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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Heißläufersystem mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 689 21 902
T2 ist eine Spritzgießmaschine
mit einem einzigen Maschinenrahmen bekannt, in dem wenigstens zwei
Formwerkzeuge von einer Mehrzahl von bewegbaren Platten gehalten
werden. Von einer Einspritzeinrichtung wird aufgeschmolzener Kunststoff
der Reihe nach wahlweise in die verschiedenen Formwerkzeuge gefördert. Hierbei
ist der Zufuhrkanal für
die Schmelze in einem Verteilerblock vorgesehen, der in einer bewegbaren Mittelplatte
eingesetzt ist, die auf jeder Seite eine Formhälfte der Formwerkzeuge trägt. In dem
Verteilerblock ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, mittels derer
die Kunststoffschmelze wahlweise zu einer ersten und zu einer zweiten
Form geleitet werden kann. Die bewegbare Mittelplatte wird von Führungsstangen
getragen und weist ein Heißkanalsystem
auf. Bei jeder Öffnungs-
und Schließbewegung
der Formen muss die bewegbare Mittelplatte mit dem Verteilerblock
bewegt werden, wobei sie von der Einspritzeinrichtung bzw. einer
diese versorgenden Plastifiziereinheit abgekoppelt und entfernt
wird.
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Diese
Vorrichtung ist im Betrieb sehr aufwendig, da der Verteilerblock
bei jedem Öffnungs-
bzw. Schließvorgang
mitbewegt werden muss, und so die Verbindung zur Einspritzeinheit
bzw. zur Plastifiziereinheit nicht dauerhaft hergestellt werden
kann. Es muss also eine Abschließvorrichtung für die Einspritzeinheit
und/oder die Plastifiziereinheit vorgesehen werden, um unerwünschtes
Austropfen von heißer Schmelze
zu vermeiden. Auch ist es nicht möglich, mehrere Formwerkzeuge
gleichzeitig zu befüllen, was
insbesondere aufgrund der ständig
steigenden Plastifizierleistung der eingesetzten Plastifiziereinheiten
von Interesse ist. Des weiteren erlaubt es die beschriebene Vorrichtung
nicht, während
des Befüllens
des einen Formenwerkzeugs an dem anderen Formenwerkzeug eventuelle
Instandsetzungs- oder Austauscharbeiten vorzunehmen, da sich beide Formwerkzeuge
innerhalb einer einzigen Schließeinheit
befinden, die bei jedem Einspritzvorgang geöffnet und geschlossen werden
muss.
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Aus
der
DE 41 30 002 C1 ist
eine Verteilerweiche für
Strangpressen und Spritzgießmaschinen bekannt,
mit der es möglich
ist, jeweils ein erstes oder ein zweites angeschlossenes Verarbeitungsaggregat
mit Kunststoffschmelze zu versorgen. Diese Verteilerweiche umfasst
ein Verteilerweichengehäuse
und ein Zulieferaggregat sowie ein senkrecht zur Förderrichtung
des in einem Verbindungskanal des Verteilerweichengehäuses fließenden Kunststoffes verschiebbaren
und in einer Gehäusebohrung
saugenddicht angeordneten Bolzen, der zwei in Verschieberichtung
aufeinanderfolgend angeordnete Durchflusskanäle aufweist, über die
in Abhängigkeit von
der Bolzenstellung jeweils das erste oder das zweite Verarbeitungsaggregat
mit Schmelze beschickt werden kann. Die vorgestellte Verteilerweiche ist
fest mit dem Zulieferaggregat sowie mit den nachfolgenden Verarbeitungsaggregaten
verbunden. Dadurch ist die Verteilerweiche unflexibel in der Handhabung,
insbesondere ergeben sich Schwierigkeiten beim Reinigen der Durchflusskanäle. Außerdem fehlt die
Möglichkeit,
mehrere Formwerkzeuge gleichzeitig zu befüllen.
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Aus
der
DE 21 50 839 A1 ist
eine Mehrformenspritzgießmaschine
bekannt, mit der eine Vielzahl von Formwerkzeugen bedient werden
kann, wobei auch die Möglichkeit
besteht, eines oder mehrere Formwerkzeuge kontinuierlich zu bedienen,
während andere
ausgewechselt werden. Hierzu weist sie drei Schließeinheiten
auf, die auf einer Plattform montiert sind, auf der auch ein Verteilerfuß befestigt
ist. Jede der drei Schließeinheiten
trägt ein
Formwerkzeug. Der Verteilerfuß umfasst
einen beheizbaren Verteiler, der eine Mittelleitung und drei Sekundärleitungen aufweist,
die jeweils über
ein eigenes Ventil bedienbar sind. Die Sekundärleitungen stehen im Zuführungseingriff
mit den Formwerkzeugen. Bei dieser Vorrichtung ist eine starre Anordnung
der Schließeinheiten
vorgegeben.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein flexibel einsetzbares
Heißläufersystem vorzustellen,
das mit verschiedenen Formwerkzeuganordnungen betrieben werden kann,
wobei mehrere Formwerkzeuge entweder gleichzeitig oder aber wahlweise
von einer Einspritzeinheit mit Kunststoffschmelze versorgt werden
können.
Zudem wird großer
Wert auf eine einfache Handhabung sowie gute Reinigungsmöglichkeiten
gelegt.
