spritzkolbenantrieb vorgesehen, der zum Verlagern des Spritzkolbens ausgelegt ist. Als besonders bevorzugt hat es sich dabei erwiesen, wenn der Spritzkolbenantrieb einen pneumatischen Antrieb, einen hydraulischen Antrieb oder einen elektrischen Linearantrieb umfasst. Um eine besonders einfache Steuerung und/oder Regelung des Spritzkolbenantriebs realisieren zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Spritzkolbenantrieb als elektrischer Linearantrieb ausgebildet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Spritzeinrichtung sieht einen Druckregelkolbenantrieb vor, der zum Verlagern des Druckregelkolbens ausgelegt ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, wenn der Druckregelkolbenantrieb einen pneumatischen Antrieb, einen hydraulischen Antrieb oder einen elektrischen Linearantrieb umfasst. Um eine besonders einfache Steuerung und/oder Regelung des Druckregelkolbenantriebs realisieren zu können, hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn der Druckregelkolbenantrieb als elektrischer Linearantrieb ausgebildet ist.

Vorteilhafterweise ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die zur Ansteuerung des Druckregelkolbenantriebs basierend auf dem im Spritzkolbenraum herrschenden Druck ausgelegt ist. Dabei ist es denkbar, dass die Steuereinrichtung einen Signalausgang aufweist, der zur Ausgabe von Steuersignalen an den Spritzkolbenantrieb und an den Druckregelkolbenantrieb ausgelegt ist. Ferner ist es denkbar, dass die

Steuereinrichtung einen Signaleingang aufweist, der bspw. zum Empfang von Sensorsignalen ausgelegt ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Drucksensor vorgesehen, der zur Messung eines im Spritzkolbenraum herrschenden Drucks ausgelegt ist. Dabei ist es denkbar, dass die Messung des Drucks unmittelbar mittels eines im Spritzkolbenraum angeordneten Sensors erfolgt, wobei es auch denkbar ist, dass die Messung des im Spritzkolbenraum herrschenden Drucks bzw. des durch den Druckregelkolben eingestellten Drucks mittelbar durch Messung des Motorstroms eines den Druckregelkolben antreibenden elektrischen Linearantriebs erfolgt. Vorteilhafterweise weist der Drucksensor dabei einen Signalausgang auf, der zur Ausgabe von Messsignalen ausgelegt ist, wobei die Messsignale am Signaleingang von der Steuereinrichtung empfangen werden können. Vorteilhafterweise steuert die Steuereinrichtung den

Druckregelkolbenantrieb dann basierend auf den vom Drucksensor empfangenen Messsignalen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Spritzeinrichtung sieht vor, dass die Spritzeinrichtung eine Druckregel- und Dosiereinheit aufweist, wobei die Druckregel- und Dosiereinheit den Druckregelkolben und einen Anschluss für die Misch- und/oder Dosieranlage umfasst. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, wenn der Anschluss für die Misch- und/oder Dosieranlage und der Zylinder, in welchem der Druckregelkolben angeordnet ist, in einem Gehäuse angeordnet sind, so dass die Druckregel- und Dosiereinheit insgesamt als eine Einheit montiert und demontiert werden kann.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein erstes Rückschlagventil vorgesehen ist, das zwischen der Misch- und/oder Dosieranlage und dem Druckregelkolbenraum angeordnet ist, und wenn ein zweites Rückschlagventil vorgesehen ist, das zwischen dem Druckregelkolbenraum und dem Spritzkolbenraum angeordnet ist. Vorteilhafterweise weist das erste Rückschlagventil einen Einlass und einen Auslass auf, wobei der Einlass des ersten Rückschlagventils mit dem Anschluss der Druckregel- und Dosiereinheit für die Misch- und/oder Dosieranlage verbunden ist und wobei Auslass des ersten Rückschlagventils in den Druckregelkolbenraum mündet. Dabei ist es ferner möglich, dass das zweite Rückschlagventil ebenfalls einen Einlass und einen Auslass aufweist, wobei der Einlass des zweiten Rückschlagventils in den Druckregelkolbenraum mündet und wobei der Auslass des zweiten Rückschlagventils in den Spritzkolbenraum mündet.

