DE4018484C2 - Vorrichtung zum Anspritzen eines Kunststoffteils an ein Werkstück und Verwendung der Vorrichtung zur Herstellung einer Fließmittelpackung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anspritzen eines Kunststoffteiles an ein mittels eines Innenformteils gehaltertes Werkstück, wobei die Anspritzvorrichtung einen beheizbaren Extrudierzylinder, eine koaxial in diesem angetriebene Extruder­ schnecke und ausgangsseitig wenigstens eine Düse und oszillie­ rend angetriebene, das Innenformteil umgreifende Außenformteile aufweist.

Es ist bereits eine Herstellungsmaschine für Fließmittelpackun­ gen (DE 36 06 280 A1) bekannt, bei welcher aus mit Kunststoff beschichtetem Papier ein die Seitenwände darstellender Tubus bzw. eine Hülse z. B. durch Versiegeln längs einer Längssiegelnaht hergestellt wird, wobei an ein Ende dieser Hülse ein nur aus Kunststoff ohne Trägermaterial bestehender Deckel angespritzt wird. Bei dieser bekannten Maschine wird das Werkstück, d. h. die Hülse, mittels eines Dornes eines Dornrades gehaltert und zwischen auseinander­ gefahrene Außenformteile unter die Düse einer Anspritzvorrich­ tung gedreht und dort angehalten. Danach werden die Außenform­ teile, den Dorn umgreifend,zusammengefahren, während das Dornrad zum Stillstand gekommen ist; Mittel, in der Spritzeinheit sorgen für das Einspritzen von Kunststoff unter Druck in den durch die Außenformteile und das Innenformteil gebildeten Formraum, in welchem in Form des Deckels der Kunststoff gebildet und an der Hülse angespritzt wird. Danach Öffnen die oszillierend angetrie­ benen Außenformteile wieder, geben den Dorn frei, auf welchem jetzt die Hülse mit angespritztem Deckel sitzt, so daß sich das Dornrad um einen Schritt weiterdrehen kann, während der Spitz­ formling erkaltet und aushärtet.

Die mit einer solchen Anspritzvorrichtung versehene Packungsher­ stellungsmaschine ist in vertikaler Richtung sehr groß, denn die Extruderschnecke in dem Extrudierzylinder erstreckt sich über ihre ganze Länge von der obersten Stelle des vertikal hochste­ henden Dornes und der darüber angeordneten Düse bis nach oben zu einem Motor oder Granulatbehälter für Kunststoff, und auch das Dornrad selbst ist nicht die unterste Stelle der Packungsher­ stellungsmaschine. Infolgedessen benötigt eine solche Maschine eine sehr große Bauhöhe und im Betrieb des Packungsherstellers entsprechend hohe Räume.

Es war der Wunsch des Fachmannes, kleinere Maschinen und hier insbesondere mit geringerer Bauhöhe vorzusehen. Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche zwar an sich bekannte Extrudiereinrichtungen, Spritzdüsen usw., gegebenenfalls mit neuartigem Aufbau, verwendet und dennoch eine erheblich geringe­ re Bauhöhe hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Extrudierzylinder mit Düse und Außenformteilen um eine horizon­ tale Achse schwenkbar angeordnet ist. Es ist schwerlich möglich, die Länge der Extruderschnecke zu verkürzen, und so ist erfin­ dungsgemäß eine Umlenkung des flüssigen Kunststoffes im Bereich der Düse so vorgesehen, daß die gesamte Spritzeinheit um die erwähnte Achse schwenkbar eingerichtet wird. Die bekannte Spritzeinrichtung, welche bei der beschriebenen bekannten Maschine vertikal aufragend die große Bauhöhe erfordert, wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen auf die Seite gelegt. Die Schwenkbarkeit hat den Vorteil, daß der Benutzer der neuen Vorrichtung, gegebenenfalls in Verbindung mit einer Packungsher­ stellungsmaschine, das Innenformteil, welches das Werkstück trägt, in mehreren Richtungen frei bewegbar ausgestaltet, denn die Außenformteile, welche derartigen Bewegungen im Wege stünden, können durch die Schwenkung des Extrudierzylinders mit den zugehörigen Maschinenteilen herausgeschwenkt werden.

