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Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine mit einer axial verschieblichen,
dem Einspritzen des von ihr plastifizierten Kunststoffes dienenden Plastifizierschnecke,
deren Einspritzhub durch einen hydraulisch betätigten Druckkolben bewirkt wird,
wobei während des Einspritz- und Plastifizierhubes ein mit dem Druckkolben bewegtes
Steuerelement über mehrere ortsfeste Abtastorgane auf ein in der Hydraulikleitung
angeordnetes Druckregelventil einwirkt und damit den Hydraulikdruck ändert.
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Bei den bekannten Spritzgießmaschinen der vorgenannten Art wird eine
Änderung des Hydraulikdruckes mittels des in der Hydraulikleitung angeordneten Druckregelventils
für eine Temperaturregelung des von der Plastifizierschnecke plastifizierten Kunststoffes
ausgenutzt, derart, daß eine Erhöhung des Hydraulikdruckes in einer Temperatursteigerung
resultiert, während eine Erniedrigung des Hydraulikdruckes einen Temperaturabfall
zur Folge hat.
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Dabei wird beim Einspritz- und Plastifizierhub der Schnecke mittels
einer durch den Druckkolben bewegten Kontaktscheibe über auf Abstand zueinander
angeordnete und ein Steuergerät beeinflussende Schalter derart auf das Druckregelventil
eingewirkt, daß über bestimmte Abschnitte des jeweiligen Hubes der Plastifizierschnecke
der Hydraulikdruck eine gewollte Anderung erfährt, wobei fallweise insbesondere
vorgesehen ist, daß zu Beginn und am Ende des jeweiligen Hubes eine Drucksteigerung
und damit eine Temperaturerhöhung vorgenommen wird, um Spritzgußteile gleichförmiger
Beschaffenheit zu erhalten.
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Auf Spritzgießmaschinen dieser Art werden in der Regel eine Vielzahl
von an Gewicht und Masse wie auch an Größe unterschiedlichen Spritzgußteilen gefertigt.
Bei der vorbeschriebenen Bauweise der bekannten Spritzgießmaschinen erfordert nun
jeder Übergang auf einen neuen Spritzgußteil ein zeitaufwendiges und kostensteigerndes,
oft nur durch vielfache Probeläufe bestimmbares Umrüsten der sich aus den Schaltern
und dem Steuergerät aufbauenden Steuereinrichtung für das Druckregelventil. Dabei
kommt als weiterer Nachteil einer derartigen Steuereinrichtung hinzu, daß die stufenweise
Schaltung plötzliche Druckänderungen selbst dann hervorrufen kann, wenn die Maschine
bereits mehrfach für dasselbe Produkt gefahren worden ist.
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Unter Berücksichtigung des Vorstehenden liegt der Erfindung deshalb
die Aufgabe zugrunde, eine Spritzgießmaschine der vermerkten Art zu schaffen, die
mit einer Steuereinrichtung für das in der Hydraulikleitung angeordnete Druckregelventil
ausgerüstet wird, welche ein müheloses Überwechseln auf in ihrer Formgebung unterschiedlichste
Spritzgußteile erlaubt und welche weiterhin sicherstellt, daß in jedem Einzelfall
auch bei noch so komplizierten Formen optimale Eigenschaften durch optimale Beherrschung
der Druckverhältnisse während des Einspritz- und Plastifizierhubes der Plastifizierschnecke
erzielt werden.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Steuerelement
als Steuerkurve ausgebildet ist, mittels deren ständig mit einer Abtasteinrichtung
in Berührung stehendem Kurvenprofil der Druck in der Hydraulikleitung stufenlos
änderbar ist.
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Die so geschaffene Möglichkeit einer stufenlosen Anderung des Hydraulikdruckes
bringt eine äußerst einfache Anpassungsmöglichkeit an die unterschiedlichsten Durchmesser
und Querschnitte zu fertigen-
der Spritzgußteile ohne das Erfordernis zeit- und kostenaufwendiger
Einzel- und Nacheinstellungen, wobei von der Erkenntnis Gebrauch gemacht ist, daß
solche stufenlosen Druckänderungen insbesondere bei komplizierten Formen, wo jede
auch noch so geringe Querschnittänderung eine entsprechende Massenänderung zur Folge
hat, zu beherrschen sind, um optimale Eigenschaften der Spritzgußteile zu erzielen.
