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Spritzgießmaschine für die Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe
Zusatz zum Patent: 1 150 799 Die Erfindung bezieht sich auf eine nach Patent 1150799
ausgebildete Spritzgießmaschine für die Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe,
bei der die in einem Kranz angeordneten, mit Schließ- und Öffnungsvorrichtungen
für die Spritzgießformen versehenen Spritzgießformerträger ortsfest sind und die
Formen über ein innerhalb des Kranzes bewegliches Organ des Kunststoff-Spritzaggregats
nacheinander mit dem plastifizierten Spritzgut unter Druck gefüllt werden.
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Bei der Spritzgießmaschine nach dem Hauptpatent ist das gesamte,
aus der Plastifizierpresse und dem mit dieser verbundenen Spritzkopf bestehende
Spritzaggregat innerhalb des Kranzes der ortsfesten Formenträger angeordnet. Dabei
wird das ganze Spritzaggregat gegenüber den feststehenden Formenträgerr gedreht,
um den Spritzkopf nacheinander an die nach dem Innern des Kranzes weisenden Einspritzöffnungen
der auf ihren Trägern befestigten Formen anzusetzen.
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Die Vorteile einer ortsfesten Anordnung der Spritzgießformen gegenüber
den üblichen Anordnungen mit drehbarem Formenkranz und feststehendem Spritzaggregat,
bei denen die Formen schrittweise vor das Spritzaggregat geführt werden, sind im
wesentlichen folgende: a) Bei einer größeren Zahl von Formen ist das Gewicht des
Spritzaggregates geringer als das des Formenträgerkranzes, so daß der Arbeitsaufwand
für das absatzweise Beschleunigen und Verzögern bei Bewegung des Spritzaggregates
gegenüber den feststehenden Formen geringer ist, als wenn die große Masse des gesamten
Formenträgerkranzes mit den Formen gegenüber der Spritzeinheit bewegt wird. b) Die
Steuerung der Mechanismen zum Schließen und Öffnen der Formen bzw. zum Auswerfen
der fertigen Formteile kann bei fester Anordnung der Formenträger erheblich vereinfacht
werden. c) Sowohl ein Formenwechsel als auch Instandhaltungsarbeiten an einzelnen
Formenträgern lassen sich leicht während des Betriebs der Presse durchführen, ohne
die Weiterbenutzung der übrigen Formen zu hindern.
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Die vorliegende Zusatzanmeldung bezieht sich auf eine Weiterentwicklung
der Spritzgießmaschine nach dem Hauptpatent. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die
dort beschriebene Spritzgießmaschine mit einem Kranz ortsfest angeordneter Spritzgießformen,
die über ein innerhalb des Kranzes bewegliches Organ
des Spritzaggregates nacheinander
unter Druck gefüllt werden, zu vereinfachen, insbesondere das Gewicht der absatzweise
zu bewegenden Bauteile der Maschine noch weiter zu verringern.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf der Überlegung, daß sich erhitzte
thermoplastische Kunststoffe, wenn sie das Plastifizieraggregat verlassen, wie hochviskose
Flüssigkeiten verhalten und es möglich sein muß, diese heißen Massen mit dem Druck,
den das Plastifizieraggregat erzeugt, aus einem feststehenden Pressenteil über ein
bewegliches Einspritzsystem in die Spritzgießform hineinzudrücken.
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Unter Ausnutzung dieser Erkenntnis wird erfindungsgemäß der im wesentlichen
aus der Plastifizierpresse bestehende Hauptteil des Spritzaggregates ortsfest angeordnet
und nur ein das Spritzgut den einzelnen Formen zuführendes Verteilerorgan innerhalb
des Spritzformenkrauzes bewegt, vorzugsweise um dessen Achse gedreht.
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Ein derartiges Verteilerorgan läßt sich verhältnismäßig leicht, d.
h. mit kleiner träger Masse ausführen. Die schweren Teile des Spritzaggregates,
z. B. der Plastifizierungszylinder, eine Schnecke, deren Antrieb und der Einfülltrichter,
sind ortsfest angeordnet und damit auch während des Betriebes der Maschine bequem
zugänglich. Die Bauweise der gesamten Spritzgießmaschine ist besonders gedrungen.
