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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ankopplung einer Spritzgießeinheit an eine Vertikalpresse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Vertikalpressen sind üblicherweise so ausgeführt, dass zwischen einem Pressentisch und einem Pressenjoch über einen Pressantrieb wechselweise ein Schließhub und ein Öffnungshub durchgeführt werden, wobei dabei mehrere Werkzeugteile eines Pressenwerkzeugs beim Schließhub zusammengepresst werden. Die Werkzeugteile des Pressenwerkzeugs werden teils an einer bewegbaren, oberen Werkzeugplatte und teils an einer feststehenden, unteren Werkzeugplatte angeordnet. In der Regel erfolgt der Schließ- und Öffnungshub ausgehend von der über einen Pressantrieb bewegbaren Werkzeugplatte. Der Aufbau der Schließkraft erfolgt jedoch meist ausgehend von einer der Werkzeugplatten, meist der unteren Werkzeugplatte, so dass sich das Pressenwerkzeug während des Pressvorgangs vertikal bewegt und beweglich gelagert ist.
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Um eine Spritzgießmaschine bzw. insbesondere eine Spritzgießeinheit an einer derartigen Presse anzuschließen, wurde bereits in der
DE 10 2015 008 560 A1 vorgeschlagen, die Spritzgießeinheit drehbar zu lagern oder aktiv der Werkzeugbewegung nachzuführen, so dass die Einspritzdüse der Spritzgießeinheit permanent am beweglichen Werkzeugteil anliegt bzw. anpressbar ist. Hierzu wird eine Verstelleinheit vorgesehen, so dass die Einspritzdüse in unterschiedlichen vertikalen Positionen der bewegbaren Formaufspannplatte oder des bewegbaren Werkzeugteils an das bewegbare Werkzeugteil anpressbar ist. Die Spritzgießeinheit ist passiv in Folge der vertikalen Bewegung der bewegbaren Werkzeugplatte oder des bewegbaren Werkzeugteils schwenkbar.
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Aus der
DE 904 463 B ist eine Spritzgussvorrichtung für warm formbare Kunststoffe seit langem bekannt, bei der an vorhandenen Pressen ortsveränderliche Spritzgussvorrichtungen nachgerüstet werden können. Um dies zu erleichtern, ist eine Kombination von Langlöchern und Nuten vorgesehen, um die Spritzgussvorrichtung an der Presse verstellbar zu fixieren. Während des Spritzgussbetriebs bleibt die so fixierte Verbindung bestehen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Ankopplung einer Spritzgießeinheit an eine Vertikalpresse bereitzustellen, bei der eine zuverlässige Krafteinleitung der an der Spritzgießeinheit entstehenden Kräfte in die Anordnung und gleichzeitig eine weitestgehend flexible Ankopplung der Spritzgießeinheit gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung zur Ankopplung einer Spritzgießeinheit an eine Vertikalpresse mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und durch Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Im Zusammenspiel zwischen einer vertikal arbeitenden Vertikalpresse und einer daran anzuordnenden Spritzgießeinheit zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderen plastifizierbaren Materialien ist zu berücksichtigen, dass sich beim Pressvorgang das Pressenwerkzeug in der Regel vertikal bewegt und beweglich gelagert ist. Dies gilt nicht nur für die bewegbare Werkzeugplatte, die mit der im Wesentlichen feststehenden Werkzeugplatte alternierend einen Schließhub und einen Öffnungshub ausübt, wobei zwischen den Werkzeugplatten ein mehrteiliges Pressenwerkzeug aufgenommen ist. Zudem bewegt sich bei derartigen Pressen auch bei geschlossenem Pressenwerkzeug das Werkzeug noch vertikal, sobald die Schließkraft auf das Pressenwerkzeug aufgebaut wird, d.h. das Pressenwerkzeug ist auch dann noch vertikal beweglich. Andererseits ist sicherzustellen, dass zum Einspritzen von Kunststoffen oder anderen plastifizierbaren Materialien die Spritzgießeinheit zuverlässig an der Einspritzöffnung anliegen kann. Hierzu weist die Spritzgießeinheit eine Einspritzdüse auf, über die die von einer Plastifiziereinheit plastifizierten Materialien in einen Formhohlraum der Presse eingespritzt werden. Die Einspritzdüse ist in zumindest einer vertikalen Position des Pressenwerkzeugs von der Spritzgießeinheit an eine Einspritzöffnung anpressbar. Zudem ist eine Stelleinrichtung für die zumindest eine Spritzdüse vorgesehen.
