AT520594B1

AT520594B1 - Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine

Info

Publication number: AT520594B1
Application number: ATA50936/2017A
Authority: AT
Inventors: Ing Dipl (Fh) Günter Schott; Ing Florian Porod Dipl
Original assignee: Engel Austria Gmbh
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2019-10-15
Also published as: CN109747126A; US20190134869A1; DE102018127538B4; US10981312B2; DE102018127538A1; CN109747126B; AT520594A1

Abstract

Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine mit einem Plastifizierzylinder (21), welcher eine Rille aufweist, und einem Trägerteil (11), welches eine Ausnehmung aufweist, wobei der Plastifizierzylinder (21) in der Ausnehmung angeordnet ist, wobei der Plastifizierzylinder (21) wenigstens zwei Rillen aufweist, welche axial voneinander beabstandet sind, und dass wenigstens zwei Eingriffselemente vorgesehen sind, welche in die wenigstens zwei Rillen (1) eingreifen, um eine formschlüssige Verbindung zwischen Plastifizierzylinder (21) und Trägerteil (11) herzustellen, wodurch eine axiale Bewegung des Plastifizierzylinders (21) relativ zum Trägerteil (11) gehemmt ist.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine mit einem Plastifizierzylinder und einem Trägerteil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

[0002] Formgebungsmaschinen können bevorzugt Spritzgießmaschinen sein, aber auch Spritzpressen, Pressen oder dergleichen sind denkbar.

[0003] Ein Plastifizierzylinder wird auch als Massezylinder bezeichnet.

[0004] Der erforderliche Spritzdruck beispielsweise bei einem Spritzgießprozess kann dadurch erreicht werden, dass eine Plastifizierschnecke mit großer Kraft in den Plastifizierzylinder gepresst wird und somit den erforderlichen Druck auf den Massenpolster ausübt. Durch diese Kraft wird der Plastifizierzylinder auf Zug beansprucht und es entsteht eine Dehnung in axialer Richtung. Dies macht eine Verriegelung des Plastifizierzylinders relativ zu einem Trägerteil notwendig.

[0005] Diese Verriegelung kann durch eine Rille und ein Eingriffselement erreicht werden, welche eine axiale Bewegung des Plastifizierzylinders relativ zum Trägerteil verhindert.

[0006] Bei bekannten Ausführungsformen des Standes der Technik, wie beispielsweise in der EP 0314942 A1 gezeigt, wird am Plastifizierzylinder eine Rille ausgeführt. Diese Rille wird meistens als einseitige Fräsung (bzw. Ausbildung einer Nut, welche sich in einem rechten Winkel zur Achse des Plastifizierzylinders erstreckt) gefertigt. In diese Nut bzw. Rille wird anschließend ein Eingriffselement eingeführt, welches durch eine Negativform zur Rille bzw. Nut in den Plastifizierzylinder bzw. die Rille eingreift und somit eine formschlüssige Verbindung zwischen Eingriffselement und Plastifizierzylinder herstellt. Dieses Eingriffselement wird wiederum durch ein Befestigungsmittel am Trägerteil montiert und somit eine axiale Bewegung des Plastifizierzylinders relativ zum Trägerteil gehemmt. Ein solches Befestigungsmittel, welches das Eingriffselement am Trägerteil befestigt, kann beispielsweise als Schraubenverbindung ausgeführt sein.

[0007] Weitere aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen gehen aus der JP H0580726 U, der DD 255128 A1 und der DE 3605219 A1 hervor.

[0008] Da in den meisten Fällen ein Innendurchmesser des Plastifizierzylinders bei der Dimensionierung festgelegt ist, weil aufgrund einer vorgegebenen Einspritzkapazität und eines vorgegebenen Einspritzdruckes der inneren Durchmesser definiert ist, kann bei der Ausgestaltung einer solchen Rille nur noch der Außendurchmesser des Plastifizierzylinders verändert werden. Da es gilt, die Baulänge einer solchen Verbindung zwischen Plastifizierzylinder und Trägerteil möglichst gering zu halten, ist es im Stand der Technik bekannt und geläufig, eine einzige Rille auszuführen. So werden die Außendurchmesser des Plastifizierzylinders zunehmend größer gewählt bzw. die Materialien, welche für einen Plastifizierzylinder verwendet werden, zunehmend teurer, da sie höheren Belastungen standhalten müssen, da die Einspritzdrücke und Einspritzkapazitäten stetig steigen.

