Spritzgussmaschine
Die Erfindung betrifft eine Spritzgussmaschine mit Materialzuführvorrichtung, Spritzzylinder, Vorschubelement und Torpedo.
Bei einer bekannten Spritzgussmaschine zum Spritzen von Gummi wird als Vorschubelement eine Schnecke verwendet, welche zusätzlich axial verschiebbar ist. Die Schnecke erzeugt neben der Plastifizierung während der Förderphase durch Reibungswärme eine Temperaturerhöhung des zu verspritzenden Gummis, der sich eine weitere Temperaturerhöhung beim Durchtritt des Gummis durch die Düse während des Einspritzvorganges anschliesst. Damit die Vulkanisationszeit in der beheizten Form möglichst kurz ist, soll die Austrittstemperatur des Gummis aus der Düse möglichst hoch, jedoch nur so hoch sein, dass der Gummi nicht schon in der Düse oder beim Eindringen in den Formfüllkanal vulkanisiert.
Nachteilig ist, dass die Austrittstemperatur des aus der Düse austretenden Gummis ungleich ist, weil sich die Schnecke auch während der Förderphase axial verschiebt, somit unterschiedliche Schneckenlängen wirksam sind. So wird der anfänglich von der ganzen Schneckenlänge geförderte Gummi eine höhere Temperatur erhalten, als der am Ende der Förderphase geförderte Gummi, der nur mehr der Wirkung einer Teil-Schneckenlänge ausgesetzt ist. Damit ist es nicht möglich, die Austrittstemperatur des Gummis aus der Düse der gewünschten maximalen Einspritztemperatur anzunähern.
Bei Spritzgussmaschinen für thermoplastische Kunststoffe ist es bekannt, als Vorschubelement einen Kolben im Spritzzylinder zu verwenden. Zur Plastifizierung ist dort im Bereich der Düse ein Torpedo angeordnet, das zugleich die Wärme des beheizten Spritzzylinders gleichmässig über den verhältnissmässig schlecht wärmeleitenden Kunststoff verteilen soll. Es ist hier nicht beabsichtigt, durch dieses Torpedo eine möglichst hohe Temperaturerhöhung des Kunststoffes beim Durchgang dieses Torpedo zu erreichen.
Weiterhin ist bereits ein aus Kugeln oder dgl., losen Körpern aufgebautes, Längskanäle bildendes Torpedo vorgeschlagen worden, das bei einer Kolbenspritzgussmaschine im Düsenbereich vorgesehen ist und bei einem Durchtritt eines Materials durch dieses Torpedo eine möglichst hohe Temperaturerhöhung ergibt. Dies erfordert einen hohen Kolbendruck und damit eine teuere Antriebs anlage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritzgussmaschine zu schaffen, bei der die Temperatur des zu verspritzenden Materials möglichst stark durch von Torpedos erzeugte Reibungswärme bis zu einer gewünschten Maximaltemperatur erhöht wird, ohne dass eine unnötig hohe Leistung für das Vorschubelement erforderlich wird.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, dass ein Torpedo im Zylinder der Materialzuführung und ein weiteres Torpedo im Spritzzylinder angeordnet ist.
Die Torpedos können nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung Kugeltorpedos sein, wodurch vorteilhafterweise neben einer hohen Reibungswärme auch eine einfache Konstruktion erzielt werden kann.
Diese Ausführungsform ermöglicht eine leichte Reinigung, so dass die Spritzgussmaschine schnell wieder einsatzbereit gemacht werden kann.
Weiterhin können nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung die Vorschubelemente im Spritzzylinder und in der Zuführvorrichtung Kolben sein, wodurch sich der Aufbau vereinfachen und sich die Herstellungskosten der Maschine verbilligen lassen können. Dabei kann die Materialzuführung so ausgebildet sein, dass der Kolben der Materialzuführung zur Überführung der gewünschten Menge an Material in dem Spritzzylinder mehrere Hübe ausführen kann, während das in eine Form eingespritzte Material ausgehärtet bzw. ausvulkanisiert, bzw. während eine neue Form an die Spritzzylinderdüse herangeführt wird.
Die Torpedos können nach einer weiteren Ausführungsform hintereinander eingeordnet sein, woraus sich der Vorteil einer einfachen Bauform ergibt.
Die Torpedos können jedoch nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung auch im Winkel zueinander angeordnet sein. Es kann dadurch eine gute Durchmischung bewirkt werden, vor allem bei gleichzeitiger Verarbeitung verschiedener Materialien.
Weiterhin können nach einer anderen Ausführungsform die Torpedos lösbar angeordnet sein und es kann damit eine günstige Reinigungsmöglichkeit und Austauschbarkeit erreicht werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der im der Spritzgussform nächstliegenden, mit Torpedo versehenen Zylinder bewegliche Kolben den mit Torpedo versehenen Zylinder der Materialzu führvorrichtung bilden. Durch diese Ausbildung kann sich eine sehr vorteilhafte Hintereinanderschaltung von zwei mit Torpedos versehenen Zylindern und damit ein sehr günstiger Arbeitsablauf ergeben.