Gemäß einer besonders robusten und kostengünstigen Weiterbildung der Spritzeinrichtung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das erste und das zweite Rückschlagventil als insbesondere federbelastete Kugelrückschlagventile ausgebildet sind. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Rückschlagventile als gesteuerte Rückschlagventile ausgebildet sind.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Spritzeinrichtung ist vorgesehen, dass der Spritzkolben und/oder der Druckregelkolben eine Radialdichtung aufweisen, die sich hin zum Spritzkolbenraum und/oder zum Druckregelkolbenraum radial konisch aufweitet. Mit einer derartigen konischen Radialdichtung kann die Standzeit im Bereich der Abdichtung des Spritzkolbens und/oder des Druckregelkolbens, sowie die Druckstabilität bei reduzierter Leckage, in vorteilhafter Weise erhöht werden, was insgesamt zu einer höheren Prozessstabilität führt. Vorteilhafterweise weitet sich die Radialdichtung dabei in einem Konuswinkel im Bereich von 12° bis 17°, insbesondere in einem Konuswinkel von 14,5° zu einer Längsachse des Spritzkolbens und/oder des Druckregelkolbens auf. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Radialdichtung an ihrer dem Spritzkolbenraum und/oder dem Druckregelkolbenraum zugewandten Seite eine Fase aufweist, die in einem Winkel von etwa 40 bis 50°, insbesondere in einem Winkel von 46° zu einer Stirnseite der Radialdichtung angeordnet ist.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner durch eine Spritzanlage, insbesondere eine Kleinspritzanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Eine derartige Spritzanlage umfasst eine Spritzeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, die zum Spritzen eines ersten Materials in eine Kavität eines Spritzgusswerkzeugs ausgelegt ist, und umfasst ferner eine zweite Spritzeinrichtung, die zum Spritzen eines zweiten Materials in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs ausgelegt ist. Somit kann mit der zweiten Spritzeinrichtung zunächst ein zweites Material eines Bauteils, bzw. ein Hauptmaterial aus einem harten Kunststoff in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs gespritzt werden, wobei dann mit der ersten Spritzeinrichtung ein kleiner Zusatzabschnitt aus einem ersten Material, bspw. ein federnder Abschnitt aus einem Elastomer oder einem Silikon, angespritzt werden kann.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15, insbesondere durch ein Verfahren zum Betreiben einer Spritzeinrichtung, insbesondere einer Spritzeinrichtung einer Kleinspritzanlage, wobei die Spritzeinrichtung einen in einem Zylinder verlagerbaren Spritzkolben aufweist, der einen Spritzkolbenraum begrenzt und zum Fördern eines ersten Materials aus dem Spritzkolbenraum in die Kavität eines

Spritzgusswerkzeugs ausgelegt ist, und wobei die Spritzeinrichtung eine Misch- und/oder Dosieranlage aufweist, die zum Fördern des ersten Materials in den Spritzkolbenraum ausgelegt ist, wobei die Spritzeinrichtung einen in einem Zylinder verlagerbaren Druckregelkolben aufweist, der einen Kolbenraum begrenzt, welcher mit dem Spritzkolbenraum hydraulisch verbunden ist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass beim Fördern des ersten Materials in den Spritzkolbenraum eine Druckregelung des im Spritzkolbenraum herrschenden Drucks durch aktives Verlagern des Druckregelkolbens erfolgt. Durch die Regelung des im Spritzkolbenraum herrschenden Drucks kann eine gleichbleibend gute Qualität der gespritzten Bauteile erreicht werden, wobei ggf. auch eine weiter verbesserte Durchmischung bei Zwei-Komponenten-Materialien, welche von der Misch- und/oder Dosieranlage bereitgestellt werden können und die zuvor in einem Statikmischer vermischt werden können, erreicht werden kann.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16, insbesondere durch ein Verfahren zum Betreiben einer Spritzanlage nach Anspruch 13. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst mit der zweiten Spritzeinrichtung das zweite Material in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs gespritzt wird und dass dann mit der ersten Spritzeinrichtung gemäß dem Verfahren nach Anspruch 14 das erste Material in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs gespritzt wird. Mit einem derartigen

