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Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgießmaschine zum Spritzen von Spritzlingen, mit einer Spritzstation und einem bei dieser in eine Halterung einsetzbaren Spritzgießwerkzeug, das ein Formeinsatzpaar aufweist, dessen Formeinsätze eine düsenseitige Formhälfte und eine schließseitige Formhälfte bilden, wobei bei den Formeinsatzpaaren Verriegelungsmittel zum Zusammenhalten der Formeinsatzpaare angeordnet sind und wobei die düsenseitige Formhälfte zumindest eine Anspritzstelle aufweist.
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Beim Spritzen von Spritzlingen, insbesondere dickwandigen Gegenständen, kommt es nach dem eigentlichen Spritzvorgang zu einem Volumenverlust des Spritzlings durch das Abkühlen. Dieser Volumenverlust kann ausgeglichen werden durch die Verwendung von aufschäumendem Spritzmaterial, bei dem Treibgas das Spritzmaterial aufschäumt. Solches Spritzmaterial ist jedoch nicht für alle Spritzlinge geeignet und die Zykluszeiten sind vergleichsweise lang. Aus der
DE 10 2005 003 074 B4 ist eine Spritzgießmaschine bekannt, bei der mehrere Formeinsatzpaare vorgesehen sind, die in verriegelter Lage aus dem Bereich der Spritzstation entnehmbar sind, so dass während des Abkühlvorgangs eines Spritzlings bereits ein weiterer Spritzling in einem weiteren Formeinsatzpaar gespritzt werden kann. Dies ist aber nur bei den vorerwähnten Spritzlingen mit aufschäumendem Spritzmaterial möglich, bei dem der Außenbereich des Spritzlings schnell abgekühlt ist und somit eine feste Hülle für den aufschäumenden Kern bildet.
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Bei Spritzlingen, für die kein aufschäumendes Spritzmaterial verwendet werden kann oder soll, muss zum Ausgleich des Volumenverlusts beim Abkühlen zusätzliches Spritzmaterial in den Formhohlraum nachgedrückt werden. Hier ist es bislang erforderlich, mit der Entnahme des Formeinsatzpaares zu warten, bis der Nachdruckvorgang abgeschlossen und das Spritzmaterial im Bereich der Anguss-Stelle erstarrt ist. Dies führt zu entsprechend langen Zykluszeiten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spritzgießmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die kürzere Zykluszeiten ermöglicht.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass ein Verschluss zum Öffnen und Schließen der zumindest einen Anspritzstelle vorgesehen ist.
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Durch Verschließen der Anspritzstelle kann das Formeinsatzpaar unmittelbar nach dem Spritzvorgang aus der Spritzstation entnommen werden, selbst wenn das Spritzmaterial im Bereich der Anspritzstelle noch nicht erstarrt ist. Bei Verwendung von aufschäumendem Spritzmaterial, bei dem der Nachdruck zum Ausgleich des Volumenverlustes über beigesetztes Treibmittel im Kunststoffmaterial erfolgt, kann das Formeinsatzpaar („Shuttle”) unmittelbar nach dem Spritzvorgang und dem Verschließen der Anspritzstelle, auch vor dem Aushärten der Außenschicht des Spritzlings, entnommen und ein weiteres Formeinsatzpaar der Spritzstation zugeführt werden, wodurch die Zykluszeit des Spritzvorganges reduziert ist.
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Der Verschluss kann insbesondere mehrere, jeweils gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder verstellbare Schließelemente aufweisen. Dies ermöglicht ein einfaches Öffnen des Verschlusses, beispielsweise mit einem an den einzelnen Schließelementen angreifenden Stellelement, und andererseits ein einfaches und sicheres Schließen des Verschlusses, wobei dieser in Ruheposition in seiner Schließposition gehalten ist, wodurch das zugehörige Formeinsatzpaar einfach transportiert werden kann.
