Verfahren zur Ilerstellung von Gegenständen aus thermoplastischem Material und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus thermoplastischem Material, bei dem plastifiziertes Material von einer Plastifiziervorrichtung in einen Vorratsraum eingespeist wird, nach Ansammlung eines vorbestimmten Volumens an plastifiziertem Material in dem Vorratsraum die Verbindung zwischen dem Vorratsraum und der Plastifiziervorrichtung abgesperrt wird, ein Auslasskanal geöffnet wird, eine vorbestimmte Menge des gespeicherten Materialvolumens durch den Auslasskanal ausgetrieben wird und danach der Vorratsraum wieder bis zu dem vorbestimmten Volumen mit plastifiziertem Material aufgefüllt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass die Einspeisung des plastifizierten Materials in den Vorratsraum gegen einen konstanten Druck erfolgt, der kleiner ist als der von der Plastifiziervorrichtung ausgeübte Einspeisedruck, dass nach dem Absperren der Verbindung zwi zehen der Plastifiziervorrichtung und dem Vorratsraum das im Vorratsraum befindliche vorbestimmte Volumen des plastifizierten Materials unter dem konstanten Druck gehalten wird, und dass die Austreibung des Materials aus dem Vorratsraum nach dem Öffnen des Auslasskanals durch den im Vorratsraum herrschenden konstanten Druck erfolgt.
Ein solches Verfahren hat gegenüber bekannten Verfahren der gleichen Art u. a. den Vorteil, dass sich die Geschwindigkeit des Austreibens aus dem Vorratsraum selbsttätig an die jeweilige Beschaffenheit des gespeicherten Materials anpasst. Verlauf und Dauer des Austreibevorgangs werden nicht von einer starr vorgegebenen Mechanik bestimmt, sondern ergeben sich in jeweils optimaler Weise aus den Eigenschaften des plastifizierten Materials, insbesondere aus seiner Viskosität. Dadurch ist es insbesondere möglich, eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit zu erzielen als bei den vorbekannten Vorrichtungen, bei denen die Austreibgeschwindigkeit fest vorgegeben ist und naturgemäss für den ungünstigsten Fall ausgelegt sein muss.
Gegenstand der Erfindung ist ferner auch eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, mit einem Vorratsraum, der über getrennte, mittels einer Absperreinrichtung wahlweise absperrbare Verbindungen mit der Plastifiziervorrichtung bzw. einem Zugang zum Formhohlraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des konstanten Druckes ein Verdrängerkolben in den Vorratsraum hinein einschiebbar angeordnet und von einer konstanten Druckquelle in Einführrichtung beaufschlagt ist.
Die Erfindung wird anhand beiliegender Zeichnung beispiesweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Horizontalschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 in grösserem Masstab,
Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie III-III in Fig.
1,
Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in grösserem Masstab zur Veranschaulichung eines Verfahrensschrittes,
Fig. 5 u. 6 der Fig. 4 ähnliche Teilschnitte zur Veranschaulichung nachfolgender Verfahrensschritte,
Fig. 7 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Einrichtung und
Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII von Fig. 7.
In der in den Fig. 1-6 dargestellten Einrichtung wird das zu verarbeitende Material in einem Plastifizier Extruder 150 (Fig. 1) vorbereitet. Dieser weist ein zylindrisches Gehäuse 151 auf, welchem das in fester Form, z. B. als Granulat zugeführte Material plastifiziert wird bis es das Ende der Schnecke erreicht hat.
Über einen Kanal 152 eines Zufuhrrohres 153 gelangt dieses Material in eine Öffnung 158. Das Zufuhrrohr 153 ist mit Heizelementen 154 versehen.
Über die Öffnung 158 gelangt das Material in die waagrecht liegende Bohrung 155, in welcher eine Schiebemuffe 156 angeordnet ist, deren Bohrung 157 mit der vertikalen Bohrung 160 verbunden ist. Diese Bohrung
160 ist die Bohrung der Muffe 161, in welcher der nachstehend beschriebene Spritzpresskolben verschiebbar angeordnet ist. Diese Muffe 161 ist in senkrechter Bohrung 162 des Blockes 163 befestigt. Im gleichen Block ist die Bohrung 155 und die Öffnung 158 gebohrt.
In der Bohrung 159 der Schiebermuffe 156 ist ein Schieberkörper 165 verschiebbar angeordnet. Dieser ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, er weist in seiner Mitte eine ringförmige Nut 166 auf, deren axiale Länge genügend ist, um die Öffnung 158 mit der Öffnung 167 zu verbinden (Stellung der Fig. 1). Der Schieberkörper 165 hat eine konkave Stirnseite 168, deren Radius gleich dem Radius der Bohrung 160 ist.
Wenn also der Schieberkörper 165 in der Stellung der Fig. 1 liegt, so bildet seine Stirnseite 168 einen Teil der Wandung der Bohrung 160. Sowohl die Schiebermuffe 156 als auch der Schieberkörper 165 sind drehfest montiert.
