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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine und insbesondere eine Spritzgießmaschine vom Längsspritztyp („Inline”) mit einem Kolben.
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2. Zum Stand der Technik
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Eine Spritzgießmaschine vom Inlinetyp führt einen Spritzgießzyklus mit Plastifizierung, Dosierung, und Spritzgießen eines Spritzgießmaterials mit einer einzigen Schnecke aus. Bei einer Spritzgießmaschine vom Inlinetyp wird ein Spritzgussmaterial von einem Material-Eingabeanschluss, der in einem Basisbereich eines Fließkanallaufes (nachfolgend „Lauf”) ausgeformt ist, in einen Basisbereich einer Spiralrinne (Wendelrille), die in der Schnecke ausgeformt ist, zugeführt, das Spritzgussmaterial wird plastifiziert und geknetet während es bei drehender Schnecke deren Vorderseite zugeführt wird, und das Spritzgussmaterial wird auf die Vorderseite der Schnecke dosiert (zugemessen). Anschließend wird eine Form geschlossen und das Spritzgussmaterial in die Form gespritzt mit sich nach vorne bewegender Schnecke, wodurch dann das spritzgegossene Produkt gewonnen wird.
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Bislang wird das Spritzgussmaterial auch dann, wenn die Spritzgussmaschine vom Längsspritztyp ein Spritzgussmaterial, wie flüssiges Silikon mit einer sehr niedrigen Viskosität oder wenn keine Plastifizierung oder Knetung erforderlich sind, spritzt, wird das Spritzgießmaterial von dem Eingabeanschluss, der in einem Basisabschnitt des Laufs ausgeformt ist, in einen Abschnitt mit Laufinnendurchmesser entsprechend dem Basisabschnitt der Schnecke injiziert und die Schnecke wird rückwärts gedreht, sodass das Spritzgießmaterial auf die Vorderseite der Schnecke dosiert wird.
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Bei Spritzgießmaterialien mit sehr geringer Viskosität, bei denen im wesentlichen keine Plastifizierung und Knetung erforderlich sind, entsteht jedoch ein Problem dahingehend, dass das Material aufgrund von Scherkräften durch die Schnecke degradiert (beeinträchtigt) wird. Falls das Spritzgießmaterial eine geringfügige Scherung und Knetung erfordert oder bei einer Schnecke mit Schneckensteg kommt es vor, dass das Spritzgießmaterial zu starken Scherkräften und Knetkräften ausgesetzt ist.
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Da aufgrund der wendelförmigen Struktur des Schneckenganges eine Einspeisekraft erforderlich ist zum Einspeisen des Spritzgießmaterials auf die Vorderseite der Schnecke unabhängig davon, dass keine Knetung erforderlich ist, muss eine teure Schnecke mit Wendelkerbe eingesetzt werden.
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Zwar sind Spritzgießmaschinen mit Vorabplastifizierung bekannt, jedoch hat auch eine solche Spritzgießmaschine eine Vorrichtung, welche das Spritzgießmaterial mit einer Schnecke plastifiziert und knetet und das Spritzgießmaterial zu einer Düse fördert, wie bei einer Spritzgießmaschine vom Längsspritztyp. Damit ergibt sich auch dort das Problem, dass das Spritzgießmaterial Scherkräften ausgesetzt und degradiert wird, wobei auch eine aufwändige Vorrichtung zum Plastifizieren und Kneten erforderlich ist (
JP-A 2006-334974 und
JP-A 8-80549 ).
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts der oben beschriebenen Probleme im Stand der Technik ist es ein Ziel der Erfindung eine Spritzgießmaschine bereitzustellen, die ein flüssiges Spritzgießmaterial mit einem Kolben injiziert (spritzt), der einen äußersten Durchmesser aufweist, welcher in einer zylindrischen Fläche geformt ist.
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Hierzu wird flüssiges Spritzgießmaterial aus einer Düse oder aus einem Düsenadapter mittels einer Ladeeinrichtung in einen Fließkanallauf („Lauf”) geladen. Der Kolben mit dem in einer zylindrischen Oberfläche geformten äußersten Durchmesser dosiert und injiziert das flüssige Spritzgießmaterial anstelle einer hier unnötigen Schnecke mit einer Wendelkerbe.
