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Vorrichtung zum Herstellung von normteilen aus thermoplastischen Kunststoffen
Die rfindung betrifft eine errichtung zum Herstellen von Pormteilen aus thermoplastischen
Kunststoffen, bestehend aus einer beheizten Plastifizier- unci Transporteinheit
und einer ochließeinheit mit einem zweiteiligen Formwerkzeug, dessen beide Werkzeugteile
auf Je einer, auf Führungsholmen gelagerten Spannplatte befestigt sind, von denen
die schließseitige bapannplatte an einen hydraulischen oder pneumatischen Zylinder
angeschlossen ist und wobei die Werkzeugteile Kanäle zum Jurchleiten eines flüssigen
Kühimittels besitzen und hat eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung zum Gegenstand,
durch welche der Aufbau wesentlich vereinfacht und die Kosten für das Pormwerkstück
wesentlich niedriger werden.
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Zum Herstellen von Formteilen aus thermoplastischen Kunststoffen sind
verschiedene Vorrichtungen bekannt. Hierzu rechnen vor allem Spritzgußmaschinen,
die aus einer tichließ-und einer Spritzeinheit bestehen. Als d;pritzeinheit wird
entweder eine Zylindereinheit verwendet, dessen Kolben die eingefüllt Masse beaufschlagt,
plastifiziert und mit hohem Druck in das Formwerkzeug spritzt. Die Schließeinheit
muß im Hinblick auf zeile wirksam werdenden großen Kräfte besondere massiv ausgebildet
sein. Aus diesem Grun(le sind die Formwerkzeuge
und die ochließteile
besonders teuer.
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Besonders nachteilig wirkt sich dies für Formteile aus, welche nur
in einer kleineren stückzahl hergestellt werden können. entweder sind solche formstücke
sehr teuer oder werden aus Kostengrüncien überhaupt nicht hergestellt.
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Demgegenüber liegt der erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Herstellen von Formteilen aus thermoplastischen Kunststoffen derart auszubilden,
daß die bchließeinheit wesentlich einfacher und preiswerter ausgebildet werden kann,
um hierdurch die Fertigung kleinerer serien oder Stückzahlen von Formteilen in wirtschaftlicher
Weise zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Plastifizier-
und Transporteinheit aus einer an sich bekannten bohneckenpresse besteht und die
dünnwandig ausgebildeten Werkzeugteile mit Wärmeaustauschern versehen sind, deren
Zu- und Ableitungen über ein teuer ventil wechselweise an einen iIizmittel- oder
einen Kühlmittelkreislauf eines Heiz- und Kühlaggregates angeschlossen sind.
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Diese neuartige Vorrichtung hat den wesentlichen Vorteil,-daß nur
sehr geringe iichließkräfte aufgenommen zu werden brauchen. Die in der Schneckenpresse
plastifizierte Kunststoffmasse wird in das beheizte Formwerkzeug eingepreßt, so
daß dieses im plastischen Zustand den Formhohlraum ausfüllt. brust dann werden die
Wärmeaustauscher des Formwerkzeugs mit dem Kühlmittel beaufschlagt, so daß nunmehr
eine Erstarrung der Kunststoffmasse erfolgen kann Entgegen dem Spritzgußverfahren
wird also die hasse nicht mit hohen kräften in das Formwerkzeug eingespritzt sondern
mit relativ niedriger Kraft eingepreßt. Während bei dem bekannten Spritzgußverfahren
die Masse sofort irr, Xormwerkzeug
erstarrt, findet erfindungsgemäß
eine Aufheizung aes Xormwerkzeugs auf eine solche Temperatur statt, daß beim Fällvorgang
noch keine Abkühlung und erstarrung der Ktmststoffntasse stattfindet.
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Die durch die neuartige Vorrichtung ermöglichte neuartige Arbeitsweise
hat den wesentlichen Vorteile, daß die SchlieBkräfte wesentlich niedriger sind.
die brauchen lediglich so ausgelegt zu werden, daß sie die relativ niedrigen Preßdrücke
der Schneckenpresse aufzunehmen vermögen. Daher kann die gesamte chließeinheit einschließlich
der Formwerkzeuge erheblich einfacher und dünnwandiger ausgebildet sein. Während
die Formweikzeugteile bisher aus massiven Blöcken bestanden, welche mit den entsprechenden
Ausneliiungen zum Sinspritzen der Kunststoffmasse versehen waren, wobei das Einarbeiten
der Formwerkzeuge mit einem hohen Kostenaufwand verbunden war, lassen sich die neuartigen
dünnwandigen Werkzeugteile wesentlich billager herstellen.
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Geeignet sind beispielsweise auch dünnwandige Blechkonw struktionen.
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Die iusstoßgeschwindigkeit der neuartigen Vorrichtung ist zwar etwas
niedriger als bei den bekannten pritzgußmasohinen, die insbesondere fdr eine große
Serienfertigung ausgelegt sind.
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Die geringe xeistungsfähigkeit-der neuartigen Vorrichtung ist im Hinblick
auf die ganz erheblich siedrigeren Herstellungskosten der Schließeinheit Jedoch
von untergeordneter Bedeutung, da. sie in erster Linie für die Herstellung kleinerer
Stückzahlen bzw. Serien bestimmt ist.
