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Vorrichtung zum gleichzeitigen Anspritzen mehrerer Form-
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teile in einem Spritzwerkzeug Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum gleichzeitigen Anspritzen mehrerer jeweils aus mindestens zwei Rohrstoff-Komponenten,
z.B. einem kernbildenden Kunststoff und einem hautbildenden Kunststoff bestehender
Formteile in einem Spritzwerkzeug mittels eines Mehrfach-Heißkanal-Systems, über
das die Spritzeinheiten für die einzelnen Rohrstoff-Komponenten mit den Formkammern
im Spritzwerkzeug verbunden sind.
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Es ist bereits bekannt, Spritzwerkzeuge für Kunststoff-Formteile so
auszulegen, daß sie ein gleichzeitiges Anspritzen mehrerer Formteile ermöglichen.
Zu diesem Zweck sind die Spritzwerkzeuge mit mehreren Formkammern ausgestattet und
jede dieser Formkammern steht über ein eine entsprechende Anzahl von Heißkanaldüsen
umfassendes Mehrfach-Heißkanal-System mit den Spritzeinheiten für die einzelnen
Rohrstoff-Komponenten in Verbindung.
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Beim vorbekannten Stand der Technik ist das Mehrfach-Heißkanal-System
insgesamt in das Spritzwerkzeug integriert und insgesamt auf die Lage der darin
befindlichen, einzelnen Formkammern abgestimmt. Bei den bekannten Mehrfach-Heißkanal-Systemen
ist am Spritzwerkzeug lediglich die Anordnung der Einlaßöffnungen für die verschiedenen
Rohstoff-Komponenten auf die Lage der Spritzeinheiten an der jeweiligen Spritzgießmaschine
abgestimmt.
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Nachteilig beim vorbekannten Stand der Technik ist vor allem der hohe
technische Aufwand, weil jedes einzelne Spritzwerkzeug mit einem eigenen Mehrfach-Heißkanal-System
ausgestattet, und dabei regelmäßig nur in Verbindung mit einer ganz bestimmten Spritzgießmaschine
einsatzfähig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
angegebenen Gattung zu schaffen, die einerseits auf die jeweils im Einsatz stehende
Spritzgießmaschine abgestimmt ist, sich andererseits aber in Verbindung mit einer
Vielzahl unterschiedlicher Spritzwerkzeuge in Benutzung nehmen läßt.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird nach dem Kennzeichen des Anspruchs
1 grundsätzlich dadurch erreicht, daß das Mehrfach-Heißkanal-System in einem vom
Spritzwerkzeug unabhängigen bzw. getrennten Bauteil untergebracht und/oder ausgebildet
ist, das einerseits eine der Anzahl der Anspritzstellen im Werkzeug angepaßte oder
anpaßbare Zahl von Heißkanaldüsen träg und andererseits Anschluß- oder Kupplungsstellen
für die Spritzeinheiten der verschiedenen Rohstoff-Komponenten einer Spritzgießmaschine
aufweist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird dabei nach Anspruch
2 darin gesehen, daß das Bauteil aus einer Platte oder einem gegeneinander abgedichteten
Plattenverband besteht, in die bzw. in den das Mehrfach-Heißkanal-System eingearbeitet
ist. Nach jedem Gebrauch läßt sich auf diese Art und Weise das Mehrfach-Heißkanal-System
relativ leicht reinigen, d.h., die Rückstände der einzelnen Rohstoff-Komponenten
können problemlos ausgeräumt werden.
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Besonders bewährt hat sich erfindungsgemäß eine Bauart der Vorrichtung,
bei welcher nach Anspruch 3 die Heißkanaldüsen an der einen Seite und die Anschluß-
oder Kupplungsstellen für die Spritzeinheiten an der gegenüberliegenden Seite des
Bauteils sitzen. Auf diese Art und Weise läßt sich nämlich das Bauteil relativ leicht
und einfach zwischen dem Spritzwerkzeug und den Spritzeinheiten der Spritzgießmaschine
anordnen, insbesondere einsetzen oder einspannen.
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Nach Anspruch 4 ist jedoch auch vorgesehen, daß die Spritzeinheiten
den gemeinsamen Träger für das Bauteil bilden und dabei zusammenwirkende Verbindungs-
bzw. Befestigungselemente an diesem und am Bauteil vorgesehen sind. Bei diesem Aufbau
ist es lediglich notwendig, in der Spritzgießmaschine das Spritzwerkzeug auszutauschen,
während das mit dem Mehrfach-Heißkanal-System ausgestattete Bauteil in der Spritzgießmaschine
verbleibt.
