DE102012105090A1

DE102012105090A1 - Injection unit for injection of e.g. thermally and mechanically sensitive plastic into cavity mold of injection molding machine, has blockable transfer line for transferring molten plastic from melt storage chamber into injection chamber

Info

Publication number: DE102012105090A1
Application number: DE201210105090
Authority: DE
Inventors: Michael Koch; M.Sc. Matthias Carlstedt; M.Sc. Markus Reißig; B.Eng. Richard Bäumer
Original assignee: Technische Universitaet Ilmenau
Current assignee: Technische Universitaet Ilmenau
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2013-12-19
Anticipated expiration: 2032-06-14
Also published as: DE102012105090B4

Abstract

The unit has an injection piston (14) comprising a pressing rod (27) that is arranged coaxial to the injection piston and to a cylinder (1). Annular pistons (21) are displaceable in the cylinder and enclose a portion of the rod. A melt storage chamber (8) is formed in the cylinder and arranged between the annular and injection pistons. A supply device (33) is displaceable relative to the cylinder for supplying molten plastic into the storage chamber. A blockable transfer line (22) transfers the plastic from the storage chamber into an injection chamber (7).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzeinheit für eine Spritzgießmaschine zum Einspritzen von geschmolzenem Kunststoff in eine Hohlform. Die erfindungsgemäße Einspritzeinheit erlaubt ein Spritzgießen von thermisch und mechanisch empfindlichen Kunststoffen, faserverstärkten Kunststoffen und Kunststoffmischungen. The present invention relates to an injection unit for an injection molding machine for injecting molten plastic into a mold. The injection unit according to the invention allows injection molding of thermally and mechanically sensitive plastics, fiber-reinforced plastics and plastic mixtures.

Die DE 100 18 542 A1 zeigt eine Spritzgießmaschine mit kontinuierlich arbeitender Plastifiziereinheit. Diese Spritzgießmaschine weist eine Spritzeinheit auf, bei welcher ein Einspritzkolben teleskopisch in einem eine Einspritzdüse tragenden Außengehäuse verfahrbar gelagert ist. Der Einspritzkolben weist an seinem vorderen Ende einen absperrbaren Schmelzdurchtrittskanal auf, über welchen der Einspritzraum mit Schmelze gespeist wird. Als Einspritzkolben fungiert ein kontinuierlich betriebener Extruder, welcher gleichzeitig zum Plastifizieren dient. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass ein Verfahrensablauf nach dem First-In-First-Out-Prinzip (FIFO) nicht gewährleistet ist. Insbesondere ist eine ideale Blockströmung innerhalb des Speicherraumes aufgrund des Kreisquerschnittes des Speicherraumes nicht möglich. Während des Betriebes ist ein stetiges Mitbewegen des gesamten Extruders und der erforderlichen Peripherie notwendig. Daher sind insbesondere in der Prozessphase des Einspritzens hohe Antriebskräfte zur Beschleunigung des Extruders erforderlich. Weiterhin besteht die Gefahr, dass der Extruder im Außengehäuse verkantet. Auch können Schwingungen, welche durch den Betrieb des Extruders entstehen, auf die gesamte Vorrichtung übertragen werden, was sich nachteilig auf den Prozess auswirkt. The DE 100 18 542 A1 shows an injection molding machine with continuous plasticizing unit. This injection molding machine has an injection unit in which an injection piston is telescopically mounted in an outer housing carrying an injection nozzle. The injection piston has at its front end a lockable melt passage, via which the injection space is fed with melt. The injection piston is a continuously operated extruder, which simultaneously serves for plasticizing. A disadvantage of this solution is that a procedure according to the first-in-first-out principle (FIFO) is not guaranteed. In particular, an ideal block flow within the storage space is not possible due to the circular cross section of the storage space. During operation, a steady moving of the entire extruder and the required periphery is necessary. Therefore, especially in the process phase of injection high driving forces to accelerate the extruder are required. Furthermore, there is a risk that the extruder canted in the outer housing. Also, vibrations resulting from the operation of the extruder can be transmitted to the entire device, which adversely affects the process.

Die DE 102 39 339 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Zwischenspeichern von plastifiziertem Kunststoff. Bei dieser Vorrichtung wird ein Zwischenspeicher verwendet, der einen mit einer Plastifiziereinheit verbindbaren Eingang und einen mit einer Kavität verbindbaren Ausgang aufweist. Innerhalb des Zwischenspeichers ist ein Kolben in Richtung einer Speicherlängsachse geführt. Der Materialfluss des plastifizierten Kunststoffes wird von mindestens einem Ventil gesteuert. Die Speicherung soll gemäß dem FIFO-Prinzip erfolgen. Jedoch erfährt die Schmelze bei einer Entleerung des Zwischenspeichers einen Richtungswechsel, sodass das FIFO-Prinzip nicht gewährleistet ist. The DE 102 39 339 A1 shows a device for buffering plasticized plastic. In this device, a buffer is used which has an input connectable to a plasticizing unit and an output which can be connected to a cavity. Within the buffer a piston is guided in the direction of a storage longitudinal axis. The material flow of the plasticized plastic is controlled by at least one valve. The storage should be done according to the FIFO principle. However, the melt undergoes a change of direction when emptying the buffer, so that the FIFO principle is not guaranteed.

Aus der DE 203 21 674 U1 ist eine Spritzgießvorrichtung mit einem Zwischenspeicher bekannt, welcher einen kontinuierlich arbeitenden Extruder und eine diskontinuierlich arbeitende Einspritzeinheit verbindet. Bei dieser Spritzgießvorrichtung erfährt die Schmelze eine doppelte Richtungsumkehr, bei welcher Schmelzpartikel mit unterschiedlicher Verweilzeit vermischt werden, sodass das FIFO-Prinzip nicht eingehalten wird. From the DE 203 21 674 U1 For example, an injection molding apparatus with a buffer is known, which connects a continuous extruder and a discontinuous injection unit. In this injection molding, the melt undergoes a double reversal, in which melt particles are mixed with different residence time, so that the FIFO principle is not met.