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Diese
Aufgabe wird von einem Heißläufersystem
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Heißläufersystem dient
dem Transferieren von Schmelze aus einer Einspritzeinheit zu mindestens
zwei Formwerkzeugen, deren beide Formwerkzeughälften in geschlossenem Zustand
jeweils eine Formkavität
bilden, in der ein Formstück
geformt wird. Als Einspritzeinheit können beispielsweise eine Schneckenspritzgießmaschine zum
Einsatz kommen, die sowohl die Plastifizierung des eingefütterten
Kunststoffgranulats als auch das Einspritzen übernimmt, oder eine Kolbeneinspritzeinheit
einer Plastifiziereinheit, die als Compounder ausgebildet sein kann.
In einem Inmoldcompounder können
der Schmelze Zusatzstoffe wie beispielsweise Glasfasern oder Holzspäne zugesetzt
werden, wobei die Schmelze vor dem Einspritzen häufig in einer Kolbeneinspritzeinheit
zwischengespeichert wird.
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Das
Heißläufersystem
weist mindestens eine Verteilereinheit auf, in die die Schmelze
von der Einspritzeinheit eingespeist wird, und die ein Ventilsystem
umfasst, über
das die Schmelze auf die verschiedenen Formwerkzeuge verteilt werden
kann, sowie mindestens zwei temperierbare Heißläuferarme, die in Heißläuferdüsen enden, über die
die Schmelze von der Verteilereinheit zu den Formwerkzeugen geleitet
werden kann. Erfindungsgemäß umfasst
das Heißläufersystem
zudem eine Trägervorrichtung,
die die Heißläuferarme
mit den Heißläuferdüsen und
die Verteilereinheit trägt
und die gegenüber
den Formwerkzeugen verfahrbar und an diese ankoppelbar ausgeführt ist,
und das Ventilsystem der Verteilereinheit ist in zumindest drei
verschiedene Stellungen schaltbar, so dass wahlweise eines der Formwerkzeuge
oder zumindest zwei Formwerkzeuge gleichzeitig mit der Einspritzeinheit
verbindbar sind.
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Durch
das Vorsehen der Trägervorrichtung lässt sich
das Heißläufersystem
sehr flexibel einsetzen, da es einfach von den Formwerkzeugen wegfahrbar
ist. Dies ist beispielsweise beim Anfahren einer Produktionslinie
mit Plastifizier- und Einspritzeinheit, Heißläufersystem und mindestens zwei
Formwerkzeugen von Vorteil, wenn das komplette Heißläufersystem
mit den zumindest beiden Heißläuferarmen
und angekoppelten Dü sen
gereinigt werden muss. Bei der Reinigung, dem sogenannten Freispritzen,
werden durch das Durchleiten von neu zugeführter Schmelze alte Kunststoffreste
ausgespült. Das
Freispritzen erfolgt üblicherweise
solange, bis keine weiteren alten Kunststoffreste in der ausgetragenen
Schmelze vorhanden sind und nur noch neue hochwertige Schmelze nachgeliefert
wird. Durch die Verfahrbarkeit der Trägervorrichtung kann dieses Freispritzen
nicht nur direkt über
die – eventuell
geöffneten – Formwerkzeuge,
sondern auch beabstandet von diesen in einer sogenannten Freispritzposition
in geeignete Aufnahmebehälter
erfolgen. Hierbei kommt auch das Ventilsystem der Verteilereinheit vorteilhaft
zum Einsatz, da wahlweise entweder ein Heißläuferarm mitsamt Düse oder
aber auch die mindestens beiden Heißläuferarme samt Düsen gleichzeitig
gereinigt und freigespritzt werden können.
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Die
Trägervorrichtung
des Heißläufersystems
kann unterschiedlich ausgebildet werden. So ist es beispielsweise
möglich,
eine horizontale Trägerplatte
mit einer vertikalen Trägerplatte
zu verbinden, wobei die horizontale Trägerplatte Mittel zum Verfahren,
wie Rollen oder ähnliches
aufweist, die vertikale Trägerplatte
die horizontale gegenüber
den Formwerkzeugen abschließt
und die Verteilereinheit zwischen horizontaler und vertikaler Trägerplatte
im wesentlichen mittig zu beiden gelagert ist. Die Schmelze wird
von der Einspritzeinheit über
einen bevorzugt horizontalen Zufuhrkanal der Verteilereinheit zugeführt und
in dieser wahlweise aufgeteilt auf die mindestens zwei verschiedenen
Heißläuferarme.
Diese Heißläuferarme
weisen Mittel zum Temperieren, wie ein elektrisch ansteuerbares
Heizband auf, und umfassen beispielsweise parallel zur vertikalen
Trägerplatte
von der Verteilereinheit nach außen verlaufende Heißläuferbalken
auf, die in an der vertikalen Trägerplatte
befestigten Umlenkeinheiten verschieblich gelagert enden. Die verschiebliche
Lagerung beispielsweise in einer Tauchdüse mit Labyrinthdichtung ist
notwendig, um eine Wärmeausdehnung
der Heißläuferbalken
abzufangen. In den Umlenkeinheiten wird die Strömungsrichtung der Schmelze
ein weiteres Mal umgelenkt, so dass diese über die vertikale Trägerplatte
durchsetzende und in Heißläuferdüsen endende
Heißläuferbalken
frontal in die Formwerkzeuge eingespritzt werden kann.
