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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuführen eines Kunststoffmaterials zu einer Extruderschnecke nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 7.
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Stand der Technik:
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Vorrichtungen zum Zuführen eines Kunststoffmaterials, beispielsweise für glasfaserverstärktes Polyester, zu einer Extruderschnecke sind in einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt.
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Beispielsweise zeigt die Druckschrift
DE 100 25 597 C2 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Beschickung der Plastifiziereinheit (Extruderschnecke) einer Spritzgießmaschine, wobei die Vorrichtung einen Stopfzylinder umfasst, welcher mittels eines Einfüllstutzens mit der Plastifiziereinheit (Extruderschnecke) verbunden ist und eine Verfahreinheit, in welcher ein Vorratsbehälter und eine Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist, wobei eine an der Verfahreinheit angeordnete Antriebseinheit die Kolben-Zylinder-Einheit und den Vorratsbehälter im Wechsel über dem Zylinder fluchtend positioniert, und wobei der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit durch Eintauchen in den Zylinder ein darin angeordnetes Kunststoffmaterial über den Einfüllstutzen in die Plastifiziereinheit (Extruderschnecke) drückt, während der in der Verfahreinheit angeordnete Vorratsbehälter erneut mit einem Kunststoffmaterial befüllt wird. Der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit wird nach dem Eindrücken des Kunststoffmaterials vertikal aus dem Stopfzylinder herausgefahren und mittels der Verfahreinheit horizontal verschoben, bis der Vorratsbehälter fluchtend über dem Zylinder angeordnet ist, wodurch das im Vorratsbehälter angeordnete Kunststoffmaterial selbsttätig in den Zylinder fällt. Anschließend wird die Kolben-Zylinder-Einheit durch Verschieben der Verfahreinheit zum Eindrücken des Kunststoffmaterials in die Plastifiziereinheit (Extruderschnecke) fluchtend über den Zylinder positioniert.
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Ähnliche Anordnungen sind aus der
DE 36 33 924 A1 und der
DE 81 35 768 U1 bekannt. Aus der
DE 10 2007 033 355 A1 ist eine Beschickungseinrichtung bekannt, bei welcher eine Stempelplatte seitlich in einen Aufnahmeraum eingeschwenkt wird, um Material einer Extruderschnecke zuzuführen.
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Nachteilig ist, dass die hier beschriebene Ausführungsform einer Zuführvorrichtung für ein Kunststoffmaterial zu einer Extruderschnecke eine Vielzahl von unterschiedlichen Vorrichtungselementen bzw. Antrieben zum Betrieb der Vorrichtung umfasst, wodurch die gesamte Zuführvorrichtung ein hohes Eigengewicht sowie große Abmessungen aufweist.
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Zusätzlich führt die zum Verschieben der Kolben-Zylinder-Einheit und des Vorratsbehälters erforderliche Verfahreinheit mit dem entsprechenden Antrieb zu erhöhten Anlagekosten und einem zusätzlichen Montage- bzw. Wartungsaufwand.
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Aus diesem Grunde hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die Abmessungen und das Gewicht sowie die Herstellkosten einer Vorrichtung zum Zuführen eines Kunststoffmaterials zu einer Extruderschnecke zu vermindern.
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Ausgehend von dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Erweiterungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Offenbarung der Erfindung:
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Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zum Zuführen eines Kunststoffmaterials, beispielsweise für glasfaserverstärktes Polyester, zu einer Extruderschnecke aus, wobei die Vorrichtung Mittel zur Aufnahme und zum Transport des Kunststoffmaterials, eine mit einer Einfüllöffnung der Extruderschnecke in Verbindung stehende Zylindereinheit, einen in der Zylindereinheit vertikal verschiebbaren und aus der Zylindereinheit herausziehbaren Kolben mit einer Kolbenstange, eine mit dem Mittel zur Aufnahme und zum Transport des Kunststoffmaterials in Verbindung stehende Führungseinheit und mindestens eine Antriebsvorrichtung zur vertikalen Bewegung des Kolbens umfasst und der Kolben an seinem der Zylindereinheit abgewandten Ende der Kolbenstange schwenkbar aufgehängt ist.
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Der Kolben wird im Wechsel mit dem Mittel zur Aufnahme und zum Transport des Kunststoffmaterials über der Zylindereinheit positioniert.
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Der Kern der Erfindung liegt darin, dass das Mittel zur Aufnahme und zum Transport des Kunststoffmaterials als Vorratsbehälter (5) ausgebildet ist und ein Verschwenken des Kolbens (3) eine horizontale Verschiebung des Vorratsbehälters (5) erzeugt oder eine horizontale Verschiebung des Vorratsbehälters ein Verschwenken des Kolbens erzeugt.
