DE19928770C2 - Spritzgießmaschine - Google Patents
SpritzgießmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 sowie gemäß Anspruch 8 ein Verfahren zum Betreiben einer
derartigen Spritzgießmaschine.
Eine Spritzgießmaschine dieser Art ist aus der US 5,454,995 A bekannt, bei der zur
Schmelzeführung vom Extruder zu den wechselweise zu beschickenden
Einspritzeinheiten ein Wege-Schaltventil erforderlich ist, das zum einen einen
höheren Bauaufwand und eine gesonderte Ansteuerung erfordert und zum anderen
beim Umschalten in den kontinuierlich arbeitenden Extruder Druckstöße einleitet. Im
weiteren besteht vor allem das Problem, dass die Dichtung, mit der der
Einspritzkolben der Einspritzeinheit gegenüber der Atmosphäre abgedichtet ist, dem
maximalen Einspritzdruck standhaften muss, wodurch insbesondere bei größeren
Kolbendurchmessern erhöhte Leckagerisiken in Kauf genommen werden müssen.
Aus der GB 1 397 461 ist es zwar grundsätzlich bekannt, einem Extruder eine
Einspritzeinheit nachzuordnen, die einen Stufenkolben mit Rückstromsperre
aufweist, der den Einspritzzylinder in einen unter hohem Einspritzdruck stehenden
Einspritzraum und in einen unter dem verhältnismäßig niedrigen Förderdruck des
Extruders stehenden Einspeiseraum unterteilt. Die Dichtungen dieser
Einspritzeinheit müssen zwar nur dem Förderdruck des Extruders standhalten, beim
Spritzhub des Stufenkolbens entsteht aber im Einspeiseraum ein Unterdruck, der
das Risiko mit sich bringt, dass über die Dichtungen Luft oder Hydrauliköl in die
Schmelze im Einspeiseraum gesaugt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einspritzeinheiten von Spritzgießma
schinen der angegebenen Art so auszubilden, daß bei sicherem und weitestgehend
verschleißfreiem Betrieb der Austritt von Leckagemengen in die Atmosphäre bzw.
aus den Einspritzeinheiten ausgeschlossen werden kann und daß die Zuführleitun
gen vom Extruder zu den Einspritzeinheiten frei von Mehrwegeventilen gehalten
werden können.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 8 angege
ben. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen und Verfah
rensweisen der Erfindung.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, daß mit dem Stufenkolben die aus
greifte Technologie einer Spritzschnecke der Plastifiziereinheit einer Spritzgießma
schine für Kunststoffschmelze verwendet wird. Der Stufenkolben mit der
Rückstromsperre ist mit der Spritzschnecke einer Spritzgießmaschine vergleichbar,
er hat jedoch keine Schneckengänge und ist keiner Drehbelastung ausgesetzt. In
jedem Fall ist die thermische und mechanische Beanspruchung nicht höher als bei
einer Spritzschnecke. Die Stirnfläche mit der Rückstromsperre bildet die größere
Kolbenfläche und die den Einspeiseraum abgrenzende Ringfläche stellt die kleinere
Kolbenfläche dar. Die vom Extruder in den Einspeiseraum geförderte
Kunststoffschmelze befindet sich auf einem Druckniveau (120 bar), bei dem die
Abdichtung zur Atmosphäre oder zu anschließenden Hydraulikeinrichtungen keinerlei
Probleme bereitet. Der nach der Druckübersetzung durch den Stufenkolben auf
Einspritzdruck (1500-2000 bar) auftretende Leckstrom an der Rückstromsperre ist
dabei völlig ohne Belang, da das überströmende Material lediglich in den
Einspeiseraum zurück gelangt von wo es beim nächsten Einspritzhub des
Stufenkolbens wieder zurück in den Einspritzraum gefördert wird.
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß, abgesehen von den vernachlässigbaren Leck
agemengen an der Rückstromsperre, das Material vom Extruder bis zur Einspritz
düse stets in einer Richtung gefördert wird und daß mit Ausnahme der Rückstrom
sperre im Stufenkolben und des Rückschlagventils zwischen Einspritzraum und Ein
spritzdüse keinerlei sonstigen Ventile insbesondere keine Schaltventile erforderlich
sind. Das Umschalten der Einspritzeinheiten auf die Funktionen Einspritzen, Nach
druck und Materialaufnahme wird nur durch die entsprechende Ansteuerung der hy
draulischen Kolben-Zylindereinheit zur Betätigung des Stufenkolbens bewirkt.
Schaltventile zur Umlenkung des vom Extruder kontinuierlich geförderten Material
stromes zu den chargenweise zu befüllenden Einspritzeinheiten sind daher nicht er
forderlich.