[0009] Nachteilig dabei ist, dass immer höhere Fertigungskosten entstehen, da die Außendurchmesser steigen und ein erhöhter Materialaufwand erforderlich ist und/oder Materialien zum Einsatz kommen, welche einer erhöhten Belastung ausgesetzt werden können, welche wiederum einen höheren Kostenaufwand bedeuten. Eine weitere Alternative ist die Verwendung der bisher bekannten Materialien und eine aufwendige Nachbehandlung dieser durch Verfahren zur Erhöhung der Belastbarkeit. Diese Verfahren bedeuten jedoch auch wieder einen erhöhten Kostenaufwand.

[0010] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einspritzeinheit und ein Verfahren zur Herstellung eines Plastifizierzylinders anzugeben, die gegenüber dem Stand der Technik einen geringeren Außendurchmesser bei zumindest annähernd gleichbleibender Einspritzkraft und/oder Einspritzkapazität aufweist.

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Patentamt [0011] Hinsichtlich der Einspritzeinheit wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dies geschieht, indem der Plastifizierzylinder wenigstens zwei Rillen aufweist, welche axial voneinander beabstandet sind und dass wenigstens zwei Eingriffselemente vorgesehen sind, welche in die wenigstens zwei Rillen eingreifen, um eine formschlüssige Verbindung zwischen Plastifizierzylinder und Trägerteil herzustellen, wodurch eine axiale Bewegung des Plastifizierzylinders relativ zum Trägerteil gehemmt ist, wobei die wenigstens zwei Rillen gemeinsam an einer von der Einspritzseite des Plastifiziezylinders abgewandten Seite des Trägers angeordnet sind.

[0012] An und für sich sind Fachleute bestrebt, die Baulänge von Formgebungsmaschinen so kurz wie möglich zu halten. Es hat sich aber herausgestellt, dass durch die Verringerung des Außendurchmessers, die durch die zweite Rille erreicht werden kann, die Vorteile (beispielsweise in Bezug auf den Materialaufwand) überwiegen.

[0013] Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.

[0014] In der vorliegenden Offenbarung ist die Formulierung „dass eine erste Größe X zu einer zweiten Größe Y in einem Verhältnis von Z steht“ so zu verstehen, dass gilt „X:Y=Z“.

[0015] Entsprechend ist die Formulierung „dass eine erste Größe X zu einer zweiten Größe Y in einem Verhältnis von 7.^ bis 7\ steht“ als Bereich zu verstehen, für den gilt „X:Y=Z₁ bis X:Y=Z₂“.

[0016] Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Eingriffselemente durch wenigstens zwei Halbschalen ausgebildet sind. Es kann des Weiteren auch vorgesehen sein, dass mehrere Schalen als nur zwei am Umfang der wenigstens zwei Rillen eingreifen. Durch eine Teilung der Schalen bzw. Eingriffselemente ist eine einfache Montage bzw. Demontage des Eingriffselementes am Plastifizierzylinder möglich.

[0017] Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei Rillen am Plastifizierzylinder teilweise oder vollständig umlaufend ausgebildet sind. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die wenigstens zwei Eingriffselemente zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umlaufend in die wenigstens zwei Rillen eingreifen.

[0018] In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist es vorgesehen, dass wenigstens eine der wenigstens zwei Rillen einen Rillenquerschnitt, wenigstens zwei Rillenflanken und einen Rillengrund aufweist, wobei die wenigstens zwei Rillenflanken im Rillenquerschnitt betrachtet jeweils mit wenigstens einer Übergangskrümmung in den Rillengrund übergehen und wobei der Rillengrund im Rillenquerschnitt zumindest teilweise als Krümmung ausgebildet ist, wobei sich die Krümmung des Rillengrundes von den Übergangskrümmungen der Rillenflanken unterscheidet. Bei der Gestaltung des Querschnittes der Rille kann eine relativ geringe Tiefe der Rille und relativ große Krümmungen für die Übergänge von den Flanken in den Rillengrund erreicht werden, was an und für sich gegensätzliche Anforderungen darstellen. Der Effekt der Erfindung - nämlich die Verringerung des Außendurchmessers - kann dadurch noch weiter verstärkt werden.