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Beim Dosieren (Zumessen) unter gesteuertem Druck unter Verwendung einer Vorwärts/Rückwärtsbewegung und Drehung des Kolbens, als Merkmal einer Spritzgießmaschine vom Längsspritztyp kann das Spritzgießmaterial in einem gekneteten Zustand dosiert werden bei Drehung des Kolbens, der eine Mischeinheit an seinem vorderen Ende hat.
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Gemäß der Erfindung wird eine Spritzgießmaschine bereitgestellt mit einer Injektionseinrichtung, die eingerichtet ist, einen Spritzgießzyklus auszuführen mit Injektion von Spritzgießmaterial, welches in einen Abschnitt mit Innendurchmesser in dem Lauf zugeführt ist, in eine Form, um so ein Spritzgießen mit dem Material durchzuführen, wobei die Spritzgießmaschine folgendes aufweist: einen Kolben, der in dem Lauf angeordnet ist, mit einem Bereich äußersten Durchmessers, der in einer zylindrischen Fläche geformt ist, wobei der Kolben vorwärts und rückwärts bewegbar sowie drehbar ist; einer Spritzgießmaterialladeeinrichtung, die eingerichtet ist flüssiges Spritzgießmaterial auf die Vorderseite des Kolbens einzufüllen und die in einer Düse vorgesehen ist wenn die Düse direkt an dem Lauf angebracht ist, oder die in der Düse oder in einem Düsenadapter angeordnet ist wenn die Düse über den Düsenadapter am Lauf angebracht ist; und eine Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, die Rückwärtsbewegung des Kolbens in Abhängigkeit vom Druck des flüssigen Spritzgießmaterials, welches bei einem Dosiervorgang im Spritzgießzyklus von der Spritzgießmaterialladeeinrichtung zugeführt ist, zu steuern.
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Die Spritzgießmaterialladeeinrichtung kann mit einem Ventil zu Verhinderung einer Rückströmung versehen sein, sodass eine Rückströmung von flüssigem Spritzgießmaterial verhindert ist.
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Die Spritzgießmaschine kann weiterhin eine Druckplatte aufweisen, die durch eine lineare Führung abgestützt ist, welche an einer Basis einer Injektionseinrichtung angebracht und eingerichtet ist, auf den Kolben eine Vorwärts-/Rückwärts-Bewegungskraft zu übertragen, wobei eine Steuereinrichtung eingerichtet ist, durch Antreiben der Druckplatte den Druck auf geringe Werte von 0 bis 1 MPa zu steuern.
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Ein Basisbereich des Laufes kann mit einer zweiten Bohrung versehen sein, die mit einem Hohlraum mit Innendurchmesser des Laufes kommuniziert.
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Die Spritzgussmaschine kann weiterhin eine Dichtung aufweisen, die eingerichtet ist, eine Rückströmung von flüssigem Spritzgießmaterial zu verhindern und die im Abschnitt mit Innendurchmesser der Düse vorgesehen ist, wenn die Düse direkt am Lauf angebracht ist, oder die in dem Bereich der Düse mit Innendurchmesser, einem Bereich des Düsenadapters mit Innendurchmesser, oder einem Bereich am vorderen Ende des Laufes mit Innendurchmesser angeordnet ist wenn die Düse über einen Düsenadapter am Lauf angebracht ist.
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Eine Mischeinheit kann am vorderen Ende des Kolbens vorgesehen sein und das Spritzgießmaterial kann dosiert werden während der Kolben gedreht wird.
