DE1274340B

DE1274340B - Plastifizier- und Einspritzvorrichtung an einer Spritzgussmaschine fuer thermoplastische Kunststoffe

Info

Publication number: DE1274340B
Application number: DE1965M0064687
Authority: DE
Inventors: Karl Wenzel
Original assignee: Maschinenfabrik Fahr AG
Current assignee: Maschinenfabrik Fahr AG
Priority date: 1965-03-29
Filing date: 1965-03-29
Publication date: 1968-08-01

Description

Plastifizier- und Einspritzvorrichtung an einer Spritzgußmaschine für thermoplastische Kunststoffe Die Erfindung betrifft eine Plastifizier- und Einspritzvorrichtung an einer Spritzgießmaschine für thermoplastische Kunststoffe mit einer Kunststoff in einen Sammelraum drückenden Fördereinrichtung, beispielsweise einer Schnecke, die durch eine den Sammelraum mit dem Ansaugraum der Fördereinrichtung verbindende Rückleitung zu einem Kreislauf ergänzt ist, der bei Annäherung eines Formwerkzeugs an die am Sammelraum angeordnete Spritzdüse durch einen vom Formwerkzeug betätigten federbelasteten Stößel durch Unterbrechung der Rückleitung absperrbar ist.
Es ist schon eine derartige Spritzgußmaschine bekannt, bei der die Rückleitung durch einen Stößel absperrbar ist, der bei Annäherung des Formwerkzeugs an die Spritzdüse in die Rückleitung eingeschoben wird. Das Einschieben erfolgt dabei in solcher Weise, daß der im Sammelraum herrschende Druck, der größer ist als der Druck im Ansaugraum der Fördereinrichtung, senkrecht zur B ewegungsrichtung des federbelasteten Stößels wirkt. Er kann diesen Stößel also nicht verschieben. Da somit der Stößel gegenüber den Drucksteigerungen im Sammelraum unempfindlich ist, kann er nicht bei einer bestimmten Druckgrenze öffnen und die Rückleitung freigeben.
Es ist auch schon eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Rückleitung den Druckraum der Förderschnecke mit einer Ansaugstelle dieser Förderschnecke verbindet. Dabei ist ein Stößel vorgesehen, der zum Absperren der Rückleitung während der Einspritzzeit dient. Der Stößel wird von einer Kolbenstange betätigt, die an einem in einem Hydraulikzylinder verschiebbaren Kolben angebracht ist. Dem Hydraulikzylinder kann auf der vom Stößel und der Kolbenstange abgewandten Seite des Kolbens durch eine Leitung Druckflüssigkeit zugeführt werden. Dabei hat der in die Rückleitung einführbare Stößel zwei Aufgaben: einmal die thermoplastische Masse aus einem bestimmten Abschnitt der Rückleitung in den Sammelraum einzudrücken und zum zweiten die Rückleitung zu unterbrechen. Die Steuerung des Stößels soll hydraulisch erfolgen. Das bedeutet, daß bei einer Unterbrechung der Rückleitung ein Wiederöffnen beim Austreten eines unerwünscht hohen Druckes im Sammelraum nicht möglich ist. Flüssigkeiten sind bekanntlich nahezu nicht komprimierbar, so daß ein Auftreten eines erhöhten Druckes im Sammelraum den Stößel praktisch nicht in Richtung der Kolbenstange verschieben kann, da bereits bei kleinsten Wegen im Hydraulikzylinder eine Drucksteigerung auftritt, die dem im Sammelraum herrschenden Überdruck standhalten kann.
Die Erfindung stellt sich zur Verbesserung der bekannten Einrichtung die Aufgabe, sie durch eine einfache, einstellbare und teilweise automatisch arbeitende Steuervorrichtung zum Regeln der verschiedenen Druckverhältnisse zu ersetzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stößel als einstellbares und steuerbares Uberdruckventil ausgebildet ist.
Dadurch wird eine ganze Reihe von Vorteilen erzielt.