Die Verwendung derartiger Steuerkurven, welche für jedes beliebige Produkt individuell
und programmiert einstellbar sind, stellt sicher, daß auch bei zeitlich unterbrochener
Umrüstung der Maschine auf dasselbe Produkt immer die gleichen, jeweils optimalen
Verhältnisse vorliegen, weil die Steuerkurven wiederverwendbar sind, so daß Produkte
gleichbleibender Eigenschaften erhalten werden. Ein Überwechseln auf andere Produkte
bereitet keine Schwierigkeiten und kann innerhalb kürzester Zeit vorgenommen werden,
wobei jede menschliche Fehlleistung ausgeschaltet wird.
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Nach weiteren Gestaltungsmerkmalen sind für die erfindungsgemäße
Spritzgießmaschine zwei durch die Plastifizierschnecke bewegte Steuerkurven jeweils
für deren Einspritz- und deren Plastifizierhub mit je einem zugeordneten Druckregelventil
und eine Umschalteinrichtung zum gesteuerten Umschalten von dem einen auf das andere
Druckregelventil und umgekehrt vorgesehen. Dadurch ist es möglich, die im Einzelfall
verschiedenen Verhältnisse beim Einspritz-und Plastifizierhub in weiterhin günstiger
Weise zu beherrschen.
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Vorteilhaft ist dabei in der Hydraulikleitung des Druckkolbens dem
Druckregelventil für den Einspritzhub der Plastifizierschnecke ein Überdruckventil
vorgeschaltet.
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Um insbesondere für komplizierte Formen der Spritzgußteile die jeweils
günstigste Linienführung des Kurvenprofils der bzw. jeder Steuerkurve raschestens
aufzufinden, ist jede Steuerkurve vorteilhaft aus einer Vielzahl aufeinander gestapelter,
gegeneinander lösbar festgelegter Einzelscheiben gebildet, die einzeln relativ zueinander
verstellbar und zwischen Endhalterungen festlegbar sind. Natürlich sind auch andere
Steuerkurven, wie gekrümmte Lineale aus biegbarem Stahlblech usw. möglich.
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Für jede Steuerkurve kann eine solche Einstellung des Kurvenprofils
vorgesehen sein, daß in dem entsprechenden Hub der Plastifizierschnecke keine Regelung
des zugeordneten Druckregelventils stattfindet.
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Zweckmäßig sind die beiden Steuerkurven je an einem Arm der gegenüber
dem Zylinder des Druckkolbens um eine Führungsstange schwenkbaren und als Doppelhebel
ausgebildeten Endhalterungen festgelegt.
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Für die Schwenkbewegung der Endhalterungen ist vorzugsweise ein Kurbeltrieb
vorgesehen, zu dessen Betätigung eine in Abhängigkeit von der Stellung eines Vierwegeventüs
gesteuerte Hydraulikeinrichtung dient.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand in der Zeichnung schematisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Vorderansicht
der Spritzgießmaschine, Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Plastifizierschnecke
der Spritzgießmaschine nach Fig. 1 mit gleichzeitiger Schemadarstellung der Steuereinrichtung
für die Änderung des Druckes in der Hydraulikleitung zu dem Druckkolben der Schnecke,
Fig.
3 in vergrößertem Maßstab die Steuerkurve mit zugeordnetem Abtastorgan der Steuereinrichtung
gemäß F i g. 2, Fig. 4 eine Ansicht nach der Linie 4-4 der F i g. 3, F i g. 5 in
vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf die Steuereinrichtung der F i g. 2, Fig.
6 eine Endansicht der Einzelheit gemäß Fig. 5, und F i g. 7 eine Seitenansicht der
Einzelheit gemäß Fig. 5.