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Im letzteren Falle hat es sich besonders bewährt, wenn entsprechend
der Lehre des Anspruchs 5 erfindungsgemäß die Verbindungs- bzw. Befestigungselemente
der Spritzeinheiten aus einer gemeinsamen maschinenseitigen Düsenplatte bestehen,
die Ausnehmungen zum Durchtritt der an jeder Spritzeinheit sitzenden Düse aufweist,
während das mit dem Mehrfach-Heißkanal-System versehene Bauteil lediglich Kontaktflächen
für den abgedichteten Eingriff der Düsen hat.
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist nach Anspruch 6 vorgesehen, daß das Spritzwerkzeug Kontaktflächen für den abgedichteten
Eingriff jeder einzelnen Heißkanaldüse des das Mehrfach-Heißkanal-System enthaltenden
Bauteils aufweist und dabei das Bauteil zwischen dem Werkzeug und den Düsen der
Spritzeinheiten einspannbar ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, daß
das
mit dem Mehrfach-Heißkanal-System ausgerüstete Bauteil jederzeit
leicht auswechselbar ist und daher im Bedarfsfalle auch während einer kurzen Arbeitsunterbrechung
der Spritzgießmaschine zwischen dem Spritzwerkzeug und den Spritzeinheiten ausgetauscht
werden kann.
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Ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Heißkanaldüsen ausgerüstet,
die als Verschlußdüsen, z.B. mit konzenttrischen Nadelverschlüssen, ausgelegt sind
und je einen konzentrischen Verteilerkanal für jede einzelne Rohstoff-Komponente
aufweisen, dann hat es sich erfindungsgemäß als besonders wichtig erwiesen, wenn
nach Anspruch 7 sämtliche Mündungen des# Mehrfach-Heißkanal-Systems in die einzelnen
Heißkanaldüsen am Außenumfang der Verteilerkanäle liegen und dabei für zwei verschiedene
Rohstoff-Komponenten jeweils an sich relativ zur Achse der Verschlußorgane (Düsennadeln)
etwa diametral gegenüberliegenden Umfangsstellen angeordnet sind. Abgesehen davon,
daß hierdurch eine sehr gleichmäßige Materialverteilung für jede der beiden Rohstoff-Komponenten
erreicht wird, steht der Raum hinter den Heißkanaldüsen jeweils für den Einbau der
Betätigungsvorrichtungen der Düsenverschlüsse zur Verfügung, Nach Anspruch 8 kann
in zweckmäßiger Weise jede Heißkanaldüse im Abstand hinter ihren konzentrischen
Verteilerkanälen mit die Führungen für die Verschlußorgane kreuzenden Durchlässen
versehen werden, in denen jeweils eine Stelleinrichtung für eines der Verschlußorgane
geführt ist. Dabei läßt sich die Anordnung in erfindungsgemäßer Ausgestaltung gemäß
Anspruch 9 so treffen, daß die Stelleinrichtungen für die Verschlußorgane der jeweils
die gleiche Rohstoff-Komponenten führenden Verteilerkanäle aller Heißkanldüsen zur
gemeinsamen Betätigung miteinander gekuppelt sind. Mit nur zwei Stellantrieben läßt
sich dann die Zufuhr der beiden Rohstoff-Komponenten durch alle vorhandenen Heißkanaldüsen
exakt und problemlos steuern.
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Bewährt hat sich schließlich auch noch eine Ausbildung, bei der gemäß
Anspruch 10 die Stelleinrichtungen mit den zugehörigen Stellantrieben an dem das
Mehrfach-Heißkanal-System enthaltenden Bauteil montiert sind. Das mit dem Mehrfach-Heißkanal-System
versehene Bauteil bildet auf diese Art und Weise eine insgesamt austauschbare Funktions-Baueinheit,
die sich mit wenigen Handgriffen, also schnell und sicher im Einbaubereich zwischen
dem Spritzwerkzeug und den Spritzeinheiten der Spritzgießmaschine auswechseln läßt.