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Die
Trägervorrichtung
kann beispielsweise auch aus einem verfahrbaren Mittelblock bestehen, der
die Verteilereinheit umfasst und eine Strömungsverbindung zwischen dieser
und der Einspritzeinheit herstellt, und an den im wesentlichen rechtwinklig aus gebildete
Heißläuferarme
mit Heißläuferdüsen angeflanscht
sind, die den Einspritzdüsen
der Formwerkzeuge führen,
wo sie durch eine entsprechend gewählte Düsenform automatisch justiert
werden. Ein ausreichender Anpressdruck kann beispielsweise durch
einen Verriegelungs- bzw. Anpressmechanismus zwischen den einzelnen
Heißläuferdüsen und
den mindestens zwei Formwerkzeugen aufgebracht werden.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Trägervorrichtung
unabhängig
von den Formwerkzeugen und/oder von der Einspritzeinheit verfahrbar
ist, da man dadurch bei allen Einrichtungsarbeiten und insbesondere
beim Inbetriebnehmen einer Produktionslinie flexibel ist und die
einzelnen Einheiten jeweils separat voneinander bedienen kann.
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Vorteilhafterweise
wird eine Führungsvorrichtung
vorgesehen, auf der die Trägervorrichtung geführt verfahren
werden kann, und die beispielsweise als eine Art Schienensystem
ausgebildet sein kann. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Verfahrbewegung
der Trägervorrichtung
exakt und formschlüssig
erfolgt, so dass sie im Einspritzprozess korrekt mit der Einspritzeinheit
und dem bzw. den Formwerkzeugen koppelt.
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Das
Heißläufersystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann mit einer einzigen Schließeinheit, an der mindestens
zwei Formwerkzeuge vorgesehen sind, eingesetzt werden. Diese Formwerkzeuge
können
parallel zwischen zwei Formaufspannplatten dieser Schließeinheit
vorgesehen sein, jede Formaufspannplatte der Schließeinheit
trägt also
mindestens zwei Formwerkzeughälften,
die mit den Formwerkzeughälften
der gegenüberliegenden
Formaufspannplatte jeweils eine Formkavität bilden. Es ist aber auch
möglich,
die mindestens zwei Formwerkzeuge in Etagen-Anordnung innerhalb
einer Schließeinheit vorzusehen.
Bei dieser Anordnung ist eine Art Mittelplatte erforderlich, die
jeweils eine Formwerkzeughälfte
des ersten und zweiten Formwerkzeuges trägt.
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Generell
ist es aber auch möglich,
mit dem erfindungsgemäßen Heißläufersystem
mindestens zwei Formwerkzeuge zu versorgen, die in mindestens zwei
separaten Schließeinheiten
angeordnet sind. Hierbei können
die mindestens zwei separaten Schließeinheiten jeweils ein Formwerkzeug
tragen oder aber wieder jeweils mindestens zwei Formwerkzeuge in
Parallel- oder Etagen-Anordnung aufweisen. Der Vorteil bei der Verwendung
von mindestens zwei separaten Schließeinheiten liegt darin, dass
an einer separaten Schließeinheit
Wartungs- und Umrüstarbeiten
ausgeführt
werden können,
während
mit der anderen Schließeinheit
kontinuierlich weiterproduziert wird. Diese zeitsparende und effektive
Produktionsweise wird durch den Einsatz des Ventilsystems der Verteilereinheit
des Heißläufersystems möglich.
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Die
Trägervorrichtung
wird vorteilhaft außerhalb
der einen oder mehreren Schließeinheiten
angeordnet, was ihre separate Bedienbarkeit und die Flexibilität der Anordnung
noch weiter erhöht,
da so keine feste Kopplung mit der oder den Schließeinheiten
vorliegt, sondern diese nur im Bedarfsfall, also beispielsweise
während
eines Einspritzvorganges, hergestellt werden kann.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Trägervorrichtung im wesentlichen
parallel zur Bewegung der Formwerkzeuge verfahrbar. Die Bewegung
der Formwerkzeuge entspricht üblicherweise
der Öffnungs-
und Schließbewegung
der sie tragenden Schließeinheiten,
so dass die Trägervorrichtung
entlang dieser Richtung an das Formwerkzeug herangeführt und
angekoppelt wird. Die Ankopplung kann hierbei unmittelbar an den Formwerkzeugen
bzw. jeweils einer Formwerkzeughälfte
erfolgen oder aber mittelbar die die Formwerkzeughälfte tragende
Formaufspannplatte, wobei man bevorzugt an die feststehende Formaufspannplatte koppelt.
Im Fall der parallelen Verfahrbewegung wird die Einspritzeinheit
gewöhnlich
in der Verlängerung dieser
Richtung auf der dem Formwerkzeug abgewandten Seite der Trägervorrichtung
angeordnet sein.
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Es
besteht aber auch die Möglichkeit,
die Trägervorrichtung
im wesentlichen senkrecht zur Formwerkzeugbewegungsrichtung verfahrbar
anzuordnen. Diese Ausgestaltung ist beispielsweise bei der Versorgung
von mindestens zwei Formwerkzeugen, die in Etagen-Anordnung in einer
Schließeinheit gehaltert
sind, von Vorteil. Hier wird die Trägervorrichtung des Heißläufersystems
erst nach erfolgtem Schließen
der Schließeinheit
von der Seite an die Formwerkzeuge bzw. jeweils eine Formwerkzeughälfte herangefahren
und koppelt an diese. Aus Gründen
eines bezüglich
der Schließkraft
gleichmäßigen Einspritzen
ist es in diesem Fall von Vorteil, wenn die jeweils kontaktierten
Formwerkzeughälften selbst
noch einen, möglicherweise
temperierbaren Einspritzkanal aufweisen, so dass gewährleistet
ist, dass die Schmelze im wesentlichen mittig in die von den Formwerkzeughälften gebildeten
Formkavitäten eintritt.
