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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Durchführung
eines Wechsels eines Bestandteils eines Spritzgießwerkzeugs,
einer sogenannten Heißläufervorrichtung.
In einer derartigen Heißläufervorrichtung
wird Kunststoffschmelze in mindestens einem Kanal gefördert, um
ein Kunststoffformteil herzustellen. Für die Förderung von Kunststoffschmelze ist
es erforderlich, die gesamte Heißläufervorrichtung bei hohen Temperaturen
zu betreiben. Ein Auswechseln einer derartigen Heißläufervorrichtung
ist entweder aus Gründen
der Betriebstemperatur oder aus Gewichtsgründen schwierig oder sogar unmöglich. Somit
wird eine derartige Heißläufervorrichtung
kontinuierlich mit Kunststoffschmelze beschickt und im Fall eines
Farb- oder Materialwechsels werden Anlaufverluste in Kauf genommen,
indem man die Spritzgießmaschine
und das Spritzgießwerkzeug
mit den Heißläufern so
lange mit dem neuen Material oder der neuen Farbkombination beaufschlagt,
bis die Materialreste ausgetragen wurden.
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Dieses Verfahren hat folgenden Nachteil.
Für die
Durchführung
eines Material- und/oder
Farbwechsels ist der Materialverbrauch beim Anlauf nicht zu vernachlässigen,
vor allem dann, wenn nur kleine Losgrößen und Kunststoffteile mit
komplexer Geometrie gefertigt werden müssen. Für großflächige Kunststoffteile, wie
sie beispielsweise im Fahrzeugbau zum Einsatz kommen, werden bis
zu 50 Ausschussteile produziert, bis man befriedigende Oberflächeneigenschaften
erreicht. Vor allem bei Farbwechseln ist das Problem aufgetreten,
dass man selbst nach mehr als 50 Vorlaufteilen stellenweise Schlierenbildung
findet.
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Aus dem Stand der Technik sind nach
DE 3610515 A1 eine
Kunststoftspritzgießmaschine
mit einem Plastifizierzylinder, einer Spritzdüse, beheizbaren Angussdüsen und
einem Spritzgießwerkzeug mit
einer Heißkanalplatte
bekannt. Zwischen der Spritzdüse
des Plastifizierzylinders und dem Spritzgießwerkzeug befindet sich ein
Schlitten, welcher zwei Aufnahmen aufweist, in die jeweils eine
oder mehrere Angussdüsen
eingesetzt werden können.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
besteht die Heißläufervorrichtung
aus einer Verteilerplatte und mindestens einer Angussdüse.
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Der Schlitten oder die Verteilerplatte
werden in einer Führung
der Spritzgießmaschine
verschiebbar geführt.
Somit ist der Schlitten der Spritzgießmaschine und nicht dem Spritzgießwerkzeug
zugeordnet. Der Schlitten wird so verschoben, dass eine erste Heißkanalplatte
von einer Arbeitsstellung in eine Ein- oder Ausbaustellung und eine zweite
Heißkanalplatte
aus einer (sich von der ersten Ein- oder Ausbaustellung unterscheidenden)
Ein- oder Ausbaustellung in die Arbeitsstellung verschoben werden kann.
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Um den Materialverbrauch während eines Material-
oder Farbwechsels zu reduzieren, sind aus dem Stand der Technik
noch andere Lösungen
bekannt. Eine Möglichkeit
besteht darin, in einem Verteilerblock Kanäle für unterschiedliche Kunststoffschmelzen
vorzusehen. Aus WO 97/47458 A1 ist eine Heißkanal-Koinjektions-Verteilerblockanordnung
bekannt, mittels welcher mehrere Kunststoffschmelzen mit unterschiedlicher
Verarbeitungstemperatur gleichzeitig in eine Kavität eingebracht
werden können.
Eine derartige Lösung
erzielt einen optimalen Wert in der Energieausnutzung, aber trotzdem hat
man nur eine beschränkte
Anzahl verschiedener Schmelzen kombinieren kann. Wenn mehr als die durch
die Anzahl der Kanäle
vorgegebene maximale Anzahl an Materialien verarbeitet werden sollen,
sind ebenfalls entweder einige Spülzyklen oder ein Ausbau der
Heißläufervorrichtung
erforderlich.
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Weitere Varianten für in der
Formhälfte
verschiebbar gelagerte Heißkanalplatten
mit der Möglichkeit
mehrere Angussdüsenanordnungen
zu bedienen, werden in den Buch „Injection Molding Handbook", Ed. By Osswald/Turng/Gramann,
2001, Seiten 253–267,
offenbart, auf welche in der Folge noch genauer eingegangen werden
soll. Hiermit soll auf die Vielfalt der verwendeten Systeme eingegangen werden,
für welche
eine Lösung
in Frage kommt, die Heißläufer wie
in
DE 3610515 A1 zu
wechseln.
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Eine Vorrichtung, wie sie in
DE 3610515 A1 dargestellt
ist, hat allerdings den Nachteil, dass sie nicht nachträglich für bestehende
Anlagen nachgerüstet
werden kann.
