DE10060047A1

DE10060047A1 - Verschlußdüse

Info

Publication number: DE10060047A1
Application number: DE10060047A
Authority: DE
Inventors: Brian Joseph Kane
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-06

Abstract

Offenbart ist eine Verschlußdüse einer Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine, bei der ein Düsenkanal durch ein Ventil aufsteuerbar ist, das in Wirkverbindung mit einer Ventilanordnung steht, über die ein Schneckenraum einer Plastifizierschnecke von einem stormabwärts davon angeordneten Sammelraum abgetrennt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschlußdüse für eine Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Verschlußdüsen werden eingesetzt, um während der Plasti fizierphase der Spritzeinheit ein Heraustreten der plastifizierten Formmasse aus der Einspritzdüse zu verhindern. Gemäß der Druckschrift "Lernprogramm Spritzgießen" G. Menges et al. Karl Hanser Verlag; 1980 unterscheidet man Schiebeverschlußdüsen und Nadelverschlußdüsen. Bei den Schiebeverschlußdüsen wird ein Düsenkanal der Düse beim Anpressen der Düse gegen die Angußbuchse mittels eines Schiebekörpers aufgesteu ert. Bei den Nadelverschlüssen ist im Düsenkanal eine Art Rückschlag ventil ausgebildet.

Auf Seite 21 der vorgenannten Druckschrift und in der US 5,386,567 ist eine zweistufige Spritzeinheit dargestellt, bei der über eine Schnecke eine Plastifizierung der Formmasse erfolgt. Diese wird mit tels der Schnecke in einen Einspritzzylinder gefördert, in dem ein Einspritzkolben axial verschiebbar geführt ist, so daß die plastifi zierte Formmasse bei Betätigung des Einspritzkolbens durch die Düse hindurch eingespritzt werden kann. Um während des Einspritzvorgangs eine Rückströmung zum Plastifizierzylinder zu verhindern, ist zwischen dem Einspritzzylinder und dem Plastifizierzylinder ein Rückschlagventil ausgebildet.

Insbesondere bei der Verwendung der eingangs beschriebenen Ver schlußdüsen muß das Ansprechverhalten der beiden den Düsenkanal und den Verbindungskanal zwischen Plastifizierzylinder und Einspritzzylinder absperrenden Ventileinrichtungen aufeinander abge stimmt werden, um den Einspritzvorgang in der vorbestimmten Weise steuern zu können. Besonders problematisch dabei ist, daß das zwischen Plastifizierzylinder und Einspritzzylinder angeordnete Rückschlagventil durch Verschmutzungen bzw. Verkrustungen blockiert und somit aufgeschmolzene Formmasse während des Einspritzens in den Schneckenraum zurückströmen kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ver schlußdüse insbesondere für zweistufige Spritzgießmaschinen zu schaf fen, bei der eine ordnungsgemäße Funktion mit minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Verschlußdüse mit dem Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß hat die Verschlußdüse in einem Düsenkopf ein Ven til, das bei Anlage des Düsenkopfes an eine Angußbuchse des Werkzeuges in eine Öffnungsstellung bringbar ist. Der Ventilkörper dieses Ventils steht in Wirkverbindung mit einer weiteren Ventileinrichtung, über die ein Kanal stromabwärts eines Plastifizierzylinders absperrbar ist. Das heißt, bei Betätigung des Ventils zum Aufsteueren des Düsenkanals im Düsenkopf wird die stromabwärts des Plastifizierzylinders angeordnete Ventileinrichtung zwangsweise in eine Schließstellung gebracht, so daß ein zuverlässiges Schließen gewährleistet ist. Durch geeignete Abstim mung dieser Ventilanordnungen kann das Ansprechverhalten in optimaler Weise an den Einspritzvorgang angepaßt werden, so daß sichergestellt ist, daß beim Auflaufen der Düse auf die Angußbuchse der Düsenkanal aufgesteuert und die Verbindung zum Plastifizierzylinder zugesteuert ist.

Bei einer bevorzugten Lösung wird ein Ventilkörper des am Ausgang des Plastifizierzylinders angeordneten Ventils mittelbar oder unmit telbar an einem Verschlußstück des Ventils der Düse abgestützt.

