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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das Montieren bzw. Demontieren
der Plastifizierung an der bzw. von der Spritzgiesseinheit mittels
einer Zylinderkupplung sowie einer Schneckenkupplung, welche unabhängig der
Zylinderkupplung lösbar
bzw. verbindbar ist, wobei die Vorrichtung eine Steuerung aufweist, über welche
die Arbeitsbewegung der Plastifizierschnecke steuerbar ist.
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Die
Kernteile bei Spritzgießmaschinen
sind auf der Spritzseite die Spritzgießeinheit und ein Antriebssystem
für die
Plastifizierschnecke einerseits sowie die Plastifizierung mit der
Plastifizierschnecke andererseits. Die Spritzgießeinheit mit den Antrieben ist
Teil eines Spritzgießaggregates,
welches auf dem Maschinenständer
ruht. In der Regel ist das Spritzgießaggregat über spezielle Antriebe verschiebbar gelagert,
sodass die Düsenspitze
der Plastifizierung an die Einspritzöffnung des Spritzwerkzeuges
zu und weggefahren werden kann. Die zentrale Hilfsfunktion in Bezug
auf die Plastifizierung ist die Montage und Demontage beim Spritzgießer. Die
Montage und Demontage ist erforderlich, wenn eine andere Grösse oder
Schneckengeometrie eingesetzt werden muss, oder beispielsweise vor
längeren
Stillstandzeiten, wenn beide Teile gereinigt werden müssen. Die
Plastifizierung besteht aus einem Plastifizierzylinder, einer Plastifizierschnecke
sowie einem Granulatspeisetrichter. Beim Demontieren muss als erstes
der Granulatspeisetrichter gelöst
und in Bezug auf den Plastifizierzylinder so weit frei gemacht werden,
dass der Plastifizierzylinder mit der Plastifizierschnecke mit Hilfe
eines Maschinenkrans aus der Maschine gehoben werden kann.
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Abgesehen
von der Formschlussseite treten bei einer Spritzgießmaschine
die größten Kräfte im Bereich
der Spritzgießeinheit
sowie dem Plastifizierzylinder und der Plastifizierzylinderschnecke
auf. Allein die axialen Kräfte
für den
maximalen Druckaufbau in der Spritzgießform können bei 10–50 t liegen, also Kräfte, wie
sie etwa beim Stanzen und Schmieden auftreten. Alle Bauteile, auf
welche die grössten Kräfte wirken,
werden entsprechend massiv konzipiert. Dies gilt selbstverständlich auch
für die
Schneckenkupplung und die Zylinderkupplung. Jede Kupplungshälfte wird über mehrere
groß dimensionierte Kupplungsschrauben
verbunden. Die Kupplungsschrauben müssen für das Entkuppeln jeweils gelöst werden,
was für
beide Kupplungsvorgänge
Zeit und Kraft erfordert. Aus der Sicht der Produktivität handelt es
sich um Verlustzeiten. Das Bestreben ist, solche Verlustzeiten möglichst
tief zu halten.
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Der
Erfindung wurde nun die Aufgabe gestellt, nach Lösungen zu suchen, welche den
Kupplungsvorgang erleichtern und so weit wie möglich auch zeitlich verkürzen, ohne
dass dazu kostspielige und komplexe Einrichtungen benötigt werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenkupplung als lösbare Pressverbindung
mittels einer Spannhülse
ausgebildet ist.
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Im
Unterschied, etwa zu den klassischen Werkzeugmaschinen, bei denen
der Wechsel, beispielsweise eines Fräskopfes, nur ein Element betrifft,
müssen
bei Spritzgießmaschinen
immer gleichzeitig zwei Elemente montiert bzw. demontiert werden,
wobei die Plastifizierschnecke für
das Kuppeln und Entkuppeln in dem Plastifizierzylinder verbleibt. Von
den Erfindern ist erkannt worden, dass der anspruchsvollere Teil
das Lösen
und Verbinden der Plastifizierschnecke zum Antriebsstummel des Schneckenantriebssystems
ist. Wenn der beachtlich schwere und zum Teil noch heisse Plastifizierzylinder mit
einem Maschinenkran demontiert wird, können im Wesentlichen nur Gewichtskräfte abgefangen werden.