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Um ein Nachdrücken von Spritzmaterial bei aus der Spritzstation entnommenem und verschlossenem Formeinsatzpaar zu ermöglichen, auch wenn ein nicht aufschäumendes Spritzmaterial ohne Treibmittel verwendet wird, kann an dem Formeinsatzpaar zumindest ein in einen Angusskanal oder eine Formkammer einführbarer und zwischen einer zurückgezogenen Spritzposition und einer in den Angusskanal oder die Formkammer eingreifenden Nachdruckposition verstellbarer Eindringstift vorgesehen sein. Beim Einspritzen des Spritzmaterials über den offenen Verschluss befindet sich der Eindringstift in seiner zurückgezogenen Position, so dass das Spritzmaterial ungehindert in die Formhöhlung eindringen kann. Nach dem Spritzvorgang und dem Schließen des Verschlusses wird der Eindringstift in seine Nachdruckposition innerhalb des Angusskanals verstellt, wodurch Spritzmaterial aus dem Angusskanal in die Formhöhlung nachgedrückt und ein Volumenverlust ausgeglichen wird. Das Nachdrücken des Spritzmaterials über den/die Eindringstift(e) kann dabei unmittelbar nach einem Spritzvorgang und dem Schließen des Verschlusses bei aus der Spritzstation entnommenem Formeinsatzpaar erfolgen, so dass die Zykluszeit für einen Spritzvorgang verkürzt werden kann. Ein Verbleib des Formeinsatzpaares in der Spritzstation bis zum Erstarren des äußeren Spritzmaterials ist nicht erforderlich.
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Üblicherweise wird der Eindringstift zur Erzeugung des Nachdrucks in einen Angusskanal eingeführt. Beim Spritzen von Spritzlingen, die später mit einer weiteren Spritzkomponente überspritzt werden, kann der Eindringstift auch direkt in die Formkammer eingreifen, und zwar in den Bereich, der später von der zweiten Materialkomponente überspritzt wird.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der zumindest eine Eindringstift über eine zumindest eine Druckfeder aufweisende Halteanordnung in Ruheposition in seiner Nachdruckposition gehalten ist. Dies ermöglicht einen konstruktiv einfachen und kostengünstigen Aufbau und ein einfaches Positionieren des zumindest einen Eindringstiftes.
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Dabei kann die Halteanordnung für den zumindest einen Eindringstift wenigstens eine Beaufschlagungsfläche zum Positionieren des(der) Eindringsstift(e) in deren Spritzposition entgegen der Federkraft der zumindest einen Druckfeder aufweisen. Die Konstruktion kann so ausgebildet sein, dass die Beaufschlagungsfläche beim Einsetzen des Formeinsatzpaares in die Spritzstation beaufschlagt wird und die Eindringstifte in die Spritzposition gebracht werden. Beim Entnehmen des Formeinsatzpaares aus der Spritzstation entfällt somit direkt die Beaufschlagung der Beaufschlagungsfläche und die Eindringstifte gelangen selbsttätig in die Nachdruckposition. Somit kann das Positionieren der Eindringstifte ohne aktive Elemente einfach, schnell und kostengünstig erfolgen.
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Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass der zumindest eine Eindringstift über eine Pneumatik-Anordnung zwischen der Spritzposition und der Nachdruckposition verstellbar ist. Hierbei kann eine Ventil- und Kolben-Anordnung vorgesehen sein, die beim Zuführen von Druckluft an das Formeinsatzpaar den zumindest einen Eindringstift in die zurückgezogene Spritzposition drückt. Zudem kann mit der zugeführten Druckluft ein Druckluftspeicher gefüllt werden, der beim Wegfall der Druckluftzufuhr einen Luftstrom erzeugt, der das Zuführ-Ventil schließt und den zumindest einen Eindringstift in die Nachdruckposition verstellt. Somit ist auch bei einer solchen Anordnung der zumindest eine Eindringstift in seiner Ruheposition, in der keine Druckluftzufuhr erfolgt, in der Nachdruckposition, so dass das Formeinsatzpaar aus der Spritzstation entnommen werden kann und in der Folge das Nachdrücken des Spritzmaterials mittels des(der) Eindringstift(e) geschieht.