[0019] Denn die verringerte Tiefe verringert den Einfluss des Einschnittes, den die zumindest eine Rille darstellt. Die Krümmungen verringern die Kerbwirkung. Insgesamt ergeben sich unter der Einwirkung von Zug- oder Druckkräften im Bereich der zumindest einen Rille an dem Plastifizierzylinder verringerte Spannungen. Dadurch kann Material eingespart und/oder es können höhere zulässige Belastungen des Plastifizierzylinders erreicht werden.

[0020] Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass ein Radius eines gedachten Krümmungskreises an wenigstens einer Stelle der Krümmung des Rillengrundes einen von einem Radius eines gedachten Krümmungskreises an wenigstens einer Stelle der Übergangskrümmungen der Übergänge der verschiedenen, endlichen Wert größer Null aufweist.

[0021] Vorteilhaft kann auch vorgesehen sein, dass zumindest eine erste der wenigstens zwei Rillenflanken in Bezug auf eine Oberfläche des Plastifizierzylinders einen Winkel von 70° bis 170°, vorzugsweise 80° bis 160° aufweist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass dieser

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Winkel 90° bzw. rechtwinklig oder 130° bis 140° auf die Oberfläche des Plastifizierzylinders ausgeführt ist. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass eine zweite der wenigstens zwei Rillenflanken in Bezug auf eine Oberfläche des Plastifizierzylinders einen Winkel von 70° bis 110°, vorzugsweise 80° bis 100° aufweist und besonders bevorzugt 90° aufweist.

[0022] Es kann auch besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass mehrere Rillen mit einer solchen Rillengeometrie nebeneinander vorgesehen sind und zueinander einen Abstand aufweisen, welcher wenigstens einer Rillenbreite entsprechen kann, vorzugsweise der doppelten oder vierfachen Rillenbreite. Die Anzahl der benötigten Rillen kann mit Hilfe der Rillentiefe (Flankenlänge oder auch der Berührungslänge zwischen dem Plastifizierzylinder und dem Eingriffselement) der zu übertragenden Kräfte und der maximal zulässigen Spannung aufgrund der verwendeten Werkstoffe berechnet werden. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der Außendurchmesser des Plastifizierzylinders zu der Rillentiefe in einem Verhältnis von 6 bis 18 steht, vorzugsweise in einem Verhältnis von 8 bis 16 und besonders bevorzugt in einem Verhältnis von 10 bis 14. Es kann auch vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Außendurchmesser des Plastifizierzylinders zum Rillengrunddurchmesser in einen Verhältnis von 1 bis 1,5 steht, vorzugsweise in einem Verhältnis von 1,1 bis 1,3 steht. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Außendurchmesser des Plastifizierzylinders zur Rillenbreite in einem Verhältnis von 4 bis 11 steht, vorzugsweise in einem Verhältnis von 6 bis 9 steht.

[0023] In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann es vorgesehen sein, dass der Außendurchmesser des Plastifizierzylinders zu einer Teilung der wenigstens zwei Rillen zueinander in einem Verhältnis von 3 bis 8 steht, vorzugsweise in einem Verhältnis von 4,5 bis 6,5 steht. Dabei gibt die Teilung das Maß an, das zwischen zumindest zwei Rillen vorhanden ist und bei dem sich ein Merkmal der Rille (periodisch) wiederholt.

[0024] Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass wenigstens eine Übergangskrümmung der wenigstens zwei Rillenflanken tangential in die Krümmung des Rillengrundes übergeht. Eine Tangente ist hier so zu verstehen, dass eine gedachte Gerade im Punkt des Überganges normal zu der gedachten Linie des Übergangspunktes zu dem Mittelpunkt der Krümmung steht. Diese Gerade bildet wiederum die Tangente, welche normal zur gedachten Geraden des Übergangspunktes der Krümmung des Rillengrundes und dessen Mittelpunktes steht. Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Übergangskrümmungen der wenigstens zwei Rillenflanken tangential in den Rillengrund bzw. die Krümmung des Rillengrundes übergeht.

[0025] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Übergangskrümmungen als Übergangsradien ausgebildet sind. Es kann dabei vorzugsweise vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Übergangsradius einer ersten Rillenflanke zu wenigstens einem Übergangsradius einer zweiten Rillenflanke der wenigstens zwei Rillenflanken in einem Verhältnis von 0,1 bis 1 steht, bevorzugt in einem Verhältnis von 0,2 bis 0,8 steht und besonders bevorzugt in einem Verhältnis von 0,55 bis 0,65 steht.