Deshalb wurden im Stand der Technik sowohl die Zylinderkupplung
wie auch die Schneckenkupplung als Flanschkupplungen ausgebildet.
Wegen der sehr engen Platzverhältnisse
im Kupplungsbereich ist es schwierig, eine Ausziehvorrichtung für die Plastifizierschnecke
anzuordnen. Das Konzept einer Spritzgießmaschine kommt nun der erfindungsgemässen Lösung insofern
entgegen, als dass die Plastifizierschnecke bereits einen Linearantrieb
aufweist, mit dem die Plastifizierschnecke relativ zum Plastifizierzylinder
sowie der Spritzgießeinheit über entsprechende
elektrische oder hydraulische Antriebe bewegt wird. Damit ist aber
eine Ausziehhilfe für die
Plastifizierschnecke bei einer Spritzgießmaschine schon vorhanden,
um die erforderlichen Kräfte beim
Einfahren oder Ausziehen des Plastifizierzylinders bei gelöster Pressverbindung
aufzubringen. Die lineare Bewegung für das Einfahren und Ausziehen kann
mit höchster
Präzision
durchgeführt
werden. Wie in der Folge anhand von bevorzugten Ausgestaltungen
dargelegt wird, lässt
sich die neue Erfindung mit bescheidenen Mehraufwendungen realisieren, sodass
diese in der Praxis eine grosse Erleichterung bringt und auch eine
Reduzierung der Montage und Demontagezeit erlaubt.
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Vorrichtungsgemäß weist
das thermische Spannsystem eine Spannhülse auf, in welche der Kupplungsschaft
der Plastifizierschnecke bis auf Anschlag in der Spannhülse einschiebbar
ist. Die Linearbewegung der Plastifizierschnecke muss für die Spritzfunktion
in höchster
Präzision
kontrolliert werden. Mit dem Einschieben auf Anschlag wird eine
exakte Null- oder Startposition für den Linearantrieb der Plastifizierschnecke
im normalen Produktionsbetrieb gewährleistet.
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Im
Falle des hydraulischen Systems wird zwischen einem Haltekörper sowie
der Spannhülse eine
Druckkammer für
das Druckmedium vorgesehen mit einer Verbindungsbohrung zu einer
Druckvorkammer eines Druckkolbens. Der Druckkolben wird bevorzugt
als schwimmender Körper
ausgebildet und ist frei in der Druckvorkammer über eine von aussen angreifende
Einstellschraube mittels eines Handschlüssels für den Druckaufbau eindrückbar bzw.
entlastbar. Das hydraulische Spannsystem bildet mit der Druckkammer,
der Verbindungsbohrung sowie der Druckvorkammer ein in sich geschlossenes
hydraulisches System.
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In
der Folge wird die neue Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele
mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es zeigen:
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die 1a einen
Ausschnitt der Plastifizierung und der Spritzgiesseinheit im Bereich
der Schneckenkupplung bei zurückgezogener
Plastifizierschnecke;
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die 1b entsprechend
der 1a, jedoch mit vorderster Stellung der Plastifizierschnecke;
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die 2a entspricht
der 1b, jedoch mit Blockierung der Plastifizierschnecke
im Plastifizierzylinder, dem Beginn der mechanischen Entkupplung von
dem Plastifizierschneckenantrieb;
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die 2b das
Ende der Entkupplung der Plastfizierschnecke mit zurückgezogenem
Antriebsstummel des Plastifizierschneckenantriebes;
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die 3 einen
vollständig
ausgebauten Plastifizierzylinder mit Plastifizierschnecke;
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die 4 die
Spritzgießeinheit
mit ausgebauter Plastifizierung;
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die 5 die
Spritzgießeinheit
in perspektivischer Darstellung;
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die 6a und 6b ein
hydraulisches Spannsystem im Schnitt sowie in einer Frontansicht in
größerem Massstab;
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die 7 schematisch
ein thermisches Spannsystem mit ausgebauter Plastifizierschnecke.
