Schneckenkolben-Spritzgussmaschine mit hydraulisch betätigter Spritzeinheit
Die Erfindung betrifft eine Schneckenkolben-Spritzgussmaschine mit hydraulisch betätigter Spritzeinheit.
Bei Schnecken'kolban-Spritzgussmaschinen erfolgt die Plastifizierung, Dosierung und F¯rderung des zu sprit zenden Materials (das aus thermoplastischen oder ela stomeren Kunststoffen, Gummi oder anderen hochmolekularen Massen bestehen kann) mittels einer Spritz- cinheit, die eine drehbar und. axialverschiebbar in einem heizbaren Schneckenzylinder gelagerte Plastifizier- schnecke enthält. Das Matemal wird dabei'durch Drehbewegung der Schnecke in dosierter Menge in den vorderen Schneckenzylinder-Raum gef¯rdert und anschlie Bond durch kolbenartige Axialverschiebung der Schnecke über eine am vorderen Schneckenzylinderende. angeordnete Spritzdüse in eine Spritzform eingespritzt.
Die konstruktive Ausbildung solcher Spritzgussmaschinen kann verschiedenartig. sein und wird besonders auch durch tdie jeweils vongesehene Maximalspritzlei- stung beeinflusst. Bei den für vornehmlich kleinere und mittlere Spritzleistungen bekanntgewordenen Maschinen, bei denen die Fonderung der Funktionssicherheit mit einem möglichst einfachen Aufbau verwirklicht werden soll, ist es dabei üblich, den Schneokenzylinder unverschieblich an zwei oder mehr in Maschinenläagsrich- tung (also parallel zur Plastifizierumgsschnecke) verlaufende F hrungsholmen anzubringen,
die zugleich auf der einen Seite des Schneckenzylindsrs zur Lagerung einer die Spritzform afufnehmenden Formschliesseinheit und auf der anderen Seite des Schneckanzylinders zur Lagerung der Antriebsaggregate der Spritzeinhleit dienen. Diese Fühcungsholmen sind an ihren Enden in einer Endplatte verankert und ermöglichen es in besonders zweckmϯiger Weise, die Formschlie¯einheit und d die Antriebsaggregate der Spritzeinheit gegen den Schneckenzylinder abzust tzen.
Die Formschlie¯einheit besitzt bei diesen bekannten Maschinen normalerweise zwei gegeneinander verschieb- lich auf den F hrungsholmen gelagerte Formaufspannplatten, zwischen denen die, aus zwei Formhälften bestehende Spritzform eingespannt wird. Die eine dieser Formaufspannplatten, die'auch als festem Formauf- spannplatte bezeichnet wird und wÏhrend des Spritz Vorganges eine feste Lage zum Schneckenzylinder besitzt, trÏgt die eine FormhÏlfte und ist mit einer Zen tralbohrung versehen, durch die. hindurch sich die Spritzdüse zur formenseitigen Angussbuchse erstreckt.
Die andere, auch, als @beweglich@ bezeichnete Formen- aufspannplatte trägt adie zweite Formhälfte und ist mit einem Schlie¯aggregat (z. B. einem hydcaiulisch betätigten Kniehebel) verbunden, das sich an der schliessseitigen Endplatte abst tzt und wÏhrend des Spritzvorgan- ges die beiden Formhälften zusammendrückt. Dadurch wird die erforderliche Formzubaltekraft erreicht, und zugleich wird ein fester Andruck der Spritzform an die Spritzdüse sichergestellt.
Die Antriebsaggregate der Spritzeinheit bestehen bei diesen bekannten Maschinen aus einem mit der Schnecke venbundenen Schnecken-Disbantrieb (z. B. in Form eines Ölmotors), der in einem am hinteren Schneckenende gleitbar auf den Fühmngsholmen aufgelagerten Antriebsblock angeordnet ist, sowie einer koaxial zur Schnecke hinter dem Antriebsblock liegenden hydraulischen Druckeinheit, denen Kolbenstange mit dem Antriebsblock und deren Zylinder mit der antriebsseitigen Endplatte verbunden ist.
