DE4236753C2 - Einspritzaggregat für Spritzgießmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzaggregat für Spritzgießmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Mit einem derartigen Aggregat sollen sowohl gefüllte und ungefüllte Kunst­ stoffe, als auch hochgefüllte Binder für die Pulvermetall- und Keramikverarbei­ tung und Schlickermassen blasenfrei nach dem sogenannten "first in - first out- Prinzip" verarbeitet werden. Dabei wird das Material ohne eine Fließrichtungs­ umkehr durch die Kolben-Zylinder-Einheit gefördert.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wurde bereits vorgeschlagen. Das zu spritzende flüssige oder plastifizierte Material wird hier in einen um 45° zur Einspritzachse bzw. zur Förderschneckenachse geneigten Zylinder transportiert. Eine Rückströmsperre an der Einmündung in den Zylinder verhindert, daß Material beim Schuß wieder zurück in den Schneckenzylinder gelangt. Das in den Zylinder eingebrachte Material wird mit Hilfe eines Kolbens durch die Einspritzdüse in den Formhohlraum eingespritzt. Die Umlenkung des von der Schnecke angeförderten Materials in den Zylinder erfolgt in einer strömungstechnisch günstigen Herzkurze. Obwohl mit dieser Vorrichtung bereits gute Ergebnisse bei Schußgewichten bis 0,2 g erzielt wer­ den können, haften dieser Vorrichtung einige Nachteile an.

So bedeutet die Rückströmsperre insbesondere bei der Verarbeitung von nied­ rigviskosen Materialien eine Schwachstelle, da die durch die Einspritzbewe­ gung ausgelöste Schließbewegung der Rückströmsperre nur eine ungenü­ gende Dichtwirkung mit sich bringt.

Weiterhin weist die vorbekannte Vorrichtung ungünstige Strömungsquer­ schnitte auf. Da der Spritzkolben über Herzkurvenschnitt umströmt wird, findet eine unnötige Scherung des Materials durch den Kolben beim Einspritzen statt. Außerdem ist die Fertigung dieser Vorrichtung aufwendig und kompliziert.

Ein weiteres Einspritzaggregat ist aus dem DE 85 13 284 U1 bekannt, mit einer axial im Plastifizierzylinder verschiebbaren Einspritzschnecke, mit deren Hilfe das plastifizierte Material durch die Kolben-Düsen-Kombination in die Form eingespritzt wird. Dabei wird das Düsenmundstück mittels der Andruckeinheit gegen das Formwerkzeug gedrückt. Zur vollständigen Füllung des Formhohlraums wird eine Nachdruckphase gefahren, bei der ein Speicherraum gegen den verringerten Druck der Andruckeinheit von der rotierenden Schnecke mit Kunststoffschmelze gefüllt wird. Das geschieht, indem durch den Druck des sich in dem sich vergrößernden zweiten Speicherraum ansammelnden Materials der den Hohlkolben umgebende Zylinder zusammen mit der Absperreinheit, dem zwischen Plastifizierzylinder und der Absperreinheit angeordneten Düsenkopf und dem Plastifizierzylinder zurückgedrückt wird. Ist die gewünschte Füllmenge erreicht, wird die gesamte Einheit durch die gleiche Andruckeinheit relativ zur Kolben- Düsen-Kombination in Richtung Formwerkzeug verschoben, wobei der zweite Speicherraum entleert wird.

Somit kann der zweite Speicherraum keine direkte Einspritz­ bewegung ausführen. Die eigentliche Formfüllung wird hier durch die axiale Bewegung der Schnecke im Plastifizierzylinder hervorgerufen.

Die Steuerung der Andruckeinheit gestaltet sich durch die unter­ schiedlichen Andrücke, die beim eigentlichen Einspritzen und bei der Nachdruckphase benötigt werden, schwierig. Eine ähnliche Vorrichtung ist durch die DE 26 05 480 A1 gegeben.

Schließlich wird noch auf die GB 1 415 071 verwiesen, in der eine Schnecke plastifiziertes Material in eine Kammer einspritzt, in der ein Kolben verschiebbar ist, der das angelieferte Material durch das Düsenmundstück austreibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzaggregat der ein­ gangs genannten Art so auszugestalten, daß von der Materialzuführung über den Zylinder bis zur Düse ein gleichmäßiger Materialfluß gewährleistet und die Fertigung des Aggregats einfach ist.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung für den Schlickerguß eingesetzt, be­ steht sie gemäß Anspruch 7 lediglich aus der Zylinder-Kolben-Einheit mit Ab­ sperrelement, wobei die Materialzuführung aus einem Trichter mit angeschlos­ senem, flexiblem Schlauch besteht.