Die DE 10 2008 027 051 A1 zeigt eine Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine, welche eine Plastifiziereinrichtung, ein Kolbenspritzaggregat und bevorzugt einen Zwischenspeicher umfasst. Der Zwischenspeicher weist einen Speicherzylinder und einen darin reversierbar geführten Speicherkolben auf. In der Innenwand des Speicherzylinders sind in Richtung des vorderen Endes des Speicherzylinders verlaufende Nuten vorgesehen, welche mit der Speicherzylindereinlassöffnung verbunden sind. Bei dieser Vorrichtung wird die durch die Plastifiziereinrichtung unmittelbar erzeugte Schmelze mit bereits gespeicherter Schmelze vermischt, sodass das FIFO-Prinzip nicht eingehalten wird. Das Fördern der Schmelze in den Einspritzkolben verläuft entgegengesetzt dem FIFO-Prinzip. The DE 10 2008 027 051 A1 shows an injection unit of an injection molding machine, which comprises a plasticizer, a piston injection unit and preferably a buffer. The temporary storage device has a storage cylinder and a storage piston reversibly guided therein. In the inner wall of the storage cylinder extending grooves are provided in the direction of the front end of the storage cylinder, which are connected to the storage cylinder inlet opening. In this device, the melt directly generated by the plasticizing is mixed with already stored melt, so that the FIFO principle is not met. The feeding of the melt into the injection piston is opposite to the FIFO principle.

Aus der DE 197 15 229 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kopplung kontinuierlicher Plastifizierung mit zyklischer diskontinuierlicher Schmelzeaustragung bekannt, bei welchen ein Zwischenspeichern entkoppelt vom Plastifizieren und entkoppelt vom Austragen erfolgen soll. Der Zwischenspeicher in Form eines Ringkolbens ist in der Extrusionsrichtung angeordnet. Zwischen dem Speicher und einer Austragseinheit befindet sich ein Verschluss, welcher zur Förderung der Schmelze in der Austrageinrichtung geöffnet wird. Auch bei dieser Vorrichtung wird die Schmelze nach der Speicherung umgelenkt, sodass das FIFO-Prinzip nach der Speicherung nicht mehr eingehalten wird. Auch ist keine klare Trennung von unmittelbar plastifizierter Schmelze und zwischengespeicherter Schmelze gegeben, sodass es zu Vermischungen kommt. From the DE 197 15 229 A1 For example, a method and apparatus for coupling continuous plasticization with cyclic batch melt transfer are known in which caching is to be decoupled from plasticizing and decoupled from discharge. The buffer in the form of an annular piston is arranged in the extrusion direction. Between the memory and a discharge unit there is a closure, which is opened to convey the melt in the discharge device. Also in this device, the melt is deflected after storage, so that the FIFO principle is no longer adhered to after storage. Also, there is no clear separation of directly plasticized melt and cached melt, so that it comes to mixing.

Die Spritzgießmaschinen des Typs „elast“ der ENGEL AUSTRIA GmbH weisen einen Plastifizierzylinder auf, der auch zum Einspritzen des plastifizierten Kunststoffes dient. Die Plastifizierung kann jedoch nicht kontinuierlich erfolgen. The injection molding machines of the "elast" type from ENGEL AUSTRIA GmbH have a plasticizing cylinder, which also serves to inject the plasticized plastic. However, the plasticization can not be continuous.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, eine Einspritzeinheit für eine Spritzgießmaschine zur Verfügung zu stellen, welche eine Kopplung einer kontinuierlich arbeitenden Plastifiziereinheit und diskontinuierlicher Einspritzvorgänge unter ständiger Gewährleistung des FIFO-Prinzips ermöglicht. The object of the present invention, starting from the state of the art, is to provide an injection unit for an injection molding machine which enables a coupling of a continuous plasticizing unit and discontinuous injection operations while constantly ensuring the FIFO principle.

Die genannte Aufgabe wird durch eine Einspritzeinheit gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. The stated object is achieved by an injection unit according to the appended claim 1.

