Spritzgussmaschine für thermoplastische Kunststoffe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgussmaschine für thermoplastische Kunststoffe, vorzugsweise für dickwandige Werkstücke, bei welcher eine Mehrzahl mehrteiliger Spritzgussformen auf einem Idr, ehbaren Formhalter angebracht, sind und die Formen nacheinander schrittweise an der Düse eines Plastifizieraggregates vorbeigeführt, daselbst unter Druck gefüllt, anschliessend zwecks Abkühlung von der Spritzdüse fortbewegt und schliesslich von mindestens einer um einen Schritt vor der Düse angeordneten Station zwecks Entnahme des Werkstückes geöffnet und wieder geschlossen werden.
Die früher bestehenden Spritzgussmaschinen lassen sich in zwei Hauptgruppen gliedern:
A. Die Gruppe Ider Einspritzpressen, bei welchen das Einspritzaggregat in seiner relativen Lage zur Spritzform festgelegt ist. Bei diesen wird der Nachdruck in den Spritzformen während des Abkaltens durch Nachpressen von Spritzmaterial aus dem Einspritzaggregat aufrechterhalten. Ein zweiter Spritzvorgang kann erst beginnen, wenn das Auspacken der Spritzform beendet ist.
B. Der Vielfach-Automat, bei welchem ein gemeinsames Ein, spritzaggregat sowie eine Vielzahl von Spritzformen vorhanden sind. Mit dem Einspritzaggregat wird eine Spritzform nach der andern, analog einer Abfüllmaschine, abgefüllt. Üblich ist eine kreisförmige Anordnung der Spritzformen rings um das Einspritzaggregat. Wenn die Vorteile dieser Ausführung ausgenutzt werden sollen, so muss tdie Trennung des Einspritzaggregates von der Spritzform schon vor dem vollständigen Abkühlen der Spritzteile erfolgen. Aus diesem Grunde erfolgt das weitere Abkühlen des Presslings in der Spritzform drucklos.
Bei sehr dünnwandigen Spritzteilen oder gummielastischen Spritzteilen hat dies keine nennenswerten Schäden zur Folge. Bei dickwandigen Spritzteilen muss dies jedoch zu Lunkerbildung oder zu inneren Spannungen führen.
In neuester Zeit sind ferner Spritzguss-Anlagen bekanntgeworden, bei welchen eine Mehrzahl mehrteiliger Spritzgussformen auf einem drehbaren Formhalter angebracht sind und die Formen nach, einander schrittweise an der Düse eines Plastifizieraggregates vorbeigeführt, daselbst unter Druck gefüllt, anschlie ssend zwecks Abkühlung von ider Spritzdüse fortbewegt und schliesslich von mindestens einer um einen Schritt vor ruder Düse angeordneten Öffnungsapparat zwecks Entnahme des Werkstückes geöffnet und wieder geschlossen werden.
Bei diesen Anlagen müssen indessen sämtliche Formen des Karussells mit vollständigen Steuer-Anlagen und jede mit einer Vorrichtung zum Aufrechterhalten des Nachdruckes versehen sein. Es müssen an jeder Form robust gebaute hydraulische Betätigungszylinder und entsprechend viele Zuleitungen angeordnet sein. Die Schliess-Vorrichtung muss über einen grossen Hub mit sehr grossen Kräften betätigt und entsprechend, dimensioniert werden. Auch zum Off- nen der Form und zum Ausstossen des Werkstückes müssen an jeder Spritzform separate Betätigungselemente und Zylinder vorgesehen werden. Dies ergibt zusammen eine Vielheit von einzelnen Betätigungs- und Steuer-Elementen, so dass die ganze Anlage ziemlich hohe Gestehungs- bzw. Anlagkosten erreicht.
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, diesen Aufwand zu vermindern. Ihr l ! Merkmal be- steht darin, dass die mehrteiligen Spritzgussformen innere Verriegelungen und zugehörige Elemente aufweisen, welche selbsthaltende Stellungen annehmen können, wobei deren Verstellung von festen, am Maschinenständer angebrachten Betätigungselemlen- ten von aussen her auf der entsprechenden Station er folgt.
