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Spritzgußmaschine für Kunststoff-Formguß
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Die Erfindung betrifft eine Spritzgußmaschine besonders für Kunststoff-Formguß
in der Ausführung mit einem Schneckenzylinder, Mitteln zum Speisen des Zylinderinnern
mit zu verpressendem Kunststoff, einer im genannten Zylinder axial beweglichen und
um ihre Achse drehbaren Schnecke zum Verpressen, einer mit einem Verschlußstück
versehenen und den Zylinder abschließenden Düse, einer im Zylinder stromabwärts
von der Schnecke vorgesehenen Vorratskammer, Fülleinrichtunqen zum Fördern des stromabwärts
von der Schnekke angesammelten, zu verpressenden Kunststoffes außerhalb der Düse
in eine Form, wobei diese Mittel einen in mindestens einer stromabwärts vom Schneckenzylinder
und stromaufwärts von der Düse liegenden Bohrung axial gleitenden Hohlkolben enthalten,
der durch Antriebsmittel betätigbar ist und dessen Bohrung seinerseits mit einer
im Innern des Zylinders stromabwärts gelegenen Vorratskammer und eldererseits mit
der Düse in Verbindung steht sowie eiiie zwischen die Vorratskammer und die Düse
geschaltete und in der l.icEtung von der Düse zur Vorratskammer :ch1ie;enc Rückschlagklappe
aufweisen,
die zur Druckaufrechterhaltung dient.
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In einer bekannten Kunststoffpresse dieser Bauart (französische Patentschrift
Nr. 1 518 023) bestehen die Mittel für die Füllung ausschließlich aus einem Hohlkolben,
der gleichzeitig das Stirnende des Zylinders darstellt. In dieser bekannten Presse
ist der Außendurchmesser dieses Hohlkolbens notwenigerweise groß, um das gesamte
zum Füllen einer Form benötigte Material fördern zu können.
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Außerdem muß der Schneckenzylinder dieser bekannten Presse während
des Füllens axial bewegt werden, da er mit dem Einspritzkolben fest verbunden ist.
Es ergibt sich hieraus, daß das Gleiten des Hohlkolbens in seiner Bohrung wegen
des großen Durchmessers der Bohrung nicht abgedichtet werden kann, so daß das Entweichen
von zu verpressendem Kunststoffmaterial nach außen nicht vermieden werden kann.
Im übrigen bewirkt die Notwendigkeit der Axialbewegung des Schneckenzylinders während
des Füllvorganges einen komplizierten Aufbau und eine ebenso komplizierte AnwendunJsweise
dieser bekannten Presse und erhöht die Trägheit und Reibungsarbeit des Füllkolbens,
so daß es unmöglich wird, den Einspritzdruck genau zu regeln.
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In dieser bekannten Presse dient die Rückschlagklappe für die Aufrechterhaltung
des Druckes zur Isolierung der im Zylinder ausgesparten Vorratskammer von der Düse,
so daß sich in der Vorratskammer das zu verpressende Gut durch die Wirkung der Schnecke
ansammeln kann, während der Abfluß des Materials in die Form sich fortsetzt. Man
ermöglicht so der
Schnecke praktisch stetiges Arbeiten, was einen
erheblichen Zeitgewinn bewirkt und ein homogeneres zu verpressendes Material ergibt.
Außerdem vermeidet man auf diese Weise Stauungen der Plastikmasse dadurch, daß der
Einpritzkolben hohl ist und durch die Plastikmasse beständig gespült wird.
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Trotzdem kann in dieser bekannten Presse der erwähnte Kolben den
Druck nicht-präzis und wirksam aufrechterhalten, da der hohle Kolben gleichzeitig
die Aufgabe hat, die Masse während der ganzen Einspritzdauer zur Form hin zu fördern.
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und die in der Form befindlichen Plastikmasse unter Druck zu halten.
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Die Erfindung behebt nun alle oben erwähnten Nachteile dieser bekannten
Presse und bezweckt insbesondere die Schaffung einer Presse, in der das Ende der
Formfüllung und die Aufrechterhaltung des Druckes genau bewerkstelligt werden, ohne
daß die Gefahr des Entweichens von Material nach außen besteht, und in der die verspressende
Schnecke gleichzeitig während der Phasen des Endes der Füllung und der Druckhaltung
arbeitet.
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Die Aufgabe gemäß der Erfindung besteht darin, Hauptfüllmittel vorzusehen,
welche die teilweise Füllung der Form bis zu über 90 j sicherstellen, ferner Nebenfüllmittel,
deren hauptsächliche Wirkung die exakteyollendung der Formfüllung und die Druckhaltung
der in die Form gespritzten Plastikmasse umfaßt.