Die erfindungsgemäße Einspritzeinheit ist für eine Spritzgießmaschine vorgesehen und dient dem Einspritzen von geschmolzenem Kunststoff in eine Hohlform. Die Hohlform umfasst eine oder mehrere Kavitäten, welche die Form des im Spritzgießverfahrens herzustellenden Produktes bestimmen. Die Einspritzeinheit besitzt zunächst einen Zylinder mit einer Einspritzdüse zum Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffes aus dem Zylinder in die Hohlform. Die Einspritzdüse fungiert als Verbindung zwischen der Einspritzeinheit und der Hohlform. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Einspritzeinheit einen im Zylinder verschiebbaren Einspritzkolben zum Pressen des geschmolzenen Kunststoffes aus einem vom Einspritzkolben begrenzten Einspritzraum im Zylinder in die Einspritzdüse. Der Einspritzkolben kann mit großen Kräften beaufschlagt werden, um einen großen Druck im Einspritzraum zu erzeugen. Hierfür weist der Einspritzkolben eine Druckstange auf, die koaxial zum Einspritzkolben und zum Zylinder angeordnet ist. Im Zylinder befindet sich weiterhin ein im Zylinder verschiebbarer Ringkolben, welcher einen Abschnitt der Druckstange koaxial umschließt und gegenüber der Druckstange und auch gegenüber dem Einspritzkolben verschiebbar ist. Zwischen dem Ringkolben und dem Einspritzkolben ist ein Schmelzevorratsraum im Zylinder ausgebildet, welcher durch den veränderbaren Abstand zwischen dem Ringkolben und dem Einspritzkolben bestimmt ist. Der Zylinder, der Einspritzkolben, der Ringkolben, der Einspritzraum und der Schmelzevorratsraum sind koaxial angeordnet. Die erfindungsgemäße Einspritzeinheit umfasst weiterhin eine gegenüber dem Zylinder verschiebbare Zuführungseinrichtung zur mittelbaren oder unmittelbaren Zuführung von geschmolzenem Kunststoff in den Schmelzevorratsraum. Mithilfe der verschiebbaren Zuführungseinrichtung ist es möglich, dem in der Achse des Zylinders verschiebbaren Schmelzevorratsraum permanent geschmolzenen Kunststoff zuzuführen. Die erfindungsgemäße Einspritzeinheit umfasst weiterhin eine sperrbare Überführungsleitung zur Überführung von geschmolzenem Kunststoff aus dem Schmelzevorratsraum in den Einspritzraum. Die sperrbare Überführungsleitung befindet sich insbesondere dann in einem gesperrten Zustand, wenn der im Einspritzraum befindliche Kunststoff mithilfe des Einspritzkolbens aus dem Einspritzraum durch die Einspritzdüse hindurch herausgepresst wird. Die sperrbare Überführungsleitung befindet sich insbesondere dann in einem geöffneten Zustand, wenn geschmolzener Kunststoff aus dem Schmelzevorratsraum in den Einspritzraum überführt wird. The injection unit according to the invention is intended for an injection molding machine and serves to inject molten plastic into a mold. The mold includes one or more Cavities, which determine the shape of the product to be produced by injection molding. The injection unit initially has a cylinder with an injection nozzle for injecting the molten plastic from the cylinder into the mold. The injection nozzle acts as a connection between the injection unit and the mold. Furthermore, the injection unit according to the invention comprises an injection piston displaceable in the cylinder for pressing the molten plastic from an injection space in the cylinder delimited by the injection piston into the injection nozzle. The injection piston can be acted upon by large forces to generate a large pressure in the injection space. For this purpose, the injection piston on a push rod, which is arranged coaxially to the injection piston and the cylinder. In the cylinder is still a displaceable in the cylinder annular piston which coaxially surrounds a portion of the push rod and against the push rod and also against the injection piston is displaceable. Between the annular piston and the injection piston, a melt reservoir is formed in the cylinder, which is determined by the variable distance between the annular piston and the injection piston. The cylinder, the injection piston, the annular piston, the injection chamber and the melt reservoir are arranged coaxially. The injection unit according to the invention further comprises a relative to the cylinder displaceable feeding device for the direct or indirect supply of molten plastic in the melt reservoir. With the aid of the displaceable feed device, it is possible to supply permanently molten plastic to the melt reservoir which can be displaced in the axis of the cylinder. The injection unit according to the invention further comprises a lockable transfer line for transferring molten plastic from the melt reservoir into the injection space. The lockable transfer line is in a locked state, in particular, when the plastic located in the injection space is pressed out of the injection space through the injection nozzle by means of the injection piston. The lockable transfer line is in an open state in particular when molten plastic is transferred from the melt reservoir into the injection space.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Einspritzeinheit besteht darin, dass sie unter strikter Einhaltung des FIFO-Prinzips betrieben werden kann. Dies wird zum einen gewährleistet durch die gegenüber dem Zylinder verschiebbare Zuführungseinrichtung, welche eine mitwandernde Schmelzeeinspeisung darstellt, sodass der Schmelzvorratsraum entsprechend den Einspritzvorgängen und der kontinuierlichen Aufnahme von Schmelze verschoben werden kann. Somit muss die Vorrichtung zum Plastifizieren nicht als feste Einheit mit der Einspritzeinheit ausgebildet sein, sondern kann beabstandet zur Einspritzeinheit angeordnet werden, wo sie auch den Bewegungen des Einspritzkolbens und des Ringkolbens nicht folgen muss. Da die erfindungsgemäße Einspritzeinheit keine mit ihr ausgebildete Vorrichtung zum Plastifizieren aufweisen muss, kann bezogen auf die Ausgangsstoffe ein Plastifizierungsschritt entfallen. Beispielsweise kann erfindungsgemäße Einspritzeinheit über die Zuführungseinrichtung mit einem Doppelschnecken-Extruder verbunden sein. A particular advantage of the injection unit according to the invention is that it can be operated in strict compliance with the FIFO principle. This is on the one hand ensured by the sliding relative to the cylinder feed device, which represents a mitwandernde melt feed, so that the melt reservoir can be moved according to the injection operations and the continuous absorption of melt. Thus, the device for plasticizing need not be formed as a solid unit with the injection unit, but may be arranged spaced from the injection unit, where it does not have to follow the movements of the injection piston and the annular piston. Since the injection unit according to the invention does not have to have a plasticizing device designed with it, a plasticizing step can be omitted with reference to the starting materials. For example, injection unit according to the invention can be connected via the feed device with a twin-screw extruder.

Die koaxiale Anordnung des Zylinders, des Einspritzkolbens und der Druckstange ermöglicht die Erzeugung hoher Drücke zum Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffes. Ein Verkanten des Einspritzkolbens ist durch die koaxiale Anordnung weitgehend verhindert. Da die Vorrichtung zum Plastifizieren nicht Teil der Einspritzeinheit ist, werden keine Schwingungen von der Vorrichtung zum Plastifizieren auf den Einspritzkolben oder auf die Einspritzdüse übertragen. The coaxial arrangement of the cylinder, the injection piston and the push rod enables the generation of high pressures for injecting the molten plastic. Tilting of the injection piston is largely prevented by the coaxial arrangement. Since the device for plasticizing is not part of the injection unit, no vibrations are transferred from the device for plasticizing to the injection piston or to the injection nozzle.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einspritzeinheit weisen eine auf die Druckstange wirkende Antriebseinheit für den Einspritzkolben auf. Die Antriebseinheit für den Einspritzkolben ermöglicht die Verschiebung des Einspritzkolbens in der Achse des Zylinders. Durch diese Verschiebung werden die Volumina des Einspritzraumes und des Schmelzvorratsraumes verändert. Die Druckstange ermöglicht es insbesondere, hohe Kräfte auf den Einspritzkolben in Richtung des Einspritzraumes zu übertragen, um geschmolzenen Kunststoff mit einem hohen Druck aus dem Einspritzraum herauszupressen. Preferred embodiments of the injection unit according to the invention have a drive unit acting on the push rod for the injection piston. The drive unit for the injection piston allows the displacement of the injection piston in the axis of the cylinder. By this shift, the volumes of the injection chamber and the melt reservoir space are changed. In particular, the push rod makes it possible to transfer high forces to the injection piston in the direction of the injection space in order to press molten plastic out of the injection space at high pressure.