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Ein weiterer Nachteil der Vorrichtung
nach
DE 3610515 A1 besteht
darin, dass die Heißkanalplatte
mittels des Schlittens zwar in eine Ein oder Ausbaustellung verschoben
werden kann, aber dennoch ein Manipulationsschritt erforderlich
ist, um die Heißkanalplatte
dann von dieser in einen Lagerbereich zu einzulagern. Diese Vorrichtung
eignet sich hervorragend zur Anwendung für kleine Spritzgießwerkzeuge,
mit welchen Kunststoffteile von kleinen Dimensionen gefertigt werden.
Dann ist die Manipulation der Heißkanalplatte durch händische
Entnahme ohne weiteres möglich
und bedarf keiner erfinderischen Überlegung. Diese Vorrichtung
kann allerdings für
Spritzgießwerkzeuge,
mit Heißkanalplatten, welche
ein Gewicht von bis zu 600 kg aufweisen können, nicht mehr eingesetzt
werden, da eine Manipulation ohne technische Hilfsmittel nicht mehr
möglich ist.
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Ein weiteres Problem, welches bei
der Verwendung von Heißläufern mit
hohem Eigengewicht auftritt, ist die Schwierigkeit der Positionierung.
Dazu wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, Zentrierelemente
an der Heißläuferwechselvorrichtung vorzusehen,
welche in zugehörige
Zentrierbohrungen des Spritzgießwerkzeugs
eingreifen.
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Ein weiteres Problem, welches insbesondere bei
Heißläufern mit
hohem Eigengewicht auftritt, ist die Manipulation der Düsenvorrichtungen.
In der
DE 3610515 A1 wird
vorgeschlagen, die Düsen
separat manuell einzubauen oder auszubauen. Abgesehen von den Problemen
bei der Manipulation der Düsen durch
Verkantungen, wenn geschraubte Düsenvorrichtungen
zum Einsatz kommen sollen, stellt die Temperatur der Düsenvorrichtungen
eine zusätzliche Gefahrenquelle
bei manuellen Operationen dar.
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Daher wird im Rahmen der Erfindung
vorgeschlagen, durch den Einsatz der Heißläuferwechselvorrichtungen vollständig auf
manuellen Eingriff zu verzichten. Dazu kann in einem ersten Ausführungsbeispiel
vorgesehen werden, die Düsenvorrichtungen
mittels einer Aufnahmevorrichtung separat zu entnehmen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel
werden Düsenvorrichtungen
gemeinsam mit der Heißläuferplatte
entnommen. Dazu wird die Heißläuferplatte
im Spritzgießwerkzeug
so modifiziert, dass die Düsenvorrichtungen
zusammen mit der Heißläuferplatte
gekapselt werden. Diese Kapselung kann durch eine Gehäusekonstruktion
erfolgen. Der Vorteil dieser Gehäusekonstruktion
liegt darin begründet, dass
der Heißläufer damit
vollständig
geschützt
ist und durch die Ein- und Ausbauvorgänge nicht an Orten beschädigt wird
(Verbindung Düsenvorrichtung – Verteilervorrichtung,
Schmelzekanäle
und ähnliches),
welche kostspielige und zeitaufwändige
Reparaturen erfordern.
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Die Erfindung bietet folgende Vorteile
im Vergleich zum Stand der Technik. An der Spritzgießmaschnine
selbst müssen
für den
Einbau der Heißläuferwechselvorrichtung
keine Änderungen
vorgenommen werden. Das Spritzgießwerkzeug enthält Zentrierungsbohrungen,
mittels welcher die Heißläuferwechselvorrichtung
genau positioniert werden kann. Die Konstruktion der Heißläuferwechselvorrichtung
erlaubt es, auf derselben Antriebs- und Führungseinheit Heißläufer von
unterschiedlichsten Abmessungen zu positionieren. Die Heißläuferwechselvorrichtung
kann somit als Standardbauteil in einer Vielzahl von verschiedenen
Anwendungen eingesetzt werden. Spritzgießwerkzeuge zur Herstellung unterschiedlicher
Formteile können
mit einer derartigen Heißläuferwechselvorrichtung
auch nachträglich ausgerüstet werden.
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Der Heißläufer wird mit einem vom Spritzgießwerkzeug
gänzlich
unabhängig
laufenden Mechanismus entnommen, was bedeutet, dass es nicht zu
einer Behinderung des Zugangs zur Spritzgießmaschine oder des Spritzgießwerkzeugs
kommen kann.
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Durch die mit der erfindungsgemäßen Heißläufervorrichtung
möglichen
Drehbewegung kann der Heißläufer auf
eine Fördervorrichtung
oder Ablage abgelegt werden, ohne dass ein manueller Eingriff erforderlich
ist.
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Nach der Lehre der
DE 3610515 A1 wird ein Heißläufer, der
nicht gebraucht wird, über
einen Führungsschlitten
in eine Ein- oder Ausbaustellung gefahren. Damit der Heißläufer dann
wirklich ausgebaut werden kann, ist eine weitere Greifvorrichtung
erforderlich.