Die Heißläuferdüsen koppeln
an diese Einspritzkanäle.
Bei dieser Ausgestaltungsform kann es vorgesehen sein, dass auch
die Einspritzeinheit senkrecht zur Formwerkzeugbewegungsrichtung verfahrbar
ist.
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Generell
ist es vorteilhaft, die Führungsvorrichtung
für die
Trägervorrichtung
des Heißläufersystems
auf einem Maschinenbett der Einspritzeinheit anzuordnen, da so vorhandene
Ressourcen optimal genutzt werden können. Besonders bevorzugt wird eine
gemeinsame Führungsvorrichtung
sowohl für die
Einspritzeinheit als auch für
die Trägervorrichtung vorgesehen.
In diesem Fall bietet es sich an, die Trägervorrichtung während des
Betriebs mit der Einspritzeinheit beispielsweise über entfernbare
Schellen oder Schrauben zu verbinden, und mit dieser gemeinsam zu
verfahren. Hierdurch gestaltet sich die Handhabung während der
Produktion besonders einfach, da das Heißläufersystem und die Einspritzeinheit
eine Einheit bilden, die gegen die Formwerkzeuge verfahrbar ist,
und dort während
des Produktionszyklus möglichst
angekoppelt bleibt.
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Für Einrichtungsarbeiten
bei der Inbetriebnahme und ähnliche
Vorgänge
ist es dennoch von Vorteil, eine eigene hydraulische oder elektrische
Antriebseinheit für
das Verfahren der Trägervorrichtung vorzusehen.
Zur Bedienung dieser Antriebseinheit kann entweder ein eigenes Bedienmanual
vorgesehen sein, bevorzugt aber wird diese Funktion von einer Bedieneinheit
der Einspritzeinheit zu bedienen sein.
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Eine
Kopplung der Trägervorrichtung
mit den Formwerkzeugen, die einen gewissen für den Einspritzvorgang erforderlichen
Anpressdruck zwischen den Heißläuferdüsen und
den Formwerkzeugen aufbringt ist während des Einspritzvorgangs
notwendig, um ein präzises
Einspritzen zu gewährleisten.
Vorteilhaft werden hierfür
ansteuerbare Verriegelungs- oder Spannelemente vorgesehen. Diese
Verriegelungs- oder Spannelemente werden bevorzugt hydraulisch elektrisch
oder mechanisch angesteuert, die Bedienung kann wiederum bevorzugt über eine Bedieneinheit
der Einspritzeinheit erfolgen. Derartige Verriegelungs- oder Spannelemente
sind beispielsweise von Formwerkzeugwechseleinrichtungen bekannt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
sind die Verriegelungs- oder Spannelemente an der oder den Formwerkzeugaufspannplatten
der einen oder mehreren Schließeinheiten
vor gesehen, die jeweils mindestens eine Formwerkzeughälfte der
mindestens zwei Formwerkzeuge tragen. Besonders vorteilhaft ist
es hierbei, das Andocken der Trägervorrichtung an
die festen Formwerkzeugaufspannplatten vorzusehen, da hierdurch
eine stärkere
und häufigere
Bewegung der Trägervorrichtung
und der zumindest während
des Einspritzvorganges an diese angekoppelten Einspritzeinheit vermieden
wird.
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Die
Verriegelungs- oder Spannelemente können aber auch direkt and den
Formwerkzeughälften
vorgesehen sein, was insbesondere bei einem seitlichen Andocken
der Trägervorrichtung
an die Formwerkzeuge, beispielsweise bei einer Etagen-Anordnung
dieser, von Vorteil sein kann. Ebenso ist es möglich, die Verriegelungs- oder
Spannelemente an der Trägervorrichtung
anzubringen, so dass sie mit in den Formwerkzeugen oder den Formaufspannplatten
vorhandenen Gegenstücken
koppeln können.
