Vorrichtung zum Austreiben der Schnecke an plastikverarbeitenden Extrudern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Austreiben der Schnecke an plastikverarbeitenden Extrudern, bei denen die Schnecke in Achsverlängerung der hohlen Abtriebswelle des Getriebes liegt und mit dieser zwecks Übertragung des Drehmomentes lösbar gekuppelt ist.
Bei Extrudern der oben beschriebenen Bauart ist es bei Betriebsschluss oder beim Wechsel der Mate rialcharge notwendig, die mit der Abtriebswelle des Getriebes im allgemeinen in Axialrichtung nicht fest verbundene Schnecke vor dem Erstarren des in der Maschine verbliebenen Materialrestes zwecks Beseitigung desselben auszubauen. Bei kleinen und mittelgrossen Maschinen löst man diese Aufgabe dadurch, dass man nach Ausbau des Form-Werkzeuges (Spritzkopf) den gesamten vorderen Teil des Extruders bis zum feststehenden Getriebestock soweit abschwenkt bzw. ausfährt, bis die Schnecke freiliegt.
Diese Lösung erfordert eine sehr aufwendige Konstruktion, grossen Platzbedarf und ist bei schweren Extrudern völlig ungeeignet. Es ist auch bekannt, die Schnecke nach Entfernen des Werkzeuges an ihrer Spitze zu fassen und aus dem Zylinder herauszuziehen. In diesem Falle ist es problematisch, die zum Herausziehen der Schnecke notwendige Kraft wirtk- sam angreifen zu lassen, ohne dabei Gefahr zu laufen, Teile der Schneckenpresse zu beschädigen. Ein häufig angewendetes Verfahren besteht darin, die Schnecke mittels kräftiger Schläge auf eine durch die hohle Abtriebswelle gesteckte und gegen die Stirnfläche des Schneckenschaftes abgestützte Stange aus Kupfer oder anderem weichen Metall aus dem Zylinder zu stossen. Diese letzte Lösung bedeutet eine sehr mühsame und zeitraubende Operation.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe das Ausbauen von Extruderschnecken schnell, mühelos und ohne Gefahr der Beschädigung irgendwelcher Maschinenteile, auch von ungelernten Arbeitskräften, durchgeführt werden kann.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich die bisherigen Schwierigkeiten und Gefahren dadurch beseitigen lassen, dass man die Schnecke durch eine gleichmässig wirkende, von der Maschine selbst aufzubringende Kraft in kontinuierlichem Arbeitsgang austreiben lässt. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung gemäss der Erfindung eine gegen Verdrehung gesicherte Gewindespindel, welche durch die hohle Abtriebswelle des Getriebes geführt ist und sich axial gegen den Schneckenschaft ab stützt, sowie eine mittels der Abtriebswelle drehbare und axial gehaltene, auf der Gewindespindel angeordnete Gewindemutter auf.
Am Umfang der Gewindespindel kann beispielsweise eine parallel zu deren Längsachse über die ganze Spindellänge sich erstreckende Nut verlaufen, in welcher eine Halteeinrichtung g angreift, die sich ihrerseits an einem Festpunkt abstützt und die Spindel gegen Verdrehung sichert. Der Festpunkt & ann ein feststehendes Teil der Maschine, beispielsweise das Getriebegehäuse sein. Die Gewindemutter kann geteilt sein, so dass sie aus mindestens zwei Gewinde backen besteht, die mittels einer Zylinderbüchse zu einem Ganzen zusammengehalten und als solches mit der Abtriebswelle verbunden sind. Die Verbindung kann beispielsweise mittels eines Bajonettverschlus- ses hergestellt sein.
Im übrigen kann das die Gewindebacken haltende Teil auch eine spannfutterähnliche Einrichtung sein, welche gegebenenfalls zu deren Drehachse exzentrisch liegende kreisbogenförmige Kurvenbahnen zum Anpressen der Gewindebacken an die Gewindespindel aufweist, Zum Spreizen der Gewindebacken können zwischen diesen in bekann- ter Weise Federn angeordnet sein.
Die Gewindespindel kann in mehrere Teilstücke zerlegbar sein, deren Anzahl von der Länge der Extruderschnecke abhängig ist und von denen lediglich nur ein Teilstück mit Gewinde versehen ist, während die übrigen Teilstücke einfache Verlängerungsstücke sind. Dabei ist das gewindetragende Teilstück zweckmässig jeweils in Austreibrichtung gesehen als letztes hinter einem oder mehreren Verlängerungsstücken angeordnet. Jedes Teilstück kann eine Einrichtung aufweisen, mittels der es mit dem vorhergehenden und/oder auch nachfolgenden Verlängerungsstück starr, jedoch lösbar verbunden sein kann. Dabei sind die nichtgewindetragenden Teilstücke innerhalb der Maschine vorteilhafterweise miteinander verriegelbar, jedoch nur ausserhalb der Maschine voneinanF der lösbar.