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Aufgrund der schwenkbaren Anordnung des Kolbens kann eine Befüllung der Zylindereinheit mit Kunststoffmaterial im Wechsel mit dem vertikalen Eintauchen des Kolbens in der Zylindereinheit unter Verzicht auf eine mechanisch aufwendige Verfahr- bzw. Verschiebeeinheit ausgeführt werden. Darüber hinaus kann der schwenkbar angeordnete Kolben Bewegungen in zwei Richtungen ausführen, wodurch zusätzliche Antriebe zur Ausführung der Bewegungen entfallen.
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Der Vorratsbehälter weist beispielsweise eine Zylinderform auf, wobei der Durchmesser des Vorratsbehälters dem Durchmesser der Zylindereinheit angepasst ist. Dadurch kann ein in dem Vorratsbehälter angeordnetes Kunststoffmaterial durch das Eigengewicht störungsfrei in die Zylindereinheit einfallen, wenn dieser über der Zylindereinheit positioniert ist.
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In einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Vorratsbehälter und dem Kolben angeordnete Kopplungsmittel eine lösbare Verbindung zwischen Kolben und Vorratsbehälter herstellen, wobei die Verbindung bei herausgezogenem Kolben besteht.
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Die Kopplungsmittel sind jeweils seitlich am Vorratsbehälter und am Kolben angeordnet. Eine lösbare Verbindung kann zum Beispiel durch ineinander greifen der beiden Kopplungsmittel erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass zum Verschieben des Vorratsbehälters bzw. zum Verschwenken des Kolbens lediglich ein einziges Antriebsmittel erforderlich ist.
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Überdies ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt, dass Mittel zum Verschwenken des Kolbens, insbesondere ein im Bereich der schwenkbaren Aufhängung angeordneter Schwenkzylinder, vorgesehen sind. Der Schwenkzylinder ist zum Beispiel mit der Kolbenstange verbunden und stützt sich im Bereich der schwenkbaren Aufhängung ab. Es sind keine technisch aufwendigen Antriebe bzw. Vorrichtungselemente erforderlich, um einen Positionswechsel des Kolbens auszuführen.
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In einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verschwenken des Kolbens eine horizontale Verschiebung des Vorratsbehälters erzeugt. Beim Herausfahren des Kolbens aus der Zylindereinheit wird eine Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Kolben über die angeordneten Kopplungsmittel hergestellt. Durch das Verschwenken des Kolbens wird der mit dem Kolben in Verbindung stehende Vorratsbehälter je nach Schwenkrichtung des Kolbens gezogen bzw. gedrückt. Dadurch kann auf zusätzliche Antriebsmittel für den Vorratsbehälter verzichtet werden.
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Überdies ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass Mittel zum Verschieben des Vorratsbehälters vorgesehen sind, wobei ein Verschieben des Vorratsbehälters ein Verschwenken des Kolbens erzeugt. Die Mittel zum Verschieben, beispielsweise ein Pneumatik- oder Hydraulikzylinder verschieben den Vorratsbehälter horizontal. Aufgrund der angeordneten Kopplungsmittel kann beim Verschieben des Vorratsbehälter zeitgleich der Kolben verschwenkt werden. Auf die Anordnung von separaten Antriebsmitteln am Kolben kann verzichtet werden.
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Überdies ist es in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Kopplungsmittel einen hakenförmigen Mitnehmer umfasst, welcher eine am Kolben angeordnete Öse, insbesondere eine Rolle teilweise umgreift. Der hakenförmige Mitnehmer ist seitlich am Vorratsbehälter derart angeordnet, dass der Kolben beim Herausziehen aus der Zylindereinheit mit der Rolle eingreifen kann. Aufgrund der drehgelagerten Rolle im Randbereich des Kolbens kann diese mit einem geringen Widerstand an der Innenoberfläche des hakenförmigen Mitnehmers abrollen.
