DE1554792B2 - Einspritzeinheit, insbesondere einer Kunststoff-Spritzgießmaschine, mit einem drehbaren und axial verschiebbaren Einspritzelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechende Einspritzeinheit, insbesondere einer Kunststoff-Spritzgießmaschine.

Während des Plastifizier- oder Einspritzvorgangs wird die Plastifizierschnecke einer Spritzgießmaschine in axialer Richtung bewegt. Dabei treten insbesondere bei der das Einspritzen der plastifizierten Masse in die Gießform bewirkenden Axialbewegung sehr hohe Axialkräfte auf. Um die Schnecke unter der Wirkung dieser Axialkräfte weiterrotieren zu lassen, ist es üblich, zwischen das die Schnecke in Axialrichtung verschiebende Druckorgan und die Schnecke ein Axialkräfte aufnehmendes Wälzlager einzubauen.

Der Nachteil dieser Bauweise ist, daß die Baugröße des Axialwälzlagers mit Rücksicht auf die hohen Drükke sehr groß gewählt werden muß. Dies hat zur Folge, daß das ganze Einspritzaggregat größer gebaut werden muß, was sich auf die Gesamtkonzeption der Maschine nachteilig auswirkt.

Es ist auch bekannt, die Schnecke dreh- und axialfest mit einem Hydraulikkolben zu verbinden, wobei der Hydraulikkolben mit der Schnecke rotiert. Eine sichere und dauerhafte Abdichtung des rotierenden Hydraulikkolbens ist aber bei hohen Hydraulikdrücken nicht möglich.

Demgegenüber würde die Verwendung eines Axialgleitlagers in Form einer einfachen Anlauffläche, gegen die sich das rotierende Teil abstützt, die Baugröße des Einspritzaggregats überhaupt nicht oder nur unwesentlich beeinflussen. Für die bei den eingangs erwähnten Maschinenarten üblichen hohen Arbeitsdrücke eignet sich aber eine axiale Gleitlagerung in dieser Form nicht, weil die dabei auftretenden hohen Flächenpressungen nicht zu bewältigen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Einspritzeinheit der Maschine so klein wie möglich zu halten durch Verwendung einer axialen Gleitlagerung, bei der nur ein Teil der gesamten Axialkraft auf das Axialgleitlager

ίο übertragen wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Einspritzeinheit der beanspruchten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Die Ringfläche des Kolbenringes begrenzt einen zwi- j sehen Hydraulikkolben und Kolbenring liegenden Raum, der durch eine Druckausgleichsbohrung mit dem Druckölraum in Verbindung steht. Dadurch wird erreicht, daß ein Teil des Öldrucks über die Druckausgleichsbohrung direkt auf die von der Ringfläche des Hydraulikkolbens umschlossene wirksame Kolbenfläche wirkt, während der restliche Axialdruck über die als Anlauflager wirkende Ringfläche auf den Hydraulikkolben übertragen wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 enthalten. Durch die Auflage der Ringfläche des Kolbenringes an der Kolbenstirnseite wird der während des Betriebes mit öl gefüllte und unter Druck stehende Raum zwischen Hydraulikkolben und Kolbenring nach außen abgedichtet und durch die Wahl der flächenmäßigen Größenverhältnisse der Ringfläche des Kolbenringes und der durch die Ringfläche begrenzten wirksamen Kolbenfläche ist die Flächenpressung des Kolbenringes auf den Hydraulikkolben und das Maß der Abdichtung zwischen Hydraulikkolben und Kolbenring bestimmbar.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 3 enthalten. In der Wandung des Zylinders, in dem der Hydraulikkolben mit einer auf dem Kolbenring angeordneten Dichtmanschette gleitet, ist eine Leckölbohrung derart angeordnet, daß sie am Ende des Einspritzhubes mit der senkrechten Trennfuge zwischen Hydraulikkolben und Kolbenring in Verbindung steht und etwaiges Lecköl aus dem Raum zwisehen Hydraulikkolben und Kolbenring ablaufen kann.

Die Anwendung der axialen Gleitlagerung nach der Erfindung ist nicht allein beschränkt auf kunststoffverarbeitende Maschinen, sie kann auch überall dort verwendet werden, wo ein unter Axialdruck stehender oder eine Axialbewegung ausführender Hydraulikkolben eine gleichzeitige Drehung um seine eigene Achse ausführen soll.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben.

In zwei ortsfesten Teilen eines Zylinders 1 und 2 gleitet ein Hydraulikkolben 3. Auf der Druckseite des Hydraulikkolbens 3 ist ein Kolbenring 4 drehbar gelagert. Mit einer auf dem Kolbenring 4 angeordneten Dicht-

(*> manschette 5 wird der Zylinderraum 6 im Zylinder 1 gegen den Raum 7 im Zylinder 2 abgedichtet. Der Kolbenring 4 liegt an der druckseitigen Stirnfläche des Hydraulikkolbens 3 mit einer Ringfläche 8 drehbeweglich an und ist mit einem Sicherungsring 9 auf dem Kolben

<>> 3 axial gesichert. Die Ringfläche 8 des Kolbenringes umschließt einen Raum 10 zwischen Hydraulikkolben und Kolbenring 4. Dieser Raum 10 steht über eine Druckausgleichsbohrung 11 mit dem Zylinderraum 6 in

Verbindung. Am druckseitigen Ende des Hydraulikkolbens 3 ist eine mit dem Hydraulikkolben 3 fest verbundene Kolbenstange 12 angeordnet, die am Austritt aus dem Zylinder 1 gelagert und durch eine Stopfpackung 13 abgedichtet ist. Die Kolbenstange 12 wirkt auf eine einstellbare, den Rücklauf des Hydraulikkolbens 3 begrenzende, nicht dargestellte Vorrichtung. Im Zylinder

1 befindet sich eine Bohrung 14, durch die das Drucköl in den Zylinder 1 gelangt und beim Rücklauf des Hydraulikkolbens 3 abfließen kann.

Durch eine Leckölbohrung 15 in der Wandung des Zylinders 1 kann das eventuell durch den Spalt zwischen Hydraulikkolben 3 und Kolbenring 4 austretende Öl am Ende des Einspritzhubes abfließen.

Im Zylinder 2 ist ein Führungslager 16 für den Hydraulikkolben 3 angeordnet. Eine Wellendichtung 17 verhindert, daß Lecköl in den Raum 7 des Zylinders 2 eindringen kann.

Am anderen Ende des Hydraulikkolbens 3 ist eine mit einem Keilnutenprofil versehene Welle 18 mit dem Hydraulikkolben 3 fest verbunden und durchsetzt axial beweglich ein Tellerrad 19, das mit einem Antriebsritzel 20 im Eingriff steht. Das Tellerrad 19 ist im Zylinder

2 gelagert und mit Sicherungsringen 21, 22 in axialer Richtung fixiert. Die Welle 18 weist anschließend an das Keilnutenprofil Schneckengänge 23 od. dgl. auf, die zum Plastifizieren und Einspritzen der Kunststoffmasse dienen.

Die Wirkungsweise der Einspritzeinheit ist folgende: In der gezeichneten Stellung des Hydraulikkolbens 3 befindet sich das Plastifizier- oder Einspritzorgan 18, 23, beispielsweise die Schnecke einer Schneckenspritzgießmaschine, in ihrer Ausgangsstellung zu Beginn eines Arbeitszyklus. Die Welle 18 wird über den Kegeltrieb 19, 20 in Drehung versetzt und fördert die eingegebene Kunststoffmasse in den vorderen Teil des nicht dargestellten Schneckenzylinders. Unter dem Staudruck der sich ansammelnden Kunststoffmasse wird die Welle 18 und damit auch der Hydraulikkolben 3 zurückgedrängt. Die Welle 18 gleitet mit ihrem Keilnutenprofil im entsprechenden Keilnabenprofil des Tellerrades 19 bei gleichzeitiger Drehung um ihre Achse. Das im.Zylinderraum 6 befindliche öl entweicht durch die Bohrung 14. Hat der Hydraulikkolben 3 seine Endstellung erreicht, so ist der Plastifiziervorgang beendet, und es beginnt der Einspritzvorgang.

