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Spritzgießmaschine
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgießmaschine mit einem Spritzzylinder,
dessen einer Spritzform zugewandter Spritzkopf eine Verschlußdüse mit einem den
Düsenkanal in einer Verschlußstellung verschließenden Ventilschieber aufweist, der
mittels einer Betätigungseinrichtung aus der Verschlußstellung in eine Offenstellung
bringbar ist, in der eine Durchlaßöffnung des Ventilschiebers mit dem Düsen kanal
fluchtet, sowie mit einem Bewegungsantrieb zur Relativbewegung des Spritzkopfes
und einer Spritzform aufeinanw der zu bzw. voneihander#weg.
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Die Spritzköpfe herkömmlicher Spritzgießmaschinen sind häuw fig mit
Nadelventilen od. dgl versehen (vgl. DT-PS 1,174.053 oder 1,135.161). Nachteilig
an diesen Ventilen ist, daß sie häufig gewundene Düsenkanäle aufweisen, die entsprechend
schlechte Strömungseigenschaften besitzen. Zwar ist es aus der DT-PS 1,197.610 bereits
bekanntgeworden, ein Schieberventil zu verwenden, bei dem in der Offenstellung die
Durchlaßöffnung des Ventilschiebers mit dem Düsenkanal fluchtet Schieberventile
bieten den Vorteil viel günstiger Strömungseigenschaften, sind jedoch nicht so einfach
betätigbar, wie dies etwa bei einer Konstruktion nach der DT-PS 1,1?4#053 der Fall
ist. Dort trifft nämlich bei der Bewegung des Spritzkopfes ein Teil des Ventils
auf eine Betätigungsfläche der Spritzform, wobei durch die Relativbewegung von Spritzkopf
und Form auf
einander zu die Betätigung des Ventiles unmittelbar
erfolgt.
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Dies ist natürlich bei einem Ventil leicht möglich, bei dem der Verschlußkörper
in der gleichen Richtung zu bewegen ist, wie Spritzkopf bzw. Spritzform. Für Schieberventile
der eingangs genannten Art ist diese Möglichkeit nicht ohne weiteres gegeben, so
daß auch bei der bekannten #pritzgießmaschi ne für die Betätigung dieses Schieberventiles
eine verhältnismäßig aufwendige und komplizierte Betätigungseinrichtung erforderlich
war.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritz gießmasdiine
der eingangs genannten Art mit allen Vorteilen eines Schieberventiles zu schaffen,
bei dem dennoch die Betätigungseinrichtung einfach ausgebildet sein kann. Dies geschieht
erfindungsgemäß dadurch, daß die Betätigungseinrich tung in an sich bekannter Weise
eine Betätigungsfläche, vorzugsweise an der Spritzform selbst aufweist, die in der
Bahn eines Betätigungsteiles für den Ventilschieber bei Annäherung des Spritzkopfes
an die Spritzform liegt, und daß die Betätigungseinrichtung als Bewegungsänderungsgetriebe
zum Umwandeln der Längsbewegung des Spritzkopfes in eine Querbewegung des Ventilschiebers
ausgebildet ist. Dadurch ist mit verhältnismäßig einfachen Mitteln eine Betätigung
des Ventiles zu erzielen, ohne daß deshalb gute Eigenschaften verloren gehen. Wenn
von der Bewegung des Spritzkopfes gesprochen wurde, so ist hierunter stets eine
Relativbewegung von Spritzkopf und Form zueinander bzw. voneinander zu verstehen,
wobei wahlweise der Spritzkopf oder die Spritzform oder auch beide bewegbar sein
können.
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Im einfachsten Falle ist gemäß einer bevorzugten Ausfühw rungsform
die Betätigungsfläche der Spritzform als nockenartige Anlaufschrägfläche für einen
mit dem Ventilschieber verbundenen federbelasteten Nockenfolger mit einer an der
Anlaufschrägfläche gleitbaren Nockenfolgerfläche ausgebildet, wobei vorzugsweise
wenigstens eine dieser Flächen mit Rollen, Walzen od. dgl. versehen ist, um die
unter Umständen sehr hohe Gleitreibung zu vermindern. Der Vorteil dieser Ausbildung
liegt darin, daß außer den Ventilschieber selbst, praktisch keine bewegbaren Teile
vorgesehen sind.