Die Öffnung 167 kommuniziert mit einem im wesentlichen zylindrischen Spreicherraum 170, der an seiner Ausgangsseite konisch verläuft und mit einem Auslass 171 versehen ist, der zwischen der Öffnung 158 und der Bohrung 160 mit der Bohrung 156 kommuniziert. Im Speicherraum 170 ist ein Speicherkolben 172 axial verschiebbar angeordnet, der mit einer konischen Spitze versehen ist. Eine an dem Block 163 mittels Schrauben 173 befestigte Muffe 174 dient zur Führung des Speicherkolbens 172, sie begrenzt teilweise den Einlass des Speicherraumes 170.
Der Speicherkolben 172 weist einen zylindrischen Teil 176 auf, der ausserhalb des Blockes 163 liegt, und sich in ein Zylinder 177 erstrecken kann (z. B. wenn der Speicherkolben in der Stellung der Fig. 5 ist). Der Durchmesser des Zylinderbohrung 178 ist leicht grösser als derjenige des Teiles 176, welcher über eine Stange 179 verjüngtem Durchmesser mit einem Gewindebolzen 180 verbunden ist, auf welchem eine Einstellmutter 181 vorgesehen ist, die an die äussere Stirnseite einer Führungsmuffe 183 für die Stange 179 anschlägt.
Der Speicherkolben 172 bewegt sich axial von seiner vordersten Lage (Fig. 1 und 4) zu seiner hintersten Lage (Fig. 5). Die Muffen 174 und 183 dienen dabei zur Führung dieses Speicherkolbens 172. Die Zylinderbohrung 176 ist an einer Einlassleitung 184 für eine Flüssigkeit unter Druck angeschlossen. Wenn über diese Einlassleitung 184 das Druckmittel in die Zylinderbohrung 178 gelangt, so wird der Speicherkolben 172 nach rechts (Fig. 2) in die Lage der Fig. 1 oder 4 verschoben, weil das Druckmittel auf die Fläche 185 des Kolbens 172 entsprechend einwirkt. Wie nachstehend näher beschrieben wird, wird die Einführung von weichgemachtem Material in den Speicherraum 170 auf die Spitze 173 des Kolbens 172 eine nach hinten gerichtete Kraft ausüben, so dass dieser Kolben nach hinten in die Stellung der Fig. 5 verschoben wird.
Die Muffe 183 weist einen Luftkanal 186 (Fig. 2) auf, der über Luftleitungen 187 mit einem Druckumschalter PS1 bekannter Bauart verbunden ist. Wenn die Einstellmutter 180 das Ende des Luftkanals 186 schliesst, so wirkt dann ein Druck auf das Membran des Druckumschalters PSI. Sonst fliesst die Luft durch den Luftkanal 186. Wenn also der Druckumschalter PS1 betätigt wird, so zeigt dies an, dass sich der Speicherkolben 172 in seiner äussersten rechten Stellung befindet, d. h. dass der Speicherraum 170 leer ist (Fig. 1, 4, 6).
Die Anzeige, dass der Speicherraum gefüllt ist, erfolgt wie nachstehend erwähnt: Der Speicherkolben
172 trägt einen Bund 188, der in der äussersten linken Stellung des Speicherkolbens 172 gegen die Stirnseite
189 eines ringförmigen, am linken Ende des Zylinders
177 angeordneten Einsatzes 190 anschlägt. In diesem Einsatz 190 ist ebenfalls ein Luftkanal 191, der über Leitungen 192 mit einem Druckumschalter PSa verbunden ist. Betätigung dieses Druckumschalters PS2 wird also die Tatsache anzeigen, dass der Speicherraum
172 gefüllt ist und dass sich der Speicherkolben 170 in der Stellung der Fig. 5 befindet. Das Füllen und Leeren des Speicherraumes 170 wird von dem Schieberkörper 165 gesteuert, der von einem Kolben 195 verstellt wird, mit welchem er mittels einer Stange 196 verbunden ist.
Der Kolben 195 ist in einer Zylinderbohrung 197 des Blockes 177 verschiebbar angeordnet. Das hintere offene Ende ist mit einer Vorrichtung 198 versehen, die ebenfalls eine Zylinderbohrung 199 aufweist, welch letztere mit einem Einsatz 199a geschlossen ist.
In der Zylinderbohrung 199 ist ein Haltekolben 200 verschiebbar angeordnet, dessen Stange 201 sich in die Zylinderbohrung 197 erstreckt, so dass sie unter gewissen Bedingungen mit dem Kolben 195 in Kontakt kommt. Mittels der Kolben 195 und 200 kann der Schieberkörper 165 in die drei Stellungen der Fig. 4, 5 und 6 gebracht werden. In Fig. 1 und 4 ist der Schieberkörper 165 in seiner Schliesslage , in welcher Druckmittel über die Öffnung 202 in die Zylinderbohrung 199, und über die Öffnung 203 in die Zylinderbohrung 197 eingeführt wird, so dass die Kolben 200 und 195 nach rechts verschoben werden. In dieser Lage kommuniziert die Öffnung 158 über die Nut 166 mit der Einlassöffnung 107 des Speicherraums 170.