Die Einspritzeinheit umfasst bevorzugt weiterhin eine Antriebseinheit für den Ringkolben, mit welcher der Ringkolben in der Achse des Zylinders verschiebbar ist. Durch die Verschiebung des Ringkolbens wird das Volumen des Schmelzevorratsraumes verändert. The injection unit preferably further comprises a drive unit for the annular piston, with which the annular piston is displaceable in the axis of the cylinder. The displacement of the annular piston changes the volume of the melt reservoir.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einspritzeinheit umfassen weiterhin eine Steuereinheit, mit welcher die Antriebseinheit für den Einspritzkolben und die Antriebseinheit für den Ringkolben angesteuert werden können. Die Steuereinheit ist bevorzugt dazu konfiguriert, dass in einem gesperrten Zustand der Überführungsleitung das Volumen des Schmelzvorratsraumes beginnend bei einem ersten Volumen bis hin zu einem zweiten Volumen stetig zunimmt, um den über die Zuführungseinrichtung konstant zugeführten geschmolzenem Kunststoff in den Schmelzevorratsraum aufnehmen zu können, bis zu dem Zeitpunkt, wenn dieser geschmolzene Kunststoff über die Überführungsleitung in den Einspritzraum überführt wird. Dabei stellt das erste Volumen bevorzugt das minimale Volumen des Schmelzevorratsraumes dar, während das zweite Volumen bevorzugt das maximale Volumen des Schmelzevorratsraumes darstellt. Preferred embodiments of the injection unit according to the invention further comprise a control unit, with which the drive unit for the injection piston and the drive unit for the annular piston can be controlled. The control unit is preferably configured such that, in a blocked state of the transfer line, the volume of the melt storage space continuously increases, starting at a first volume up to a second volume, in order to be able to receive the molten plastic supplied constantly via the supply device into the melt reservoir, up to the time when this molten plastic is transferred via the transfer line into the injection space. It puts the first volume preferably represents the minimum volume of the melt reservoir, while the second volume preferably represents the maximum volume of the melt reservoir.

Die Steuereinheit ist bevorzugt weiterhin dazu konfiguriert, dass unmittelbar nach Erreichen des zweiten Volumens des Schmelzevorratsraumes die Antriebseinheit für den Einspritzkolben und die Antriebseinheit für den Ringkolben so angesteuert werden, dass in einem geöffneten Zustand der Überführungsleitung der geschmolzene Kunststoff im Schmelzevorratsraum über die Überführungsleitung in den Einspritzraum überführt wird. Dabei wird gleichzeitig weiterhin der über die Zuführungseinrichtung konstant zugeführte geschmolzene Kunststoff in den Schmelzevorratsraum aufgenommen. Es kommt also gleichzeitig zu einem Abfluss vom Schmelzvorratsraum und zu einem Zufluss zum Schmelzvorratsraum. Bei diesem Vorgang nimmt das Volumen des Schmelzvorratsraumes beginnend bei dem zweiten Volumen bis zum ersten Volumen stetig ab. Im Ergebnis dieses Vorganges ist der Einspritzraum mit geschmolzenem Kunststoff gefüllt. The control unit is preferably further configured such that immediately after reaching the second volume of the melt reservoir, the drive unit for the injection piston and the drive unit for the annular piston are controlled so that in an open state of the transfer line of the molten plastic in the melt reservoir via the transfer line into the injection chamber is transferred. At the same time, the molten plastic, which is constantly supplied via the supply device, is simultaneously taken up into the melt reservoir. At the same time, therefore, there is an outflow from the melt reservoir and an inflow to the melt reservoir. In this process, the volume of the melt reservoir gradually decreases from the second volume to the first volume. As a result of this process, the injection space is filled with molten plastic.

Die Steuereinheit ist bevorzugt weiterhin dazu konfiguriert, dass nach dem Überführen des geschmolzenen Kunststoffes in den Einspritzraum die Antriebseinheit für den Einspritzkolben und die Antriebseinheit für den Ringkolben so angesteuert werden, dass in einem gesperrten Zustand der Überführungsleitung der geschmolzene Kunststoff im Einspritzraum aus der Einspritzdüse heraus gepresst wird. Dabei wird gleichzeitig weiterhin der über die Zuführungseinrichtung konstant zugeführte geschmolzene Kunststoff in den Schmelzevorratsraum aufgenommen. The control unit is preferably further configured such that after transferring the molten plastic into the injection space, the drive unit for the injection piston and the drive unit for the annular piston are driven so that pressed in a locked state of the transfer line of molten plastic in the injection chamber from the injection nozzle becomes. At the same time, the molten plastic, which is constantly supplied via the supply device, is simultaneously taken up into the melt reservoir.

Während dieses Vorganges nimmt das Volumen des Schmelzevorratsraumes beginnend bei dem ersten Volumen bis hin zum zweiten Volumen stetig zu. During this process, the volume of the melt reservoir increases steadily from the first volume up to the second volume.

Die beschriebene Konfiguration der Steuereinheit erlaubt einen Betrieb der erfindungsgemäßen Einspritzeinheit gemäß dem FIFO-Prinzip. The described configuration of the control unit allows operation of the injection unit according to the invention according to the FIFO principle.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einspritzeinheit begrenzt der Einspritzkolben mit seinem ersten axialen Ende den Einspritzraum, während er mit seinem zweiten axialen Ende den Schmelzevorratsraum begrenzt. Folglich ist der Einspritzkolben auf der Achse des Zylinders zwischen dem Einspritzraum und dem Schmelzevorratsraum angeordnet. In preferred embodiments of the injection unit according to the invention, the injection piston limits the injection space with its first axial end, while it delimits the melt reservoir with its second axial end. Consequently, the injection piston is arranged on the axis of the cylinder between the injection space and the melt reservoir.