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Bei der Verwendung eines erfindungsgemäß betätigten Schieberventiles
tritt allerdings ein Problem auf. Von Zeit zu Zeit bzw. bei Änderung des Kunststoffmateriales
muß nämlich das in der Maschine befindliche Material entfernt werden. Da nun die
Betätigung normalerweise über die Betätigungsfläche der Spritzform erfolgt und daher
das Bewegungsänderungsgetriebe verhältnismäßig robust ausgebildet ist, insbesondere
aber dann, wenn die Verschiebung des Ventilschiebers entgegen Federkraft erfolgen
muß, sind die Betätigungskräfte relativ hoch, so daß das Ventil von Hand aus zum
Reinigen der Maschine nicht verstellt werden kann. Um dieses Problem zu lösen, ist
gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Ventilschieber kükenartig drehbar und
weist einen zweiten Durchlaßkanal auf, dessen Achse in einer zur Achse des ersten
Durchlaßkanales etwa senkrechten Ebene liegt, wobei der Ventilschieber in seiner
Verschlußstellung drehbar und dadurch sein zweiter Durchlaßkanal in fluchtende Lage
mit dem Düsenkanal bringbar ist, wobei vorzugsweise den beiden Drehstellungen des
kükenartigen Schiebers Rasten zugeordnet sind. Dadurch ist die automatische Betätigung
des Schieberventiles im Betrieb durch die Form und die händische Betätigung beim
Reinigen gesichert. Eine Schwierigkeit kann lediglich sich durch das Platzproblem
ergeben, weil zum händischen Drehen des Ventilschiebers ein verhältnismäßig großes
Drehmoment, somit ein großer Hebelarm erforderlich ist. Für diesen Hebelarm ist
aber normalerweise während des Betriebes der Maschine kein Platz vorhanden. Deshalb
ist es vorteilhaft, wenn der Ventilschieber einen Mehrkantkopf aufweist und mittels
eines zugehörigen, ansetzbaren Schlüssels drehbar ist. Auf diese Weise kann während
des normalen Betriebes der Schlüssel entfernt sein, wogegen er zum Öffnen während
der Reinigung angesetzt werden kann.
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Gemäß der Sicherheitsvorschriften mancher Staaten ist es erforderlich,
bei derartigen Maschinen ein Überdruckventil vorzusehen. Der Erfindung liegt fernerhin
die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Sicherheitsventil zu schaffen, das am ( auswechselbaren
) Düsenkopf angeordnet ist, sodaß Eingriffe in die Maschine vermieden werden.
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Hiezu wird gemäß der Erfindung bei einer Spritzgießmaschine der eingangs
erwähnten
Art vorgeschlagen, daß die dem Ventilschieber zugeordnete
Feder gleichzeitig als Schließfeder eines mit dem Bereich des Düsenkanals vor dem
Ventilschieber verbundenen Überdruckventils vorgesehen ist. Durch diese besonderen
Maßnahmen wird erreicht, daß bei geschlossenem Düsenkanal und Auftreten von hohen
Mediendrücken der zu verspritzende Werkstoff gefahrlos aus dem Düsenkopf austreten
kann. Werden Kunststoffe, wie beispielsweise Polyamide, verspritzt, so sollte das
Überdruckventil bei einem Druck von etwa 300 kp/cm2 öffnen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die
Feder als Schraubenfeder um den Ventilschieber angeordnet ist und sich düsenseitig
gegen eine vom Ventilschieber durchsetzte Scheibe abstützt, die auf der Düse aufliegt,
wobei die Scheibe als Widerlager für den Kolben od.
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dgl. des Überdruckventils vorgesehen ist. Hiedurch ist es möglich,
das Überdruckventil relativ einfach aufzubauen, ohne den für das Zuführen der Spritzdüse
an die Form erforderlichen Raum wesentlich einzuschränken. Wird die Spritzdüse an
die Form angesetzt, verschiebt sich der Ventilschieber gegen Federkraft und arretiert
gleichzeitig das Überdruckventil, sodaß der Füllung der Form erforderliche hohe
Arbeitsdruck angewendet werden kann.