Vorteilhaft ist es erfindungsgemäß ferner, wenn die Düse über einen Verteilerklotz mit dem Extrudierzylinder verbunden und durch einen Kniehebel um die horizontale Achse schwenkbar angetrieben ist. In dem Verteilerklotz kann die Fließrichtung des im Düsenbereich flüssigen Kunststoffes in die gewünschte Richtung umgelenkt werden. Mittels eines solchen Verteilerklot­ zes kann der Strom des flüssigen Kunststoffes auch an mehrere gewünschte Stellen geführt, sozusagen verteilt werden. Der geschickte Aufbau zum Erreichen dieser Vorteile gelingt durch die feste Verbindung von Düse, Verteilerklotz und Extrudierzy­ linder, wobei es besonders zweckmäßig ist, wenn der Verteiler­ klotz zwischen der Düse auf der Werkstückseite und dem Extru­ dierzylinder auf der gegenüberliegenden Seite angebracht ist. Das weitere Merkmal des Kniehebels erlaubt eine Schwenkung der Spritzeinrichtung mit exakter Steuerung und überdies mit großer Kraft. Unter dem Begriff Kniehebel wird hier verstanden, daß zwei relativ zueinander bewegliche Hebel eine gemeinsame Schwenkachse haben, in deren Bereich ein Antrieb für die Bewegung der Hebel sorgt, welche wie bei einem Knie aus einer gebeugten Position in eine gestreckte Stellung dadurch bewegt werden können, daß die eine Welle des Hebels in der Maschine stationär drehbar angeordnet ist und das gegenüberliegende Ende des anderen Hebels mit einem mit dem Verteilerklotz verbundenen Teil so verbunden ist, daß der Verteilerklotz um die erwähnte Schwenkachse des Extrudierzylinders mit Düse aus einer ersten Stellung, in welcher der Kniehebel gebeugt ist, in eine zweite Stellung mit gestrecktem Kniehebel oszillierend auf- und abbewegbar ist. Der Fachmann weiß, daß durch Streckung eines solchen Kniehebels sehr große Kräfte übertragen werden können. Bei den bekannten Packungsherstellungsmaschinen wird der Kunststoff mit hohem Druck in den Formhohlraum gepreßt, wozu hohe Schließkräfte insbesondere für die das Innenformteil umgreifenden Außenformteile erforderlich sind. Durch die Verwendung des Kniehebels gemäß der Erfindung verfügt die neue Vorrichtung über solche hohe Kräfte.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn erfindungsgemäß ferner am Verteilerklotz Kurvenrollen für den Eingriff mit in Zungen angebrachten Nockenkurven an wenigstens einem die Außenformteile tragenden Außenformträger vorgesehen sind und daß die Zungen jeweils um stationäre Achsen drehbar sind. Die hohen durch den Kniehebelaufbau für die Steuerung von Bewegungen der Maschinen­ teile zur Verfügung stehenden Kräfte können also die Außenform­ teile, an welchen die Zungen mit den Nockenkurven angebracht sind, dadurch zweckmäßig steuern, daß mit Hilfe des Verteilerklotzes die Kurvenrollen mit hoher Kraft in bestimmte Positionen gedrückt werden mit der Folge, daß - über die Nockenkurven gesteuert - die Zungen und damit der mit diesen verbundene Außenformträger und wiederum damit die von diesem getragenen Außenformteile in die gewünschten Positionen bewegt werden. Diese Positionen sind die Schließstellungen, bei welchen die Außenformteile das Innenformteil umgreifen. Weil sich außerdem der Verteilerklotz relativ zu den Zungen und dem Außenformträger mit den Außenformteilen bewegt, können Zuhalte­ kräfte, Schließkräfte bzw. Verklammerungskräfte für die beiden Außenformteile geschaffen werden, z. B. durch konische Innenfüh­ rungen im Verteilerklotz unten, welche mit entsprechend koni­ schen Außenführungen am Außenformträger zusammenwirken.

Bei weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Innenformteil ein bewegbarer Dorn eines um eine Achse schritt­ weise drehbaren Dornrades, wobei die Dornradachse parallel zur Schwenkachse des Extrudierzylinders verläuft. Man erkennt, daß die vorstehenden Merkmale gemäß der Erfindung gut auch bei Packungsherstellungsmaschinen verwendet werden können, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Die Schwenkbarkeit des Extrudier­ zylinders mit den angebauten Teilen der gesamten Spritzeinheit erlaubt durch die besondere Anordnung der Dornradachse, welche parallel zur Schwenkachse des Extrudierzylinders verlaufen kann, das Öffnen und Schließen des Formhohlraumes, obgleich bei einer solchen Anordnung der beiden Achsen das Innenformteil in Gestalt des schrittweise drehbaren Dornes vollständig aus dem Bewegungs­ bereich der Außenformteile herausgenommen werden muß und auch erfindungsgemäß kann. Zwar ist es nicht erwünscht, den Extru­ dierzylinder bei jedem Schritt des sich drehenden Dornrades um einen großen Winkel von z. B. 90° zu schwenken, die Schwenkung um die zur Dornradachse parallelen Schwenkachse und damit der kinematische Aufbau des Kniehebels sind so ausgestaltet, daß das gegenüber dem Dornrad nächstliegende freie Ende der Außenform­ teile vollständig außer Bewegungseingriff des Außenkreises der Bewegung der Dorne herausgenommen werden kann. Gleichwohl beträgt der Schwenkwinkel des Extrudierzylinders um die Schwenk­ achse nur 5° bis 20°, vorzugsweise etwa 10° bis 15°, weil der Extrudierzylinder konstruktionsbedingt eine recht große Länge hat.

Durch die zuletzt erwähnten Merkmale kann erfindungsgemäß eine Maschine mit Dornrad betrieben werden, welche eine erheblich geringere Bauhöhe hat und dennoch eine besonders einfache Steuerung, bei welcher über den Antrieb der Schwenkung des Verteilerklotzes (Kniehebel) zugleich auch das Öffnen und Schließen der Außenformteile gesteuert werden kann; mit dem weiteren Vorteil, daß gleichzeitig auch die Schließkräfte für die Außenform aktiviert werden können.

Wenn es um die Erstellung von Fließmittelpackungen geht, weiß der Fachmann, daß es sich um ein Massenprodukt handelt und der Packungshersteller Maschinen mit hohen Leistungen wünscht. Aus diesem Grunde kann die Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß weiter dadurch ausgestaltet werden, daß mehrere Dornräder auf der Dornradachse im Abstand hintereinander angeordnet sind, daß gleich viele Düse in entsprechendem Abstand hintereinander mit dem Verteilerklotz schwenkbar vorgesehen sind, daß wenigstens zwei getrennte Kniehebelschwenkantriebe an dem Verteilerklotz mit der Gruppe von Düsen angreifen und daß sich eine Verteilerleitung längs durch den Verteilerklotz mit Anschluß an jede Düse der Gruppe erstreckt. Es ist zwar schon bekannt, auf einer Dornradachse mehrere Dornräder anzuordnen und diesen Hülsen reihenförmig zuzuführen, um damit abstromseitig eine entsprechend vervielfachte Anzahl von hergestellten Packungen produzieren zu können. Bei diesen bekannten Packungs­ herstellungsmaschinen mußte aber über jedem Dornrad bzw. dem einen, vorzugsweise vertikal hochstehenden Dorn eine Düse mit Spritzeinheit angeordnet werden, weil anders die Vielzahl von Anspritzteilen nicht gleichzeitig hergestellt werden konnten.