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Das
Ventilsystem des erfindungsgemäßen Heißläufersystems
ist vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass es einen in seiner
Axialrichtung verschieblich und dichtend gelagerten Multifunktionsbolzen
umfasst, der durch Verschieben in verschiedene axial beabstandete
Stellungen schaltbar ist, die wahlweise eine Strömungsverbindung zwischen einem Zufuhrkanal
von der Einspritzeinheit mit einem oder mehreren der Heißläuferarme
herstellen, über
die die Schmelze dann in eines oder mehrere der mindestens zwei
Formwerkzeuge geleitet wird. Dieser Multifunktionsbolzen ist bevorzugt
senkrecht zu dem Zufuhrkanal der Schmelze verfahrbar. Die Strömungsverbindung
zwischen dem Zufuhrkanal und dem bzw. den Kanälen der Heißläuferarme erfolgt bevorzugt senkrecht
zu seiner Längsachse
und kann beispielsweise durch eine Ausnehmung entlang des Umfangs des
Bolzens gebildet werden, oder aber auch durch in den Bolzen eingearbeitete
Verbindungsbohrungen. Je nachdem, in welcher axialen Position sich
der Multifunktionsbolzen befindet, können so wahlweise nur ein Formwerkzeug
oder aber mehrere Formwerkzeuge gleichzeitig mit Schmelze von der
Einspritzeinheit befüllt
werden.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
ist der Multifunktionsbolzen in eine weitere Stellung, die sogenannte
Freispritzstellung schaltbar, in der eine direkte Strömungsverbindung
zwischen dem Zufuhrkanal der Einspritzeinheit und einem Depot oder
einem Auffangbehälter
herstellbar ist. Beim Anfahren einer Einspritzeinheit ist die anfänglich produzierte Schmelze üblicherweise
qualitativ we niger hochwertig, da das System noch nicht eingefahren
ist, so dass diese Schmelze nicht verarbeitet, sondern sofort über die
Freispritzstellung entsorgt wird. Der Vorteil hierbei ist, dass
die Schmelze entladen wird ohne die Heißläuferarme zu passieren, so dass
diese keine zusätzliche
Verschmutzung erfahren. In der Freispritzstellung ist der Multifunktionsbolzen
bevorzugt in einer axialen Endstellung, und eine Bohrung durchsetzt
ihn, die den Zufuhrkanal in dieser Stellung durch den Multifunktionsbolzen
nach unten ins Freie an eine Stirnfläche des Bolzens führt. Unter
dieser Stirnfläche
wird dann der Auffangbehälter
vorgesehen. Hierbei ist es vorteilhaft, die Bewegungsrichtung des
Multifunktionsbolzens im wesentlichen senkrecht vorzusehen, so dass
die Schmelze aufgrund der Schwerkraft von der Stirnfläche des
Bolzens in den Auffangbehälter
gelangt. Vorteilhafterweise ist in der Trägervorrichtung im Bereich des
Multifunktionsbolzens eine Ausnehmung vorgesehen, so dass der Auffangbehälter im
Bereich des Maschinenbettes vorgesehen werden kann.
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Zum
Verfahren des Multifunktionsbolzens können elektrische, hydraulische
oder mechanische Mittel vorgesehen sein, seine Ansteuerung erfolgt bevorzugt über das
Bedienmanual der Einspritzeinheit, wobei jedoch auch ein separates
Bedienmanual vorgesehen sein kann. Um den Multifunktionsbolzen exakt
in die verschiedenen Schaltstellungen verfahren zu können, ist
vorteilhafterweise ein Wegaufnehmersystem vorgesehen, um seine Lage
exakt zu bestimmen. Zusätzlich
kann zum Erreichen einer noch höheren
Lagepräzision
ein Riegelsystem verwendet werden.
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Die
Verteilereinheit ist bevorzugt regelbar temperierbar ausgebildet,
so dass es zu keiner stärkeren
Abkühlung
der Schmelze während
des Durchtritts durch die Verteilereinheit kommen kann. Diese Temperierung
erfolgt vorteilhafterweise elektrisch. Der Multifunktionsbolzen
selbst ist spritzdicht in der Verteilereinheit gelagert, wobei hier
bevorzugt Labyrinthdichtungen zum Einsatz kommen. Um den Verschleiß aufgrund
der Bewegung zwischen Multifunktionsbolzen und Verteilergehäuse zu minimieren, kommen
spezielle Materialpaarungen und Verschleißeinsätze zum Einsatz.
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Ein
alternatives Heißläufersystem
zum Transferieren von Schmelze von einer Einspritzeinheit einer
Spritzgießmaschine
oder eines Spritzgieß-Compounders
zu mindestens zwei Formwerkzeugen umfasst eine mindestens Verteilereinheit zum
Verteilen der Schmelze auf die verschiedenen Formwerkzeuge und mindestens
zwei temperierbare Heißläuferarme, über die
die Schmelze von der Verteilereinheit zu den Formwerkzeugen geleitet
wird, und weist eine Trägervorrichtung
auf, die die Heißläuferarme
und die Verteilereinheit trägt
und die an die Formwerkzeuge ankoppelbar ausgeführt ist, wobei die mindestens
zwei Formwerkzeuge von getrennt ansteuerbaren und betätigbaren
Schließeinheiten
getragen werden.
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Generell
ist es auch möglich,
ein erfindungsgemäßes Heißläufersystem
derart auszugestalten, dass mehrere Verteilereinheiten vorgesehen
werden, über
die beispielsweise auch vier und mehr Formwerkzeuge wahlweise wechselweise
oder gleichzeitig mit Schmelze versorgt werden können. Im Fall von vier Formwerkzeugen
wären beispielsweise
drei Verteilereinheiten mit zwischengeschalteten Heißläuferarmen
vorzusehen.
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Eine
besonders bevorzugte Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung
soll anhand der folgenden Figuren noch näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine
Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Heißläufersystem schematisch in der
Draufsicht mit Formaufspannplatten und Einspritzeinheit,
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2 eine
schematische Schnittdarstellung entlang der Linie A-A des Heißläufersystems
gemäß 1,
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3 die
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Heißläufersystems
gemäß 1 in
teils durchbrochen dargestellter Frontalansicht, und
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4 das
Ventilsystem einer Verteilereinheit mit Multifunktionsbolzen gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Stellungen sowohl im
Quer- als auch im Längsschnitt.
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In
der 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heißläufersystems 1 dargestellt. Das
Heißläufersystem 1 besteht
aus einer Trägervorrichtung 2 mit
einer horizontalen Trägerplatte 4 und einer
vertikalen Trägerplatte 6,
die am vorderen Rand der horizontalen Trägerplatte 4 im rechten
Winkel an diese angefügt
ist. In 2 ist die Trägervorrichtung 2 im
Schnitt entlang der Linie A-A dargestellt. Die Trägervorrichtung 2 ist
auf einer Linearführung 8 geführt, die
beispielsweise nach Art von Schienen aus gebildet sein kann. Auf
der Trägervorrichtung 2 ist
mittig an der vertikalen Trägerplatte 6 eine
Verteilereinheit 20 angeordnet, die ein Verteilergehäuse 22 und
ein Ventilsystem in Form eines Multifunktionsbolzens 24 umfasst.