Das gewindetragende Teilstück besitzt dagegen zweckmässigerweise eine Verb indungs ein- richtung, mittels welcher es noch innerhalb der Maschine vom letzten nichtgewindetragenden Verlängerungsstück lösbar ist. Bei Verwendung von Verlängerungsstücken soll die Gewindelänge des gewindetragenden Teilstückes zweckmässig annähernd die Länge der Abtriebswelle des Getriebes erreichen.
Schliesslich kann die Vorrichtung mit einer Sicherheitseinrichtung ausgestattet sein, welche den Antriebsmotor in einer einstellbaren Endstellung der Gewindespindel stillsetzt.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung gemäss der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 den Getriebestock eines Extruders mit an die Abtriebswelle gekuppeltem Schneckenschaft im Schnitt,
Fig. 2 in grösserem Masstab, von einer spannfut- terähnlichen Einrichtung gehaltene Gewindebacken und Halteeinrichtungen im Längsschnitt,
Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie I-I in Fig. 2, wobei die Gewindebacken mit der Spindel in Eingriff stehen,
Fig. 4 den Querschnitt nach Fig. 3 bei einer Lage der Gewindebacken in der die Spindel frei ist,
Fig. 5 eine Teilansicht der spannfutterähnlichen Einrichtung, in Richtung des Pfeiles V in Fig. 2, im verstellten Zustand,
Fig. 6 eine Teilansicht einer die Gewindebacken zusammenhaltenden Zylinderbüchse,
Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6,
Fig.
8 eine Verbindungseinrichtung für zwei Verlängerungsstücke im Schnitt,
Fig. 9 eine Verbindungseinrichtung zwischen Verlängerungs- und Gewindestück im Schnitt, Verbindung geschlossen, und
Fig. 10 die Verbindungseinrichtung gemäss Fig. 9, Verbindung gelöst.
Der Getriebestock 1 nach Fig. 1 weist die hohle Abtriebswelle 2 des Getriebes 3 auf, an deren in der Zeichnung linkes Ende axial frei beweglich der Schneckenschaft 4 zwecks Mitnahme mit Nut und Gleitfeder lösbar gekuppelt ist. Die in der Zeichnung am rechtsliegenden Ende der Abtriebswelle 2 angeordnete Vorrichtung zum Austreiben der Schnecke ist in Fig. 2 in grösserem Masstab dargestellt. Unmittelbar mit dem einen Ende der hohlen Abtriebswelle 2 des Getriebes 3 ist mittels Bajonettverschluss, bestehend aus den Haltestiften 5 und den Führungsschlitzen 6, welche in Fig. 6 näher dargestellt sind, die Zylinderbüchse 7 bzw. das Verbindungselement 8 (Fig. 2) der spannfutterähnlichen Einrichtung 9 verriegelt.
Die Gewindebacken 11 und 12 sind durch ein Vierkantloch 10 (Fig. 7) im Boden der Zylinderbüchse 7 (Fig. 6) für den Eingriff in das Gewinde einer Gewindespindel 13 zusammengehalten und mittels der Haltestifte 5 und Führungsschlitze 6 von der sich drehenden Abtriebswelle 2 zwangsläufig mitgenommen. Wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 deutlicher erkennbar, greift in eine Nute 14 der Gewindespindel 13 eine Passfeder 15 ein, die mittels Schraube 16 in der Halteeinrichtung 17 befestigt ist, welche sich ihrerseits über den Haltebügel 18 an einem Festpunkt, beispielsweise an der Rippe 19, die aussen auf der Gehäusewand des Getriebes 3 sitzt, ab stützt.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung lassen sich Gewindebacken 20 und 21 durch Drehen der spannfutterähnlichen Einrichtung 9 um jeweils 1800 sehr leicht und rasch um die Spindel 13 schliessen bzw. von ihr lösen. Die Drehachsen der spannfutter ähnlichen Einrichtung 9 und der Abtriebswelle 2 sind identisch. Der die spannfutterähnliche Einrichtung abschliessende Deckel 22 ist mittels Schrauben 23 (Fig. 3 und 4) mit dem Verbindungselement 8 fest verbunden. Der abgesetzte Umfang 24 eines Deckels 22 dient als zur Abtriebswelle 2 konzentrische Gleitbahn für die spannfutterähnliche Einrichtung 9. Der vorstehende Rand 25 des Deckels 22 bildet zusammen mit zwei Vorsprüngen 26 des Verbindungselementes 8 von kreisabschnittartigem Querschnitt die beiderseits axiale Führung für eine drehbare, spannfutterähnliche Einrichtung 9.