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Es ist auch möglich, dass eine Pnematik-Anordnung mit einem Ventil zum Zuführen von Druckluft in einen Angusskanal oder eine Formkammer vorgesehen ist. Das Ventil bleibt beim Einspritzen des Kunststoffmaterials geschlossen und wird nach dem Spritzvorgang geöffnet, um Druckluft direkt in den Angusskanal oder die Formkammer einzubringen und das Nachdrücken des Spritzmaterials über den Luftstrom zu erreichen. Dies erfordert einen vergleichsweise hohen Luftdruck, insbesondere im Vergleich mit der vorbeschriebenen Ausführungsform, bei der ein Eindringstift über den Luftdruck bewegt wird, da die Anordnung mit dem Eindringstift den tatsächlichen Nachdruck gegenüber dem reinen Luftdruck verstärkt.
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Die Spritzgießmaschine kannvorzugsweise mehrere Spritzstationen aufweisen. Dies ermöglicht das gleichzeitige Spritzen von Spritzlingen in mehreren Formeinsatzpaaren, wodurch die Produktionsgeschwindigkeit erhöht werden kann. Es ist auch möglich, unterschiedliche Spritzlinge oder Spritzlinge mit unterschiedlichen Farben gleichzeitig herzustellen und/oder Mehrkomponenten-Spritzlinge herzustellen, in dem zunächst an einer Spritzstation ein erster Teil-Spritzling gespritzt wird, das Formeinsatzpaar an eine weitere Spritzstation umgesetzt und dort ein weiterer Teil-Spritzling gespritzt wird.
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Die Formeinsatzpaare können jeweils als Mehrfachform mit Formnestern für mehrere Spritzlinge ausgebildet sein. Dies ermöglicht das gleichzeitige Spritzen von zahlreichen Spritzlingen in einem einzigen Spritzvorgang. Dabei kann insbesondere jeder Formhöhlung für einen Spritzling ein Eindringstift zugeordnet sein.
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Es ist zweckmäßig, wenn ein Handlingroboter zum Umsetzen der Formeinsatzpaare zwischen der Spritzstation und einer Entnahmestation vorgesehen ist. Ein solcher Handlingroboter, der vorzugsweise ein Knickarmroboter sein kann, ermöglicht ein schnelles und präzises umsetzen der Formeinsatzpaare. Dabei können auch weitere Stationen, beispielsweise eine Vorratsstation, eine Kühlstation und/oder eine Ausgabestation, mit dem Handlingroboter angesteuert werden.
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Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt, zum Teil schematisiert:
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1 eine Aufsicht eines Formeinsatzpaares mit geschlossenem Verschluss für die Anspritzstelle,
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2 eine Schnittdarstellung des Formeinsatzpaares aus 1 im Bereich der Seitenwandungen,
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3 eine Schnittdarstellung des Formeinsatzpaares aus 1 im Bereich einer Formhöhlung,
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4 eine Schnittdarstellung des Formeinsatzpaares aus 1 im Bereich des zentralen Angusskanals,
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5 einen Querschnitt des Formeinsatzpaares aus 1 im Bereich der Eindringstifte,
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6 eine Detaildarstellung eines in einen Angusskanal eindringenden Eindringstiftes,
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7 eine Aufsicht des Verschlusses der Anspritzstelle in Offenstellung,
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8 eine Schnittdarstellung des Formeinsatzpaares im Bereich des Verschlusses der Anspritzstelle,
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9 eine Ansicht einer kompletten Spritzgießmaschine, und
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10 bis 12 jeweils eine Detailansicht eines Formeinsatzpaares mit einer Pneumatik-Anordnung zur Positionierung des Eindringstiftes.