Von dieser Verteilereinheit 20 führen Heißläuferarme 10 mit Heißläuferdüsen 16 zu
nicht näher dargestellten
Formwerkzeughälften.
Die Heißläuferarme 10 umfassen
Heißläuferbalken 15 die
von der Verteilereinheit 20 zu Umlenkvorrichtungen 12 führen, die
an der vertikalen Trägerplatte 6 gehaltert
sind und eine Umlenkung der Schmelzeströmungsrichtung um etwa 90 Grad
bewirken. Die Heißläuferbalken 15 sind
an der Umlenkvorrichtung 12 bevorzugt über spritzdichte, verschiebbare
Verbindungen in dieser gelagert, um der Wärmeausdehnung der Heißläuferbalken 15 Rechnung
zu tragen. Dies geschieht bevorzugt über eine Tauchdüse 14.
Die Umlenkvorrichtung 12 leitet die Schmelze in Heißläuferarme 15', die in den
Heißläuferdüsen 16 enden.
Die Heißläuferarme 10 bzw.
ihre Bestandteile sind jeweils temperierbar ausgeführt, wobei
die Temperierung bevorzugt elektrisch erfolgt. Die Heißläuferdüsen 16 koppeln
an eine Einspritzdüse
einer nicht näher
dargestellten Formwerkzeughälfte,
die von einer festen Formaufspannplatte 40 getragen wird.
Zwischen den festen Formaufspannplatten 40 und der Trägervorrichtung 2 sind
Abstandshalter 42 vorgesehen, um den Aufprall beim Ankoppeln
der Trägervorrichtung 2 an
die Formwerkzeuge zu dämpfen
und eine exakte Positionierung zu gewährleisten.
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Das
erfindungsgemäße Heißläufersystem 1 wird
von einer Einspritzeinheit 30, die auf einem Maschinenbett 36 entlang
der Linearführungen 8 verfahrbar
angeordnet ist, mit aufgeschmolzenem Kunststoffmaterial gespeist.
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wird ein Düsenkopf 32 der
Einspritzeinheit 30 über
ein Verbindungsglied 34 mit der Verteilereinheit 20 des
Heißläufersystems 1 verbunden,
wobei eine Strömungsverbindung
zwischen der Einspritzeinheit 30 und dem Ventilsystem der
Verteilereinheit 20 hergestellt wird. Diese Verbindung
kann beispielsweise über
nicht näher
dargestellte Schellen oder Schrauben erfolgen. Zusätzlich können weitere Verbindungen
zwischen der verfahrbaren Einspritzeinheit 30 und dem Heißläufersystem 1 vorgesehen werden,
so dass Einspritzeinheit und Heißläufersystem während der
Produktion gemeinsam verfahrbar sind.
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In 3 ist
das Heißläufersystem 1 gemäß 1 in
der Frontalansicht durchbrochen dargestellt. Das Heißläufersystem 1 ist
auf der Linearführung 8 auf
dem Maschinenbett 36 der Einspritzeinheit 30 geführt. Die
horizontale Trägerplatte 4 weist
im Bereich der Verteilereinheit 20 eine Ausnehmung 5 auf,
durch die der im Verteilergehäuse 22 gelagerte
Multifunktionsbolzen 24 geführt werden kann. Der Multifunktionsbolzen 24 wird
durch eine Ansteuerhydraulik 26 axial verfahren und so
in die verschiedenen, entlang seiner Längserstreckung angeordneten
Arbeitsstellungen verfahren. Die Heißläuferdüsen 16 sind nur schematisch
dargestellt. An den Formaufspannplatten 40 sind ansteuerbare
Verriegelungs- oder Spannelemente 44 angebracht, mittels
derer das Heißläufersystem 1 fest
mit den nicht dargestellten Formwerkzeugen bzw. den Formaufspannplatten 40 verbindbar
ist. In 3 sind nur zwei Verriegelungselemente 44 pro
Formaufspannplatte 40 vorgestellt, es können aber beispielsweise auch
vier Verriegelungselemente 44 vorgesehen sein, die symmetrisch
zu den Heißläuferdüsen 16 angreifen.
Alternativ können auch
nur die Heißläuferdüsen 16 von
den Verriegelungs- beziehungsweise Spannelementen 44 erfasst werden
und so die feste Verbindung zwischen Formwerkzeughälfte beziehungsweise
Formaufspannplatte 40 auf der einen Seite und dem Heißläufersystem 1 auf
der anderen Seite hergestellt werden.
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In 4A-D
sind Schnittdarstellungen durch die Verteilereinheit 20 senkrecht
zu einer Längsachse
des Multifunktionsbolzens 24 mit verschiedenen Arbeitsstellungen
desselben gezeigt. Die Schnitte erfolgen auf der Höhe von einem
Zufuhrkanal 33 und Auslasskanälen 11, wobei der
Zufuhrkanal 33 Schmelze von der Einspritzeinheit 30 zu
der Verteilereinheit 20 führt, und die Auslasskanäle 11 durch
die Verteilereinheit 20 eine Strömungsverbindung mit den Heißläuferarmen 10 herstellen.