In dieser Stellung des Schieberkörpers 165 gelangt also plastifiziertes Material in den Speicherraum 170, so dass der Speicherkolben 172 entgegen der Wirkung des Druckmittels im Zylinder 177 nach links verstellt wird.
Ist der Speicherraum 170 voll, und ist der Speicherkolben 172 in seiner linken Endlage, so wird, wie bereits beschrieben, der Druckumschalter PS2 betätigt. Dies verursacht im später beschriebenen Druckmittelkreislauf eine Unterbrechung der Zufuhr von Druckmittel durch die Öffnung 203 und durch die Öffnung 204 eingeleitet wird. Der Kolben 195 wird nach links verschoben.
Man beachte, dass die Stange 196 in der rechten Stirnseite des Kolbens 195 befestigt ist. Die Fläche, auf welche das durch die Öffnung 204 eintretende Druckmittel wirkt, ist somit gleich Stirnfläche des Kolbens 196 abzüglich der Fläche des Querschnittes der Stange 196.
Diese ringförmige Fläche ist kleiner als die Fläche der hinteren Stirnseite des Kolbens 200, auf welche das durch die Öffnung 202 stets fliessende Druckmittel einwirkt. Der Kolben 200 wird somit in seiner rechten Endlage gehalten, obwohl der Kolben 195 nach links im Anschlag mit dem Ende der Stange 201 verstellt worden ist. Der Schieberkörper 165 liegt dann in seiner mittleren Lage (Fig. 5). In dieser Lage ist die Öffnung 158 gesperrt, so dass sie mit dem Speicherraum 170 nicht mehr verbunden ist. Da aber die Auslassöffnung 171 ebenfalls gesperrt ist, kann kein Material vom Speicherraum 172 in die Bohrung 160 gelangen. Wenn in dieser Bohrung 160 plastifiziertes Material eingeführt werden soll, so wird die Druckmittelzufuhr durch die Öffnung 202 unterbrochen, und diese Öffnung 202 wird nach links verschoben, und schlägt an dem Einsatz 199a an.
Der Kolben 195 kann dann in seine linke Endlage gelangen und der Schieberkörper 165 nimmt seine linke Endlage oder offene Stellung ein (Fig. 6).
In dieser Lage befindet sich die konkave Stirnseite 168 links von der Auslassöffnung 171, so dass plastifiziertes Material aus dem Speicherraum 170 in die Bohrung 160 gelangen kann. Gleichzeitig wird über die Leitung 184 Druckmittel in die Zylinderbohrung 178 eingelassen, so dass der Speicherkolben 172 das Material aus dem Speicherraum 170 herausdrückt.
Um die Bewegungen des Schieberkörpers 165 mit dem Rest der Maschine zu koordinieren, ist auf der Kolbenstange 196 ein Träger 205 montiert, an welchem ein Arm 206 angebracht ist. Am Ende dieses Armes 206 ist ein einstellbarer Anschlag 207 vorgesehen, der zur Betätigung eines Grenzschalters dient, welch letzterer an einem Träger 208 des Blockes 177 befestigt ist.
Ferner sind auf dem Arm 206 einstellbare Nocken 209, 210 vorgesehen, die weitere auf dem Block 177 angebrachte Kreuzschalter betätigen.
Die beschriebenen Mittel erlauben eine sehr genaue Bemessung der in die Bohrung 160 gelangende Materialmenge. Dank der Einstellmutter 181, kann der Speicherkolben 172 an dem einen oder anderen Ende des Speicherraumes 170 verstellt werden. Dies, verbunden mit dem sehr genauen Druckumschalter PS1, erlaubt eine extrem genaue Einstellung des Speicherkolbens 172 im Speicherraum 170.
Man beachte ferner, dass der Speicherkolben 172 mit den Wänden des Speicherraumes 170 nicht in Kontakt steht. Vielmehr ist er freitragend eingeführt, so dass kein Schliesskolben für das heisse Material notwendig ist. Man vermeidet somit ein Lecken des Materials und die durch den Ersatz der Dichtungen notwendige Wartung.
Wenn der Speicherkolben 172 nach rechts bewegt wird, so wird der Schieberkörper 165 ebenfalls nach rechts in die Lage der Fig. 4 bewegt, so dass das vor seiner Stirnfläche 168 liegende Material in die Bohrung 160 geführt wird. Dank ihrer Form wirkt diese Stirnfläche 166 als Abstreifer.
Der Materialfluss im Kanal 152, durch die Öffnung 158, durch die Nut 166 in den Einlass 166 und vom Speicherraum 170 in die Bohrung 160 ist immer vorwärts gerichtet. Es gibt keine Taschen oder tote Winkel, in welchen Material sich ansammeln könnte.
Dank der Tatsache, dass das Material die Rückwärtsbewegung des Speicherkolbens 172 verursacht, und gewährleistet, dass das Material in der Nut 166 und im Einlass 167, sowie im Raum zwischen der Mantelfläche des Speicherkolbens 172 und der Wandung des Speicherraumes 170 ebenfalls zwecks Verstellung des letzteren bewegt wird, wenn der Speicherraum zwecks Aufnahme der nächsten Ladung aufgefüllt wird.