Die Druckein- heit ist dabei einfachwirkend. Bei ihrem Arbeitshub verschiebt sie den Antriebsblock um die mit diesem verbundene Schnecke in Richtung zur Spritzd se, so dass das zu spritzende Material während des Spritzvorganges mit dem notwendigen Eilnlspritzdruck beaufschlagt wird.
Der Rückhub der Druckeinheit nach Beendigung des Spritzvorganges erfolgt während der Förderung einer neuen Charge des zu spritzenden Materials in den vorderen Schneckenzylinder-Raium, indem die Schnecke durch das geförderte Material progressiv nach hinten ge ddickt wird, bis sie schliesslich wieder ihre hintere End- lage erreicht hat.
Hinsichtlich ihrer Funktion haben sich die bekannten Maschinen des vorangehend umrissemen Typs durch- aus gut bewährt. Jedoch hat es sich in der Praxis als nachteilig erwiesen, da¯ infolge der (aus Gr nden einer möglichst symmetrischen Kraftübertragung zwischen Druckeinheit und Schnecke gewählten) Anordnung der Druckeinheit hinter dem Antriebsblock eine übermässig grosse Maschinen-BaulÏnge entsteht -und au¯erdem auch der Schnecken-Drehantrieb nur sehr schlecht (nämlich nur nach Demonbage der Druakeinheit) zugänglich ist.
Mit der Erfindiung sollen die geschilderten Nachteile der bekannten Maschinen beseitigt werden. Dieses Ziel erreicht die Erfindung dladurch, dass d, ie Druckeinheit aus mindestens zwei unmittelbar auf den Führungsholmen neben dem Antriebsblock angeordneten Teil eJnheiten besteht, bei denen die Führungsholme jeweils eine feststehende Kolbenstange bilden und einen feststehenden Druckkolben tragen, während die zugeordne- ten Druckzylinder jeweils längsverschieblich auf den Führungsholmen gelagert und durch ein Joch miteinan- der sowie mit dem Antriebsblock verbunden sind.
Mithin wird bei dem Vorschlag der Erfindung die Druckeinheit in Form zweier parallel gekoppeiter Teil- einheiten in den Raum neben dem Antriebsblock verlegt, wobei zugleich die neben dem Antriebsblock verlaufenden Endbereiche der Führungsholme zur Bildung der beiden Teileinheiten herangezogen werden. Dabei ermöglicht das Verbindungsjoch ohne weiteres, zumal wenn die beiden Teileinheiten einander gleich ausgebildet sind und symmetrisch in bezug auf die Schnecke wirken, eine ordnungsgemässe Kraft bertragung, die der Kraftübertragung bei der bisherigen koaxialen Anord- nung der Druckeinheit völlig gleichwertig ist.
Durch den Vorschlag der Erfindung wird gegenüber den bisher bekannten Maschinen eine sp rbare Verkürzung der Maschinen-Baulänge erreicht und auch eine sehr gute und bequeme ZugängHchkcit des Antriebsblocks mit dem Schneckendrehantrieb gewährleistet.
Der ZugÏnglichkeit des Antriebsblocks kommt dabei noch besonders die Tatsache zugute, dass die Druckeinheit nicht mehr an der antriebsseitigen Endplatte abgestützt au werden braucht, so dass diese Endplatte ganz zum Fortfall kommen (und z. B. durch zwei in der H¯he des Schneckenzylinders an den Fiihrungs- holmen angreifendle, einfache Stützen ersetzt sein) kann.
Ausserdem führt der Vorschlag der Erfindung aber auch au einem sehr einfachen und kompakten Ma schinenaufbau. Die Führungsholm-Endbereiche neben dem Antriebsblock sind bislang nämlich ohnehin f r die Gleitlagerung des Antriebsblockes verwendet worden, so da¯ sich durch die Anordnung der Druckein -heit auf den F hrungsholmen gegen ber den bisher bekannten Maschinen ein verminderter Raumbedarf er- gibt. Des weiteren wird durch die Anordnung der Druckeinheit auf den Führungsholmen noch die orteilhafte Möglichkeiteröffnet,besondereGleitlagerfürden Antriebsblock einzusparen und statt dessen die Dcuck- zylinder der beiden Teileinheiten zugleich als alleinige Gleitlager f r den Antriebsblock zu verwenden.
Weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend in einem Ausfühfungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt dabei in teilweise gebrochener Draufsicht das Antriebsende einer erfindungsgemϯ ausgebildeten Schnekkenkolben-Spritzgu¯maschine im Zeitpunkt der beendeten Einspritzung.
An zwei in Maschinen-Längsrichtung verlaufenden Fuhrungsholmen 1 ist mittels Holmmuttern 4 eine Auf nahmeplatte 2 befestigt, von der das hintere Ende eines Schneckenzylinders 3 gehalten wird. Die Aufnahme- plate 2 ist dabei mit einer in den Schneckenzylinder 3 führenden Einfüllöffnung 5 versehen und trÏgt einen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellten Einf lltrichter. Sie kann zum Abstützen der F hrungsholme gegenüber dem Maschinenfundament dienen, aber ebensogut können f r diesen Zweck auch z. B. zwei besondere, im Bereich neben dem Schnecke-n zylinder an den Führungsholmen l angreifende Stützen vorgesehen sein.
Das vordere Ende des Schneckenzylinders 3, das in der Zeichnung nicht mehr dargestellt ist, weist eine übliche Spritzdüse auf, die zu einer Spritzform führt.
Die Spritzform ist dabei in einer Formschliesseinheit eines geeigneten Typs befestigt, und zwar vorzugsweise in einer Formschliesseinheit der eingangs umrissenen Bauart.
In dem, Schneckenzylinder 3 ist eine Plastifizie- rungsschnecke 6 drehbar und axialverschiebbar gelagert.
Der Drehantrieb der Schnecke 6 erfolgt mit einem An tdebsaggregat 7, das einen blmotor enthält und fest mit dem hinteren Schneakenende verbunden ist. Dieses Antriebsaggregat 7 ist in einer Jochplatte 8 befestigt, die ihrerseits an, ihren beiden Seiten fest mit zwei Hydraulikeinheiten 15 verbunden ist. Die Hydraulikein- heiten 15 sind dabei gleitbar auf den ber die Aufnahmeplatte 2 hinausraganden Endbereich 9 der F hrungsholme 1 angeordnet, so dass Verschiebungen dieser Hydraulikeinheiten auf den Holm-Endbereichen ent sprechende Axialverschiebungen der Schnecke 6 im Schneckenzylinder 3 ergeben.
Jede Hydraulikeinheit 15 benutzt den zugeordneten F hrungsholm-Endbereich 9 als feststehende Kolbenstange und besitzt demzufolge einen feststehenden Druckkolbem 11 sowie einen verschieblichen Druckzylinder 12. Der Druckkolben 11 kann dabei z. B. mittels einer Haltemutter 10 mit dem Führungsholm- Ende verschraubt sein. Der Druckzylinder 12 umgreift vom Holmende aus den Holmenbereich 9. Er ist an seinem vorderen Deckel 13 mit einer abged, ichteten Gleitbuchse 12 versehen, die zugleich in der Jochplatte 8 befestigt ist.
Die Druckmitbelzufuhr erfolgt bei beiden Hydr, ulik- einhaiten 15 synchron über eine seitlich in jedem Druckzylinder 12 angebrachte Zufuhrbohrung 16, die in den kolbenstangenseitigen Zylinderra. um 17 einmün- det. Des weiteren ist auch der kolbenbodenseitige Zy linderraum 18 mit einer Anschlussbohrung 19 verbun- den, die sich zweckmässi, g, im hinteren Zylinderdeckel 20 befindet.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der orange- hend beschriebenen Spritzgussmaschine sei von dem zeichnerisch dargestellten Betriebszustand ausgegangen, bei dem die Schnecke 6 einen Spritzvorgang beendet hat. und gerade mit der Förderung einer neuen Charge des zu verspr. itzenden Materilals in den vorderen Schnek- kenzylinder-Raum beginnt. Diese Materialf¯rderung erfolgt durch Drehung der Schnecke 6 mittels des Ílmotors 7. Dabei verschiebt sich die Schnecke 6 infolge des sich im vorderen Schneckenzylinder-Raum ansam- melnden Materials progressiv nach hinten, bis sie schliesslich ihre hintere Endlage erreicht hat und durch Abschaltung des Ílmotors 7 wieder zum Stillstand gebracht wird.
