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Spritzgußmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgußmaschine
mit mindestens einem doppeltwirkenden hydraulischen Formschließzylinder und einem
doppeitwirkenden hydraulischen Spritzkolbenantriebszylinder, deren sämtliche Hubräume
über eine Steuereinrichtung betriebsmäßig wahlweise an eine gemeinsame Druckmittelleitung
oder an eine Rückfiußleitung zum Vorratsbehälter anschließbar sind.
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Bei derartigen Spritzgußmaschinen mit einem die Druckflüssigkeit
liefernden Antriebsaggregat ist es üblich, zuerst den Formschließzylinder an das
Antriebsnetz anzuschließen und nach dem vollständigen Schließen der Form den Spritzzylinder
mit Druckflüssigkeit zu versorgen und zu betätigen. Über einen Arbeitskolben wird
sodann ein Stempel in den Preßraum geschoben. Insbesondere bei geringem Spritzgewicht,
wenn die Kapazität der Spritzgußmaschine nicht zur Gänze ausgenutzt ist, wird anfangs
lediglich Spritzmaterial in Richtung zur Spritzdüse geschoben, ohne daß Verdichtungsarbeit
geleistet wird. Nach Anstoßen des bei Plastikspritzen aus Körnern bestehenden Materials
an bereits verdichtete Materialreste von vorhergegangenen Spritzvorgängen bzw. an
die Spritzdüse und vor der Düse angeordnete Verengungen zur Vorverdichtung und Erwärmung
wird dieses verdichtet. Hierbei ist lediglich eine Verdichtungsarbeit zu leisten.
Erst nach der vollständigen Verdichtung und einem weiteren Verschieben des Materialpfropfens
beginnt das Spritzen und der Eintritt des Materials in die Form, wenn ein großer
Druck notwendig ist.
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Es vergeht nach dem Formschließen eine wesentliche Totzeit, bis der
eigentliche Spritzvorgang beginnt. Um diesen Zeitraum wird die Kapazität der Maschine
vermindert. Zur Vermeidung dieser Verlustzeit sind Spritzgußmaschinen mit zwei unabhängig
voneinander arbeitenden hydraulischen Antriebsuetzen entwickelt worden, von denen
je eines den Antrieb des Formschließzylinders und das zweite den Antrieb des Spritzzylinders
übernimmt.
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Die Startzeiten der zwei Gruppen sind so abgestimmt, daß bei dem vollständigen
Schließen der Form die Vorpressung und Verdichtung beendet ist und sofort gespritzt
wird. Diese Maschine benötigt jedoch zwei getrennte Antriebsnetze bzw. eine Pumpe
wesentlich größerer Kapazität. Der Preis solcher Maschinen ist daher wesentlich
höher als der Preis der Maschinen mit einer Antriebsgruppe.
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Ein bekannter Vorschlag sieht eine Kunststoffspritzgießmaschine mit
je einem doppeltwirkenden hydraulischen Formschließzylinder und Spritzkolbenantriebszylinder
vor, die an ein gemeinsames
hydraulisches Antriebsnetz über eine Steuereinrichtung
angeschlossen sind. Diese Maschine gestattet aber keinen Synchronlauf der beiden
Kolben. Es ist auch keine besondere Vorverdichtung vor dem eigentlichen Spritzvorgang
vorgesehen. Die Form wird also erst völlig geschlossen, bevor der Spritzkolben seinen
Arbeitshub beginnt.
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Eine andere Anlage strebt eine relativ einfache Hydraulik an, die
es mit einer in der Drehrichtung umkehrbaren Pumpe möglich macht, sowohl den Schließkolben
als auch den Spritzkolben, jedoch zu verschiedenen Zeiten, zu betätigen. Zur Betätigung
der Pumpe sind aber hier zwei Motoren erforderlich, um die Drehrichtungsumkehr der
Pumpe zu bewerkstelligen. Die Steuerung ist dort mit einem Druckwächter ausgestattet,
der die Arbeitsphase »Einspritzung« erst dann erlaubt, wenn ein voreingestellter
Druckaufbau im Schließsystem verwirklicht ist. Es findet also auch nach diesem Vorschlag
keine synchrone Bewegung beider Kolben statt, und es ist auch keine Vorverdichtungsphase
für das Material vorgesehen.