Ferner ist im Umfang des Deckels 22 eine Einkerbung 27 vorgesehen, in welche ein unter dem Druck einer Blattfeder 28 stehender Raststift 29 bei geöffneter Stellung der Gewindebacken 20 und 21 einrastet, wie in Fig. 5 näher dargestellt ist. Die Vorsprünge 26 kreisabschnittartigen Querschnitts bilden mit ihren geraden Flächen die seitliche Gleitführung für die Gewindebacken 20 und 21, die an den einander zugewandten Berührungsflächen mit mehreren Bohrungen versehen sind, in denen Führungsstifte 30 sitzen, die unter dem Druck von Federn 31 stehen. Diese Schraubenfedern 31 bewirken das ständige Anliegen der Gewindebakken 20 und 21 an zur Drehachse der Abtriebswelle 2 exzentrisch liegenden, kreisförmigen Führungsbahnen 32 und 33.
Gemäss Fig. 8, 9 und 10 weist die Gewindespin dei 13 an ihrem vorderen Ende einen Zapfen. 34 auf, in den eine Rille 35 eingedreht ist. An das vor der Rille 35 liegende Zapfenende 36 des Zapfens 34 ist eine Fläche 37 angefräst. An den einen Enden von Verlängerungsstücken 38 sind Bohrungen 39 vorgesehen, welche hier eingefräste Nuten 40 zum Teil überschneiden. In diesen Nuten 40 liegen um Lagerstifte 41 drehbar angeordnete, zweiarmige Sperrklinken 42, deren einer Arm unter dem Druck der Feder 43 steht. Das jeweils der Bohrung 39 gegenüberliegende andere Ende des Verlängerungsstückes 38 weist ebenfalls einen Zapfen 34 auf, der sich von dem der Gewindespindel 13 nur durch ein Zapfenende 44 unterscheidet, das nämlich in diesem Falle keine Abflachung besitzt (Fig. 8).
Bei kleinen Extrudern mit kurzen Schnecken kommt im allgemeinen die Vorrichtung nach Fig. 6 in Anwendung. Ein Verlängerungsstück 38 wird bis zur Anlage des Zapfen endes 44 am Schneckenschaft 4 in die stillstehende, hohle Abtriebswelle 2 geschoben, wobei das Ende des Verlängerungsstückes 38 ganz in der Bohrung verschwindet. In die Bohrung 39 des Verlängerungsstückes 38 wird nun der Zapfen 34 der Gewindespindel 13 geschoben bis die Sperrklinke 42 des Verlängerungsstüdkes 38 in die Rille 35 einrastet.
Nachdem die Gewindebacken 11 und 12 unmittelbar am Ende der Abtriebswelle 2 um die Gewindespindel 13 gelegt worden sind, schiebt man die Zylinderbüchse 7 über die Gewindespindel 13, bis ihr Vierkantloch 10 (Fig. 7) die Gewindebacken 11 und 12 umschliesst, und verriegelt sie dann mittels der Führungsschlitze 6 und der Haltestifte 5 durch Drehen mit der Abtriebswelle 2. Nun führt man die Haltevorrichtung 17 mit der Passfeder 15 in der Nute 14 der Gewindespindel 13 gleitend bis unmittelbar an die Gewindebacken 11 und 12, so dass der Haltebügel 18 der Halteeinrichtung 17, in Drehrichtung der Abtriebswelle 2 gesehen, vor einem Anschlag z. B. der Rippe 19 auf der Gehäusewand des Getrie bes 3 zu liegen kommt.
Die Abtriebswelle 2 wird nun in Gang gesetzt.
Dabei werden die Gewindebacken 11 und 12 durch die mit der Abtriebswelle 2 verbundene Zylinderbüchse 7 in Drehrichtung mitgenommen und axial festgehalten. Die Gewindespindel 13 wird von der Halteeinrichtung 17, die sich ihrerseits über den Haltebügel 18 an der Rippe 19 der Gehäusewand des Getriebes 3 abstützt, an der Drehung gehindert, da die an der Halteeinrichtung 17 sitzende Passfeder 15 in die Nute 14 der Gewindespindel 13 eingreift. Dadurch wird das von den Gewindebacken 11 und 12 auf die Gewindespindel 13 übertragene Drehmoment in eine axial wirkende Kraft umgelenkt, welche die Gewindespindel 13 über das Verlängerungsstück 38 gegen den Schneckenschaft 4 presst, und somit die Schnecke aus dem Extruder treibt.