Verfahren kann mit der zweiten Spritzeinrichtung der Spritzanlage ein zweites Material eines Bauteils, bspw. ein Hauptmaterial aus einem harten Kunststoff in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs gespritzt werden, wobei mit der ersten Spritzeinrichtung ein kleiner Zusatzabschnitt aus einem ersten Material, bspw. ein federnder Abschnitt aus einem Elastomer oder einem Silikon angespritzt werden kann.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung näher beschrieben und erläutert ist.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung;

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Grundteils der

Spritzeinrichtung gemäß Figur 1 ohne Druckregel- und Dosiereinheit;

Figur 3 eine schematische Darstellung einer Druckregel- und Dosiereinheit der erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung in Alleindarstellung;

Figur 4 einen Spritzkolben der Spritzeinrichtung gemäß Figur 1; und

Figur 5 eine Radialdichtung des Spritzkolbens gemäß Figur 4 in Alleindarstellung.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung 10 einer in den Figuren nicht gezeigten erfindungsgemäßen Spritzanlage, die zum Spritzen eines ersten Materials in eine Kavität eines in den Figuren ebenfalls nicht gezeigten Spritzgusswerkzeugs ausgelegt ist. Die Spritzeinrichtung 10 umfasst ein Grundteil 12 und eine Druckregel- und Dosiereinheit 14. Figur 2 zeigt das Grundteil 12 in Alleindarstellung ohne die Druckregel- und Dosiereinheit 14, wobei Figur 3 eine schematische Darstellung der Druckregel- und Dosiereinheit 14 in Alleindarstellung zeigt. Sich in den Figuren entsprechende Elemente und Bauteile sind mit den sich entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet.

Wie in den Figuren 1 bis 3 erkennbar ist, weist die Spritzeinrichtung 10 im Grundteil 12 einen in einem Zylinder 16 des Gehäuses 18 verlagerbaren Spritzkolben 20 auf, der einen Spritzkolbenraum 22 begrenzt und zum Fördern des ersten Materials aus dem Spritzkolbenraum 22 in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs ausgelegt ist. Die Spritzeinrichtung 10 weist ferner eine in den Figuren nicht gezeigte Misch-und/oder Dosieranlage auf, die zum Fördern des ersten Materials in den Spritzkolbenraum 22 ausgelegt ist. Die Misch-und/oder Dosieranlage ist zum Mischen und/oder Dosieren eines Zwei-Komponenten-Materials, insbesondere eines Zwei-

Komponenten Silikons oder eines Zwei-Komponenten Elastomers ausgelegt. Die beiden Komponenten des Zwei-Komponenten-Materials, bspw. eines Flüssigsilikons (liquid silicone rubber LSR), können dabei in zwei verschiedenen Fässern oder Kartuschen aufbewahrt werden und durch Schläuche der Misch-und/oder Dosieranlage zugeführt werden können, mit der die beiden Komponenten dann vermischt werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Misch- und/oder Dosieranlage lediglich zum Dosieren eines Gummimaterials ausgelegt ist, wobei denkbar ist, dass das Gummimaterial dem Spritzkolbenraum 22 der Spritzeinrichtung 10 mittels eines Einpresskolbens als sogenannte "Puppe" strangförmig zugeführt wird.

Die Druckregel- und Dosiereinheit 14 der Spritzeinrichtung 10 weist einen in einem Zylinder 24 des Gehäuses 26 der Druckregel- und Dosiereinheit 14 verlagerbaren Druckregelkolben 28 und einen Anschluss 30 für die Misch-und/oder Dosieranlage auf. Der Druckregelkolben 28 begrenzt einen Kolbenraum 32. Der Anschluss 30 für die Misch- und/oder Dosieranlage und der Zylinder 24, in welchem der Druckregelkolben 28 angeordnet ist, sind allesamt in dem einzelnen Gehäuse 26 angeordnet, so dass die Druckregel- und Dosiereinheit 14 insgesamt als eine Einheit am Grundteil 12 montiert und wieder demontiert werden kann.