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Als Stelleinrichtung ist am Werkzeugteil oder an einer dem Pressenwerkzeug zugeordneten Verteilerplatte wenigstens eine als Linearführung ausgebildete Führung für die gesondert am Untergrund abgestützte, nach Ausrichtung feststehende Spritzgießeinheit relativ zum Pressenwerkzeug vorgesehen. Dadurch ist die relative Beweglichkeit zwischen Pressenwerkzeug und Spritzgießeinheit gewährleistet, gleichzeitig kann die Einspritzdüse zeitlich zwischen dem Schließhub und dem Öffnungshub mittels der Spritzgießeinheit angepresst werden, so dass die Kräfte zuverlässig von der Spritzgießeinheit abgeleitet werden können, aber auch die Einspritzdüse flexibel und zuverlässig an die Einspritzöffnung angelegt werden kann. Kommt es zu einer weiteren Relativbewegung, solange die Einspritzdüse nicht an der Einspritzöffnung anliegt, ist dies aufgrund der vorgesehenen Führung für den Einspritzvorgang unschädlich, da die Ankopplung der Spritzgießeinheit am Pressenwerkzeug gewährleistet ist.
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Vorzugsweise ist die Spritzgießeinheit dazu eingerichtet, die Einspritzdüse an ein Teil des Pressenwerkzeugs anzupressen, um durch die Einspritzöffnung plastifiziertes Material in den Formhohlraum des Pressenwerkzeugs einzuspritzen. Als Teile kommen die Werkzeugteile, aber auch die Werkzeugplatten oder Heißkanalplatten in Betracht. So kann auf kürzestem und damit auch schnellsten Wege das Material in den Formhohlraum gelangen und dies obwohl eine Beweglichkeit des Pressenwerkzeugs während des Aufbringens der Schließkräfte gewährleistet ist.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Führung eine zumindest vertikale Linearführung. Ergänzend kann die Führung auch horizontal oder in einer anderen Richtung quer zur Spritzachse verlaufen. Dadurch ist eine Beweglichkeit entlang einer vorgegebenen Richtung gegeben, so dass eine zuverlässige konstruktive Einleitung der beim Spritzgießbetrieb entstehenden Kräfte gewährleistet ist.
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Um vorteilhaft die Spritzgießeinheit an den Führungen auf konstruktiv einfache Weise und gleichzeitig zuverlässig auch bei höheren Kräften sicher zu lagern, sind vorzugsweise die pressenseitigen Enden von Holmen der Spritzgießeinheit in der wenigstens einen Führung gelagert. Dabei können auch mehrere Holme zum Beispiel diametral auf einer Linie gegenüberliegend von der Spritzgießachse angeordnet werden, um einen leichten Zugang der Einspritzdüse an die Einspritzöffnung zu gestatten.
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Um vorteilhaft einen zuverlässigen Kraftrahmen für die Spritzgießeinheit zu bilden, ist die Spritzgießeinheit am Pressenwerkzeug und/oder am Pressentisch vorzugsweise so abgestützt, dass die Führung und die Holme Teil des Kraftrahmens sind. Damit wird über eine bewegliche Anbindung der Spritzgießeinheit am Pressenwerkzeug (oder einer Verteilerplatte) der Kraftrahmen für den Einspritzvorgang über diese Verbindung geschlossen. Während des Einspritzens wird keine Belastung in die Vertikalpresse eingeleitet. Damit können die Kräfte zuverlässig in die Spritzgießmaschine oder Spritzpresse eingeleitet werden. Vorzugsweise ist auch die Verteilerplatte Teil des Kraftrahmens, wobei die Einspritzdüse über die Verteilerplatte bzw. durch die Verteilerplatte Zugang zur Einspritzöffnung des Pressenwerkzeugs erhält.