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Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Füllmittel
einerseits die Schnecke selbst, die an ihrem Stirnende mit einer runden, flatternden
und in Richtung
von stromabwärts nach stromaufwärts schließenden
Rückschlagklappe versehen ist, und andererseits den Hohlkolben umfassen, der sich
vom Schneckenzylinder unterscheidet, wobei die Bohrung, in welcher der Hohlkolben
gleitet, zwischen die Düse und die Vorratskammer geschaltet ist und einen kleineren
Durchmesser als denjenigen des Schneckenzylinders aufweist.
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Somit bildet in der Presse nach der erfindung der Hohlkolben nur
Nebenfüllmittel, so daß er nur einen kleinen Außendurchmesser aufzuweisen braucht
und somit dank den Möglichkeiten der präzisen Bearbeitung des Wolfrainkarbidbelages,
die bei klein bemessenen Werkstücken leichter ist, eine gute Abdichtung des Gleitvorganges
des Kolbens in seiner Bohrung ermöglicht.
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Unter dem Ausdruck "Druckhaltung" ist eine Phase zu verstehen, während
der Druck der Plastikmasse beim Linspritzen in die Form nicht gezwungenermaßen konstant,
sondern oft zwischen zwei Grenzen nach einer vorgegebenen Druckkurve behalten wird.
Aufgrund der guten Abdichtung des Gleftvorganges des Hohlkolbens läßt sich nach
der erfindung eine gute Präzision in der zinrichtung der Druckhaltung erzielen.
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Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden als der folgenden Beschreibung
mehrerer Ausführungsbeispiele und anband der beigefügten Zeichnungen besser verständlich,
und zur zeigen Fig. 1 eine Teilansicht im Axialschnitt einer Presse nach einer ersten
Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 eine Teilansicht im Axialschnitt einer Presse nach einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3, Fiz. 5 eine Teilansicht
im Axialschnitt einer presse nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung, Fig.
6 einen Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 5 und Fig. 7 einen Schnitt nach Linie
VII-VII der Fig. 5.
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Die Zeichnungen veranschaulichen eine Spritzgußmaschine für den Spritzformguß
von Plastikmasse, die einen Schneckenzylinder 9, Mittel zum Speisen des Zylinderinneren
mit zu verpressender Plastikmasse, eine Schnecke 26 zum Verpressen von Kunststoff,
die axial beweglich und um ihre Achse im Zylinder drehbar ist, eine mit einem Verschluß
2 versehene und in den Zylinder 9 einmündende Düse 1, eine im Zylinder stremabmärts
von der Schnecke ausgesparte VorratsXammer, Füllmittel ,u£ Fördern der stromabwärts
von der Schnecke angesammelten vlastikmasse aus der Düse in eine Form, wobei diese
Mittel einen Hchll@@@ 4, 21 ca@@ @@ auf @@en, der axial in mindestens einer Bohrung
100, 101 oder 102 gleitet, die stromab vom Schneckenzylinder '' und stromauf von
der Düse 1 liegt und der durch Antriebsmittel betätigt wird und dessen Bohrung 103
einerseits
mit einer Vorratskammer 104 im Innern des Zylinders stromab von der Schnecke 26
und andererseits mit der Düse 1 in Verbindung steht, ferner eine Bückschlagklappe
umfaßt, die zwischen die Vorratskammer 104 und die Düse 1 geschaltet ist und in
der Richtung von der Düse 1 zur Vorratskammer 104 schließt.
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Gemäß der Erfindung enthalten die Füllmittel einesteils die Schnecke
26 selbst, die an ihrem Stirnende einen Kolben in Form einer runden, schwimmenden,
in der Richtung von stromabwärts nach stromaufwärts schließenden Rückschlagklappe
24 und andernteils den Hohlkolben 4, 21 oder 36 aufweist, der sich vom Schneckenzylinder
9 unterscheidet, wobei die Bohrung 100, 101 oder 102, in der der Kolben 4, 21 oder
36 gleitet, zwischen die Düse 1 und die Rückschlagklappe 11, 16 oder 52 zur Druckhaltung
geschaltet ist und einen Durchmesser aufweist, der kleiner als derjenige der Bohrung
105 des Schneckenzylinders 9 ist.
