DE102005006049A1

DE102005006049A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Polieren von kunststoffverarbeitenden Schnecken

Info

Publication number: DE102005006049A1
Application number: DE102005006049A
Authority: DE
Inventors: Gunther Dr. Fischbach
Original assignee: Mannesmann Plastics Machinery GmbH
Current assignee: Mannesmann Plastics Machinery GmbH
Priority date: 2005-02-10
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2006-08-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Polieren einer Plastifizierschnecke, wie sie bei kunststoffverarbeitenden Maschinen zum Einsatz kommt.
Herkömmlicherweise werden Schleifmaschinen mit entsprechend besetzten Schleifbändern zum Schleifen der Plastifizierschnecken eingesetzt, die manuell betrieben werden. Um eine Effizienzsteigerung zu erreichen, wird vorgeschlagen, ein diamanthaltiges Polierfluid einzusetzen, welches an der Plastifizierschnecke entlanggeführt wird. Zur Durchführung der Erfindung sind verschiedene Vorrichtungen denkbar, wie ein Behälter mit einem diamanthaltigen Polierfluid, in dem die Schnecke gedreht wird, oder ein Zylinder, in dem die Schnecke unter Vorbeiströmen des Polierfluids drehbar aufgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Polieren von kunststoffverarbeitenden Schnecken.

Kunststoffverarbeitende Schnecken werden beispielsweise in Extrusions- und Spritzgießmaschinen zum Plastifizieren von Kunststoffen verwendet. Dabei erfolgt die Plastifizierung unter anderem durch einen Wärmeeintrag mittels Scherung, welche durch die Drehung der Plastifizierschnecke in einen Plastifizierzylinder herbeigeführt wird. Zusätzlich kann ein Wärmeeintrag noch über eine externe Beheizung der Plastifizierzylinder erfolgen.

Bei diesem Betrieb einer Plastifizierschnecke treten aufgrund mechanischer Reibung und physikalischer Belastung Abnutzungen auf, welche insbesondere durch verschiedene Härtmethoden unterbunden oder zumindest vermindert werden sollen. Eine Methode Plastifizierschnecken zu härten ist eine Beschichtung, beispielsweise eine HVOF-Beschichtung (HVOF ist eine Abkürzung für „high velocity oxygen fuel" (Hochgeschwindigkeitsflammspritzen)). Nach einem Beschichtungsvorgang muss die Schnecke endpoliert werden. Der Polierungsvorgang ist allgemein beim Fertigen einer jeden Plastifizierschnecke notwendig um eine geeignete Oberfläche zu schaffen.

Herkömmlicherweise wird das Polieren einer Plastifizierschnecke mittels entsprechend beschichteter Schleifbänder durchgeführt, mit denen die Oberfläche mechanisch bearbeitet wird. Zumeist erfolgt die Bearbeitung auch noch manuell durch Bediener, da die Geometrien nicht immer einfach automatisch zu erfassen sind. Diese Arbeitsmethode ist kostenintensiv und damit wenig effizient.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit der Plastifizierschnecken in effizienter Weise und kostengünstig poliert werden können.

Diese Aufgabe durch das Verfahren in Anspruch 1 bzw. die Vorrichtungen gemäß der Ansprüche 8, 10 und 17 gelöst.

Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es, ein diamanthaltiges Polierfluid zum Polieren der Plastifizierschnecke zu verwenden, wobei das Polierfluid an der Oberfläche der Plastifizierschnecke entlang geführt wird. Dabei treten mechanische Poliereffekte auf, die zur entsprechenden Oberflächenbearbeitung führen und das gewünschte Polierergebnis ergeben.

Aus dem Stand der Technik ist es bereits bekannt, sogenannte Spülcompounds zu verwenden, mit denen Ablagerung an einer Plastifizierschnecke oder in einem Plastifizierzylinder entfernt werden können. Beispielsweise bietet die Fa. Asahi Kasei ein Spülcompound mit der Bezeichnung „Asaclean" (eingetragene Marke) an. Mit der Ablagerungen an einer Plastifizierschnecke entfernbar sind.

Überdies ist es bekannt, einen flüssigen Kunststoff, der Schleifkörner aus Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Borcarbid oder Diamant enthält, in Form einer „flüssigen Feile", zu verwenden. Ein solches Medium wird von der Fa. Micro Technica Technologies GmbH angeboten. Eine Anwendung für die Polierung von Plastifizierzylindern geht daraus jedoch nicht hervor.