In diesem Zeitpunkt hat sich im vorderen Schneckenzylinder-Raum eine durch den Schneckenhub bestimmte, also genau dosierte Materialmenge angesammelt.
Die Versehiebung der Schnecke während der Ma terialförderung bewirkt den Rückhowb der ber das Joch 8 und iden Olmotor 7 mit'der Schnecke vapbundenen Druckzylinder 12 der beiden Hydraulikeinheiten 15, wobei das Drucköl aus den kolbenstangenseitigen Zylinderräumen 17 verd'rängt wird und ber die Bohrungen 16 in zwei nicht weiter dargestellte Leitungen ein- strömt.
Dabei ist zweckmϯig in diesen Leitungen noch jeweils eine Drossel angebracht, die durch Drosselung des Rückstromes dss Druoköls in den Zylinderräumen 17 amen gewissen Öldcuck aufbaut, der zu einer ent- sprechenden Drucidbeaufschlagung des sich im vorderen Schneckenzylinder-R'aum ansammelnden Materials führt.
Nach beendeter F¯rderung und Dosierung der Ma terialcharge begmnt der Spritzvongang. Dazu werden die kolbenstangenseitigen Zylinderräume 17 der Druckzylinder 12 (natürlich untcr Umgehung der Drosseln) mit Drucköl von geeignetem Arbeitsdruck beaufschlagt, so dass sie ihren Arbeitshub ausf hren und ber die Jochplatte 8 und das Antriebsaggregat 7 die Schnecke 6 im Schneckenzyl, inder 3 nach vorn bewegen. Dadurch wird das vor der Schnecke im vorderen Schneckenzylinder- Raum befindliche Material in die Spritzform einge- drückt.
Nach beendetem Spritzvorgang befinden sich die Dnuckzylinder 12, die Jochplatte 8, das Antriebs- aggragat 7 zund d4e Schnecke 6 wieder in der zeichne- risch dargestellten Lage, in der sie f r die F¯rderung einzr neuen Maberialcharge bereit sind.
An die in dis kolbsnbodenseittgen Zylinderräume 18 oinmündenden Anschlu¯bohrungen 19 brauchen nicht notwendigerweise Druck¯lleitungen angeschlossen zu soin, da die kolbenbadenseitigen Zylinderräume 18 normalerweise nicht als Arbeitskammern dienen. Dennoch sind zweckmässig auch die Bohrungen 19 mit geeigneten Leitungen verbuindon, um im Bedarfsfall auch ohne Materialf¯rderung in der Schnecke durch Beaufschlagung der kolbenbodenseitigen Zylinderräume einen Rückhub dier beijden Druckzylinder 12 ausführen zu können.
Im brigen lassen sich die Bohrungen 19 aber auch zur Ableitung von Lecköl benutzen, das an dem Druckkolben 11 vorbei aus dem kolbenstangen- seitigen Zylinderraum 17 ausgetreten sein mag.
Screw piston injection molding machine with hydraulically operated injection unit
The invention relates to a screw-piston injection molding machine with a hydraulically operated injection unit.
In screw-piston injection molding machines, the plasticizing, metering and conveying of the material to be injected (which can consist of thermoplastic or elastomeric plastics, rubber or other high-molecular masses) takes place by means of an injection unit that rotates and. Contains a plasticizing screw mounted axially displaceably in a heated screw cylinder. The material is conveyed in dosed quantities into the front screw cylinder space by rotating the screw and then bonded by piston-like axial displacement of the screw via one at the front end of the screw cylinder. arranged spray nozzle injected into an injection mold.
The structural design of such injection molding machines can be different. and is particularly influenced by the maximum spray rate anticipated in each case. In the machines that have become known for primarily small and medium-sized injection capacities, in which the functional reliability is to be implemented with the simplest possible structure, it is common to have the screw cylinder immovably on two or more F running in the machine direction (i.e. parallel to the plasticizing screw) to attach guide rails,
which at the same time serve on one side of the screw cylinder to support a mold clamping unit that receives the injection mold and on the other side of the screw cylinder to support the drive units of the injection unit. These guide bars are anchored at their ends in an end plate and make it possible in a particularly expedient manner to support the form-locking unit and the drive units of the injection unit against the screw cylinder.