In der Variante gemäss Fig. 7 und 8 ist der Block 163, der Speicherkolben 172, der Schieberkörper 165, die Muffe 156 und die verschiedenen Kanäle die gleichen.
Hingegen sind in dieser Ausführung verschiedene Elemente anders gestaltet. Die Bohrung 155 ist an sich verlängert und weist eine Verlängerung 615 auf. Die Muffe 156 ist entsprechend verlängert und ihre Verlängerung 616 erstreckt sich durch die Bohrung 162. Der Schieberkörper 165 weist einen breiteren Endteil 625 auf, der sich in die Verlängerung 616 erstreckt.
Der Endteil 625 ist mit einer Anzahl Bünde 626 versehen, die rechts (Fig. 8) von der Bohrung 162 liegen.
Der Schieberkörper 165 besitzt ferner einen verjüngten Teil 627, der die Bohrung 162 überbrückt. Dieser Teil 627 zusammen mit der Wandung der Muffe 157 begrenzt eine Nut 628.
Aus Fig. 7 ist ersichtlich, dass der Spritzhalter 223 der Fig. 3, dessen Kopf 225 in der Bohrung 160 liegt, durch eine feste Muffe 630 ersetzt worden ist. Diese Muffe 630 erstreckt sich durch den Tisch 213 und trägt an ihrem unteren Ende einen Block 631, durch welchen sie mit einem Block 632 verbunden ist.
Letzterer hat eine mittlere axiale Öffnung 633, die mit einem Giessraum 634 kommuniziert. Ferner steht er über einem Kanal 636 des Blockes 631 mit einem Materialeinlass 635 der Muffe 630. Der Materialeinlass 635 ist über den radialen Kanal 637 der Verlängerung 616 mit der Nut 628 des Schieberkörpers 165 verbunden.
Wenn also plastifiziertes Material aus dem Speicherraum 170 über den Kanal 171 und die Nut 628 in den Kanal 637 gelangt, wobei der Schieberkörper in der Stellung der Fig. 6 liegt, so gelangt er über die Kanäle 635, 636 und die Öffnung 633 in den Giessraum 634. Er steht unter dem vom Speicherkolben erzeugten Druck.
Das vordere ! Ende des Elementes 630 (Fig. 7) und die Blöcke 631, 632 sind von einem als Wärmeausdünster dienenden Block 640 umslchlossen. Ein Kanal 641 dient zur Aufnahme des Wärmeträgers. Die Temperatur im Block 632 wird dadurch gesenkt und das Material in der Öffnung 633 nach dem Füllen des Giessraumes 634 erstarren. Der Block 631 hat eine Verlängerung 642, die sich in eine entsprechend geformte Ausnehmung 643 des Blockes 632 erstreckt, wobei allerdings zwischen dieser Verlängerung 642 und der Wandung der Ausnehmung 643 ein annähernd konischer Raum frei bleibt. Beim Auffüllen des Giessraumes 634, wird dieser freie Raum auch mit Material gefüllt, welches als Wärmeisolator dient, um eine Erstarrung des Materials im Kanal 636 in Folge des Wärmeaustausches im Block 632, zu verhin dern.
Das Ende der Muffe 630 ist mit einem Gewinde 645 versehen, so dass die Lage dieser Muffe 630 mit Hilfe einer Einstellmutter 646 genau eingestellt werden kann.
An ihrem anderen Ende trägt die Muffe 630 einen Flansch 647, der gegen eine Schulter 648 eines Blockes 649 angepresst wird. Letzterer stützt sich gegen den Tisch 213.
Im wesentlichen funktioniert diese Maschine wie in bezug auf Fig. 1-6 beschrieben, nämlich:
Das plastifizierte Material kommt vom Plastifizier Extruder 151 über den Kanal 152, die Öffnung 158, und gelangt in die Bohrung 157 falls der Schieberkörper 165 sich in der Stellung der Fig. 1, 4, 8 befindet. Über die Nut 166 und den Einlass 167 fliesst das Material in den Speicherraum 170. Der Auslass 171 ist bei dieser Stellung des Schieberkörpers 165 geschlossen. Der Druck im plastifizierten Material wird den Speicherkolben 172, entgegen der Wirkung im Zylinder 177 nach links verstellen. Wenn der Bund 188 an den Anschlag gelangt, wird der Druckumschalter PS2 betätigt.
Der Speicherkolben 172 ist dann in der Stellung der Fig. 5 und Druckmittel fliesst durch die Öffnung 204 in die Zylinderbohrung 197 und durch die Öffnung 202 in die Zylinderbohrung 199.
Der Schieberkörper 165 ist in seine mittlere Lage (Fig. 5) verschoben, in welcher die Öffnung 158 und der Auslass 171 blockiert sind. Das Material im Speicherraum 170 ist unter dem in der Zylinderbohrung 178 herrschenden Druck gehalten.
Um den Speicherraum 170 entladen zu können, muss der Druck in der Zylinderbohrung 194 abgebaut werden, dann kann der Kolben 200 in seine linke Endlage gelangen (Fig. 1), worauf der Schieberkörper 165 ebenfalls in seine linke Endlage gelangt (Fig. 6).