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In
der Folge wird auf die 1a und 1b Bezug
genommen. Diese zeigen den Bereich der Kupplungen in zurückgezogener
Stellung der Plastifizierschnecke 1 (1a)
sowie in vorderster Stellung (1b). Auf
der linken Bildseite ist der Plastifizierzylinder 2 mit
einer Haltekonstruktion 3 für einen Granulatspeisetrichter
dargestellt. Das noch trockene Granulat wird über eine Speiseöffnung 4 in
den Einzugsbereich der Plastifizierschnecke 1 zugeführt. Dargestellt
ist ein Haltering 6 für
das Montieren und Demontieren der Plastifizierung 7 mittels
eines nicht dargestellten Maschinenkranes. Im hinteren Teil weist
die Plastifizierschnecke 1 einen Kupplungsschaft 9 auf,
welcher eingekuppelt ist in eine Spannhülse 10 eines Antriebsstummels 11 der
Spritzgiesseinheit 8. Die Antriebseinheit 12 ist
ausgebildet für die
zwei Bewegungsarten der Plastifizierschnecke 1, nämlich eine
Linearbewegung, entsprechend Pfeil 13, sowie eine rotative
Bewegung, entsprechend Pfeil 14. Die rotative Bewegung
wird von einem Antriebsmotor 15 sowie einem Getriebe 16 erzeugt.
Gemäß Beispiel
der 1 und 2 wird
die Linearbewegung hydraulisch erzeugt. In einem Hydraulikzylinder 17 ist
ein Hydraulikkolben 18 angeordnet, welcher direkt mit dem
Antriebsstummel 11 verschraubt ist. Die Antriebswelle 19 vom
Getriebe 16 weist im Bereich des Antriebsstummels 11 eine
Keilnut 20 auf, welche die rotative Bewegung des Antriebsmotors 15 auf den
Antriebsstummel 11 überträgt. Dem
Hydraulikzylinder 17 wird über Ölleitungen 21, 22 Hydrauliköl zu- resp.
abgeführt,
derart, dass der Antriebsstummel 11 eine Vorwärts- oder
Rückwärtsbewegung
durchführt. Je
nach momentaner Situation innerhalb eines Spritzgießzyklus,
beispielsweise während
dem Dosieren resp. Formfüllen,
wird der Antrieb für
die Linearbewegung oder für
die rotative Bewegung aktiviert.
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In
den 1a und 1b ist die lösbare Pressverbindung als hydraulisches
Spannsystem 23 ausgebildet. Die Plastifizierzylinderkupplung
ist als Flanschkupplung 29 konzipiert. Für die Montage
sowie Demontage wird die Plastifizierung 7 an einen Maschinenkran 31 gehalten
(vgl. 3).
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Vorteilhafterweise
wird beim Demontieren der Plastifizierung 7 als erstes
die Schneckenkupplung gelöst,
wie in der 2a dargestellt ist. Über die Ölleitung 21 wird
Drucköl
zugeführt,
sodass der Antriebsstummel 11 in die vorderste Stellung
gefahren wird (1a und 2a). In
dieser Position kann die Plastifizierschnecke 1 mittels
eines Arretierdornes 24 in Bezug auf eine Längsbewegung
der Plastifizierschnecke 1 zu dem Plastifizierzylinder
blockiert werden. Als nächster
Schritt wird über
einen Schlüssel, beispielsweise
einen Imbus-Schlüssel 25,
der Öldruck
im Bereich der hydraulischen Spannhülse abgelassen. Damit fällt jegliche
Klemmkraft, soweit diese vom Öldruck
verursacht ist, weg. Über
eine Maschinensteuerung 26 werden mittels eines Serviceprogrammes
die Ventile 27 und 28 umgesteuert, sodass entsprechend 2b der
Antriebsstummel 11 zusammen mit der Spannhülse 10 von
dem Kupplungsschaft 9 weggezogen wird (2b).
die Plastifizierschnecke 1 ist damit vollständig entkuppelt.
Der nächste
Schritt ist das Lösen
der Zylinderkupplung 29, währenddem die Plastifizierung 7 in
einem Seil 30 eines Maschinenkrans (k) 31 hängt. Nach
Lösen der Zylinderkupplung 29 kann
die Plastifizierung 7 weggehoben und der Reinigungsabteilung überführt werden.