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Die neuartige Vorrichtung kann durch zahlreiche Baumaßnahmen ergänzt
und verbessert werden. So besteht einmal die Möglichkeit, die Werkzeugteile mit
ihren Wärmetauschern aus
Je einer kastenförmigen Blechkonstruktion
zu fertigen.
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imine solche Ausführung ist besonders preiswert und formstabil. Zweckmäßig
sind in den Wärieaustauschern Strömungs- und/oder Wärmeleitbleche angeordnet, welche
für eine schnelle Wärmeübertragung sorgen. Bein Umschalten vom Heizmittelkreislauf
auf den Kühlinittelkreislauf findet daher eine besonders schnelle Abkühlung und
Erstarrung der Kunststoffmasse statt. Da die Werkzeugteile nur eine geringe Masse
aufweisen, ist der Heiz- bzw. Kühlvorgang besonders kurzfristig. Hierdurch werden
auch größere Wärmeverluste, die zur erwärmung von Massen erforderlich waren, vermieden.
Die erwärmung bzw. Abkühlung des Heizmittel- bzw. Kühlmittelkreislaufs erfolgt in
einem Heiz- und Kühlaggregat,wobei dieses nir den betreffenden Kreislauf eine Heizeinrichtung
bzw. eine Kühleinrichtung besitzt. Die Temperatur des Heiz- bzw. Kühlmittels hängt
von der Art des zu verarbeitenden Kunststoffes ab. Die Reiztemperatur soll derart
gewählt sein, daß die Werkzeugteile beim burchætrömen der Wärmeaustauscher im plastischen
Zustand verbleiben, also noch nicht erstarren. Das Kühlmittel hingegen soll eine
solche Temperatur haben, daß eine Erstarrung erfolgt. auch die Temperatur ist, in
Abhängigkeit von der Kunststoffmasse,verschieden. Als Reiz- und Kühlmittel wird
vorzugsweise ein geeignetes Oel verwendet.
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Das bteuerventil wird über mechanische, elektrische, elektromagnetische,
hydraulische oder pneumatische Rilfseinrichtungen derart gesteuert, daß die Werkzeugteile
vor Betätigung der Schneckenpresse bis zur Beendigung des Füllvorgangs an den Heizmittelkreislauf
und sodann unmittelbar an den Kühlmittelkreislauf angeschlossen sind. Die Umschaltung
des teuerventils kann also auf verschiedene Art und Weise gesteuert werden. Hierfür
sind dem Fachmann zahlreiche teuer und auch Regelmaßnaien bekannt. Beispielsweise
besteht die Möglicnkeit, den Lauf der Schneckenpresse durch einen Zeitschalter
auszulösen,
wobei der Lauf jeweils auf einen Füllvorgang beschränkt wird. Das Steuerventil wird
vor Beginn des Füllvorgangs und beim Füllvorgang aufgeheizt. Ist der Füllvorgang
abgeschlossen, wird das oteuerventil umgeschaltet und der Kühlmittelkreislauf angscnlossen,
so dalj die Kunststoffmasse im Formwerkzeug erstarrt und sich verfestigt. sobald
die erstarrung vollendet ist, wid die behließeinheit in an sich bekannter Weise
geöffnet und das normteil herausgenommen oder auf andere Art und Weise ausgetragen.
Nach dem Schließen der Schließeinheit erfolgt wieder eine Aufheizung der Werkzeugteile
und ein neuer i?iillvorgang kann stattfinden.
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Der Gegenstand der erfindung ist in den Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels
näher dargestellt und zwar zeigt Figur 1 einen mittleren Längsschnitt durch die
Vorrichtung und Figur 2 das Schaltachema für den Heizmittel- und den Kühlmittelkreislauf.
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Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung zum erstellen von Formteilen
aus thermoplastischen Kunststoffen besteht im wesentlichen aus einer beheizten Plastifizier-
und Transport einheit und einer Schließeinheit. Als Plastifizier- und iansporteinheit
ist eine übliche Schneckenpresse 1 vorgesehen, die mit Beheizungselementen 2 versehen
ist. Die Schließeinheit besteht im wesentlichen aus 2 ständern 3 zwischen denen
Führungsholme 4 angeordnet sind, auf denen Spannplatten 5,6 lagern. Am runde der
bohließeinheit ist im Ständer 3 ein hydraulischer Zylinder vorgesehen, der über
eine Laterne 8 auf die Spannplatte 5 einwirkt, so daß diese auf den Führungsholmen
4 längs verschiebbar ist. Außerdem ist der bpannplatte 5 noch ein auswerfer 9 und
ein Auswerfer bock 10 zugeordnet. Jeder bpannplatte 5 bzw. 6 ist ein Werkzeugteil
11,
12 zugeordnet. Das Werkzeugteil 11 ist mitteils einer Ralteplatte 13 auf der Spannplatte
5 befestigt und in entsprechender Weise ist auch eine Befestigung des Werkzeugteils
12 an der bpannplatte 6 vorgesehen. Die Spannplatte 6 ist ebenfalls auf den FUhrungsholmen
4 verschiebbar, wobei sie Jedoch von Druckfedern 27 beautschlagt wird und von Distanzierbolzen
28 in ihrer Verschiebbarkeit begrenzt wird.