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Durch die Schwenk- oder Rotationsbewegung
der Heißläuferwechselvorrichtung
werden Reste von Kunststoffschmelze automatisch durch die Zentrifugalkräfte aus
den Kanälen
geschleudert, sodass ein zusätzlicher
Reinigungsschritt der Heißläufers vor
seiner Lagerung nicht erforderlich ist. Ein solcher Reinigungsschritt
kann vorgenommen werden, wenn bei Verwendung von teuren Kunststoffmaterialien,
großen
Oberflächen
oder kleinen Losgrößen Anlaufverluste
weitestgehend reduziert werden sollen. Zusätzlich zu einem mechanischen
Schütteln
oder Vibrieren können
auch flüssige
Spülmittel
oder Spüllösungen zum
Einsatz kommen. Der Heißläufer kann mittels
der Heißläuferwechselvorrichtung
in beliebige Positionen gebracht werden. Somit können die Heißläufer für Kunststoffmaterialien
unterschiedlicher Zusammensetzung und demnach auch unterschiedlicher
Verarbeitungstemperatur ohne große Reinigungs- und Lagerhaltungskosten
zum Einsatz kommen Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin
begründet,
dass das Spritzgießwerkzeug
nicht von der Werkzeugseite her geöffnet werden muss, wie in
DE 3610515 A1 vorgeschlagen
wird, sondern der Wechsel von der gegenüberliegenden, also der hinteren Seite
erfolgt.
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Die Heißläuferwechselvorrichtung findet
Einsatz bei allen Spritzgießmaschinen
mit Spritzgießwerkzeugen,
welche über
Heißläufer verfügen. Der Vorteil
des Einsatzes von Heißläufersystemen
liegt trotz der teils recht aufwändigen
Temperatursteuerung in der Tatsache, dass es nicht zu Angüssen von Kunststoffmaterial
kommt, welche neben dem erhöhten
Materialverbrauch auch zusätzliche
Einrichtungen und Arbeitsschritte für deren Rezyklierung (Abkühlung, Granulatherstellung)
erfordern.
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Die Erfindung macht es möglich, kleine
Losgrößen zu verarbeiten,
welche bei Verarbeitung verschiedener Kunststoffformteile auf einer
Spritzgießmaschine,
durch häufige
Materialwechsel, Formenwechsel, Farbwechsel und ähnliches vermehrt gefordert
werden. Auch der Trend zur Vermeidung von Lagerhaltung oft sperriger
Kunststoffformteile führt
zu einer auftragsbezogenen Mengenproduktion und somit zur Notwendigkeit,
in immer kürzeren
Zeitspannen Formen-, Material- oder Farbenwechsel durchzuführen.
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1 ist
eine Ansicht einer Spritzgießmaschine
mit Spritzgießwerkzeug
und Heißläuferwechselvorrichtung
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In 2 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel für den Verlauf
der Kanäle
in einer Heißläuferwechselvorrichtung.
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In 3 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel für den Verlauf
der Kanäle
in der linken Formhälfte 11 gezeigt,
durch welche die Kunststoffschmelze in die Kavität gelangt.
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4 stellt
ein Detail einer Düse
in einem ersten Ausführungsbeispiel
dar, welche im Anschluss an ein Heißläufersystem angeordnet sein
kann.
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5 stellt
ein Detail einer Düse
in einem zweiten Ausführungsbeispiel
dar, welche im Anschluss an ein HeiRläufersystem angeordnet sein kann.
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6 ist
eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Heißläuferwechselvorrichtung.
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7 ist
eine Ansicht von oben auf die erfindungsgemäße Heißläuferwechselvorrichtung.
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8 ist
eine Ansicht der erfindungsgemäßen Heißläuferwechselvorrichtung
von der Spritzgießmaschine
aus gesehen.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Heißläuferwechselvorrichtung.
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Die Endung betrifft eine Spritzgießmaschine (1)
für Kunststoffmaterial,
welche einen Plastifizierzylinder (3) eine Spritzdüse, wenigstens
eine nachgeordnete beheizbare Angussdüse und ein Spritzgießwerkzeug
enthält.
Die Kunststoffmasse wird in einem oder mehreren als Materialtrichter
(4) ausgeführten Behältern als
Granulat zugeführt, im
Plastifizierzylinder (3) aufgeheizt und durch eine in dem
Plastifizierzylinder angeordnete Fördervorrichtung gefördert. Eine
solche Fördervorrichtung
kann als Schneckenfördervorrichtung
ausgebildet sein, aber auch kolbenartige Fördervorrichtungen oder Kombinationen derselben
können
in gleicher Weise zum Einsatz kommen.
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Die in 1 dargestellte
Schnittdarstellung einer Spritzgießmaschine (1) zeigt
einen Schneckenkolben (2) in einem Plastifizierzylinder
(3). Die Zufuhr des Kunststoffmaterials erfolgt über den
Materialtrichter (4). Das Kunststoffmaterial gelangt mittels des
drehbaren und/oder verschiebbaren Schneckenkolbens (2)
durch die Einzugszone (5) über die Kompressionszone (6)
in den Dosierbereich (7). In der Kompressionszone wird
nicht nur der nötige
Spritzgießdruck
aufgebaut, sondern es findet auch eine Aufheizung des Kunststoffmaterials
statt, sodass das Kunststoffmaterial. im Dosierbereich (7)
als Schmelze vorliegt. Mittels mindestens einer Kolbenvorrichtung
(9) erfolgt die Dosierung des Kunststoffmaterials in die
Kavität
des Spritzgießwerkzeugs
(10). Dieses Spritzgießwerkzeug
besteht aus mindestens 2 Formhälften.