Hingegen wird erfindungsgemäß der schwenkbare Verteilerklotz mit einer Verteilerleitung vorgesehen, welche beispielsweise parallel zur Dornradachse entsprechend der Längserstreckung des Verteilerklotzes verläuft, so daß eine Gruppe von Düsen aus dieser einzigen Verteilerleitung gespeist werden kann. Die Verteilerleitung ihrerseits wird mit Vorteil nur von einer einzigen Spritzeinheit bzw. einem einzigen Extrudierzylinder gespeist. Aus dessen Extruderschnecke gelangt im Arbeitstakt der Gruppe von Dornrädern flüssiger Kunststoff über die Verteiler­ leitung in den Düsenbereich jeder der über dem jeweiligen Dornrad befindlichen Düse. Damit können mehrere Kunststoffteile, im Falle der Packungsherstellungsmaschine Kunststoffdeckel, an das Werkstück, z. B. die Papierhülse, angespritzt werden, obgleich nur ein einziger Extrudierzylinder mit den entsprechen­ den Ein- und Anbauten vorhanden ist. In der Praxis hat es sich als günstig erwiesen, drei bis fünf Dornräder nebeneinander anzuordnen und auf diese Weise zu speisen, so daß die Gruppe von Düsen beispielsweise aus vier Düsen bestand.

Der Fachmann könnte einwenden, daß bei einer zu großen Vielzahl von Düsen innerhalb einer Gruppe und einer entsprechend langen Verteilerleitung aus dem Extrudierzylinder der flüssige Kunst­ stoff nicht mit ausreichendem Druck in den jeweiligen Formhohl­ raum eingespritzt werden könnte, schon weil die - wenn auch beheizten - Leitungen für den Fluß des Kunststoffes zu lang und mindestens eine starke Krümmung haben. Auch diesem Einwand kann begegnet werden durch die Maßnahmen, daß bei weiterer vorteil­ hafter Ausgestaltung erfindungsgemäß sich parallel zur Vertei­ lerleitung im Verleiterklotz ein drehangetriebener Drehschieber mit Querleitungen erstreckt und daß im Bereich jeder Düse ein von einem Plunger und/oder der Kunststoffmasse wenigstens teilweise füllbarer Dosierraum derart an den Drehschieber angeschlossen vorgesehen ist, daß in einer

• - ersten Drehstellung des Drehschiebers die Verteilerlei­ tung mit dem oder den Dosierräumen verbunden ist und in einer
• - zweiten Drehstellung des Drehschiebers der oder die Dosierräume mit der oder den Düsen verbunden ist.

Der Druck des in den Formhohlraum gelangenden Kunststoffes wird mit einer solchen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung nicht mehr durch die Anordnung in dem einzigen Extrudierzy­ linder für eine ganze Gruppe von Düsen hergestellt bzw. erzeugt, sondern in neuartiger Weise wird im Bereich jeder Düse ein Plunger vorgesehen, welcher in einem entsprechenden zylindri­ schen Raum, hier insbesondere der Dosierraum, so angetrieben wird, daß durch den Plunger die Kunststoffmasse bei entsprechend passender Stellung des Drehschiebers in den Formhohlraum eingepreßt wird; nicht mehr durch die Extruderschnecke, welche mehreren Düsen zugeordnet ist. Jeder Düse ist ein Plunger zugeordnet. Er wird einerseits in seine von dem Drehschieber abgewandte Position durch die von der Verteilerleitung kommende Kunststoffmasse gedrückt und wird andererseits nach Auffüllen des Dosierraumes, nachdem also die gewünschte dosierte Menge Kunststoff zum Ausstoßen bereit ist, nach Umschalten bei damit entsprechend eingestellter Position des Drehschiebers von einem Kolben oder dergleichen auf den Drehschieber hin derart ge­ drückt, daß der Plunger nach der letztgenannten Bewegung den Dosierraum praktisch vollständig durchfahren und deswegen die bestimmte Menge Kunststoff in den Formhohlraum ausgespritzt hat.

Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn die äußere Endwand des Dosierraumes einen Anschlag für die Begrenzung der Plungerbewegung aufweist und ein steuerbar angetriebener Kolben für den Antrieb des Plungers durch die äußere Endwand bewegbar ist. Mit diesen Merkmalen können die zuvor schon erwähnten Vorteile erreicht werden, nämlich Eindrücken einer vorbestimm­ ten, dosierten Kunststoffmenge in den Formhohlraum mittels einer Krafteinheit, die über den steuerbar angetriebenen Kolben ausreichende Kräfte anbietet, so daß die Anordnung mit dem Extrudierzylinder mit großem Vorteil einfacher und leichter aufgebaut werden kann, zumal nicht vergleichbar hohe Kräfte zum Auspressen von flüssigem Kunststoff erforderlich sind. Es wird sogar der Vorteil erreicht, daß durch die Anordnung und Bewegung des Plungers mit dem Kolbenantrieb die Extruderschnecke kontinu­ ierlich antreibbar ist, also nicht wie bei bekannten Packungs­ herstellungsmaschinen schrittweise oder impulsweise betrieben wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung sorgt die Extruderschnek­ ke mit ihrem fortlaufenden Betrieb für das Auffüllen der Verteilerleitung, von der aus nach entsprechender Steuerung des Drehschiebers die einzelnen Dosierräume gefüllt werden.

Im Unterschied zu einem Kolben wird ein Plunger bekanntlich vom Füllgut oder anderen Teilen angetrieben, wie hier der Rücklauf des Plungers in seine Ausgangsposition von dem von der Vertei­ lerleitung einfließenden flüssigen Kunststoff ausgetrieben wird. Damit der Dosierraum stets die exakte Füllmenge aufnimmt, ist der erwähnte Anschlag an der äußeren Endwand des Dosierraumes angebracht und beispielsweise mit einem Innenloch so ausgestal­ tet, daß der Kolben für den Antrieb des Plungers hindurchbeweg­ bar ist. Der Antrieb für den Kolben zur Bewegung des Plungers kann beispielsweise ein Luftzylinder sein und entsprechend einfach aufgebaut werden. Die Bauhöhe kann gegenüber der vertikalen Anordnung des Extrudierzylinders bei bekannten Maschinen mit einem solchen Plungerantrieb erheblich geringer gehalten werden.