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Die Werkzeugteile 11 und 12 sind mit einem Formteil 15, 16 versehen,
wobei das Werkzeugteil 11 noch eine Zwischenplatte 16' aufweist. Ein Distanzierrohr
29 trägt für einen geeigneten Abstand zwischen Pormteil 16 und Zwischenplatte 16'
Sorge. Entsprechend ist auch für das Werkzeugteil 12 eine sogen. Angußbuchse vorgesehen,
durch welche die plastische Kunststoffmasse in'den Formhohlraum eingepreßt wird,
welcher zwischen den normteilen 15 und 16 verbleibt.
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Jedem Werkzeugteil 11 und 12 ist ein Wärmeaustauscher 17 bzw. 18 zugeordnet.
kiese Wärmeaustauscher sind zweckmäßig mit in der Zeichnung nicht dargestellte Strömungs-
und/oder Wärmeleitblechen versehen. Jeder Wärieauatauscher 17, 18 ist an eine Zuleitung
19 und eine Ableitung 20 für ein flüssiges Heiz- oder Kühlmittel, z.B. ein Oel,
angeschlossen.
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kiese Zu- bzw. Ableitungen sind über ein Steuerventil 21 mit einem
Heiz- und Kühlaggregat verbunden. Wie figur 2 zeigt, hat das Heiz- und Kühlaggregat
22 eine Heizeinrichtung 23 und eine Kühleinrichtung 24. bienen Reiz- bzw. Kühleinrichtungon
23, 24 ist ein Heizmittelkreislauf 25 bzw. etn Kühlmittelkreislauf 26 zugeordnet.
die Reiz- bzw. Kühleinrichtungen sind so ausgelegt, daß das Reiz- bzw. Kühlmittel
entsprechend der Art des verwendeten Kunststoffes die in den iormhohlraum eingepreßten
Massen entweder in plastischem Zustand erhält oder zu deren erstarrung führt.
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Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist folgende:
Zum
einleiten des Arbeitsvorganges wird das oteuerventil 21 in eine solche stellung
überführt, daß die Wärmeaustauscher 17, 18 von dem Heizmittel beaufschlagt werden.
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sodann wird die Kunststoffmasse, welche durch die Beheizungseleiente
2 plastifiziert ist, durch Betätigung der Schneckenpresse 1 über die Angußbuchse
30 in den Formhohlraum zwischen aen Werkzeugteilen 11 und 12 eingepreßt. Hierbei
ist zu berücksichtigen, daß in an sich bekannte Weise die Dchließeinheit an die
Düsen der behneckenpresse herangeführt ist. Der Mauf der chneckenpresse 1 kann beispielsweise
durch eine Zeituhr geregelt werden, um entsprechend dem Formhohlraum die nötige
Kunststoffmasse einzufüllen. Sobald dieser Formhohlraum gefüllt ist; wird die Schneckenpresse
1 stillgesetzt und das Steuerventil 21 umgeschaltet, so daß die Wärmeaustauscher
17,18 nunmehr in den Kühlmittelkreislauf 26 angeschlossen sind. bo wird es beispielsweise
im Schaltschema nach Fig. 2 dargestellt.
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Dieses Kühlmittel kühlt die Formteile 15,16 ab, so daß die Eunststoffmasas
im Formhohlraum erstarrt und verfestigt.
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Nach Beendigung der Verfestigung wird der Kolben des Zylinders 7 in
bekannter Weise zurückgefahren und die dpannplatte 5 mit den Werkzeugteil 11 von
dem Werkzeugteil 12 abgefahren, Mit Hilfe des auswerfers 9 und, des susserferbocks
1o wird dann das RorDtell abgestossen, so daß es herausgenommen werden kann.
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Anschließend wird durch eine geeignete Steuerung wieder für eine Umschaltung
des Steuerventils 21 Sorge getragen so daß die Formateile 15, 16 wieder aufgeheizt
werden. Nach Aufheizung und Anlegen des Werkzeugs an die Düsen der Schneckenpresse
1 kann der vorstehend geschilderte Vorgang wiederholt werden.
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Die erfindung bleibt nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt,
sondern es sind zahlreiche Änderungen durchführbar,
ohne daß der
Rahmen der erfindung überschritten wird.
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Es besteht beispielsweise die Möglichkeit, die Werkzeugteile anders
auszubilden; auch können die Wärmeaustauscher verschiedengestaltig sein. Die Formteile
mit den zugeordneten Wärmeaus@auschern können eine Baueinheit bilden oder auch zusauenfügbar
ausgeführt sein. Die Steuereinrichtung für den Heiz- bzw. Kühlmittelkreislauf kann
beliebig sein und entsprechend können auch übliche Reiz- una Kühiaggregate vorgesehen
werden und zwar sowohl für den Heizmittelkreislauf wie auch für den Kühlmittelkreislauf.