Die Abbildungen zeigen verschiedene Ausfüh rungsforrnen des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigt:
Fig. 1 einen Aufriss der ganzen Anlage, Fig. 2 den zugehörigen Grundriss im gleichen Massstab wie Fig. 1,
Fig. 3 einen Aufriss durch die Form und deren Verriegelung,
Fig. 4 einen Grundriss entsprechend Fig. 3, teil- weise in Ansicht und teilweise im Schnitt gemäss
Schnittlinie I-I von Fig. 3,
Fig. 5 ieinen Aufriss der Betätigungsvorrichtung für die Verriegelung gemäss Fig. 3 und 4, teilweise im Aufriss, teilweise im Schnitt,
Fig. 6 einen Querschnitt durch die Kernzug- Be-' tätigungs-Vorrichtung und dadurch die Vorrichtung zur Aufrechterhaltung des Nachdruckes,
Fig.
7 eine Darstellung der rotierenden Büchse mit Kurvenbahnen in der Abwicklung,
Fig. s einen Aufriss durch einen grösseren Teil der Anlage mit einer Einrichtung zur Relativbe- wegung zwischen Form und Kern, 1d. h. zum Walken des Spritzlings,
Fig. 9 einen Aufriss durch die Auspackstation mit der Spritzform in geschlossener Position,
Fig. 10 eine Darstellung, der Auspackstation in geöffneter Form und her ausfallendem Spritzling.
Zwecks Vereinfachung der Darstellung ist die Spritzgussmaschine gemäss Erfindung in ihrer Lage so dargestellt, dass der die Formen haltende Drehtisch 1 sich um eine vertikale Achse 2 Ischrittweise bewegen kann. In Wirklichkeit wird die Spritzgussmaschine vorzugsweise so aufgestellt, dass Ider Drehtisch 1 um eine horizontale Aohse 2 rotiert. Für diesen Fall wird die Konsole 3 und der Sockel 4 auf dem Boden 5 als Fundament aufgestellt.
Abgesehen vom Zulauftrichter 6 für das Rohmaterial und den ausgestoRenen Spritzling 106 gemäss Fig. 10 ist jedoch die Funktion Ider Maschine in sämtlichen Stellungen dieselbe. Der Platzbedarf ist dann am geringsten, wenn die Achse 2 des Drehtisches 1 horizontal verläuft.
In der Fig. 1 und 2 sind noch folgende Teile zu erkennen: Schneckenzylinder 7, Einspritzdüse 8, Aus p ackstation 9, Spritzform 10, Kernzugzylinder 11, 12 und 13, Schaltwerk 14 für den Drehtisch 1 mit Betätigungszylinder 15 und 16.
Die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemä ssen Spritzgussmaschine gehen jedoch aus den Fig. 3-10 hervor. Gemäss Fig. 3 werden die beiden Formhälften 31 und 32 mit Hilfe von mindestens zwei (im vorliegenden Falle 4 Stück) Zugankern 33 während der Einspritz-und Abkühlphase starr miteinander verbunden. Die Sicherung dieser Verbindung erfolgt mit Hilfe von zwei Nockenwellen 34 und 35 (Fig. 5). Die Zuganker 33 besitzen an der entsprechenden Stelle eine Kerbe mit zylindrischem Rücken 36. Die Nockenwelle besitzt an dieser Stelle je einen Nocken 38 und 39 von annähernd halbzy lindrischem Profil.
Diese Art der Befestigung ge währt im Gegensatz zu anderen Befestigungsarten eine flächenmässige Anlage der beiden zylindrischen Teile 36 und 38 gegeneinander, derart, dass selbst bei grossen Form-Schliess-Kräften nur ertragbare Flächenpressungen entstehen. Dank dieser Art der Form-Vierriegelung ist es möglich geworden, mit grossen Einspritz-Drücken zu arbeiten und auch den
Nachdruck sehr hoch aufrechtzuerhalten, wodurch die Qualität des Spritzlings wesentlich verbessert werden kann.