Das Verfahren sowie die Vorrichtungen sind in vielfältiger Form ausbildbar. So kann das diamanthaltige Polierfluid mit einer Spritzgießvorrichtung auf die Schnecke auftragen werden. Dabei sollte die Schnecke während des Poliervorgangs relativ zur Spritzvorrichtung verschoben, verdreht und/oder verschwenkt werden. Mit dieser Verschiebungs-Verdrehungs- und/oder Verschwenkungsmöglichkeit wird sichergestellt, dass die Plastifizierschnecke über ihre gesamte Oberflächenform bearbeitet werden kann. Natürlich ist es auch möglich, nur bestimmte Oberflächenabschnitte, falls erforderlich, zu bearbeiten.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gegeben, dass die Schnecke während des Poliervorgangs um ihre Längsachse drehangetrieben wird. Dadurch ist es nicht notwendig, die Spritzvorrichtung um die Schnecke zu drehen. Vielmehr kann eine Bearbeitung der gesamten Schneckenoberfläche durch eine lineare Verschiebung in Längsachse der Schnecke sowie möglicherweise eine Verschwenkung der Spritzvorrichtung erreicht werden.

Eine alternative Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Plastifizierschnecke in einem Zylinder angeordnet wird und das Polierfluid in den Zylinder eingeleitet, durch den Zylinder geführt und wieder aus dem Zylinder entnommen wird. In diesem Fall fließt das Polierfluid zwischen der Zylinderinnenwandung und der Plastifizierschnecke hindurch und führt dabei aufgrund eines Schleif- bzw. Abtrenneffekts zu einem entsprechenden Polierergebnis. Bei diesem Verfahren kann das Polierfluid an einem Ende des Zylinders eingeleitet und am anderen Ende des Zylinders entnommen werden. Natürlich ist es möglich, das Polierfluid über eine Pumpe mit einem bestimmten Druck in den Zylinder einzuleiten. Jedoch kann die Plastifizierschnecke auch drehangetrieben werden. Auf diese Weise kann auch der Poliergrad an den entsprechenden Flanken der Schneckenstege verändert werden.

Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass die Plastifizierschnecke in ein Polierfluid, welches in einem Behältnis aufgenommen ist, vollständig eingetaucht und in Drehung versetzt wird. Auch hierbei erfolgt eine mechanische Oberflächenbehandlung durch einen Abrieb bzw. einen Abtrennung des entsprechenden Polierfluids. Als besonders geeignet hat sich eine Beschickung des Polierfluids mit Diamantkörnern erwiesen. Jedoch sind auch – wie von der Fa. Micro Technica Technologies GmbH angegeben – andere Schleifkörner, beispielsweise aus Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Borcarbid möglich. Entscheidend ist, welche Härte das zu bearbeitende Oberflächenmaterial aufweist, und welcher Poliervorgang durchgeführt werden soll. Das Polierfluid sollten nach bestimmten Anwendungszeiten evtl. ausgetauscht werden.

Die Vorrichtungen zur Durchführung der oben angegebenen entsprechenden Verfahren können verschieden ausgebildet sein. Bei der Verwendung einer Spritzvorrichtung sollte diese ein Austragsrohr zum strahlenförmigen Auftragen des Poliermittels auf die Plastifizierschnecke umfassen. Natürlich muss das Polierfluid der Spritzvorrichtung zugeführt werden. Dazu müssen entsprechende Leitungen, Zufuhrmittel (evtl. Pumpe) wie auch ein Vorratsbehältnis vorhanden sein. Auf der anderen Seite muss die Plastifizierschnecke in einer Einspanneinrichtung aufnehmbar sein, so dass sie gehalten und evtl. gedreht werden kann. Möglicherweise kann sowohl die Einspanneinrichtung Mittel zur Bewegung der Plastifizierschnecke (Linearverschieben, Drehen, Schwenken) vorsehen. Überdies kann auch die Spritzvorrichtung – wie oben beschrieben – entsprechend verschiebbar, verdrehbar oder verschwenkbar gehalten sein.

Bei der Verwendung eines Polierzylinders, in dem die zu polierende Plastifizierschnecke aufnehmbar ist, kann der Aufnahmeraum für die Plastifizierschnecke so ausgebildet sein, dass nur sehr wenig Abstand zwischen der Außendimension der Plastifizierschnecke und der Innenwandung des Polierzylinders gegeben sein. In diesem Fall würde sich das Polierfluid auf seinem Weg durch den Zylinder nahezu vollständig in dem Gang bzw. in den Gängen zwischen den Plastifizierstegen bewegen. Dabei kann das Abriebverhalten auch bezüglich seiner Abriebpositionen entscheidend durch ein Drehen der Plastifizierschnecke beeinflusst werden.