Der Speicherkolben 172 wird dann unter der Wirkung des Druckmittels in der Zylinderbohrung 178 von links nach rechts verschoben, er verdrängt das Material des Speicherraumes 170 durch den Auslass 171 in die Bohrung 157. Wenn der Speicherkolben 172 seine rechte Endlage erreicht, so schliesst die Einstellmutter 181 den Luftkanal 186 und der Druckumschalter PS1 wird betätigt. Diese verursacht einen Einlass von Druckmittel durch die Öffnung 203 in die Zylinderbohrung 197, so dass der Schieberkörper 165 wieder nach rechts verschoben wird. Das gesamte in der Bohrung 157 noch vorhandene Material wird durch die Stirnfläche des Schieberkörpers 165 abgestreift und in die Bohrung 160 eingeführt. Der Spritzkolben 225 (Fig. 3) bringt dann dieses Material in den in der Bohrung 160 vorgesehenen Giessraum.
Wie bereits erwähnt, ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 7 und 8 der Kolben 223 eliminiert worden.
Wenn sich der Schieberkörper 165 nach Entladung des Materials weiter bewegt, so wird Material in den Durchgängen 637, 635, 636 und 633 blockiert und zwar unter dem vom Speicherkolben 172 geübten Druck. Dies ist auch der länglichen Nut 628 möglich.
Nach Entladung des Speicherraumes 170 wird der erste Bund 626 derart angeordnet, dass die Nut 628 den Auslass 171 mit dem Durchgang 637 verbindet. Das Material kann dann vom Speicherraum über den Kanal 635 in den Giessraum 634 gelangen.
Dann wird der Schieberkörper 165 in die Stellung der Fig. 8 gebracht. Das Volumen Material in der Nut 628 bleibt unverändert, dieses Material steht aber unter dem vom Speicherkolben 172 ausgeübten Druck. Die übrigen Bünde 626 dienen zur Verhinderung eines Leckens von Material am rechten Ende der Bohrung 157.
Die beschriebene Apparatur erlaubt somit, das Material in sehr genau bemessenen Dosen für eine Giessoperation zuzuführen, die ein Spritzgiessen, ein Strangpressen, etc. sein kann.
Das Spritzgiessen kann mit Hilfe eines gesonderten Spritzkolbens (Fig. 1-6) oder unter Verwendung des vom Speicherkolben 172 geübten Druckes (Fig. 7, 8). In beiden Fällen wird eine sehr genaue Ladung Material abgegeben.
Dieser Speicherraum 170 mit dem Speicherkolben 172 erlaubt eine sehr genaue Dosierung des in die Bohrung 160 abgegebenen Materials. Der Speicherkolben 172 kann mit Hilfe der Einstellmutter 181 sehr genau im Speicherraum 170 eingestellt werden. Dies mit der hohen Genauigkeit des Druckumschalters PS1 kombiniert, gibt ein Mass für die sehr grosse Präzision, mit welcher der Speicherkolben eingestellt werden kann.
Da das Volumen des bei jedem Hub entladenen Materials von der Stellung des Speicherkolbens vor und nach dem Hub abhängt, entspricht diese Genauigkeit der Einstellung des Speicherkolbens der Genauigkeit der Dosierung des Materials.
Auch hier ist der Speicherkolben praktisch freihängend gelagert, so dass er die Wände des Speicherraumes nicht berührt. Dadurch erübrigt sich die Notwendigkeit, Abdichtungen vorzusehen.
Bei jedem Hub des Schieberkörpers 165 von links nach rechts, wirkt seine Stirnfläche 168 als Abstreifer und führt das sich in der Bohrung 157 befindliche Material in die Bohrung 160. Die konkave Form dieser Stirnfläche 168 erlaubt es dem Spritzkolben ebenfalls, das Material von dieser Stirnfläche abzustreifen.
Der Materialfluss vom Kanal 152 bis zum Auslass 171 ist stets in Vorwärtsrichtung. Es gibt keine Taschen oder tote Winkel, in welchen Material sich ansammeln könnte. Da das Material zur Rückstellung des Speicherkolbens dient, wird das Material in der Nut 166 und im Einlass 167 auch vorwärts bewegt.
Process for the production of objects made of thermoplastic material and device for carrying out the process
An object of the invention is a method for the production of objects made of thermoplastic material, in which plasticized material is fed from a plasticizing device into a storage space, after a predetermined volume of plasticized material has accumulated in the storage space, the connection between the storage space and the plasticizing device is shut off, an outlet channel is opened, a predetermined amount of the stored material volume is expelled through the outlet channel and then the storage space is again filled up to the predetermined volume with plasticized material, characterized in that,
that the feeding of the plasticized material into the storage space takes place against a constant pressure which is lower than the feed pressure exerted by the plasticizing device, that after the connection between the plasticizing device and the storage space has been shut off, the predetermined volume of the plasticized material in the storage space is below the constant pressure is maintained, and that the expulsion of the material from the storage space takes place after the opening of the outlet channel by the constant pressure prevailing in the storage space.