Der Kupplungsvorgang erfolgt im genau umgekehrten Sinn. Für den ganzen
Vorgang werden primär
die an einer Spritzgiessmaschine bereits vorhandenen Einrichtungen
sowie zwei zusätzliche
Handschlüssel
benötigt.
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Die 3 zeigt
die Plastifizierung 7 vor einer Montage bzw. nach einer
Demontage. Der Plastifizierzylinder wird über Heizelemente 32 geheizt
und ist über
ein Verdeck 33 geschützt.
Damit soll verhindert werden, dass sich das Bedienpersonal nicht
die „Finger
verbrennt". Für die Demontage
der Plastifizierung 7 kommt der Bediener nur mit den Halteringen 6 sowie
den beiden Handschlüsseln 24 und 25 in Kontakt
Die 3 zeigt weitere Einrichtungen, wie etwa ein Düsenverschluss 34 sowie
den Düsenverschlussantrieb 35.
Diese sind nicht Gegenstand der neuen Erfindung, können jedoch,
wie im Stand der Technik, für
die Montage/ Demontage in der Plastifizierung 7 verbleiben.
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Die 4 zeigt
die Spritzgiesseinheit 8 ohne die Plastifizierung 7.
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Die 5 ist
eine perspektivische Darstellung und zeigt die Spritzgießeinheit 8.
Auf der linken Bildseite ist eine Hilfseinrichtung für das Wegschieben
der Haltekonstruktion 3 für den Speisetrichter und weist
zwei Hilfszylinder 41 auf. Man erkennt aus den 4 und 5,
dass vor der Montage der Plastifizierung 7 genügend Freiraum
besteht für
das von oben Einlegen der Zylinderkupplungsteile.
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Die 6a und 6b zeigen
in grösserem Maßstab das
hydraulische Spannsystem ohne die Plastifizierschnecke 1.
Der innerste Teil ist die Spannhülse 10,
welche außen
von einem Haltekörper 50 umgeben
und fest verschraubt ist mit dem Antriebsstummel 11. Links
unten ist eine Einfüllöffnung 51 für das Ein-
oder Nachfüllen
von Hydrauliköl 52. Diese
ist verschlossen mit einer Stopfschraube 53. Die Spannhülse 10 wird
auf beiden Endseiten dicht in den Haltekörper 50 eingepresst
oder eingelötet. Links
oben ist die Öldruckerzeugung 55 dargestellt. Diese
besteht aus einem Druckkolben 56, einer Einstellschraube 57 sowie
einer Verschlussschraube 59. Unterhalb des Druckkolbens
befindet sich eine Druckvorkammer 58, welche über einen
Verbindungskanal 60 angeordnet ist für eine gleichmässige Druckübertragung
und Entlüftung
der Druckkammer 61. Die Druckkammer 61 ist als
zylindrischer Raum zwischen dem Haltekörper 50 sowie der
Spannhülse 10 gebildet.
Durch blosses Drehen des Handschlüssels 25 bzw. der
Einstellschraube 59 wird je nach Drehrichtung entweder
ein enormer Öldruck
von beispielsweise mehr als 1000 bar erzeugt, oder aber der Druck
vollständig
abgelassen.
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Die 7 zeigt
den zweiten Ausgestaltungsweg einer Wärme-Schrumpfverbindung. Die
Spannhülse 71 kann
Teil des Antriebsstummels 11 sein. Eine über die
wirksame Länge
l der Spannhülse 71 angeordnete
Wärmequelle überträgt linsenförmig die notwendige
Wärme für die Ausweitung
der Spannhülse 71.
Durch eine Drehbewegung, entsprechend Pfeil 14, wird die
Spannhülse
für eine
Ein- oder Ausfahrbewegung des Kupplungsschaftes 9 gleichmäßig erwärmt. Die
Erwärmung
kann sehr rasch, beispielsweise im Bereich von Sekunden, erfolgen.
Die Abkühlung
beginnt sofort nach Abschalten der Wärmequelle.