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Überdies ist es in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass beim Herausziehen des Kolbens aus der Zylindereinheit der Mitnehmer selbsttätig an der am Kolben angeordneten Öse, insbesondere der Rolle, angreift und eine Verbindung für eine im Wesentlichen horizontale Bewegung herstellt. Der am Vorratsbehälter angeordnete, hakenförmige Mitnehmer weist eine nach unten offene Längsnut auf, welche gegenüber der Mantelfläche des Vorratsbehälters eine Schräglage aufweist. Diese Schräglage ermöglicht eine Schwenkbewegung des Kolbens während der Vorratsbehälter eine Horizontalbewegung ausführt. Zusätzlich ermöglicht die nach unten offene Nut ein selbsttätiges Ein-/Aushaken des Mitnehmers aus der am Kolben angeordneten Rolle.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Zuführen eines Kunststoffmaterials, beispielsweise eines glasfaserverstärkten Polyesters zu einer Extruderschnecke, wobei das Verfahren das Einlegen eines Kunststoffmaterial in einen Vorratsbehälter mit einer unterseitigen Öffnung umfasst, wobei die Öffnung durch eine Auflagefläche verschlossen ist, das Herausziehen des Kolbens aus der Zylindereinheit bei gleichzeitigem Einhaken einer am Kolben angeordneten Rolle in einem am Vorratsbehälter angeordneten hakenförmigen Mitnehmer, ein Verschieben des Vorratsbehälters und dadurch bedingtes Wegschieben des Kolbens oder Verschwenken des Kolbens und dadurch bedingtes Mitziehen des Vorratsbehälters bis der Vorratsbehälter mit seiner unterseitigen Öffnung über der Zylindereinheit fluchtend angeordnet ist, wodurch das Kunststoffmaterial in die Zylindereinheit hinein fällt, das Rückführen des Kolbens und des Vorratsbehälters in umgekehrter Richtung und das Absenken des Kolbens in die Zylindereinheit und drücken des Kunststoffmaterials in die Einfüllöffnung der Extruderschnecke.
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Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung des Ausführungsbeispiels und den Zeichnungen hervor.
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Dabei zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit gelösten Kopplungsmitteln;
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2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 1 mit verbundenen Kopplungsmitteln;
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3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1 mit verschwenktem Kolben.
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Die in 1 perspektivisch dargestellte Vorrichtung 1 zum Zuführen eines Kunststoffmaterials zu einer Extruderschnecke (nicht dargestellt) umfasst eine Zylindereinheit 2, die einen kreisringförmigen Zylinder aufweist, welcher in einem Verbindungsflansch 13 gehalten ist. Die Zylindereinheit 2 wird fluchtend über eine Einfüllöffnung der Extruderschnecke (nicht dargestellt) angeordnet.
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Der Verbindungsflansch 13 weist neben dem angeordneten Zylinder jeweils eine Montagefläche zur Anordnung eines Pneumatik-/Hydraulikzylinders 7, 7a zur vertikalen Verschiebung eines Kolbens 3 in der Zylindereinheit 2 auf.
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An dem zum Verbindungsflansch 13 entgegengesetzten Ende der Zylindereinheit 2 ist eine Führungseinheit 6 angeordnet, welche zur verschiebbaren Anordnung eines Vorratsbehälters 5 ausgebildet ist.
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Die Führungseinheit 6 umfasst eine ebene Stellfläche, auf welcher der Vorratsbehälter 5 mit seinem zur Stellfläche gerichteten, offenen Ende angeordnet ist. Zusätzlich wird der Vorratsbehälter 5 durch seitlich an der Führungseinheit 6 angeordnete Führungsleisten während seiner Verschiebung geführt.
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Die ebene Stellfläche der Führungseinheit 6 endet am Außendurchmesser des Zylinders der Zylindereinheit 2, wodurch der Kolben 3 ungehindert in den Zylinder der Zylindereinheit 2 eintaucht bzw. herausgezogen wird.
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Der Vorratsbehälter 5 ist zur Befüllung mit einem Kunststoffmaterial auf der ebenen Stellfläche der Führungseinheit 6 verschiebbar angeordnet, wobei eine Verschiebung in horizontaler Bewegungsrichtung 17 erfolgt.
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Der Vorratsbehälter weist auf seiner Außenoberfläche ein angeordnetes Kopplungsmittel 10 auf, welches mit dem Kolben 3 beim Herausziehen des Kolbens 3 aus der Zylindereinheit 2 koppelbar ist. Das Kopplungsmittel 10 am Vorratsbehälter 5 umfasst einen hakenförmigen Mitnehmer, welcher beim Herausziehen des Kolbens 3 aus der Zylindereinheit 2 eine lösbare Verbindung mit diesem erzeugt.
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Der in die Zylindereinheit 2 eintauchende bzw. herausziehbare Kolben 3 ist mit einer Kolbenstange 4 verbunden und an deren abgewandten Ende schwenkbar mittels einer Schwenklagerung 15 mit einem Brückenelement 9 verbunden.