Zunächst kann während der Vorbereitungszeit, also bei durch die geöffnete Rückleitung zirkulierender plastifizierter Masse durch geeignete Einstellung der Stellung des Stößels im Sammelraum ein gewünschter Druck aufrechterhalten werden. Weiter läßt sich aber auch der Einspritzdruck dadurch regeln, daß man den Stößel während des Einspritzvorganges und der Nachdruckzeit ganz auf dem Ventilsitz anliegen läßt oder von diesem geringfügig abhebt. Da es sich um ein einstellbares Überdruckventil handelt, ist weiter ein oberer Grenzwert für den gewünschten Einspritzdruck wählbar. Wird dieser Grenzwert überstiegen, so hebt das Überdruckventil automatisch von seinem Ventilsitz weiter ab, gibt einen größeren Rückstromquerschnitt frei und läßt damit den Druck im Sammelraum wieder auf den gewünschten maximalen Einspritzdruck absinken. Durch die Einstellbarkeit des Überdruckventils sind außerdem der Druck im Sammelraum, der Einspritzdruck und der maximale Einspritzdruck an die jeweiligen Betriebsbedingungen, also beispielsweise an die Art des verwendeten thermoplastischen Materials, an seine Viskosität und an die Förderleistung der verwendeten Fördereinrichtung anpaßbar.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind weiter Grundstellung und Federbelastung des Stößels unabhängig voneinander einstellbar. Dabei kann der Stößel über eine zwischengeschaltete Feder, beispielsweise eine Tellerfeder, steuerbar sein. Der das Überdruckventil darstellende Stößel ist im Gehäuse der Vorrichtung geführt.
Die Erfindung wird an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt F i g. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung im Einspritzzustand, F i g. 2 einen vertikalen Längs schnitt durch die Einrichtung bei nahezu drucklosem Umlauf der plastifizierten Masse, F i g. 3 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung, entsprechend der Schnittlinie 111-111 der F i g. 1, Fig.4 einen Querschnitt durch die Einrichtung entsprechend der Schnittlinie IV-IV der F i g. 1, Fig.5 einen Querschnitt durch die Einrichtung im Bereich der Zahnradpumpe, entsprechend der Schnittlinie V-V in der F i g. 1, und F i g. 6 einen horizontalen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung.
Die in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Plastifizier- und Einspritzeinrichtung umfaßt ein beheiztes Schneckengehäuse 1, an dessen Oberseite sich ein Einfüllstutzen 2 befindet. An der Vorderseite des Schneckengehäuses 1 ist ein Zahnradpumpengehäuse 3 befestigt, an das sich ein Spritzkopf 4 anschließt. In dem Schneckengehäuse 1 ist eine mit Steilgewinde versehene fördernde Plastifizierungsschnecke 5 gelagert, die an ihrer Antriebsseite ein Stirnrad 6 aufweist. In dem Zahnradpumpengehäuse3 sind die als Hochdruckpumpe arbeitenden Zahnräder 7 und 8 gelagert.
Das Zahnrad 7 ist mit der Förderschnecke 5 fest verbunden, vorzugsweise bestehen sie aus einem Stück.
Wie die F i g. 1 und 4 deutlich zeigen, ist im Spritzkopf 4 ein Schacht 9 eingearbeitet, der durch eine BohrunglO einen Sammelraumll im Spritzkopf 4 mit dem Druckraum 32 im Pumpengehäuse 3 verbindet. Der Sammelraumll ist durch einen Schraubdeckel 12, der auf der Vorderseite des Spritzkopfes 4 eingeschraubt ist, abgeschlossen. In dem Schraubdeckell2 ist die Schiebedüse 13 axial verschiebbar gelagert.
Die Schiebedüse 13 besitzt eine Spritzbohrungi4 und an ihrer rückwärtigen Seite eine Kegeldichtfläche 15. Die Kegeldichtfläche 15 liegt, wenn der Sammelraum 11 geschlossen ist (Fig.2), an einer Kegelfläche 16 des Schraubdeckels 12 an. Längs durch den Spritzkopf 4, das Zahnradpumpengehäuse 3 und durch den Flansch am Schneckengehäuse 1 verläuft eine Bohrung 17, in der ein Stößel 18 verschiebbar gelagert ist. Der Stößel 18 stützt sich am Flansch des Schneckengehäuses 1 über eine verstellbare Anschlagschraube 35 ab. Das äußere Ende des Stößels 38 liegt an einer Verstellschraube 19 an, die in einem Kipphebel 20 sitzt. Der Kipphebel 20 ist seitlich an dem Schneckengehäuse 1 um einen Drehpunkt 21 verschwenkbar gelagert. Am entgegengesetzten Hebelarm 22 befindet sich eine Lagerung 23 für eine Führungshülse 24. Vom Sammelraum 11 geht eine Bohrung 25 zum Ansaugraum 33 im Zahnradpumpengehäuse 3. Diese Bohrung 25 kann durch ein Überdruckventil 26 geschlossen werden. Das Ventil läuft in einen Schaft 27 aus, der die Führungshülse 24 durchsetzt. Auf dem Ventilschaft 27 sitzt eine Tellerfeder 28, die einerseits an der Führungshülse 24 und andererseits an einem Ventilteller 29 anliegt.