[0026] So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, wenn durch eine Rillenflanke eine Zugkraft in den Plastifizierzylinder eingeleitet wird und durch die andere Rillenflanke eine Druckkraft in den Plastifizierzylinder eingeleitet wird, der wenigstens eine Übergangsradius der Zugseite kleiner ausgeführt ist als der wenigstens eine Übergangsradius der Druckseite. Dabei verfügt die Rillenflanke, an der eine Druckkraft ausgeübt wird, über den Übergangsradius der Zugseite, da aufgrund der Druckkraft an der Rillenflanke ein Biegemoment entsteht, welches am Rillengrund bzw. genauer gesagt am Übergangsradius eine Zugkraft zur Folge hat. In gleicher Weise verfügt die Rillenflanke, auf die eine Zusgspannung ausgeübt wird, über den Übergangsradius der Druckseite.

[0027] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein Außendurchmesser des Plastifizierzylinders zu dem wenigstens einen Übergangsradius einer ersten Rillenflanke der wenigstens zwei Rillenflanken in einem Verhältnis von 20 bis 50 steht, vorzugsweise in einem Verhältnis von 30 bis 40 steht.

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Patentamt [0028] Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Außendurchmesser des Plastifizierzylinders zu dem wenigstens einen Übergangsradius einer zweiten Rillenflanke der wenigstens zwei Rillenflanken in einem Verhältnis von 15 bis 30 steht, vorzugsweise in einem Verhältnis von 19 bis 23 steht.

[0029] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Krümmung des Rillengrundes als Radius ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Verhältnis zwischen dem Größeren der Menge wenigstens eines Übergangsradius einer ersten Rillenflanke und wenigstens eines Übergangsradius einer zweiten Rillenflanke einerseits und dem Wert des Radius des Rillengrundes andererseits 0,25 bis 0,8 beträgt, bevorzugt 0,35 bis 0,5 beträgt, besonders bevorzugt 0,38 bis 0,45 beträgt. So haben Versuche der Anmelderin gezeigt, dass das Vorsehen eines größeren Radius des Rillengrundes in Bezug auf die Radien der wenigstens zwei Rillenflanken und deren Übergänge zum Rillengrund eine optimale Krafteinleitung im Plastifizierzylinder bewirkt.

[0030] Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass ein Außendurchmesser des Plastifizierzylinders zu dem Radius des Rillengrundes in einem Verhältnis von 5 bis 20 steht, vorzugsweise in einem Verhältnis von 7 bis 10 steht.

[0031] Vorzugsweise ist auch vorgesehen, dass der Radius des Rillengrundes einen von den Übergangsradien der Übergänge verschiedenen, endlichen Wert größer Null aufweist.

[0032] Hinsichtlich eines Verfahrens zur Herstellung eines Plastifizierzylinders, kann ein solches folgende Schritte aufweisen:

[0033] - Festlegen einer gewünschten Zug- oder Druckkraft, welche mit dem Plastifizierzylinder zerstörungsfrei übertragbar ist, [0034] - Auswahl eines geeigneten Materials für den Plastifizierzylinder, [0035] - Bestimmung einer geeigneten Rillengeometrie, bei welcher die zumindest eine Rille einen Rillenquerschnitt, wenigstens zwei Rillenflanken und einen Rillengrund aufweist, wobei die wenigstens zwei Rillenflanken im Rillenquerschnitt betrachtet jeweils mit wenigstens einer Übergangskrümmung in den Rillengrund übergehen, wobei der Rillengrund im Rillenquerschnitt zumindest teilweise als Krümmung ausgebildet ist, wobei sich die Krümmung des Rillengrundes von den Übergangskrümmungen der Rillenflanken unterscheidet, [0036] - Bestimmung des sich aufgrund der gewünschten Zug- oder Druckkraft des ausgewählten Materials und der bestimmten Rillengeometrie ergebenden minimalen Außendurchmessers des Plastifizierzylinders, zumindest im Bereich der Befestigung des Plastifizierzylinders an einem Trägerteil, [0037] - Fertigen des Plastifizierzylinders mit dem bestimmten Außendurchmesser und der bestimmten Rillengeometrie aus dem bestimmten Material.