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Bei einer weiteren bekannten Maschine wird zunächst der Schließkolben
allein im Schnellgang unter niedrigem Druck vorgeschoben, worauf erst nach Erreichen
der Schließstellung der den Spritzkolben enthaltende Zylinder selbsttätig an eine
Hochdruckleitung angeschlossen wird. Auch bei dieser Maschine ist keine synchrone
Bewegung der beiden Kolben möglich.
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Die Erfindung beseitigt die geschilderten Nachteile dadurch, daß
der Rückhubraum des Formschließzylinders und auch der Rückhubraum des Spritzkolbenantriebszylinders
mit dem Arbeitshubraum des Spritzkolbenantriebszylinders über Verbindungsleitungen
unter Zwischenschaltung der Steuereinrichtung zur Ausführung einer Synchronbewegung
der Kolben beider Zylinder lediglich beim
Schließhub des Formschließzylinders
verbindbar ist und daß Schalteinrichtungen zur Steuerung der zum Arbeitshubraum
des Spritzkolbenantriebszylinders geförderten Flüssigkeitsmenge vorgesehen sind.
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Es wird nach der Erfindung bereits bei Beginn des Formschließens
die aus dem sich verkleinernden Rückhubraum austretende Druckflüssigkeit in die
Arbeitskammer des Spritzkolbenantriebszylinders übergeführt. Falls die Flüssigkeitsmenge
nicht ausreicht um bis zum Zeitpunkt des Formschließens den Arbeitskolben des Spritzkolbenantriebszylinders
so weit vorzuschieben, daß der Stempel im Preßraum das Spritzmaterial spritzfertig
verdichtet hat, wird auch die aus dem dabei sich verkleinernden Rückhubraum des
Spritzkolbenantriebszylinders austretende Flüssigkeit in die Verbindungsleitung
und damit in den Arbeitshubraum des Spritzkolbenantriebszylinders geleitet. Dadurch
wird erreicht, daß das hydraulische Antriebsnetz und damit die Druckflüssigkeitspumpe
lediglich die Menge Druckflüssigkeit liefern muß, die nötig ist, um die Form zu
schließen, gleichzeitig jedoch ohne eine Mehrfördermenge und eine größere Dimensionierung
der Pumpe oder des Netzes der Druckkolben so weit vorgeschoben werden kann, daß
sofort nach dem Formschließen mit dem eigentlichen Spritzen begonnen werden kann.
Die unproduktive Totzeit entfällt daher ohne einen wesentlichen maschinellen Mehraufwand.
Lediglich die Pumpe wird während der Formschließzeit um den durch Durchflußwiderstand
und Reibung vergrößerten Druck stärker als bisher beansprucht. Da der zum Spritzen
benötigte Druck jedoch ein Vielfaches des zum Formschließen benötigten ausmacht,
die Pumpe jedoch für den Maximaldruck ausgelegt sein muß, bedeutet dies nur eine
bessere Ausnutzung der Pumpe. Eine Mehrförderung wird durch die Serienschaltung
der Druckräume vermieden, dadurch aber die Pumpkapazität besser ausgenutzt. Nach
dem Schließen der Form fallen die zusätzlichen Kräfte weg, so daß zum Spritzen wieder
die volle Druckkapazität der Pumpe zur Verfügung steht.