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Vorzugsweise weist das Pressenwerkzeug wenigstens eine innerhalb der Vertikalprojektion der Werkzeugplatten angeordnete Einspritzöffnung auf, an die die Einspritzdüse von der Spritzgießeinheit anpressbar ist. Durch die hohe Flexibilität beim Anlegen der Spritzgießeinheit können damit beliebige Pressenwerkzeuge in der Anordnung aufgenommen werden, ohne dass die in der Vertikalprojektion der Werkzeugplatten einfahrbare Spritzgießeinheit als Störkörper wahrgenommen wird.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und durch Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in den beigefügten Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine dreidimensionale Ansicht einer schematisch dargestellten Anordnung zur Ankopplung einer Spritzgießeinheit an eine Vertikalpresse,
- 2 eine dreidimensionale Ansicht von schräg oben auf die Anordnung gemäß 1,
- 2a einen vergrößerten Ausschnitt B aus 2,
- 3 eine Ansicht der Anordnung gemäß 1 bei abgenommenen Pressenjoch und abgenommener oberer Werkzeugplatte,
- 3a einen vergrößerten Ausschnitt aus 3 im Bereich der Stelleinrichtung,
- 4 einen vergrößerten Ausschnitt des vorderen Teils der Spritzgießeinheit mit Verteilerplatte angelegt am Pressenwerkzeug,
- 4a einen vergrößerten Ausschnitt A aus 4,
- 5 eine dreidimensionale Ansicht auf den Bereich der Führung bei abgenommener Spritzgießeinheit,
- 5a eine Längsschnitt durch 5 in Höhe der Einspritzöffnung, jedoch bei angelegter Einspritzdüse.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Die Erfindung wird jetzt beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Allerdings handelt es sich bei den Ausführungsbeispielen nur um Beispiele, die nicht das erfinderische Konzept auf eine bestimmte Anordnung beschränken sollen. Bevor die Erfindung im Detail beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, dass sie nicht auf die jeweiligen Bauteile der Vorrichtung sowie die jeweiligen Verfahrensschritte beschränkt ist, da diese Bauteile und Verfahren variieren können. Die hier verwendeten Begriffe sind lediglich dafür bestimmt, besondere Ausführungsformen zu beschreiben und werden nicht einschränkend verwendet. Wenn zudem in der Beschreibung oder in den Ansprüchen die Einzahl oder unbestimmte Artikel verwendet werden, bezieht sich dies auch auf die Mehrzahl dieser Elemente, solange nicht der Gesamtzusammenhang eindeutig etwas Anderes deutlich macht.
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Die Figuren zeigen eine Anordnung zur Ankopplung wenigstens einer Spritzgießeinheit 24 an eine Vertikalpresse V. In 1 auf der linken Seite befindet sich ein Pressentisch 10 zur Abstützung der Vertikalpresse V auf dem Untergrund. Über vertikal stehende Säulen 44 ist ein Joch 40 der Presse abgestützt. Zwischen dem Joch 40 und dem Pressentisch 10 sind mehrere Werkzeugteile 14, 16 angeordnet, im Ausführungsbeispiel zwei Werkzeugteile eines Pressenwerkzeugs 18. Grundsätzlich kann das Pressenwerkzeug aber auch mehr als zwei Werkzeugteile aufweisen. Über einen Pressantrieb 12 wird das am Pressentisch 10 angeordnete oder anzuordnende mehrteilige Pressenwerkzeug 18 wechselweise einem Schließhub und einem Öffnungshub unterworfen.
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Zur Aufnahme der Werkzeugteile 14, 16 des Pressenwerkzeugs 18 in der Vertikalpresse V sind wenigstens eine während des Schließhubs und des Öffnungshubs bewegbare Werkzeugplatte 20 und wenigstens eine im Wesentlichen feststehende Werkzeugplatte 22 vorgesehen. Die feststehende Werkzeugplatte 22 ist zwar während des Schließhubs und des Öffnungshubs im Wesentlichen feststehend, bei geschlossenem Pressenwerkzeug kann der Aufbau der Schließkraft auf das Pressenwerkzeug jedoch über die feststehende Werkzeugplatte erfolgen, so dass sie zumindest zu dieser Zeit vertikal beweglich und auch entsprechend beweglich gelagert sein kann.
