DE102015112508A1

DE102015112508A1 - Spritzgießmaschine mit Etagenwerkzeug für Spritzprägeanwendungen

Info

Publication number: DE102015112508A1
Application number: DE102015112508.0A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Netstal Maschinen AG
Current assignee: Netstal Maschinen AG
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2017-02-02
Also published as: CN107921683A; EP3328608A1; DE202016104165U1; US20180222099A1; WO2017017175A1

Abstract

Beschrieben wird eine Spritzgießmaschine mit einem Etagenwerkzeug (6) mit einem Schnorchel (12), über welchen Schmelze in ein Etagenwerkzeug-Mittelteil (6b) zuführbar ist, wobei der Schnorchel (12) und die Düse (11) des Spritzaggregats (2) aneinander angepresst werden können. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Spritzaggregat (2) während des Einspritzvorgangs, insbesondere während eines Einspritzvorgangs vor und/oder während der Ausführung eines Prägehubes (HP) des Etagenwerkzeugs (6), in Maschinenlängsrichtung gesehen an einer Position feststellbar ist, in welcher die Düse (11) des Spritzaggregats (2) an einem vorgespannten, verschiebbaren Teil (12c) des Schnorchels (12) angepresst ist, oder in welcher der Schnorchel (12) an einem vorgespannten, verschiebbaren Teil (11b) der Düse (11) angepresst ist, wenn sich das Etagenwerkzeug (6) in einer Position für die Ausführung eines Prägehubs (HP) befindet. Die Vorspannung des verschiebbaren Teils und dessen Hub (HS, HD) sind derart, dass die Düse (11) und der Schnorchel (12) während des Einspritzvorgangs aneinandergepresst bleiben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine mit einem Etagenwerkzeug. Etagenwerkzeuge und Spritzgießmaschinen mit Etagenwerkzeugen sind in verschiedenen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt.
Ein Etagenwerkzeug besteht üblicherweise aus mehreren Werkzeugteilen, nämlich:

– einem Werkzeugteil, das auf der feststehenden Formaufspannplatte einer Spritzgießmaschine befestigt ist, nachfolgend auch feststehendes Etagenwerkzeugteil genannt;
– einem Werkzeugteil, das auf der beweglichen Formaufspannplatte der Spritzgießmaschine befestigt ist, nachfolgend auch bewegliches Etagenwerkzeugteil genannt;
– einem oder mehreren Mittelteilen, welche zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Etagenwerkzeugteil angeordnet sind.

Je nach Anzahl der Mittelteile ergeben sich somit Etagenwerkzeuge mit zwei oder mehr Etagen. In jeder Etage werden im geschlossenen Zustand des Etagenwerkzeugs ein oder mehrere Formhohlräume gebildet, in welche Schmelze eingeführt und zu einem Formteil erstarrt. Zur Verteilung der Schmelze in die Formhohlräume sind die Mittelplatten mit geeigneten Schmelzeverteilerkanälen ausgestattet. Für die Zufuhr von Schmelze aus dem Spritzaggregat der Spritzgießmaschine in die Mittelplatte bzw. in die Mittelplatten sind verschiedene Maßnahmen aus dem Stand der Technik bekannt.
Aus der US 4,207,051 ist es bekannt, oberhalb der feststehenden Formaufspannplatte zwei teleskopisch ineinander verschiebbare Rohrstücke vorzusehen und an der Oberseite der Mittelplatte des Etagenwerkzeugs an ein Schmelzeverteilersystem in der Mittelplatte anzuschließen.
Aus der WO2014/153676A1 ist es bekannt, die Schmelze über eine auf der zentralen Spritzachse liegende Zuführleitung dem Schmelzeverteilersystem in der Mittelplatte zuzuleiten. Die Zuführleitung umfasst mindestens zwei teleskopisch ineinander verschiebbare Rohrstücke. Es sind keine Ventile notwendig, welche beim Öffnen des Etagenwerkzeugs die Zuführleitungen verschließen müssten.
Aus der JP-Y-62-18418 ist eine Spritzgießmaschine mit einem Etagenwerkzeug bekannt, bei welchem das Spritzaggregat mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit relativ zum feststehenden Etagenwerkzeugteil verfahren werden kann. Die JP-Y-62-18418 ist in der EP0576837B1 als Stand der Technik genannt und wird dort wie folgt beschrieben. Das Spritzaggregat ist über einen langgestreckten Injektionszylinder, der sich durch eine Durchlassöffnung des feststehenden Etagenwerkzeugteils hindurch erstreckt, mit dem Mittelteil verbunden, in dem ein Mundstück des Injektionszylinders gegen eine Anschlussöffnung des Mittelteils gedrückt wird. Der Anpressdruck des Mundstücks kann dabei mittels der Kolben-Zylinder-Einheit vorgegeben werden. Wenn nun das Etagenwerkzeug aufgefahren wird, kann man durch geeignete Ansteuerung der Kolben-Zylinder-Einheit erreichen, dass das Spritzaggregat dem ebenfalls bewegten Mittelteil folgt und das Mundstück des Injektionszylinders in Anlage an der Anschlussöffnung des Mittelteils verbleibt. Auf dieses Weise bildet das Spritzaggregat mit dem Mittelteil des Etagenwerkzeugs eine Einheit, die auch bei der Öffnungs- und Schließbewegung des Etagenwerkzeugs nicht getrennt wird.