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Um die tatsächlich benötigte Druckflüssigkeit auch dann, wenn sie
zwischen der in den beiden Rückholräumen zur Verfügung stehenden Menge liegt, zu
erhalten, ist nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung den Verbindungsleitungen
zwecks Steuerung der zum Arbeitshubraum des Spritzkolbenantriebszylinders geförderten
Flüssigkeitsmenge ein von der Steuereinrichtung kontrollierter Anschluß an die Rückflußleitung
zugeordnet, dessen Durchströmquerschnitt durch ein einstellbares Drosselventil od.
dgl. veränderbar ist. Die Druckflüssigkeit aus dem oder den Hohlräumen fließt nur
teilweise in den Arbeitsraum. Ein Teil fließt über die zuschaltbare Leitung ab.
Dieser Teil und damit auch die in dem Arbeitsraum fließende Flüssigkeitsmenge kann
mit der als Drossel ausgebildeten Stelle regelbaren Querschnittes gesteuert werden.
Dadurch ist es möglich, jeden günstigen Stempelverschub im Augenblick des Formschließens
leicht, sicher und wiederholbar einzustellen.
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Falls die Druckflüssigkeit noch nicht ausreichen sollte, ist vorgesehen,
die Druckmittelleitung über die Steuereinrichtung zusätzlich an den Arbeitshubraum
des Spritzkolbenantriebszylinder anzuschließen.
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Die erfindungsgemaße Spritzgußmaschine ist für Spritzen aller spritzbaren
Materialien wie Metall,
Plastik usw. verwendbar. Sie kann mit einem Stempel, einer
Schnecke zur Vorplastifizierung oder anderen im Spritzgußmaschinenbau bekannten
Elementen und Zusätzen ausgestattet sein.
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Die Erfindung ist an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert ohne sich darauf zu beschränken.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch mit Teilschnitten die Leitungsführung
und Anordnung der Einzelteile zweier Ausführungsvarianten.
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Der Formschließzylinder 1 weist zwei durch einen mit dem beweglichen
Formteil verbundenen Kolben 2, und zwar einen Arbeitsraum 20 und einen Rückhubraum
21 auf.
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Eine Verbindungsleitung 9 ist zwischen einem Verteilerblock 26 und
dem Rückhubraum 21 und eine Leitung 8 zwischen dem Verteilerblock 26 und dem Arbeitsraum
20 angeordnet. Die Druckeinspritzleitung weist einen Spritzkolben-Antriebszylinder
5 mit einem beweglichen Kolben 6 auf, der über einen Einschubstempel 27 das Preßgut
zur Spritzdüse 28 fördert. Der Kolben 6 trennt einen über eine Verbindungsleitung
11 mit dem Verteilerblock 26 zusammenhängenden Arbeitshubraum 22 und einen Rückhubraum
23, der über eine Leitung 12 mit dem Verteilerblock 26 verbunden ist, voneinander.
Zum Verteilerblock 26 führt eine Druckmittelleitung 13 und eine Rückflußleitung
14. In die Rückflußleitung 14 mündet eine zu einem Drosselventil 15 führende Leitung,
und eine Überflußleitung 16 geht vom Drosselventil 15 zum Verteilerblock 26.
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In den Zeichnungen ist ein Verteilerschieber 7 zur Regelung der Formschließeinrichtung
und ein Verteilerschieber 10 zum Regeln der Druckeinspritzeinrichtung in einer Stellung
gezeigt, die vor dem Beginn des Spritzens eingenommen wird. Die Verbindungsleitung
9 ist blockiert und damit auch die Formschließeinrichtung. Die Druckflüssigkeit
ist über die im Verteilerblock angeordnete Leitung 13', 14' zur Rückflußleitung
14 kurzgeschlossen und eine Zufuhr von Druckflüssigkeit in die Verbindungsleitung
11 gesperrt. Wird der Verteilerkolben 7 gemäß der Zeichnung nach rechts verschoben,
so wird der Kurzschlußkreislauf gesperrt. Die Druckflüssigkeit strömt über die Leitung
8 in den Arbeitsraum 20 des Formschließzylinders 1. Gleichzeitig ist die Verbindungsleitung
9 geöffnet, so daß die Druckflüssigkeit des Rückhubraumes 21 über die Leitung 9
in eine Zwischenleitung 17 und weiter teils in die Verbindungsleitungll und teils
in die Übertlußleitung 16 fließen kann. Die in die Verbindungsleitung 11 strömende
Druckflüssigkeit setzt gleichzeitig mit der Bewegung des Kolbens 2 durch ihr Einströmen
in den Arbeitshubraum 22 des Spritzkolbenantriebszylinders 5 den Kolben 6 in Bewegung
und bewirkt damit gleichzeitig mit dem Formschließen ein Verschieben und Vorverdichten
des Spritzmaterials.