Die Förderschnecke 5 besitzt zwischen dem Schneckenende und dem Zahnrad 7 einen ringfönnigen Raum30, der an einen pumpenansaugseitigen Schacht 31 angrenzt. In der Oberseite des Zahnradpumpengehäuses 3 ist ein Druckraum 32 angeordnet, der zu dem Schacht 9 und von dort über die Bohrung 10 zum Sammelraum 11 führt.
Die Wirkungsweise der Einrichtung gemäß der Erfindung ist folgende: Durch den Einfüllschacht 2 gelangt das kalte Kunststoffmaterial in das Schneckengehäuse 1, in dem sich die Förderschnecke 5 befindet. Die Förderschnecke 5 wird durch einen nicht dargestellten Elektro- oder Hydraulikmotor über das Stirnrad 6 angetrieben. Durch die sich drehende Schnecke 5 wird das Kunststoffmaterial in dem beheizten Schneckengehäuse 1 vorplastifiziert und in den ringförmigen Raum 30, der sich zwischen Schneckenende und Zahnrad 7 befindet, gefördert.
Da der Raum 30 über den Schacht 31 mit dem Ansaugraum 33 in dem Zahnradpumpengehäuse 3 in Verbindung steht, gelangt das vorplastifizierte Material von der Förderschnecke 5 in die Zahnradpumpe. Die beiden Zahnräder 7 und 8 nehmen den plastifizierten Kunststoff mit und führen ihn an der heißen Wand des Zahnradpumpengehäuses entlang zum Druckraum 32. Von da aus gelangt die Spritzmasse durch den Schacht 9 und durch die Bohrung 10 in den Sammelraum 11. Aus dem durch den Schraubdeckell2 und die Schiebedüsel3 (Fig.2) verschlossenen Sammelraum 11 wird die Spritzmasse, wenn der Sammelraum gefüllt ist, durch die Bohrung 25 über das auf niederen Druck eingestellte oder drucklose Ventil 26 wieder zum Ansaugraum 33 der Zahnradpumpe geleitet. Solange der Spritzvorgang nicht eingeleitet ist, wird nunmehr die Spritzmasse in den zuvor beschriebenen Kreis umgepumpt, wobei sie weiter erwärmt und plastifiziert wird. Bei diesem Vorgang setzt der Einzug der Schnecke aus, weil das in den Schneckengängen befindliche Material nicht mehr in den riagförmigen Raum 30 übertragen kann.
Die in der Einrichtung nach der Erfindung benutzte Schnecke hat Steilgewinde, so daß der durch sie erzeugte Druck gering ist. Durch Verstellen der Anschlagschraube 35 auf dem Stößel 18 kann der beim Umwälzen während der Vorbereitungsphase im Sammelraum 11 vorhandene Druck reguliert werden.
Wird ein in F i g. 1 lediglich durch eine Linie 34 schematisch angedeutetes Werkzeug an die Spritzeinrichtung oder umgekehrt die Spritzeinrichtung an das Werkzeug gefahren, so wird die Schiebedüse 13 in das Innere der Kammer 11 gedrückt. Dabei entfernt sich die Kegeldichtfläche 15 der Schiebedüse 13 von der Kegelfläche 16 des Schraubdeckels 12. Gleichzeitig verschiebt aber auch das Werkzeug 34 den Stößel 18 um dieselbe Strecke wie die Schiebedüse in der Bohrung 17 und verschwenkt dabei den Kipphebel 20 im Uhrzeigersinn um den Drehpunkt 21.
Die Lagerung 23 drückt dabei über die Führungshülse 24 und die Tellerfeder 28 das Ventil 26 stärker gegen seinen Sitz. In diesem Zustand des Ventils unter erhöhter Spannung der Tellerfeder 28 wird der Umlauf der Spritzmasse stärker gedrosselt oder unterbrochen. Jetzt entwickelt die Zahnradpumpe den zum Einspritzen der Preßmasse durch die Bohrung 14 in das Werkzeug 34 erforderlichen Druck. Ist die Werkzeugform ganz gefüllt, dann erhöht sich der Druck während der gesamten Nachdruckzeit im Sammelraum 11 bis auf den vorbestimmten Höchstdruck des Überdruckventils 26. Damit beginnt der Umlauf der Preßmasse unter Beibehaltung des hohen Druckes.
Dieser erhöhte Druck ist natürlich unabhängig von der Einstellung der Anschlagschraube 35, die lediglich für die Bestimmung der Höhe des Druckes im Sammelraum 11 bei von der Spritzeinrichtung entferntem Werkzeug verantwortlich ist.
Wird nun das Werkzeug von der Spritzeinrichtung weggefahren oder umgekehrt, dann wird die Schiebedüsel3 unter Wirkung des im Sammelraumll herrschenden Druckes geschlossen. Gleichzeitig kehrt der Stößel 18 und damit auch der Kipphebel 20 in seine alte Lage zurück, die Tellerfeder 28 wird teilweise entlastet, und der Umlauf geht so lange weiter, bis das Werkzeug 34 erneut die Schiebedüse 13 und den Stößel 18 betätigt.