Such a method has compared to known methods of the same type u. a. the advantage that the speed of the expulsion from the storage space automatically adapts to the respective nature of the stored material. The course and duration of the expulsion process are not determined by rigid, predetermined mechanics, but result in an optimal manner from the properties of the plasticized material, in particular from its viscosity. This makes it possible, in particular, to achieve a higher operating speed than with the previously known devices in which the expulsion speed is fixed and naturally has to be designed for the worst case.
The invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention, with a storage space which is connected to the plasticizing device or an access to the mold cavity via separate connections that can optionally be shut off by means of a shut-off device, characterized in that a Displacement piston is arranged so that it can be pushed into the storage space and is acted upon by a constant pressure source in the insertion direction.
The invention is explained by way of example with reference to the accompanying drawing. Show it:
1 shows a horizontal section of an embodiment of a device for carrying out the method according to the invention,
FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1 on a larger scale,
Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig.
1,
4 shows a detail from FIG. 1 on a larger scale to illustrate a method step,
Fig. 5 u. 6 partial sections similar to FIG. 4 to illustrate the following process steps,
7 shows a section through another embodiment of the device and
8 shows a section along the line VIII-VIII from FIG. 7.
In the device shown in FIGS. 1-6, the material to be processed is prepared in a plasticizing extruder 150 (FIG. 1). This has a cylindrical housing 151, which is in solid form, for. B. material supplied as granules is plasticized until it has reached the end of the screw.
This material reaches an opening 158 via a channel 152 of a feed pipe 153. The feed pipe 153 is provided with heating elements 154.
Via the opening 158, the material reaches the horizontally lying bore 155 in which a sliding sleeve 156 is arranged, the bore 157 of which is connected to the vertical bore 160. This hole
160 is the bore of the sleeve 161, in which the transfer molding piston described below is slidably arranged. This sleeve 161 is fastened in the vertical bore 162 of the block 163. Bore 155 and opening 158 are drilled in the same block.
A slide body 165 is slidably arranged in the bore 159 of the slide sleeve 156. This is essentially cylindrical, it has in its center an annular groove 166, the axial length of which is sufficient to connect the opening 158 with the opening 167 (position of FIG. 1). The slide body 165 has a concave end face 168, the radius of which is equal to the radius of the bore 160.
When the slide body 165 is in the position of FIG. 1, its end face 168 forms part of the wall of the bore 160. Both the slide sleeve 156 and the slide body 165 are mounted in a rotationally fixed manner.
The opening 167 communicates with an essentially cylindrical storage space 170 which is conical on its outlet side and is provided with an outlet 171 which communicates with the bore 156 between the opening 158 and the bore 160. A storage piston 172, which is provided with a conical tip, is arranged so as to be axially displaceable in the storage space 170. A sleeve 174 fastened to the block 163 by means of screws 173 serves to guide the storage piston 172; it partially delimits the inlet of the storage space 170.
The storage piston 172 has a cylindrical part 176 which lies outside the block 163 and can extend into a cylinder 177 (for example when the storage piston is in the position of FIG. 5). The diameter of the cylinder bore 178 is slightly larger than that of the part 176, which is connected via a rod 179 with a tapered diameter to a threaded bolt 180 on which an adjusting nut 181 is provided, which strikes the outer face of a guide sleeve 183 for the rod 179.
The storage piston 172 moves axially from its foremost position (FIGS. 1 and 4) to its rearmost position (FIG. 5). The sleeves 174 and 183 serve to guide this storage piston 172. The cylinder bore 176 is connected to an inlet line 184 for a liquid under pressure. When the pressure medium reaches the cylinder bore 178 via this inlet line 184, the accumulator piston 172 is shifted to the right (FIG. 2) into the position of FIG. 1 or 4, because the pressure medium acts accordingly on the surface 185 of the piston 172. As will be described in more detail below, the introduction of plasticized material into the storage space 170 will exert a rearwardly directed force on the tip 173 of the piston 172, so that this piston is displaced backwards into the position of FIG. 5.
The sleeve 183 has an air duct 186 (FIG. 2) which is connected via air lines 187 to a pressure switch PS1 of a known type. When the adjusting nut 180 closes the end of the air channel 186, pressure then acts on the diaphragm of the pressure switch PSI. Otherwise the air flows through the air duct 186. If the pressure switch PS1 is actuated, this indicates that the accumulator piston 172 is in its extreme right-hand position, ie. H. that the memory space 170 is empty (Figs. 1, 4, 6).
The indication that the storage space is full is shown as follows: The storage piston
172 carries a collar 188, which in the extreme left position of the storage piston 172 against the end face
189 of an annular, at the left end of the cylinder
177 arranged insert 190 strikes. In this insert 190 there is also an air duct 191 which is connected to a pressure switch PSa via lines 192. Actuation of this pressure switch PS2 will indicate the fact that the storage space
172 is filled and that the storage piston 170 is in the position of FIG. 5. The filling and emptying of the storage space 170 is controlled by the slide body 165, which is adjusted by a piston 195 to which it is connected by means of a rod 196.