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Das Brückenelement 9 verbindet die beiden Zylinderstangen 8, 8a der Pneumatik-/Hydraulikzylinder 7, 7a, welche eine vertikale Bewegung des Kolbens 3 über und der Kolbenstange 4 ausführen.
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In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß 1 wird der Kolben 3 durch die seitlich angeordneten Pneumatik-/Hydraulikzylinder 7, 7a in die Zylindereinheit 2 abgesenkt, wodurch sich die angeordneten Kopplungsmittel 10, 11 lösen. Zur Verbindung des hakenförmigen Mitnehmers des Kopplungsmittels 10 beim Herausziehen des Kolbens 3 aus der Zylindereinheit 2 weist dieser in dem in Richtung des Brückenelementes 9 gerichteten Randbereich ein Kopplungsmittel 11 auf, welches als Öse, vorzugsweise als eine drehgelagerte Rolle ausgebildet ist.
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Beim Herausziehen des Kolbens 3 aus der Zylindereinheit 2 gleitet das Kopplungsmittel 11 in den nach unten offenen, hakenförmigen Mitnehmer des Kopplungsmittels 10 ein, und stellt somit eine Verbindung zwischen dem Kolben 3 und dem Vorratsbehälter 5 her. Das Kopplungsmittel 10 am Vorratsbehälter 5 ist derart angeordnet, dass der Kolben im eingehängten Zustand der beiden Kopplungsmittel 10, 11 vollständig aus der Zylindereinheit 2 herausgezogen ist, wodurch eine Schwenkbewegung des Kolbens 3 ausführbar ist.
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Beim Eintauchen des Kolbens 3 in die Zylindereinheit 2 wird die Verbindung zwischen dem Kolben 3 und dem Vorratsbehälter 5 durch eine Entkopplung der beiden Kopplungsmittel 10, 11 gelöst, wodurch der Vorratsbehälter 5 frei verschiebbar auf der Führungseinheit 6 angeordnet ist.
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Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Zylinder 2 zu Reinigungszwecken der unterhalb des Zylinders 2 angeordneten Einfüllöffnung der Extruderschnecke (nicht dargestellt) zusammen mit dem Kolben 3 vertikal nach oben gezogen wird. Hierzu kann der Kolben in seinem im Zylinder 2 eingetauchten Zustand manuell durch entsprechende Befestigungsmittel, beispielsweise Zylinderstifte, mit diesem lösbar verbunden werden und durch eine Vertikalbewegung der beiden Pneumatik-/Hydraulikzylinder nach oben mitgezogen werden. Zur Vermeidung von Unfällen während des Reinigungsprozesses durch ein unbeabsichtigtes Herunterfahren des Kolbens 3 mit dem damit verbundenen Zylinder 2, kann eine Positionsüberwachung des Zylinders 2, beispielsweise mittels eines Näherungsschalters vorgenommen werden.
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In 2 ist eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung gemäß 1 dargestellt, wobei der Kolben 3 über die beiden Kopplungsmittel 10 und 11 mit dem Vorratsbehälter 5 lösbar verbunden ist. Das als drehgelagerte Rolle ausgebildete Kopplungsmittel 11 am Kolben 3 führt eine Abrollbewegung beim Verbinden oder Lösen mit dem hakenförmigen Mitnehmer des Kopplungsmittels 10 am Vorratsbehälter 5 aus. Der Kolben 3 wird mittels der Zylinderstangen 8, 8a der Pneumatik-/Hydraulikzylinder 7, 7a in einer vertikalen Bewegungsrichtung über die am Brückenelement 9 schwenkbar gelagerte Kolbenstange in die Zylindereinheit 2 hineingeführt bzw. herausgezogen.
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Beim Einführen des Kolbens 3 in die Zylindereinheit 2 wird ein in der Zylindereinheit gelagertes Kunststoffmaterial über die Einfüllöffnung einer Extruderschnecke eingepresst. Nach dem Einpressen des Kunststoffmaterials in die Extruderschnecke wird der Kolben 3 aus der Zylindereinheit 2 herausgezogen und bildet eine Verbindung über die angeordneten Kopplungsmittel 10 und 11 mit dem Vorratsbehälter 5. Aufgrund der Verbindung zwischen dem Kolben 3 und dem Vorratsbehälter 5 führt der Kolben eine Schwenkbewegung aus, während der Vorratsbehälter 5 eine Verschiebung in horizontaler Bewegungsrichtung 17 ausführt.