In these known machines, the mold-closing unit normally has two mold mounting plates which are mounted on the guide rails and are displaceable relative to one another, between which the injection mold, which consists of two mold halves, is clamped. One of these mold mounting plates, which is also referred to as a fixed mold mounting plate and is in a fixed position relative to the screw cylinder during the injection molding process, carries one mold half and is provided with a central bore through which. the spray nozzle extends through it to the sprue bushing on the mold side.
The other mold clamping plate, also known as @movable @, carries the second mold half and is connected to a closing unit (e.g. a hydraulically actuated toggle lever), which is supported on the closing-side end plate and during the injection process presses the two mold halves together. As a result, the required mold holding force is achieved and, at the same time, a firm pressure of the injection mold on the injection nozzle is ensured.
The drive units of the injection unit in these known machines consist of a screw drive (e.g. in the form of an oil motor) connected to the screw, which is arranged in a drive block that is slidably supported on the guide spar at the rear end of the screw, as well as a coaxial drive behind the screw the drive block lying hydraulic pressure unit, which piston rod is connected to the drive block and its cylinder is connected to the drive-side end plate.
The pressure unit is single-acting. On its working stroke, it moves the drive block around the screw connected to it in the direction of the spray nozzle, so that the necessary injection pressure is applied to the material to be sprayed during the spraying process.
The return stroke of the printing unit after completion of the injection process takes place while a new batch of the material to be injected is being conveyed into the front screw cylinder space, in that the screw is progressively thickened backwards by the conveyed material until it finally reaches its rear end position again Has.
With regard to their function, the known machines of the type outlined above have proven to be very effective. In practice, however, it has proven to be disadvantageous that, due to the arrangement of the pressure unit behind the drive block (selected for reasons of the most symmetrical power transmission between the pressure unit and the screw), an excessively large overall length of the machine and the screws as well -The rotary drive is only very poorly accessible (namely only after the pressure unit has been removed).
With the invention, the disadvantages of the known machines are to be eliminated. The invention achieves this aim in that the printing unit consists of at least two part units arranged directly on the guide bars next to the drive block, in which the guide bars each form a stationary piston rod and carry a stationary pressure piston, while the associated printing cylinders are each longitudinally displaceable are mounted on the guide rails and connected to one another and to the drive block by a yoke.
Thus, in the proposal of the invention, the printing unit is moved in the form of two parallel coupled subunits into the space next to the drive block, the end regions of the guide bars running next to the drive block being used to form the two subunits. The connecting yoke easily enables a proper power transmission, especially when the two sub-units are designed the same and act symmetrically with respect to the screw, which is completely equivalent to the power transmission in the previous coaxial arrangement of the pressure unit.
The proposal of the invention achieves a noticeable shortening of the overall machine length compared to the previously known machines and also ensures very good and convenient access to the drive block with the rotary worm drive.
The accessibility of the drive block is particularly benefited by the fact that the printing unit no longer needs to be supported on the drive-side end plate, so that this end plate can be omitted entirely (and e.g. by having two at the level of the screw cylinder attacking the guide bars, simple supports can be replaced).
In addition, the proposal of the invention also leads to a very simple and compact machine structure. The guide rail end areas next to the drive block have hitherto been used for the plain bearing of the drive block anyway, so that the arrangement of the pressure unit on the guide rails results in a reduced space requirement compared to the previously known machines. Furthermore, the arrangement of the printing unit on the guide bars opens up the advantageous possibility of saving special slide bearings for the drive block and instead using the printing cylinders of the two sub-units as the sole slide bearings for the drive block.
Further details of the subject matter of the invention are explained in more detail below in an exemplary embodiment with reference to the drawings. The drawing shows a partially broken plan view of the drive end of a screw-piston injection molding machine designed according to the invention at the point in time when the injection is completed.
At two extending in the machine longitudinal direction guide bars 1 is attached to a receiving plate 2 by means of spar nuts 4, of which the rear end of a screw cylinder 3 is held. The receiving plate 2 is provided with a filling opening 5 leading into the screw cylinder 3 and carries a filling funnel, which is not shown further for reasons of clarity. It can serve to support the guide rails against the machine foundation, but can also be used for this purpose. B. two special, in the area next to the screw-n cylinder on the guide bars L acting supports.