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Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Spritzgießmaschine zum Spritzen von nicht dargestellten Spritzlingen weist gemäß 9 zwei Spritzstationen 2 auf, in die jeweils ein auch als Shuttle bezeichnetes Formeinsatzpaar 3 einsetzbar ist. Mit einem Handlingsroboter 4 können die einzelnen Formeinsatzpaare 3 zwischen den Spritzstationen 2, einer Kühlstation 5, einer Entnahmestation 6 und einer Vorratsstation 7 bewegt werden. Der Handlingsroboter 4 ist dabei in bekannter Weise als Knickarmroboter ausgebildet, so dass die einzelnen Stationen einfach angesteuert und die Formeinsatzpaare 3 in der für die jeweilige Station passenden Ausrichtung abgelegt werden können.
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Die Formeinsatzpaare 3 weisen gemäß 1 bis 5 jeweils eine düsenseitige Formhälfte 8 und eine schließseitige Formhälfte 9 sowie Verriegelungsmittel 10 auf, mit denen sie beziehungsweise ihre beiden Formhälften 8, 9 auch nach der Entnahme aus der geöffneten Spritzstation 2 und beim Transport zu einer der weiteren Stationen 5, 6, 7 zusammengehalten werden. Die Formeinsatzpaare 3 können dadurch unmittelbar nach Beendigung des Spritzvorganges aus der Spritzstation 2 entnommen werden, so dass diese dann sofort wieder für einen nächsten Spritzvorgang mit einem weiteren Formeinsatzpaar 3 zur Verfügung steht. Die Zykluszeit betreffend den Spritzvorgang kann somit äußerst kurz gehalten werden.
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Die Verriegelungsmittel 10 weisen Haltebolzen 11 auf (2), welche die Formhälften 8, 9 durchsetzen. Sie sind, wie in 1 erkennbar, an beiden Längsseiten randnah vorgesehen, wobei deren Anzahl und Anordnung unter anderem von der geforderten Zuhaltekraft und der Geometrie der Form abhängt. Die Haltebolzen 11 sind von der Außenseite der schließseitigen Formhälfte 9 in Bohrungen eingesetzt und liegen in äußeren Bohrungserweiterungen mit ihren Bolzenköpfen 12 auf Federpaketen 14 auf (vergleiche 2 bis 4). Über die Federpakete 14 werden die Haltebolzen 11 vorgespannt und mit dieser Vorspannung wird die Zuhaltekraft der Form bestimmt. Die anderen, düsenseitigen Enden der Haltebolzen 11 weisen ebenfalls Bolzenköpfe 13 auf, die in Verriegelungsstellung durch Verriegelungsschienen 15 an der Außenseite der düsenseitigen Formhälfte 8 gehalten sind.
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Die Bolzenköpfe 13 durchgreifen Schlüssellochöffnungen 16 der Verriegelungsschienen 15 und durch Längsverschieben der Verriegelungsschienen 15 lassen sie sich in die in 1 und 2 gezeigte Verriegelungsstellung bringen.
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Damit ein Formeinsatzpaar 3 unmittelbar nach dem Spritzvorgang aus der Spritzstation 2 entnommen werden kann, auch bevor die äußere Hülle des Spritzmaterials oder der Anguss erstarrt ist und somit kein Spritzmaterial aus der Form austreten kann, weist ein Formeinsatzpaar 3 einen Verschluss 17 zum Öffnen und Schließen der Anspritzstelle 18 (4, 8) des Formeinsatzpaares 3 auf. 1 zeigt den Verschluss 17 in geschlossener und die Detaildarstellung gemäß 7 in geöffneter Stellung. Insbesondere in 7 ist erkennbar, dass der Verschluss 17 insgesamt vier Schließelemente 19 aufweist, die gegeneinander verschiebbar sind. Die Schließelemente 19 sind dabei in Ruhestellung gegen die Rückstellkraft jeweils einer Druckfeder 20 in Schließposition gehalten. Zum Öffnen des Verschlusses 17 können die Schließelemente 19 mit einem nicht dargestellten, in jeweils einen Öffnungsschlitz 21 eines Schließelements 19 eingreifenden Beaufschlagungselement gegen die Rückstellkraft der Druckfeder 20 in die Offenstellung gemäß 7 verstellt werden. Die Beaufschlagungselemente können dabei insbesondere im das Formeinsatzpaar 3 aufnehmenden Bereich einer Spritzstation 2 vorgesehen sein, so dass der Verschluss 17 beim Einsetzen des Formeinsatzpaares 3 in eine Spritzstation 2 automatisch geöffnet und unmittelbar beim Entnehmen aus der Spritzstation 2 durch die Druckfedern 20 selbsttätig geschlossen wird.