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Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist vorgesehen, daß
die Scheibe einen Fortsatz besitzt bzw. exzentrisch ausgebildet ist, der bei Verdrehung
des Ventilschiebers in Eingriff mit einer Hinterschneidung des Düsenkörpers bringbar
ist. Durch diese besonderen Maßnahmen kann beispielsweise bei Verdrehung des Ventilschiebers
und der durch diese bewirkte Freigabe des Düsenkanals ebenfalls das Ventil in Geschlossenstellung
gehalten werden, sodaß eine Reinigung mit unter hohem Druck stehenden Reinigungsmedium
durchführbar ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden
Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen.
Fig. 1 zeigt von einer erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine den Spritzkopf mit dem
Ventil und die Spritzform teilweise im Schnitt. Fig. 2 zeigt den zugehörigen Ventilschieber
in einer Ansicht gemäß dem Pfeil II der Fig. 1. Fig. 3 veranschaulicht ein weiteres
Ausführungsbeispiel
in einer der Fig. 1 ähnlichen Darstellung.
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Fig. 4 ist eine Ansicht entsprechend dem Pfeil IV. in Fig.10 Fig.5
zeigt das Überdruckventil und die Fig.6a bis c stellen Details nach Fig.5 dar.
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Eine im einzelnen nicht dargestellte Spritzgießmaschine weist in
überlicher Weise einen Spritzkopf 1 auf, der an seinem Vorderende einen Düsenkanal
2 aufweist. Der Spritzkopf 1 ist relativ zu einer Spritzform 3 bewegbar, von der
lediglich der Teile mit einem Einfüllkanal 4 dargestellt ist.
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Erfindungsgemäß weist der Spritzkopf 1 zum Verschließen des Düsenkanales
2 ein Schieberventil 5 mit einem Ventilschieber 6 auf. Der Ventilschieber 6 hat
in für Schieberventile herkömmlicherweise einen Durchlaßkanal 7, der in der in Fig.
1 dargestellten Verschlußstellung des Ventilschiebers 6 außerhalb des Bereiches
des Düsenkanales 2 liegt. In diese Verschlußstellung wird der Ventilschieber 6 durch
eine Druckfeder 8 gedrückt und stützt sich in seiner Endlage mittels eines Bundes
9 am Körper des Spritzkopfes 1 ab. Die Druckfeder 8 ihrerseits ist zwischen dem
Spritzkopf 1 und einem als Nehrkantkopf ausgebildeten Nockenfolger 10 verspannt,
dessen Funktion unten noch erläutert werden wird.
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Im Bereiche des Einfüllkanales 4 der Spritzform 3 ist eine Betätigungsfläche
11 in Form einer Anlaufschrägfläche für den Nockenfolger 10 vorgesehen. Sobald sich
Form 3 und Spritzkopf 1 im Sinne des Pfeiles 12 aufeinander zubewegen, läuft der
Nockenfolger 10 mit seiner Nockenfolgerfläche 13 an der Anlaufschrägfläche 11 auf,
wobei bei weiterer Bewegung des Spritzkopfes 1 auf den Einfüllkanal 4 zu der Ventilschieber
6 aus der dargestellten Verschlußstellung in die Offenstellung gelangt, in der der
Düsenkanal 2 mit dem Durchlaßkanal 7 des Ventilschiebers 6 fluchtet, so daß die
Kanäle 2,4 und 7 in einer Linie liegen und in bekannter Weise das dem Spritzkopf
1 zugeführte Kunststoffmaterial in die Form 3 eingeführt werden kann. Da sich zwischen
den beiden Flächen 11, 13 unter Umständen erhebliche Reibkräfte und eine hohe Abnützung
ergeben kann, ist wenigstens eine der beiden Flächen, im dargestellten Ausführungsbeispiel
die Nockenfolgerfläche 13 mit Rollen 14 ( vgl. Fig. 2 ) ausgestattet. Gegebenenfalls
kann
auch der Mehrkantkopf 10 mittels eines Gewindes verstellbar mit dem Ventilschieber
6 verbunden sein, um gegebenenfalls Abmützungen ausgleichen zu können bzw. eine
Justierung der Offenstellung des Ventilschiebers vornehmen zu können.