Während die durch den Kegeltrieb 19,20 angetriebene Welle 18 mit dem Hydraulikkolben 3 weiter in Drehung bleibt, wird durch die Bohrung 14 unter hohem Druck stehendes Öl in den Zylinder 1 gegeben. Das Öl drückt auf den Kolbenring 4, dessen Dichtmanschette 5 gegen die Wandung des Zylinders 1 gepreßt wird und eine Drehung des Kolbenringes 4 verhindert. Der Kolbenring 4 bewegt sich unter dem Druck des Öls nur in axialer Richtung und drückt mit seiner Ringfläche 8 auf die Stirnfläche des rotierenden Hydraulikkolbens 3 und bildet somit ein axiales Anlauflager für den Hydraulikkolben 3. Würde hierbei der gesamte auf den Kolbenring 4 wirkende Öldruck durch die Ringfläche 8 übertragen, so wäre die Flächenpressung zu groß und eine Rotationsbewegung des Hydraulikkolbens 3 gegenüber dem Kolbenring 4 nicht möglich. Dadurch, daß ein Teil des Öls durch die Druckausgleichsbohrung 11 im Kolbenring 4 in den von der Ringfläche 8 umschlossenen Raum 10 fließen und direkt auf den Hydraulikkolben 3 wirken kann, wird der Kolbenring 4 entlastet. Die Kraft, mit der die Ringfläche 8 auf den Hydraulikkolben 3 drückt, läßt sich aus dem Produkt Hydraulikdruck mal Differenzfläche zwischen der Querschnittsfläche des Zylinders 1 und der von der Ringfläche 8 umschlossenen wirksamen Druckfläche des Hydraulikkolbens 3 ermitteln. Durch eine entsprechende Flächenaufteilung kann die Kraft des Kolbenringes 4 auf den Hydraulikkolben 3 so groß gewählt werden, daß eine genügende Abdichtung des Raumes 10 erreicht wird und die Flächenpressung nicht zu hoch wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einspritzeinheit, insbesondere einer Kunststoff-Spritzgießmaschine, mit einem drehbaren Einspritzelement, das während der Drehung durch einen mit dem Einspritzelement dreh- und axialfest verbundenen Hydraulikkolben in axialer Richtung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der vom Hydraulikmedium beaufschlagten Seite des Hydraulikkolbens (3) ein mit einer Dichtmanschettc (5) und einer an der druckseitigen Stirnfläche des Hydraulikkolbens (3) anliegenden Ringfläche (8) versehener Kolbenring (4) drehbar gelagert ist und daß die Ringfläche (8) einen durch eine Druckausgleichsbohrung (11) mit dem Zylinderraum (6) für das Hydraulikmedium des Zylinders (1) in Verbindung stehenden Raum (10) zwischen Hydraulikkolben (3) und Kolbenring (4) begrenzt.

2. Einspritzeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Zylinders (1) und die von der Ringfläche (8) begrenzte wirksame Druckfläche des Hydraulikkolbens (3) in einem, eine bestimmte Flächenpressung an der Ringfläche (8) und ein erwünschtes Maß der Abdichtung zwischen Hydraulikkolben (3) und Kolbenring (4) ergebenden Verhältnis zueinander abgestimmt sind.

3. Einspritzeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung des Zylinders (1) eine am Ende des Einspritzhubes des Hydraulikzylinders (3) mit der senkrechten Trennfuge zwischen Hydraulikkolben (3) und Kolbenring (4) in Verbindung stehende Leckölbohrung (15) angeordnet ist.