[0038] Unter einer zerstörungsfreien Übertragung der Zug- oder Druckkraft ist hierbei nicht nur eine Übertragung der Kräfte zu verstehen, bei der noch kein Gebrechen des Plastifizierzylinders oder der Eingriffselemente auftritt, sondern auch eine Übertragung, bei der keine bleibenden bzw. keine plastischen Verformungen des Plastifizierzylinders oder der wenigstens zwei Eingriffselemente auftritt. Vorzugsweise kann hierbei auch eine Dauerfestigkeit des Plastifizierzylinders oder der Eingriffselemente verstanden werden.

[0039] Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der Plastifizierzylinder einem Beschichtungsverfahren unterzogen wird. Durch ein solches Beschichtungsverfahren kann bei der Herstellung eines Plastifizierzylinders die Oberfläche dieses auf den Einsatz vorbereitet werden. So kann eine Oberfläche vor Korrosion geschützt werden oder beispielsweise gegen Beschädigung wie Kratzer robuster gestaltet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass auf ein Grundmaterial ein artfremder Werkstoff durch Auftragsschweißen aufgebracht wird.

[0040] Vorzugsweise kann auch vorgesehen sein, dass der Plastifizierzylinder einem Verfahren

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Patentamt zur Veränderung der Stoffeigenschaften unterzogen wird. So wird hier rein beispielhaft auf ein Verfahren, wie das Nitrieren oder die Verwendung von Legierungen verwiesen.

[0041] Es kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass der Plastifizierzylinder mittels eines Umformverfahrens hergestellt wird. So kann es bei einer beispielhaften Ausführungsform vorteilhaft sein, wenn der Plastifizierzylinder durch ein Schmiedeverfahren hergestellt wird. Auch das Festwalzen, der Beschuss mit Kugeln oder das Nageln kann der Oberfläche des Plastifizierzylinders besonders günstige Härte- und/oder Festigkeitseigenschaften verleihen. Diese Behandlung(en) kann bzw. können bei unterschiedlichen Temperaturen (zum Beispiel Umgebungstemperatur oder Werkstücktemperatur) durchgeführt werden.

[0042] Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Plastifizierzylinder mittels eines trennenden Verfahrens hergestellt wird.

[0043] So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass ein zuvor behandeltes Werkstück (welches z. B. gegossen wurde) durch ein spanabtragendes Verfahren (wie beispielsweise Drehen) auf ein Übermaß (Endmaß / Endgestalt plus einer kleinen Toleranz nach oben) gebracht wird. In einem weiteren Schritt kann dieses beispielhafte Werkstück einem Oberflächenbehandelnden Verfahren zugeführt werden, wobei entweder durch Nitrieren und/oder Härten und/oder eine plastische Verformung die Randschichten des Werkstückes verhärtet werden. In einem weiteren Schritt kann anschließend das Werkstück durch ein spanendes Verfahren (wie Drehen oder Schleifen) auf sein Endmaß gebracht werden. Um die Lebensdauer des Werkstückes bzw. die Lebensdauer des daraus entstandenen Plastifizierzylinders zu erhöhen, kann des Weiteren noch ein beschichtendes Verfahren zum Einsatz kommen.

[0044] Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich anhand der Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei zeigt:

[0045] Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einspritzeinheit, [0046] Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einspritzeinheit im Querschnitt, [0047] Fig. 3a-3c beispielhafte Ausführungsformen einer Rille der wenigstens zwei Rillen, und [0048] Fig. 4 eine beispielhafte Anordnung der wenigstens zwei Rillen.

[0049] Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Einspritzeinheit. Dabei ist der Plastifizierzylinder 21 in einer vom Trägerteil 11 exponierten Position dargestellt, um eine bessere Anschaulichkeit zu gewährleisten. Am Plastifizierzylinder 21 sind wenigstens zwei Rillen zu erkennen, welche in einem montierten Zustand mit den Halbschalen 12 in Verbindung gebracht werden. Diese Halbschalen 12 führen dabei die Funktion des Eingriffselementes aus und greifen in die wenigstens zwei Rillen des Plastifizierzylinders 21 ein. Die Halbschalen 12 liegen mit ihrer Stirnseite am Trägerteil 11 an und sind gegen eine radiale Verschiebung durch die Spannschrauben 14 gesichert. Diese Spannschrauben 14 tragen eine Druckplatte 13 am Trägerteil 11. Die Druckplatte 13 drückt dabei durch die von den Spannschrauben 14 ausgeübte Kraft den Plastifizierzylinder 21 und die Halbschalen 12 über die Rillenverbindung an das Trägerteil 11.