Die Spritzeinrichtung 10 zeichnet sich insgesamt dadurch aus, dass der Kolbenraum 32 mit dem Spritzkolbenraum 22 hydraulisch durch einen Leitungsstrang 34 verbunden ist. Der

Druckregelkolben 28 ist dabei zur Regelung des im Spritzkolbenraum 22 herrschenden Drucks ausgelegt. Über den Anschluss 30 und über den Kolbenraum 32 des Druckregelkolbens 28 kann ein Zwei-Komponenten-Material von der Misch- und/oder Dosieranlage durch den Leitungsstrang 34, welcher einen Leitungsabschnitt 34a der Druckregel- und Dosiereinheit und einen Leitungsabschnitt 34b des Grundteils 12 aufweist, dem Spritzkolbenraum 22 zugeführt werden.

Figur 4 zeigt den Spritzkolben 20 der Spritzeinrichtung 10 gemäß Figur 1 in Alleindarstellung, wobei Figur 5 eine Radialdichtung 36 des Spritzkolbens 20 zeigt. Im vorliegenden Fall ist der Druckregelkolben 28 analog zum Spritzkolben 20 aufgebaut und weist ebenfalls eine entsprechende Radialdichtung 36 auf.

Die Radialdichtung 36 ist am dem Spritzkolbenraum 22 bzw. dem Druckregelkolbenraum 32 zugewandten Ende 38 des Spritzkolbens 20 in einer Ringnut 40 angeordnet. Ferner ist ein Stützring 42 vorgesehen, welcher ebenfalls in einer Ringnut 44 des Spritzkolbens 20 angeordnet ist. Die Radialdichtung 36 weitet sich hin zum Spritzkolbenraum 22 bzw. zum Druckregelkolbenraum 32 radial konisch in einem Konuswinkel 46 (vgl. Figur 5) im Bereich von 12° bis 17°, insbesondere in einem Konuswinkel von 14,5° zu einer Längsachse 48 des Spritzkolbens 20 auf. Auf ihrer dem Spritzkolbenraum 22 zugewandten Seite 50 weist die Radialdichtung 36 ferner eine Fase 52 auf, die in einem Winkel 54 von etwa 40 bis 50°, insbesondere in einem Winkel 54 von 46° zu einer Stirnseite 56 der Radialdichtung angeordnet ist.

Mit einer derartigen konischen Radialdichtung 36 kann die Standzeit im Bereich der Abdichtung des Spritzkolbens 20, sowie die Druckstabilität bei reduzierter Leckage, in vorteilhafter Weise erhöht werden, was insgesamt zu einer höheren Prozessstabilität führt.

Zurückkommend auf die Figuren 1 bis 3 weist die Spritzeinrichtung 10 in der Druckregel- und Dosiereinheit 14 zwei Rückschlagventile 58, 60 auf. Das erste Rückschlagventil 58 ist zwischen dem Anschluss 30 für die Misch- und/oder Dosieranlage und dem Druckregelkolbenraum 32 angeordnet, wobei das zweite Rückschlagventil 60 zwischen dem

Druckregelkolbenraum 32 und dem Spritzkolbenraum 22 angeordnet ist. Dabei weist das erste Rückschlagventil 58 einen Einlass 62 und einen Auslass 64 auf, wobei der Einlass 62 des ersten Rückschlagventils 58 mit dem Anschluss 30 der Druckregel- und Dosiereinheit 14 für die Misch- und/oder Dosieranlage verbunden ist und wobei der Auslass 64 des ersten Rückschlagventils 58 in den Druckregelkolbenraum 32 mündet.

Das zweite Rückschlagventil 60 weist ebenfalls einen Einlass 66 und einen Auslass 68 auf, wobei der Einlass 66 des zweiten Rückschlagventils 60 in den Druckregelkolbenraum 32 mündet und wobei der Auslass 68 des zweiten Rückschlagventils 60 in den Spritzkolbenraum 22 mündet.

Das erste und das zweite Rückschlagventil 58, 60 sind als federbelastete Kugelrückschlagventile ausgebildet und weisen demnach jeweils ein als Kugel ausgebildetes Ventilglied 70, 72 auf, das jeweils von einer Schraubenfeder 74, 76 gegen einen Ventilsitz (ohne Bezugszeichen) vorgespannt ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Rückschlagventile 58, 60 als gesteuerte Rückschlagventile ausgebildet sind.