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Weitere Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung werden
anschließend an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
Es zeigen Figur 1 in schematisch vereinfachter Prinzipdarstellung den erfindungswesentlichen
Bereich einer Vorrichtung zum gleichzeitigen Anspritzen mehrerer jeweils aus zwei
Rohstoff-Komponenten bestehender Kunststoff-Formteile, bei der zwischen zwei Spritzeinheiten
und dem Spritzwerkzeug einer Spritzgießmaschine ein Bauteil mit einem Mehrfach-Heißkanal-System
angeordnet ist, Figur 2 in schematisch vereinfachter Rückansicht entsprechend der
Pfeilrichtung II-II die Anordnung des Mehrfach-Heißkanal-Systems in dem zwischen
den Spritzeinheiten der Spritzgießmaschine und dem Spritzwerkzeug einzusetzenden
Bauteil, Figur 3 in räumlicher Ansichtsdarstellung von vorne das mit dem Mehrfach-Heißkanal-System
versehene Bauteil mit vier stirnseitig daran angeordneten Heißkanaldüsen, Figur
4 in räumlicher Ansichtsdarstellung von hinten das mit dem Mehrfach-Heißkanal-System
ausgestattete
Bauteil mit zwei rückseitigen Anschluß- oder Kupplungsstellen
für zwei Spritzeinheiten der Spritzgießmaschine, Figur 5 in räumlicher Rückansicht
eine den beiden Spritzeinheiten seitens der Spritzgießmaschine zugeordnete Düsenplatte
als Träger- bzw. Befestigungselement für das mit dem Mehrfach-Heißkanal-System ausgestattete
Bauteil nach den Fig. 3 und 4, Figur 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in
Fig. 3 durch eine als Verschlußdüse ausgebildete Heißkanaldüse des das Mehrfach-Heißkanal-System
enthaltenden Bauteils und Figur 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig.
6.
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In Fig. 1 der Zeichnung sind zwei jeweils als Einschneckenextruder
ausgelegte Spritzeinheiten 1 und 2 einer Kunststoff-Spritzgießmaschine 3 zu sehen,
welche zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen in einem Spritzgießwerkzeug 4 dient.
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Dabei werden die Kunststoff-Formteile aus zwei Rohstoff-Komponenten,
nämlich einem kernbildenden Kunststoff und einem hautbildenden Kunststoff, hergestellt.
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Der kernbildende Kunststoff wird bspw. durch die Spritzeinheit 1 zugeführt,
während der hautbildende Kunststoff von der Spritzeinheit 2 geliefert wird.
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Aus Fig. 1 der Zeichnung geht noch hervor, daß das Spritzwerkzeug
4 aus einer festen Formhälfte 5 und einer beweglichen Formhälfte 6 besteht und daß
innerhalb des Spritzwerkzeugs 4 zwischen den beiden Formhälften 5 und 6 mehrere,
und zwar mindestens zwei Formkammern 7 und 8 ausgebildet sind, in denen
jeweils
gleichzeitig Kunststoff-Formteile gefertigt werden können.
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Ein wesentliches Kriterium liegt bei der Spritzgießmaschine 3 nach
Fig. 1 darin, daß zwischen die beiden Spritzeinheiten 1 und 2 und das Spritzwerkzeug
4 eine besondere Vorrichtung zum gleichzeitigen Anspritzen mehrerer jeweils aus
mindestens zwei Rohstoff-Komponenten bestehender Formteile eingebaut ist, die aus
einem vom Spritzwerkzeug 4 unabhängigen bzw.
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getrennten Bauteil 9 besteht. Dieses Bauteil 9 ist dabei nicht nur
mit einem Mehrfach-Heißkanal-System 10 und 11 ausgestattet, sondern weist außerdem
noch eine der Anzahl der Anspritzstellen bzw. Formkammern 7, 8 im Spritzwerkzeug
4 angepaßte oder anpaßbare Zahl von Heißkanaldüsen 12 und 13 auf.
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Während in Fig. 1 nur zwei Heißkanaldüsen 12 und 13 zu sehen sind,
ist in Fig. 2 ein Bauteil 9 dargestellt, bei welchem mit dem Mehrfach-Heißkanal-System
10 und 11 vier verschiedene Heißkanaldüsen 12, 13 und 14, 15 in Verbindung stehen.
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Dem Heißkanalsystem 10 im Bauteil 9 ist eine Anschluß- oder Kupplungsstelle
16 für die Spritzeinheit 2 zugeordnet, während das Bauteil 9 für das Heißkanal-System
11 eine entsprechende Anschluß- oder Kupplungsstelle 17 für die Spritzeinheit 1
aufweist.
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Das mit dem Mehrfach-Heißkanal-System 10, 11 versehene Bauteil 9 besteht
beim gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Platten-Verband 18, der bspw. aus drei
gegeneinander abgedichteten Platten 19, 20 und 21 gebildet ist und in die die beiden
Heißkanal-Systeme 10 und 11 eingearbeitet sind, wie das besonders deutlich der Fig.