Die Teildarstellung A zeigt den Multifunktionsbolzen 24 in
einer Stellung, in der er zwei Formwerkzeuge gleichzeitig mit Schmelze
von der Einspritzeinheit 30 versorgen kann. In der Teildarstellung
B befindet sich der Multifunktionsbolzen 24 in einer Stellung,
die durch Verschieben des Multifunktionsbolzens 24 senkrecht
zur Zeichenebene erreicht wird, und in der nur ein linkes Formwerkzeug
mit Schmelze versorgt werden kann. Analog befindet sich der Multifunktionsbolzen 24 in der
Teildarstellung C in einer Stellung, in der nur ein rechtes Formwerkzeug
mit Schmelze gespeist wird. In der Teildarstellung D befindet sich
der Multifunktionsbolzen 24 in einer sogenannten Freispritzstellung,
in der die Schmelze aus dem Zufuhrkanal 33 durch eine Bohrung 25 geführt wird,
die an einer Stirnseite des Multifunktionsbolzen 24 endet.
Dies ist in Teildarstellung E in einem partiellen Längsschnitt durch
der Verteilereinheit 20 mit dem Multifunktionsbolzen 24 in
der Freispritzstellung nochmals dargestellt. In dieser Stellung
wird die von der Einspritzeinheit 30 über den Zufuhrkanal 33 zugeführte Schmelze über die
Bohrung 25 aus dem Multifunktionsbolzen 24 herausgeleitet
und durch die Ausnehmung 5 in der horizontalen Trägerplatte 4 bevorzugt
in einen nicht dargestellten Auffangbehälter ausgestoßen. Diese
Freispritzposition ist besonders günstig beim Anfahren einer Einspritzeinheit 30 einzusetzen,
um Schmelze geringerer Qualität,
wie sie zu Beginn des Anfahrprozesses produziert wird, auszustoßen ohne die
Kanäle
der Heißläuferarme 10 zu
passieren. Die Verteilereinheit 20 weist eine elektrisch
regelbare Beheizung auf, die in den Figuren nicht dargestellt ist.
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Im
Betrieb wird ein erfindungsgemäßes Heißläufersystem 1 bevorzugt über eine
eigene, nicht näher
dargestellte Antriebseinheit der Trägervorrichtung 2 auf
der Linearführung 8 derart
verfahren, dass es mit der Einspritzeinheit 30 beziehungsweise
deren Düsenkopf 32 gekoppelt
werden kann. Sofern es sich bei dieser Kopplung um eine feste Verbindung,
beispielsweise über
eine Klemmkopplung handelt, kann es ausreichend sein, keine eigene
Antriebseinheit für
die Trägervorrichtung 2 vorzusehen, und
die notwendigen Verfahrbewegungen während des Einrichtvorgangs
der Produktionslinie von Hand vorzunehmen. Während des Dauerbetriebs wird
das Verfahren des Heißläufersystems 1 von
der nicht näher
dargestellten Antriebseinheit der fest mit diesem gekoppelten Einspritzeinheit 30 übernommen.
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Beim
Anfahren einer Produktionslinie mit mindestens zwei an einer oder
mehreren Schließeinheiten
gelagerten Formwerkzeugen, einem Heißläufersystem 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung, der mit einer Einspritzeinheit 30 gekoppelt
ist, muss zuerst eine nicht näher
dargestellte Plastifiziereinheit, die mit der Einspritzeinheit 30 zusammenwirkt,
angefahren werden. Bei der Einspritzeinheit 30 kann es sich
entweder um eine Schneckeneinspritzeinheit handeln, bei der Plastifizierung
und Einspritzvorrichtung kombiniert sind oder aber auch um eine
von der Plastifiziereinheit gespeiste, separate Kolben- oder ähnliche
Einspritzeinheit. Zum Ausstoßen
der beim Anfahren der Plastifiziereinheit produzierten Schmelze
geringer Qualität
wird der Multifunktionsbolzen 24 des Ventilsystems der
Verteilereinheit 20 in die Freispritzstellung gemäß den 4 D
und E gebracht, wodurch die minderwertige Schmelze aus der Bohrung 25 in
der unteren Stirnfläche
des Multifunktionsbolzens 24 unter Einwirkung der Schwerkraft
durch die Ausnehmung 5 in der horizontalen Trägerplatte 4 in
einen dort im Bereich des Maschinenbettes 36 vorzusehenden
Auffangbehälter
ausgestoßen
wird. Die Einspritzein heit 30 mit der angekoppelten Trägervorrichtung 2 befindet
sich zu diesem Zeitpunkt noch in einer hinteren, von den Formaufspannplatten 40 entfernten
Position.
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Sobald
Schmelze ausreichend guter Qualität produziert wird, wird das
Ventilsystem der Verteilereinheit 20 umgestellt, so dass
entweder einer oder beide Heißläuferarme 10 mit
Schmelze versorgt werden. Hierzu wird der Multifunktionsbolzen 24 in
eine der Stellungen gemäß 4A,
B oder C gebracht. Bevorzugt befindet er sich in der Stellung gemäß 4A.
Diese Stellung erlaubt es, beide Heißläuferarme 10 gleichzeitig
mit neuer Schmelze zu durchspülen,
wodurch in den Heißläuferarmen 10 verbliebene
Schmelze vorheriger Produktionszyklen durch die Heißläuferdüsen 16 ausgestoßen wird.