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Zum Teil fließt die Druckflüssigkeit über den Anschluß 16 des Drosselventils
15 ab. Die Menge dieser abfließenden Druckflüssigkeit kann mit dem Drehschieber24
genau eingestellt werden. Damit ergibt sich gleichzeitig eine Regelung der vom Rückhubraum
21 in den Arbeitshubraum 22 überzuführenden Druckflüssigkeit und eine genaue Einstellmöglichkeit
des gewünschten Vorschubs bis zum Ende des Formschließens.
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F i g. 1 zeigt eine Ausführung, bei der nur die Druckflüssigkeit
des Rückhubraumes 21 ganz oder
teilweise in den Arbeitshubraum 22
übergeführt wird.
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Fig. 2 zeigt eine Anordnung, die zu wählen ist, wenn die Flüssigkeit
des Rückhubraumes 21 nicht ausreicht. Es wird dabei die bei der Bewegung des Kolbens
6 aus dem Rückhubraum 23 des Spritzkolbenantriebszylinders 5 austretende Druckflüssigkeit
über die Leitung 12 und eine Bohrung9 in den Arbeitshubraum 22 geleitet, so daß
eine wesentlich größere Druckflüssigkeitsmenge zur Verfügung steht und ein größerer
Vorschub erzielt werden kann. Die Regelung der Feineinstellung übernimmt wieder
ein Drosselventil 15 mit einem Drehschieber 24.
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Wenn die Form geschlossen und der bewegliche Formteil 3 mit dem festen
Formteil 4 in Fühlung gekommen ist, wird das eigentliche Spritzen dadurch ausgelöst,
daß sich der Ventilschieber 10 nach links verlagert. Dabei wird nunmehr die ganze
Druckflüssigkeit aus der Druckmittelleitungl3 direkt in die Verbindungsleitung 11
umgeleitet. Der Schieber 10 kann von Hand oder automatisch verlagert werden. Letzteres
beispielsweise durch eine Mitnahmenase am letzten Wegstück der Schließform oder
elektromagnetisch durch eine Kontaktauslösung beim Schließen der Form oder durch
einen Druckwächter, der den Druckanstieg nach dem Schließen der Form ausnutzt.
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Nach dem Einspritzen wird der Spritzkolben 6 durch ein Verlagern
des Schiebers 10 nach rechts zurückgezogen. Nach einer Abkühlpause läßt sich die
Schließform durch Verschieben des Verteilers 7 nach links öffnen und das fertige
Stück herausnehmen. Hierauf werden die Schieber wieder in die Mittelstellung gebracht,
und die Vorrichtung ist für ein weiteres Gießen frei.
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Da mit dem Schließen der Form auch das Vorpressen beginnt, ist die
Spritzkapazität der erfindungsgemäßen Maschine im Vergleich mit einer sonst gleich
aufgebauten um mehr als 300/0 höher, was von wesentlicher wirtschaftlicher Bedeutung
ist.
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Die in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungen zeigen
nur Möglichkeiten wie sich die Erfindung verwirklichen läßt. Es sind aber mancherlei
Varianten möglich, die alle in den Schutzbereich fallen. So kann beispielsweise
ein anders aufgebauter Schieber oder ein anders ausgebildetes Drosselventil Verwendung
finden.