Beim Spritzvorgang wird nur der Zylinder als beschleunigte Masse bewegt. In­ folge der geradlinigen Durchströmung aller Zylinderbereiche ist ein gleichmä­ ßiger Materialfluß gewährleistet, und die Gefahr von Materialablagerungen, die die Einspritzbewegung beeinflussen könnten, wird vermieden. Zudem ist we­ gen der geringen Verarbeitungstemperaturen und Einspritzdrücke die Abdich­ tung des Kolbens gegen den beweglichen Zylinder unproblematisch.

Bei der Thermoplastverarbeitung wird das erfindungsgemäße Aggregat in Kombination mit einer Schneckenplastifiziereinheit verwendet. Gerade bei An­ wendungsfällen, bei denen sehr hohe Dosiergenauigkeit verlangt wird, bietet die erfindungsgemäße Lösung entscheidende Vorteile. Bei entsprechender Gestaltung des Kolbenkanals läßt sich bei hohen Einspritzdrücken und langen Dosierwegen eine wesentlich verbesserte Regelbarkeit des Einspritzvorganges erreichen. Dosierungenauigkeiten durch das Schließverhalten, die bei Benut­ zung der bekannten Rückströmsperre auftreten, lassen sich durch Verwendung eines Kugelrückschlagventils, wie in Anspruch 4 vorgeschlagen, oder eines von außen betätigbaren Drehbolzenverschlusses oder vergleichbarem Schließ­ system, wie in Anspruch 5 vorgeschlagen, stark reduzieren.

Bei dieser Ausführungsform muß zwar neben dem Zylinder auch die Schneckeneinheit beim Spritzvorgang bewegt werden. Es ist jedoch auch denkbar, daß zwischen Schneckenzylinder und Zylindereinlauf eine Gleitverbindung vorgesehen ist, die es erlaubt, daß als beschleunigte Masse beim Einspritzen ebenfalls nur der Zylinder bewegt werden muß, die Schneckeneinheit aber ruht, wie in Anspruch 8 vorgeschlagen.

In allen obengenannten Fällen wird der Zylinder mit Hilfe von Druckmittelzylin­ dern bewegt. Es versteht sich jedoch von selbst, daß jedes andere geeignete Antriebssystem verwendet werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels er­ läutert.

Die Figur zeigt schematisiert ein Einspritzaggregat, welches allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Es besteht aus einem Düsenelement 2, wel­ ches einen integralen Bestandteil eines Kolbens 3 darstellt, welcher in einen Zylinder 4 eintaucht. Die Düse 2 kann jedoch auch als zylinderförmiges Ein­ satzteil ausgebildet sein, das in einer entsprechenden Aussparung in der Kol­ benstirnfläche befestigt ist. Die Abdichtung zwischen Kolben 3 und Zylinderinnenwand erfolgt durch nicht dargestellte Kolbenringe.

Im dem Kolben 3 gegenüberliegenden Zylinderboden 5 befindet sich eine Boh­ rung 6, über die der Zylinderraum mit einer Materialzuführung 7 verbunden ist, in diesem Fall mit einer Plastifizierschnecke 8, die in einem Schneckenzylinder 9 rotierbar angeordnet ist. Die durch die Bohrung 6 geschaffene Verbindung ist durch ein Schließelement 10, in diesem Fall einen Drehbolzenverschluß, ver­ schließbar (Darstellung in Durchlaßrichtung).

Die Düsenöffnung 11 weitet sich in ihrem Verlauf in Richtung Zylinder 4 im Be­ reich 12 konisch auf, um dann bis kurz vor das Ende des Kolbens 3 eine zylin­ drische Bohrung 13 zu bilden, die sich im Bereich 14 bis zur Kolbenstirnseite 15 trichterförmig aufweitet. Im Bereich der zylindrischen Bohrung 13 ist ein weiteres Schließelement 16, hier wieder ein Drehbolzenverschluß, angeordnet. Dieses Element ist in Schließstellung dargestellt.

Am Kolben 3 befindet sich in der Nähe des Düsenelements 2 ein Ringflansch (oder Jochelement) 17, der einerseits als Angriffspunkt für die Kolbenstangen 18 mehrerer Druckmittelzylinder 19 dient, die parallel zur Kolben-Zylinder-Ein­ heit angeordnet sind, und deren Zylinderköpfe 20 an der Außenwand des Zy­ linders 4 befestigt sind.

Bei Druckbeaufschlagung ziehen die Druckmittelzylinder 19 den Zylinder 4 über den Kolben 3, bis der Zylinderboden 5 dicht vor der trompetenförmigen Mündung der Kolbenbohrung 13 steht.