In der EP0576837B1 wird vorgeschlagen, das Spritzaggregat unmittelbar mit dem Mittelteil zu verbinden. Insbesondere wird eine unmittelbare mechanische Verbindung von Spritzaggregat und Mittelteil des Etagenwerkzeugs vorgeschlagen. In einer Ausführungsform weist das Mittelteil des Etagenwerkzeugs auf seiner der feststehenden Formaufspannplatte zugewandten Seite einen vorspringenden rohrförmigen Anschlußstutzen auf, der üblicherweise als Schnorchel bezeichnet wird. Die feststehende Formaufspannplatte und das feststehende Etagenwerkzeugteil weisen jeweils eine Mittelöffnung auf, in die de Schnorchel hineinragen kann, unter Umständen auch soweit, dass bei geschlossenem Etagenwerkzeug die Anschlussöffnung über die Rückseite der feststehenden Formaufspannplatte vorsteht. Mittels hydraulischer Stellzylinder kann das Spritzaggregat axial verschoben werden, um das Mundstück des Injektionszylinders gegen eine Anschlussöffnung des Schnorchels anzupressen, so dass eine nach außen abgedichtete Ankopplung des Injektionszylinders an das Mittelteil des Etagenwerkzeugs hergestellt wird. Die Kolbenstangen der hydraulischen Stellzylinder sind durch Öffnungen in der feststehenden Formaufspannplatte hindurchgeführt und an dem Mittelteil des Etagenwerkzeugs verankert. Durch Druckbeaufschlagung der Kammer vor dem Kolben des Stellzylinders wird der Injektionszylinder gegen den Schnorchel angepresst und das Mittelteil des Etagenwerkzeugs und das Spritzaggregat bilden eine starr gekoppelte Einheit, so dass das Spritzaggregat, die Öffnungs- und Schließbewegung des Mittelteils mitmacht. Durch diese Anhängung des Spritzaggregats an das Mittelteil wird erreicht, dass die Ankopplung des Mundstücks an die Anschlussöffnung des Schnorchels während des ganzen Spritzgießprozesses und über viele Spritzzyklen, einschließlich der Formschließ- und Formöffnungsbewegungen unverändert aufrechterhalten wird. Anstelle der hydraulischen Stellzylinder kann die Verbindung von Mittelteil und Spritzaggregat auch über Schrauben vorgenommen werden.
Wird eine erhöhte Ausstoßleistung an Teilen gewünscht, kann es erforderlich sein, mit einem Etagenwerkzeug ein sogenanntes Spritzprägen auszuführen. Das Spritzprägen ist in verschiedenen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt und braucht daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben zu werden. Beim Spritprägen mit Etagenwerkzeugen kommt es darauf an, dass das Mundstück bzw. die Düse des Spritzaggregats an dem Schnorchel angepreßt ist, um einspritzen zu können, obwohl sich der Schnorchel noch während der Prägebewegung in Richtung des Spritzaggregats verschiebt. Die Anpresskraft auf den Schnorchel sollte während des Prägevorgangs möglichst gleichbleibend wirken. Bei einer zu großen Belastung des Schnorchels könnte dieser beschädigt werden oder das Mittelteil des Etagenwerkzeugs könnte eine Lageabweichung erfahren.
Mit den aus JP-Y-62-18418 und EP0576837B1 bekannten Spritzgießmaschinen mit Etagenwerkzeug können auch Spritzprägeverfahren durchgeführt werden, weil in jeder Stellung des Etagenwerkzeugs das Spritzaggregat an dem Mittelteil oder einem Schnorchel des Mitteilteils anliegt. Nachteilig an der JP-Y-62-18418 ist aber der erhöhte steuerungstechnische Aufwand. Bei EP0576837B1 muss der Formschluss das gesamte Aggregat mitbewegen. Dies bedingt entweder eine erhöhte Leistung des Antriebs, so dass das Spritzprägen wiederum uninteressant wird. Oder die Bewegung wird verlangsamt ausgeführt, wodurch die Zykluszeit uninteressant wird. Nicht zuletzt ist das schnelle Bewegen des Spritzaggregats mit sicherheitstechnischen Risiken verbunden, so lange es nicht mit einer kostspieligen Einhausung umgeben wird, die die Zugänglichkeit wiederum verschlechtert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine weitere Spritzgießmaschine mit Etagenwerkzeug anzugeben, die für Spritzprägeverfahren geeignet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Spritzgießmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Dadurch, dass das Spritzaggregat zumindest während des Einspritzvorgangs, insbesondere während eines Einspritzvorgangs vor und/oder während der Ausführung eines Prägehubes des Etagenwerkzeugs, in Maschinenlängsrichtung gesehen an einer Position feststellbar ist bzw. festgehalten wird, in welcher die Düse des Spritzaggregats an einem vorgespannten, verschiebbaren Teil des Schnorchels angepresst ist, und wobei die Vorspannung und der von dem verschiebbaren Teil ausführbare Hub derart eingestellt oder einstellbar sind, dass die Düse und der Schnorchel während des Einspritzvorgangs aneinandergepresst bleiben, muss das Spritzaggregat im Unterschied zu dem vorgenannten Stand der Technik nicht mit der Mittelplatte mitverfahren werden. Dadurch wird Energie eingespart Auch die Zykluszeit ist nicht negativ beeinflusst, dadurch dass das Schliessen unabhängig von der Aggregatbewegung geschieht. Das Aggregat bewegt sich nicht schnell dadurch ist eine erhöhte Sicherheit gegeben. Der steuerungstechnische Aufwand ist überschaubar.