Bei einer sehr kompaktbauenden Variante wird auf dem Verschluß stück ein ringförmiger Federteller mit Durchbrüchen befestigt, die ein Durchtreten der Formmasse ermöglichen. An diesem Federteller ist eine Feder, beispielsweise eine Tellerfeder abgestützt, die in der Anlage position der Düse einen ringförmigen Ventilkörper auf seinen Sitz vor spannt.

Im Bereich dieses Sitzes für den Ventilkörper können eine oder mehrere Düsenöffnungen ausgebildet sein, über die die Verbindung zwi schen einem Schneckenraum und einem sich daran anschließenden, stromabwärtigen Sammelraum gebildet ist. Diese Düsen können an einem Ringflansch der Schnecke oder an einem Düsenkörper ausgebildet sein, der in den Endabschnitt des Plastifizierzylinders eingesetzt ist.

Die erfindungsgemäße Lösung läßt sich besonders vorteilhaft bei einer Konstruktion einer Spritzeinheit einsetzen, bei der der Ein spritzkolben in einer als Hohlschnecke ausgeführten Plastifizier schnecke geführt ist. Diese Variante ist Gegenstand einer Parallel an meldung der Anmelderin, auf die hiermit Bezug genommen wird.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegen stand der weiteren Unteransprüche.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfin dung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines neuen Konzeptes einer Spritzeinheit;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Düse der Spritzeinheit aus Fig. 1 und

Fig. 3 die Funktion der Düse gemäß Fig. 2 während des Plastifizierens und Einspritzens.

Fig. 1 zeigt in stark vereinfachter Form eine Spritzeinheit 1 ei ner Spritzgießmaschine mit elektromechanischem Antrieb, wobei über die Spritzeinheit 1 eine plastifizierte Formmasse in die Kavität eines in Fig. 1 angedeuteten Werkzeugs 2 einspritzbar ist. In Fig. 1 ist le diglich die düsenseitige Hälfte des Werkzeugs 2 dargestellt, die auf einer düsenseitigen Werkzeugaufspannplatte gespannt ist. Das Werkzeug wird über die nicht dargestellte Schließeinheit geöffnet oder in sei ner Schließstellung gehalten.

Die in Fig. 1 dargestellte Einspritzeinheit 1 hat einen beheizten Plastifizierzylinder 4, an dem stirnseitig eine Düse 6 befestigt ist, die in Anlage an eine Angußbuchse 8 bringbar ist. Der Plastifizierzylinder 4 hat desweiteren eine Zuführöffnung 10, auf die ein Trichter 12 zum Zuführen von Granulat aufgesetzt ist.

In einem düsenseitig von der Düse 6 verschlossenen Zylinderraum 14 des Plastifizierzylinders 4 ist eine Schnecke 16 drehbar gelagert, de ren von der Düse 6 entfernter Endabschnitt dichtend an der Innenum fangswandung des Plastifizierzylinders 4 geführt ist. Durch diese und die Schnecke 16 wird ein ringförmiger Schneckenraum 18 begrenzt, ent lang dem sich die Formmasse von der Zuführöffnung 10 hin zur Düse 6 bewegt.

Die Schnecke 16 ist als Hohlschnecke ausgeführt und hat einen In nenraum 20, in dem ein Einspritzkolben 22 gleitend geführt ist. Im Be reich zwischen dem in Fig. 1 linken Endabschnitt der Schnecke 16 und der Düse 6 ist ein Sammelraum 24 für die Formmasse ausgebildet, in dem diese vom Schneckenraum 18 hin zum Innenraum 20 der Schnecke 16 umge lenkt wird. Im Bereich dieses Innenraums 20 ist eine als Rückschlag ventil wirkende Ventileinrichtung 26 ausgebildet, die eine Rückströ mung der Kolbenmasse vom Sammelraum 24 in den Schneckenraum 18 verhin dert.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Düse 6 axial verschiebbar in der Stirnseite des Plastifizierzylinders 4 gelagert und hat ein Ventil 28, das beim Auflaufen der Düse 6 auf die Anguß buchse 8 geöffnet wird, so daß die Formmasse durch die Düse 6 hindurch durchtreten kann.

Der Schnecke 16 und dem Einspritzkolben 22 sind hydraulische oder elektrische Antriebe zugeordnet, um diese während des Einspritz- und Plastifiziervorganges anzusteueren.