Die Druckstange ist bevorzugt am zweiten axialen Ende des Einspritzkolbens befestigt. Dabei verlängert die Druckstange bevorzugt axial den Einspritzkolben. Bevorzugt ist die Druckstange einstückig mit dem Einspritzkolben ausgebildet. The push rod is preferably attached to the second axial end of the injection piston. In this case, the pressure rod preferably extends axially the injection piston. Preferably, the push rod is formed integrally with the injection piston.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspritzeinheit umfasst der Zylinder einen ersten den Einspritzraum umfassenden axialen Abschnitt und einen zweiten den Schmelzevorratsraum umfassenden axialen Abschnitt. Der Einspritzkolben ist zumindest im ersten axialen Abschnitt des Zylinders angeordnet und dort verschiebbar. Der Ringkolben ist im zweiten axialen Abschnitt des Zylinders angeordnet und dort verschiebbar. Bevorzugt ist der Einspritzkolben auch teilweise im zweiten axialen Abschnitt des Zylinders angeordnet, um dort den Schmelzevorratsraum zu begrenzen. In a preferred embodiment of the injection unit according to the invention, the cylinder comprises a first axial section comprising the injection space and a second axial section comprising the melt reservoir. The injection piston is arranged at least in the first axial section of the cylinder and displaceable there. The annular piston is arranged in the second axial section of the cylinder and displaceable there. Preferably, the injection piston is also partially disposed in the second axial portion of the cylinder to limit there the melt reservoir.

Bevorzugt weist der erste axiale Abschnitt des Zylinders einen geringeren Durchmesser als der zweite axiale Abschnitt des Zylinders auf. Folglich weist auch der Einspritzkolben einen geringeren Durchmesser als der Ringkolben auf. Die Ausbildung mehrerer axialer Abschnitte des Zylinders mit unterschiedlich großen Durchmessern ermöglicht eine solche Dimensionierung der Einspritzeinheit, die ein Passieren der Einspritzeinheit durch den geschmolzenen Kunststoff gemäß dem FIFO-Prinzip gewährleistet. Preferably, the first axial portion of the cylinder has a smaller diameter than the second axial portion of the cylinder. Consequently, the injection piston has a smaller diameter than the annular piston. The formation of a plurality of axial portions of the cylinder with different sized diameters allows such a dimensioning of the injection unit, which ensures passage of the injection unit through the molten plastic according to the FIFO principle.

Der Durchmesser des ersten Abschnittes des Zylinders beträgt bevorzugt zwischen der Hälfte und Dreiviertel des Durchmessers des zweiten Abschnittes des Zylinders. The diameter of the first section of the cylinder is preferably between half and three quarters of the diameter of the second section of the cylinder.

Die sperrbare Überführungsleitung ist bevorzugt innerhalb des Einspritzkolbens ausgebildet. Die Überführungsleitung kann beispielsweise durch einen oder mehrere Kanäle im Einspritzkolben gebildet sein. Die sperrbare Überführungsleitung erstreckt sich bevorzugt von dem zweiten axialen Ende des Einspritzkolbens zum ersten axialen Ende des Einspritzkolbens, um eine Verbindung zwischen dem Schmelzevorratsraum und dem Einspritzraum herzustellen. The lockable transfer line is preferably formed within the injection piston. The transfer line can be formed for example by one or more channels in the injection piston. The lockable transfer line preferably extends from the second axial end of the injection piston to the first axial end of the injection piston to establish communication between the melt reservoir and the injection space.

Die sperrbare Überführungsleitung ist bevorzugt durch ein in der Überführungsleitung angeordnetes Rückschlagventil sperrbar. Folglich wird die Sperrung allein durch den Unterschied zwischen dem im Einspritzraum vorhandenen Druck und den im Schmelzevorratsraum vorhandenen Druck bestimmt. Das Rückschlagventil kann einen Fluss der Schmelze aus dem Schmelzevorratsraum in den Einspritzraum freigeben. Hingegen wird ein Fluss von Schmelze aus dem Einspritzraum in den Schmelzevorratsraum grundsätzlich gesperrt. Das Rückschlagventil ist bevorzugt durch ein Kugelventil gebildet. The lockable transfer line is preferably blocked by a check valve arranged in the transfer line. Consequently, the blockage is determined solely by the difference between the pressure present in the injection space and the pressure present in the melt reservoir. The check valve may release a flow of the melt from the melt reservoir into the injection space. On the other hand, a flow of melt from the injection space into the melt reservoir is basically blocked. The check valve is preferably formed by a ball valve.

Der Ringkolben weist in einem außerhalb des Zylinders angeordneten axialen Abschnitt bevorzugt eine in einen inneren Hohlraum des Ringkolbens führende Öffnung auf, in welche die Zuführungseinrichtung mündet. Das Innere des Ringkolbens bildet somit einen Teil des Weges der Schmelze von der Zuführungseinrichtung zum Schmelzevorratsraum. Da sich der Ringkolben in der Achse des Zylinders befindet, befindet sich auch der Hohlraum zumindest in Richtung der Achse des Zylinders, sodass die Schmelze permanent in der Achse des Zylinders befördert wird. Der Hohlraum des Ringkolbens ist bevorzugt zylinderförmig, wobei sich in der Achse des Hohlraumes weiterhin ein Abschnitt der Druckstange befindet, sodass der für die Schmelze zur Verfügung stehende Raum hohlzylinderförmig ausgebildet ist. Der innere Hohlraum des Ringkolbens mündet in den Schmelzevorratsraum. The annular piston preferably has, in an axial section arranged outside the cylinder, an inner cavity of the annular piston leading opening into which the supply device opens. The interior of the annular piston thus forms part of the path of the melt from the feed device to the melt reservoir. Since the annular piston is located in the axis of the cylinder, the cavity is also at least in the direction of the axis of the cylinder, so that the melt is permanently transported in the axis of the cylinder. The cavity of the annular piston is preferably cylindrical, wherein in the axis of the cavity further a portion of the push rod is, so that the space available for the melt is formed in a hollow cylinder. The inner cavity of the annular piston opens into the melt reservoir.