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen werden, dass für die Festlegung der Position des Spritzaggregats ein oder mehrere mechanische Anschläge vorgesehen sind, an welchen das Spritzaggregat angefahren und angepresst werden kann. Vorzugsweise sollte die Position der mechanischen Anschläge in Maschinenlängsrichtung gesehen veränderbar bzw. einstellbar sein. Eine Bedienperson erhält dadurch die Möglichkeit, für einen bestimmten Prägehub des Etagenwerkzeugs eine hierfür geeignete Position des oder der Anschläge einzustellen. Als Anschlag kann eine Klemmhalbschale vorgesehen werden oder gekonterte, schraubbare Anschläge. Diese Anschläge können beispielsweise auf den Kolbenstangen eines hydraulischen Linearantriebs zum Verfahren des Spritzaggregats angebracht sein. Denkbar ist aber auch, am vorderen Ende des Spritzaggregats einen oder mehrere geeignete Anschläge vorzusehen, die sich an der feststehenden Formaufspannplatte abstützen können. Dies könnte beispielsweise ein kreisringförmiges Anschlagelement sein, das die Düse oder das Spritzaggregat umgibt. Es könnten aber auch mehrere Anschlagbolzen vorgesehen werden, die auf einem Kreis um das Spritzaggregat herum angeordnet sind. Ebenso ist es denkbar, dass ein oder mehrere Anschläge auf dem Maschinenbett vorgesehen sind, an welchen sich der oder die Führungsschuhe des Spritzaggregats abstützen können.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen werden, dass das Spritzaggregat durch eine mechanische Blockade seines Linearantriebs an einer Position in Maschinenlängsrichtung feststellbar ist oder festgestellt wird. Bei einem hydraulischen Linearantrieb könnte dies durch eine hydraulische Blockade der Druckmittelräume verwirklicht werden. Bei einem elektrischen Linearantrieb könnte eine Bremse vorgesehen sein, die ein von dem Elektromotor angetriebenes Element mechanisch blockiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen werden, dass das Spritzaggregat durch eine Regelung der Antriebskraft seines Linearantriebs an einer Position in Maschinenlängsrichtung feststellbar ist oder festgestellt wird. Hierbei sollte berücksichtigt werden, dass auf das Spritzaggregat eine Gegenkraft ausgeübt wird, die über einen Spritzgießzyklus gesehen, veränderlich ist. Zum einen ist die Kraft zu berücksichtigen, mit der der Schnorchel des Etagenwerkzeugs auf die Düse presst. Diese Kraft hängt von der Stellung der Etagenwerkzeugteile ab. Beim Zufahren des Etagenwerkzeugs nimmt diese Kraft zu. Darüber hinaus ist die Kraft zu berücksichtigen, die beim Einspritzen der Schmelze in das Etagenwerkzeug erzeugt wird.
Die vorgenannten Möglichkeiten zur Festlegung der Position des Spritzaggregats können im Bedarfsfalle auch miteinander kombiniert werden.
Der Schnorchel kann in der Weise ausgebildet sein, dass er ein in Verbindung mit einem Mittelteil stehendes erstes Schnorchelteil und ein relativ zu diesem verschiebbares und der Düse des Spritzaggregats zugewandtes zweites Schnorchelteil aufweist. Diese beiden Schnorchelteile sind teleskopisch ineinander verschiebbar, derart, dass ein durch beide Schnorchelteile verlaufender, durchgängiger Schmelzekanal vorliegt. Über diesen Schmelzekanal kann von dem Spritzaggregat bereitgestellte Schmelze zu dem oder den Mitteilteilen geleitet werden. Der zweite Schnorchelteil ist vorzugsweise gegenüber dem ersten Schnorchelteil in Richtung der Düse vorgespannt und gegenüber dem ersten Schorchelteil um einen Schnorchel-Hub verschiebbar, wobei der Schnorchel-Hub entsprechend einem bestimmten Prägehub des Etagenwerkzeugs ausgelegt sein sollte. Dieser Schnorchel-Hub sollte derart bemessen sein, dass er mindestens dem Prägehub des Etagenwerkzeugs entspricht. In der Regel richtet sich der Prägehub des Etagenwerkzeugs nach dem herzustellenden Formteil. Er kann also von Formteil zu Formteil variieren. Es kann aber auch vorkommen, dass für ein und dasselbe Formteil unterschiedliche Prägehübe in Abhängigkeit des eingestellten Spritzgiessprozesses gefahren werden.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 näher beschrieben werden. Es zeigen:
1 Ausführungsform mit mechanischem Anschlag bei geöffnetem Etagenwerkzeug;
2 wie 1, jedoch mit Etagenwerkzeug in Position für Prägehub H_P;
3 wie 1, jedoch nach Ausführung des Prägehubs H_P;
4 Ausführungsform ohne mechanischen Anschlag in geschlossener Position des Etagenwerkzeugs;
5 eine Ausführungsform eines Schnorchels mit einem vorgespannten Element;
6 Verlauf der Kontaktkraft zwischen der Düse der Plastifizierung und dem vorgespannten, verschiebbaren Element des Schnorchels über einem Spritzgiesszyklus;
7 eine Ausführungsform einer Düse mit einem vorgespannten Element.
Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine und deren Betrieb beim Spritzprägen soll nachfolgend anhand der 1 bis 3 näher beschrieben werden. Eine solche Spritzgießmaschine zum Spritzprägen mit einem Etagenwerkzeug umfasst ein Maschinenbett 1, auf dem ein Spritzaggregat 2, eine feststehende Formaufspannplatte 3, eine bewegliche Formaufspannplatte 4 und eine Abstützplatte 5 angeordnet sind. Das insgesamt mit der Bezugsziffer 2 bezeichnete Spritzaggregat umfasst im Wesentlichen einen Zylinder 2a mit einer darin befindlichen dreh- und linearantreibbaren Schnecke zum Plastifizieren und Ausstoßen von Schmelze, eine Antriebseinheit 2b mit einem Linearantrieb zum Verfahren der Schnecke in Maschinenlängsrichtung sowie einem Drehantrieb zum rotatorischen Antreiben der Schnecke. Am vorderen Ende des Zylinders 2a ist eine Düse 11 angeordnet, über die Schmelze bei einer Vorwärtsbewegung der Schnecke aus dem Zylinder 2a ausgestoßen und in ein Spritzgießwerkzeug eingespritzt werden kann. Im vorliegenden Fall ist das Spritzgießwerkzeug als Etagenwerkzeug 6 ausgebildet und umfasst drei Werkzeugteile, mit denen zwei Etagen gebildet werden können. Das düsenseitige Werkzeugteil 6a des Etagenwerkzeugs 6 ist auf der feststehenden Formaufspannplatte 3 befestigt, das schliessseitige Werkzeugteil 6c ist auf der beweglichen Formaufspannplatte 4 angebracht. Das Mittelteil 6b des Etagenwerkzeugs 6 stützt sich Führungsschienen 7 ab, die auf am Maschinenbett 1 angebracht sind. Das Mittelteil 6b kann aber auch auf Säulen (hier nicht dargestellt) abgestützt und geführt werden. Auch eine Aufhängung des Mittelteils an Säulen kann vorgesehen werden. Zum Verfahren der beweglichen Formaufspannplatte 4 kann ein mittels geeigneter Antriebe betätigbarer Kniehebelmechanismus 8 vorgesehen sein, der in der 1 nur angedeutet ist. Spritzgießmaschinen mit einem Kniehebelmechanismus sind bekannt, so dass weitere Einzelheiten des Kniehebelmechanismus und von dessen Antrieb an dieser Stelle nicht beschrieben werden müssen. Der Antrieb des Mittelteils 6b erfolgt über eine mechanische Anbindung zu mindestens dem schliessseitigen Werkzeugteil 6a. Besonders gebräuchlich ist die Mitnahme des Mittelstücks 6b durch Gelenkhebel oder Zahnstangen. In dem hier dargestellten Beispiel erfolgt die Mitnahme des Mittelstücks 6b mittels Zahnstangen 9a und 9b, die im Eingriff mit einem an dem Mittelstück 6b angebrachten Zahnrad 10 stehen. So fahren das Mittelstück 6b und das bewegliche Etagenwerkzeugteil 6c während des Werkzeugöffnens in Richtung der Abstützplatte 5. In das Mittestück 6b ist ein hier nicht dargestelltes Anguss- und Verteilersystem integriert, über welches Schmelze in die Arbeitsebenen bzw. Etagen des Etagenwerkzeugs verteilt werden kann, um damit die in den Etagen gebildeten Formhohlräume mit Schmelze zu versorgen. Dies bedingt eine rohrförmige Verlängerung hin zur Düse 11 an dem Zylinder 2a des Spritzaggregats 2, einen sogenannten Schnorchel 12, durch den die Schmelze zum Mittelteil 6b geleitet werden kann. Der Schnorchel 12 macht während des Auf- und Zufahrens des Etagenwerkzeugs 6 die Bewegung des Mittelteils 6b mit, was dazu führen kann, dass der Schnorchel 12 von der Düse 11 abhebt. Der Schnorchel 12 ragt bis mindestens in die Aussparung der feststehenden Formaufspannplatte 3 hinein. Bei geschlossenem Etagenwerkzeug 6 kann der Schnorchel 12 sogar noch über die feststehende Formaufspannplatte 3 hinausragen.
In der dargestellten Ausführung ist der Schnorchel 12 zur Düse 11 hin mit einem vorgespannten, verschiebbaren Element ausgestattet. Der Aufbau eines solchen Schnorchels 12 ist in der 5 detaillierter dargestellt. Aufgrund der Vergrößerung ist nur dasjenige Ende des Schnorchels 12 dargestellt, welches der Düse 11 des Spritzaggregats 2 zugewandt ist. An den Schnorchelkörper 12a, der der mit dem Mittelteil 16b verbunden ist und einen Schmelzekanal 13a enthält, schliesst sich ein Flansch 12b an. Ein Ansatzstück 12c für die Düse 11 ist einerseits verschieblich im Flansch 12b und auf zwei mit dem Flansch 12b verbundenen Schrauben 14a, 14b geführt, andererseits dienen die Schrauben 14a, 14b auch als Verliersicherung. Flansch 12b und Ansatzstück 12c werden gegeneinander vorgespannt, entweder durch eine Feder, beispielsweise eine Ringfeder 15, oder durch mehrere einzelne, auf einem Lochkreis angeordnete Federn. Dadurch entsteht ein in Verbindung mit einem Mittelteil 6b stehendes erstes Schnorchelteil 16a, welches vorliegend von dem Schnorchelkörper 12a und dem Flansch 12b gebildet wird, und ein relativ zu diesem verschiebbares und der Düse 11 des Spritzaggregats 2 zugewandtes zweites Schnorchelteil 16b, welches vorliegend von dem Ansatzstück 12c gebildet wird. Die beiden Schnorchelteile 16a und 16b sind teleskopisch ineinander verschiebbar, derart, dass ein durch beide Schnorchelteile 16a, 16b verlaufender, durchgängiger Schmelzekanal 13 mit Abschnitten 13a, 13b und 13c vorliegt.
Der zweite Schnorchelteil 16b ist gegenüber dem ersten Schnorchelteil 16a in Richtung der Düse 11 vorgespannt und gegenüber dem ersten Schorchelteil 16a um einen Schnorchel-Hub H_S verschiebbar, wobei der Schnorchel-Hub H_S entsprechend einem bestimmten Prägehub H_P des Etagenwerkzeugs 6 ausgelegt ist und derart bemessen ist, dass er mindestens diesem Prägehub des Etagenwerkzeugs 6 entspricht, d.h. H_S ≥ H_P. Es ist denkbar, dass das vorgespannte, verschiebbare Element auch anders ausgeführt wird, 5 ist lediglich ein Beispiel. Beispielsweise könnten der Schnorchelkörper 12a und der Flansch 12b auch aus einem Stück bestehen, das einen Endbereich aufweist, welcher in geeigneter Weise ausgestaltet ist, um mit einem passenden Ansatzstück 12c zusammenwirken zu können.