Damit die Extruderschnecke während des schrittweisen Betriebes des Dornrades und damit des intermittierenden Füllens des jeweiligen Dosierraumes mit Kunststoff aus der Verteilerleitung ohne Unterbrechung weiterlaufen kann, ist es vorteilhaft, wenn die Extruderschnecke erfindungsgemäß in ihrer Längsrichtung bewegbar ausgestaltet ist derart, daß sie bezüglich der vorn angeordneten ausgangsseitigen Öffnung selbst etwas nach rück­ wärts zum abstromseitigen Ende des Kunststoffes hin bewegt wird. Erfindungsgemäß ist die Schnecke in ihrer Längsrichtung nicht unveränderlich gelagert sondern bewegbar. Dies wird dadurch erreicht, daß die Längsachse der Schnecke auf der der Verteiler­ leitung gegenüberliegenden Seite gegen einen drehbeweglichen Hebel mit bestimmtem Hebelverhältnis anläuft bzw. von diesem abgestützt ist, wobei wegen dieses Hebelverhältnisses in geringem Abstand von dem Angreifpunkt der genannte Hebel um eine stationäre Achse drehbar ist und gegenüberliegend auf der anderen Seite mit größerem Abstand einen Drehangreifpunkt von einem Antrieb hat, welcher bei einem Hub in dämpfender Wirkung eine gewisse Bewegung des Hebels erlaubt und bei dem anderen Hub den Hebel in gesteuerter Weise zu verstellen gestattet. Die Folge eines solchen Aufbaues ist, daß bei der Spritzposition des Drehschiebers, wenn die Ausgangsseite der Verteilerleitung geschlossen ist, die Extruderschnecke Kunststoffmaterial weiter dadurch während ihres kontinuierlichen Betriebes fördert, daß die Extruderschnecke nach rückwärts gegen den Abstützpunkt ihrer Drehachse so an den Hebel anläuft, daß der Hebel über einen gewissen Drehweg gedämpft nachgibt. Synchron zur Bewegung des Drehschiebers und damit dem Öffnen der Verteilerleitung wird dann der Antrieb dieses Drehhebels in dem Augenblick umgeschal­ tet, wenn die Verteilerleitung Material zum Füllen der Gruppe von Dosierräumen verlangt. Dann nämlich wird der von der Extruderschnecke zurückgeschobene Drehhebel mit gesteuertem Antrieb so um seine stationäre Drehachse gedreht, daß die Extruderschnecke in Richtung ihres Ausganges und ihrer Förder­ richtung nach vorn bewegt wird, so daß die Gruppe von Dosierräu­ men mit zusätzlichem Kunststoffmaterial, welches in diesem Volumen zuvor gespeichert war, versorgt wird. Hiermit ist ein kontinuierlicher Schneckenlauf erfindungsgemäß möglich.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn die jeweilige Düse auf einer Hauptlinie parallel zur Längsmittelachse des Innenformteils angeordnet ist, eine Querleitung des Drehschie­ bers auf der dem Innenformteil abgewandten Seite der Düse liegt und daß die Längsmittellinie des Dosierraumes ebenfalls mit der besagten Hauptlinie zusammenfällt, während die Drehachse der Extrudierschnecke auf den Kreuzpunkt von Hauptlinie mit der Achse des Drehschiebers gerichtet ist. Auf diese Weise braucht der Plunger nur mit geringer Kraft in den Dosierraum gestoßen zu werden, weil die Ausfließleitungen für den Kunststoff bis in den Formhohlraum im wesentlichen ohne Umlenkungen ausgestaltet sind. Der durch Erwärmung flüssige Kunststoff fließt im wesentlichen geradlinig längs der Hauptlinie, nämlich aus dem jeweiligen Dosierraum direkt in die Querleitung des Drehschiebers und durch diese und danach geradlinig weiter direkt durch die Düse in den Formhohlraum. Dies ergibt sich mit besonderem Vorteil dadurch, daß der Drehschieber zwischen dem Dosierraum und der Düse liegt.

Währenddessen ist trotz dieser geradlinigen Strömung des flüssigen Kunststoffes die Drehachse der Extruderschnecke, d. h. deren Längsrichtung, auf denjenigen Schnittpunkt gerichtet, der sich durch das Zusammenlaufen der beschriebenen Hauptlinie mit der Achse des Drehschiebers ergibt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung erlaubt bei diesem Aufbau auch das an sich bekannte Druckeinspritzverfahren (Injection Pressing), bei welchem ein Formhohlraum zur Bildung eines Spritzlings vorzugsweise (wie bei dem Backen von Speisewaffeln) nur z. B. zentral bei vergrößertem Formhohlraum mit der Kunst­ stoffmasse in dosierter Menge gefüllt wird, wonach der Formhohl­ raum in seinen endgültigen Zustand mit kleinerem Volumen geschlossen wird, so daß der Schließdruck der Form das letzte Verteilen des flüssigen Kunststoffes im Formhohlraum besorgt und dies nicht durch die Spritzeinheit erreicht werden muß. Mit anderen Worten braucht der Druck zum Ausspritzen des Kunststof­ fes in den Formhohlraum hinein nicht mehr besonders groß zu sein, und damit braucht die Antriebskraft für den Plunger nur geringer ausgelegt zu werden. Dennoch erreicht man durch entsprechende Ausgestaltung des Kniehebelantriebes ein zweckmäßig gesteuertes Schließen des Formhohlraumes mit geringer Kraft in einer ersten Stufe und mit sehr großer Kraft in einer zweiten Stufe. Die Schließung des Formhohlraumes in der ersten Stufe erbringt eine ausreichende Dichtigkeit der Außenformhälften über dem Innen­ formteil, so daß die flüssige Kunststoffmasse aus der Düse mit verhältnismäßig geringem Druck in den Formhohlraum eingespritzt wird und danach im zweiten Schritt das Verteilen des flüssigen Kunststoffes im Formhohlraum bis an dessen äußerste Grenzen durch die hohen Kräfte des Kniehebelantriebes erfolgt.