Wenn das Ende der Gewindespindel 13 bei diesem Vorgang in der Halteeinrichtung 17 verschwindet, hat das rechte Ende des Verlängerungsstückes 38 die Bohrung der Abtriebswelle 2 noch nicht verlassen. Würde die Gewindespindel 13 so lang bemessen sein, dass sie im nach links eingefahrenen Zustand das Verlängerungsstück 38 vollständig bis in den Schneckenzylinder treibt, wäre es schwierig, ein weiteres Verlängerungsstück dazwischen anzuschliessen, da das vorhergehende Verlängerungsstück nach Lösen der Gewindespindel 13 in den Schneckenzylinder fallen würde, weil dieser einen grösseren Durchmesser hat, als das Kuppelstück zwischen Abtriebswelle 2 und Schnedkenschaft 4. Nachdem nun die Halteeinrichtung 17 abgenommen, die Zylinderbüchse 7 von der Abtriebswelle 2 gelöst und zurückgeschoben worden ist, werden die Gewindebacken 11 und 12 von der Gewindespindel 13 abgehoben.
Dann dreht man die Gewindespindel so lange um ihre Längsachse, bis die Abflachung 37 des Zapfenendes 36 unter der Sperrklinke 42 in der Nute 40 des Verlängerungsstückes 38 liegt. Jetzt kann die Gewinde spindel 13 von dem Verlängerungsstück 38 getrennt und aus der Abtriebswelle 2 gezogen und ein zweites Verlängerungsstück mittels seines Zapfens 34 und der Sperrklinke 42 des ersten Verlängerungsstückes mit diesem fest verbunden werden. Dann werden wie oben beschrieben die Gewindespindel 13 mit dem zweiten Verlängerungsstück verbunden und die übrigen Teile der Vorrichtung auf der Gewindespindel 13 bzw. an der Abtriebswelle 2 montiert und die Abtriebswelle 2 wieder in Gang gesetzt. Dieser Vorgang wiederholt sich so oft, bis die Schnecke ganz aus dem Extruder ausgetrieben ist.
Da grössere Extruder mit langen Schnecken ein häufigeres Montieren und Demontieren der ausserdem konstruktionsbedingt schwereren Vorrichtung notwendig machen, wird in solchen Fällen zweckmässig die Vorrichtung nach Fig. 2 angewendet. Das Verbindungselement 8 hält gemeinsam mit dem Dekkel 22 die spannfutterähnliche Einrichtung 9 und die Gewindebacken 20 und 21 zu einer geschlossenen Montageeinheit zusammen, die auf das rechte Ende der Abtriebswelle 2 so aufgesteckt wird, dass die Haltestifte 5 in die Führungsschlitze 6 gleiten (wie in Fig. 6 gezeigt). Nach einer kurzen Drehung nach rechts um seine Drehachse sitzt das Verbindungselement 8 fest auf der Abtriebswelle 2 des Getriebes 3.
Die spannfutterähnliche Einrichtung 9 wird mittels eines Betätigungsgriffes 45 um ihre Drehachse auf dem Umfang 24 des Deckels 22 gleitend in die in Fig. 4 gezeigte Stellung gedreht. Der Raststift 29 ist unter dem Druck der Blattfeder 28 in die Einkerbung 27 des Deckels 22 eingerastet. In dieser Stellung wer den die Gewindebacken 20 und d 21, die zwischen den Vorsprüngen 26 des Verbindungselementes 8 seitlich geführt sind, unter dem Druck der Schraubenfedern 31 gegen diejenigen Kreisbogenstücke ihrer zur Drehachse der spannfutterähnlichen Einrichtung 9 exzentrisch liegenden, kreisförmigen Führungsbahnen 32 bzw. 33 gedrückt, die zur Drehachse der Abtriebswelle 2 bzw. zu der der spannfutterähnlichen Einrichtung 9 den grössten Abstand haben.
Dadurch wird die Oeffnung zwischen den Gewindebacken so gross, dass das Verlängerungsstück 38 ungehindert in die hohle Abtriebswelle 2 bis zur Anlage an den Schneckenschaft 4 eingeschoben werden kann. Nach Verbindung der Gewindespindel 13 mit dem Verlängerungsstück 38 wird, wie schon oben beschrieben, die spannfutterähnliche Einrichtung 9 so um ihre Dreh achse und auf dem als Gleitbahn 24 dienenden Umfang des Deckels 22 gedreht, dass die Gewindebacken 20 und 21 von den Führungsbahnen 32 bzw.