Fig. 2 zeigt eine Detaildarstellung der Düse 6 aus Fig. 1. Dem gemäß hat diese in die Stirnseite des Plastifizierzylinders 4 einge setzte Düse 6 einen Düsenkörper 30, in dem ein Düsenkanal 32 ausgebil det ist. In einer Axialbohrung des Plastifizierzylinders 4 ist ein Ventilsitz 34 ausgebildet, der von einem einstückig mit dem Düsenkör per 30 ausgebildeten Verschlußstück 36 verschließbar ist.

An dem rückwärtigen Ende des Verschlußstücks 36 ist ein ringförmiger Federteller 38 abgestützt, in dem eine Vielzahl von Durchbrüchen 40 ausgebildet sind. An der vom Verschlußstück 36 ent fernten Ringfläche des Federtellers 38 ist eine Tellerfeder 42 abge stützt. Diese greift an einem ringförmigen Ventilkörper 44 an, über den eine oder mehrere Schneckendüsen 46 verschließbar sind, die zwi schen dem Schneckenraum 18 und dem Sammelraum 24 angeordnet sind. Diese Düse(n) 46 kann (können) an einem abschließenden Ringbund 48 der Schnecke 16 oder an einem in den Schneckenraum 18 eingesetzten Düsenkörper (nicht gezeigt) ausgebildet sein. Der Ventilsitz für den Ventilkörper kann beispielsweise durch eine ringförmige Ausnehmung (50) des Ringbunds (48) gebildet sein.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, verjüngt sich die Axialbohrung des Plastifizierzylinders 4 von dem radial außenliegenden Schneckenraum 18 zum Ventilsitz 34 hin, so daß optimale Strömungsverhältnisse für die Formmasse gewährleistet sind.

Die Tellerfeder 42 kann so ausgelegt sein, daß in der dargestellten Grundposition, das heißt bei von der Angußbuchse abgeho bener Düse 6, der Ventilkörper 44 gegen die Stirnfläche des Ringbunds 48 vorgespannt ist, so daß die Schneckendüse 46 verschlossen ist. Der Ventilkörper 44 läßt sich dann durch den bei der Ansteuerung der Schnecke 16 entstehenden Staudruck im Schneckenraum 18 aufsteuern. Selbstverständlich kann die Feder auch so ausgelegt sein, daß die Schneckendüse 46 bei abgehobener Düse geöffnet ist.

Die über die Schnecke 16 dosierte, aufgeschmolzene und homogenisierte Formmasse tritt durch die aufgesteuerte Düse 46 hin durch und strömt in den Sammelraum 24 und von dort in den Innenraum 20 (Fig. 1) der Schnecke 16, wobei in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Schnecke 16 und der vom Einspritzkolben 22 aufgebrachten Rückhal tekraft ein Staudruck aufgebaut werden kann. Durch diesen Staudruck wird das Verschlußstück 36 gegen seinen Ventilsitz 34 gedrückt, so daß die Schmelze nicht durch den Düsenkanal 32 austreten kann. Dieser Be triebszustand ist in Fig. 3 links dargestellt.

Zum Einleiten des Einspritzens wird die Spritzeinheit 1 zum Werk zeug 2 hin verfahren, so daß der Düsenkörper 30 in Anlage an die An gußbuchse 8 gelangt. Dadurch wird der Düsenkörper 30 im Plastifizierzylinder 4 axial nach hinten verschoben, so daß das Ver schlußstück 36 vom Ventilsitz 34 abhebt. Diese Axialverschiebung des Düsenkörpers 30 wird über die Tellerfeder 42 auf den Ventilkörper 44 übertragen, so daß dieser gegen die Stirnfläche des Ringbundes 48 ge preßt wird - die Schneckendüsen 46 werden verschlossen. Demzufolge kann in der Anlageposition der Düse 6 an das Werkzeug 2 keine Form masse vom Schneckenraum 18 in den Sammelraum 24 eintreten.

Anschließend wird der Einspritzkolben 22 in Axialrichtung verscho ben, so daß die aufgeschmolzene Formmasse aus dem Innenraum 20 und dem Sammelraum 24 durch die Durchbrüche 40 des Federtellers und durch den Ringspalt zwischen dem Ventilsitz 34 und dem Verschlußstück 36 hin durch in den Düsenkanal 32 und von dort in die Angußbuchse fließen kann - die Kavität des Werkzeugs wird gefüllt. Nach dem Einspritzen der Formmasse und der Nachdruckphase zum vollständigen Füllen der Ka vität wird die Spritzeinheit 1 wieder vom Werkzeug 2 weggefahren. Die Schnecke 16 wird zum nächsten Plastifiziervorgang gedreht und der Ein spritzkolben 22 in seine hintere Endposition zurückgefahren. Durch den sich aufbauenden Druck im Schneckenraum 18 hebt der Ventilkörper 44 vom Ringbund 48 ab, so daß die Düsen 46 wieder geöffnet sind. Durch den Druck der Formmasse 24 wird das Verschlußstück 36 gegen den Ven tilsitz 34 gepreßt, so daß der Düsenkanal 32 abgesperrt ist.