Die in der 1 dargestellte
linke Formhälfte (11)
enthält
die Kanäle
für die
Zufuhr der Kunststoffschmelze, die rechts dargestellte Formhälfte (12)
ist beweglich gelagert und kann von der linken Formhälfte zumindest
so weit entfernt werden, dass ein in der Kavität (13) zwischen den
Formhälften
geformtes Kunststoffformteil (14) manuell entnommen oder über nicht
dargestellte Ausstoßvorrichtungen
ausgestoßen
werden kann.
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In
2 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel für den Verlauf
der Kanäle
in der linken Formhälfte (
11)
gezeigt, durch welche die Kunststoffschmelze in die Kavität gelangt.
Im Gegensatz zu der in
DE 3610515
A1 dargestellten Ausführungsform,
in welcher die Heißkanalplatte
auf der linken Formhälfte aufliegt,
ist das Heißläufersystem
zumindest teilweise in die linke Formhälfte (
11) integriert.
Die Kunststoffschmelze gelangt von der Dosiervorrichtung (
7) über ein
ringförmiges
Positionierelement in das Spritzgießwerkzeug. In das Spritzgießwerkzeug
ist in der Formhälfte,
welche in der Zeichnung oben dargestellt ist und der linken Formhälfte (
11)
der
1 entspricht, mindestens
eine Heißläufervorrichtung
eingebaut, welche in der dargestellten Ausführungsart aus einer Verteilervorrichtung
für die
Kunststoffschmelze besteht, welche die Verteilung der Kunststoffschmelze
auf beliebig viele Kanäle
bewirkt. Daran angeschlossen sind als weiterer Bestandteil der Heißläufervorrichtung
eine oder mehrere Düsenvorrichtungen
(
17). Verteilervorrichtung (
16) und Düsenvorrichtung
(
17) sind als Moduleinheit durch die Heißläuferwechselvorrichtung
entnehmbar, obwohl sie aus mehreren Einzelteilen bestehen können. Diese Düsenvorrichtungen
(
17) bestehen aus einem Gehäuseblock (
18) zur
Aufnahme eines Zufuhrkanals und dem Düseneinsatz (
20), welcher
für das
Einspritzen und die gleichmäßige Verteilung
der Kunststoffschmelze in die Kavität (
13) sorgt. Die
Düsenvorrichtung
(
17) ist in dieser Ausführung
durch ein Heizelement (
21) beheizbar, welches im Düsenbereich
um den Düseneinsatz
(
20) oder den Gehäuseblock
angeordnet ist. Ein derartiges Heizelement wird mit elektrischer
Energie oder über
ein flüssiges
oder gasförmiges
Heizmedium unmittelbar oder mittelbar beheizt. Für die Ausführung eines elektrischen Heizelements
wird die Zufuhr der elektrischen Energie über im Spritzgießwerkzeug
verlaufende Verkabelungsanordnung zugeführt, wobei ein elektrischer
Kontakt mit der Düsenvorrichtung
und einem Wandbereich des Spritzgießwerkzeugs vorzusehen ist.
Für die
Fluidheizung wird entweder vorgesehen, den Raum zwischen Verteilereinrichtungen
und Düseneinrichtung zu
beheizen oder separat anschließbare
Fluidleitungen vorzusehen, welche mittels Rohrverbindungselementen
verbunden werden. Das Heizelement (
21) kann mit einer Wärmeisolierung
(
22) versehen sein, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch
einen Luftspalt realisiert wird. Alternativ dazu kann eine wärmeisolierende
Beschichtung für
das Heizelement angebracht werden.
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Die Verteilervorrichtung (16)
enthält
ebenfalls Heizvorrichtungen (23), die ähnlich der an der Düsenvorrichtung
angebrachten Heizelemente arbeiten, aber im Inneren der Verteilervorrichtung
angebracht sind. Um den durch die gegenüber dem Spritzgießwerkzeug
erhöhten
Temperaturen gerecht zu werden, und eine ungehinderte Wärmedehnung
der Verteilervorrichtung zu gewährleisten,
ist die Verteilervorrichtung vorzugsweise auf Abstandselementen (24)
gelagert. Die Spalte (25) zwischen Verteilervorrichtung
und Spritzgießwerkzeug
können
als Luftspalte ausgeführt
sein, oder mit wärmeisolierendem,
elastischen Material gefüllt
sein. In der Darstellung nach 3 wird
die Verteilervorrichtung (16) mittels einer Dreipunktlagerung
in der Formhälfte (11)
gehalten. Die Abstandselemente (24) werden vorzugsweise
in gleichen Abständen
symmetrisch zu einer Symmetrieachse der Verteilervorrichtung angebracht,
damit die Wärmedehnung
in beide Raumrichtungen gleichmäßig erfolgen
kann. Ein derartiges Abstandselement (24) nimmt somit die
Funktionen einer Lagerung und einer Positionierung der Verteilervorrichtung
(16) in der Formhälfte
(11) wahr. Zusammen mit mindestens zwei weiteren Abstandselementen (24),
welche eine Lagerung und genaue Positionierung der Verteilervorrichtung
(16) ermöglichen,
ist die Verteilervorrichtung somit in ihrer Position in der Formhälfte bei
allen Betriebszuständen
festgelegt. In 2 ist
dargestellt, dass die Düsenvorrichtungen (17)
je in einem eigenen Gehäuseblock
(18) aufgenommen sind. Dieser Gehäuseblock liegt gleitend auf
der Verteilervorrichtung auf. Zwischen Verteilervorrichtung und
Gehäuseblock
der Düsenvorrichtung ist
Vorteilhafterweise eine nicht näher
dargestellte Dichtstelle angeordnet. Somit kann es auch bei Verteilervorrichtungen
mit großer
Oberfläche,
wie sie in Mehrkanalsystemen für
großflächige Kunststoffbauteile
eingesetzt werden, nicht zur Einleitung von Kräften in die Düsenvorrichtung
oder deren Gehäuseblock
kommen.