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Auf der rechten Seite der 1 weist die Anordnung eine Spritzgießeinheit 24 auf, die in bekannter Weise einen Plastifizierzylinder 42 zum Plastifizieren und Homogenisieren von plastifizierbarem Material umfasst. Bei diesen Materialien handelt es sich z.B. um Kunststoffe und/oder pulverförmige oder keramische oder auch andere plastifizierbare Materialien. Die Spritzgießeinheit 24 weist auf der in 1 rechten Seite bekannte Antriebsmechanismen, also einen Antrieb zum Anlegen einer Einspritzdüse 26, einen Dosierantrieb für ein im Plastifizierzylinder aufgenommenes Fördermittel wie eine Förderschnecke oder einen Förderkolben und einen Einspritzantrieb zum Einspritzen des plastifizierten Materials in einen Hohlraum des Pressenwerkzeuges 18 auf. All diese Antriebe sind auf der rechten Seite unter der Verkleidung der Spritzgießeinheit 24 aufgenommen.
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Die Einspritzdüse 26 ist in zumindest einer vertikalen Position des Pressenwerkzeuges 18 von der Spritzgießeinheit 24 an ein Werkzeugteil 14,16 des Pressenwerkzeugs 18 anpressbar. Ferner ist eine Stelleinrichtung S für die zumindest eine Einspritzdüse 26 vorgesehen. Die Spritzgießeinheit 24 ist über ein Bett 34 auf dem Untergrund oder direkt auf dem Untergrund wie einem Hallenboden abgestützt.
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Im Ausführungsbeispiel ist wenigstens eine Führung 30 (2 bis 4a) für die gesondert am Untergrund abgestützte Spritzgießeinheit 24 relativ zum Pressenwerkzeug 18 vorgesehen. Diese Führung 30 befindet sich an einem der Elemente umfassend im Wesentlichen die feststehende Werkzeugplatte 22 sowie erfindungsgemäß das Werkzeugteil 14 oder eine dem Pressenwerkzeug 18 zugeordnete Verteilerplatte 28. Das Ausführungsbeispiel zeigt hierzu die Verteilerplatte 28, die im Ausführungsbeispiel an einer Heißkanalplatte 38 des Pressenwerkzeugs 18 angeordnet ist.
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Durch die Führung 30 ist es möglich, dass die Spritzgießeinheit 24 nach Ausrichtung auf die Einspritzöffnung 36 ortsfest an einer Position stehen bleiben kann. Sobald der Schließhub der Werkzeugteile 14, 16 des Pressenwerkzeugs abgeschlossen ist, kann die Einspritzdüse 26 an eine Einspritzöffnung 36 vorzugsweise des Pressenwerkzeugs 18 angepresst werden und in der Folge das zu plastifizierende Material einspritzen. Zur Öffnung des Pressenwerkzeugs 18 ist die Düsenanlagekraft jedoch wieder abzubauen, um die Werkzeugbewegung freizugeben. Aus diesem Grund ist die Einspritzdüse 26 in der Regel zeitlich nur zwischen dem Schließhub und dem Öffnungshub mittels der Spritzgießeinheit 24 an das Werkzeugteil 14 anpressbar.
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Das Ausführungsbeispiel beruht vorzugsweise darauf, dass über eine bewegliche Anbindung der Spritzgießeinheit 24 z.B. an das Werkzeugteil 14, bei dem es sich z.B. auch um eine Heißkanalplatte 38 oder eine Verteilerplatte 28 handeln kann, ein Kraftrahmen für den Einspritzvorgang über diese Verbindung geschlossen wird. Bei Aufbringung der Einspritzkräfte wird damit keine Belastung in die Vertikalpresse V eingeleitet. Da Vertikalpressen meist mit dem Obertisch, also dem oberen Pressenteil den großen Hub zur Werkzeugöffnung / -schließung vornehmen, diesen dann aber in einer Position verriegeln und der Hochdruck zum Pressen über eine vertikale Bewegung vom unteren Pressentisch erfolgt, sind beide Pressentische (oben und unten) beweglich über Druckkolben geführt. Eine Einleitung der beim Einspritzen entstehenden Kräfte von z.B. 100 kN würde ohne einen in sich geschlossenen Kraftrahmen zu einer dauerhaften Belastung auf die Druckkolben der Vertikalpresse führen.
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Wie aus 2, 4a ersichtlich, ist die wenigstens eine Führung 30 eine zumindest vertikale Linearführung. Es versteht sich jedoch, dass auch eine andere Ausrichtung der Linearführung möglich ist, d.h. zum Beispiel eine horizontale Linearführung, sofern eine entsprechend horizontale Beweglichkeit des Pressenwerkzeugs 18 erforderlich ist. Ebenso kann eine Führung auch in einer anderen Richtung quer zur Spritzachse a-a (2) verlaufen, solange sichergestellt ist, dass die relative Beweglichkeit zwischen der feststehenden Spritzgießeinheit 24 und dem gegebenenfalls beweglichen Pressenwerkzeug 18 gewährleistet ist.