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Da die normale Betätigung des Ventilschiebers 6 über die Fläche 11
der Spritzform 3 erfolgt und hiebei unter Umständen große Kräfte zu überwinden sind,
ist zweckmäßig der Ventilschieber 6 kükenartig ausgebildet und drehbar. Hiezu ist
eben der Diehrkantkopf 10 vorgesehen, der eine Verdrehung des Ventilschiebers 6
mittels eines Schlüssels ermöglicht, welcher Schlüssel für den Betrieb der Maschine
wieder abgenommen werden kann. Der Ventilschieber weist hiebei einen zweiten Durchlaßkanal
15 auf, dessen Achse in einer zur Achse des Durchlaßkanales 7 senkrechten Ebene
liegt. Wird in der dargestellten Verschlußstellung der Ventilschieber 6 um etwa
90° verdreht, so fluchtet der zweiten Durchlaßkanal 15 mit dem Düsenkanal 2, so
daß Material aus dem Inneren des Spritzkopfes 1 entfernt werden kann. Um die beiden
Drehstellungen zu kennzeichnen und gegebenenfalls auch zu sichern, sind ihnen zweckmäßig
Rasten zugeordnet.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel trägt etwa der Bund 9 eine Rastnocke
16, die in eine Rastvertiefung 17 des Spritzkopfes 1 einfallen kann. Eine weitere
Rastvertiefung ist in nicht dargestellter Weise der anderen Drehstellung des Ventilschiebers
6 zugeordnet und bezüglich der Längsachse des Schiebers 6 gegenüber der Vertiefung
17 um 90° versetzt. Der Bund 9 ist am Ventilschieber 6 in nicht dargestellter beliebiger
Weise befestigt.
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In Fig. 3 sind Teile gleicher Funktion mit den selben Bezugszeichen
wie in Fig. 1 versehen. Unterschiedlich ist hiebei lediglich die Ausbildung des
Betätigungsgetriebes. So ist das Mundstück 18 der Spritzform 3 mit einem Ausschnitt
19 versehen.
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In diesen Ausschnitt tritt bei Annäherung des Spritzkopfes 1 in Querschnitt
etwa T-förmiger Winkelhebel 20, der an einer am Spritzkopf 1 befestigten Achse 21
drehbar gelagert ist. Der Winkelhebel 20 liegt mit einem Arm 22 am Mehrkantkopf
10 des Ventilschiebers 6 auf und ist durch einen Ansatz 23 ( gegebenenfalls aber
auch durch eine nicht dargestellte, ihn im Uhrzeigersinn belastende Feder ) gegen
ein ungewolltes
Abheben von der Oberfläche des Mehrkantkopfes 10
gesichert.
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Bei der Bewegung des Spritzkopfes 1 auf die Spritzform 3 zu, schlägt
letzlich der andere Arm 24 des Winkelhebels 20 an einer Betätigungsfläche 25 der
Spritzform 3 an, wobei bei weiterer Vorwärtsbewegung des Spritzkopfes 1 der Winkelhebel
20 im Uhrzeigersinne verschwenkt wird und dabei über seinen Arm 22 den Ventilschieber
6 in seine Offenstellung bewegt.
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Bei manchen Materialien ist es vorteilhaft, wenn der Düsenkanal 2
während des Spritzens und damit während der Relativbewegung zwischen Spitzkopf 1
und Form 3 stets offen bleibt.
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Hiezu kann ebenfalls der zweite Durchlaßkanal 15 benützt werden. Um
aber zu verhindern, daß der Ventilschieber 6 bei Annäherung an die Form 3 verschoben
wird und dabei die Kanäle 2 und 15 außer Flucht kommen, ist gemäß Fig. 4 die Anlaufschrägfläche
11 segmentförmig an einem in Schlitzen 27 geführten drehbaren Träger 26 ausgebildet.