[0050] Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einspritzeinheit im Querschnitt im montierten Zustand, genauer gesagt die Ausführungsform der Fig. 1 in montierten Zustand im Querschnitt. Es ist gut zu erkennen, wie die zwei Halbschalen 12 in die wenigstens zwei Rillen des Plastifizierzylinders 21 eingreifen und mit ihrer Stirnseite am Trägerteil 11 anliegen. Die wenigstens zwei Rillen sind mit ihrer Geometrie spezifisch an die Übertragung der Druckkräfte angepasst, die beim Einspritzen an den wenigstens zwei Rillen auftreten. Eine radiale Verschiebung der Halbschalen 12 in Bezug auf den Plastifizierzylinder 21 wird durch die Spannschrauben 14 verhindert. Diese Spannschrauben 14 verbinden das Trägerteil 11 mit einer Druckplatte 13, welche an einem Bund des Plastifizierzylinders 21 befestigt ist. Durch diese Druckplatte 13 und die Spannschrauben 14 sind Druckkräfte zwischen Plastifizierzylinder

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Patentamt und Trägerteil 11 übertragbar. Im Inneren des Plastifizierzylinders 21, welcher eine rohrförmige Ausgestaltung aufweist, ist die Schnecke 22 der Plastifiziereinheit angeordnet.

[0051] Fig. 3a bis 3c zeigen eine beispielhafte Ausführungsform wenigstens einer Rille 1 der wenigstens zwei Rillen eines Plastifizierzylinders 21. Die Rille 1 ist durch zwei Rillenflanken 2, 3 und einen Rillengrund 4 ausgebildet. Hierbei ist gut zu erkennen, dass die Rillenflanke 2 sich zunächst mit einem rechten Winkel α von der Oberfläche des Plastifizierzylinders 21 in Richtung des Rillengrundes 4 erstreckt, welche tangential in die Übergangskrümmung, welche in diesem Ausführungsbeispiel als Übergangsradius R1 ausgebildet ist, mündet. Dieser Übergangsradius R1 mündet anschließend tangential in die Krümmung des Rillengrundes 4, welcher in dieser beispielhaften Ausführungsform als Radius R2 ausgeführt ist. Der Rillengrund 4, ausgeführt durch den Radius R2, verläuft anschließend tangential in die zweite Übergangskrümmung, welche als Übergangsradius R3 ausgebildet ist, welcher wiederum tangential in die Rillenflanke 3 übergeht. Die in diesem Ausführungsbeispiel gezeigten Rillenflanken 2, 3 sind an ihrem Übergang zu der Oberfläche des Plastifizierzylinders 21 durch einen Radius R4 gefast. Je nach zu übertragender Kraft des Plastifizierzylinders 21 kann die Flankenläge 5 angepasst werden oder es können auch mehr als zwei Rillen 1 mit einem Abstand 6 zueinander vorgesehen werden. Die Rille 1 weist eine Teilung 15 zu zumindest einer zweiten Rille 1 (welche in der Fig. 3a nur angedeutet ist) auf.

[0052] In den Figuren ist es schön zu erkennen, dass es die Ausbildung des Rillengrundes 4 als Radius R2 erlaubt, die Kerbwirkung durch die Übergangsradien zu verkleinern, ohne dass diese eine bedeutende Vertiefung der Rille 1 nach sich ziehen würde.

[0053] Fig. 3c zeigt eine Detailansicht einer Rille 1 einer weiteren Ausführungsvariante. Dabei ist die Rillenflanke 2 im Vergleich zu Fig. 3a oder 3b mit einem Winkel α zu der Oberfläche des Plastifizierzylinders 21 geneigt. Durch eine solche Ausführung kann mittels der Neigung der Rillenflanke 2 eine optimale Krafteinleitung bewirkt werden. So kann diese Rillenflanke 2, welche um den Winkel α geneigt ist, im Einsatz als Zugseite dienen und die Rillenflanke 2 als Druckseite. Die Rille 1, wie in Fig. 3a gezeigt, weist einen Abstand 6 auf, sodass die gezeigte Rille 1 zu einer gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Rille durch den Abstand 6 beabstandet ist. Des Weiteren ist in Fig. 3b die Rillenbreite 8 sowie der Außendurchmesser 9 des Plastifizierzylinders 21 zu erkennen. Fig. 3c zeigt des Weiteren einen Rillengrunddurchmesser 10, welcher den kleinsten Durchmesser des Plastifizierzylinders 21 darstellt und damit als kritischer Querschnitt angesehen werden kann.