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In einer weiteren, nicht dargestellten
Ausführung
können
die Gehäuseblöcke der
Düsenvorrichtungen
auch mittels einer Schraubverbindung mit der Verteilervorrichtung
befestigt sein. Diese Ausführung bietet
den Vorteil, dass Verteilervorrichtung und Düsenvorrichtungen als Modul
entnommen werden können.
Vorteilhafterweise wird dann die Düsenvorrichtung verschiebbar
in dem zugehörigen
Gehäuseblock
gelagert, was beispielsweise mittels Federelementen vorgenommen
werden kann. Es ist auch möglich,
auf die elastischen Eigenschaften der Werkstoffe von Gehäuseblock
und Düsenvorrichtung
zurückzugreifen,
wenn die Wärmedehnung
der Verteilervorrichtung innerhalb des elastischen Dehnungsbereiches
der Düsenvorrichtung
und des zugehörigen
Gehäuseblocks
bleibt.
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In 3 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel für den Verlauf
der Kanäle
in der Formhälfte
(11) gezeigt, durch welche die Kunststoffschmelze in die
Kavität
gelangt. Im Unterschied zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel sind die Düsenvorrichtungen
(26) von innen beheizbar. Durch diese Anordnung kann auf
die Verwendung von Luftspalten oder zusätzlichen wärmeisolierenden Schichten weitgehend
verzichtet werden.
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4 stellt
ein Detail einer Düsenvorrichtung
(17) in einem ersten Ausführungsbeispiel dar, welche
als Teil eines, Heißläufersystems
im Anschluss an eine Verteilervorrichtung angeordnet sein kann.
In 4 erfolgt die Beheizung
des Schmelzestroms von außen über den
Umfang des Kanals, in welchem der Schmelzestrom verläuft. Der
Schmelzestrom wird dazu durch ein ringförmiges Heizelement geführt. Ein
Temperaturfühler
(27) kann im Bereich des Heizelements angeordnet sein.
Die Düsenvorrichtung
ist mittels eines ringförmigen
Auflageelements (28) in der Formhälfte (11) des Spritzgießwerkzeugs
positioniert. Dieses Auflageelement ist Vorteilhafterweise mit der
Verteilervorrichtung (16) gekoppelt, wenn vorgesehen werden
soll, dass Verteilervorrichtung (16) und Düsenvorrichtung
(17) als Einheit entnommen werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel
(nicht dargestellt) können
derartige Düsenvorrichtungen
auch getrennt von einer Verteilervorrichtung mit der Formhälfte des
Spritzgießwerkzeugs
gekoppelt werden.
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Alternativ dazu kann ebenfalls vorgesehen werden,
Düsenvorrichtung
und Verteilervorrichtung als gänzlich
voneinander unabhängige
Bauteile vorzusehen. 5 stellt
ein Detail einer Düsenvorrichtung
(17) in einem zweiten Ausführungsbeispiel dar, welche
im Anschluss an eine nicht dargestellte Verteilervorrichtung angeordnet
sein kann. Düsenvorrichtung
(17) und Verteilervorrichtung (16) sind gemeinsam
in einem Gehäuse
(38) gekapselt. Im Gegensatz zu der in 4 dargestellten Düsenvorrichtung ist das Heizelement
(39) im Inneren des Schmelzestroms angeordnet. Diese Anordnung
entspricht der in 3 dargestellten
Düsenvorrichtung. Dazu
wird der Schmelzestrom durch einen torpedoförmigen Einsatz (29)
in eine Ringströmung
umgewandelt, welche über
besagten Einsatz beheizt wird. Durch das Gehäuse (38) werden Düsenvorrichtung und
die nicht dargestellte Verteilervorrichtung (16) zu einer
Einheit zusammengefasst.
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Für
alle diese Kombinationen von Düsenvorrichtungen
und Verteilervorrichtungen kann die Erfindung vorteilhaft eingesetzt
werden, wie aus der folgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
deutlich werden soll.