Ein weiterer Vorteil ist in der verbesserten Möglichkeit zum Spülen des Systems ge
geben, da hierzu der Einspritzkolben bzw. der Stufenkolben lediglich in die hinterste
Stellung zu positionieren ist. Der Heißkanal, der ringförmige Einspeisekanal, die Pas
sage durch die Rückstromsperre sowie der Einspritzraum und die Einspritzleitung bis
zur Einspritzdüse werden dabei durch einen stets in einer Richtung kontinuierlich
fließenden Förderstrom des Extruders gespült. Dies steht im Gegensatz zu den
chargenweise zu befüllenden Einspritzeinheiten nach dem Stand der Technik, bei
denen der Schmelzestrom zum Spülen chargenweise gestoppt und im Einspritzzylin
der hin- und hergefördert wird. Dieses Spülverhalten der bekannten Einspritzeinhei
ten ist unbefriedigend, da bei Farb- und Materialwechsel jeweils eine große Zahl von
Ausschußteilen anfällt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Rückstromsperren in den
Stufenkolben der Einspritzeinheiten durch aktive Ansteuerungseinrichtungen ent
sperrbar ausgeführt. Damit ergibt sich der Vorteil, daß aus dem oder den Einspritz
räumen derjenigen Einspritzeinheiten, mit denen kein Einspritzvorgang durchgeführt
wird, bevorratete Schmelzemengen in den Heißkanal und in den Einspeiseraum der
Einspritzeinheit zurückgespeist werden können, mit der der Einspritzvorgang durch
geführt wird. Unerwünschte Unterdruckzustände, die zur Einsaugung von Luft über
die Stufenkolbendichtung in die Schmelzemenge führen können, sind damit sicher
auszuschließen.
Als Extruder wird vorzugsweise ein Doppelschneckenextruder mit zwei gleichsinnig
drehenden Schnecken verwendet. Ein derartiger Extruder stellt einen Compounder
dar, der durch seine ineinandergreifenden, sich gegenseitig abschabenden Doppel
schnecken zum Aufschmelzen großer Schmelzemengen, zum Einmischen von nicht
schmelzenden Materialien (z. B. Kohlestoff-Fasern, Siliciumkarbidpartikel, Gesteins
partikel o. ä.) geeignet ist. Die Zuführung der zusätzlichen Materialien erfolgt durch
Seiteneinspeisung in den Extruder- bzw. Compoundierzylinder in den für das
jeweilige Material geeigneten Temperatur und Funktionszonen.
Für den Fall, daß höhere Schmelzemengen erforderlich sind, ist es vorteilhaft, eine
vielwellige Compoundiermaschine zu verwenden, bei der um eine waagrechte
Achse in einem feststehenden Kranz gleichsinnig drehende Schnecken mit engem
Spiel zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise werden achtwellige Compoundier
maschinen verwendet, wie sie z. B. in der DE 196 07 666 C1 beschrieben sind, doch
ist grundsätzlich auch eine geringere oder höhere Zahl von Schnecken möglich.
Die Erfindung wird in Gegenüberstellung zu einer Spritzgießmaschine nach dem
Stand der Technik anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt in schematischer Dar
stellung:
Fig. 1 eine Spritzgießmaschine nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer Spritzgießmaschine nach dem Stand der
Technik,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Spritzgießmaschine,
Fig. 3a einen Detailausschnitt mit einer anderen Schaltstellung für die Spritzgieß
maschine nach Fig. 3 und
Fig. 4 im vergrößerten Maßstab eine Detaildarstellung der schaltbaren Rückstrom
sperre nach Fig. 3.
Die in Fig. 1 dargestellte Spritzgießmaschine besteht aus einem Extruder 1, der zwei
gleichsinnig drehende Schnecken aufweist, die über eine Motor-Getriebeeinheit 2
angetrieben werden. Vom Schneckenvorraum 3 führt eine Leitung 4 zu einem 3-
Wege-Dosierventil 5 mit dem der vom Extruder 1 kontinuierlich geförderte Schmel
zestrom chargenweise zu den Einspritzeinheiten 6 und 7 geleitet wird. Die Einspritz
einheiten 6 und 7 bestehen jeweils aus einem Einspritzzylinder 8, 9 und einem als
Plungerkolben ausgebildeten Einspritzkolben 10, 11, der von einer anschließenden
hydraulischen Kolben-Zylindereinheit 12, 13 betätigt wird. Der Einspritzkolben 10, 11
ist mit einer nicht näher dargestellten Dichtung in den Dichtungsbereichen 14, 15
abgedichtet.
Vom Einspritzzylinder 8, 9 führt eine Einspritzleitung 16, 17 zu einer Maschinenein
spritzdüse 18.