Die Spritzeinrichtung 10 weist am Grundteil 12 einen Spritzkolbenantrieb 78 auf, der zum Verlagern des Spritzkolbens 20 ausgelegt ist und vorteilhafterweise als elektrischer Linearantrieb ausgebildet ist, wobei somit eine einfache Steuerung und/oder Regelung des Spritzkolbenantriebs 78 realisiert werden kann. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Spritzkolbenantrieb 78 pneumatisch oder hydraulisch ausgebildet ist.

Darüber hinaus weist die Spritzeinrichtung 10 an der Druckregel- und Dosiereinheit 14 einen Druckregelkolbenantrieb 80 auf, der zum Verlagern des Druckregelkolbens 28 ausgelegt ist und vorteilhafterweise ebenfalls als elektrischer Linearantrieb ausgebildet ist, wobei somit eine einfache Steuerung und/oder Regelung des Druckregelkolbenantriebs 80 realisiert werden kann. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Druckregelkolbenantrieb 80 pneumatisch oder hydraulisch ausgebildet ist.

Die Spritzeinrichtung 10 weist ferner eine Steuereinrichtung 82 (vgl. Figur 1) auf, die zur Ansteuerung des Druckregelkolbenantriebs 80 basierend auf dem im Spritzkolbenraum herrschenden Druck ausgelegt ist. Dabei ist es denkbar, dass die Steuereinrichtung 82 einen Signalausgang 84 aufweist, der zur Ausgabe von Steuersignalen an den Spritzkolbenantrieb 78 und an den Druckregelkolbenantrieb 80 ausgelegt ist. Ferner ist es denkbar, dass die Steuereinrichtung 82 einen Signaleingang 86 aufweist, der bspw. zum Empfang von Sensorsignalen ausgelegt ist.

Es ist ein Drucksensor 88 vorgesehen, der zur Messung eines im Spritzkolbenraum 22 herrschenden Drucks ausgelegt ist. Der Drucksensor 88 weist einen Signalausgang 90 auf, der zur Ausgabe von Messsignalen ausgelegt ist, wobei die Messsignale am Signaleingang 86 von der Steuereinrichtung 82 empfangen werden können. Vorteilhafterweise steuert die Steuereinrichtung 82 dann den Druckregelkolbenantrieb 80 basierend auf den vom Drucksensor 88 empfangenen Messsignalen. Dabei ist grundsätzlich denkbar, dass die Steuereinrichtung 82 eine zentrale Steuereinrichtung einer Spritzanlage ist oder mit einer solchen zentralen Steuereinrichtung zum Steuersignalaustausch verbunden ist.

Dabei ist es denkbar, dass die Messung des Drucks unmittelbar mittels eines im Spritzkolbenraum 22 angeordneten Drucksensors 88 erfolgt, wobei es alternativ oder ergänzend dazu auch denkbar ist, dass die Messung des im Spritzkolbenraum 22 herrschenden Drucks bzw. des durch den Druckregelkolben 28 eingestellten Drucks mittelbar durch Messung des Motorstroms des den Druckregelkolben 28 antreibenden elektrischen Linearantriebs 80 erfolgt.

Zum Befüllen des Spritzkolbenraums 22 vor einem Spritzvorgang ist es denkbar, dass der Druckregelkolben 28 zum Befüllen des Spritzkolbenraums 22 genutzt wird, wobei der Druckregelkolben 28 zum Befüllen des Spritzkolbenraums 22 von einer Lage im Bereich seines oberen Totpunkts hin zu einer Lage im Bereich seines unteren Totpunkts verlagert wird, wobei im Kolbenraum 32 des Druckregelkolbens 28 befindliches Material, das zuvor von der Misch- und/oder Dosieranlage in den Druckregelkolbenraum 32 gefördert wurde, in den Spritzkolbenraum 22 gedrückt wird. Beim Befüllen des Spritzkolbenraums 22 mittels des Druckregelkolbens 28 kann dann der Druck im Spritzkolbenraum 22 durch den Sensor 88 überwacht werden, wobei dieser Druck dann durch die Kraft, mit welcher der Druckregelkolben 28 das zu spritzende Material in den Spritzkolbenraum drückt, geregelt werden kann, indem die vom Druckregelkolbenantrieb 80 auf den Druckregelkolben 28 wirkende Kraft geregelt wird.