Durch den Dosierraum gelingt es erfindungsgemäß, eine exakt dosierte Menge flüssigen Kunststoffes durch den Drehschieber hindurch in den noch nicht vollständig geschlossenen Spritzhohl­ raum einzuspritzen. Wenn der Kniehebelantrieb dann den zweiten vollständigen Schritt zum Verschließen des Formhohlraumes durchführt, wird die flüssige Kunststoffmasse in die richtigen Randteile geführt und verteilt, und man braucht kein Nadelver­ schlußventil, welches im allgemeinen teuer in der Herstellung und aufwendig in der Steuerung und im Antrieb ist.

Eine derart vorteilhafte Vorrichtung kann erfindungsgemäß auch zum Anspritzen eines Kunststoffdeckels an das Ende einer tubusförmigen Hülse aus mit Kunststoff beschichtetem Papier, Karton oder dergleichen zur Herstellung einer Fließmittelpackung verwendet werden, deren Deckel eine Ausgießvorrichtung aufweist und deren Boden durch Falten des Tubusmaterials gebildet ist. Damit ist eine Vorrichtung geschaffen, die nicht nur eine geringere Bauhöhe hat, einfachere Spritzeinheiten einzusetzen erlaubt, sondern auch mit geringer Kraft angetriebene Plunger vorsieht, so daß gegebenenfalls mit Hilfe des Verfahrens des Injection Moulding Spritzlinge einwandfrei mit einfachen Mitteln und in zuverlässiger Weise hergestellt werden können.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei­ bung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 abgebrochen und teilweise im Querschnitt ein Dornrad und die leicht gegen die Horizontale geneigt ver­ schwenkte Anspritzvorrichtung mit geöffneten Außenform­ teilen bei gebeugtem Kniehebel,

Fig. 2 die gleiche Darstellung wie Fig. 1, jedoch bei gestrecktem Kniehebel und geschlossenem Formhohlraum, in welcher Stellung die Anspritzvorrichtung in eine im wesentlichen horizontale Ebene heruntergeschwenkt ist,

Fig. 3 eine andere und vergrößerte Teilschnittansicht aus dem Kopfbereich des Formhohlraumes, dem darüber angeordne­ ten Verteilerklotz mit Drehschieberhalter und vertikal darüber angeordnetem Plungerantrieb,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht etwa entlang der Hauptlinie in Fig. 3, welche die dort gezeigte strichpunktierte Mittellinie ist, durch welche auch die beiden Außen­ formhälften getrennt werden,

Fig. 5 in verkleinertem Maßstab abgebrochen einen größeren Zusammenhang verschiedener Wellen und Antriebe mit drei auf der Dornradachse im Abstand hintereinander angeord­ neten Dornrädern,

Fig. 6 perspektivisch den Verteilerklotz,

Fig. 7 perspektivisch den Düsenträger und

Fig. 8 in ebenfalls perspektivischer Darstellung den linken Außenformträger, wenn man die nach den Fig. 6 bis 8 zusammengebaute Einheit gemäß Fig. 6 von rechts vorn nach links hinten betrachtet.

Die Anspritzvorrichtung ist allgemein mit 1 bezeichnet und wird bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer Herstellungsmaschine für Flüssigkeitspackungen mit drei Dornrädern gezeigt und beschrieben. Diese Anspritzvorrich­ tung 1 weist einen beheizbaren Extrudierzylinder 2, einen koaxial in diesem angetriebene Extruderschnecke 3 auf, an welcher ausgangsseitig drei Düsen 4, 4′, 4′′ angeordnet sind, welche mit einem Formhohlraum 5 in Verbindung stehen, der durch ein Innenformteil 6 in Form eines Dornes eines Dornrades 7 ausgebildet ist und zwei dieses Innenformteil 6 umgreifende Außenformteile 8, 8′ aufweist, welche hier Außenformhälften sind.

In dem Formhohlraum 5 bildet sich nach Einspritzen des flüssigen Kunststoffes das Kunststoffteil 100, z. B. ein Deckel mit angespritzter Greiflasche 101 mit Loch 102 zum Durchgreifen mit den Fingern des Endverbrauchers (Fig. 4). Dieses Kunststoffteil 100 wird an ein nicht dargestelltes Werkstück angespritzt, welches z. B. eine mit Kunststoff beidseitig beschichtete Papierhülse ist. Diese wird auf dem Innenformteil 6 in Gestalt des Dornes in Tubusform gehaltert.

Im allgemein mit 103 bezeichneten Maschinengehäuse (insbesondere Fig. 5) ist ein Getriebemotor 104 für den Antrieb eines Getriebes 105 und die Hauptantriebswelle 106 angebracht, die über ein Winkelgetriebe 107 verschiedene Nockenscheiben, z. B. die Nockenscheibe 108 für die Bewegung einer durchgehenden Welle 9, eine Nockenscheibe 109 und dergleichen Einrichtungen an­ treibt.

Auf der durchgehenden Welle 9, die man übrigens auch im Schnitt in Fig. 1 oben sieht, sitzt gemäß Darstellung der Fig. 5 eine Büchse 110, welche für das Injection Pressing (entsprechend dem Prinzip des Herstellens von Speisewaffeln) über Exzenter 111 und daran beweglich angeordnete kräftige Zugstangen 112 in Führungen 113 ein Anheben und Absenken der Lager 114 der Dornradachse 10 in Richtung des Doppelpfeiles 115 mit einer Amplitude von etwa 1 mm besorgt.

Unbeachtlich dieses Anhebens und Absenkens der Dornradachse 10 wird im folgenden im einzelnen mehr der Anspritzvorgang be­ schrieben und zunächst von den Fig. 1 und 2 ausgegangen. Das auch hier mit 103 bezeichnete Maschinengestell haltert das Dornrad 7 mit vier radial von der Dornradachse 10 herausstehen­ den und im Winkelabstand von 90° zueinander im Abstand angeord­ neten Dornen 6, welche jeweils die Innenformteile bilden. In der Darstellung der Fig. 5 sieht man drei im Abstand hintereinander angeordnete Dornräder 7, 7′ und 7′′ mit den Dornen 6, 6′ und 6′′. Da alle Dornräder etwa gleich ausgestaltet sind, genügt die Beschreibung des Dornrades 7 mit den Dornen 6.