Im Betrieb wird die vom Extruder 1 in einem kontinuierlichen Strom geförderte
Schmelzemenge durch das 3-Wege-Dosierventil 5 abwechselnd in die Einspritzein
heiten 6 oder 7 geleitet. In der in Fig. 1 dargestellten Position des 3-Wege-Dosier
ventils 5 wird die Schmelze in den Einspritzzylinder 8 geleitet, wobei der Einspritz
kolben 10 im wesentlichen drucklos zurückgeschoben oder zurückgezogen wird. In
dieser Betriebsphase ist das Rückschlagventil 19 durchgängig, wohingegen das
Rückschlagventil 20 ein Eindringen von Schmelze aus der oberen Einspritzleitung 17
in die untere Einspritzleitung 16 verhindert. In der Betriebsphase, in der ein Ein
spritzzylinder mit Schmelze befüllt wird, wie dies gemäß Fig. 1 beim unteren Ein
spritzzylinder 8 der Fall ist, befindet sich die Schmelze auf dem verhältnismäßig nied
rigem Druckniveau (120 bar), wie es im Extruder 1 erzeugt wird.
Nach Beendigung des Füllvorganges und nach dem Absperren des 3-Wege-Dosier
ventils 5 wird der Einspritzkolben vorgeschoben, wie dies gemäß Fig. 1 beim oberen
Einspritzkolben 11 der Fall ist. Die Schmelze erfährt dabei eine erhebliche Drucküber
höhung auf Werte von 1500 bis 2000 bar und wird über die Einspritzleitung 17 und
über die Einspritzdüse 18 in die Formkavität der Spritzgießeinheit (nicht dargestellt)
eingespritzt. Das Rückschlagventil 22 ist dabei durchgängig und das Rückschlagventil
21 ist dabei in Sperrstellung geschaltet. Das Rückschlagventil 20 der unteren
Einspritzleitung 16 ist dabei ebenfalls in Sperrstellung geschaltet. Bei diesen extrem
hohen Einspritzdrücken ist es äußerst schwierig, den Einspritzkolben 10, 11 in den
Bereichen 14 und 15 wirksam abzudichten. Es kann daher nicht sichergestellt
werden, daß Schmelze in den Dichtungsbereichen 14 und 15 als Leckage in die At
mosphäre austritt oder, wie in der Ausführungsform nach Fig. 1, in einen mit Hy
drauliköl beaufschlagten Arbeitszylinder der anschließenden hydraulischen Kolben-
Zylindereinheit 12, 13 eindringt und deren Funktionsfähigkeit beeinträchtigt.
Die in Fig. 2 dargestellte Spritzgießmaschine besteht aus einem Extruder 101, der
zwei gleichsinnig drehende Schnecken aufweist, die über eine Motor-
Getriebeeinheit 102 angetrieben werden. Vom Schneckenvorraum 103 führt ein sich
verzweigender Heißkanal 104 zu zwei Einspritzeinheiten 106 und 107.
Die Einspritzeinheiten 106 und 107 weisen jeweils einen Einspritzzylinder 108 und
109 auf, in denen jeweils ein Einspritzkolben in Form eines Stufenkolbens 110 und
111 geführt ist. Der Stufenkolben 110, 111 unterteilt den Zylinderraum des Einspritz
zylinders 108, 109 in einen Einspritzraum 112, 113 und in einen Einspeiseraum 114,
115, wobei die größere Kolbenfläche 116, 117 des Stufenkolbens 110, 111 den Ein
spritzraum 112, 113 und die kleinere, ringförmige Kolbenfläche 118, 119 des Stufen
kolbens 110, 111 den Einspeiseraum 114, 115 abgrenzt. Im Stufenkolben 110, 111
ist eine Rückstromsperre 120, 121 angeordnet, die die Passage vom Einspritzraum
112, 113 zum Einspeiseraum 114, 115 sperrt und die in entgegengesetzter Richtung
durchgängig ist. Der Stufenkolben 110, 111 wird jeweils von einer hydraulischen
Kolben-Zylindereinheit 122, 123 betätigt. Die Einspritzräume 113, 114 sind jeweils
über Einspritzleitungen 124, 125 mit der Einspritzdüse 126 in Verbindung, wobei je
weils Rückschlagventile 127 und 128 angeordnet sind, die in den Einspritzleitungen
124, 125 ein Zurückströmen in den Einspritzraum 112, 113 verhindern.
Die mit den Stufenkolben 110, 111 gekoppelten hydraulischen Kolben-Zylinderein
heiten 122 und 123 sind mit einer Regelungseinrichtung 129, 130 versehen, über die
die Stufenkolben 110, 111 folgende Arbeitsgänge durchführen können:
- - Erzeugung von Staudruck beim Befüllen der Einspritzeinheit 106, 107 mit Schmelze,
- - Erzeugung des Spritzdruckes,
- - Erzeugung des Nachdruckes.