Fig. 4 und 5 zeigen die Betätigung der Nockenwelle 34 bzw. 35 für die Verriegelung der Zuganker
33 mit Hilfe von 8-förmigen Laschen 41 und 42. Dieselben werden mit Hilfe von Stösseln 43 von einem Kupplungsring 44 gemeinsam betätigt. Die Betätigung dieses Kupplungsringes 44 bzw. der Form Verriegelung erfolgt in der Auspack-Station gemäss Fig. 9 und 10. Dort wird der Kupplungsring 44 mit Hilfe von Klauen 91 und 92 ergriffen und mittels Kolbenstangen 93 und 94 von den Zylindern 95 und 96 betätigt. Gemäss Fig. 5 kann derselbe mit einer Wälzfeder 45 zentriert und zurückgestellt weiden.
Aus den Fig. 3-5 ist ferner klar ersichtlich, wie die Form 31/32 bzw. der Angusskanal 46 gegenüber dem Einspritzkanal 47 mit Hilfe eines Schiebers 48 verschlossen wird. In diesem Schieber ist eine quer verlaufende Nut 49 angeordnet, in welche ein Haken 50 eingreifen kann, um den Schieber 48 zu bewegen. Dieser Schieber 48 wird in der Einspritz Station 7 (Fig. 1) geschlossen und in der Auspack Station 9 (Fig. 1, 9, 10) wieder geöffnet.
Auch der Kern-Zug wird gemäss Fig. 6, 7, 8, 9, 10 mit Hilfe von Zylindern 61, 62, 63, 64 und deren Kolben über je zwei zylindrische Zahnstangen 65 und 66 betätigt. Diese Zahnstange 65 ist in einer tangentialen Bohrung im Gehäuse 60 eingebaut und verdreht eine Büchse 67, wie sie in der Fig. 6 im Schnitt und in der Fig. 7 in Ider Abwicklung dargestellt ist.
Diese Büchse 67 besitzt eine der Zahnstange 65 bzw. 66 angepasste Verzahnung 68 und zwei Kurvren- bahnen mit einem Ast 71 grosser Steigung und einem Ast 72 mit geringer Steigung.
Das hintere Ende Indes Formenkernes 73 greift in die e Büchse 67 ein und steht mit zwei Rollen 74 mit der Kurvenbahn 71/72 in Eingriff. Durch Bewegen der Zahnstange 65 wird der Kern 73 zurückgezogen.
In der gezeichneten Stellung (Fig. 6) befinden sich die Rollen 74 im Kurvenast 72 mit geringer Steigung.
Dank selbsthemmender Steigung ist der Kern 73 in dieser Position auch gegen starke, vom Einspritzdruck herrührend Kräfte eindeutig und präziis verriegelt.
Im selben Gehäuse bzw. in der Laterne 77 oder in der Flucht der rotierenden Büchse 67 ist ferner noch eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung des Nachdruckes eingezeichnet. Dieselbe besteht aus einer Büchse 75, welche axial über dem Kernzug verschiebbar angeordnet ist und in wider Fig. 6 in ihren beiden Endlagen links und rechts verschoben dargestellt ist. Diese Büchse steht unter der Vor spannung leines Federpaketes 76, beispielsweise aus Schelbenfedern. Während des Einspritz-Vorganges wird diese Büchse 75 vom Einspritzdruck des Spritz materials gegen den Federdruck nach oben ver schoben, um später während des ganzen Zyklus über die verschiedenen Stationen des Verfahrens den Nachdruck durch Federkraft aufrechtzuerhalten.
Die exakte Einstellung des Nachdruckes erfolgt mit Hilfe der Schraube 78 und luer Feststellmutter 79 durch das Fenster 80 der Laterne 77. Die Über- wachung der Funktion der Nachdruck-Vorrichtung erfolgt am Stift 81.
Auf einer weiteren Station des Drehtisches kann (fakultativ) auch ein Walken und Kneten des Spritzlings durchgeführt werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil der Vermeidung der sogenannten Zusammen- fiussnaht, welche starke Festigkeits-Einbussen zur Folge hat.