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Mit der Erfindung ist es möglich, eine Spritzgießmaschine bereitzustellen, welche flüssiges Spritzgießmaterial mittels eines Kolbens dosiert und injiziert, der einen äußersten Durchmesser in einer zylindrischen Fläche aufweist zur Verhinderung einer Rückströmung des Spritzgießmaterials während des Spritzgießens. Damit ist es möglich, eine kostengünstige Spritzgießmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist das Spritzgießmaterial zu dosieren ohne unnötige auf das Spritzgießmaterial einwirkende Scher- und Knetkräfte wenn das Spritzgießmaterial keine Plastifizierung und Knetung erfordert oder dies nur in geringem Maße.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die oben beschriebene Aufgabe sowie weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die begleitenden Figuren:
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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2 ist eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei dem eine Dichtung in einem Düsenabschnitt mit Innendurchmesser vorgesehen ist.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Dichtung in einem Düsenadapterabschnitt mit Innendurchmesser vorgesehen ist.
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4 zeigt eine Ausführungsbeispiel, bei dem eine Dichtung in einem vorderen Abschnitt eines Laufes mit Innendurchmesser vorgesehen ist.
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5 zeigt einen Kolben mit einer kurzen Mischeinheit an seinem vorderen Ende.
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BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN IM EINZELNEN
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Spritzgießmaschine hat einen Aufbau, bei dem eine Spritzgießeinrichtung und eine Formklemmeinrichtung auf einem Maschinengestell so angeordnet sind, dass sie einander gegenüber liegen. Eine Spritzgussmaschine vom Längsspritztyp führt einen Spritzgießzyklus aus mit Injektion von Spritzgießmaterial in einem Lauf („Fließkanallauf”) in eine Form, sodass das Spritzgießmaterial in der Form entsprechend einer Steuerung durch eine Steuereinrichtung spritzgeformt wird. Die Steuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel kann auch durch eine Steuereinrichtung ausgeführt werden. Der Spritzgießzyklus enthält einen Injektionsschritt, einen Druckhalteschritt, und einen Dosierschritt. Da die Erfindung sich auf die Injektionseinrichtung bezieht, brauchen andere Komponenten nicht näher beschrieben zu werden. Eine Spritzgießmaschine vom Längsspritztyp („Inline”) ist eine solche, welche ein flüssiges Material mit geringer Viskosität als Spritzgießmaterial verarbeitet.
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Eine Injektionsvorrichtung (Spritzgießvorrichtung) 100 hat einen Fließkanallauf (nachfolgend „Lauf”), mit einem Innenraum, der sich in Longitudinalrichtung erstreckt und einem Hohlraum 23 mit Laufinnendurchmesser in Form einer durchgehenden Bohrung mit zylinderförmiger Innenfläche, und einem Kolben 2, der einen Abschnitt mit einem größtmöglichen Durchmesser in einer zylinderförmigen Oberfläche hat (zylindrischer Abschnitt 18 des Kolbens mit größtmöglichem Durchmesser) und der im Hohlraum 23 des Laufes 1 mit Laufinnendurchmesser vorwärts und rückwärts bewegbar sowie drehbar ist.
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Der zylinderförmige Kolbenabschnitt 18 mit größtmöglichem Durchmesser ist am vorderen Ende des Kolbens angeordnet, um eine Rückströmung von Spritzgießmaterial zum hinteren Ende des Kolbens zu verhindern wenn das Spritzgießmaterial in eine Kavität einer Form eingespritzt wird („vorne” betrifft hier also die Richtung einer Spritzgießbewegung und „hinten” die umgekehrte Richtung). Der Durchmesser des Kolbens in Bereichen außerhalb des zylindrischen Bereiches 18 mit größtmöglichem Durchmesser ist geringer als der genannte größtmögliche Durchmesser. Dementsprechend kann die Reibung bei Bewegung des Kolbens 2 nach vorne oder hinten gering gehalten werden.
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Ein Düsenadapter 6 zum Anbringen einer Düse 5 ist am vorderen Ende des Laufes 1 mit einer Mehrzahl von Bolzen 21 angebracht. Der Düsenadapter 6 ist mit einem Einspeiseeingang 3 für Spritzgießmaterial versehen, und zwar in einer Seitenwand des Adapters, so dass flüssiges Spritzgießmaterial mit geringer Viskosität in den Hohlraum 23 mit Laufinnendurchmesser des Laufs 1 eingespeist werden kann, und ein Ventil 7 zur Verhinderung von Rückströmung verhindert, dass in den Hohlraum 23 mit Laufinnendurchmesser eingespeistes Spritzgießmaterial wieder rückwärts aus dem Einspeiseeingang 3 ausströmt. Eine Temperatureinstelleinrichtung 17 steuert die Temperatur im Lauf 1 und ist an die äußere Umfangsfläche des Laufes 1 angelegt sowie an den Düsenadapter 6. Das hintere Ende 22 des Laufes 1 ist an einer Frontplatte 15 befestigt.