Im weiteren kann der Stufenkolben 110, 111 zur Durchführung eines Spülvorganges
in die hinterste Position gebracht werden, in der der Einspeiseraum 114, 115 auf ei
nen ringförmigen Einspeisekanal 114', 115' reduziert ist.
Im Betrieb wird die kontinuierlich im Extruder 101 erzeugte Schmelzemenge über
den Heißkanal 104 in abwechselnder Abfolge in die Einspritzräume 112, 113 der Ein
spritzeinheiten 106, 107 geleitet.
Der Vorgang des Befüllens wird anhand der in der Fig. 2 unten dargestellten Ein
spritzeinheit 106 erläutert. In dieser Betriebsphase wird der Stufenkolben 110, ge
steuert von der Regelungsvorrichtung 129 mit geringem Staudruck beaufschlagt.
Dieser Staudruck bewirkt, daß sich der Stufenkolben 110 durch den sich einstellen
den Differenzdruck kontrolliert nach hinten verschiebt und einen gleichförmigen Ab
lauf der Befüllung des Einspritzraumes 112 sicherstellt. Die vom Extruder 101 ge
förderte Schmelzemenge, die sich auf einem verhältnismäßig niedrigem Druckniveau
von z. B. 120 bar befindet, strömt in den Einspeiseraum 114 und gelangt über die
Passage in der Rückstromsperre 120 in den Einspritzraum 112. Aufgrund der Flä
chendifferenz zwischen der großen Kolbenfläche 116 und der kleineren ringförmigen
Kolbenfläche 118 stellt sich der Stufenkolben 110 unter gleichzeitiger Befüllung des
Einspritzraumes 112 soweit zurück, bis das für den nachfolgenden Einspritzvorgang
erforderliche Schmelzevolumen erreicht ist.
Der anschließende Einspritzvorgang wird anhand der in der Fig. 2 oben dargestellten
Einspritzeinheit 107 erläutert. In dieser Betriebsphase wird der Stufenkolben 111,
gesteuert von der Regelungseinrichtung 130, über die hydraulische Kolben-Zylinder
einheit 123 mit hoher Schubkraft beaufschlagt. Mit Beginn der Vorwärtsbewegung
schließt die Rückstromsperre 121 und das im Einspritzraum 113 eingeschlossene
Schmelzevolumen erfährt eine erhebliche Druckerhöhung auf das für den Einspritz
vorgang erforderliche Druckniveau, das im Bereich von 1500 bis 2000 bar liegt. Die
Abdichtung des unter dem hohen Einspritzdruck stehenden Schmelzevolumens er
folgt dabei über den Stufenkolben 111, wobei Leckagen an der Dichtung des Stu
fenkolbens 111 unerheblich sind, da die Leckagemengen lediglich in den Einspeise
raum 115 gelangen, von wo aus sie beim nächsten Befüllvorgang wieder in den Ein
spritzraum 113 gelangen.
Am Ende des Einspritzhubes des Stufenkolbens 111 schließt sich die Nachdruck
phase an, in der zum Ausgleich der Schwindung der Schmelzemenge in der Form
kavität (nicht dargestellt) Schmelze unter Einspritzdruck nachgedrückt wird.
Zum Spülen des gesamten Systems, werden die Stufenkolben 110, 111 in die hin
terste Stellung zurückgefahren, in der die Einspeiseräume 114, 115 auf ringförmige
Einspeisekanäle 114', 115' reduziert werden. Die vom Extruder 101 geförderte
Schmelze durchläuft dabei den Heißkanal 104, die ringförmigen Einspeisekanäle
114', 115', die Rückstromsperren 120, 121, die Einspritzräume 112, 113 sowie die
Einspritzleitungen 124, 125 bis zur Einspritzdüse 126. Da die Schmelze die vorbe
schriebenen Einrichtungen ohne Richtungswechsel und ohne Verharren in Totzonen
durchläuft, kann der Spülvorgang bei Farb- bzw. Materialwechsel schnell und mit ge
ringen Spülmengen durchgeführt werden.