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Die Schnecke 26 weist einen konischen Sitz 25 für die Rückschlagklappe
24 auf, welche die Plastikmasse durch den ringförmigen Raum 106 zwischen der Schnecke
9 und der Rückschlagklappe 24 durchläßt. Das Stirnende der Schnecke 26 weist Ausfräsungen
oder Aussparungen 23 auf, welche die Plastikmasse stromabwärts von der Schnecke
durchlassen.
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Dem flohlkolben 4, 21 oder 36 wird mittels der Seitenzylinder 27,
32 oder 107 eine Gleitbewegung erteilt. Der Kolben liegt koaxial zur Schnecke 26
und zum Kolben 24.
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Nach der in den Figuren 1 und 5 dargestellten Ausführungsform ist
der Hohlkolben 4 und 36 ein Differentialkolben, dessen Teil mit stärkerem Durchmesser
auf der Seite der Düse 1 liegt
und in der Bohrung 100 gleitet,
während der andere Teil in einer Bohrung 101 von kleinerem Durchmesser gleitet.
Nach dieser Ausführungsform ist die Rückschlagklappe zur fruckhaltung entweder kugelförmig
11 oder spitzbogenförmig 52, und sie wirkt mit einem konischen Sitz 10a oder 47a
zusammen, der am Stirnende eines Teils 10, 47 vorgesehen ist, die an das Ende des
Zylinders 9 geschraubt ist und ein Teil 14 aufnimmt, in das die Bohrung 100 und
101 gearbeitet sind.
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Nach der in Sir,. 3 dargestellten Ausführungsform wirkt die Rückschlagklappe
16 zur Druckhaltung mit einem im Ende stromaufwärts vom Hohlkolben 21 ausgesparten
konischen Sitz 21a zusammen.
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Die Rückschlagklappe 16 ist am Ende eines Schaftes 108 befestigt,
der die Bohrung 103 des Kolbens 21 durchsetzt und auf der entgegengesetzten Seite
in einem Halteglied 19 endet.
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Die Zylinder 27, 32 oder 107 betätigen den Hohlkolben 4, 21 oder
31 über zwei Finger 5 und 13 oder 17 und 20 oder 37 und 65, die mit dem Schaft oder
beweglichen Glied der Zylinder fest verbunden sind.
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Die Zylinder 27 (Fig. 1) und 107 (Fig. 5) sind einfachwirkend, denn
die Rückkehr des Hohlkolbens 4 oder 36 wird infolge ihrer Eigenschaft als Differentialkolben
bewirkt. Der ylinder 32 (Fig. 3) ist doppeltwirkend.
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Die Zylinder 27 und 32 sind Hydraulikkreisläufen als Antrieb zugeordnet,
die eine durch einen Motor '30 betriebene Pumpe 29 und ein proportional dem Druck
wirkendes Hilfsventil 28 umfaßt, welches das unter Druck befindliche Fludium der
Pumpe 29 aufnimmt und den Zylindern 27 oder 32 einen vorgegebenen, regelbaren Druck
zuführt.
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Der Steuerkreis der Zylinder 32 weist außerdem eine Umkehrsteuern
auf. Gemäß der Aifführungsform nach der Fig. 5 sind die Steuerzylinder 107 in die
Düsenhalteranordnung mit dem Hohlkolben 36 eingebaut.
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Der Steuerkreis der Zylinder 107 umfaßt eine Luft-Öl-ubersetzungsvorrichtung
62, die einesteils Öl aus einem Behälter 63 und andernteils Druckluft aus einer
Quelle 109 über einen von den Spulen 57 und 58 gesteuerten Verteiler erhält. Die
Spule 57 wird durch einen Vorfüllungsendkontakt (in der Zeichnung nicht wiedergegeben)
der Presse gesteuert. Ein Kontaktmanometer 53 steuert wahlweise die Spule 58 oder
die Steuerspule 61 eines Verteilers mit zwei Schaltstellungen und einem Weg 60,
der einen der Ausgänge des Verteilers 56 mit dem Auslaß verbindet.
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Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Presse gemäß den Zeichnungen
ist folgende: Die Plastikmasse wird fast stetig durch die Wirkung der Schnecke 26
in der Vorratskammer 104 angesammelt. Die Schnekkenklappe 24 läßt das zu verpressende
Gut hindurchtreten, ausgenommen während eines ersten Zeitraumes der hier als Vorfüllzeit
zu bezeichnenden Füllungsphase, während der ein Hauptteil der zu verpressenden Masse
(z. B. 95 bis 99 % des Gesamtvolumens) in die Form eingespritzt wird.