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6 ist
eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Heißläuferwechselvorrichtung. Die
Heißläuferwechselvorrichtung
(30) besteht aus einer Rahmenkonstruktion (31)
und einer Schwenkmechanik (32), welche miteinander drehgelenkig
verbunden sind. Die Rahmenkonstruktion enthält die Aufnahmevorrichtung
(33) für
den Heißläufer, nach
einer der 1 bis 5. Der Heißläufer besteht
aus der Verteilervorrichtung (16) und den Düsenvorrichtungen (17).
Da zuerst auf die Gemeinsamkeiten der Heißläuferwechselvorrichtung (30)
in Bezug auf alle in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsvarianten
eingegangen werden soll, wird zuerst einmal der Sammelbegriff Heißläufer für alle vorgenannten Ausführungsvarianten
verwendet. Nicht dargestellt sind Führungselemente und Stellelemente,
welche an der Grundplatte (34) der Aufnahmevorrichtung (33)
angebracht sein können,
um die verschiedenen Heißläufermodelle
mittels ebenfalls nicht dargestellten Greiferelementen aus dem Spritzgießwerkzeug entnehmen
zu können.
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Auf der Grundplatte (34)
können
auch zusätzliche
Greifelemente montiert werden, um spezielle Ausführungen von Heißläufern aus
dem Spritzgießwerkzeug
entnehmen und wieder einsetzen zu können. Die Positionierung und
Koppelung der Heißläuferwechselvorrichtung
auf dem Spritzgießwerkzeug
erfolgt über
Zentrierelemente (35). Mittels der Mehrpunktzentrierung
können
Positionierfehler, wie beispielsweise ein zu hohes Winkelmass, zwischen Spritzgießwerkzeug
und Heißläuferwechselvorrichtung
vermieden werden.
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Die Schwenkmechanik (32)
besteht aus einem Rahmen (40), welcher an einem Ende über eine Flanschverbindung
(41) mit einer (nicht dargestellten) Manipulationsvorrichtung
verbunden ist. An seinem anderen Ende ist der Rahmen (40)
drehbar mit der Heißläuferwechselvorrichtung
(30) verbunden. Der Drehgelenkpunkt (42) befindet
sich dabei in oder über
dem Schwerpunkt der Heißläuferwechselvorrichtung
(30) womit gewährleistet
ist, dass es nicht bei der Manipulation der Heißläuferwechselvorrichtung zum
Kippen oder beim Andocken an das Spritzgießwerkzeug zu Verkantungen kommt.
Die Rahmenkonstruktion (31) der Heißläuferwechselvorrichtung ist
somit im lastfreien Zustand in diesem Ausführungsbeispiel so eingestellt,
dass die Grundplatte (34) eine vertikale Position einnimmt.
Wird jetzt ein Heißläufer auf
der Grundplatte mittels nicht dargestellter Greifelemente gehalten,
kommt es durch die zusätzliche
Last zu einer Verlagerung des Schwerpunkts. Der Heißläufer kann
bis zu 2/3 des Gesamtgewichts der bestückten Heißläuferwechselvorrichtung ausmachen,
deswegen muss die Grundplatte mit dem Heißläufer über eine Antriebs- und Führungseinheit
verfügen,
die es erlaubt, den Heißläufer in
eine Position im Inneren der Rahmenkonstruktion (31) zu
verschieben. Somit ist gewährleistet,
dass die gesamte Heißläuferwechselvorrichtung
in einer Position verbleibt in welcher der Heißläufer solange in der Ausrichtung
verbleibt, in welcher er in dem Spritzgießwerkzeug angeordnet ist, bis
der Ausbau und Transport vollständig
abgewickelt sind. Der Feinausgleich erfolgt dann über die
Winkelverstellung des Rahmens (40), welcher um bis zu 120° gedreht
werden kann. Soll der Heißläufer gekippt
werden, wird der Heißläufer aus
seiner Gleichgewichtsposition verschoben, indem seine Position relativ
zum Drehgelenkpunkt (42) verändert wird. Dazu wird die Grundplatte
(34) durch Betätigung
der Kugelumlaufspindeln (37) in eine von der Gleichgewichtsposition verschiedene
Position verschoben.
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Folgende Arbeitsschritte laufen somit
beim Auswechseln eines Heißläufers ab:
Aufnahme der Heißläuferwechselvorrichtung
mittels einer Manipulationsvorrichtung aus ihrer Ruheposition. Kontrolle, ob
die Grundplatte (34) in ihrer Grundposition ist, in welcher
sie in vertikaler Position ausgerichtet ist. Wenn die Grundplatte
(34) nicht in ihrer Grundposition liegt, Bewegung der Grundplatte
in ihre Grundposition durch Bewegung der Kugelumlaufspindel (37) mittels
der Antriebs- und Führungseinheit
(36). Feineinstellung der Position der Grundplatte (34)
durch die Schwenkbewegung der Schwenkmechanik (32) Positionierung
der Heißläuferwechselvorrichtung (30)
mittels der mit der Schwenkmechanik (32) über die
Flanschverbindung (41) verbundenen Manipulationsvorrichtung
am Spritzgießwerkzeug.
Zur Positionierung werden die Zentrierelemente (35) in
die am Spritzgießwerkzeug
vorgesehenen Öffnungen
aufgenommen und bei Bedarf darin fixiert.
