CH458716A - Spritzeinheit für eine Kunststoffe verarbeitende Spritzgiessmaschine - Google Patents

Description

  
 



  Spritzeinheit für eine Kunststoffe verarbeitende Spritzgiessmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzeinheit für eine Kunststoffe verarbeitende Spritzgiessmaschine, bei welcher das Material unter Staudruck im axial verschiebbaren Spritzzylinder vor der rotierenden Förderschnecke in vorplastifiziertem Zustand angesammelt und durch deren mittels Kolbengetriebe bewirkten Spritzhub in die Giessform eingespritzt wird.



   Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Spritzeinheit dieser Gattung so auszubilden, dass bei wesentlicher baulicher Vereinfachung der Spritzzyklus schneller und schonender ablaufen kann.



   Diese Aufgabe wird   erfindungsgemäss    durch beim Spritzhub vorgespannte, die Spritzeinheit von der Giessform absetzende, federnde Elemente gelöst.



   Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.



   Es zeigen:
Fig. 1 die teilweise längs geschnittene Spritzeinheit in Seitenansicht,
Fig. 2 die Spritzeinheit gemäss Fig. 1 in Draufsicht,
Fig. 3 ein Schema des Ölkreislaufes der Spritzeinheit und
Fig. 4 einen Ausschnitt aus der Spritzeinheit in vergrösserter Darstellung.



   Der stationäre Zylinder 1 des Kolbengetriebes 1,2 ist mittels Muttern 13 auf Trägerholmen 10, 11 befestigt.



  Der Ölmotor 4, die Förderschnecke 9 und die Brücke 6 bilden zusammen eine bauliche Einheit, die verschiebbar auf dem Holmenpaar 10, 11 gelagert ist. Die Einheit 4, 6, 9 ist über den Formteil 5 mit der Kolbenstange 3 des Kolbengetriebes 1,2 verbunden. Eine weitere, aus Spritzzylinder 8, Granulatbehälter 14 und Trägerbrücke 7 bestehende bauliche Einheit ist ebenfalls auf den Holmen 10, 11 in Spritzrichtung verschiebbar gelagert.



   Am vorderseitigen Ende eines jeden Holmes 10 bzw.



  11 ist leicht lösbar eine Hülse 15 festgeklemmt, die ein Aussengewinde aufweist. Eine weitere Hülse 16 mit Innengewinde steht mit der Hülse 15 im Gewindeeingriff.



  Die Hülse 16 nimmt ein Tellerfederpaket 17 auf, das einerseits von einem Flansch   16' der    Hülse 16 und andererseits von einem hülsenförmigen Anschlagring 18 begrenzt ist. Der Anschlagring ist durch einen Seegerring 19 gesperrt.



   In dem Formteil 5 ist eine parallel zur Spritzrichtung angeordnete Schaltstange 20 axial verstellbar befestigt, die in ein am Zylinder 1 des Kolbengetriebes befestigtes Schaltergehäuse eingreift (Fig. 2). In der Bewegungsbahn der Schaltstange 20 ist die Betätigungsrolle eines Mikroschalters 21 gelegen, der, wie weiter unten erläutert wird, beim Spritzhub den Antriebsdruck im Kolbengetriebe auf eine geringere Stufe (2. Druckstufe) umsteuert.



   In der Brücke 7 ist eine weitere parallel zur Spritzrichtung angeordnete Schaltstange 32 axial verstellbar befestigt, die in eine Führung 23 in der Brücke 6 eingreift. In ihrer Bewegungsbahn liegt die Betätigungsrolle eines Mikroschalters 24, der den Steuerschieber 40 für den ölmotor 4 schaltet (Fig. 2).



   Im Ausführungsbeispiel weist der Spritzzylinder einen Düsenverschluss auf, der beim Auffahren auf die Giessform infolge einer entgegen der Wirkung von Tellerfedern erfolgenden Axialverschiebung seiner Schiebedüse geöffnet und beim Absetzen unter der Wirkung der Tellerfedern wieder geschlossen wird. Eine Sperre 25 im Spritzzylinder sorgt dafür, dass am Ende des Spritzhubes kein plastisches Material in den Spritzzylinder zurückfliesst.