Das vorgespannte, verschiebbare Element kann auch in die Düse integriert werden. Der Aufbau einer solchen mit einem vorgespannten, verschiebbaren Element ausgestatteten Düse ist in der 7 detaillierter dargestellt. Es ist nur ein Ausschnitt um die Spitze der Düse 11 dargestellt. An das erste Düsenteil 11a, das einen Schmelzekanal 21a enthält, schliesst sich das zweite Düsenteil 11b an, das an den Schnorchel 12 ansetzt und einen Schmelzekanal 21b aufweist. Das zweite Düsenteil 11b ist verschieblich im ersten Düsenteil 11a und auf zwei mit dem ersten Düsenteil 11a verbundenen Schrauben 14a, 14b geführt. Die Schrauben 14a, 14b dienen zugleich auch als Verliersicherung. Die beiden Düsenteile 11a und 11b werden gegeneinander vorgespannt, entweder durch eine Feder, beispielsweise eine Ringfeder 15, oder durch mehrere, einzelne, auf einem Lochkreis angeordnete Federn. Die beiden Düsenteile 11a und 11b sind teleskopisch ineinander um einen Hub H_D verschiebbar, so dass ein durchgängiger Schmelzekanal 21 bei jeglicher Bewegung aufrechterhalten wird. Der Düsenhub H_D orientiert sich am Prägehub H_P des Etagenwerkzeugs 6 und entspricht mindestens diesem, das heisst H_D ≥ H_P. Vorteilhaft ist, wenn die Düse 11 zum Schnorchel hin konisch zugeht, wie dies in der 7 dargestellt ist. Dadurch wirkt eine Kraft in Richtung des Schnorchels und verstärkt das Anpressen.
Die 7 zeigt nur ein Beispiel für eine Ausführungsform der vorgespannten, verschiebbaren Düse, andere Ausführungsformen, beispielsweise durch Kombination der Düse mit dem Zylinderkopf über ein vorgespanntes Element zwischen Düse und Zylinderkopf sind denkbar. Dabei kann das vorgespannte Element in der Düse in Richtung des Zylinderkopf vorgespannt angeordnet sein. Es kann aber auch so sein, dass das vorgespannte Element in dem Zylinderkopf in Richtung der Düse vorgespannt angeordnet ist. Als Zylinderkopf ist vorliegend das der Düse 11 zugewandte vordere Ende des Zylinders 2a zu verstehen.
Bei einem Spritzgiessprozess ohne Spritzprägen presst das Spritzaggregat 2 über die Düse 11 der Plastifizierung 2a am Schnorchel 12 des Etagenwerkzeugs 6 an. Beim Einspritzen mit vergleichsweise hohen Drücken, beispielsweise mit Drücken von über 1500 bar und insbesondere bei Drücken von über 2000 bar würden die Düse 11 und somit das Spritzaggregat 2 von dem Schnorchel 12 abheben, wären sie nicht an den Schnorchel 12 angepresst, da der Schmelzestrom im Werkzeug einen Widerstand erfährt. Auch bei einem Spritzprägeprozess, um den es vorliegend geht, dürfen die Düse 11 bzw. das Spritzaggregat 2 während des Einspritzens nicht von dem Schnorchel 12 abheben. Beim Spritzprägen ist zu beachten, dass das Etagenwerkzeug 6 beim Starten des Einspritzens nicht vollkommen geschlossen ist, sondern um den sogenannten Prägehub offensteht. Um die Form vollkommen zu füllen wird ein geringer Werkzeughub, der sogenannte Prägehub H_P, ausgeführt, der sich in einem Hub des Schnorchels 12 auswirkt. Dieser Hub des Schnorchels 12 kann durch ein Element, beispielsweise das oben beschriebene vorgespannte, verschiebbare Element, nämlich das Schnorchelteil 16b, am Schnorchel 12 selbst kompensiert werden. Sobald eingespritzt wird, muss eine Kraft zwischen Düse 11 und Schnorchel 12 aufgebaut werden, um eine Leckage zu verhindern.
In der Ausführungsform der 1 ist zum Verfahren des Spritzaggregats 2 und zum Anpressen der Düse 11 an den Schnorchel 12 ein hydraulischer Linearantrieb vorgesehen, umfassend einen Anpresszylinder 18 und eine mit der feststehenden Formaufspannplatte 3 verbundene Kolbenstange 17. Üblicherweise sind zwei symmetrisch zur zentralen Maschinenlängsachse liegende hydraulische Linearantriebe vorgesehen. Auf der Kolbenstange 17 des Anpresszylinders 18, der an der Antriebseinheit 2b angebracht ist, ist ein mechanischer Anschlag 19 angebracht. Dieser Anschlag kann aus Klemmhalbschalen gebildet sein oder es können gekonterte, schraubbare Anschläge verwendet werden. Üblicherweise sind zu beiden Seiten der Maschinenlängsachse zwei Anpresszylinder 18 vorgesehen. In diesem Fall kann ein mechanischer Anschlag 19 auf einer der Kolbenstangen vorgesehen sein. Es kann aber auch auf jeder der beiden Kolbenstangen jeweils ein Anschlag vorgesehen werden.