Die Fig. 3, 3a und 4 zeigen die erfindungsgemäße Ausgestaltung der
Spritzgießmaschine nach Fig. 2, bei der anstelle der selbsttätig wirkenden
Rückstromsperren 120, 121 (Fig. 2) ansteuerbare Rückstromsperren 220, 221
vorgesehen sind. Diese bestehen im wesentlichen aus einem Ventilkörper 251, 252,
der jeweils eine Kegelsitzfläche 255, 256
und ein Führungsteil 257, 258 aufweist, mit dem der Ventilkörper 251, 256 reversier
bar im Stufenkolben 210, 211, geführt ist. Die Fig. 4 zeigt den Ventilkörper 251, 252 in
einer Betriebsstellung, in der dieser mit seiner Kegelsitzfläche 255, 256 auf einer
komplementär ausgebildeten Kegelsitzfläche 253, 254 aufliegt und die Passage zwi
schen Einspritzraum 212, 213 und Einspeiseraum 214, 215 verschließt. Diese Be
triebsstellung ist in Fig. 3 in der unteren Einspritzeinheit 206 dargestellt, wohingegen
in der oberen Einspritzeinheit 207 der Ventilkörper 252 sich in einer Betriebsstellung
befindet, in der die Passage zwischen Einspritzraum 213 und Einspeiseraum 215
geöffnet ist.
Die Führungsteile 257, 258 der Ventilkörper 251, 252 werden von den Kolbenstangen
261, 262 von hydraulischen Steuerkolben 259, 260 beaufschlagt, die sich in den an die
Stufenkolben 210, 211 anschließenden Kolbenstangen 222', 223' der hydraulischen
Kolben-Zylindereinheiten 222, 223 befinden.
Der in Fig. 3 unten dargestellte hydraulische Steuerkolben 259 steht über eine erste
Hydraulikleitung 263 mit einem ersten Mehrwegventil 264 in Verbindung, das in der
dargestellten Schaltstellung b die Hydraulikleitung 263 zum Tank T und somit den
Steuerkolben 259 drucklos schaltet.
Der in Fig. 3 oben dargestellte hydraulische Steuerkolben 260 steht über eine zweite
Hydraulikleitung 265 mit einem zweiten Mehrwegventil 266 in Verbindung, das in
der dargestellten Schaltstellung a die Hydraulikleitung 265 mit der Druckpumpe P
verbindet und somit zu einer Druckbeaufschlagung des Steuerkolbens 260 führt.
In Fig. 3a befindet sich das zweite Mehrwegventil 266 in der Schaltstellung b, in der
die Hydraulikleitung 265 mit dem Tank T verbunden ist, wodurch der Steuerkolben
260 drucklos geschaltet ist. Die Rückstromsperre 221 nimmt dabei wieder ihre die
Passage vom Einspritzraum 213 zum Einspeiseraum 215 sperrende Stellung ein.
An die vom Schneckenvorraum 203 des Extruders 201 zu den Einspeiseräumen 214
und 215 führenden Einspeisekanäle 204 in Form von Heißkanälen ist ein Druckwert
geber 250 angeschlossen, dessen Meßwerte p über eine Steuerleitung 267 der
Steuerungseinheit S zugeführt werden. Von der Steuerungseinheit S führen ferner
Steuerleitungen 268 und 269 zu den Mehrwegventilen 264 und 266. Weitere Steu
erleitungen 270 und 271 führen zu Hydraulikeinheiten 272 und 273 über die die hy
draulischen Kolben-Zylindereinheiten 222 und 223 mit Druckmedium zur Durchfüh
rung der Funktionen Einspritzen, Nachdruck und Staudruck beaufschlagbar sind.
Im Betrieb der Spritzgießmaschine nach den Fig. 3, 3a und 4 wird gemäß der in Fig.
3 unten dargestellten Einspritzeinheit 206 ein Einspritzvorgang durchgeführt. Hierzu
ist es erforderlich, daß sich die Rückstromsperre 220 in Sperrstellung befindet, was
durch die Schaltstellung b des Mehrwegventils 264 bewerkstelligt wird, in der der
Steuerkolben 259 druckentlastet ist. Über die Steuereinheit S wird ferner die Hy
draulikeinheit 272 so angesteuert, daß mit der hydraulischen Kolben-Zylindereinheit
222 über den Stufenkolben 210 Einspritzdruck und daran anschließend Nachdruck
erzeugt werden kann.
Gleichzeitig mit der Ansteuerung der unteren Einspritzeinheit 206 wird in der oberen
Einspritzeinheit die Rückstromsperre 221 in Entsperrstellung gebracht. Hierzu wird
das Mehrwegventil 266, angesteuert über die Steuereinheit S, in die Schaltstellung a
gebracht, in der der Steuerkolben 260 über die Hydraulikleitung 265 mit Druckme
dium beaufschlagt wird, wodurch der Ventilkörper 252 über die Kolbenstange 262
nach links in die Entsperrstellung gebracht wird. Über die Steuereinheit S wird ferner
die Hydraulikeinheit 273 so angesteuert, daß mit der hydraulischen Kolben-Zylinder
einheit 223 ein Staudruck erzeugt werden kann, der eine Rückspeisung von im Ein
spritzraum 213 bevorrateter Schmelzemenge in die Einspeise- bzw. Heißkanäle 204
bewirkt.