Andererseits dient der Ringflansch 17 als Stützelement weiterer Druckmittelzy­ linder 21, deren Kolbenstangen 22 den Ringflansch 17 durchsetzen und an ei­ ner Düsenplatte 23 angreifen, durch deren Öffnung 24 beim Spritzvorgang das Düsenelement 2 in den nicht dargestellten Angußbereich der zu füllenden Form durch die Druckmittelzylinder 21 gezogen und dort festgehalten wird.

Die Funktionsweise des Einspritzaggregats ist folgende:

Im Ausgangszustand ist das Schließelement 10 verschlossen, während das Schließelement 16 geöffnet ist. Der Zylinder 4 ist bis in die Endstellung auf den Kolben 3 aufgeschoben. Nun wird das Schließelement 16 geschlossen und das Schließelement 10 geöffnet. Die Schnecke 8 fördert durch die Bohrung 6 Kunststoffmaterial in den Zylinder 4, wodurch bei fortlaufender Förderung der Zylinder 4 zurückgeschoben wird. Ist der gewünschte Füllstand erreicht, wird das Schließelement 10 wieder geschlossen. Die Kolben-Zylinder-Düseneinheit wird mit Hilfe der Druckmittelzylinder 21 an die zu füllende Form herangefah­ ren. Dann wird das Schließelement 16 geöffnet und der Zylinder 4 mit Hilfe der Druckmittelzylinder 19 in Richtung Ringflansch 17 bewegt. Dabei wird die Kunststoffmasse aus dem Zylinderraum ausgetrieben. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel macht die Schnecke 8 und der Schneckenzylinder 9 die Bewegung des Zylinders 4 mit. Es ist jedoch ebenfalls möglich, zwischen Schneckenzylinder 9 und dem Zylinder 4 eine Gleitverbindung anzuordnen, so daß beim Schuß lediglich der Zylinder 4 bewegt werden muß.

Sollen Schlickermassen, also aufgeschwemmte Mineralstoffe verarbeitet wer­ den, wird auf die Schneckeneinheit 7 verzichtet. Die Materialzuführung erfolgt dann über einen Trichter mit angeschlossenem Schlauch, der in den Zylinder 4 mündet. Auch bei dieser Ausführungsform wird lediglich der Zylinder 4 bewegt.

Claims (8)

1. Einspritzaggregat für Spritzgießmaschinen zur Herstellung von Kunststoffgegenständen mit einem Düsenelement, einer Material­ zuführeinrichtung, einer zwischen Düsenelement und Material­ zuführeinrichtung angeordneten Zylinder-Kolben-Einheit, einem zwischen dem Zylinder und der Materialzuführeinrichtung angeordneten Schließelement und einer Vorrichtung zum Anpressen des Düsenelements an den Rand der Angußöffnung einer Spritzgießform, wobei das Düsenelement und der im Zylinder geführte Kolben eine Baueinheit bilden und der Düsenkanal mit einer axialen Bohrung im Kolben fluchtet, die bis zum Zylinder­ innenraum fortgesetzt und der Zylinder bei stillstehendem Kolben in Kolbenlängsrichtung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Kolben (3) und Düsenelement (2) bestehende Bau­ einheit mit Hilfe einer ersten Gruppe von Druckmittelzylindern (21) gegen das Formwerkzeug anpreßbar ist und der Zylinder (4) mit Hilfe einer zweiten Gruppe von Druck­ mittelzylindern (19) relativ zum Kolben (3) und gegebenenfalls zur Materialzuführeinrichtung (7) in Richtung auf das Formwerkzeug verschiebbar ist.

2. Einspritzaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkanal (13) im Kolben (3) in Richtung auf den Zylinder­ innenraum trichterförmig aufgeweitet ist.

3. Einspritzaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (13) im Bereich des Übergangs zwischen dieser Boh­ rung (13) und dem Düsenkanal (11) ein weiteres Schließelement (16) ange­ ordnet ist.

4. Einspritzaggregat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließelemente (10, 16) Kugelrückschlagventile sind.

5. Einspritzaggregat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließelemente (10, 16) von außen betätigbar, also z. B. Drehbolzenverschlüsse sind.

6. Einspritzaggregat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialzuführung eine Plastifizierschnecke (8) ist.

7. Einspritzaggregat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialzuführung aus einem Trichter und einem flexiblen Schlauch besteht, der den Trichter und den Zylinder (4) miteinander verbindet.

8. Einspritzaggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zylinder (4) und dem Schneckenzylinder (9) eine Gleit­ verbindung für das zu spritzende Material vorgesehen ist.