Der mechanische Anschlag ist in dem hier dargestellten Beispiel an den Kolbenstangen 17 des Anpresszylinders 18 angebracht. Er kann aber auch an andere Positionen an der Maschine gesetzt werden. Beispielsweise kann am Kopf des Zylinders 2a ein Kranz aufgesetzt werden, der sich auf der feststehenden Formaufspannplatte 3 abstützt. Denkbar ist aber auch, am vorderen Ende des Spritzaggregats einen oder mehrere andere geeignete Anschläge vorzusehen, die sich an der feststehenden Formaufspannplatte abstützen können. Es könnten zum Beispiel mehrere Anschlagbolzen vorgesehen werden, die auf einem Kreis um das Spritzaggregat 2 herum angeordnet sind und die sich an der feststehenden Formaufspannplatte 3 abstützen. Es könnte aber auch auf der oder den Führungsschienen 20 des Spritzaggregats 2 Anschläge befestigt werden, an den der oder die hier nicht dargestellten Führungsschuhe des Spritzaggregats 2 anstossen.
Der oder die mechanischen Anschläge 19 müssen für den Maschinenbediener positionseinstellbar ausgeführt werden. Eine Bedienperson erhält dadurch die Möglichkeit, für einen bestimmten Prägehub H_P des Etagenwerkzeugs eine hierfür geeignete Position des oder der Anschläge einzustellen, um das Spritzaggregat 2 an dieser Position festzustellen.
Das Spritzaggregat 2 fährt zu Beginn eines Zyklus oder bei Start der Produktion mit einer bestimmten Kraft auf den mechanischen Anschlag 19 auf und presst an diesen an. Anschliessend oder während dessen fährt das Etagenwerkzeug 6 bis auf den Spritzprägespalt bzw. Prägehub H_P zu. Kurz bevor die Werkzeugteile 6a, 6b und 6c des Etagenwerkzeugs 6 beim Zufahren die Position für den Prägehub H_P erreicht haben, berühren sich Schnorchel 12 und Düse 11. Durch das weitere Schliessen auf den Spritzprägespalt bzw. auf den Prägehub H_P wird die Feder 15 im vorgespannten, verschiebbaren Element (Ansatzstück 12c) geringfügig zusammengepresst und das Ansatzstück 12c presst mit einer geringen Kraft auf die Düse 11. Dieser Zustand ist in der 2 dargestellt. Die Anpresskraft wird hauptsächlich durch den mechanischen Anschlag 19 aufgenommen, wohingegen an der Schnittstelle zwischen Düse 11 und Schnorchel 12 zu diesem Zeitpunkt geringere Kräfte wirken. In dem Moment, in dem in das Etagenwerkzeug 6 eingespritzt wird, wirkt auf das Ansatzstück 12c durch die Absatzfläche eine Kraft in Pfeilrichtung (siehe 5). Diese Kraft übersteigt die Kraft, mit der die Düse 11 und das Ansatzstück 12c auseinander gepresst werden; diese Kraft wirkt aber auch dem Schliessen des Etagenwerkzeugs 6 entgegen. Beim weiteren Zufahren des Etagenwerkzeugs 6 während des eigentlichen Prägens, also bei der Ausführung des Prägehubs H_P, wird der Schnorchel 12 noch stärker an die Düse 11 gedrückt. Das vorgespannte, verschiebbare Element 12c wird so in Richtung des Flansch 12b verschoben und die Feder 15 wird weiter komprimiert. Diese Situation ist in der 3 dargestellt.
Ist das Einspritzen abgeschlossen, kann das Spritzaggregat 2 mit seiner Düse 11 wieder von dem Schnorchel 12 abheben und von dem Anschlag 19 nach hinten weg verfahren werden. Es ist aber auch möglich, dass das Spritzaggregat 2 permanent auf den mechanischen Anschlag 19 angepresst gehalten wird. Das vorgespannte verschiebbare Element wie zum Beispiel das Ansatzstück 12c wird durch den Werkzeugöffnungshub bei einem ständig voll an dem Anschlag 19 angepressten Aggregat zyklisch entlastet. Auch der mechanische Anschlag 19 erfährt die volle Kraft durch das Spritzaggregat 2 nur, wenn der Schnorchel 12 von der Düse 11 abgehoben ist. Während der Werkzeugbewegungen (Zu- und Auffahren) ausserhalb des eigentlichen Präge- und Einspritzvorgangs, d.h. wenn der Schnorchel 12 von der Düse 11 losgelöst ist, kann im Anpresszylinder 18 der Druck weggenommen werden, um die Gefahr für eine Leckage des Anpresszylinders 18 zu senken. Es bietet sich an, die Entlastung des Drucks im Anpresszylinder 18 daran zu binden, ob Schnorchel 12 und Düse 11 Kontakt haben. Wenn kein Kontakt besteht, kann der Anpresszylinder 18 druckentlastet werden.
Die 4 zeigt eine Alternative zur ersten in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform. Statt eines mechanischen Anschlags kann eine bestimmte Position auch durch eine regelungstechnische Umsetzung oder durch eine Bremse im Linearantrieb des Spritzaggregats gehalten werden. Der Ablauf des Spritzprägezyklus ähnelt demjenigen Spritzprägezyklus, wie er oben im Zusammenhang mit den 1 bis 3 beschrieben worden ist. Das Spritzaggregat 2 fährt eine bestimmte Position an ohne auf einen Anschlag zu treffen. Diese Position ergibt sich aus dem Prägehub H_P des Etagenwerkzeugs 6 und der Kompression des vorgespannten verschiebbaren Elements 12c am Schnorchel 12. In der gewählten Position trifft die Düse 11 auf das vorgespannte, verschiebbare Element (Ansatzstück 12c) am Schnorchel 12. Während das Etagenwerkzeug 6 den Prägehub H_P ausführt, wird das Spritzaggregat 2 an der zuvor angefahrenen Position festgehalten. Das vorgespannte verschiebbare Element 12c am Schnorchel 12 wird durch den Werkzeughub H_P zusammengedrückt. Am Ende des Produktionszyklus kann das Spritzaggregat 2 die zuvor angefahrene Position verlassen und in Richtung einer hinteren Endlage verfahren werden. Es ist aber auch möglich, dass das Spritzaggregat 2 über mehrere Zyklen an der gewünschten Position stehen bleibt und dort festgehalten wird. Ein Abheben der Düse 11 von dem Schnorchel 12 erfolgt auch, wenn das Spritzaggregat 2 an seinem Platz stehenbleibt, da der Schnorchel 12 den Werkzeugöffnungshub mitfährt.