Gemäss Fig. 8 werden Form und Kerne relativ zueinander von aussen her bewegt. Die rechte und die linke Hälfte der Fig. 8 zeigen zwei verschiedene Phasen dieses Walkverfahrens, welche sonst natürlich links und rechts synchron verlaufen. Gemäss Fig. 8 wird sdie Form 31/32 vom Anschlag 82 und leinen kleinen Presse 83 in ihrer Position fixiert, während die Kerne 73 inkl. Kernzuggehäuse 60 mit Hilfe von separaten Zylindern und Kolbenstangen 84, 85, 86, 87 und Traversen 88 hin und her bewegt werden.
Die Fig. 9 und 10 zeigen die Auspack-Station.
Fig. 9 zeigt die geschlossene Stellung mit angehobenem Ausstoss-Dorn, während die Fig. 10 die geöffnete Form mit ausgefahrenem Ausstoss-Dorn 101 edarstellt.
Zum Auspacken werden vorerst mit Hilfe der beiden Zylinder 62 und 64 über die Zahnstangen 65 und 66 die Kerne gezogen und zurückgefahren.
Anschliessend wird das Form-Oberteil hochgezogen und ausgefahren. Dabei stösst oder Dorn 101 durch den Anguss-Kanal 46 das fiertige Werkstück 106 aus.
Wie eingangs erwähnt, kann dasselbe in der Normalstellung der Spritzgussmaschine, d. h. mit horizontaler Achse des Drehtisches von selbst nach unten ausfallen. In der gezeigten Darstellung müsste mit einem Hilfsstössel oder mit Druckluft nachgeholfen werden.
Der wichtigste Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die einzelnen Formen während ihres Um laufes-ohne Krafteinwirkung von aussen und ohne dass dieselben mit Btetätigungs-Zylindern versehen sind, und trotz dem aufrechterhaltenen Nachdruck eindeutig verriegelt und gesteuert werden. Bei der Anordnung gemäss Erfindung wind die bereits mit geringem Kraftaufwand geschlossene und verriegelte Form seitwärts eingeführt, so dass das Schliessaggregat für kleinen Hub und bescheidene Energie ausgelegt werden kann.
Der Querschnitt des Anguss-Kanals kann auf das spritztechnische erforderliche Minimum reduziert werden (ohne Rücksicht auf Nachdruck durch den Anguss), weil die Nachdruck erzeu- genden Elemente separat eingebaut und gesteuert werden. Die Verriegelungs-Organe erzeugen trotz dem hohen Einspritzdruck und Nachdruck nur relativ geringe Flächen, pressungen und demzufolge geringen Verschleiss.
Injection molding machine for thermoplastics
The present invention relates to an injection molding machine for thermoplastics, preferably for thick-walled workpieces, in which a plurality of multi-part injection molds are attached to an idr, expandable mold holder, and the molds are successively guided past the nozzle of a plasticizing unit, filled there under pressure, then for the purpose of cooling moved away by the spray nozzle and finally opened and closed again by at least one station arranged one step in front of the nozzle for the purpose of removing the workpiece.
The injection molding machines that used to exist can be divided into two main groups:
A. The group I of injection presses in which the injection unit is fixed in its position relative to the injection mold. With these, the holding pressure in the injection molds is maintained during cooling by pressing further injection material out of the injection unit. A second injection process cannot begin until the injection mold has been unpacked.
B. The multiple machine, in which a common injection unit and a variety of injection molds are available. With the injection unit, one injection mold after the other is filled, similar to a filling machine. A circular arrangement of the injection molds around the injection unit is common. If the advantages of this design are to be exploited, the injection unit must be separated from the injection mold before the injection molded parts have completely cooled down. For this reason, the pressed part is further cooled in the injection mold without pressure.
In the case of very thin-walled molded parts or rubber-elastic molded parts, this does not result in any significant damage. In the case of thick-walled molded parts, however, this must lead to the formation of cavities or internal stresses.