Claims

Patentansprüche: 1. Plastifizier- und Einspritzvorrichtung an einer Spritzgießmaschine für thermoplastische Kunststoffe mit einer Kunststoff in einen Sammelraum drückenden Fördereinrichtung, beispielsweise einer Schnecke, die durch eine den Sammelraum mit dem Ansaugraum der Fördereinrichtung verbindende Rückleitung zu einem Kreislauf ergänzt ist, der bei Annäherung eines Formwerkzeugs an die am Sammelraum angeordnete Spritzdüse durch einen vom Formwerkzeug betätigten federbelasteten Stößel durch Unterbrechung der Rückleitung absperrbar ist, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß der Stößel (26) als einstellbares und steuerbares Überdruckventil ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Grundstellung und Federbelastung des Stößels (26) unabhängig voneinander einstellbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der das tlberdruckventil darstellende Stößel (26) durch einen direkt vom Formwerkzeug (34) betätigten Stößel (18) über eine zwischengeschaltete Feder (28), beispielsweise eine Tellerfeder, steuerbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der das Überdruckventil darstellende Stößel (26) im Gehäuse (1) der Vorrichtung geführt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der das tSberdruckventil darstellende Stößel (26) achsgleich mit einer Verbindungsbohrung (25) des Sammelraums (11) mit dem Ansaugraum (33) der Fördereinrichtung (7, 8) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche des das obere druckventil darstellenden Stößels (26) in der Ver- bindungsbohrung (25) in Richtung des Sammelraums (11) weist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der das Überdruckventil darstellende Stößel (26) an seiner Spitze eine kegelförmige Dichtfläche hat, der am Spritzkopf (4) ein entsprechender Ventilsitz zugeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der das Überdruckventil darstellende Stößel (26) an seinem von der Dichtfläche abgewandten Ende in einen Schaft (27) ausläuft.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (28) auf dem Schaft (27) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (28) dichtflächenseitig auf einem mit dem Schaft (27) des Überdruckventils (26) starr verbundenen Ventilteller (29) und auf der anderen Seite auf einer Führungshülse (24) abstützt, die auf dem Schaft (27) gleitend gelagert ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Formwerkzeug (34) betätigte Stößel (18) mit der Führungshülse (24) in Verbindung steht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Formwerkzeug betätigte Stößel (18) mit der Führungshülse (24) über einen Kipphebel (20) in Verbindung steht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des vom Formwerkzeug betätigten Stößels (18) relativ zur Führungshülse (24) einstellbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung über eine Stellschraube (19) erfolgt, die im Kipphebel (20) verschraubt ist und auf der sich der vom Formwerkzeug betätigte Stößel (18) abstützt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Formwerkzeug betätigte Stößel (18) mit einem Anschlag (35) versehen ist, mit dem er sich unter Wirkung der Feder (28) beispielsweise am Gehäuse (1) abstützt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (35) einstellbar ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag aus einer auf dem vom Formwerkzeug betätigten Stößel (18) verschraubten Mutter (35) mit Gegenmutter besteht. ~~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 467 753; französische Patentschrift Nr. 1 238 947; britische Patentschrift Nr. 944 086; USA.-Patentschriften Nr. 1 595 470, 2 785 438.