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Eine Drucksteuereinrichtung (nicht dargestellt) kann eingerichtet sein, zur Steuerung der Spritzgussmaschine, zum Einspeisen von Spritzgießmaterial aus einer Spritzgießmaterial-Einspeisevorrichtung 4 in den Hohlraum 23 mit Laufinnendurchmesser durch den Einspeiseeingang 3, und zum Dosieren der Menge an Spritzgießmaterial durch Bewegung des Kolbens nach hinten unter Anwendung eines vorgegebenen Gegendruckes im Dosierschritt eines Spritzgießzyklus (der Dosierschritt). Nach Schließen der Form bewegt die Drucksteuereinrichtung den Kolben nach vorne um so Spritzgießmaterial in die Form zu injizieren (der Injektionschritt).
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Die Einspeiseeinrichtung 4 für Spritzgießmaterial erzeugt einen Einspeisedruck, der gewonnen werden kann aus zum Beispiel Luftdruck, hydraulischem Druck, oder mit Hilfe eines Elektromotors, und injiziert das Spritzgießmaterial über den Einspeiseeingang 3 in den Hohlraum 23 mit Laufinnendurchmesser des Laufes 1, und zwar auf die Vorderseite des Kolbens 2. Das Rückschlagventil 7 kann im Einspeiseingang 3 angeordnet sein, sodass Spritzgießmaterial nicht beim Injizieren zurück in Richtung auf die Einspeiseeinrichtung 4 zurückströmen kann. Das Rückschlagventil 7 kann zum Beispiel wie ein Nadelventil aufgebaut sein oder als hochfestes Ventil, welches über ein drehendes Bauteil mit einem Durchlass öffnet bzw. schließt.
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Die Injektionsvorrichtung 100 hat weiterhin eine Basis 8, die auf einem Maschinengestell (nicht gezeigt) angeordnet ist. Die Basis 8 der Injektionsvorrichtung wird vorwärts oder rückwärts bewegt durch eine Antriebseinheit, wie einen Motor (nicht gezeigt), der in der Injektionsvorrichtung 100 vorgesehen ist, um einen Anschlag oder eine Trennung der Düse 5 in Bezug auf die Form (nicht gezeigt) zu bewirken.
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Eine lineare Führung 9 ist auf der Basis 8 befestigt. Eine Druckplatte 10 wird durch die lineare Führung 9 so geführt, dass sie in Bezug auf den Lauf 1 nach vorne und hinten bewegbar ist und überträgt eine Antriebskraft nach vorne bzw. hinten auf den Kolben 2. Die Druckplatte 10 der Spritzgussmaschine vom Längsspritztyp hat eine Kolben-Drehscheibe 11, auf die eine Drehkraft von einem Dosier-Servomotor (nicht gezeigt) übertragen wird, und einen Drucksensor, wie eine Druckmessdose 12, und bewegt sich vorwärts und rückwärts mittels einer Schubkraft, die von einem Kugelgewindetrieb 13 oder dergleichen aufgebracht wird. Die Druckplatte 10 ist mit einem Dosier-Servomotor (nicht gezeigt) versehen und die Rotationsantriebskraft des Dosier-Servomotors wird auf die Kolben-Drehscheibe übertragen.
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Der Kugelgewindetrieb 13 ist mit einer Rückplatte 14 drehbar abgestützt. Die Rückplatte 14 ist mit einem Injektionsservomotor (nicht gezeigt) versehen. Wird die vom Injektionsservomotor angetriebene Druckplatte 10 durch die lineare Führung 9 nach vorne oder hinten bewegt, wird der Reibungswiderstand bei der Bewegung der Druckplatte 10 reduziert und auf diese Weise kann der Gegendruck präzise gesteuert werden. Da der Gegendruck auf sehr geringe Werte von 0 bis 1 MPa mit der Drucksteuereinrichtung steuerbar ist, kann er mit hoher Genauigkeit auch bei sehr geringen Drücken gesteuert werden.