Auch ist es möglich, einen größeren Abstand zwischen dem Außenumfang der Plastifizierschnecke und der Innenwandung des Zylinders vorzusehen. In diesem Fall würde das Polierfluid nicht nur in den Gängen zwischen den Schneckenstegen gefördert werden, sondern die Plastifizierschnecke vollständig umgeben. Auch hierbei kann die Plastifizierschnecke drehangetrieben werden, wobei je nach Drehgeschwindigkeit verschiedene Ausgestaltungen der Poliertechnik durchführbar sind.

Eine weitere Möglichkeit die Polierung durchzuführen ist – wie oben ebenfalls angesprochen – das Eintauchen der Plastifizierschnecke in ein Polierfluid, welches in einem Behälter aufgenommen ist. Dabei kann bei einer solchen Vorgehensweise das Behältnis so ausgebildet sein, dass eine Vielzahl von Schneckendimensionen bearbeitbar sind. Allerdings wird der Poliereffekt in diesem Fall etwas geringer sein, wie bei der Verwendung eines Polierzylinders.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
1: eine schematische Darstellung einer Plastifizierschnecke, welche mit einer Spritzeinrichtung poliert wird,
2: eine schematische Darstellung einer in einem Polierzylinder aufgenommenen Plastifizierschnecke gemäß der Erfindung,
3: eine Anordnung wie in 2, wobei zwischen der Plastifizierschnecke und dem Polierzylinder ein größerer Abstand besteht und
4: eine schematisch dargestellte Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Plastifizierschnecke in das Polierfluid in einem Behälter eingetaucht ist.
Die vorliegenden Ausführungsbeispiele sind als Einzelbeispiele zur Ausführung der vorliegenden Erfindung zu verstehen und sollen den Schutzbereich nicht beschränken. Natürlich können auch andere Ausführungsbeispiele das Polieren einer Kunststoffschnecke mittels eines Polierfluids ermöglichen.
In 1 ist in sehr schematischer Darstellung eine Plastifizierschnecke 10 mit Schneckenstegen 12 und einem Schneckenschaft 14 an dessen Ende dargestellt. Die Plastifizierschnecke 10 ist in einer nicht dargestellten Halterung aufgenommen und kann von dieser auch gedreht werden. Beispielsweise wird die Plastifizierschnecke an ihrem Schaft 14 in die nicht dargestellte Halterung eingespannt. Seitlich der Plastifizierschnecke 10 ist eine Spritzeinrichtung 16 gezeigt, welche über eine Zuführung 20 ein diamanthaltiges Polierfluid erhält. Das Polierfluid wird über ein Austragsrohr 18 strahlförmig gerichtet (Bezugszeichen 22) auf die Schneckenoberfläche aufgebracht. Dabei kann der Druck in gewünschter Weise gewählt werden. Am Ende des Austragsrohrs kann auch eine entsprechende Düse zur Bildung einer gewünschten Form eines Strahls vorgesehen sein. In 1 nur angedeutet sind die Bewegungsmöglichkeiten für die Spritzeinrichtung 16. Die Spritzeinrichtung 16 ist an einer entsprechenden Halterung (ebenfalls nicht dargestellt) aufgenommen und kann in Pfeilrichtung 24 entlang der Plastifizierschnecke in deren Axialrichtung hin und her verfahren werden. Alternativ ist eine Verschwenkung in Pfeilrichtung 26 möglich, so dass die entsprechenden Flanken der Schneckenstege bearbeitet werden können. Dabei kann insbesondere das Zusammenwirken von linearer Verfahrung (Pfeil 24), Rotation um die Schneckenachse und Verschwenkwinkel (Pfeil 26) zu einer Bearbeitung bestimmten Flankenabschnitten führen. Beispielsweise kann die Spritzeinrichtung 16 mit einem bestimmten Schwenkwinkel so verschoben werden, dass bei entsprechender Drehung der Schnecke immer ein bestimmter Flankenabschnitt der Stege bearbeitet wird. Durch ein entsprechendes Hin- und Herverfahren sowie eine geeignete Schwenkwinkelverstellung kann schrittweise die gesamte die Oberfläche bearbeitet werden, wobei entsprechende Stegabschnitte oder Stegbereiche, je nach Zeitdauer der Beaufschlagung, unterschiedlich stark polierbar sind.