Bei einer alternativen bevorzugten Ausführungsform weist die Druckstange einen inneren Hohlraum auf. In einem außerhalb des Zylinders und außerhalb des Ringkolbens angeordneten axialen Abschnitt der Druckstange weist diese eine in den Hohlraum der Druckstange führende Öffnung auf. Die Zuführungseinrichtung mündet in die Öffnung der Druckstange, sodass der geschmolzene Kunststoff von der Zuführungseinrichtung in den Hohlraum der Druckstange gelangt. Der Innenraum der Druckstange mündet in den Schmelzevorratsraum, sodass der geschmolzene Kunststoff weiter in den Schmelzevorratsraum gelangt. In an alternative preferred embodiment, the push rod has an internal cavity. In an outside of the cylinder and outside of the annular piston arranged axial portion of the push rod, this has an opening leading into the cavity of the push rod. The feed device opens into the opening of the push rod, so that the molten plastic passes from the feed device into the cavity of the push rod. The interior of the push rod opens into the melt reservoir, so that the molten plastic passes further into the melt reservoir.

Die Zuführungseinrichtung ist bevorzugt durch einen flexiblen Schlauch gebildet, welcher eine Vorrichtung zum Bereitstellen des geschmolzenen Kunststoffes, insbesondere eine Plastifiziervorrichtung, mit der Einspritzeinheit verbindet. Die Plastifiziervorrichtung kann beispielsweise durch einen Doppelschnecken-Extruder gebildet sein. Die Zuführungseinrichtung kann auch durch andere flexible bzw. verschiebbare Röhren, Kanäle, Rinnen oder dergleichen gebildet sein. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Zuführeinrichtung (Schlauch) und der Kunststoffführung im Ringkolben ein austauschbarer Schmelzeverteiler zur Überführung der Schmelze vom Kreis- auf den Ringquerschnitt vorgesehen ist. Durch die Austauschbarkeit kann des Schmelzeverteilers an verschiedene Kunststoffe und Spritzgießprozesse optimal angepasst werden. The supply device is preferably formed by a flexible hose, which connects a device for providing the molten plastic, in particular a plasticizer, with the injection unit. The plasticizing device can be formed, for example, by a twin-screw extruder. The feeding device can also be formed by other flexible tubes, channels, channels or the like. In particular, it is advantageous if an exchangeable melt distributor for transferring the melt from the circular section to the annular cross section is provided between the feed device (hose) and the plastic guide in the annular piston. Due to the interchangeability of the melt distribution can be optimally adapted to different plastics and injection molding processes.

Der Schlauch ist bevorzugt mit Heizelementen ausgestattet, sodass der Schlauch beheizbar ist. Mithilfe der Heizelemente kann der durch den Schlauch fließende geschmolzene Kunststoff beheizt werden, sodass er nicht an Temperatur verliert. The hose is preferably equipped with heating elements, so that the hose is heated. The heating elements allow the molten plastic flowing through the hose to be heated so that it does not lose temperature.

Die Zuführungseinrichtung ist bevorzugt zum Anschluss an einen Extruder ausgebildet. Die erfindungsgemäße Einspritzeinheit selbst weist bevorzugt keine Plastifiziervorrichtung auf. The supply device is preferably designed for connection to an extruder. The injection unit according to the invention itself preferably has no plasticizing device.

Auch der Zylinder weist auf seinem Außenmantel bevorzugt Heizvorrichtungen auf, durch welche der Innenraum des Zylinders beheizbar ist. Also, the cylinder has on its outer jacket preferably on heating devices through which the interior of the cylinder is heated.

Die Einspritzdüse ist bevorzugt in der Achse des Zylinders angeordnet. Sie ist bevorzugt in einem den Zylinder abschließenden Zylinderdeckel ausgebildet. Der Zylinderdeckel ist bevorzugt dem ersten axialen Ende des Einspritzkolbens gegenüberliegend angeordnet. The injection nozzle is preferably arranged in the axis of the cylinder. It is preferably formed in a cylinder-closing cylinder cover. The cylinder cover is preferably arranged opposite the first axial end of the injection piston.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspritzeinheit, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Further advantages, details and developments of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the injection unit according to the invention, with reference to the drawing.

Die einzige 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspritzeinheit in einer Querschnittsdarstellung. Die Einspritzeinheit umfasst einen Zylinder 01 mit einem Zylinderdeckel 02, in welchem eine Einspritzdüse 03 ausgebildet ist. Der Zylinder 01 umfasst einen ersten axialen Abschnitt 04 und einen zweiten axialen Abschnitt 06. Im Innenraum des ersten axialen Abschnittes 04 ist ein Einspritzraum 07 ausgebildet, während im Inneren des zweiten axialen Abschnittes 06 ein Schmelzevorratsraum 08 ausgebildet ist. Der Durchmesser des Schmelzvorratsraumes 08 ist größer als der Durchmesser des Einspritzraumes 07. Am äußeren Umfang des Zylinders 01 sind Heizvorrichtungen 09 zum Beheizen des Zylinders angeordnet. The only 1 shows a preferred embodiment of the injection unit according to the invention in a cross-sectional view. The injection unit comprises a cylinder 01 with a cylinder cover 02 in which an injection nozzle 03 is trained. The cylinder 01 includes a first axial portion 04 and a second axial section 06 , In the interior of the first axial section 04 is an injection room 07 formed while inside the second axial section 06 a melt reservoir 08 is trained. The diameter of the melt reservoir 08 is greater than the diameter of the injection space 07 , At the outer circumference of the cylinder 01 are heaters 09 arranged to heat the cylinder.

Der Zylinder 01 wird mithilfe einer Anpressvorrichtung 11 auf eine Hohlform 12 gepresst, sodass die Einspritzdüse 03 in eine Kavität 13 der Hohlform 12 mündet. The cylinder 01 is using a contact pressure device 11 on a mold 12 pressed so that the injector 03 in a cavity 13 the mold 12 empties.