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Insbesondere 2, 2a und 4, 4a zeigen, dass die Spritzgießeinheit 24 mit den pressenseitigen Enden 32a von Holmen 32 in der wenigstens einen Führung 30 gelagert ist. Dies hat den Vorteil, dass die Spritzgießeinheit 24 sich über die Führung 30 an der Vertikalpresse V abstützen kann. Vorzugsweise ergibt sich dadurch ein Kraftrahmen, der die wenigstens eine Führung 30 und die Holme 32 umfasst, wobei sich die Spritzgießeinheit 24 mit diesem Kraftrahmen am Pressenwerkzeug 18 und/oder Pressentisch 10 abstützen kann.
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Die Spritzgießeinheit 24 wird vorzugsweise bei geschlossenem Werkzeug auf die Düsenmitte und damit auf die Einspritzöffnung 36 eingestellt. Dazu sind an der Spritzgießeinheit 24 gemäß 1 einstellbare Maschinenschuhe 48 zur Anpassung an den Werkzeuganspritzpunkt vorgesehen. Nach dieser Ausrichtung bleibt die Spritzgießeinheit 24 ortsfest stehen und beim Druckabbau bzw. dem Absenken des unteren Pressentisches sorgt die Führung 30 für die Aufrechterhaltung des in sich geschlossenen Kraftrahmens, obwohl der Pressentisch sich bewegt. Die Spritzgießeinheit 24 steht und der Pressentisch bewegt sich, ohne dass die Verbindung vom Kraftrahmen unterbrochen wird.
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Insbesondere die vergrößerten Ausschnitte gemäß 3a und 4a zeigen, wie die pressenseitigen Enden 32a der Holme 32 im Ausführungsbeispiel an der Verteilerplatte 28 geführt sind. Deutlich sind die Führungen 30 zu erkennen, über die die Verteilerplatte 28 relativ zum Pressenwerkzeug 18 beweglich ist. Die Führungen 30 sind an Abstützelementen 46 gelagert, die ihrerseits am Pressenwerkzeug 18 oder der Verteilerplatte 28 oder an einer Heißkanalplatte 38 oder am unteren Pressentisch geführt sind.
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Vorzugsweise ist die Spritzgießeinheit 24 gemäß 5a dazu eingerichtet, die Einspritzdüse 26 an ein Teil des Pressenwerkzeugs 18 anzupressen, um durch die Einspritzöffnung 36 plastifiziertes Material in den Formhohlraum des Pressenwerkzeugs 18 einzuspritzen. Als Teile des Pressenwerkzeugs 18 kommen die Werkzeugteile 14, 16, aber auch die Werkzeugplatten 20, 22 oder Heißkanalplatten 38 in Betracht.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel kann die Spritzgießeinheit 24 einerseits zuverlässig die an der Spritzgießeinheit entstehenden Kräfte in die Anordnung und damit in den Untergrund einleiten, gleichzeitig ist aber eine weitestgehend flexible Ankopplung der Spritzgießeinheit 24 an das Pressenwerkzeug 18 gewährleistet. Dies führt zu einer hohen Flexibilität beim Ankoppeln der Spritzgießeinheit 24 zu der Zeit, zu der dies erforderlich ist, nämlich beim Einspritzen vom plastifiziertem Material in die Einspritzöffnung 36.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Pressentisch
- 12
- Pressantrieb
- 14, 16
- Werkzeugteil
- 18
- Pressenwerkzeug
- 20
- bewegbare Werkzeugplatte
- 22
- feststehende Werkzeugplatte
- 24
- Spritzgießeinheit
- 26
- Einspritzdüse
- 28
- Verteilerplatte
- 30
- Führung
- 32
- Holm
- 32a
- pressenseitiges Ende
- 34
- Bett
- 36
- Einspritzöffnung
- 38
- Heißkanalplatte
- 40
- Joch
- 42
- Plastifizierzylinder
- 44
- Säule
- 46
- Abstützelemente für 30
- 48
- Maschinenschuh
- a-a
- Spritzachse
- S
- Stelleinrichtung
- V
- Vertikalpresse