   Die Spritzeinheit arbeitet wie folgt:
Bei Rotation der Förderschnecke 9 gelangt Kunststoffgranulat aus dem Behälter 14 in den Spritzzylinder 8, das plastifiziert wird. Das Material gelangt im plastifizierten Zustand vor die Schnecke 9, wo es sich stetig anreichert. Da der Spritzzylinder 8 mit seinen Stirnflächen   7' an    den federnden Abfangeinrichtungen 15 bis 18 anliegt, deren Aufbau weiter unten erläutert wird, treibt der Staudruck des stetig geförderten plastischen Materials die Förderschnecke nach Massgabe der Zunahme des Volumens des plastischen Materials in rückwärtiger Richtung. Mit der Förderschnecke wird gleichzeitig die Brücke 6, der Rotationsantrieb 4, der Formteil 5 sowie Kolbenstange 3 und Kolben 2 des Kolbengetriebes be  wegt.

   Ein   Staudruckventil    30 in der Leitung   26' setzt    jedoch dem Öl, das bei der Rückwärtsbewegung des Kolbens 2 aus dem Zylinderraum 37 verdrängt wird, einen einstellbaren Widerstand entgegen. Mit Hilfe des Staudruckventils 30 lässt sich daher der bei der Vorplastifizierung im Spritzzylinder herrschende Druck (Staudruck) nach Belieben regulieren.



   Im Zuge des Zurücktreibens der Förderschnecke 9 entfernt sich die Trägerbrücke 6 immer mehr von der Trägerbrücke 7, so dass die Schaltstange 22 schliesslich die Betätigungsrolle des Mikroschalters 24 in der Brücke 6 freigibt, wodurch der Schieber 40 die Ölzufuhr zum Ölmotor unterbricht. Damit ist die Vorplastifizierung beendet. Das plastifizierte Quantum entspricht der für den zu fertigenden Spritzling erforderlichen Menge an plastischem Material.



   Der Düsenverschluss 12 des Spritzzylinders 8 befindet sich vor dem nun einsetzenden Spritzhub in minimalem Abstand, und zwar etwa im Abstand der Amplitude seiner Schiebedüse vor der Giessform, wodurch sichergestellt ist, dass keine Wärmeleitung vom Spritzzylinder zur Giessform stattfindet (thermische Trennung).



   In den Figuren 1 und 2 enthält der Spritzzylinder 8 kein vorplastifiziertes Material, weshalb sich die Stirnflä  ehen      7' der    Brücke 7 in relativ grossem Abstand vom Anschlagring 18 des Tellerfederpaketes 17 befinden. Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Position des Spritzzylinders tritt nämlich bei normalem   Spritzablauf    nicht auf; denn bei Beginn des   Einspritzhubes    befindet sich zwar Schnecke 9, Brücke 6, Formteil 5 und Kolben 2 in der in den Figuren gezeigten Stellung. Der Spritzzylinder 8 indessen befindet sich in einer Position, bei der die Stirnflächen   7' der    Brücke 7 an den Anschlagringen 18 der Tellerfederpakete 17 anliegen.

   Der minimale Abstand des Düsenverschlusses von der Giessform bei abgesetzter Spritzeinheit kann dadurch varriert werden, dass die Hülse 16 mehr oder weniger in die Spannhülse 15 eingeschraubt wird.



   Im Schema des   Ölkreislaufes    gemäss Fig. 3 sind alle elektromagnetischen Steuerschieber im stromlosen Zustand, also in Mittelstellung gezeigt. Der Einspritzhub wird dadurch eingeleitet, dass der Steuerschieber 41 durch einen Steuerimpuls den Förderdruck der Pumpe P auf die Leitung 26 steuert. Das Druckmedium gelangt über die Drossel 33, mit welcher die   Einspritzgeschwin-    digkeit reguliert wird, in den Zylinderraum 37 des Zylinders 1 des Kolbengetriebes 1, 2. Der   Antriebsdruek    ist durch das   Druekeinstellventil    34 bestimmt, durch das je nach Einstellung ein mehr oder weniger grosser Anteil des geförderten Öls über die Leitung 27 in den Tank T zurückgelangt.

   Das Kolbengetriebe treibt somit die aus dem stillstehenden Ölmotor 4, dem Formteil 5, der Trägerbrücke 6 und der Förderschnecke 9 bestehende bauliche Einheit in Richtung zur Giessform. Die Förderschnecke lastet hierbei auf dem vor ihr im Spritzzylinder gespeicherten plastischen Material. Aus diesem Grunde wird der Spritzzylinder 8 im allerersten Abschnitt des Spritzhubes, der z.B. 15 bis 20 mm betragen kann, auf die Giessform aufgefahren, wobei die vor der Schnecke im Spritzzylinder angereicherte plastische Masse den Axialdruck der Förderschnecke 9 auf den Spritzzylinder 8 überträgt. Das Auffahren des Spritzzylinders auf die Giessform erfolgt gegen den Widerstand der Tellerfederpakete 17, die von den Stirnflächen   7' der    Brücke 7 des Spritzzylinders vorgespannt werden.