Alternativ dazu ist jedoch auch denkbar, dass das eigentliche Befüllen des Spritzkolbenraums 22 mittels der Misch- und/oder Dosieranlage erfolgt, wobei der Druckregelkolben 28 in einer Zwischenlage zwischen seinem oberen und unteren Totpunkt verbleibt und durch eine relative Verlagerung des

Druckregelkolbens 28, die wiederum durch den

Druckregelkolbenantrieb 80 hervorgerufen wird, lediglich eine Regelung des im Spritzkolbenraum 22 herrschenden Drucks erfolgt.

Durch die Regelung des im Spritzkolbenraum 22 herrschenden Drucks kann eine gleichbleibend gute Qualität der gespritzten Bauteile erreicht werden, wobei auch eine verbesserte Durchmischung bei Zwei-Komponenten-Materialien, welche von der Misch- und/oder Dosieranlage bereitgestellt werden können, erreicht werden kann.

Zum Spritzen des im Spritzkolbenraum 22 befindlichen Materials weist die Spritzeinrichtung 10 einen Spritzkanal 92 auf, der vom Spritzkolbenraum 22 zu einer Spritzdüse 94 führt, welche mit einer in den Figuren nicht dargestellten Düsennadel verschließbar ist, die durch einen bspw. pneumatischen Düsennadelantrieb 96 angetrieben werden kann. Beim Spritzvorgang wird der Spritzkolben 20 vom Spritzkolbenantrieb 78 angetrieben und in Richtung des Pfeils 98 verfahren, wobei das im Spritzkolbenraum 22 befindliche Material durch den Spritzkanal 92 und die Spritzdüse 94 unter hohem Druck mittelbar oder unmittelbar in eine Kavität eines Spritzgusswerkzeugs gedrückt wird. Die Verwendung einer Spritzdüse 94 ist nicht zwingend erforderlich, da bei Verwendung eines Angusssystems auch der Einsatz einer sogenannten "Tauchdüse" denkbar ist.

Insgesamt kann eine Spritzeinrichtung 10 bereitgestellt werden, mit der durch die Regelung des im Spritzkolbenraum 22 herrschenden Drucks eine gleichbleibend gute Qualität der gespritzten Bauteile auch bei sehr kleinen Bauteilgrößen erreicht werden kann.

Claims (16)