Recently, injection molding systems have also become known in which a plurality of multi-part injection molds are mounted on a rotatable mold holder and the molds are gradually guided past the nozzle of a plasticizing unit, filled there under pressure, then moved forward by the injection nozzle for the purpose of cooling can finally be opened and closed again by at least one opening device arranged one step ahead of the rudder nozzle for the purpose of removing the workpiece.
In these systems, however, all forms of the carousel must be provided with complete control systems and each with a device for maintaining the holding pressure. Robust hydraulic actuating cylinders and a correspondingly large number of supply lines must be arranged on each mold. The locking device must be actuated over a large stroke with very large forces and dimensioned accordingly. Separate actuation elements and cylinders must also be provided on each injection mold to open the mold and eject the workpiece. Together, this results in a multitude of individual actuation and control elements, so that the entire system achieves fairly high production or system costs.
The purpose of the present invention is to reduce this expense. Your l! The feature is that the multi-part injection molds have internal locks and associated elements which can assume self-holding positions, their adjustment being carried out from outside on the corresponding station by fixed actuating elements attached to the machine frame.
The figures show various embodiments of the subject matter of the invention, namely:
Fig. 1 is an elevation of the entire system, Fig. 2 is the associated floor plan on the same scale as Fig. 1,
3 is an elevation through the form and its locking,
4 shows a floor plan corresponding to FIG. 3, partly in view and partly in section
Section line I-I of Fig. 3,
5 shows an elevation of the actuating device for the lock according to FIGS. 3 and 4, partly in elevation, partly in section,
6 shows a cross-section through the core pull actuating device and thereby the device for maintaining the holding pressure,
Fig.
7 shows a representation of the rotating sleeve with curved paths in the development,
FIG. 3 shows an elevation through a larger part of the system with a device for relative movement between the mold and the core, 1d. H. for milling the molding,
9 shows an elevation through the unpacking station with the injection mold in the closed position,
10 shows an illustration of the unpacking station in the open form and the injection molded part falling out.
In order to simplify the illustration, the position of the injection molding machine according to the invention is shown in such a way that the turntable 1 holding the molds can move in steps about a vertical axis 2. In reality, the injection molding machine is preferably set up in such a way that the turntable 1 rotates about a horizontal axis 2. In this case, the console 3 and the base 4 are placed on the floor 5 as a foundation.
With the exception of the feed hopper 6 for the raw material and the ejected injection molding 106 according to FIG. 10, however, the function of the machine is the same in all positions. The space requirement is lowest when the axis 2 of the turntable 1 runs horizontally.
The following parts can also be seen in FIGS. 1 and 2: screw cylinder 7, injection nozzle 8, Ausp ackstation 9, injection mold 10, core pull cylinder 11, 12 and 13, switching mechanism 14 for the turntable 1 with actuating cylinder 15 and 16.
The essential features of the injection molding machine according to the invention, however, emerge from FIGS. 3-10. According to FIG. 3, the two mold halves 31 and 32 are rigidly connected to one another with the aid of at least two (in the present case 4 pieces) tie rods 33 during the injection and cooling phases. This connection is secured with the aid of two camshafts 34 and 35 (FIG. 5). The tie rods 33 have a notch with a cylindrical back 36 at the corresponding point. At this point, the camshaft has a respective cam 38 and 39 of approximately half-cylinder profile.
In contrast to other types of fastening, this type of fastening allows the two cylindrical parts 36 and 38 to abut against one another over a large area in such a way that even with large form-closing forces, only tolerable surface pressures arise. Thanks to this type of four-lock form, it has become possible to work with large injection pressures and also the
To maintain hold pressure very high, which can significantly improve the quality of the molding.
4 and 5 show the actuation of the camshaft 34 and 35, respectively, for locking the tie rods
33 with the aid of 8-shaped lugs 41 and 42. These are actuated jointly by a coupling ring 44 with the aid of tappets 43. This coupling ring 44 or the locking form is actuated in the unpacking station according to FIGS. 9 and 10. There the coupling ring 44 is gripped with the aid of claws 91 and 92 and actuated by the cylinders 95 and 96 by means of piston rods 93 and 94. According to FIG. 5, the same can graze centered with a roller spring 45 and reset.