Über dem in den Fig. 1 und 2 vertikal hochstehenden mittleren Dorn 6 befindet sich der Drehschieberhalter 11 mit dem mittig angeordneten Drehschieber 12 mit den Querleitungen 13 und 13a und der sich im Drehschieberhalter 11 parallel zum Drehschieber 12 erstreckenden Verteilerleitung 14 (Fig. 3).

Quer zum Drehschieber 12 erstreckt sich die Mittellängsachse 15 der Extruderschnecke 3 und damit auch des beheizbaren Extrudier­ zylinders 2, welcher um die horizontale Achse 16 in Richtung des gebogenen Doppelpfeiles 17 mit Hilfe des allgemein mit 18 bezeichneten Kniehebelantriebes um Winkel von 2 bis 30°, vorzugsweise 5 bis 20° schwenkbar ist. In Fig. 1 ist die größte Schwenkamplitude bei geöffneten Außenformteilen 8, 8′ und in Fig. 2 die horizontale Schließposition vor bzw. nach dem Schwenken um die Schwenkachse 16 des Extrudierzylinders 2 gezeigt.

Zusammen mit dem Extrudierzylinder 2 und der Extruderschnecke 3 wird um diese Schwenkachse 16 als Einheit gleichzeitig auch die Düse 4 (bzw. die Düsen 4′ und 4′′ einer Gruppe von Düsen) und werden auch die Außenformteile 8, 8′ bewegt, deren Steuerung allerdings anhand der Fig. 6 bis 8 zu beschreiben ist.

In den in Fig. 6 gezeigten Verteilerklotz 19 wird von unten nach oben in Richtung des Pfeiles 20 der in Fig. 7 perspekti­ visch gezeigte Düsenträger 21 mit den drei hintereinander angeordneten Düsen 4, 4′, 4′′ der hier gezeigten Gruppe einge­ schoben und entsprechend befestigt, wobei an diametral gegen­ überliegenden Stirnenden, z. B. dem in Fig. 6 vorne rechts gezeigten ebenen Stirnende 22 des Verteilerklotzes 19, Kurven­ rollen 23, 23a drehbar angeordnet sind, welche in Nockenkurven eingreifen. Hier ist in Fig. 8 der Außenformträger 24, und zwar nur der linke von zwei Außenformträgern gezeigt, der an seinen Enden Zungen 25 trägt. In der einen linken hinteren Zunge 25 des Außenformträgers 24 ist eine Nockenkurve 26 eingeformt, während in dem nicht gezeigten Zunge des rechten, nicht gezeigten Außenformträgers eine entsprechende Nockenkurve so angeordnet ist, daß letztere die Kurvenrolle 23 aufnimmt, während die in Fig. 8 gezeigte Nockenkurve 26 die Kurvenrolle 23a des Vertei­ lerklotzes 19 aufnimmt. Der Außenformträger 24 (auch der nicht gezeigte rechte Außenformträger mit seinen Zungen 25′ (Fig. 1 bis 3)) ist um die im Maschinengestell festgelegte Achse 27a, 27a′ schwenkbar gelagert. Der Verteilerklotz 19 ist mit dem Drehschieberhalter 11 (mit seinen Heizungen 116) verbunden, so daß beide um die Schwenkachse 16 bewegbar sind. Wird also der Verteilerklotz 19 beispielsweise entgegen der in Fig. 6 durch den Pfeil 20 gezeigten Richtung nach unten gedrückt, dann drückt die jeweilige Kurvenrolle 23, 23a über die Nockenkurve 26 in den Zungen 25 den Außenformträger aus der in Fig. 1 gezeigten geöffneten Position in die in Fig. 2 gezeigte geschlossene Position entsprechend der Drehrichtung (gebogener Pfeil 117).

Gesteuert wird die Schwenkung gemäß dem gebogenen Doppelpfeil 17 um die Schwenkachse 16 durch den allgemein mit 18 bezeichneten Kniehebelschwenkantrieb, der wie folgt aufgebaut ist. Am Luftzylinder 27 greift am unteren Endpunkt 28 ein erster Hebel 29 an, der über den gemeinsamen Schwenkpunkt 30 mit einem zweiten Hebel 31 schwenkbar verbunden ist, welcher seinerseits um die in der Maschine stationär angeordnete, durchgehende Welle 9 drehbar ist.

Eine Stange 32 steht mit dem Hebel 31 an der Stelle 33 in Verbindung und wird ihrerseits über den um die ortsfeste Welle 34 mittels Nockenfolgerrolle 35 verschwenkbaren Hebel 36 angetrieben. Dreht sich also die Kurvenscheibe 37 um die Achse 38, dann steuert die Nockenfolgerrolle 35 die Stange 32 und bewegt damit die Kniehebel 31, 29 aus der gestreckten Position (Fig. 2) in die geöffnete Position (Fig. 1) und umgekehrt. Damit schwenkt die ganze Anspritzvorrichtung 1 um die Schwenk­ achse 16 gemäß dem gebogenen Pfeil 17 oszillierend hoch aus der Horizontalen heraus und wieder nach unten in die Horizontale, wie durch die Achse 15 der Extruderschnecke 3 bzw. des Extru­ dierzylinders 2 dargestellt.

Über eine andere Kurvenrolle 39 wird übrigens die Zugstange 40 mit Zahnstange 41 über die Zahnräder 42, 42a so gesteuert, daß eine Abstreiferstange 43 mit dem Abstreifer 44 ein nicht dargestelltes Werkstück, z. B. eine Papierhülse, von dem in Abstreiferposition befindlichen Dorn 6a abstreift, wobei der Abstreifer in seiner Betriebsendposition gestrichelt in Fig. 2 rechts als 44a dargestellt ist.