Der Staudruck in der hydraulischen Kolben-Zylindereinheit 223 wird dabei in Abhän
gigkeit von den Druckwerten p des Druckwertgebers 250 nach der Maßgabe gere
gelt, daß in den Einspeise- bzw. Heißkanälen 204 ein gleichbleibendes Druckniveau
aufrechterhalten bleibt, das im wesentlichen dem Förderdruck des Extruders 201
entspricht.
Die über den Staudruck bewirkte Rückspeisung von Schmelzematerial stellt sicher,
daß das beim Einspritz-Vorschub des unteren Stufenkolbens 210 sich rasch vergrös
sernde Volumen des Einspeiseraumes 214 nicht zu unerwünschten Unterdruckzu
ständen führen kann, bei denen im Extremfall Luft aus der Umgebung über die Dich
tung des Stufenkolbens in die Schmelze eingesaugt werden kann. Durch die gere
gelte Einhaltung eines gleichförmigen Druckniveaus in den Einspeise- bzw. Heißka
nälen 204 können somit kritische Unterdruckzustände im Einspeiseraum derjenigen
Einspritzeinheit ausgeschlossen werden, mit der ein Einspritzvorgang durchgeführt
wird.
Die Steuerungseinheit S ist so programmiert, daß bei Beginn eines Einspritzvorgan
ges mit einer Einspritzeinheit die Rückstromsperren der übrigen Einspritzeinheiten
entsperrt werden und deren Stufenkolben so mit Staudruck über die hydraulischen
Kolben-Zylindereinheiten beaufschlagt werden, daß während der Einspritzphase ge
nügend bevorratete Schmelzemenge in die Einspeise- bzw. Heißkanäle zurückge
speist werden kann, um Unterdruckzustände in der Einspritzeinheit auszuschließen,
mit der ein Einspritzvorgang durchgeführt wird. Der die Druckzustände in den Ein
speise- bzw. Heißkanälen erfassende Druckwertgeber dient dabei dazu ein gleich
förmiges Druckniveau aufrechterhalten zu können.
Grundsätzlich kann die Steuerungseinheit S jedoch auch so programmiert sein, daß
die Rückstromsperren derjenigen Einspritzeinheiten, mit denen kein Einspritzvorgang
durchgeführt wird, erst entsperrt werden, wenn vom Druckwertgeber 250 ein be
stimmter Druckwert erfaßt wird, der nicht unterschritten werden darf und der eine
Druckkompensation durch Rückspeisung von Schmelzematerial erforderlich macht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl für Kunststoffschmelze als auch für
metallische Materialien im thioxtropen Zustand verwendet werden. In beiden Fällen
ist der Stufenkolben mit der Rückstromsperre keinen größeren Belastungen ausge
setzt als die Spritzschnecke der Plastifiziereinheit einer Spritzgießmaschine. Der
Stufenkolben unterscheidet sich dabei von einer Spritzschnecke lediglich durch das
Fehlen der Schneckengänge.
Bezugszeichenliste
Fig. 1
1 Extruder
2 Motor-Getriebeeinheit
3 Schneckenvorraum
4 Leitung
5 Drei-Wege-Dosierventil
6 Einspritzeinheit
7 Einspritzeinheit
8 Einspritzzylinder
9 Einspritzzylinder
10 Einspritzkolben
11 Einspritzkolben
12 hydr. Kolben-Zylindereinheit
13 hydr. Kolben-Zylindereinheit
14 Dichtungsbereich
15 Dichtungsbereich
16 Einspritzleitung
17 Einspritzleitung
18 Maschinen-Einspritzdüse
19 Rückschlagventil
20 Rückschlagventil
21 Rückschlagventil
22 Rückschlagventil
Fig. 2
101 Extruder
102 Motor-Getriebeeinheit
103 Schneckenvorraum
104 Heißkanal
105
106 Einspritzeinheit
107 Einspritzeinheit
108 Einspritzzylinder
109 Einspritzzylinder
110 Stufenkolben
111 Stufenkolben
112 Einspritzraum
113 Einspritzraum
114 Einspeiseraum
114' ringförmiger Einspeiseka nal
115 Einspeiseraum
115' ringförmiger Einspeiseka nal
116 größere Kolbenfläche
117 größere Kolbenfläche
118 kleinere, ringförmige Kol benfläche
119 kleinere, ringförmige Kol benfläche
120 Rückstromsperre
121 Rückstromsperre
122 hydraulische Kolben-Zylin dereinheit
123 hydraulische Kolben-Zylin dereinheit
124 Einspritzleitung
125 Einspritzleitung
126 Einspritzdüse
127, 128 Rückschlagventil
129, 130 Steuer- und Rege lungseinrichtung
Fig. 1
1 Extruder