1. Patentansprüche

   1. Spritzeinrichtung (10), die zum Spritzen eines ersten Materials in eine Kavität eines Spritzgusswerkzeugs ausgelegt ist, wobei die Spritzeinrichtung (10) einen in einem Zylinder (16) verlagerbaren Spritzkolben (20) aufweist, der einen Spritzkolbenraum (22) begrenzt und zum Fördern des ersten Materials aus dem Spritzkolbenraum (22) in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs ausgelegt ist, und wobei die Spritzeinrichtung (10) eine Misch-und/oder Dosieranlage aufweist, die zum Fördern des ersten Materials in den Spritzkolbenraum (22) ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzeinrichtung (10) einen in einem Zylinder (24) verlagerbaren Druckregelkolben (28) aufweist, der einen Kolbenraum (32) begrenzt, welcher mit dem Spritzkolbenraum (22) hydraulisch verbunden ist.
2. 2. Spritzeinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Druckregelkolben (28) zur Regelung des im Spritzkolbenraum (22) herrschenden Drucks ausgelegt ist.
3. 3. Spritzeinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Misch- und/oder Dosieranlage zum Mischen und/oder Dosieren eines Zwei-Komponenten-Materials, insbesondere eines Zwei-Komponenten Silikons oder eines Zwei-Komponenten Elastomers ausgelegt ist.
4. 4. Spritzeinrichtung (10) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Spritzkolbenantrieb (78) vorgesehen ist, der zum Verlagern des Spritzkolbens (20) ausgelegt ist.
5. 5. Spritzeinrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei der Spritzkolbenantrieb (78) einen pneumatischen Antrieb, einen hydraulischen Antrieb oder einen elektrischen Linearantrieb umfasst.
6. 6. Spritzeinrichtung (10) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Druckregelkolbenantrieb (80) vorgesehen ist, der zum Verlagern des Druckregelkolbens (28) ausgelegt ist.
7. 7. Spritzeinrichtung (10) nach Anspruch 6, wobei der Druckregelkolbenantrieb (80) einen pneumatischen Antrieb, einen hydraulischen Antrieb oder einen elektrischen Linearantrieb umfasst.
8. 8. Spritzeinrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7, wobei eine Steuereinrichtung (82) vorgesehen ist, die zur Ansteuerung des Druckregelkolbenantriebs (80) basierend auf dem im Spritzkolbenraum (22) herrschenden Druck ausgelegt ist.
9. 9. Spritzeinrichtung (10) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Drucksensor (88) vorgesehen ist, der zur Messung eines im Spritzkolbenraum (22) herrschenden Drucks ausgelegt ist.
10. 10. Spritzeinrichtung (10) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spritzeinrichtung (10) eine Druckregel- und Dosiereinheit (14) aufweist, wobei die Druckregel- und Dosiereinheit (14) den Druckregelkolben (28) und einen Anschluss (30) für die Misch- und/oder Dosieranlage umfasst.
11. 11. Spritzeinrichtung (10) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein erstes Rückschlagventil (58) vorgesehen ist, das zwischen der Misch- und/oder Dosieranlage und dem Druckregelkolbenraum (32) angeordnet ist, und wobei ein zweites Rückschlagventil (60) vorgesehen ist, das zwischen dem Druckregelkolbenraum (32) und dem Spritzkolbenraum (22) angeordnet ist.
12. 12. Spritzeinrichtung (10) nach Anspruch 11, wobei das erste und das zweite Rückschlagventil (58, 60) als Kugelrückschlagventile ausgebildet sind.
13. 13. Spritzeinrichtung (10) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Spritzkolben (20) und/oder der Druckregelkolben (28) eine Radialdichtung (36) aufweisen, die sich hin zum Spritzkolbenraum (22) und/oder zum Druckregelkolbenraum (32) radial konisch aufweitet.
14. 14. Spritzanlage, insbesondere Kleinspritzanlage, mit einer Spritzeinrichtung (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, die zum Spritzen eines ersten Materials in eine Kavität eines Spritzgusswerkzeugs ausgelegt ist, und mit einer zweiten Spritzeinrichtung, die zum Spritzen eines zweiten Materials in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs ausgelegt ist.
15. 15. Verfahren zum Betreiben einer Spritzeinrichtung (10), insbesondere einer Spritzeinrichtung einer Kleinspritzanlage, weiter insbesondere einer Spritzeinrichtung (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Spritzeinrichtung (10) einen in einem Zylinder (16) verlagerbaren Spritzkolben (20) aufweist, der einen Spritzkolbenraum (22) begrenzt und zum Fördern eines ersten Materials aus dem Spritzkolbenraum (22) in die Kavität eines Spritzgusswerkzeugs ausgelegt ist, und wobei die Spritzeinrichtung (10) eine Misch- und/oder Dosieranlage aufweist, die zum Fördern des ersten Materials in den Spritzkolbenraum (22) ausgelegt ist, wobei die Spritzeinrichtung (10) einen in einem Zylinder (24) verlagerbaren Druckregelkolben (28) aufweist, der einen Kolbenraum (32) begrenzt, welcher mit dem Spritzkolbenraum (22) hydraulisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass beim Fördern des ersten Materials in den Spritzkolbenraum (22) eine Druckregelung des im Spritzkolbenraum (22) herrschenden Drucks durch aktives Verlagern des Druckregelkolbens (28) erfolgt.
16. 16. Verfahren zum Betreiben einer Spritzanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst mit der zweiten Spritzeinrichtung das zweite Material in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs gespritzt wird und dass dann mit der ersten Spritzeinrichtung (10) gemäß dem Verfahren nach Anspruch 15 das erste Material in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs gespritzt wird.