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt, in der eine Plastifizierschnecke 40, welche einen Plastifiziersteg 42 aufweist, in einem Aufnahmeraum 50 eines Polierzylinders 48 aufgenommen ist. Die Plastifizierschnecke weist ebenfalls einen Antriebsschaft 44 auf, der vorliegend in einer drehangetriebenen Halterung (Drehrichtung durch Bezugszeichen 46 angegeben) aufgenommen ist. Vorliegend wird ein diamanthaltiges Polierfluid am rechten Ende des Polierzylinders 48 über eine Zuführleitung 56 eingebracht und dieses Polierfluid am anderen Ende des Polierzylinders 48 über eine Austrittsleitung 52 entnommen. Die beiden Leitungen 56 und 52 können über eine Pumpe 54 zu einem geschlossenen Fluid-Kreis zusammengeführt werden, wobei die Pumpe 54 eine Druckbeaufschlagung des diamanthaltigen Polierfluids durchführt. Natürlich kann die Führung des Polierfluids auch anders ausgestaltet sein. Beispielsweise kann das Polierfluid einem Behälter entnommen und über eine Pumpe dem Zylinder zugeführt werden, um dann über die Austragsleitung wieder dem Behälter zugeführt zu werden.
Bei der Ausführungsform in 2 ist der Aufnahmeraum 50 so ausgestaltet, dass die Plastifizierschnecke mit der Innenwandung des Polierzylinders 48 dichtkämmend ist. Dadurch wird der größte Teil des Polierfluids zwischen den Schneckenstegen hindurchgeführt. Je nach Antriebsgeschwindigkeit und Druckbeaufschlagung des Polierfluids können die Flankenteile der Schneckenstege unterschiedlich stark und mit unterschiedlicher Gewichtung bearbeitet werden. So wird bei einem Stillstand der Schnecke im wesentlichen der – bezüglich der Schneckenspitze hin – hintere Flankenteil bearbeitet, an dem das diamanthaltige Polierfluid entlang schleift. Wird die Schnecke drehangetrieben, so kommt es immer stärker zu einer Förderung des Polierfluids, wodurch die vorderen Flankenteile stärker poliert werden.
Eine ähnliche Ausführungsform ist in 3 dargestellt. Hierbei ist eine Plastifizierschnecke 60 mit Plastifizierstegen 62 und einem Schneckenschaft 64 schematisch dargestellt. Auch diese Schnecke ist in einem Aufnahmeraum 70 eines Polierzylinders 68 aufgenommen. Auch hierbei erfolgt eine Zuführung eines diamanthaltigen Polierfluids über eine Zuführleitung 76, welche an einem Ende des Polierzylinders 68 mündet und die Abführung erfolgt über eine Austragsleitung 72, welche am anderen Ende des Polierzylinders mündet. Eine Pumpe 74 ist zur druckmäßigen Beaufschlagung des Polierfluids vorgesehen. Allerdings ist im Vergleich zur Ausführungsform in 2 nunmehr der Abstand zwischen dem Außenumfang der Plastifizierschnecke 60 und der Innenwandung des Polierzylinders 68 größer ausgeführt, so dass das Polierfluid nicht nur zwischen den Schneckenstegen hindurchströmt. Dies verändert das Polierverhalten und ergibt beispielsweise auch eine stärkere Polierung der Stirnseiten der Stege.
Eine letzte Ausführungsform ist in 4 dargestellt, wobei eine Plastifizierschnecke 80 mit Plastifizierstegen 82 und einem Schneckenschaft 84 in ein diamanthaltiges Polierfluid 86 eingetaucht ist, welches in einem Behälter 88 aufgenommen ist. Nicht dargestellt ist die Halterung für die Plastifizierschnecke 80, welche an dem Schaft 84 angreift. Durch diese Halterung ist die Plastifizierschnecke 80 drehantreibbar, wobei im drehangetriebenen Betrieb eine Polierung im Polierfluid-Bad erfolgt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass Plastifizierzylinder unterschiedlicher Größenordnung und evtl. sogar eine Vielzahl von Plastifizierschnecken gleichzeitig in einem gemeinsamen Polierfluid-Bad bearbeitet werden können.
Die vorliegende Erfindung trägt zur Effizienzsteigerung bei der Polierung von Kunststoffschnecken in erheblichem Maße bei, da manuelle Arbeiten erheblich reduziert werden können, was zu Kosteneinsparung führt.