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Dann wird die Grundplatte (34)
in Entnahmeposition gebracht. Die auf der Grundplatte angebrachten
Greifvorrichtungen werden in den Eingriff mit dem Heißläufer gebracht.
Wenn der Heißläufer nur
aus der Verteilungsvorrichtung (16) besteht, wird die Verteilungsvorrichtung
mittels speziell dafür
vorgesehenen Greifvorrichtungen entnommen. In dieser Ausführungsart
ist die Verteilungsvorrichtung mit einer Kapselung versehen, wodurch
Verteilungsvorrichtung und Düsenvorrichtungen
als Einheit entnommen werden können.
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In einer weiteren Ausführungsvariante
werden die Düsenvorrichtungen
und die Verteilervorrichtung in getrennten Arbeitsschritten entnommen,
was bedeutet, dass Eingriffspunkte für Greifvorrichtungen einer
Heißläuferwechselvorrichtung
in dem ersten Arbeitsschritt direkt an der Düsenvorrichtung angebracht werden
müssen.
In einer weiteren Ausführungsvariante
werden Düsenvorrichtungen
und Verteilervorrichtung zwar in einem einzigen Arbeitsschritt entnommen,
werden jedoch durch verschiedene, auf der Grundplatte angebrachte
Greifvorrichtungen unabhängig
voneinander auf der Grundplatte gehalten.
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Der Heißläufer wird somit von den Greifvorrichtungen
so eingespannt, dass er aus dem Spritzgießwerkzeug entnommen werden
kann. Dazu wird die Grundplatte mit der Antriebs- und Führungseinheit
(36) durch Bewegung der Kugelumlaufspindel in das Innere
der Rahmenkonstruktion der Heißläuferwechselvorrichtung
verschoben. Diese Verschiebung ist dann beendet, wenn der Körperschwerpunkt
der Last, also des Heißläufers, und
der Heißläuferwechselvorrichtung
sich auf der vertikalen Verlängerungslinie
durch den Drehgelenkpunkt unter dem Drehgelenkpunkt befindet. Dann
befindet sich die Heißläufennrechselvorrichtung
im stabilen Gleichgewicht und kann von dem Spritzgießwerkzeug
wieder entkoppelt werden.
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Die Heißläwferwechselvorrichtung mit
dem entnommenen Heißläufer wird
dann durch Drehung der Schwenkmechanik (32) mittels der
Manipulationsvorrichtung an beliebige Orte bewegt werden. Sollen
die Heißläufer abgelegt
werden, kann durch Änderung
der Lage des Körperschwerpunkts
durch Bewegung der Grundplatte relativ zur Rahmenkonstruktion eine
Drehbewegung eingeleitet werden, durch welche die Grundplatte um
90° in eine
horizontale Lage geschwenkt werden kann, um auf einer Ablagefläche abgelegt
zu werden. Dann erfolgt eine Entkopplung der Greifvorrichtungen.
Soll dieser Arbeitsschritt wiederholt werden, wird die Grundplatte (34)
durch Verlagerung des Körperschwerpunkts
und durch Drehung der Schwenkmechanik wieder in Vertikalposition
gebracht, um erneut an das Spritzgießwerkzeug angedockt werden
zu können.
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Andernfalls ist die Heißläuferwechselvorrichtung
bereit, einen anderen Heißläufer aus
einem Lagerbereich aufzunehmen, durch Schwerpunktsverlagerung in
Einbauposition (Vertikalposition der Grundplatte) zu bringen und
mittels derselben Verfahrensschritte, die schon für die Heißläuferwechselvorrichtung
mit nicht bestückter
Grundplatte beschrieben wurden, an ein Spritzgießwerkzeug anzudocken.
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7 ist
eine Ansicht von oben auf die erfindungsgemäße Heißläuferwechselvorrichtung (30)
. Die Heißläuferwechselvorrichtung
ist in der Position dargestellt, in welcher sich die Grundplatte
zur Entnahme oder Positionierung des Heißläufers am Spritzgießwerkzeug
befindet. Mittels der Antriebs- und Führungseinheit (36)
kann die Grundplatte (34) der Heißläuferwechselvorrichtung verschoben
werden, sodass die Heißläufer zum
Transport zu einer Heißläuferablage
oder zur Durchführung
von Schwenkbewegungen zur Reinigung der Zufuhrkanäle des Heißläufers von
Kunststoffschmelze in das Innere der Rahmenkonstruktion bewegt werden
können.
Somit können
Beschädigungen
der Heißläufer oder
ihrer Moduleinheiten beim Transport verhindert werden und es besteht
keine Gefahr, dass eine die Vorrichtung bedienende Person in Kontakt
mit den heißen
Teilen kommt. Die Antriebseinheit (36) besteht in einem
vorteilhaften Ausführungsbeispiel
aus einer Getriebeeinheit mit Kugelumlaufspindeln (37), die
pneumatisch oder elektrisch angetrieben werden. Die Rahmenkonstruktion
(31) weist Arme (43) auf, welche Zentrierelemente
(35) enthalten. Diese Zentrierelemente (35) dienen
der Positionierung der Heißläuferwechselvorrichtung
auf dem Spritzgießwerkzeug.