6 entnommen werden kann. Dort sind nämlich die beiden Heißkanal-Systeme 10 und 11
jeweils
zur Hälfte in die voneinander abgewendeten Seitenflächen
der mittleren Platte 20 eingearbeitet, während die die Heißkanaldüsen 12, 13, 14
und 15 tragende Platte 19 die zweite Hälfte des Heißkanal-Systems 10 enthält, und
die rückwärtige Platte 21 mit der zweiten Hälfte des Heißkanal-Systems 11 ausgestattet
ist.
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Aus den Fig. 1, 3 und 4 ist deutlich zu entnehmen, daß die Heißkanaldüsen
12, 13, 14 und 15 an der einen Seite des Bauteils 9 bzw. des Plattenverbandes 18
angeordnet sind, während sich die Anschluß- oder Kupplungsstellen 16 und 17 für
die.beiden Spritzeinheiten 2 und 1 an der gegenüberliegenden Seite desselben befinden.
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Es ist zwar ohne weiteres möglich, die beiden Spritzeinheiten 1 und
2 unmittelbar als gemeinsamen Träger für das Bauteil 9 zu benutzen, indem diese
und das Bauteil 9 mit zusammenwirkenden Verbindungs- bzw. Befestigungselementen
versehen sind.
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Als vorteilhafter hat es sich jedoch erwiesen, wenn die Spritzgießmaschine
3 eine besondere Düsenplatte 22 aufweist, die Ausnehmungen 23 und 24 zum Durchtritt
der mundstückseitigen Enden der Spritzeinheiten 1 und 2 aufweist, damit diese mit
den Anschluß- oder Kupplungsstellen 17 und 16 des Bauteils 9 in abgedichtete Kontaktberührung
gebracht werden können, wie das deutlich die Fig. 1 zeigt.
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Andererseits hat aber auch das Spritzwerkzeug 4, und zwar die an der
ortsfesten Trägerplatte 25 befestigte Formhälfte 5 jeweils Kontaktflächen 26 bzw.
27 für den abgedichteten Eingriff jeder einzelnen Heißkanaldüse 12 und 13 bzw. 12,
13, 14 und 15 des Bauteils 9. Jede Heißkanaldüse 12, 13 bzw. 12, 13, 14 und 15 durchgreift
dabei ein Loch 28 in der Aufspannplatte 25, wie das deutlich aus Fig. 6 hervorgeht.
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Das Bauteil 9 bzw. der Plattenverband 18 wird zwischen dem Spritzwerkzeug
4 und den Düsenmundstücken der beiden Spritzeinheiten 1 und 2 abgedichtet eingespannt,
wie das in Fig. 1 deutlich zu sehen ist.
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Die Heißkanaldüsen 12, 13 bzw. 12, 13, 14 und 15 des mit dem Mehrfach-Heißkanal-System
10, 11 ausgestatteten Bauteils 9 lassen sich in besonders vorteilhafter Weise als
sogenannte Verschlußdüsen ausbilden, wie das in Fig. 6 gezeigt ist.
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Dort ist zu sehen, daß die Heißkanaldüse 12 mit einer zentrischen
Bohrung 29 ausgerüstet ist, die über den größten Teil ihrer Länge eine gleichbleibende
zylindrische Form besitzt und nahe dem freien Ende der Heißkanaldüse 12 in einen
sich verengenden Konus 30 übergeht, an den sich noch ein kurzes zylindrisches Teil
31 anschließt. In der Bohrung 29 ist eine Hülse 32 axial verschiebbar gelagert,
die an ihrem hinteren Ende über geneigte Steuerflächen 33 mit einem Stellschieber
34 zusammenwirkt. An ihrem vorderen Ende ist die Hülse 32 mit einem Absatz 35 geringeren
Durchmessers versehen, so daß zwischen diesem Absatz 35 und der Wandung der Bohrung
29 ein Ringraum 36 gebildet ist. Der Ringraum der Hülse 32 besitzt die Form eines
Hohlzylinders 37, dessen Außendurchmesser genau dem Innendurchmesser des zylindrischen
Teiles 31 der Bohrung 29 entspricht. Zwischen dem Absatz 35 und dem Hohlzylinder
37 ist ein Konus 38 an der Hülse 32 ausgebildet.