10: Plastifizierschnecke
12: Schneckenstege
14: Schneckenschaft
16: Spritzeinrichtung
18: Austragsrohr
20: Zuführleitung
22: Poliermittelstrahl
24: Pfeil, die lineare Bewegung darstellend
26: Pfeil eine Verschwenkbewegung darstellend
40: Plastifizierschnecke
42: Schneckenstege
44: Schneckenschaft
46: Pfeil, die Rotation anzeigend
48: Zylinder zur Aufnahme der Schnecke
50: Scheckenraum
52: Austragsleitung
54: Pumpe
56: Zuführungsleitung
60: Plastifizierschnecke
62: Schneckenstege
64: Schneckenschaft
66: Pfeil, die Rotation andeutend
68: Zylinder zur Aufnahme der Schnecke
70: Schneckenaufnahmeraum
72: Austragsleitung
74: Pumpe
76: Zuführungsleitung
80: Plastifizierschnecke
82: Schneckenstege
84: Schneckenschaft
86: Diamanthaltiges Polierfluid
88: Behälter

Claims

Verfahren zum Polieren von Plastifizierschnecken dadurch gekennzeichnet, dass ein diamanthaltiges Polierfluid an den Außenflächen der Plastifizierschnecke entlanggeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das diamanthaltige Polierfluid mit einer Spritzvorrichtung auf die Schecke aufgespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzvorrichtung während des Poliervorganges relativ zur Schecke bewegt, insbesondere verschoben, verdreht und verschwenkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke während des Poliervorganges um ihre Längsachse drehangetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die Plastifizierschnecke in einem Zylinder angeordnet wird, – dass in dem Zylinder das diamanthaltige Polierfluid eingeleitet wird, – dass das diamanthaltige Polierfluid an der Schnecke entlang geführt wird und – dass das diamanthaltige Polierfluid aus dem Zylinder entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke im Zylinder drehangetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Plastifizierschnecke in ein Behältnis mit dem diamanthaltigen Polierfluid eingetaucht und anschließend in Drehung versetzt wird.
Vorrichtung zum Polieren von Plastifizierschnecken, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspanneinrichtung zur Aufnahme der Plastifizierschnecke sowie eine Polierfluidspritzeinrichtung mit einem Austragsrohr zum strahlförmigen Auftragen eines diamanthaltigen Poliermittels auf die Plastifizierschnecke vorgesehen sind, wobei die Polierfluidspritzeinrichtung verschieb- und/oder verschwenk- und/oder verdrehbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspanneinrichtung zum Drehantrieb der Plastifizierschnecke ausgebildet ist.
Vorrichtung zum Polieren von Plastifizierschnecken, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polierzylinder vorgesehen ist, in dem eine zu polierende Plastifizierschnecke in einem Aufnahmeraum aufnehmbar ist, dass eine Zuführeinrichtung zur Zuführung eines diamanthaltigen Polierfluids in den Aufnahmeraum vorgesehen ist, dass eine Austragseinrichtung zur Abfuhr des diamanthaltigen Polierfluids aus dem Aufnahmeraum vorgesehen ist
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die im Aufnahmeraum positionierte Plastifizierschnecke drehantreibbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum derart ausgestaltet ist, dass die Plastifizierschnecke an ihrer radial äußeren Begrenzung dicht an der Zylinderwandung zu liegen kommt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum derart ausgestaltet ist, dass ein größerer Spalt zwischen der radial äußeren Begrenzung der Plastifizierschnecke und der Zylinderwandung geschaffen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe zum druckvollen Einbringen des diamanthaltigen Polierfluids in den Aufnahmeraum vorgesehen ist,
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behältnis mit dem diamanthaltigen Polierfluid vorgesehen ist, aus dem das diamanthaltige Polierfluid entnommen wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein geschlossener Fluidkreis gebildet ist, der zumindest die Zuführeinrichtung, den Aufnahmeraum und die Austragseinrichtung umfasst.
Vorrichtung zum Polieren von Plastifizierschnecken, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behälter mit einem diamanthaltigen Polierfluid vorgesehen ist, in das eine Plastifizierschnecke eintauchbar ist, dass eine Aufnahmevorrichtung zum Halten der Plastifizierschnecke vorgesehen ist, und dass die Aufnahmevorrichtung zum Drehen der Plastifizierschnecke in dem diamanthaltigen Polierfluid ausgebildet ist.