From FIGS. 3-5 it can also be clearly seen how the mold 31/32 or the sprue channel 46 is closed with respect to the injection channel 47 with the aid of a slide 48. A transverse groove 49 is arranged in this slide, in which a hook 50 can engage in order to move the slide 48. This slide 48 is closed in the injection station 7 (FIG. 1) and opened again in the unpacking station 9 (FIGS. 1, 9, 10).
The core pull is also actuated according to FIGS. 6, 7, 8, 9, 10 with the aid of cylinders 61, 62, 63, 64 and their pistons via two cylindrical toothed racks 65 and 66 each. This rack 65 is installed in a tangential bore in the housing 60 and rotates a sleeve 67, as shown in FIG. 6 in section and in FIG. 7 in Ider development.
This bushing 67 has a toothing 68 adapted to the toothed rack 65 or 66 and two curved tracks with a branch 71 with a large gradient and a branch 72 with a low gradient.
The rear end of the mold core 73 engages in the bushing 67 and is in engagement with the cam track 71/72 with two rollers 74. By moving the rack 65, the core 73 is withdrawn.
In the position shown (FIG. 6), the rollers 74 are located in the curve branch 72 with a slight gradient.
Thanks to the self-locking incline, the core 73 is clearly and precisely locked in this position against strong forces resulting from the injection pressure.
In the same housing or in the lantern 77 or in the alignment of the rotating sleeve 67, a device for maintaining the holding pressure is also shown. The same consists of a sleeve 75 which is arranged axially displaceable over the core pull and is shown shifted in its two end positions on the left and right in FIG. 6. This bushing is under the tension before leines spring assembly 76, for example made of coil springs. During the injection process, this sleeve 75 is pushed upwards ver by the injection pressure of the spray material against the spring pressure in order to maintain the holding pressure by spring force later during the entire cycle over the various stations of the process.
The exact setting of the holding pressure takes place with the aid of the screw 78 and Luer locking nut 79 through the window 80 of the lantern 77. The function of the holding pressure device is monitored on the pin 81.
On a further station of the turntable, the molding can also be (optionally) milled and kneaded. This method has the advantage of avoiding the so-called merge seam, which results in severe losses in strength.
According to FIG. 8, the mold and the cores are moved relative to one another from the outside. The right and left halves of FIG. 8 show two different phases of this flexing process, which of course otherwise run synchronously left and right. According to FIG. 8, the form 31/32 is fixed in position by the stop 82 and a small press 83, while the cores 73 including the core puller housing 60 with the help of separate cylinders and piston rods 84, 85, 86, 87 and cross members 88 back and forth be moved here.
9 and 10 show the unpacking station.
FIG. 9 shows the closed position with the ejector mandrel raised, while FIG. 10 shows the open form with the ejector mandrel 101 extended.
For unpacking, the cores are first pulled and retracted with the aid of the two cylinders 62 and 64 via the racks 65 and 66.
The upper part of the mold is then pulled up and extended. In the process, the mandrel 101 ejects the workpiece 106 through the sprue channel 46.
As mentioned at the beginning, the same can be done in the normal position of the injection molding machine, i. H. with the horizontal axis of the turntable fall down by themselves. In the illustration shown, an auxiliary plunger or compressed air would have to be used.
The most important advantage of the invention is that the individual molds are clearly locked and controlled during their circulation without external force and without the same being provided with actuation cylinders, and despite the maintained pressure. In the arrangement according to the invention, the form, which is already closed and locked with little effort, is introduced sideways, so that the locking unit can be designed for a small stroke and modest energy.
The cross-section of the sprue channel can be reduced to the minimum required by injection technology (regardless of the holding pressure caused by the sprue), because the elements generating the holding pressure are installed and controlled separately. Despite the high injection pressure and holding pressure, the locking elements generate only relatively small areas, pressures and consequently low wear.