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Am kleinsten sind die beim Übergang von einer Spritzgießform zur
folgenden zu beschleunigenden und wieder zu verzögernden trägen Massen, wenn mit
dem ortsfesten Hauptteil des Spritzaggregates ein zumindest angenähert im Mittelpunkt
des Spritzgießformenkranzes angeordneter Spritzgutverteiler verbunden
ist,
der ein drehbares Verteilerorgan enthält, das vom Verteiler zu den einzelnen Formen
führende Spritzgutkanäle nacheinander mit dem Hauptteil des Spritzaggregates verbindet.
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Bei einer solchen Ausführung der erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine
ist lediglich das beispielsweise als Drehschieber ausgebildete Spritzgutverteilerorgan
absatzweise zu drehen, um zum Füllen der einzelnen Spritzgießformen diese nacheinander
mit dem Hauptteil des Spritzaggregates zu verbinden.
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Eine derartige Verteilung des Spritzgutes über mehrere, jeweils einer
Spritzform zugeordnete Kanäle ist jedoch für eine Reihe von thermoplastischen Kunststoffen
nicht immer ohne Nachteil verwendbar, weil die in dem Hauptpatent des Spritzaggregates
aufgeschinolzenen, heißen thermoplastischen Massen in den Verbindungskanälen zwischen
dem Spritzgutverteiler und den einzelnen Formen jeweils so lange stehen bleiben,
bis nach nach zeitlich gestaffeltem Füllen der übrigen Formen - die gleiche Form
erneut gefüllt wird. Damit die Massen während dieser Zeit plastisch bleiben, müssen
sie heiß gehalten, gegebenenfalls sogar zusätzlich beheizt werden, was bei temperaturempfindlichen
Massen leicht zu unerwünschten Zersetzungen oder Verfärbungen führen kann.
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Diese Schwierigkeit kann dadurch behoben werden daß man als bewegliches
Verteilerorgan nur einen an den Hauptteil des Spritzaggregates angeschlossenen Spritzgutkanal
vorsieht, der mittels einer um die Achse des Formenkranzes schwenkbaren Halterung
mit seinem Ausstoßende bzw. einer Spritzdüse nacheinander an die Einspritzöffnungen
der Spritzgießformen angesetzt wird. Da in diesem einzigen Spritzgutkanal die plastischen
Kunststoffmassen jeweils nur während der kurzen Zeit des Uberganges von einer zu
der folgenden Form stehen bleiben, können die obenerwähnten Zersetzungserscheinungen
oder Verfärbungen nicht mehr auftreten.
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Es erweist sich als günstig, als Massekanal für die Übertragung des
heißen Spritzgutes in die einzelnen Formen einen flexiblen Druckschlauch zu verwenden,
um auf diese Weise alle gegeneinander bewegiichen Dichtungen. wie Stopfbüchsen oder
Schieber, zu vermeiden. Die Führung der plastischen Massen erfolgt ohne Hemmungen
an scharfen Umlenkungen und ohne »tote Ecken«.
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Eine solcher flexibler Druckschlauch muß einen inneren Überzug aus
hitzebeständigem, elastischem Werkstoff erhalten. Dieser Überzug kann beispielsweise
aus Polytetrafluoräthylen oder Siliconkautschuk bestehen.
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Um unerwünschte Abkühlungen der plastischen Kunststoffmassen innerhalb
der Verteilervorrichtung zu vermeiden, können die entsprechenden Leitungen oder
Kanäle gut wärmeisoliert. falls notwendig auch zusätzlich beheizt werden.
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In der Zeichnung ist an zwei Ausführungsbeispielen in schematischer
Darstellung eine nach dieser Zusatzerfindung ausgebildete Spritzgießmaschine veranschaulicht.
Es zeigt Fig. 1 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Spritzgießmaschine mit zentralem
Spritzgutverteiler und je einem Massekanal zwischen Verteiler und den Formen, Fig.2
eine Aufsicht auf eine abweichend ausgeführte Maschine, bei der der Spritzgutverteiler
als ein beweglicher Massekanal ausgebildet ist,
Ei g. 3 eine Seitenansicht einer
Maschine ähnlich F i g. 2, bei der als Massekanal ein flexibler Druckschlauch verwendet
ist (die vorn liegenden Spritzformen sind nicht dargestellt), Fig. 4 eine Kurvenbahn
zur Führung des Druckschlauches der Maschine nach Fig.3. in abgewickeltem Zustand
dargestellt.