2 Motor-Getriebeeinheit
3 Schneckenvorraum
4 Leitung
5 Drei-Wege-Dosierventil
6 Einspritzeinheit
7 Einspritzeinheit
8 Einspritzzylinder
9 Einspritzzylinder
10 Einspritzkolben
11 Einspritzkolben
12 hydr. Kolben-Zylindereinheit
13 hydr. Kolben-Zylindereinheit
14 Dichtungsbereich
15 Dichtungsbereich
16 Einspritzleitung
17 Einspritzleitung
18 Maschinen-Einspritzdüse
19 Rückschlagventil
20 Rückschlagventil
21 Rückschlagventil
22 Rückschlagventil
Fig. 2
101 Extruder
102 Motor-Getriebeeinheit
103 Schneckenvorraum
104 Heißkanal
105
106 Einspritzeinheit
107 Einspritzeinheit
108 Einspritzzylinder
109 Einspritzzylinder
110 Stufenkolben
111 Stufenkolben
112 Einspritzraum
113 Einspritzraum
114 Einspeiseraum
114' ringförmiger Einspeiseka nal
115 Einspeiseraum
115' ringförmiger Einspeiseka nal
116 größere Kolbenfläche
117 größere Kolbenfläche
118 kleinere, ringförmige Kol benfläche
119 kleinere, ringförmige Kol benfläche
120 Rückstromsperre
121 Rückstromsperre
122 hydraulische Kolben-Zylin dereinheit
123 hydraulische Kolben-Zylin dereinheit
124 Einspritzleitung
125 Einspritzleitung
126 Einspritzdüse
127, 128 Rückschlagventil
129, 130 Steuer- und Rege lungseinrichtung
Claims (15)
1. Spritzgießmaschine, bestehend aus einem einen kontinuierlichen Strom aus
Kunststoffschmelze fördernden, eine oder mehrere Schnecken aufweisenden
Extruder, dem mindestens zwei Einspritzeinheiten nachgeordnet sind, die jeweils
aus einem Einspritzzylinder und einem mittels einer Betätigungsvorrichtung
reversierbar im Einspritzzylinder geführten Einspritzkolben bestehen, mit dem die
Kunststoffschmelze unter hohem Druck aus dem Einspritzraum des
Einspritzzylinders über einen Einspritzkanal (224, 225) und eine Einspritzdüse in die
Formkavität eines Spritzgießwerkzeugs spritzbar ist, wobei im Einspritzkanal jeweils
ein die Passage von der Einspritzdüse (226) zum Einspritzraum (212, 213) sperrendes
Rückschlagventil (227, 228) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der
Einspritzkolben jeweils aus einem an sich bekannten Stufenkolben (210, 211) mit
Rückstromsperre (220, 221) besteht, der den Zylinderraum des Einspritzzylinders
(208, 209) in den Einspritzraum (212, 213) und in einen Einspeiseraum (214, 215)
unterteilt, wobei die größere Kolbenfläche (216, 217) des Stufenkolbens (210, 211)
im Einspritzraum 212, 213) und die kleinere ringförmige Kolbenfläche (218, 219) im
Einspeiseraum (214, 215) wirksam ist, dass der Einspeiseraum (214, 215) mit dem
Schneckenvorraum (203) des Extruders (201) über einen Einspeisekanal (Heißkanal)
(204) ohne Ventile in Verbindung steht und dass jeder Stufenkolben (210, 211) eine
Stellvorrichtung zum Entsperren der Rückstromsperre (220, 221) aufweist.
2. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Rückstromsperre (220, 221) einen im Stufenkolben (210, 211) reversierbar geführten
Ventilkörper (251, 252) aufweist, der in der vom Einspritzraum (212, 213) zum Ein
speiseraum (214, 215) führenden Passage eine Sperrstellung einnimmt, die bei akti
ver Verschiebung des Ventilkörpers (251, 252) mittels der Stellvorrichtung in eine die
Passage vom Einspritzraum (212, 213) zum Einspeiseraum (214, 215) öffnende
Durchgangsstellung verschiebbar ist.
3. Spritzgießmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Ventilkörper (251, 252) eine zu einer Kegelsitzfläche (253, 254) in der Passage
zwischen Einspritzraum (212, 213) und Einspeiseraum (214, 215) komplementäre
Kegelsitzfläche (255, 256) und ein zentrisch im Stufenkolben (210, 211) gelagertes
Führungsteil (257, 258) aufweist, und dass die Stellvorrichtung aus einem
hydraulischen Steuerkolben (259, 260) besteht, dessen zentrisch im Stufenkolben
(210, 211) gelagerte Kolbenstange (261, 262) im Anschlagkontakt zum Führungsteil
(257, 258) steht.
4. Spritzgießmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Be
reich zwischen dem Schneckenvorraum (203) des Extruders (201) und den Einspei
seräumen (214, 215) ein Drucksensor (250) angeordnet ist, der mit der Steuereinheit
S der Spritzgießmaschine in Verbindung steht.
5. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Extruder (201) aus einem Doppelschneckenextruder mit
gleichsinnig drehenden Schnecken besteht.
6. Spritzgießmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Einspeiseräume (214, 215) mit dem Extruder (201) über ei
nen Heißkanal (204) verbunden sind.
7. Spritzgießmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung für die Einspritzeinheiten jeweils
aus hydraulischen Kolben-Zylindereinheiten (222, 223) bestehen.
8. Verfahren zum Betreiben einer Spritzgießmaschine nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass jede hydraulische Kolben-Zylindereinheit (222, 223) nach der
Maßgabe gesteuert ist, dass diese beim Befüllen des Einspritzraumes (212, 213)
über den Heißkanal (204), den Einspeiseraum (214, 215) und die Passage der Rück
stromsperre (220, 221) im wesentlichen drucklos oder druckreduziert verschiebbar
ist.
9. Verfahren zum Betreiben der Spritzgießmaschine nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass der Stufenkolben (210, 211) zur Spülung des Systems in die
hinterste Stellung gebracht wird, in der der Einspeiseraum (214, 215) im
wesentlichen auf einen ringförmigen Einspeisekanal (214', 215') reduziert ist.
10. Verfahren zum Betreiben einer Spritzgießmaschine nach den Ansprüchen 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstromsperren (220, 221) einer oder
mehrerer derjenigen Einspritzeinheiten (206, 207) entsperrt werden, mit denen kein
Einspritzvorgang durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ansteuerung der Stellvorrichtung zum Entsperren einer oder mehrerer
Rückstromsperren (220, 221) in Abhängigkeit zur Ansteuerung des Stufenkolbens
(259, 260) derjenigen Einspritzeinheit (206, 207) erfolgt mit der ein Einspritzvorgang
durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ansteuerung der Stellvorrichtung zum Entsperren einer oder mehrerer
Rückstromsperren (220, 221) synchron zur Ansteuerung des Stufenkolbens (259, 260)
derjenigen Einspritzeinheit (206, 207) erfolgt, mit der ein Einspritzvorgang
durchgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ansteuerung der Stellvorrichtung zum Entsperren einer oder mehrerer
Rückstromsperren (220, 221) in Abhängigkeit vom Eintreten eines vom Drucksensor
(250) ermittelten bestimmten Unterdruckwertes durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass der Staudruck in den hydraulischen Kolben-Zylindereinheiten (222, 223) zur
Verstellung der Stufenkolben (210, 211), deren Rückstromsperren (220, 221) entsperrt
werden, nach der Maßgabe geregelt wird, dass im Bereich zwischen
Schneckenvorraum (203) und den Einspeiseräumen (214, 215) ein gleichmäßiger
Druck aufrechterhalten wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der
gleichmäßige Druck im wesentlichen auf dem Förderdruckniveau des Extruders
(201) gehalten wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19928770A DE19928770B8 (de) | 1999-02-19 | 1999-06-23 | Spritzgießmaschine |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19907169 | 1999-02-19 | ||
DE19907169.1 | 1999-02-19 | ||
DE19913240 | 1999-03-23 | ||
DE19913240.2 | 1999-03-23 | ||
DE19928770A DE19928770B8 (de) | 1999-02-19 | 1999-06-23 | Spritzgießmaschine |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19928770A1 DE19928770A1 (de) | 2000-08-31 |
DE19928770C2 true DE19928770C2 (de) | 2003-11-20 |
DE19928770B8 DE19928770B8 (de) | 2006-08-03 |
Family
ID=37808303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19928770A Expired - Fee Related DE19928770B8 (de) | 1999-02-19 | 1999-06-23 | Spritzgießmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19928770B8 (de) |
Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
DE102007042808B3 (de) * | 2007-09-07 | 2009-04-02 | Kraussmaffei Technologies Gmbh | Spritzeinheit mit kontinuierlich betreibbarer Plastifiziereinheit |
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1999
- 1999-06-23 DE DE19928770A patent/DE19928770B8/de not_active Expired - Fee Related
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Patent abstracts of Japan M 838, 1989, Vol.13, No.258 & JP 01063121 A * |
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Also Published As
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: KRAUSS MAFFEI GMBH, 80997 MUENCHEN, DE |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |