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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgießeinrichtung, die mit einer
Zufuhreinrichtung für die
Zufuhr von geschmolzenem Kunststoff an eine Verteilereinrichtung
versehen ist. Die Verteilereinrichtung von bekannten Spritzgießeinrichtungen
verteilt den geschmolzenen Kunststoff, der von einem Extruder kommt,
in eine oder mehrere Spritzdüsen,
die in eine Matrize münden.
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Beim
Formen der verschiedenen Produkte in diversen Formhohlräumen ist
es vorteilhaft, um Etagenformen zu verwenden (sog. stack moulds).
In solchen Formen, auch Matrizen genannt, befinden sich beidseitig
der Verteilereinrichtung Formhohlräume und ist die erforderliche
Schließkraft
nur halb so groß wie
wenn die Produkte nebeneinander eingespritzt werden. Die erforderliche
Klemmkraft, um die Matrizenhälften
formschlüssig
aufeinander zu klemmen, wird nur durch die projektierte Oberfläche eines
einzigen Produkts im Formhohlraum bestimmt.
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Nach
dem Füllen
des Formhohlraums wird die Spritzdüse, das ist ein bekanntes Verfahren,
mit einem Nadelventil geschlossen und werden die Matrizenhälften nach
dem Aushärten
des spritzgegossenen Produkts auseinander bewegt, um das Produkt
herauszulösen.
Dabei wird dafür
gesorgt, dass kein Kunststoff zwischen die beweglichen Matrizenteile
gelangt, da dieser Kunststoff Probleme verursacht, wenn es darum
geht, eine flüssigkeitsdichte Klemmverbindung
zwischen den Matrizenhälften
zu erzielen.
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Ein
Zweck der Erfindung ist, eine Spritzgießvorrichtung zu bieten, wobei
das Auslaufen von Kunststoff aus der Verteilereinrichtung vermieden wird,
wenn die Matrizenhälften
sich auseinander bewegen. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist,
eine Spritzgießvorrichtung
zu bieten, wobei die Schließkraft
der Formhohlräume
relativ gering ist. Und zuletzt wird mit der Erfindung beabsichtigt,
eine Spritzgießvorrichtung
zu bieten, wobei über
eine große
Anzahl Spritzgießzyklen
eine betriebssichere und reproduzierbare Abdichtung erzielt wird.
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Dazu
ist eine Spritzgießeinrichtung
gemäß der Erfindung
dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilereinrichtung gegenüber der
Zufuhreinrichtung beweglich aufgestellt ist und mit einer Verteilerleitung mit
einem Einlass, der an einen Auslass der Zufuhreinrichtung anschließbar ist
und einem Auslass, der an einen Formhohlraum anschließbar ist,
versehen ist, wobei der Einlass der Verteilerleitung über ein Ventil
bei Lösen
der Zufuhreinrichtung absperrbar ist. Dadurch, dass beim Auseinanderbewegen
der Verteilereinrichtung und der Zufuhreinrichtung die Verteilereinrichtung
abgeschlossen wird, wird einem Auslaufen von Kunststoff aus der
Verteilereinrichtung entgegengewirkt. Dadurch, dass die Zufuhreinrichtung
von der Verteilereinrichtung gelöst
wird, kann die Verteilereinrichtung als stationärer Teil in einer Etagenform
eingesetzt werden, wobei sich beidseitig von der Verteilereinrichtung
Formhohlräume
befinden; die genannte Etagenform kann dann mit relativ geringer
Kraft geschlossen werden.
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In
einer ersten Ausführungsform
umfasst das Ventil eine Leitung, mit darin einen beweglichen Abschlusskörper, mit
einer Einlassöffnung,
die durch eine Einlassaufnahme begrenzt wird und mit dem Einlass
der Verteilerleitung verbunden ist, und mit einer Auslassöffnung mit
einer Auslassaufnahme, wobei der Abschlusskörper in Verbindung mit der
Einlassaufnahme eine flüssigkeitsdichte
Abdichtung bildet und in Verbindung mit der Auslassaufnahme einen
Flüssigkeitsdurchgang
zwischen der Aufnahme und einer Wand der Leitung begrenzt. Durch
eine Verbreiterung in der Verteilerleitung kann mit einem einfachen
Abschlusskörper,
z. B. mit einer Kugel, ein effektives Abschließen der Verteilerleitung erzielt werden,
wobei die Kugel durch den Druck des Kunststoffs in der Matrize abdichtend
gegen die Einlassaufnahme gedrückt
wird. Beim Füllen
der Matrize wird die Kugel durch den hineinströmenden Kunststoff gegen die
groß bemessene
Auslassaufnahme gedrückt
so dass der Kunststoff frei entlang der Kugel in den Formhohlraum
strömen
kann.
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Die
Verteilerleitung kann mit einer beweglichen Buchse ausgestattet
sein, die in einem ersten Matrizenträger, in dem sich ein Formhohlraum
befindet, gestützt
wird. Es handelt sich dabei um eine feste Buchse, die mit der Verteilereinrichtung,
welche mit mindestens einer Spritzdüse versehen ist, verbunden
ist, wobei diese Spritzdüse
einerseits in einen ersten Formhohlraum mündet und andererseits mit einem
zweiten, in einem zweiten Matrizenträger gelegenen Formhohlraum
verbindbar ist; die Buchse ist gegenüber der Verteilereinrichtung
beweglich. Dank der beweglichen Buchse entsteht ein Spritzsystem,
das aus einem Teil bestehen kann, wobei keine Übergabe durch den Übergang
vom ersten Heißkanal
auf den zweiten Heißkanal
erforderlich ist. Ein solcher Übergang
birgt nämlich
immer die Gefahr einer Leckage zwischen den beiden Heißkanalsystemen.
Wie z. B. in der Ausführungsform
gemäß 3 dargestellt wird, findet die Übergabe
nahe dem Zentrum statt. Diese Ausführung eignet sich ganz besonders
für eine
Einzelanspritzung von Produkten mit jeder Düse.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wird eine Leitung in der Zufuhreinrichtung beweglich mit einem Kanal
in der Verteilereinrichtung verbunden, wobei die Leitungen mit ihrem
abnehmbaren Einlass und Auslass verbunden werden können, und
wobei die Leitungen jeweils mittels einer entsprechenden Absperrvorrichtung
beim Lösen
der Leitungen abgesperrt werden können. Der Vorteil dieser – wie in 4 dargestellten – Konstruktion ist, dass die Übergabe
an eine Stelle außerhalb
des Zentrums gelegt wird, so dass die Übergabedüse, wenn eine größere Produktoberfläche angespritzt
werden soll, nicht im Weg steht.
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Jede
Leitung verfügt
z. B. über
eine Aufnahme und eine bewegliche Nadel, die abdichtend mit der
entsprechenden Aufnahme zu verbinden ist. In einer Ausführungsform
stechen die Nadelventile durch die Öffnung der Aufnahme hindurch
und liegen sie bei verbundenem Zustand der Leitungsteile gegeneinander
an. Dadurch entsteht dank der Kugelkonstruktion auf vorteilhafte
Weise eine Absperrung in der Düse.
In der Düse
wird sich ein Restdruck befinden, wodurch Kunststoff aus der Düse läuft. Die Kugel
wird mit Hilfe des (Rest)drucks in der Düse gegen eine kegelförmige Fläche gedrückt, wodurch
die Düse
abgeschlossen wird. Wenn die beiden Leitungen (der Maschinendüse und des
Heißkanals)
wieder miteinander verbunden werden, dann wird die Kugel durch den
Spritzdruck weggedrückt,
so dass die Leitung geöffnet
ist.
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Eine
der Leitungen kann eine quer zur Leitung gelegene Bohrung umfassen,
mit einem in dieser Bohrung liegenden, beweglichen Abschlusskörper mit
einer Durchführleitung,
einem Antriebskörper und
einem damit verbundenen Transportkörper, mit dem der Abschlusskörper quer
zur Längsrichtung
der Leitung verstellt wird. Da der Abschlusskörper quer zur Längsrichtung
der Leitung verstellbar ist, kann der Antrieb des Abschlusskörpers leicht
in der Nähe der
Leitung, in radialer Entfernung von ihr, angebracht werden. Außerdem muss
bei der Bedienung dieses Ventils nicht dem Innendruck des Kunststoffs in
der Matrize entgegengewirkt werden, so dass bei geringem Kraftaufwand
ein betriebssicherer Abschluss gewährleistet wird. Ein Beispiel
davon ist in 6 zu sehen, wo ein Übergang
im Heißkanalsystem
dargestellt ist. Hier werden die beiden Übergabedüsen mittels einer geschlossen.
Nach dem Schließen
können
die Düsen
voneinander weg bewegt werden. Dies vermeidet auch wieder eine Leckage
des Materials zwischen den beiden Düsen bzw. zwischen den Matrizenhälften. Eine
solche Leckage könnte
zur Folge haben, dass die Matrize sich nicht gut schließt.
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Einige
Ausführungsformen
einer erfindungsgemäßen Druckgießeinrichtung
werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung als Beispiel näher erläutert. In
der Zeichnung sind zu sehen:
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1 eine
schematische Darstellung einer bekannten Etagenform,
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2a und 2b ein
Querschnitt einer Etagenform mit einer beweglichen Einlassbuchse
in jeweils geschlossenem und geöffnetem
Zustand,
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3a und 3b ein
Querschnitt einer Etagenform mit einer zentralen Spritzdüse im ersten Matrizenträger, jeweils
im geschlossenen und geöffneten
Zustand,
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4a und 4b ein
Querschnitt einer Etagenform mit einer seitlich montierten Spritzdüse im ersten
Matrizenträger,
jeweils im geschlossenen und geöffneten
Zustand,
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5a eine
vergrößerte Detailzeichnung der
beweglichen Einlassbuchse gemäß 2 mit einem Kugelventil, verbunden mit
der Spritzdüse
der Zufuhreinrichtung,
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5b eine
vergrößerte Detailzeichnung der
beweglichen Einlassbuchse gemäß 2 mit einem Kugelventil, von der Spritzdüse der Zufuhreinrichtung
entkoppelt,
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6 eine
Ausführungsform,
wobei zwei Spritzdüsen
der Verteilereinrichtung jeweils durch ein Nadelventil verschließbar sind,
und
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7 eine
Ausführungsform,
wobei die Verteilereinrichtung mit einem quer zur Verteilerleitung
verstellbaren Ventil versehen ist.
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1 zeigt
eine bekannte Spritzgießeinrichtung 1 mit
einer Zufuhreinrichtung 2, zwei Matrizenträgern 3, 4 mit
jeweils einem Formhohlraum 5, 6 und einem zentralen
Verteilerblock 7.
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Die
Zufuhreinrichtung 2 umfasst eine Extrusionsschraube 8 über die
Kunststoff, der als Granulat oder Pellets 9 herangeführt wird,
in geschmolzenem Zustand an eine Spritzdüse 10 abgegeben wird.
Der Matrizenträger 3 kann
fest montiert sein, wobei die Extrusionsschraube 8, der
zentrale Verteilerblock 7 und der Matrizenträger 4 gegenüber dem
fest montierten Matrizenträger 3 beweglich
sind. Beim Füllen der
Formhohlräume 5, 6 liegen
die Matrizenträger 3, 4 gegen
den zentralen Verteilerblock 7 an und wird die Spritzdüse 10 mit
einer Einlassleitung im festen Matrizenträger 3 verbunden. Über die
Einlassleitung und den Verteilerblock 7 wird der thermoplastische Kunststoff
in beide Formhohlräume 5, 6 geleitet. Nach
dem Abkühlen
und Aushärten
des Kunststoffs in den geschlossenen Formhohlräumen 5, 6 werden die
Formhohlräume 5, 6 gleichzeitig
geöffnet,
indem der Matrizenträger 4 und
der Verteilerblock 7 auseinander bewegt werden und der
zentrale Verteilerblock 7 vom fest montierten Matrizenträger 3 weggeführt wird.
Die Spritzdüse 10 wird
ebenfalls vom Matrizenteil 3 gelöst, wenn die Kunststoffgegenstände aus den
Formhohlräumen 5, 6 gelöst werden.
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2a und 2b zeigen
eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Spritzgießeinrichtung
mit einer Zufuhreinrichtung 12 in der Form einer Extrusionseinrichtung,
mit einer Verteilereinrichtung 13 in einem zentralen Block
und mit einem ersten und zweiten Matrizenträger 14, 15.
Die Matrizenträger 14, 15 sind
jeweils mit Formhohlräumen 16, 16' und 17, 17' versehen, sowie
mit Auswerfern 18, 18' und 19, 19', die beweglich
in den Formhohlräumen
aufgestellt sind und die nach dem Öffnen der Matrizenträger die
geformten Kunststoffprodukte auswerfen sollen.
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Die
Verteilereinrichtung 13 umfasst eine Buchse 20 mit
einer zentralen Verteilerleitung 21, wovon ein Einlass 22 über ein
Ventil 23 abgeschlossen werden kann. Die Buchse 20 ist
fest mit der Verteilereinrichtung 13 verbunden und ist
beweglich im ersten Matrizenträger 15 gelagert.
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Die
zentrale Verteilerleitung 21 der Buchse 20 mündet in
zwei Spritzdüsen 25, 26,
die jeweils zwei Formhohlräume 18, 19 und 18', 19' anspritzen.
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Nach
dem Füllen
der Formhohlräume 16-17', wie in 2a dargestellt,
wird das Ventil 23 geschlossen. Dadurch kann der Auslass 24 der
Zufuhreinrichtung 12 der Verteilereinrichtung 12 abgenommen
werden, ohne dass Kunststoff aus der Verteilereinrichtung austritt.
Die Verteilereinrichtung 13 wird von der Zufuhreinrichtung 12 abgenommen,
indem die Verteilereinrichtung 13 vom ersten Matrizenträger 15 wegbewegt
wird, so dass die Buchse 20 sich – bei geschlossenem Ventil 23 – durch
die zentrale Bohrung im ersten Matrizenträger 15 von der Zufuhreinrichtung 12 wegbewegt.
Zugleich wird Matrizenträger 14 gegenüber der
Verteilereinrichtung 13 verstellt und werden die Auswerfer 18, 18' und 19, 19' aktiviert.
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In
der folgenden Beschreibung der 3-6 werden
für übereinstimmende
Teile dieselben Referenzziffern wie in 2a und 2b verwendet.
In 3a und 3b wird eine
Ausführungsform
dargestellt, worin die Zufuhreinrichtung eine Spritzdüse 30 umfasst,
die fest mit dem Matrizenträger 15 verbunden
ist. Ein Auslass 36 der Spritzdüse 30 kann mittels
eines Ventils 31 abgeschlossen werden. Im geschlossenen
Zustand liegt die Spritzdüse 30 gegen
Einlass 35 der zentralen Spritzdüse 33 der Verteilereinrichtung 13 an,
die mit einem Ventil 34 abgeschlossen werden kann. Im Füllstand,
dargestellt in 3a, sind die Ventile 31 und 34 geöffnet und
werden die Formhohlräume 16/17' über den
Verteilerkanal 32 mit thermoplastischen Kunststoff gefüllt. Wenn
der Matrizenträger 14 und die
Verteilereinrichtung 13 für das Herauslösen der geformten
Kunststoffprodukte vom Matrizenträger 15 wegbewegt werden,
wie in 3b dargestellt, dann sind die
Ventile 31 und 34 geschlossen, so dass kein Kunststoff
aus der Matrize austreten kann.
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4a und 4b zeigen
eine Ausführungsform
einer Spritzgießeinrichtung,
die mit einer Zufuhreinrichtung 12 mit einer Leitung 40 und
mit einer Verteilereinrichtung 13 mit einer Verteilerleitung 41 versehen
ist, wobei die Leitungen seitlich zu den Spritzdüsen 42, 43 gelegen
sind. Der Einlass 44 der Einlassleitung 41 und
der Auslass 47 der Zufuhrleitung 40 können mittels
eines entsprechenden Ventils 45, 46 abgeschlossen
werden.
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5a zeigt
im Detail die Oberseite der zentralen Buchse 20 mit der
Verteilerleitung 21; die Buchse ist beweglich in der Bohrung 50 im
Matrizenträger 15 montiert.
Die Buchse 20 liegt mit dem Einlass 22 gegen Spritzdüse 10 der
Extrusionsschraube 8 an. In der Verteilerleitung 21 ist
eine Verbreiterung 52 gebildet worden, in der eine bewegliche
Kugel 53 aufgenommen ist. Die Verbreiterung 52 verfügt über eine
Einlassaufnahme 54 nahe der Einlassseite, gegen welche
die Kugel abdichtend anliegen kann. Nahe einer Einlassöffnung 56 befindet
sich eine Auslassaufnahme 57, gegen welche die Kugel anliegen kann,
so dass der thermoplastische Kunststoff zwischen Wand 58 der
Verbreiterung 52 und Kugel 53 vorbeifließen kann,
wie in 5a dargestellt. Wenn der Matrizenträger 15 der
Extrusionsschraube 8 wegbewegt wird, wird die Verteilerleitung 21 abgeschlossen,
indem die Kugel 53, wie in 5b dargestellt, durch
den Druck in der Matrize schließend
gegen die Einlassaufnahme 54 gedrückt wird, wodurch vermieden
wird, dass Kunststoff aus der Verteilerleitung in den Raum außerhalb
des Matrizenträgers 15 austritt.
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In 6 wird
dargestellt, dass die Ventile 31, 34 in den Spritzdüsen 30 und 33 durch
Nadelventile gebildet werden, die in axiale Richtung in den Spritzdüsen 30, 33 verstellbar
sind. Dabei dringen die Nadelventile durch ihre entsprechenden Aufnahmen 60, 61 und
liegen sie in geschlossenem Zustand kopfseitig gegeneinander.
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In 7 wird
eine Ausführungsform
dargestellt, wobei in der Spritzdüse 33 ein Nadelventil 34 mit
verbreitertem Kopf 70 aufgenommen ist. Die Spritzdüse 30 kann
mit einem Zapfen 71 mit einer Durchbohrung 72 abgeschlossen
werden, der in einer Buchse 73 quer zur Längsrichtung
der Leitung von Spritzdüse 30 verstellbar
ist. Dazu befindet sich ein Schaft 74 des Zapfens 71 in
einem Kolben 75 eines hydraulischen Zylinders 76,
um auf diese Weise unter Einwirkung des Drucks in Zylinder 76 hin
und her verstellt werden zu können.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Ventil der Spritzdüse 30 auch
für das
Abschließen
der Spritzdüse 33 in
der Verteilereinrichtung verwendet wird.