[0054] Durch Fig. 4 sind beispielhafte Anordnungen der wenigstens zwei Rillen gezeigt. So ist zu erkennen, dass bei Anordnung von wenigstens zwei Rillen die einzelnen Rillen einen unterschiedlichen Rillenquerschnitt aufweisen können. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass - wie in Variante 1 gezeigt - eine erste Rille mit einer Rillengeometrie, wie durch die Fig. 3a, b gezeigt ist, ausgestaltet wird und eine letzte Rille der Anordnung der wenigstens zwei Rillen mit einem Sägezahnprofil ausgestaltet wird. Die zwischen der ersten und der letzten Rille angeordneten Rillen - wenn mehr als zwei Rillen vorgesehen sind - Rillen können ebenfalls durch ein Rillenprofil, wie durch die Fig. 3a gezeigt ist, ausgestaltet werden. Jedoch können auch die dazwischenliegenden Rillen, wie durch die Variante V2 gezeigt, mit einem Sägezahnprofil ausgestaltet werden. Es ist auch möglich, dass alle vorgesehenen Rillen, wie durch die Variante V3 gezeigt, eine Rillengeometrie, wie durch die Fig. 3a gezeigt, besitzen oder, wie durch Variante V4 gezeigt, dass alle vorgesehenen Rillen ein Sägezahnprofil aufweisen.

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Patentamt

BEZUGSZEICHENLISTE:

1	Rille
2	Rillenflanke
3	Rillenflanke
4	Rillengrund
5	Flankenlänge
6	Abstand
8	Rillenbreite
9	Außendurchmesser
10	Rillengrunddurchmesser
11	T rägerteil
12	Halbschalen
13	Druckplatte
14	Spannschrauben
15	Teilung
21	Plastifizierzylinder
22	Schnecke
α	Winkel
ß	Winkel
R1	Übergangsradius
R2	Radius
R3	Übergangsradius
R4	Radius
V1	Variante 1
V2	Variante 2
V3	Variante 3
V4	Variante 4

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Claims

Patentansprüche

1. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine mit einem Plastifizierzylinder (21), welcher eine Rille aufweist, und einem Trägerteil (11), welches eine Ausnehmung aufweist, wobei der Plastifizierzylinder (21) in der Ausnehmung angeordnet ist, wobei der Plastifizierzylinder (21) wenigstens zwei Rillen aufweist, welche axial voneinander beabstandet sind, und dass wenigstens zwei Eingriffselemente vorgesehen sind, welche in die wenigstens zwei Rillen (1) eingreifen, um eine formschlüssige Verbindung zwischen Plastifizierzylinder (21) und Trägerteil (11) herzustellen, wodurch eine axiale Bewegung des Plastifizierzylinders (21) relativ zum Trägerteil (11) gehemmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Rillen gemeinsam an einer von der Einspritzseite des Plastifizierzylinders (21) abgewandten Seite des Trägerteils (11) angeordnet sind.
2. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Eingriffselemente als wenigstens zwei Halbschalen (12) ausgebildet sind.
3. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Rillen am Plastifizierzylinder teilweise oder vollständig umlaufend ausgebildet sind.
4. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Eingriffselemente zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umlaufend in die wenigstens zwei Rillen eingreifen.
5. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der wenigstens zwei Rillen