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Das Einspritzen der zu verpressenden Masse erfolgt im wesentlichen
durch die Schnecke 26, die, mit ihrer Rückschlagklappe 24 versehen, einen Einspritzkolben
bildet, der die Masse aus der Vorratskammer 104 bei dann geschlossener Klappe 24
befördert.
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Gemäß der Erfindung wird das Druckhalten durch die Anordnung gewährleistet,
die durch die Rückschlagklappe zur Druckhaltung 11,
16 oder 52
und den Hohlkolben 4, 21 oder 36 gebildet wird, welche das Schließen der Klappe
durch Erhöhen des stromabwärts von der Klappe herrschenden Druckes entweder mittels
ihrer Eigenschaft als Differentialkolben (Fall der Figuren 1 und 5) oder deswegen
bewirkt, daß die Klappe zur Druckhaltung 16 mit einem Sitz 21a zusammenwirkt, der
durch die Ausflußöffnung mit der Richtung gegen die Düse 1 der Bohrung 103 des Hohlkolbens
gebildet wird.
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Vorteilhafterweise wird die Druckhaltung bewirkt, wenn die Form bereits
98 bis 99 % der zu verpressenden Masse enthält. In diesem Moment wird das Ende der
Füllung ausschließlich durch den Hohlkolben herbeigeführt, der durch die Seitenzylinder
27, 32 oder 107 gegen die Düse 1 bewegt wird, während die Klappe zur Druckhaltung
geschlossen ist und die Schnecke 26 Plastikmasse in die Kammer 104 befördert.
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Die Rückkehr des Hohlkolbens in seine Rücklaufstellung wird entweder
durch die Zylinder 32 (Fall der Fig. 3), die dann doppelt wirkend sind, oder durch
die Rückwirkung der lasse auf den Differentialabschnitt des Kolbens 4 oder 36 (Fall
de @ Figuren 1 und 5) ve anlaßt.
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Der während der Endphase der Füllung und der Phase der Druckhaltung
auf die T. lastikmasse ausgeübte Druck kann auf einen konstanten Wert oder auf veränderliche
werte im Prozeßverlauf mittels des Hilfsventils 28 einreguliert werden. Sln nicht
dargestelltes Zählwerk unterbricht die Speisung der y]inder 27 oder 32 unter
Druck am sunde sler hase der er@etunltung.
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Der in Fig. 3 darget;ellte Steuerstromereis ler Zylinder 107
hat
den Vorteil, den Einsatz von kostspieligen Hilfsventilen zu vermeiden und die Speisung
der hydraulischen Zylinder 107 unter Druck aus einer einfachen Druckluftquelle 109
zu ermöglichen. Der Lufteintritt vom übersetzen 62 ist durch die parallelliegenden
Leitungen 110 und 111 mit zwei Ausgängen des Verteilers 56 verbunden.
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Ein erstes Relais 112 empfängt ein Endstellungssignal bei der Vorfüllung,
das durch einen (nicht gezeichneten) durch die Schnecke 26 betätigten Kontaktgeber
abgegeben wird. Das Relais 112 speist die Spule 57, die durch das vom Kontaktmanometer
53 zugeführte Signal in dem Moment erregt wird, in dem der vom Verteiler 56 zugeführte
Druck einen vorgegebenen WeIt erreicht hat.
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Wird die Herstellung eines zunehmenden Druckes während der Phase
der Druckhaltung erwünscht, dann wird mittels des Vorwählrelais 113 die spule 58
gespeist und die Luftzuteilung wird mittels der in die Leitung 110 eingebauten,
verstellbaren Luftklappe 54 reguliert. Soll dagegen abnehmender Druck hergestellt
werden, wird mittels des Vorwählrelais 114 die Spule 61 des Verteilers 60 gespeist
und die Austrittsluftmenge mittels der verstellbaren Luftklappe 59 reguliert.
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Zu diesem Zweck sind die Relais 113 und 114 einem Umkehrrelais mit
zwei Spulen 115 zugeordnet, wobei jede der Spulen 115a, 115b wahlweise durch das
vom Manometer 53 abgegebene Steuersignal erregt wird und ein Vorwählknopf 116 zwischen
den Spulen 5 und dem Manometer 53 vorgesehen ist.
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In den beiden Fällen werden alle Steuerspulen 57, 58 und 61 am Ende
der Phase des Druckhaltens durch ein nicht dargestelltes Schaltwerk abgeschaltet.
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Selbstverständlich können durch den Fachmann verschiedene Abwandlungen
an den Vorrichtungen oder Verfahren vorgenommen den werden, die hier lediglich beispielshalber
und ohne Rahmen der Erfindung zu überschreiten beschrieben wurden.