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Die in F i g. 1 in ihrer Gesamtheit gezeigte Spritzgießmaschine hat
ein langgestrecktes Rahmengestell 10, auf dem am einen Ende die Betätigungsorgane
11 für die sich zum anderen Ende hin erstreckende Plastifiziereinrichtung 12 angeordnet
sind. Diese besteht aus der eigentlichen Plastifizierschnecke 13 innerhalb eines
langgestreckten Gehäuses 14, welche um ihre Achse drehbar und außerdem hin- und
herbewegbar ist. Die F i g. 2 zeigt die Plastifizierschnecke 13 in ihrer zurückgezogenen
Position, so daß der mittels eines Aufgabetrichters 15 zugeführte und zu plastifizierende
Kunststoff in die Gewindegänge der Plastifizierschnecke eintreten kann. Das Gehäuse
14 endet über eine konisch zulaufende Bohrung 17, welche das entsprechend konisch
gestaltete vordere Ende der Plastifizierschnecke 13 beim Einspritzhub aufnimmt,
in einer Spritzdüse 18. Der Drehantrieb der Plastifizierschnecke 13 erfolgt mittels
eines Elektromotors 19 über ein Untersetzungsgetriebe 20, dessen im Getriebezug
letztes Getrieberad drehfest, jedoch axial beweglich mit dem als Keilwelle ausgebildeten
Teil 21 der Schneckenwelle 22 verbunden ist.
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Der Einspritzhub der Plastifizierschnecke wird durch einen hydraulisch
betätigten Druckkolben 23 bewirkt, der mit dem Ende der Schneckenwelle 22 bei 28
so verbunden ist, daß eine Drehung der Plastifizierschnecke 13 keine Drehung dieses
Kolbens bewirkt. Der Druckkolben 23 sitzt innerhalb eines Zylinders 24, mit welchem
zusammen er bei Beendigung des Einspritzhubes der Plastifizierschnecke, also bei
beginnendem Plastifizierhub, einen Gegendruck gegen den Rückstaudruck des plastifizierten
Kunststoffes aufbaut, welcher aber schließlich von dem Rückstaudruck überwunden
wird, so daß dann die Plastifizierschnecke 13 wieder in die in F i g. 2 dargestellte
Lage zurückkehrt. In der Zeichnung nicht dargestellt sind Steuer- und Schalteinrichtungen
zum gegebenenfalls vorgesehenen Abschalten des Dreh- und Vorschubantriebes der Plastifizierschnecke
bei diskontinuierlicher Betriebsweise der Maschine.
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Zur Ermöglichung einer stufenlosen Anderung des Druckes während des
Einspritz- und Plastifizierhubes in der Hydraulikleitung zu dem Druckkolben 23 hin
ist eine in ihrer Gesamtheit mit 25 bezeichnete Steuerkurve vorgesehen, mit deren
Kurvenprofil 25'ein Abtastorgan 26 ständig in Berührung steht. Die Steuerkurve 25
wird durch den Druckkolben 23 über einen Mitnehmer 27 auf einer Führungsstange 29
hin-und herbewegt. Das Abtastorgan 26 sitzt am einen Ende eines bei 31 an einer
ortsfesten Halterung 32 schwenkbar gelagerten Schwenkhebels 30, dessen durch das
Kurvenprofil 25' gesteuerte Schwenkbewegungen auf ein Druckregelventil 33 einwirken,
wie dies mit der strichpunktierten Linie 30' schematisch angedeutet ist. Das Druckregelventil
33 wird also beim Einspritzhub der Plastifizierschnecke 13 in Abhängigkeit von dem
Kurvenprofil 25' der durch den Druckkolben 23 bewegten Steuerkurve 25 geregelt.
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Für den Plastifizierhub der Schnecke ist gleichartig eine zweite Steuerkurve
vorgesehen, die ein zweites Druckregelventil 34 regelt, wobei eine Zahnstange 35
und ein mit dieser im Eingriff stehendes Ritzel 36 als Obertragungsorgane dienen
können.
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Das eigentliche Hydrauliksystem wird vervollständigt durch eine Pumpe
37, welche den Systemdruck erzeugt, der durch ein Überdruckventil 38 begrenzt ist.
Ein mittels Schaltmagneten 40 und 40' betätigbares Vierwegeventil 39 stellt eine
Umschalteeinrichtung auf die beiden Druckregelventile 33 und 34 dar. Bei Erregung
des Schaltmagneten 40 wird der Druck auf den Druckkolben 23 über das Druckregelventil
33 geregelt, während er bei Erregung des Schaltmagneten 40' über das Druckregelventil
34 geregelt wird, wobei im letzteren Falle die Pumpe 37 und das Überdruckventil
38 durch das Druckregelventil 39 abgeschlossen sind. Während des Plastifizierhubes
der Schnecke kann das Druckmedium über das Rückschlagventil 33' zum Sumpf 42 zurückströmen.