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Wie insbesondere in 5 zu erkennen ist, sind an einem Formeinsatzpaar 3 mehrere Eindringstifte 22 vorgesehen, die jeweils in einen Angusskanal 23 eines Formnestes 24 für einen Spritzling eingreifen können.
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Die Eindringstifte 22 sind an einer Leiste 26 einer Halteanordnung 25 angeordnet, welche Leiste 26 über Druckfedern 27 in Richtung der schließseitigen Formplatte 9 gedrückt wird. Dabei sind die Eindringstifte 22 in ihrer in den jeweiligen Angusskanal 23 eingreifenden Nachdruckposition. Die Halteanordnung 25 weist mit der Leiste 26 verbundene Querstreben 28 auf, die an ihrem freien Ende jeweils eine Beaufschlagungsfläche 29 aufweisen. Beim Einspritzen des Spritzmaterials werden diese Beaufschlagungsflächen 29 kraftbeaufschlagt, so dass die Leiste 26 gegen die Federkraft der Druckfedern 27 angehoben und die mit der Leiste 26 verbundenen Eindringstifte 22 aus den Angusskanälen 23 zurückgezogen werden. Diese Kraftbeaufschlagung der Beaufschlagungsflächen 29 kann durch einen geeigneten Aufbau der Spritzstationen 2 und deren Schließvorrichtungen automatisch beim Einsetzen eines Formeinsatzpaares 3 in eine Spritzstation 2 erfolgen. Im Gegenzug bedeutet dies, dass die Eindringstifte 22 beim Öffnen der Spritzstation 2 und dem Entnehmen des Formeinsatzpaares 3 automatisch durch den Wegfall der Kraftbeaufschlagung der Beaufschlagungsflächen 29 in ihre in die Angusskanäle 23 eingreifende Nachdruckposition verstellt werden.
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Die Position, an der die Eindringstifte 22 in den Angusskanal 23 eingreifen, ist insbesondere in 1 erkennbar.
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Mit einem solchen Formeinsatzpaar 3 kann die Zykluszeit beim Spritzen der Spritzlinge deutlich reduziert werden, da das Formeinsatzpaar 3 unmittelbar nach dem Spritzvorgang aus der Spritzstation 2 entnommen werden kann. Ein Verbleib des Formeinsatzpaares 3 in der Spritzstation 2 bis zu einem zumindest teilweisen Abkühlen und Erstarren des Spritzmaterials ist nicht erforderlich, da der Verschluss 17 beim Entnehmen des Formeinsatzpaares 3 verschlossen wird und somit kein Spritzmaterial austreten kann. Gleichzeitig wird einem Volumenverlust des Spritzmaterials beim Abkühlen durch die Eindringstifte 22, die Spritzmaterial aus den Angusskanälen in die Formnester 24 nachdrucken, entgegengewirkt.
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Die Eindringtiefe d, um die ein Eindringstift 22 zwischen seiner zurückgezogenen Spritzposition und seiner Nachdruckposition verstellt werden kann, ist in der Detaildarstellung gemäß 6 zu erkennen.
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Bei Verwendung von Heißkanalverteilern kann der Eindringstift 22 auch direkt in die Formkammer für den Spritzling eingeführt werden.