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In 3 ist eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gezeigt, wobei die beiden Pneumatik-/Hydraulikzylinder 7, 7a in ihrem nach oben in Richtung des Brückenelements 9 ausgefahrenen Zustand eine Schwenkbewegung 19 des Kolbens 3 ermöglichen.
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Beim Verschwenken des Kolbens 3 wird aufgrund der Verbindung zwischen dem Kolben 3 und dem Vorratsbehälter 5 über die Kopplungsmittel 10 und 11 der Vorratsbehälter 5 auf der Führungseinheit 6 in horizontaler Bewegungsrichtung 17 verschoben. Ein in dem Vorratsbehälter 5 angeordnetes Kunststoffmaterial fällt aufgrund des Eigengewichtes selbsttätig durch den nach unten offenen Vorratsbehälter 5 in die Zylindereinheit 2. Der Vorratsbehälter 5 wird in seiner Ausgangsposition auf der Führungseinheit 6 verschoben, wodurch der Kolben 3 fluchtend aufgrund der Verbindung zwischen dem Kolben 3 und dem Vorratsbehälter 5 über der Zylindereinheit 2 verschwenkt wird.
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In der hier gezeigten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß 3 wird der Kolben 3 mittels eines Bewegungselementes, beispielsweise einen Pneumatik-/Hydraulikzylinder (hier nicht dargestellt) schwenkbar angetrieben. Für eine Schwenkbewegung des Kolbens 3 wird das Bewegungsmittel zwischen Anschlusselementen 12, 12a am Brückenelement 9 und Anschlusselementen 14, 14a im oberen Bereich der Kolbenstange angeordnet.
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Wird der Kolben 3 in die fluchtende Position über die Zylindereinheit 2 verschwenkt, führt der Vorratsbehälter 5 aufgrund der Verbindung über die Kopplungsmittel 10 und 11 am Kolben und am Vorratsbehälter 5 eine Bewegung in horizontaler Bewegungsrichtung 17 aus und wird auf der ebenen Stellfläche der Führungseinheit 6 angeordnet. In dieser Position kann der Vorratsbehälter 5 erneut mit einem Kunststoffmaterial befüllt werden.
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Der in die fluchtende Position über der Zylindereinheit 2 verschwenkte Kolben 3 kann in die Zylindereinheit 2 eintauchen und ein darin angeordnetes Kunststoffmaterial in die Extruderschnecke (nicht dargestellt) einpressen. Aufgrund des Eintauchens des Kolbens 3 der Zylindereinheit 2 wird die Verbindung zwischen dem Kolben 3 und dem Vorratsbehälter 5 gelöst, indem die beiden Kopplungsmittel 10 und 11 getrennt werden.
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Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Bewegungsmittel zum Verschieben des Vorratsbehälters 5 bzw. zum Verschwenken des Kolbens 3 am Vorratsbehälter 5 angeordnet ist, wodurch ein Verschieben des Vorratsbehälters in horizontaler Bewegungsrichtung 17 ein Verschwenken des Kolbens 3 in Schwenkbewegung 19 aufgrund der Verbindung der beiden angeordneten Kopplungsmittel 10 ausführt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist das Zuführen eines Kunststoffmaterials in eine Extruderschnecke ausführbar, wobei die Vorrichtung 1 verminderte Außenabmessungen und ein vermindertes Eigengewicht aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung (Zuführvorrichtung)
- 2
- Zylindereinheit
- 3
- Kolben
- 4
- Kolbenstange
- 5
- Vorratsbehälter
- 6
- Führungseinheit
- 7
- Pneumatik-/Hydraulikzylinder
- 7a
- Pneumatik-/Hydraulikzylinder
- 8
- Zylinderstange (Pneumatik-/Hydraulikzylinder)
- 8a
- Zylinderstange (Pneumatik-/Hydraulikzylinder)
- 9
- Brückenelement
- 10
- Kopplungsmittel (Vorratsbehälter)
- 11
- Kopplungsmittel (Kolben)
- 12
- Anschlusselement (Brückenelement)
- 12a
- Anschlusselement (Brückenelement)
- 13
- Verbindungsflansch
- 14
- Anschlusselement (Kolbenstange)
- 14a
- Anschlusselement (Kolbenstange)
- 15
- Schwenklagerung (Kolben)
- 16
- Einfüllstutzen (Extruderschnecke)
- 17
- horizontale Bewegungsrichtung
- 18
- vertikale Bewegungsrichtung
- 19
- Schwenkbewegung