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Der Grundkörper des Hohlraumes 23 mit Laufinnendurchmesser ist mit einem zweiten Loch 16 versehen, welches mit dem Hohlraum 23 mit Laufinnendurchmesser kommuniziert. Erzeugt das Spritzgießmaterial Gas oder ist Luft enthalten, können Spritzgießfehler durch Silberschlieren oder Blasen dadurch verringert werden, dass das Gas oder die Luft über das zweite Loch 16 im Lauf freigegeben wird. Wenn Spritzgießmaterial zurückströmt und in den hinteren Abschnitt des Kolbens eindringt, kann es einfach über das zweite Loch 16 im Lauf entfernt werden. Auch kann das zweite Loch 16 im Lauf verwendet werden als Eingang, durch den ein relativ festeres Spritzgießmaterial eingebbar ist wenn ein Spritzgießen unter Verwendung eines solchen durchgeführt wird.
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Da das hier in der Spritzgießmaschine verwendete Spritzgießmaterial beim beschriebenen Ausführungsbeispiel eine sehr hohe Fließfähigkeit hat aufgrund seiner geringen Viskosität, kann das Spritzgießmaterial relativ leicht in Richtung auf den Basisabschnitt des Kolbens 2 durch eine Lücke zwischen dem Innendurchmesser des Laufes 1 und dem Außendurchmesser des Kolbens 2 strömen. Um eine solche Strömung zu verhindern, ist eine Dichtung an einer bestimmten Position angeordnet. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Dichtung 19 im Innenumfangsabschnitt der Düse vorgesehen ist, 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Dichtung 19 im Innenumfang des Düsenadapters angeordnet ist, und 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Dichtung 19 im Innenumfang eines vorderen Endes des Laufes angeordnet ist.
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Da die Dichtung 19 in der vorstehend beschriebenen Weise vorgesehen ist, kann eine Rückströmung von Spritzgießmaterial verhindert werden.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Düse direkt an dem Lauf 1 angebracht ist, während die 3 und 4 ein Ausführungsbeispiel zeigen, bei dem die Düse über einen Düsenadapter 6 am Lauf 1 angebracht ist.
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5 zeigt einen Kolben 2 mit einer kurzen Mischeinheit 20 an dessen vorderen Ende. Wird eine Dosierung durchgeführt bei Drehung des Kolbens 2 mit der kurzen Mischeinheit 20 an seinem vorderen Ende, kann damit das Spritzgießmaterial optimalen Scher- und Knetkräften ausgesetzt werden. Da die Länge der Mischeinheit so kurz als möglich gestaltet werden kann, können hohe Kosten vermieden werden.
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Mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann ein Spritzgussvorgang ausgeführt werden, ohne dass das Spritzgießmaterial unerwünschten Scher- und Knetkräften ausgesetzt wird oder es kann ein Spritzgießverfahren ausgeführt werden, bei dem das Spritzgießmaterial absichtlich genau in einem erforderlichen Maß Scher- oder Knetkräften ausgesetzt wird.
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Da ein Spritzgießvorgang mit Plastifizierung und Knetung des Spritzgießmaterials mit einer Schnecke mit Schneckenganganbringung auch dadurch ausgeführt werden kann, dass einfach eine Düse, eine Schnecke, ein Lauf etc. einer üblichen Spritzgießmaschine vom Längsspritztyp ausgetauscht werdend durch eine Düse, einen Kolben, einen Lauf etc. gemäß den Ausführungsbeispielen, ist es möglich, in einfacher und kostengünstiger Weise unterschiedliche Spritzgießmaterialien mit einer Spritzgießmaschine vom Längsspritztyp zu verwenden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2006-334974 A [0006]
- JP 8-80549 A [0006]