Das Festhalten des Spritzaggregats 2 an der vorgegebenen, gewünschten Position kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Sowohl bei einem elektrischen als auch bei einem hydraulischen Linearantrieb kann ein kraftgeregeltes Halten der Position erfolgen. Beispielsweise kann aber auch ein elektrischer Spindelantrieb als Linearantrieb zum Verfahren des Spritzaggregats 2 vorgesehen werden. In diesem Fall kann der Umrichter den Servomotor des Spindelantriebs so ansteuern, dass eine Positionsregelung des Spritzaggregats 2 erfolgt und dieses somit in der vorgegebenen, gewünschten Position gehalten wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Bremse im elektrischen oder hydraulischen Linearantrieb vorgesehen werden. Ebenso ist es möglich, dass bei einem hydraulischen Linearantrieb mittels einer hydraulischen Blockierung der Druckmittelräume der Anpresszylinder in Position gehalten wird.

Die 6 verdeutlicht die Kontaktkraft zwischen der Düse 11 und dem vorgespannten, verschiebbaren Element bzw. Ansatzstück 12c, dargestellt über einem Spritzgiesszyklus. Die Vorspannung der Feder 15 bedingt bei Kontakt von Schnorchel 12 und Düse 11 eine von Null verschiedene Kraft. Durch die der Einfachheit halber als linear angenommene schliessende Werkzeugbewegung (Zufahren des Etagenwerkzeugs) nimmt die Kraft weiter zu. Sobald das Einspritzen einsetzt, steigt die Kraft rapide an. Das Werkzeug fährt parallel weiter zu, insbesondere zur Ausführung des Prägehubs H_P. Mit dem Ende des Schliessens des Werkzeugs knickt die Kraftkurve in ihrer Steigung um den durch die Werkzeugbewegung erzeugten Anteil ab. Durch Einleiten des Nachdrucks sinkt die Kontaktkraft wieder ab. Analog zum Zufahren bzw. Schliessen des Werkzeugs ist auch beim Öffnen des Werkzeugs eine lineare Bewegung des Werkzeugs angenommen worden. Mit Abheben des Schnorchels 12 von der Düse 11 ist auch die Kontaktkraft zwischen Schnorchel 12 und Düse 11 wieder Null. Bezugszeichenliste

1	Maschinenbett
2	Spritzaggregat
2a	Zylinder
2b	Antriebseinheit
3	Feststehende Formaufspannplatte
4	Bewegliche Formaufspannplatte
5	Abstützplatte
6	Etagenwerkzeug
6a	Feststehendes Etagenwerkzeugteil
6b	Etagenwerkzeug-Mittelteil
6c	Bewegliches Etagenwerkzeugteil
7	Führungsschienen
8	Kniehebelmechanismus
9a, 9b	Zahnstangen
10	Zahnrad
11	Düse
11a	Erstes Düsenteil
11b	Zweites Düsenteil
12	Schnorchel
12a	Schnorchelkörper
12b	Flansch
12c	Ansatzstück
13	Schmelzekanal im Schnorchel
13a, b, c	Abschnitte des Schmelzekanals 13 im Schnorchel
14a, 14b	Schrauben
15	Feder
16a	Erstes Schnorchelteil
16b	Zweites Schnorchelteil (entspricht 12c)
17	Kolbenstange
18	Anpresszylinder
19	Anschlag
20	Spritzaggregat-Führungsschienen
21	Schmelzekanal in der Düse bzw. Düsen-Schmelzekanal
21a, b	Abschnitte des Schmelzekanals 22 in der Düse
HS	Schnorchelhub
HD	Düsenhub
HP	Prägehub

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4207051 [0004]
WO 2014/153676 A1 [0005]
JP 62-18418 Y [0006, 0006, 0009, 0009]
EP 0576837 B1 [0006, 0007, 0009, 0009]

Claims

Spritzgießmaschine mit einem in Maschinenlängsrichtung verfahrbaren Spritzaggregat (2), an dessen vorderen Ende eine Düse (11) angeordnet ist, und mit einem Etagenwerkzeug (6), umfassend ein feststehendes Etagenwerkzeugteil (6a), ein bewegliches Etagenwerkzeugteil (6c) und wenigstens ein zwischen diesen beiden Etagenwerkzeugteilen angeordnetes Etagenwerkzeug-Mittelteil (6b), wobei das oder die Etagenwerkzeug-Mittelteile (6b) und das bewegliche Etagenwerkzeugteil (6c) relativ zu dem feststehenden Etagenwerkzeugteil (6a) sowie relativ zueinander verfahren werden können, um das Etagenwerkzeug (6) auf- und zuzufahren, umfassend weiterhin einen Schnorchel (12), über welchen Schmelze von dem Spritzaggregat (2) in das oder die Etagenwerkzeug-Mittelteil(e) (6b) zuführbar ist, wobei der Schnorchel (12) und die Düse (11) aneinander angepresst werden können, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzaggregat (2) zumindest während des Einspritzvorgangs, insbesondere während eines Einspritzvorgangs vor und/oder während der Ausführung eines Prägehubes (H_P) des Etagenwerkzeugs (6), in Maschinenlängsrichtung gesehen an einer Position feststellbar ist, in welcher die Düse (11) des Spritzaggregats (2) an einem vorgespannten, verschiebbaren Teil (12c) des Schnorchels (12) angepresst ist, oder in welcher der Schnorchel (12) an einem vorgespannten, verschiebbaren Teil (11b) der Düse (11) angepresst ist, wenn sich das Etagenwerkzeug (6) in einer Position für die Ausführung eines Prägehubs (H_P) befindet, und wobei die Vorspannung und der von dem verschiebbaren Teil von Schnorchel (12c) oder Düse (11b) ausführbare Hub (H_S, H_D) derart eingestellt oder einstellbar sind, dass die Düse (11) und der Schnorchel (12) während des Einspritzvorgangs aneinandergepresst bleiben.
Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere mechanische Anschläge (19) vorgesehen sind, an welchen das Spritzaggregat (2) angefahren und angepresst werden kann, wobei vorzugsweise die Position der mechanischen Anschläge (19) in Maschinenlängsrichtung gesehen veränderbar bzw. einstellbar ist.
Spritzgießmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzaggregat (2) durch eine mechanische Blockade seines Linearantriebs an einer Position in Maschinenlängsrichtung feststellbar ist oder festgestellt wird.
Spritzgießmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzaggregat (2) durch eine Regelung der Antriebskraft seines Linearantriebs an einer Position in Maschinenlängsrichtung feststellbar ist oder festgestellt wird.
Spritzgießmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnorchel (12) ein in Verbindung mit einem Mittelteil (6b) stehendes erstes Schnorchelteil (16a) und ein relativ zu diesem verschiebbares und der Düse (11) des Spritzaggregats (2) zugewandtes zweites Schnorchelteil (16b) aufweist, wobei die beiden Schnorchelteile (16a, 16b) teleskopisch ineinander verschiebbar sind, derart, dass ein durch beide Schnorchelteile (16a, 16b) verlaufender, durchgängiger Schmelzekanal (13) vorliegt, und wobei der zweite Schnorchelteil (16b) gegenüber dem ersten Schnorchelteil (16a) in Richtung der Düse (11) vorgespannt ist und gegenüber dem ersten Schorchelteil (16a) um einen Schnorchel-Hub (H_S) verschiebbar ist, wobei der Schnorchel-Hub (H_S) entsprechend einem bestimmten Prägehub (H_P) des Etagenwerkzeugs (6) ausgelegt und derart bemessen ist, dass er mindestens diesem Prägehub (H_P) des Etagenwerkzeugs (6) entspricht.
Spritzgießmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (11) ein in Verbindung mit dem Zylinder (2a) stehendes erstes Düsenteil (11a) und ein relativ zu diesem verschiebbares und dem Schnorchel (12) zugewandtes zweites Düsenteil (11b) aufweist, wobei die beiden Düsenteile (12a, 12b) teleskopisch ineinander verschiebbar sind, derart, dass ein durch beide Düsenteile (11a, 11b) verlaufender, durchgängiger Düsen-Schmelzekanal (21) vorliegt, und wobei der zweite Düsenteil (11b) gegenüber dem ersten Düsenteil (11a) in Richtung des Schnorchels (12) vorgespannt ist und gegenüber dem ersten Düsenteil (11a) um einen Düsen-Hub (H_D) verschiebbar ist, wobei der Düsen-Hub (H_D) entsprechend einem bestimmten Prägehub (H_P) des Etagenwerkzeugs (6) ausgelegt und derart bemessen ist, dass er mindestens diesem Prägehub (H_P) des Etagenwerkzeugs (6) entspricht.
Verfahren zum Betreiben einer Spritzgießmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche zum Herstellen von Formteilen mittels eines Spritzprägevorgangs, wobei das Spritzaggregat in Maschinenlängsrichtung gesehen an einer Position festgehalten wird, in welcher die Düse (11) des Spritzaggregats (2) an einem vorgespannten, verschiebbaren Teil (12c) des Schnorchels (12) angepresst ist, oder in welcher der Schnorchel (12) an einem vorgespannten, verschiebbaren Teil (11b) der Düse (11) angepresst ist, wenn sich das Etagenwerkzeug (6) in einer Position für die Ausführung eines Prägehubs (H_P) befindet, wobei das Etagenwerkzeug (6) aus einer geöffneten Position in Richtung der geschlossenen Position zugefahren wird, bis ein Kontakt von Schnorchel (12) und Düse (11) hergestellt worden ist, wobei das Etagenwerkzeug (6) nachfolgend weiter zugefahren wird, bis die Position für die Ausführung des Prägehubs (H_P) erreicht worden ist, wobei anschließend Schmelze von dem Spritzaggregat (2) über den Schnorchel (12) in Formhohlräume des Etagenwerkzeugs (6) eingespritzt wird, wobei parallel dazu oder nach Beendigung des Einspritzens das Etagenwerkzeug (6) weiter zugefahren und ein Prägehub (H_P) ausgeführt wird, wobei die Schmelze in den sich verkleinernden Formhohlräumen des Etagenwerkzeugs (6) verteilt wird, wobei nachfolgend ein Nachdruck ausgeübt wird, wobei die Düse (11) und der Schnorchel (12) während des Einspritzvorgangs und während der Nachdruckphase aneinandergepresst bleiben, und wobei nachfolgend das Etagenwerkzeug (6) aufgefahren und der Kontakt zwischen Schnorchel (12) und Düse (11) aufgehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzaggregat (2) von Zyklus zu Zyklus nach der Aufhebung des Kontakts zwischen Schnorchel (12) und Etagenwerkzeug (6) in eine hintere Position verfahren wird und für die Ausführung des Einspritzvorgangs wieder in seine Ausgangsposition nach vorne verfahren und in der vorgegebenen Position festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzaggregat (2) über mehrere Zyklen an seiner vorderen Einspritzposition festgehalten wird.