   Die vom Spritzzylinder zurückgelegte Wegstrecke a (Fig. 4) ist beendet, wenn die Stirnflächen   7' an    die Anschlagflächen der Gewindehülsen 16 anschlagen. Dies ist der Fall, wenn die Schiebedüse des Düsenverschlusses in Offenstellung gedrückt ist. Die Schiebedüse wird dabei nicht mit dem vollen Axialdruck des Spritzhubes belastet, weil die Axialbewegung des Spritzzylinders 8 rechtzeitig von den Anschlagringen 18 abgebremst und sodann von den Anschlagflächen der Gewindehülsen 16 abgefangen wird.



  Aus diesem Grunde wird der Düsenverschluss 12 niemals der vollen axialen Wucht eines Spritzhubes ausgesetzt, wenn er auf die Giessform auftrifft. Der Düsenverschluss, bis zu einem gewissen Grad aber auch die Giessform und der Spritzzylinder, sind daher einer vergleichsweise geringen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt, wodurch ein vorzeitiger Verschleiss exponierter Maschinenelemente verhindert wird.



   Nach Öffnung des Düsenverschlusses wird das zuvor vor der Förderschnecke angesammelte plastische Material in die Giessform mit hoher Geschwindigkeit eingespritzt. Hierbei bewegt sich die Einheit 9, 4, 5, 6, 3, 2 relativ zu der Einheit 7, 8, 14. Am Ende des eigentlichen Spritzhubes gibt die Schaltstange 20 die Betätigungsrolle des Mikroschalters 21 frei, dessen Steuerimpuls den Wegeschieber 35 (Fig. 3) betätigt. Dieser gibt die Leitung   26" zum      Druckeinsteliventil    31 frei. Dieses Ventil lässt je nach Einstellung ein mehr oder weniger grossen Anteil des Druckmediums über die Leitung   27' zum    Tank T zurückgelangen.

   Aus diesem Grunde wird nach Freigabe der Betätigungsrolle des Mikroschalters 21 der Druck im Zylinderraum 37 auf eine geringere Stufe zurückgeführt, die im folgenden als Nachdruckstufe bezeichnet wird. Die Nachdruckstufe beginnt, wenn der eigentliche Einspritzvorgang beendet ist und es darum geht, durch einen begrenzten axialen Druck den Spritzzylinder für eine gewisse Zeit in Anlage an der Giessform zu halten.



   Am Ende des Einspritzvorganges läuft die Betätigungsrolle des Mikroschalters 24 auf die Schaltstange 32 auf und schliesst einen Stromkreis für die Funktion des Steuerschiebers 40 für den   ölmotor    4. Dieser Steuerschieber 40 wird durch einen Steuerimpuls der Programmsteuerung am Ende der Nachdruckstufe zeitgerecht derart betätigt, dass das Öl von der Pumpe P über die Leitung 28 und dem Drehzahlregler 42 zum Ölmotor 4 gefördert wird, von wo es über die Leitung 29 zurück in den Tankraum T gelangt. Gleichzeitig mit Beginn der Rotation des ölmotors bzw. kurz zuvor wird durch einen Steuerimpuls der Programmsteuerung der Steuerschieber 41 in Mittelstellung gebracht, wodurch die Nachdruckstufe beendet wird. Dies hat zur Folge, dass die vorgespannten Tellerfedern 17 unter Entspannung den Spritzzylinder von der Giessform mindestens um die Wegstrekke a absetzen.

   Beim Absetzvorgang schliesst sich die Düse 12. Der Spritzzylinder ist thermisch von der Giessform getrennt.