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Die Bohrung 39 der Hülse 32 dient zur Aufnahme einer axial verschiebbaren
SChließnadel 40, die mit ihrem hinteren Ende aus der Hülse 32 herausragt und dort
ebenfalls über schräge Steuerflächen 41 mit einem Stellschieber 42 in Betätigungseingriff
steht. Der Durchmesser des freien Endes der Schließnadel 40 ist so gewählt, daß
damit das freie Ende der Bohrung 35 in der Hülse 32 geschlossen werden kann.
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Zwischen dem zylindrischen Schließteil 43 der Schließnadel 40 und
dem zylindrischen Führungsteil derselben ist ein Konus 44 angeordnet, in dessen
Bereich die Hülse 32 eine zylindrische Ausdrehung 45 hat, so daß zwischen der Innenwandung
der Hülse 32 und der Schließnadel 40 ein weiterer Ringraum 46 entsteht. An den Ringraum
46 schließt sich ein radial in die Hülse 32 eingearbeiteter Kanal 47 an, der in
der aus Fig. 6 ersichtlichen Axialstellung der Hülse 32 in einen Kanal 48 der Heißkanaldüse
12 übergeht, welcher wiederum mit dem Heißkanal-System 11 in ständiger Strömungsverbindung
steht.
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Auch in die Bohrung 29 der Heißkanaldüse 12 führt ein Kanal 49, welcher
mit dem Heißkanal-System 10 verbunden ist.
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Die Hülse 32 weist einen als sogenannte Herzkurve ausgebildeten Kanal
50 auf, der sich in der aus Fig. 6 ersichtlichen Axialstellung der Hülse 32 an den
Kanal 50 anschließt.
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Während der Heißkanaldüse 12 durch den Ringkanal 47 und den Kanal
48 vom Heißkanal-System 11 aus der kernbildende Kunststoff zugeführt wird, gelangt
der hautbildende Kunststoff vom Heißkanal-System 10 aus durch den Kanal 49 in den
Bereich der Herzkurve 50. Durch Betätigen der beiden Stellschieber 34 und 42 läßt
sich die Zufuhr sowohl der kernbildenden Kunststoffs als auch des hautbildenden
Kunststoffs zur Heißkanaldüse 12 exakt und problemlos steuern.
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Aus Fig. 7 ist noch ersichtlich, daß die Kanäle 48 udn 49, welche
die beiden Heißkanal-Systeme 11 und 10 mit der Heißkanaldüse 12 verbinden, so angeordnet
sind, daß sie die diametrale Querdurchführung der beiden Schieber 34 und 42 durch
den Düsenkörper nicht behindern. Die Mündungen dieser Kanäle 48 und 49 in die Ringkammer
47 bzw. die Herzkurve 50 liegt jeweils an deren Außenumfang, und es ist eine Anordnung
der
Kanäle 48 und 49 vorgesehen, durch die die beiden verschiedenen Rohstoff-Komponenten
jeweils an sich relativ zur Achse der Verschluß organe etwa diametral gegenüberliegenden
Umfangsstellen angeordnet sind.
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Den Fig. 6 und 7 kann auch noch entnommen werden, daß als Führungen
für die Stellschieber 34 und 42 Durchlässe 51 und 52 dienen, welche die Achsen sowohl
der Hülse 32 als auch der Schließnadel 40 kreuzen.
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In Fig. 3 ist deutlich zu sehen, daß einerseits die Stellschieber
34 für sämtliche Heißkanaldüsen 12, 13, 14 und 15 durch Joche 53 und 54 zur gemeinsamen
Betätigung miteinander gekuppelt sind und ihnen als gemeinsamer Stellantrieb 55
bspw. ein Druckmittelzylinder zugeordnet ist. Auch die Stellschieber 42 für sämtliche
Heißkanaldüsen 12, 13, 14 und 15 sind miteinander zum Zwecke gemeinsamer Betätigung
durch Querjoche 56 und 57 verbunden und werden durch einen Stellantrieb 58, bspw.
ebenfalls einen Druckmittelzylinder, betätigt.
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Sämtliche Stellschieber 34 und 42 mit ihren zugehörigen Stellantrieben
55 und 58 sind also an dem das Mehrfach-Heißkanal-System lo, 11 enthaltenden Bauteil
9 montiert und können zusammen mit diesem zwischen die Spritzeinheiten 1, 2 und
das Spritzwerkzeug 4 der Spritzgießmaschine 3 eingesetzt werden.
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Der gesamte Ein- und Ausbau der Vorrichtung zum gleichzeitigen Anspritzen
mehrerer Kunststoff-Formteile ist also leicht und sicher möglich.