33 in den Gewindegängen der Spindel 13 festgelegt werden. Die Gewindebacken 20 und 21 liegen jezt auf den Kreisbogenabschnitten ihrer Führungsbahnen 32 bzw. 33, deren Abstand zur Drehachse der geschlossenen Vorrichtung und damit auch der Gewindespindel 13 am kürzesten ist. Wenn jetzt noch die Halteeinrichtung 17 montiert ist, wird die Abtriebswelle 2 in Gang gesetzt. Der nun ablaufende Vorgang ist der gleiche, wie der weiter oben geschilderte, bis zu dem Augenblidk in dem das Ende der Gewindespindel in der Halteeinrichtung 17 verschwindet und die Abtriebswelle 2 stillgesetzt wird.
Die ganze Vorrichtung braucht jetzt nicht wie beim anderen Beispiel gemäss Fig. 6 von der Abtriebswelle 2 getrennt zu werden, sondern es werden lediglich die Gewindebacken 20 und 21 von der Gewindespindel 13 dadurch gelöst, dass man die spannfutterähnliche Einrichtung 9 mittels des Betätigungsgriffes 45 bis zum Einrasten des Raststiftes 29 in die Einkerbung 27 des Deckels 22 dreht. Die Gewindespindel 13 wird dann nach Lösen aus dem Verlängerungsstück 38 aus der Abtriebswelle 2 gezogen, wobei man die Halteeinrichtung 17 entweder lose auf der Gewindespindel belässt oder vorher abnimmt.
Nachdem nun das nächste Verlängerungsstück mit dem vorhergehenden verbunden und die Gewindespindel nachgeschoben ist, werden die Gewindebacken 20 und 21 wieder durch Drehen der spannfutterartigen Einrichtung 9 an die Gewindespindel 13 angelegt, die Abtriebswelle 2 in Drehung versetzt und somit der Vorgang fortgeführt, der so oft wiederholt wird, bis die Schnecke vollkommen aus dem Zylinder ausgetrie benist.
Die Vorrichtung kann schliesslich mit einer gegebenenfalls elektrischen Einrichtung, z. B. einem Endschalter, ausgestattet sein, welche den Antrieb bei Erreichen einer bestimmten Endstellung der Gewindespindel stillsetzt.
Gegenüber den bisher üblichen aufwendigen Verfahren zum Ausschwenken oder Abfahren des Extru derzylinders benötigt die neue Vorrichtung keine kostspieligen konstruktiven Massnahmen an den Extrudern selbst. Jede Schneckenpresse, deren Getrie beabtriebswelle axial hinter der Schnecke liegt und eine genügend grosse Axialbohrung besitzt, kann ohne grosse Schwierigkeiten nachträglich so umgebaut werden, dass sich die neue Vorrichtung verwenden lässt. Der jetzt zum Ausbauen der Schnecke er forderliche Platzbedarf ist gering gegenüber dem früher benötigten, zumal die Gewindespindel selbst sehr kurz ist und jeweils mit Hilfe von Verlängerungsstük- ken der Länge der gerade in Frage kommenden Extruderbauart angepasst werden kann.
Das Montieren und Demontieren grösserer Maschinenteile, das bei den bekannten Vorrichtungen sehr sorgfältig und sachgemäss durchgeführt werden muss und oft auch zeitraubend ist, entfällt. Die Schmelzmasse ist noch so plastisch, wenn Schnecke und Zylinder durch den Ausbau zugängig werden, dass deren Reinigung leichter und schneller vonstatten gehen kann, und damit ein doppelter Zeitgewinn erzielt wird. Das ebenfalls zeitraubende Austreiben der Schnecke von Hand mittels Kupferstange und Zuschlaghammer ist nicht nur sehr mühselig, sondern, da dieses stossweise vor sich geht, auch nachteilig für Schnecke und Zylinder, die bei nicht sachgemässer Ausführung des Vorganges leicht beschädigt werden können, wohingegen das Austreiben der Schnecke mittels der neuen Vorrichtung kontinuierlich und somit für die Maschine durchaus schonend erfolgt.
Vor allem sind die an das Bedienungspersonal gestellten körperlichen Anforderungen sehr gering, da die für diesen Arbeitsgang notwendige Kraft von der Maschine selbst aufgebracht wird.