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Mit dem Handlingroboter 4 kann ein Formeinsatzpaar 3 nach dem Einspritzen des Kunststoffmaterials aus einer Spritzstation 2 entnommen und nacheinander einer Kühlstation 5 und einer Entnahmestation 6 zugeführt werden. Nach dem Entnehmen der Spritzlinge aus dem Formeinsatzpaar 3 und dem Positionieren der Spritzlinge an einer Ausgabestation 30 kann das leere Formeinsatzpaar 3 in einer Vorratsstation 7 abgelegt werden, in der auch verschiedenartige Formeinsatzpaare 3, beispielsweise für unterschiedliche Spritzlinge, gelagert und bereitgehalten werden können.
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Die 10 bis 12 zeigen eine Anordnung, bei der der Eindringstift 22 nicht über eine Druckfeder 27, sondern über eine Pneumatik-Anordnung 31 zwischen der Spritzposition und der Nachdruckposition verstellbar ist. Gemäß 10 befindet sich der Eindringstift 22 in seiner aus dem Angusskanal 23 zurückgezogenen Spritzposition. Ein in einer Ausnehmung 32 des nur abschnittsweise dargestellten Formeinsatzpaares 3 geführter, in Bewegungsrichtung beidseits mit Dichtungsgummis 34 versehener Dichtungskolben 33 ist über eine Kolbenstange 35 mit einem Deckel 36 versehen, der ebenfalls mit einem Dichtungsgummi 37 versehen ist. Der Deckel 36 wird an das Formeinsatzpaar 3 angedrückt und über eine Einströmöffnung 38 wird Druckluft eingeleitet. Die Druckluft gelangt über einen unteren Bypass 39 in einen Druckluftspeicher 40. Über einen ersten Luftkanal 41 wird die Druckluft zudem in eine weitere Ausnehmung 43 des Formeinsatzpaares 3 geleitet, in der ein mit dem Eindringstift 22 verbundener, ebenfalls mit einer Dichtung 44 versehener Zylinder 45 verschiebbar gelagert ist. Durch die über den ersten Luftkanal zugeführte Druckluft wird der Zylinder 45 von dem Angusskanal 23 weg bewegt und der Eindringstift 22 somit aus dem Angusskanal 23 gezogen.
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Entfällt der Druck auf den Deckel 36, insbesondere beim Entnehmen des Formeinsatzpaares 3 aus der Spritzstation 2, so wird der Dichtungskolben 33 über den Druck im Druckluftspeicher 40 gemäß 11 nach rechts gedrückt. Ein Anschlagelement 46 begrenzt dabei den Stellweg des Dichtungskolbens 33. Dadurch wird der untere Bypass 39 verschlossen und die Druckluft des Druckluftspeichers 40 kann nicht nach außen entweichen. Stattdessen strömt Druckluft über den zweiten Luftkanal 42 in die Ausnehmung 43, so dass der Zylinder 45 in der Darstellung gemäß 11 nach rechts gedrückt und der Eindringstift 22 somit um die Eindringtiefe d in den Angusskanal 23 verschoben wird. Dadurch wird zuvor in den Angusskanal 23 eingespritztes Kunststoffmaterial verdrängt und der Nachdruck für den Spritzling ausgelöst. Da dies die Ruheposition der Pneumatik-Anordnung 31 ist, in der keine Kraftbeaufschlagung oder Druckluftzufuhr notwendig ist, kann das Formeinsatzpaar 3 aus der Spritstation 2 entnommen und weitertransportiert werden, während dabei der Nachdruck erfolgt.
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In 12 ist eine Entlüftungsposition gezeigt, die bei der Entnahme des Spritzlings aus dem Formeinsatzpaar 3 eingestellt werden kann.
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Je nach Art des Formeinsatzpaares 3 kann auch hier der Eindringstift 22 direkt in das Formnest für den Spritzling eingreifen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005003074 B4 [0002]