- einen Rillenquerschnitt aufweist,

- wenigstens zwei Rillenflanken (2, 3) aufweist und

- einen Rillengrund (4) aufweist, wobei die wenigstens zwei Rillenflanken (2, 3), im Rillenquerschnitt betrachtet, jeweils mit wenigstens einer Übergangskrümmung in den Rillengrund (4) übergehen, wobei der Rillengrund (4) im Rillenquerschnitt zumindest teilweise als Krümmung ausgebildet ist, wobei sich die Krümmung des Rillengrundes (4) von den Übergangskrümmungen der Rillenflanken (2, 3) unterscheidet.
6. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radius eines gedachten Krümmungskreises an wenigstens einer Stelle der Krümmung des Rillengrundes (4) von einem Radius eines gedachten Krümmungskreises an wenigstens einer Stelle der Übergangskrümmungen der Übergänge verschiedenen, endlichen Wert größer Null aufweist.
7. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste der wenigstens zwei Rillenflanken (2, 3) in Bezug auf eine Oberfläche des Plastifizierzylinders (21) einen Winkel (a) von 70 bis 170 Grad, vorzugsweise 80 bis 160 Grad, besonders bevorzugt 90 Grad oder 130 bis 140 Grad aufweist.
8. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite der wenigstens zwei Rillenflanken (2, 3) in Bezug auf eine Oberfläche des Plastifizierzylinders (21) einen Winkel (ß) von 70 bis 110 Grad, vorzugsweise 80 bis 100 Grad, besonders bevorzugt 90 Grad aufweist.
9. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Übergangskrümmung der wenigstens zwei Rillenflanken (2, 3) tangential in den Rillengrund (4) übergeht, vorzugsweise tangential in die Krümmung des Rillengrundes (4) übergeht.

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10. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangskrümmungen als Übergangsradien (R1, R3) ausgebildet sind.
11. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass

- der wenigstens eine Übergangsradius (R1) einer ersten Rillenflanke (2) zu

- dem wenigstens einem Übergangsradius (R3) einer zweiten Rillenflanke (3) der wenigstens zwei Rillenflanken (2, 3) in einem Verhältnis von 0,1 bis 1 steht, bevorzugt in einem Verhältnis von 0,2 bis 0,8 steht, besonders bevorzugt in einem Verhältnis von 0,55 bis 0,65 steht.
12. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser (9) des Plastifizierzylinders (21) zu dem wenigstens einem Übergangsradius (R1) einer ersten Rillenflanke (2), der wenigstens zwei Rillenflanken (2, 3), in einem Verhältnis von 20 bis 50 steht, vorzugsweise in einem Verhältnis von 30 bis 40 steht.
13. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser (9) des Plastifizierzylinders (21) zu dem wenigstens einem Übergangsradius (R3) einer zweiten Rillenflanke (3), der wenigstens zwei Rillenflanken (2, 3), in einem Verhältnis von 15 bis 30 steht, vorzugsweise in einem Verhältnis von 19 bis 23 steht.
14. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung des Rillengrundes (4) als Radius (R2) ausgebildet ist.
15. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 13 und Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen

- dem Größeren der Menge wenigstens eines Übergangsradius (R1) einer ersten Rillenflanke (2) und wenigstens eines Übergangsradius (R3) einer zweiten Rillenflanke (3) einerseits und

- einem Wert des Radius (R2) des Rillengrundes (4) andererseits 0,25 bis 0,8 beträgt, bevorzugt 0,35 bis 0,5 beträgt, besonders bevorzugt 0,38 bis 0,45 beträgt.
16. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser (9) des Plastifizierzylinders (21) zum Radius (R2) des Rillengrundes (4) in einem Verhältnis von 5 bis 20 steht, vorzugsweise in einem Verhältnis von 7 bis 10 steht.
17. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 13 und einem der Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (R2) des Rillengrundes (4) einen von den Übergangsradien (R1, R3) der Übergänge verschiedenen, endlichen Wert größer Null aufweist.
18. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser (9) des Plastifizierzylinders (21) zum Rillengrunddurchmesser (10) in einen Verhältnis von 1 bis 1,5 steht, vorzugsweise in einem Verhältnis von 1,1 bis 1,3 steht.
19. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser (9) des Plastifizierzylinders (21) zu einer Teilung (15) der wenigstens zwei Rillen zueinander in einem Verhältnis von 3 bis 8 steht, vorzugsweise in einem Verhältnis von 4,5 bis 6,5 steht.
20. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser (9) des Plastifizierzylinders (21) zu einer Rillenbreite (8) in einem Verhältnis von 4 bis 11 steht, vorzugsweise in einem Verhältnis von 6 bis 9 steht.

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AT520 594B1 2019-10-15 österreichisches

Patentamt
21. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plastifizierzylinder (21) eine Beschichtung aufweist.
22. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffeigenschaften des Plastifizierzylinders (21) durch ein Verfahren zur Veränderung der Stoffeigenschaften verändert sind.
23. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plastifizierzylinder (21) mittels eines Umformverfahrens hergestellt ist.
24. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plastifizierzylinder (21) mittels eines trennenden Verfahrens hergestellt ist.