Weiterhin kann nach einer anderen Ausführungsform der im der Spritzgussform nächstliegenden Zylinder bewegliche Kolben Arbeitskammer und Führungselement für den beidseitig beaufschlagbaren Kolben der Materialzufiihrvorrichtung bilden. Es kann also ein Kolben im erstgenannten Kolben angeordnet sein wodurch ein günstiger Materialfluss erzielt werden kann.
Nach einer anderen Ausführungsform kann der im Spritzzylinder bewegliche Kolben einseitig beaufschlagbar sein und es wird damit der konstruktive Aufwand verringert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemässen Spritzgussmaschine, mit Torpedo im Zylinder der Materialzuführvorrichtung und im Spritzzylinder und
Fig. 2 eine Seitenansicht im Schnitt einer geänderten erfindungsgemässen Spritzgussmaschine.
Die Spritzgussmaschine nach Fig. 1 besteht u. a. aus dem beheizbaren Spritzzylinder 1 mit Vorschubelement 2 in Form eines Kolbens, der Materialzuführvorrichtung 3 und der Form 4.
Der Spritzzylinder 1 kann auf einem Support (nicht näher dargestellt) befestigt und axial und rechtwinklig dazu verschiebbar sein. Es können mehrere Formen 4 vorhanden sein, welche beispielsweise auf einem Tisch angeordnet sind und sich revolverartig am Spritzzylinder 1 vorbeidrehen.
Die Materialzuführvorrichtung 3 besteht aus dem beheizbaren Zylinder 5, dem sich darin bewegenden Vorschubelement 6 in Form eines Kolbens, dem Zuführungsteil 7 und dem Torpedo 8. Über das Zuführungsteil 7 gelangt das Material in den Zylinder 5 und wird bei Bewegung des Vorschub elements 6 durch das Torpedo 8 in den Spritzzylinder 1 gedrückt. Das Torpedo ist ein Kugeltorpedo mit einer Vielzahl gegen Verschiebung gesicherter Kugeln, welche axiale und radiale Zwischenräume bilden. Beim Hindurchdrücken des zu verarbeitenden Materials durch das Torpedo 8 entsteht Reibungswärme. Das Material erhält dadurch eine Temperaturerhöhung und eine gute Plastifizierung.
Im Spritzzylinder 1 ist gleichfalls ein Torpedo 9 angebracht. Das Material erhält dadurch eine weiter verbesserte Plastifizierung und Temperaturerhöhung.
Werden gleichzeitig verschiedene Materialien verarbeitet, so erfolgt ausserdem eine gute Durchmischung beider Materialien, wodurch eine annähernd homogene Verarbeitungsmasse geschaffen wird. Das Torpedo 9 ist vorzugsweise ein Kugeltorpedo mit einer Vielzahl gegen Verschiebung gesicherter Kugeln.
Die Kugeltorpedos 8 und 9 sind lösbar in die Zylinder 1 und 5 eingebaut (nicht näher dargestellt) und können somit zwecks Reinigung oder Austausch rasch ein- und ausgebaut werden.
Gemäss Fig. 2 sind die Torpedos 8 und 9 hintereinander angeordnet. Der Kolben 2 ist hohl zu dem Materialzuführzylinder 5 ausgebildet und trägt darin das Kugetorpedo 8. Hierbei ist das Kugeltorpedo 8 in dem Vorderteil 11 des Kolbens 2 untergebracht. Dieses Vorderteil 11 gleitet mit seinem vorderen Ende 12 in dem Spritzzylinder 1. Am hinteren Ende 13 ist das Vorderteil 11 am Zwischenteil 14 des Kolbens 2 befestigt. Das Zwischenteil 14 besitzt einmal zwei Führungen 15 und 16, welche auf den Führungsstangen 17 und 18 gleiten können.
Diese Führungsstangen 17 und 18 sind am Flansch 19 des den Spritzzylinder 1 bildenden Stirnteils 20 und am den Hauptzylinder 21 bildenden Endteil 22 befestigt.
Weiterhin ist im Zwischenteil 14 der Materialzuführkolben 5 und das Zuführteil 7 untergebracht. An das Zuführteil 7 schliesst sich ein Trichter 23 an.
Das Zwischenteil 14 ist an dem Hauptkolben 24 befestigt, welcher in seinem vorderen Teil 25 hohl ausgebildet ist und damit als Zylinder für den Arbeitskolben 26 der Materialzuführvorrichtung dient.
Über ein durch die Leitung 27 und die Öffnung 28 strömendes Druckmedium ist der Hauptkolben 24 einseitig beaufschlagbar und über eine durch die Leitungen 29 und 30 und die Öffnungen 31 und 32 strömendes Druckmedium ist der Arbeitskolben 26 beidseitig beaufschlagbar.
Über die Führungsstangen 17 und 18 bilden das Endteil 22 und das Stirnteil 20 eine feste Einheit.