Durch Drehen des Trägers 26 kann die Schrägfläche 11 aus der Bahn des Nockenfolgers
10 gebracht werden.
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Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche verschiedene Ausführungsformen
möglich. So ist zwar in beiden dargestellten Ausführungsbeispielen der Ventilschieber
6 entgegen der Wirkung der Feder 8 in seine Offenstellung verschiebbar. Gerade aber
bei Verwendung eines Winkelhebels 20 wäre es denkbar, daß der Arm 22 den Kopf 10
gabelförmig umklammert, so daß der Ventilschieber 6 formschlüssig vom Winkelhebel
20 geführt ist. Auch der Winkelhebel selbst kann zwangsläufig durch eine sich entlang
des Weges des Spritzkopfes 1 ersteckende Nocke, etwa eine Schlitznocke geführt sein,
falls Federn aus irgend einem Grunde sich als untunlich erweisen sollten. Statt
der Verwendung eines beweglichen Trägers 26 kann auch der Durchlaßkanal 15 schlitzförmig
ausgebildet sein, sodaß trotz Axialverschiebung des Ventilschiebers 6 durch die
Schrägfläche 11 noch immer ein Teil sich in Axialrichtung des Schiebers 6 erstreckenden
Schlitzkanales 15 mit dem Düsenkanal 2 fluchtet.
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In Fig. 5 ist das Uberdruckventil 28 eingezeichnet, das an den Düsenkanal
2 im Bereiche vor dem Ventilschieber 6 angeschlossen ist. Der Ventilschieber 6 durchsetzt
die
Scheibe 29, die auf dem Düsenkörper 1 aufliegt und ein Widerlager für die wendelförmige
Feder 8 bildet. Das Überdruckventil 28 besteht aus einer Bohrung, in der der Kolben
30 C Fig. 6c ) gelagert ist. Der Kolben 30 ist zylindrisch ausgebildet und weist
an seiner Umfangfläche einen abgeflachten Wandungsteil 31 auf. Der zylindrische
Teil 32 des Kolbens 30 liegt mit seiner Deckfläche 33 an der Unterseite der Scheibe
29 an. Tritt bei geschlossenem Ventilschieber 6, wie in Fig. 4 dargestellt, ein
zu straker Druck im Düsenkanal 2 auf, so wird der Kolben 30 des Überdruckventils
28 gegen die Scheibe 29 gedrückt, wobei die Scheibe 29 gegen die Kraft der Feder
8 angehoben wird und das zu verspritzende Medium durch den freien Raum zwischen
der Wandung der Bohrung des Überdruckventils 28 und dem abgeflachten Teil des Kolbens
30 aus der Düse austritt.
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Zur Reinigung od. dgl. kann es erforderlich sein, den Düsenkanal
2 ohne die Düse 1 an die Form zu führen, offen zu halten. Dies kann durch Verdrehung
des Ventilschiebers 6 wie bereits beschrieben, erfolgen, wobei die Scheibe mit einem
Fortsatz od. dgl. unter die Hinterschneidung 34 des Düsenkopfes 1 gelangt und das
Überdruckventil 28 blockiert. Die Scheibe 29 ist in Fig. 6a im Schnitt und in Fig.
6b im Draufsicht dargestellt. Hiebei ist die Scheibe 29 aus einem Kreisring gebildet,
von dem zwei#Kreissegmente abgetrennt wurden. Die Ausnehmung 35 dient zum Aufsetzen
der Scheibe 29 an den Ventilschieber 6. Die Arretierung des Ventilschiebers 6 erfolgt
durch Einbringen des Bereiches 36 in die Hinterschneidung 34 des Düsenkörpers 1.
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Grundsätzlich ist es möglich, anstelle der schraubenförmig ausgebildeten
Feder 8, auch die Federkraft einer beliebig ausgebildeten Feder auf die Scheibe
29 bzw. auf den Kolben 30 des Uberdruckventils 28 aufzubringen.
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L e e r s e i t e