Dazu können
die Zentrierelemente auch mit nicht dargestellten Einrastmechanismen
versehen sein, welche der Fixierung der Position dienen. Solange
ein Entnahmevorgang eines Heißläufers stattfindet
oder ein Heißläufer im
Spritzgießwerkzeug positioniert
wird, sind die Einrastmechanismen blockiert. Erst wenn die Transportposition
des Heißläufers in
der Heißläuferwechselvorrichtung
erreicht ist, das heißt,
der Körperschwerpunkt
von Heißläufer und
Heißläuferwechselvorrichtung
unter dem Drehgelenkpunkt liegen, oder im Fall des Einsetzens eines
Heißläufers, die
Verteilervorrichtung auf den Abstandselementen (24) positioniert
ist oder die entsprechende Düsenvorrichtung
in ihrer Aufnahmebohrung positioniert ist, können die Einrastmechanismen wieder
gelöst
werden und die Heißläufervorrichtung zum
Transport freigegeben werden. 8 ist
eine Ansicht der erfindungsgemäßen Heißläuferwechselvorrichtung
von der Spritzgießmaschine
aus gesehen. Die Zentrierelemente (35) greifen in dafür vorgesehene
Halterungen oder Öffnungen
des Spritzgießwerkzeugs
ein.
-
9 ist
eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Heißläuferwechselvorrichtung. Wenn
ein Heißläufer ausgewechselt
werden soll, laufen folgende Verfahrensschritte ab: Das Spritzgießwerkzeug
wird geöffnet,
wobei die rechte Formhälfte (Matritzenseite)
von der linken Formhälfte
wegbewegt wird. Dann wird die Heißläuferwechselvorrichtung auf
der linken Formhälfte
des Spritzgießwerkzeugs
positioniert. Die Heißläuferwechselvorrichtung wird
mittels einer Manipulationsvorrichtung oder Kranvorrichtung in die
vorgesehene Position gebracht. Dann erfolgt die Zentrierung der
Heißläuferwechselvorrichtung
auf der linken Formhälfte
(nach 1) und deren Fixierung.
In der Folge kann die Heißläufervorrichtung
vom Spritzgießwerkzeug
mittels der an der Grundplatte (34) angebrachten Greifelemente
gelöst
werden.
-
In einem nächsten Schritt wird die Auszugsvorrichtung
der Heißläuferwechselvorrichtung
aktiviert und die Heißläufervorrichtung
aus dem Spritzgießwerkzeug
entnommen und über
die Antriebs- und Führungseinheit 36 in
das Innere der Heißläuferwechselvorrichtung
verschoben. Diese Auszugsvorrichtung ist, wie in 6 dargestellt, eine an der Grundplatte
(34) angebrachte Kugelumlaufspindel, welche durch eine
Antriebs- und Führungseinheit (36)
Dann kann die Heißläuferwechselvorrichtung von
der linken Formhälfte
des Spritzgießwerkzeugs entkoppelt
werden und aus dem Arbeitsbereich der Spritzgießmaschine entfernt werden.
Entweder wird die Heißläufervorrichtung
abgelegt, oder einem Reinigungsschritt zugeführt. Die Manipulationsvorrichtung
der Heißläufennrechselvorrichtung
führt dann eine
Schwenk- oder Rotationsbewegung aus. Die Verfahrensschritte laufen
in umgekehrter Reihenfolge ab, wenn eine Heißläufervorrichtung wieder in das Spritzgießwerkzeug
montiert werden soll.
-
- 1
- Spritzgießmaschine
- 2
- Schneckenkolben
- 3
- Plastifizierzylinder
- 4
- Materialtrichter
- 5
- Einzugszone
- 6
- Kompressionszone
- 7
- Dosierbereich
- 8
- Zylinderheizung
- 9
- Kolbenvorrichtung
- 10
- Spritzgießwerkzeug
- 11
- Linke
Formhälfte
- 12
- Rechte
Formhälfte
- 13
- Kavität
- 14
- Kunststoffformteil
- 15
- Ringförmiges Positionierelement
- 16
- Verteilervorrichtung
- 17
- Düsenvorrichtung
- 18
- Gehäuseblock
- 19
- Zufuhrkanal
- 20
- Düseneinsatz
- 21
- Heizelement
- 22
- Wärmeisolierung
- 23
- Heizvorrichtung
- 24
- Abstandselement
- 25
- Spalt
- 26
- Düsenvorrichtung
- 27
- Temperaturfühler
- 28
- Ringförmiges Auflageelement
- 29
- Torpedoförmiger Einsatz
- 30
- Heißläuferwechselvorrichtung
- 31
- Rahmenkonstruktion
- 32
- Schwenkmechanik
- 33
- Aufnahmevorrichtung
- 34
- Grundplatte
- 35
- Zentrierelemente
- 36
- Antriebs-
und Führungseinheit
- 37
- Kugelumlaufspindel
- 38
- Gehäuse
- 39
- Heizelement
- 40
- Rahmen
- 41
- Flanschverbindung
- 42
- Drehgelenkpunkt
- 43
- Arm