Diese ist in einer axialen Führung 33 gelagert, welche weiderum auf einer rechtwinklig dazu liegenden Führung 34 angeordnet ist. Beide Führungen 33 und 34 ruhen auf einem festen Support 35. Durch diese Anordnung kann sich die ganze Einheit in axialer und in rechtwinklig dazu liegender Richtung bewegen.
Im Stirnteil 20 ist lösbar das Kugeltorpedo 9 untergebracht.
Zylinder 1 und 5 sind wie üblich beheizbar.
Diese Vorrichtung arbeitet folgendermassen: Über den Trichter 23 und das Zuführteil 7 gelangt das Material in den Zylinder 5 der Materialzuführvorrichtung. Der Arbeitskolben 26 bewegt sich, vom Druckmittelmedium im Hohlteil 25 wechselweise beidseitig beaufschlagt hin und her und presst damit mit seinem Kolben 6 in mehrmaligen Hüben die erforderliche Materialmenge durch den Zylinder 5, das Kugeltor pedo 8 und das vordere Ende 12 in den Spritzzylinder 1. Je mehr sich der Spritzzylinder 1 mit der durchmischten, erwärmten und plastifizierten Materialmasse füllt, desto weiter wird infolge des Drucks gegen den Kolben 2 die ganze auf den Führungsstangen 17 und d8 geführte Anordnung von der Form 4 wegbewegt.
Ist der Spritzzylinder 1 genügend mit Material gefüllt, schlägt die Führung 15 an den verstellbaren Anschlag 36 und stellt dadurch die Bewegung des Kolbens 26 automatisch ab, d. h. die Materialzufuhr wird unterbrochen. Nunmehr schaltet sich automatisch die Zufuhr des Druckmittelmediums auf den Hauptkolben 24 ein.
Dadurch wird über das Teil 25 und das Zwischenteil 14 diese Bewegung auf das Vorderteil 11 und den Kolben 2 übertragen, welcher sich nun gegen die Form 4 bewegt und damit die zu verarbeitende Masse aus dem Spritzzylinder 1 durch das Kugeltorpedo 9 in die Form 4 presst.
Nach beendetem Spritzvorgang wird die Zufuhr des Druckmittelmediums in den Hauptzylinder 21 unterbrochen. Der Arbeitszylinder 26 der Materialzuführvorrichtung beginnt wieder zu arbeiten und presst neues, zu verspritzendes Material in den Spritzzylinder 1, wodurch der Kolben 2 wiederum von der Form 4 wegbewegt wird.
In der Zwischenzeit hat sich die Form 4 weiterbewegt und es liegt eine neue Form 4 vor. Über die Führungen 33 und 34 erfolgt eine genaue Einstellung der Spritzgusseinheit gegenüber der jeweils neu vorliegenden Form.
Das Kugeltorpedo 8 ist so beschaffen, dass bei Arbeiten des Kolbens 2, d. h. beim Spritzvorgang, das zu verarbeitende Material nicht in den Zylinder 5 zurückgelangen kann.
Ebenso ist das Kugeltorpedo 9 so beschaffen, dass die zu verspritzende Masse erst bei Bewegung des Kolbens 2 gegen die Form 4 durch das Torpedo 9 hindurchtreten kann und nicht schon beim Füllen des Spritzzylinders 1 mit der Masse.
Durch die beiden Torpedos 8 und 9 wird eine sehr vorteilhafte Plastifizierung und Erwärmung der zu verarbeitenden Materialien erzielt.
Diese Anordnung ergibt einen guten Wirkungsgrad der Maschine, d. h. es wird bei gleichbleibender Antriebsleistung eine bessere Spritzwirkung erzielt.
Die Spritzgussmaschine nach der Erfindung ist insbesondere zum Verarbeiten von Gummi geeignet. Es können aber in gleicher Weise auch thermoplastische Kunststoffe verarbeitet werden. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass die Zylinderbeheizung verringert werden kann, so dass die Temperatur des Kunststoffes in den Zylindern so niedrig bleibt, dass auch über längere Zeit dort verbleibende Kunststoffrückstände keine schädlichen Verbrennungen bilden. Trotzdem kann eine genügend hohe, die notwendige Dünnflüssigkeit des thermoplastischen Kunststoffes bedingende, Temperatur beim Austritt des Kunststoffes aus der Spritzzylinderdüse durch die Torpedos erreicht werden.
Die als Vorschubelemente dienenden Kolben 2 besitzen vorzugsweise an ihrer Vorderseite eine ringförmige, elastische Dichtlippe, welche sich unter dem Gegendruck des zu verspritzenden Materials an die Wandung des Zylinders 1 anpresst. Nur dieser Teil des Kolbens ist mit der Zylinderwandung in Berührung, wodurch vorteilhafterweise eine Ausvulkanisierung des Materialfilms und damit ein Festfressen des Kolbens im Zylinder vermieden wird.
Durch die erfindungsgemässe Spritzgussmaschine wird also infolge der Anwendung und besonderen Anordnung der Torpedos, vorzugsweise der Kugeltorpedos, die aufzubringende Leistung für die Vorschubelemente in vorteilhafter Weise verringert und ein zusätzlicher Aufwand vermieden.