Innerhalb des Zylinders 01 ist ein Einspritzkolben 14 verschiebbar gelagert. Der Einspritzkolben 14 befindet sich mit seinem ersten axialen Ende 16 im ersten axialen Abschnitt 04 des Zylinders 01, wo er den Einspritzraum 07 im ersten axialen Abschnitt 04 des Zylinders 01 begrenzt. Die Größe des Einspritzraumes 07 wird durch die Position des Einspritzkolbens 14 bestimmt. Die Einspritzdüse 03 bildet eine Öffnung des Einspritzraumes 17. Inside the cylinder 01 is an injection piston 14 slidably mounted. The injection piston 14 is located with its first axial end 16 in the first axial section 04 of the cylinder 01 where he has the injection room 07 in the first axial section 04 of the cylinder 01 limited. The size of the injection space 07 is determined by the position of the injection piston 14 certainly. The injector 03 forms an opening of the injection space 17 ,

Ein zweites axiales Ende 18 des Einspritzkolbens 14 befindet sich im zweiten axialen Abschnitt 06 des Zylinders 01, wo es den Schmelzevorratsraum 08 im zweiten axialen Abschnitt 06 des Zylinders 01 begrenzt. Der Schmelzevorratsraum 08 wird weiterhin begrenzt durch einen Ringkolben 21, welcher ebenfalls verschiebbar im zweiten axialen Abschnitt 06 des Zylinders 01 gelagert ist. A second axial end 18 of the injection piston 14 is in the second axial section 06 of the cylinder 01 where there is the melt reservoir 08 in the second axial section 06 of the cylinder 01 limited. The melt reservoir 08 is still limited by an annular piston 21 , which is also displaceable in the second axial section 06 of the cylinder 01 is stored.

Durch den Einspritzkolben 14 hindurch verlaufen Überführungskanäle 22, welche den Schmelzevorratsraum 08 mit dem Einspritzraum 07 verbindet. In den Überführungskanälen 22 befindet sich eine Kugel 23, welche als Rückschlagventil fungiert. Through the injection piston 14 pass through transfer channels 22 separating the melt reservoir 08 with the injection space 07 combines. In the transfer channels 22 there is a ball 23 , which acts as a check valve.

Da der zweite axiale Abschnitt 06 des Zylinders 01 einen größeren Durchmesser als der erste axiale Abschnitt 04 des Zylinders 01 aufweist, weist auch der Einspritzkolben 14 Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern auf, sodass eine Abstufung 24 am Einspritzkolben 14 ausgebildet ist. Im Bereich der Abstufung 24 des Einspritzkolbens 14 weist der Zylinder 01 Entlüftungsbohrungen 26 auf, über welche ein Druckausgleich stattfinden kann. Because the second axial section 06 of the cylinder 01 a larger diameter than the first axial section 04 of the cylinder 01 has, also has the injection piston 14 Sections with different diameters, giving a gradation 24 at the injection piston 14 is trained. In the range of gradation 24 of the injection piston 14 indicates the cylinder 01 ventilation holes 26 on, over which a pressure equalization can take place.

Der Einspritzkolben 14 geht an seinem zweiten axialen Ende 18 in eine Druckstange 27 über, welche durch das Innere des Ringkolbens 21 verläuft und aus dem Zylinder 01 heraustritt. Der Einspritzkolben 14 kann über die Druckstange 27 mithilfe einer Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) mit einer Kraft beaufschlagt werden, um den Einspritzkolben 14 innerhalb des Zylinders 01 zu verschieben. The injection piston 14 goes to its second axial end 18 in a push rod 27 over, passing through the interior of the ring piston 21 runs and out of the cylinder 01 emerges. The injection piston 14 can over the push rod 27 a force is applied to the injection piston by means of a drive device (not shown) 14 inside the cylinder 01 to move.

Der Ringkolben 21 tritt ebenfalls aus dem Zylinder 01 heraus und weist dort einen den Ringkolben 21 konzentrisch umschließenden Betätigungsring 28 auf. Der Ringkolben 21 kann mithilfe zweier Antriebsvorrichtungen 29 über den Betätigungsring 28 mit einer Kraft beaufschlagt werden, um den Ringkolben 21 im Zylinder 01 verschieben zu können. Im Bereich des Betätigungsringes 28 weist der Ringkolben 21 eine Öffnung 31 auf, welche in einem inneren Hohlraum 32 innerhalb des Ringkolbens 21 mündet. Der innere Hohlraum 32 mündet weiter in den Schmelzevorratsraum 08. An die Öffnung 31 ist ein Schlauch 33 angeschlossen, welcher der Zuführung von geschmolzenem Kunststoff dient. Der Schlauch 33 ist an einen Doppelschnecken-Extruder 34 angeschlossen, wo der geschmolzene Kunststoff bereitgestellt wird. Der Doppelschnecken-Extruder 34 ist von der Verschiebung des Ringkolbens 21 weitgehend unabhängig, da der flexible Schlauch 33 eine mechanische Entkopplung gewährleistet. The ring piston 21 also comes out of the cylinder 01 out and shows there the ring piston 21 concentrically surrounding actuating ring 28 on. The ring piston 21 can by using two drive devices 29 over the actuating ring 28 a force is applied to the ring piston 21 in the cylinder 01 to be able to move. In the area of the actuating ring 28 has the ring piston 21 an opening 31 which is in an inner cavity 32 inside the ring piston 21 empties. The inner cavity 32 flows further into the melt reservoir 08 , To the opening 31 is a hose 33 connected, which serves the supply of molten plastic. The hose 33 is to a twin-screw extruder 34 connected, where the molten plastic is provided. The twin-screw extruder 34 is from the displacement of the ring piston 21 largely independent, since the flexible hose 33 ensures a mechanical decoupling.

Zwischen der Öffnung 31 im Ringkolben 21 und dem inneren Hohlraum 32 ist bei der gezeigten Ausführungsform eine austauschbare Hülse 35 vorgesehen, die als Schmelzeverteiler zur Überführung der Schmelze vom Kreis- auf den Ringquerschnitt vorgesehen wirkt. Durch die Austauschbarkeit der Hülse 35 kann der Schmelzeverteiler an verschiedene Kunststoffe und Spritzgießprozesse optimal angepasst werden. Between the opening 31 in the ring piston 21 and the inner cavity 32 is a replaceable sleeve in the embodiment shown 35 provided, which acts as a melt distributor provided for transferring the melt from the circular to the ring cross-section. Due to the interchangeability of the sleeve 35 the melt distributor can be optimally adapted to various plastics and injection molding processes.