Da sich hierbei die Trägervorrichtung 2 und
die Einspritzeinheit 30 noch in einer gemäß dem Pfeil
in 1 von den Formwerkzeugen zurückgesetzten Position befinden,
können
die zu diesem Zeitpunkt bereits beheizten Heißläuferarme 10 mit den
Heißläuferbalken 15, 15' und den bevorzugt
ebenfalls beheizten Umlenkvorrichtungen 12 die durch die
nachströmende neue
Schmelze ausgestoßene
verunreinigte beziehungsweise alte Schmelze in nicht dargestellte
Auffangbehälter
ausbringen, die unter den Heißläuferdüsen 16 vorzusehen
sind. Sobald aus den Heißläuferdüsen 16 Schmelze
gewünschter
Qualität
austritt, wird die Einspritzeinheit 30 mit der Trägervorrichtung 2 des
Heißläufersystems 1 in
Richtung der Formwerkzeuge verfahren. Hier kommt die Trägervorrichtung 2 über ihre
vertikale Trägerplatte 6 an
den Abstandshaltern 42 zur Anlage, die für eine exakte
Positionierung gegenüber
den Formaufspannplatten 40 sorgen. Sobald die korrekte
Position erreicht ist, werden die an den Formaufspannplatten 40 angebrachten
Verriegelungs- beziehungsweise Spannelemente 44 angesteuert,
und zwischen den Heißläuferdüsen 16 und
den Formwerkzeugen wird eine Verbindung hergestellt, die die notwendige
Anpresskraft aufbringt, die während
der Dauerproduktion zwischen den Heißläuferdüsen 16 und den nicht
dargestellten Formwerkzeugdüsen
gewährleistet
sein muss. Die nicht näher
dargestellten Betätigungsmittel
für die Verriegelungs-
beziehungsweise Spannelemente 44 sind vorzugsweise hydraulisch
oder mechanisch.
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Sobald
eine ausreichend feste Verbindung zwischen der Einspritzeinheit 30,
dem Heißläufersystem 1 und
den mindestens zwei Formwerkzeugen hergestellt ist, kann die Dauerproduktion
beginnen.
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Diese
Dauerproduktion kann aufgrund des erfindungsgemäßen Heißläufersystems äußerst flexibel
erfolgen, so kann beispielsweise nur ein Formwerkzeug durchgehend
befüllt
werden, wobei sich der Multifunktionsbolzen 24 der Verteilereinheit 20 in einer
der beiden Stellungen gemäß 4B oder
C befindet. Dies hat den Vorteil, dass im Falle von an zwei verschiedenen,
separat ansteuerbaren Schließeinheiten
angebrachten Formwerkzeugen an derjenigen Schließeinheit, die das nicht befüllte Formwerkzeug
trägt,
Wartungs- oder Formwerkzeugwechselarbeiten durchgeführt werden
können,
während
die Produktion mit dem zweiten Formwerkzeug, das von einer weiteren
Schließeinheit
gehaltert wird, durchgängig
läuft.
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Alternativ
können
zwei Formwerkzeuge nach dem sogenannten Tandem-Prinzip befüllt werden. Nach
jedem Einspritzen in ein erstes Formwerkzeug wird der Multifunktionsbolzen 24 derart
geschaltet, dass das jeweils andere Formwerkzeug befüllt wird. Es
erfolgt also ein ständiger
Wechsel zwischen den Stellungen des Multifunktionsbolzens gemäß den 4B und
C. Bei der Verwendung von zwei separaten Schließeinheiten kann somit während des
Spritzens eines Werkstücks
in einem Formwerkzeug das zuvor in dem anderen Formwerkzeug gespritzte Werkstück abgekühlt und
entnommen werden.
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Ebenso
ist es durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Heißläufersystems 1 mit
der Verteilereinheit 20 möglich, mehrere Formwerkzeuge gleichzeitig
zu befüllen,
wobei sich der Multifunktionsbolzen 24 in der Stellung
gemäß 4A befindet. Dies
ist insbesondere dann von Vorteil, wenn beide Formwerkzeuge von
einer einzigen Schließeinheit getragen
werden, oder wenn es sich um ein sogenanntes Etagenwerkzeug handelt.
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Durch
den Einsatz des erfindungsgemäßen Heißläufersystems 1 lässt sich
somit die Produktion von Werkstücken
in Formwerkzeugen besonders flexibel gestalten, da vielfältige Varianten
bezüglich
der räumlichen
Positionierung der mindestens zwei Formwerkzeuge sowie der Einspritzreihenfolge
in diese bestehen. Zudem ist die Anordnung aufgrund des modularen
Aufbaus des Heißläufersystems
einfach in der Handhabung und durch verschiedene Freispritzvarianten
effektiv zu spülen.
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- 1
- Heißläufersystem
- 2
- Trägervorrichtung
- 4
- horizontale
Trägerplatte
- 5
- Ausnehmung
- 6
- vertikale
Trägerplatte
- 8
- Linearführung
- 10
- Heißläuferarm
- 11
- Auslasskanal
- 12
- Umlenkvorrichtung
- 14
- Tauchdüse
- 15,
15'
- Heißläuferbalken
- 16
- Heißläuferdüse
- 20
- Verteilereinheit
- 22
- Verteilergehäuse
- 24
- Multifunktionsbolzen
- 25
- Bohrung
- 26
- Ansteuerhydraulik
- 30
- Einspritzeinheit
- 32
- Düsenkopf
- 33
- Zufuhrkanal
- 34
- Verbindungsglied
- 36
- Maschinenbett
- 38
- Linearführung
- 40
- feste
Formwerkzeugaufspannplatte
- 42
- Abstandshalter
- 44
- Spannelemente