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In der Spritzgießmaschine gemäß Fig. 1 ist der Hauptteil des z. B.
als Schneckenpresse ausgebildeten Spritzaggregates 1 ortsfest angeordnet. Der Plastifizierungszylinder
2 der Presse steht über das Druckrohr 3 mit dem Spritzgutverteiler 4 in Verbindung.
der einen inneren Drehschieber 5 und ein äußeres Verteilergehäuse 6 aufweist. an
dessen Radialöffnungen festliegende, zu den einzelnen. in ortsfesten Formenträgern
7 sitzenden Spritzgießformen führende Spritzgutkanäle 8 angeschlossen sind.
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Die Plastifizierpresse 1 liegt in einer Lücke des durch die Formenträger
7 bestimmten Formenkranzes; der Spritzgutverteiler 4 mit seinem drehbaren Schieber
5 befindet sich im Mittelpunkt dieses Kranzes.
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Beim Arbeiten mit dieser Spritzgießmaschine bringt der Drehschieber
5 des Spritzverteilers 4 jeweils nacheinander die einzelnen Spritzgießformen mit
dem Druckrohr 3 des Plastifizierungszylinders 2 in Verbindung. tim die Formen in
regelmäßiger Folge zu füllen.
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Die einzelnen Formen werden innerhalb derjenigen Zeitintervalle geöffnet.
entleert und wieder verschlossen, die der Drehschieber 5 für eine vollständige,
stufenweise durchgeführte Drehung benötigt.
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Man erkennt, daß bei dieser Ausführung in den Spritzgutkanälen 8
stets plastische Kunststoffmasse stehen bleibt. Diese Masse muß - um ihre Plastizität
aufrechtzuerhalten - durch Isolation oder zusätzliche Beheizung heiß gehalten werden,
was unter Umständen zu unerwünschten Veränderungen der Masse, insbesondere zu Verfärbungen,
führen kann.
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Die in Fig.2 und 3 dargestellte Ausführung der Spritzgießmaschine
vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß an den Plastiflzierungszylinder 2 des Spritzaggregates
1 ein schwenkbares Verteilerorgan in Form eines einzigen Massekanals, insbesondere
eines flexiblen Drucksehlauches 9, fest angeschlossen ist, der von einer drehbaren
Halterung 10 gehalten und geführt wird. Der drehbaren Halterung 10 ist ein Antriebsmotor
11 zugeordnet. der über ein Ritzel 12 das auf der drehbaren Stütze 13 gelagerte
Zahnrad 14 antreibt und dadurch den Halterungsarm 15 um die im Zentrum des Kranzes
der Spritzgießform.enträger 7a bis 7e liegende Achse 16 absatzweise dreht.
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Das Ende des Halterungsarmes 15 trägt die am Ausstoßende des Drucksdilauches
9 befindliche Spritzdüse 17, die in einer Schlittenführung 18 des Armes 15 verschiebbar
geführt ist. Durch eine Vorschubvorrichtung 19 kann die Spritzdüse 17 gegen die
Kraft einer nicht dargestellten Rückführfeder in das Einspritzmundstück 20 einer
Spritzgießform 21 hineingedrückt werden. Zum Öffnen und Schließen der Form 21 dient
der Betätigungszylinder 22, in dem sich ein mit dem oberen Teil 21(1 der Spritzgießform
21 verbundener Kolben 23 bewegt.
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An der Innenseite der Aufspanntische 24 der Formenträger 7 ist eine
Führung 25 für den Halterungsarm 15 vorgesehen, die sich als eine nach einem Kreisbogen
gekrümmte Schiene längs sämtlicher Formenträger 7 erstreckt und zwei mit Abstand
übereinanderliegende
Führungsnuten 26 bzw. 27 aufweist (vgl. F
i g. 4), die an ihren Enden unter spitzen Winkeln ineinander übergehen. Der Halterungsarm
15 ist in senkrechter Richtung um die Querachse 28 schwenkbar. Sein Führungszapfen
29, der bei seiner Führung in der oberen Führungsnut 26 die Spritzdüse 17 jeweils
vor die Mund stücke 20 der einzelnen Spritzgießformen 21 bringt, zieht nach Beendigung
einer Schwenkbewegung im Sinne des Pfeiles 30 (Fig. 2) den Halterungsarm 15 mit
dem Druckschlauch 9 und der Spritzdüse 17 nach unten, sobald er in den schrägen
Teil 26' der oberen Führungsnut 26 einläuft. Der Rücklauf erfolgt dann in der unteren
Führungsnut 27 ohne Unterbrechung im Sinne des Pfeiles 31. Am Ende der Nut 27 führt
der schräge Teil 27' dieser Nut den Trägerarm 15 wieder in die obere Nut 26 hinein
(Fig. 4).