Der Zylinder 01, der Einspritzkolben 14 und der Ringkolben 21 sind koaxial zueinander angeordnet. In der gemeinsamen Achse befindet sich weiterhin die Druckstange 27. Die koaxiale Anordnung des Zylinders 01 und des Einspritzkolbens 14 führt weiterhin dazu, dass auch der Einspritzraum 07 und der Schmelzevorratsraum 08 koaxial zueinander und auch koaxial zum Zylinder 01 angeordnet sind. The cylinder 01 , the injection piston 14 and the ring piston 21 are arranged coaxially with each other. The push rod is still in the common axis 27 , The coaxial arrangement of the cylinder 01 and the injection piston 14 leads to the fact that also the injection space 07 and the melt reservoir 08 coaxial with each other and also coaxial with the cylinder 01 are arranged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

0101: Zylinder cylinder
0202: Zylinderdeckel cylinder cover
0303: Einspritzdüse injection
0404: erster axialer Abschnitt des Zylinders first axial section of the cylinder
0505
0606: zweiter axialer Abschnitt des Zylinders second axial section of the cylinder
0707: Einspritzraum Injection room
0808: Schmelzevorratsraum Melt pantry
0909: Heizvorrichtungen heaters
1010
1111: Anpressvorrichtung pressing device
1212: Hohlform mold
1313: Kavität cavity
1414: Einspritzkolben Injection piston
1515
1616: erstes axiales Ende des Einspritzkolbens first axial end of the injection piston
1717
1818: zweites axiales Ende des Einspritzkolbens second axial end of the injection piston
2121: Ringkolben annular piston
2222: Überführungskanäle Transfer channels
2323: Kugel Bullet
2424: Abstufung gradation
2626: Entlüftungsbohrungen ventilation holes
2727: Druckstange pushrod
2828: Betätigungsring actuating ring
2929: Antriebsvorrichtungen drive devices
3131: Öffnung opening
3232: innerer Hohlraum des Ringkolbens inner cavity of the ring piston
3333: Schlauch tube
3434: Doppelschnecken-Extruder Twin-screw extruder
3535: Austauschbare Hülse (Schmelzeverteiler) Replaceable sleeve (melt distributor)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10018542 A1 [0002]
DE 10239339 A1 [0003]
DE 20321674 U1 [0004]
DE 102008027051 A1 [0005]
DE 19715229 A1 [0006]

Claims

Injection unit for an injection molding machine, comprising: - a cylinder ( 01 ) with an injection nozzle ( 03 ) for injecting molten plastic from the cylinder ( 01 ) in a mold ( 12 ); - one in the cylinder ( 01 ) displaceable injection piston ( 14 ) for pressing the molten plastic from an injection space ( 07 ) into the injection nozzle ( 03 ), wherein the injection piston ( 14 ) a push rod ( 27 ) which is coaxial with the injection piston ( 14 ) and to the cylinder ( 01 ) is arranged; - one in the cylinder ( 01 ) displaceable ring piston ( 21 ), which a portion of the push rod ( 27 ) coaxially surrounds and opposite the push rod ( 27 ) is displaceable, wherein between the annular piston ( 21 ) and the injection piston ( 14 ) a melt reservoir ( 08 ) in the cylinder ( 01 ) is formed by the variable distance between the annular piston ( 21 ) and the injection piston ( 14 ) is determined; - one opposite the cylinder ( 01 ) displaceable feeding device ( 33 ) for feeding molten plastic into the melt reservoir ( 08 ); and - a lockable transfer line ( 22 ) for the transfer of molten plastic from the melt reservoir ( 08 ) into the injection space ( 07 ).

Injection unit according to claim 1, characterized in that it further comprises a control unit, which is designed to be a drive unit for the injection piston ( 14 ) and a drive unit ( 29 ) for the ring piston ( 21 ) so that in the locked state of the transfer line ( 22 ) the volume of the melt reservoir ( 08 ) continuously increases, starting at a first volume up to a second volume, in order to reach via the feed device ( 33 ) constantly supplied molten plastic into the melt reservoir ( 08 ) to be able to record this via the transfer line ( 22 ) into the injection space ( 07 ) is transferred.

Injection unit according to claim 1 or 2, characterized in that the injection piston ( 14 ) with its first axial end ( 16 ) the injection space ( 07 ) and with its second axial end ( 18 ) the melt reservoir ( 08 ) limited.

Injection unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cylinder ( 01 ) a first injection space ( 07 ) comprehensive axial section ( 04 ) and a second melt reservoir ( 08 ) comprehensive axial section ( 06 ), wherein the Einspitzkolben ( 14 ) at least in the first axial section ( 04 ) of the cylinder ( 01 ) is arranged and displaceable there and wherein the annular piston ( 21 ) in the second axial section ( 06 ) of the cylinder ( 01 ) is arranged and displaceable there.

Injection unit according to claim 4, characterized in that the first axial section ( 04 ) of the cylinder ( 01 ) has a smaller diameter than the second axial section ( 06 ) of the cylinder ( 01 ) having.

Injection unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the lockable transfer line ( 22 ) within the injection piston ( 14 ) is trained.

Injection unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the lockable transfer line ( 22 ) by a in the transfer line ( 22 ) arranged check valve ( 23 ), which blocks a flow from the melt reservoir ( 08 ) into the injection space ( 07 ) and a flow from the injection space ( 07 ) into the melt reservoir ( 08 ) locks.

Injection unit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the annular piston ( 21 ) in one outside the cylinder ( 01 ) arranged axial portion in an inner cavity ( 32 ) of the ring piston ( 21 ) leading opening ( 31 ) into which the feed device ( 33 ) opens.

Injection unit according to claim 8, characterized in that the inner cavity ( 32 ) of the ring piston ( 21 ) into the melt reservoir ( 08 ) opens.

Injection unit according to one of claims 1 to 9, characterized in that the supply device by a flexible hose ( 33 ) is formed.