Selbstverständlich können anstelle der in Fig. 2 dargestellten Ventilkonstruktionen auch andere Ventilbauarten verwendet werden - we sentlich ist, daß das Ventil zum Absperren des Düsenkanals 32 und die Ventilanordnung zum Absperren der Schneckendüse 46 stromabwärts des Schneckenraums 18 derart in Wirkverbindung stehen, daß beim Anfahren der Düse 6 an die Angußbuchse ein Schließen der Schneckendüsen einher geht.

Offenbart ist eine Verschlußdüse einer Spritzeinheit einer Spritz gießmaschine, bei der ein Düsenkanal durch ein Ventil aufsteuerbar ist, das in Wirkverbindung mit einer Ventilanordnung steht, über die ein Schneckenraum einer Plastifizierschnecke von einem stromabwärts davon angeordneten Sammelraum abgetrennt ist.

Bezugszeichenliste

1

Spritzeinheit

2

Werkzeug

4

Plastifizierzylinder

6

Düse

8

Ausgußbuchse

10

Zuführöffnung

12

Trichter

14

Zylinderraum

16

Schnecke

18

Schneckenraum

20

Innenraum

22

Einspritzkolben

24

Sammelraum

26

Ventileinrichtung

28

Ventil

30

Düsenkörper

32

Düsenkanal

34

Ventilsitz

36

Verschlußstück

38

Federteller

40

Durchbruch

42

Tellerfeder

44

Ventilkörper

46

Schneckendüse

48

Ringbund

50

Ausnehmung

Claims

1. Verschlußdüse für eine Spritzeinheit (1) einer Spritzgießmaschine mit einem Plastifizierzylinder (4), in dem eine Schnecke geführt ist, über die Kunststoff eingezogen, plastifiziert und zu einem Sammelraum (24) stromabwärts der Schnecke förderbar ist, mit einem Düsenkopf (30), in dem ein einen Düsenkanal (32) gegenüber dem Sammelraum (24) absperrendes Ventil (28) angeordnet ist, das zum Einspritzen in eine Öffnungsstellung bringbar ist, dadurch gekenn zeichnet, daß im Fließpfad zwischen einem Schneckenkanal (18) und dem Sammelraum (24) des Plastifizierzylinders (4) zumindest eine Schneckendüse (46) ausgebildet ist, die mittels einer mit dem Ven til (28) in Wirkverbindung stehenden Ventileinrichtung (26) ver schließbar ist.

2. Verschlußdüse nach Patentanspruch 1, wobei die Ventileinrichtung (26) einen Ventilkörper (46) hat, der an einem Verschlußstück (36) zum Absperren des Düsenkanals (32) des Düsenkopfes (30) abgestützt ist.

3. Verschlußdüse nach Patentanspruch 2, wobei der Ventilkörper (46) über eine Feder (42) am Verschlußstück (36) abgestützt ist.

4. Verschlußdüse nach Patentanspruch 3, wobei das Verschlußstück (36) einen Federteller (38) trägt, an dem eine Feder (32) abgestützt ist, die ihrerseits auf den ringförmig ausgebildeten Ventilkörper (44) wirkt.

5. Verschlußdüse nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Schneckendüse (46) an einem Ringbund (48) der Schnecke (16) ausgebildet ist.

6. Verschlußdüse nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei die Schneckendüse (46) in einem in den Plastifizierzylinder (4) einge setzten Düsenkörper ausgebildet ist.

7. Verschlußdüse nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich net, daß an dem Düsenkörper oder dem Ringbund (48) eine Ausnehmung (50) ausgebildet ist, die einen Ventilsitz für den Ventilkörper (46) bildet.

8. Verschlußdüse nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, da durch gekennzeichnet, daß in der Schnecke (16) ein Einspritzkolben (22) geführt ist.