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Jede der Steuerkurven 25 ist, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, aus
einer Vielzahl aufeinander gestapelter, gegeneinander lösbar festgelegter Einzelscheiben
50 gebildet, welche einzeln relativ zueinander verstellbar und zwischen Endhalterungen
51 und 53 festgelegt sind. Diese Endhalterungen 51, 53 sind auf der vorerwähnten
Führungsstange 29 geführt.
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Die Einzelscheiben 50 besitzen jeweils einen Längsschlitz, über welchen
sie auf einem Spannbolzen 54 mit endseitigen Feststellmuttern 55 aufgereiht sind,
so daß nach einem Lösen dieser Feststellmuttern 55 die dann losen Einzelscheiben
50 relativ zueinander verstellt werden können, um das im Einzelfall zweckmäßigste
Kurvenprofil 25' zu erhalten. Mit 56 und 57 sind seitliche Halteplatten für die
Einzelscheiben 50 bezeichnet.
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Die Endhalterungen 51, 53 sind jeweils Winkelhebel mit den beiden
Armen 58 und 59. Während die Arme 58 die Einzelscheiben 50 haltern, welche die beim
Einspritzhub der Schnecke wirkende Steuerkurve aufbauen, haltern die Arme 59 Einzelscheiben
60, welche die beim Plastifizierhub der Schnecke wirkende Steuerkurve aufbauen,
welche ein anderes Kurvenprofil besitzt. Mit dem durch diese Einzelscheiben 60 gebildeten
Kurvenprofil steht ein Abtastorgan 26' ständig in Berührung, das gleichfalls an
einem bei 31 an der Halterung 32 schwenkbar gelagerten Schwenkhebel 61 sitzt, dessen
Schwenkbewegung über die vorerwähnte Zahnstange 35 und das mit dieser im Eingriff
stehende Ritzel 36 das Druckregelventil 43 regelt.
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Die Führungsstange 29, auf welcher die Endhalterungen51 und 53 drehfest,
jedoch axial beweglich aufgekeilt sind, wird in Abhängigkeit von der Schaltstellung
des Vierwegeventils 39 von einem Kurbeltrieb 62 hin- und hergedreht, wie in Fig.
2 durch einen Doppelpfeil angedeutet. Dieser Kurbeltrieb 62 erhält seinen Antrieb
von einer Hydraulikeinrichtung 41 mit vorgeschaltetem Vierwegeventil, dessen Schaltmagnete
mit 45 und 45' bezeichnet sind. Die Umschaltung auf die Druckregelventile33 und
34 hat also gleichzeitig eine Umschaltung auf die Steuerkurven mit den Einzelscheiben
50 bzw. 60 zur Folge, so daß während des Einspritz- und Plastifizierhubes der Schnecke
in Abhängigkeit von dem jeweils eingestellten Kurvenprofil der jeweils aktiven Steuerkurve
über das jeweilige Druckregelventil der Druck
in der Hydraulikleitung
zu dem Druckkolben 23 optimal gesteuert wird.
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Die Steuerung der beiden Schaltmagnete40 und 40' des Vierwegeventils
39 und damit die Umschaltung der Druckregelventile 33 und 34 und die Steuerung der
Schaltmagnete 45 und 45' und damit die Umsteuerung der beiden Steuerkurven mit Einzelscheiben
50 und 60 kann mittels einer Programmsteuerung 44 über ein Relais 43 erfolgen. Eine
erste Betätigung dieses Relais 43 ruft also beispielsweise eine Erregung der Schaltmagnete
40 und 45 hervor, während eine zweite Betätigung dieses Relais 43 eine Erregung
der Schaltmagnete 40' und 45' hervorruft.
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Die Programmsteuerung 44 kann auf diese beiden Betätigungen des Relais
43 beispielsweise in Abhängigkeit von dem Stillstand des Drehantriebs der Plastifizierschnecke
bzw. von der Beendigung des Einspritzhubes programmiert sein.