In vergrößertem Maßstab geht aus Fig. 3 der im Drehschieberhal­ ter 11 angeordnete Verteilerklotz 19 und seine Bewegung hervor. Die Längsmittelachse des Innenformteils, d. h. des Dornes 6 ist in den Fig. 1 und 2 mit 50 bezeichnet und setzt sich in der vertikalen Richtung in der strichpunktierten Hauptlinie 50a fort, die in Fig. 3 etwa durch die Mitte der dargestellten Vorrichtung von unten bis nach oben verläuft. Etwa in der Mitte liegt in der Hauptlinie 50a die Längsmittellinie 50b des Dosierraumes 51. Dieser wird durch eine zylindermantelförmige Wandung 52 gebildet, wobei der Dosierraum 51 unten in kurzem Abstand über dem Drehschieber 12 im Drehschieberhalter 19 mündet und nach oben durch einen Plunger 53 begrenzt ist, welcher sich über die Länge l (Fig. 3) erstreckt und von den zylindermantelförmi­ gen Wandungen 52 geführt ist. In Verlängerung der Hauptlinie 50a nach oben schließt an den Plunger 53 der Kolben 54 eines Luftzylinders 27 an. Dieser Kolben 54 kann durch das Loch 55 in der oberen Endwand 56 der Zylindermantelwandung 52 hindurchrei­ chen; diese äußere Endwand 56 ist aber als Anschlag für die Begrenzung der Bewegung des Plungers 53 nach oben ausgestaltet.

Der Drehschieber 12 ist um seine Längsmittelachse 57 über den Hebel 58 (Fig. 4) drehbar angeordnet. In der einen in Fig. 3 gezeigten Position liegen die Querleitungen 13a unter 90° zueinander in Verbindung mit dem Dosierraum 51 einerseits nach oben hin und mit der Verteilerleitung 14 im Dosierfieber­ halter 19 andererseits derart angeordnet, daß aus der Verteiler­ leitung 14 angebotener flüssiger Kunststoff durch die Querlei­ tungen 13a im Drehschieber 12 direkt in den Dosierraum 51 gelangen, bis sie diesen gefüllt haben. Das Füllen erfolgt derart, daß der Plunger entgegen einer definierten Gegenkraft (mittels Kolben 54) in Richtung der Hauptlinie 50a vertikal nach oben geschoben wird, bis der Plunger durch die äußere Endwand 56, d. h. durch den Anschlag zum Arretieren gebracht wird. In diesem Augenblick ist ein bestimmtes Volumen durch den Dosier­ raum 51 vorgesehen und auch mit dem flüssigen Kunststoff gefüllt.

Wird nun über den Hebel 58 der Drehschieber 12 aus der in Fig. 3 gezeigten Position um etwa 45° (oder z. B. 40°) im Gegenuhrzei­ gersinn gedreht, dann steht die Verteilerleitung 14 nicht mehr mit dem Dosierraum 51 in Verbindung. Statt dessen steht der Dosierraum 51 mit der Düse 4 durch die geradlinige Querleitung 13 im Drehschieber 12 in direkter Verbindung.

Wird nun bei Ansteuerung des Luftzylinders 27 der Kolben 54 in Richtung des Pfeiles 59 nach unten bewegt, dann drückt der sich ebenfalls in Richtung des Pfeiles 59 nach unten bewegende Plunger 53 das im Dosierraum 51 angesammelte Kunststoffmaterial durch die geradlinige Querleitung 13 im Dosierschieber 12 nach unten in die Düse und aus dieser heraus in den Formhohlraum 5.

Beim Zurückdrehen des Drehschiebers 12 in die in Fig. 3 gezeigte Position ist die Zuleitung zur Düse 4 wieder geschlos­ sen, so daß beim vollständigen Schließen der Außenformhälften 8, 8′ kein Kunststoff aus dem Formhohlraum 5 wieder zurück in den Dosierraum 51 entweichen könnte, andererseits aber neuer Kunststoff aus der Verteilerleitung 14 durch die Querleitungen 13a in den Dosierraum 51 zu dessen Auffüllung gelangen kann.

An der dem Ausgang mit der Verteilerleitung 14 gegenüberliegen­ den Leitung ist die Anordnung mit dem Extrudierzylinder 2 an einem Punkt 60 gegenüber einem Hebel 61 abgestützt. In Fig. 2 ist zu erkennen, daß das eine untere Ende dieses Hebels 61 im Drehlager 62 gehaltert ist, wodurch zur Abstützstelle 60 hin ein Hebelarm d vorgegeben wird. Längs der anderen Strecke des Hebels 61, nämlich vom Abstützpunkt 60 bis zum Antriebslager 63 wird ein zweiter Hebel mit der Länge D vorgegeben. Dieser zweiarmige Hebel 61 ist auf der der gehäusefesten Drehlagerstelle 62 gegenüberliegenden Seite über sein Drehlager 63 mit einem Luftzylinder 64 antriebsmäßig derart gekoppelt, daß bei Ansteue­ rung des Luftzylinders 64 dessen Kolben eine Bewegung des Drehlagers 63 nach rechts in Richtung des Pfeiles 65 bewirkt. Damit wird der zweiarmige Hebel 61 um den Drehpunkt 62 im Uhrzeigersinn so gedreht, daß der Hebel 61 am Abstützpunkt 60 die Extruderschnecke 3 nach vorn in Richtung auf die Verteiler­ leitung hin vorstößt. Dieser Vorgang erfolgt beim Auffüllen und zum Zwecke des Auffüllens des Dosierraumes 51 mit flüssigem Kunststoff aus der Extruderschnecke 3 über die Verteilerleitung 14.