   Eine Beschleunigung des   Spritzablaufs    ist somit dadurch erreicht, dass unmittelbar nach Beendigung der Einspritzung, d.h. nach Beendigung der zweiten Druckstufe, die Vorplastifizierung beginnen kann, ohne dass zuvor durch einen gesonderten Rückhub des Kolbengetriebes 1, 2 der Zylinder 1 von der Giessform abgesetzt zu werden braucht; denn in dem Augenblick, in dem die zweite Druckstufe beendet ist, also der axiale Druck der Förderschnecke aufhört und die Förderschnecke zwecks Vorplastifizierung zu rotieren beginnt, ist der Spritzzylinder durch Entspannung des Tellerfederpaketes 17 bereits abgesetzt, ohne dass hierfür parktisch Zeit verbraucht würde.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Spritzeinheit für eine Kunststoffe verarbeitende Spritzgiessmaschine, bei welcher das Material unter Staudruck im axial verschiebbaren Spritzzylinder vor der rotierenden Förderschnecke in vorplastifiziertem Zustand angesammelt und durch deren mittels Kolbengetriebe bewirkten Spritzhub in die Giessform eingespritzt wird, gekennzeichnet durch beim Spritzhub vorgespannte, die Spritzeinheit von der Giessform absetzende, federnde Elemente (17).

   UNTERANSPRÜCHE 1. Spritzeinheit nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Elemente als Widerlager für den bei der Vorplastifizierung axial belasteten Spritzzylinder (8) ausgebildet sind.

   2. Spritzeinheit nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der die rotierende Schnecke (9) bei der Vorplastifizierung in rückwärtiger Richtung treibende Staudruck durch Drosselung des Kolbengetriebes (1, 2, 3) beim Rückhub des Kolbens (2) erzeugt ist.

   3. Spritzeinheit nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Elemente als federnde Einrichtungen (15 bis 19) ausgebildet sind, welche die axiale Bewegung des Spritzzylinders (8) nach Auftreffen auf der Schiebedüse auf die Giessform beenden, bevor die Schiebedüse vom Spritzhub belastet ist.

   4. Spritzeinheit nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Elemente durch verstellbare, auf Trägerholmen (10, 11) festspannbare Hülsen (15) mit Tellerfederpaketen (17) gebildet sind.

   5. Spritzeinheit nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in Spritzrichtung verstellbaren Einrichtungen (15 bis 19) auf den Trägerholmen der Spritzeinheit festgeklemmt sind und die axiale Wegstrekke, bei der sie durch den Spritzzylinder beim Spritzhub vorgespannt werden, etwas grösser ist als die Wegstrecke, welche die Schiebedüse des Düsenverschlusses (10) des Spritzzylinders beim öffnen bzw. Schliessen zurücklegt.

   6. Spritzeinheit nach Unteranspruch 5, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Einrichtungen (15 bis 19) an den Trägerholmen (12, 13) in solcher Höhe, dass beim Auffahren des Spritzzylinders (9) die Schiebedüse des Düsenverschlusses (10) infolge Aufsetzen auf die Giessform gerade geöffnet ist, ohne vom Spritzhub voll belastet zu sein.

   7. Spritzeinheit nach Unteranspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (15 bis 19) je zwei miteinander verschraubbare Gewindemuffen (15, 16') aufweisen, von welchen die innere (15) mittels Klemmschelle auf einem Trägerholm (12 bzw. 13) festklemmbar ist und die äussere (16') das Lager eines Tellerfederpaketes (17) bildet, das an einer auf dieser Muffe (16') axial verschieblich gelagerten und bei entspanntem Tellerfederpaket die Muffe (16') stirnseitig überragenden Anschlaghülse (18) anliegt.

   8. Spritzeinheit nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerfederpaket (17) einerseits an einem Bund der Muffe (16') und andererseits an einem Bund der Anschlaghülse (18) anliegt, wobei die Gewindemuffe (16') auf der inneren Gewindemuffe (15) bei beliebigem gegenseitigen Übergriff mit Hilfe einer Gegenmutter fixierbar ist.

   9. Spritzeinheit nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen den Antriebsdruck im Kolbengetriebe auf ein geringeres Niveau umsteuernden Mikroschalter am Zylinder des Kolbengetriebes (1, 2), dessen Sehaltrolle in der Bewegungsbahn einer Schaltstange (20) liegt, die an der vom Kolben (2) angetriebenen Einheit (4, 5, 6, 9) befestigt ist.

   10 Spritzeinheit nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen an der die Förderschnecke (9) umfassenden baulichen Einheit (4, 5, 6, 9) befestigten, den Steuerschieber (40) des Ölmotors (4) schaltenden Mikroschalter (24), dessen Betätigungsrolle in der Bewegungsbahn einer am Spritzzylinder (8) befestigten Schaltstange (22) gelegen ist.