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In der Nut 26 sind durch den Führungszapfen 29 zu betätigende Druckstücke
32 a bis 32e sowie - jeweils an den beiden Enden - weitere Druckstücke 33 und 34
angeordnet, die durch den Führungszapfen verschoben werden und dabei Steuerkontakte
35 für die Steuerung der Schwenkbewegung der Halterung 10 des Spritzvorganges und
die Fortsetzung der Schwenkbewegung bzw. deren Umsteuerung schalten. Die Druckstücke
32 a bis 32e liegen jeweils an denjenigen Stellen, an denen sich der Führungszapfen
29 befindet, wenn die Spritzdüse 17 genau vor einem Spritzform-Mundstück 20 steht.
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Die Maschine arbeitet in folgender Weise: Nach einem Zurückschwenken
der Halterung 10 bis in den linken Teil27' der unteren Führungsnut 27 wird durch
das Druckstück 33 bzw. dessen zugehörige Kontakte 35 der Motor 11 umgeschaltet,
worauf der Halterungsarm 15 in der oberen Führungsnut 26 nach rechts geschwenkt
wird. Beim Erreichen des Druckstückes 32 a durch den Führungszapfen 29 wird der
Motor 11 stillgesetzt, dann befindet sich die Spritzdüse 17 vor dem Mundstück der
Spritzgießform im Träger 7 a. Gleichzeitig wird die Vorschubvorrichtung 19 (Fig.3)
betätigt, die die Spritzdüse 17 gegen die Kraft ihrer Rückführfeder fest in das
Mundstück 20 der Form hineindrückt, in dem sie sich genau auf die Einspritzöffnung
der betreffenden Form zentriert.
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Unmittelbar im Anschluß hieran wird über den flexiblen, wärmeisolierten
Druckschlauch 8 aufgeschmolzene Kunststoffmasse in die Form hineingepreßt. Nach
Füllen der Form wird die Vorschubvorrichtung 19 abgeschaltet und die Spritzdüse
von ihrer Rückführfeder zurückgezogen. Sodann dreht der Motor 11 die Halterung 10
so lange im Sinne des Pfeiles 30, bis der Führungszapfen 29 auf das nächste Druckstück
32b aufläuft, das der Spritzgießform im Träger 7b zugeordnet ist. Hier wiederholen
sich die gleichen Vorgänge wie an der Form des Trägers 7 a.
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Auf diese Weise werden nacheinander die Formen gefüllt.
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Bei der weiteren Bewegung nach Füllen der letzten Form im Träger
7 e kommt der Führungszapfen 29 in den schrägen Endteil 26' der Führungsnut 26,
wobei er das Druckstück 34 erreicht, das nur seinerseits einen entsprechenden Kontakt
betätigt, der den Motor 11 umsteuert und dafür sorgt, daß die Halterund 10 mit ihrem
Führungszapfen 29 nun zügig in Richtung des Pfeiles 31 der F i g. 2 bis zum anderen
Ende der Führungsbahn hindurchgeschwenkt wird.
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Dabei läuft die Spritzdüse 17 jeweils unterhalb der
Spritzgießform-Mundstücke
20 frei hindurch. Bei Erreichen des Druckstückes33 am Ende des schrägen Teiles 27'
der Führungsnut 27 wird der Motor 11 wiederum stillgesetzt und umgesteuert, worauf
ein neues Füllungsspiel der inzwischen gekühlten, entleerten und wieder geschlosenen
Formen beginnt. An den schrägen Enden 26' und 27' der Führungsnuten 26 bzw. 27 sind
an sich bekannte und nicht dargestellte Führungsweichen vorgesehen, die den Führungszapfen
29 zwingen, in der vorher beschnebenen Weise durch die Nuten hindurchzugleiten.
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Wie die Darstellungen der Zeichnung erkennen lassen, ergibt die Ausführung
einer Spritzgießmaschine gemäß der Zusatzerfindung eine außerordentlich gedrängte
Bauart, bei der trotzdem sowohl die ortsfest angeordneten Formenträger und Formen
als auch das ortsfest angeordnete Spritzaggregat sehr gut zugänglich sind. Die Steuerung
des Ganzen erfolgt im wesentlichen über ortsfest angeordnete Kontakte oder Vorrichtungen,
und es ist lediglich die Vorschubvorrichtung 19 für die Spritzdüse 17 an einem beweglichen
Teil angeordnet.