The front end of the screw cylinder 3, which is no longer shown in the drawing, has a conventional spray nozzle which leads to an injection mold.
The injection mold is fastened in a mold clamping unit of a suitable type, specifically preferably in a mold clamping unit of the type outlined at the beginning.
A plasticizing screw 6 is rotatably and axially displaceably mounted in the screw cylinder 3.
The rotary drive of the screw 6 takes place with an on tdebsaggregat 7 which contains a motor and is firmly connected to the rear end of the snow. This drive unit 7 is fastened in a yoke plate 8, which in turn is firmly connected to two hydraulic units 15 on both of its sides. The hydraulic units 15 are slidably arranged on the end area 9 of the guide bars 1 protruding beyond the mounting plate 2, so that displacements of these hydraulic units on the bar end areas result in corresponding axial displacements of the screw 6 in the screw cylinder 3.
Each hydraulic unit 15 uses the associated guide bar end area 9 as a stationary piston rod and consequently has a stationary pressure piston 11 and a displaceable pressure cylinder 12. The pressure piston 11 can be, for. B. be screwed by means of a retaining nut 10 to the guide rail end. The pressure cylinder 12 engages around the spar area 9 from the spar end. It is provided on its front cover 13 with a sealed sliding bushing 12 which is also fastened in the yoke plate 8.
The pressure medium supply takes place synchronously with both hydraulic units 15 via a supply bore 16 which is attached to the side of each pressure cylinder 12 and which is inserted into the piston rod-side cylinder. joins at 17. Furthermore, the cylinder chamber 18 on the piston bottom side is also connected to a connection bore 19 which is expediently located in the rear cylinder cover 20.
To explain the mode of operation of the injection molding machine described in orange, the operating state shown in the drawing is assumed, in which the screw 6 has ended an injection process. and just with the promotion of a new batch of the promised. It starts with the middle of the material in the front screw cylinder space. This material is conveyed by rotating the screw 6 by means of the oil motor 7. As a result of the material accumulating in the front screw cylinder space, the screw 6 moves progressively backwards until it has finally reached its rear end position and the oil motor is switched off 7 is brought to a standstill again.
At this point in time, an amount of material determined by the screw stroke, i.e. precisely dosed, has accumulated in the front screw cylinder space.
The displacement of the screw during material conveyance causes the pressure cylinder 12 of the two hydraulic units 15, which are connected to the screw via the yoke 8 and the oil motor 7, to return, the pressure oil being displaced from the cylinder spaces 17 on the piston rod side and via the bores 16 in flows into two lines, not shown further.
A throttle is expediently attached in each of these lines which, by throttling the return flow, builds up the pressure oil in the cylinder chambers 17 a certain oil pressure which leads to a corresponding pressurization of the material accumulating in the front screw cylinder chamber.
After the delivery and dosing of the material batch is complete, the spraying process begins. For this purpose, the cylinder spaces 17 on the piston rod side of the pressure cylinders 12 (of course bypassing the throttles) are pressurized with pressurized oil at a suitable working pressure, so that they perform their working stroke and move the screw 6 in the screw cylinder 3 forward via the yoke plate 8 and the drive unit 7 . As a result, the material in front of the screw in the front screw cylinder space is pressed into the injection mold.
After the end of the injection process, the pressure cylinders 12, the yoke plate 8, the drive assembly 7 and the screw 6 are again in the position shown in the drawing, in which they are ready for the conveyance of a new material batch.
Pressure oil lines do not necessarily need to be connected to the connection bores 19 opening into the cylinder chambers 18 on the piston bottom side, since the cylinder chambers 18 on the piston bath side normally do not serve as working chambers. Nevertheless, the bores 19 are also expediently connected to suitable lines in order to be able to perform a return stroke of the two pressure cylinders 12 by applying pressure to the cylinder spaces on the piston bottom, if necessary, even without material conveyance in the screw.
In addition, the bores 19 can also be used to discharge leakage oil which may have passed the pressure piston 11 from the cylinder space 17 on the piston rod side.