Umgekehrt bewegt sich die Extruderschnecke 3 kontinuierlich auch dann, wenn der Drehschieber 12 die nicht in Fig. 3 gezeigte Ausstoßposition hat, bei welcher die Querleitung 13 die direkte Verbindung zwischen dem Dosierraum 51 und der Düse 4 schafft. In diesem Augenblick wird durch die kontinuierliche Weiterdrehung der Extruderschnecke 3 fortlaufend mehr flüssiger Kunststoff nach vorn in Richtung auf die Verteilerleitung 14 gefördert, so daß zusätzlicher Stauraum erforderlich wird. Dieser wird dadurch geschaffen, daß die Extruderschnecke 3 längs ihrer Achse 15 nach hinten in Richtung auf den Abstützpunkt 60 gedrückt wird mit der Wirkung, daß der doppelarmige Hebel 61 um seine Drehstelle 62 im Gegenuhrzeigersinn entgegen der Richtung des Pfeiles 65 gedreht wird. Das Herausziehen der Kolbenstange aus dem Luftzylinder 64, d. h. das Entfernen der oberen Anlenkstelle 63 des Hebels 61 nach links in Richtung entgegen Pfeil 65 wird in gedämpfter Weise durch einen gesteuerten Luftzustrom in den Luftzylinder 64 hinein zu vorbestimmtem Grade ermöglicht.

Durch die vorstehenden Einrichtungen in Verbindung mit der axial beweglichen Extruderschnecke 3 ist es möglich, diese das Speichervolumen für geförderten Kunststoff vergrößern und verkleinern zu lassen.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Anspritzen eines Kunststoffteils (100) an ein mittels eines Innenformteiles (6, 6′, 6′′) gehaltertes Werkstück, wobei die Anspritzvorrichtung (1) einen beheizbaren Extrudierzylinder (2), eine koaxial in diesem angetriebene Extruderschnecke (3) und ausgangsseitig wenigstens eine Düse (4, 4′, 4′′) und oszillierend angetriebene, das Innenformteil (6) umgreifende Außenformteile (8, 8′) aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Extrudierzylinder (2) mit Düse (4, 4′, 4′′) und Außenformteilen (8, 8′) um eine etwa horizontale Achse (16) schwenkbar angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (4) über einen Verteilerklotz (19) mit dem Extrudierzy­ linder (2) verbunden und durch einen Kniehebel (18; 29, 31) um die im wesentlichen horizontale Achse (16) schwenkbar angetrie­ ben ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß am Verteilerklotz (19) Kurvenrollen (23, 23a) für den Eingriff mit in Zungen (25) angebrachten Nockenkurven (26) an wenigstens einem die Außenformteile (8, 8′) tragenden Außenform­ träger (24) vorgesehen sind und daß die Zungen (25) jeweils um stationäre Achsen (27a, 27a′) drehbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenformteil (6) ein bewegbarer Dorn eines um eine Achse (10) schrittweise drehbaren Dornrades (10) ist, wobei die Dornradachse (10) parallel zur Schwenkachse (16) des Extrudierzylinders (2) verläuft.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Dornräder (7, 7′, 7′′) auf der Dornradachse (10) im Abstand hintereinander angeordnet sind, daß gleich viele Düsen (4, 4′, 4′′) in entsprechendem Abstand hintereinander mit dem Verteilerklotz (19) schwenkbar vorgesehen sind, daß wenigstens zwei getrennte Kniehebelschwenkantriebe (18) an dem Verteilerklotz (19) mit der Gruppe von Düsen (4, 4′, 4′′) angreifen und daß sich eine Verteilerleitung (14) längs durch den Verteilerklotz (19) mit Anschluß an jede Düse (4, 4′, 4′′) der Gruppe erstreckt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich parallel zur Verteilerleitung (14) im Verteilerklotz (19) ein drehangetriebener Drehschieber (12) mit Querleitungen (13, 13a) erstreckt und daß im Bereich jeder Düse (4) ein von einem Plunger (53) und/oder der Kunststoffmasse wenigstens teilweise füllbarer Dosierraum (51) derart an den Drehschieber (12) angeschlossen vorgesehen ist, daß in einer

• - ersten Drehstellung des Drehschiebers (12) die Verteiler­ leitung (14) mit dem oder den Dosierräumen (51) verbunden ist und in einer
• - zweiten Drehstellung des Drehschiebers (12) der oder die Dosierräume (51) mit der oder den Düsen (4, 4′, 4′′) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Endwand (56) des Dosierraumes (51) einen Anschlag für die Begrenzung der Plungerbewegung aufweist und ein steuerbar angetriebener Kolben (54) für den Antrieb des Plungers (53) durch die äußere Endwand (56) bewegbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Düse (4, 4′, 4′′) auf einer Hauptlinie (50a) parallel zur Längsmittelachse (50) des Innen­ formteils (6, 6′, 6′′) angeordnet ist, eine Querleitung (13) des Drehschiebers (12) auf der dem Innenformteil (6) abgewandten Seite der Düse (4) liegt und in die Düse (4) mündet und daß die Längsmittellinie (50b) des Dosierraumes (51) ebenfalls mit der besagten Hauptlinie (50a) zusammenfällt, während die Drehachse (15) der Extruderschnecke (3) auf den Kreuzpunkt von der Hauptlinie (50a) mit der Achse (57) des Drehschiebers (12) gerichtet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (10) des oder der Dornrades (7) oder der Dornräder (7, 7′, 7′′) in Richtung (115) der Düse (4) oder der Düsen (4, 4′, 4′′) oszillierend angetrieben (111-114) ist (Fig. 5).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Extruderschnecke (3) längs ihrer Drehachse (15) in beiden Richtungen bewegbar und zu der von der Schwenkachse (16) (hinten) fortgerichteten Seite (vorn) hin in Richtung auf die Verteilerleitung (14) durch einen steuerbaren Antrieb (64, 61, 60) vorstoßbar vorgesehen ist.

11. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Anspritzen eines Kunststoffdeckels an das Ende einer tubusförmigen Hülse aus mit Kunststoff beschichtetem Papier, Karton oder dergleichen zur Herstellung einer Fließmittelpak­ kung, deren Deckel eine Ausgießvorrichtung aufweist und deren Boden durch Falten des Tubusmateriales gebildet ist.