The piston 195 is arranged displaceably in a cylinder bore 197 of the block 177. The rear open end is provided with a device 198 which also has a cylinder bore 199, the latter being closed with an insert 199a.
A holding piston 200 is slidably disposed in the cylinder bore 199, the rod 201 of which extends into the cylinder bore 197 so that it comes into contact with the piston 195 under certain conditions. The slide body 165 can be brought into the three positions of FIGS. 4, 5 and 6 by means of the pistons 195 and 200. In FIGS. 1 and 4, the slide body 165 is in its closed position, in which pressure medium is introduced into the cylinder bore 199 via the opening 202 and into the cylinder bore 197 via the opening 203, so that the pistons 200 and 195 are displaced to the right. In this position, the opening 158 communicates via the groove 166 with the inlet opening 107 of the storage space 170.
In this position of the slide body 165, plasticized material reaches the storage space 170, so that the storage piston 172 is moved to the left against the action of the pressure medium in the cylinder 177.
If the storage space 170 is full and the storage piston 172 is in its left end position, then, as already described, the pressure switch PS2 is actuated. In the pressure medium circuit described later, this causes an interruption in the supply of pressure medium through the opening 203 and is introduced through the opening 204. The piston 195 is shifted to the left.
Note that the rod 196 is fixed in the right end of the piston 195. The area on which the pressure medium entering through the opening 204 acts is thus equal to the end area of the piston 196 minus the area of the cross section of the rod 196.
This annular area is smaller than the area of the rear end face of the piston 200 on which the pressure medium, which is always flowing through the opening 202, acts. The piston 200 is thus held in its right end position, although the piston 195 has been moved to the left against the stop of the end of the rod 201. The slide body 165 is then in its middle position (FIG. 5). In this position, the opening 158 is blocked so that it is no longer connected to the storage space 170. However, since the outlet opening 171 is also blocked, no material can get from the storage space 172 into the bore 160. If plasticized material is to be introduced into this bore 160, the supply of pressure medium through the opening 202 is interrupted, and this opening 202 is shifted to the left and strikes against the insert 199a.
The piston 195 can then reach its left end position and the slide body 165 assumes its left end position or open position (FIG. 6).
In this position, the concave face 168 is to the left of the outlet opening 171, so that plasticized material can pass from the storage space 170 into the bore 160. At the same time, pressure medium is admitted into the cylinder bore 178 via the line 184, so that the storage piston 172 presses the material out of the storage space 170.
In order to coordinate the movements of the slide body 165 with the rest of the machine, a carrier 205 is mounted on the piston rod 196, to which an arm 206 is attached. At the end of this arm 206 an adjustable stop 207 is provided which is used to actuate a limit switch, the latter being fastened to a carrier 208 of the block 177.
Furthermore, adjustable cams 209, 210 are provided on the arm 206, which actuate additional cross switches mounted on the block 177.
The means described allow the amount of material reaching the bore 160 to be measured very precisely. Thanks to the adjusting nut 181, the storage piston 172 can be adjusted at one or the other end of the storage space 170. This, in conjunction with the very precise pressure switch PS1, allows extremely precise adjustment of the accumulator piston 172 in the accumulator space 170.
It should also be noted that the storage piston 172 is not in contact with the walls of the storage space 170. Rather, it is inserted in a self-supporting manner, so that no closing piston is necessary for the hot material. This avoids leakage of the material and the maintenance required by replacing the seals.
When the storage piston 172 is moved to the right, the slide body 165 is also moved to the right into the position of FIG. 4, so that the material lying in front of its end face 168 is guided into the bore 160. Thanks to its shape, this end face 166 acts as a scraper.
The flow of material in channel 152, through opening 158, through groove 166 into inlet 166, and from storage space 170 into bore 160 is always forward. There are no pockets or blind spots in which material could collect.
Thanks to the fact that the material causes the backward movement of the storage piston 172, and ensures that the material in the groove 166 and in the inlet 167, as well as in the space between the outer surface of the storage piston 172 and the wall of the storage space 170, also moves for the purpose of adjusting the latter when the storage space is replenished to accommodate the next charge.
In the variant according to FIGS. 7 and 8, the block 163, the storage piston 172, the slide body 165, the sleeve 156 and the various channels are the same.
In contrast, various elements are designed differently in this version. The bore 155 is itself elongated and has an extension 615. The sleeve 156 is correspondingly elongated and its extension 616 extends through the bore 162. The slider body 165 has a wider end portion 625 which extends into the extension 616.
The end portion 625 is provided with a number of collars 626 which are to the right (FIG. 8) of the bore 162.
The slide body 165 also has a tapered portion 627 that bridges the bore 162. This part 627 together with the wall of the sleeve 157 delimits a groove 628.
From FIG. 7 it can be seen that the spray holder 223 of FIG. 3, the head 225 of which lies in the bore 160, has been replaced by a fixed sleeve 630. This sleeve 630 extends through the table 213 and carries at its lower end a block 631 by which it is connected to a block 632.
The latter has a central axial opening 633 which communicates with a casting space 634. Furthermore, it stands above a channel 636 of the block 631 with a material inlet 635 of the sleeve 630. The material inlet 635 is connected to the groove 628 of the slide body 165 via the radial channel 637 of the extension 616.
So when plasticized material from the storage space 170 reaches the channel 637 via the channel 171 and the groove 628, the slide body being in the position of FIG. 6, it reaches the casting chamber via the channels 635, 636 and the opening 633 634. It is under the pressure generated by the accumulator piston.
The front one! The end of the element 630 (FIG. 7) and the blocks 631, 632 are enclosed by a block 640 serving as a heat evaporator. A channel 641 is used to receive the heat transfer medium. The temperature in block 632 is thereby lowered and the material in opening 633 solidifies after the casting space 634 has been filled. The block 631 has an extension 642 which extends into a correspondingly shaped recess 643 of the block 632, although an approximately conical space remains free between this extension 642 and the wall of the recess 643. When the casting space 634 is filled, this free space is also filled with material which serves as a heat insulator in order to prevent solidification of the material in the channel 636 as a result of the heat exchange in block 632.
The end of the sleeve 630 is provided with a thread 645 so that the position of this sleeve 630 can be precisely adjusted with the aid of an adjusting nut 646.
At its other end, the sleeve 630 has a flange 647 which is pressed against a shoulder 648 of a block 649. The latter is supported against table 213.
Essentially, this machine functions as described with reference to Figs. 1-6, namely:
The plasticized material comes from the plasticizing extruder 151 via the channel 152, the opening 158, and enters the bore 157 if the slide body 165 is in the position of FIGS. 1, 4, 8. The material flows into the storage space 170 via the groove 166 and the inlet 167. The outlet 171 is closed when the slide body 165 is in this position. The pressure in the plasticized material will move the storage piston 172, counter to the action in the cylinder 177, to the left. When the collar 188 reaches the stop, the pressure switch PS2 is actuated.
The storage piston 172 is then in the position of FIG. 5 and pressure medium flows through the opening 204 into the cylinder bore 197 and through the opening 202 into the cylinder bore 199.
The slide body 165 is shifted to its middle position (FIG. 5), in which the opening 158 and the outlet 171 are blocked. The material in the storage space 170 is held under the pressure prevailing in the cylinder bore 178.
In order to be able to discharge the storage space 170, the pressure in the cylinder bore 194 must be reduced, then the piston 200 can move into its left end position (FIG. 1), whereupon the slide body 165 also moves into its left end position (FIG. 6).
The storage piston 172 is then displaced from left to right under the action of the pressure medium in the cylinder bore 178, it displaces the material of the storage space 170 through the outlet 171 into the bore 157. When the storage piston 172 reaches its right end position, the adjusting nut 181 closes the air duct 186 and the pressure switch PS1 is actuated. This causes an inlet of pressure medium through the opening 203 into the cylinder bore 197, so that the slide body 165 is shifted to the right again. All of the material still present in the bore 157 is stripped off by the end face of the slide body 165 and introduced into the bore 160. The injection piston 225 (FIG. 3) then brings this material into the casting space provided in the bore 160.
As already mentioned, the piston 223 has been eliminated in the embodiment of FIGS. 7 and 8.
If the slide body 165 continues to move after the material has been discharged, material in the passages 637, 635, 636 and 633 is blocked under the pressure exerted by the accumulator piston 172. This is also possible for the elongated groove 628.
After the storage space 170 has been discharged, the first collar 626 is arranged in such a way that the groove 628 connects the outlet 171 with the passage 637. The material can then pass from the storage space via the channel 635 into the casting space 634.
Then the slide body 165 is brought into the position of FIG. The volume of material in the groove 628 remains unchanged, but this material is under the pressure exerted by the storage piston 172. The remaining collars 626 serve to prevent leakage of material at the right end of the bore 157.
The apparatus described thus allows the material to be supplied in very precisely measured doses for a casting operation, which can be injection molding, extrusion molding, etc.
Injection molding can be carried out with the aid of a separate injection piston (FIGS. 1-6) or using the pressure exerted by the storage piston 172 (FIGS. 7, 8). In both cases, a very precise charge of material is delivered.
This storage space 170 with the storage piston 172 allows a very precise metering of the material dispensed into the bore 160. The storage piston 172 can be set very precisely in the storage space 170 with the aid of the adjusting nut 181. This, combined with the high accuracy of the pressure switch PS1, is a measure of the very high precision with which the accumulator piston can be adjusted.
Since the volume of the material discharged with each stroke depends on the position of the storage piston before and after the stroke, this accuracy of the setting of the storage piston corresponds to the accuracy of the metering of the material.
Here, too, the storage piston is mounted practically freely suspended so that it does not touch the walls of the storage space. This eliminates the need to provide seals.
With each stroke of the slide body 165 from left to right, its end face 168 acts as a scraper and guides the material in the bore 157 into the bore 160. The concave shape of this end face 168 also allows the injection piston to wipe the material from this end face .
The flow of material from channel 152 to outlet 171 is always in the forward direction. There are no pockets or blind spots in which material could collect. Since the material serves to reset the accumulator piston, the material in the groove 166 and in the inlet 167 is also moved forward.