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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Spritzgießmaschinen
und insbesondere auf eine Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine.
Spritzgießmaschinen
umfassen Maschinen zum Einspritzen von Kunststoffmaterial oder Metallmaterial
oder Metallmaterial in einem thixotropen Zustand.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Im
Betrieb einer Spritzgießmaschine
wird die Einspritzeinheit mit einer Anzahl von Kräften, Drücken und
Beanspruchungen beaufschlagt. Beispielsweise ist die axiale Schlittenkraft
eine Kraft, die aufgebracht wird, um das Düsenende der Trommelanordnung
gegen die Einlaufbuchse einer Form zu drücken. Diese ergibt eine durch
Kraft abgedichtete Verbindung zwischen der Düse und der Einlaufbuchse, welche
ein Lecken des geschmolzenen Materials während des Einspritzens verhindert.
Die Schlittenkraft wird vor dem Einspritzen der Materialschmelze
aufgebracht und aufrechterhalten.
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Die
Einspritzkraft ist eine Kraft, die über die Länge einer hin- und hergehenden
Schnecke gerichtet ist, die in einer Bohrung einer Trommelanordnung
angeordnet ist. Die Einspritzkraft resultiert im Einspritzen einer Materialschmelze
in eine Form. Es gibt eine axiale Reaktionseinspritzkraft, die als
Ergebnis der Vorwärtsbewegung
einer Schnecke während
des Einspritzstadiums eines Spritzgießverfahrens über die
Länge der
Trommelanordnung wirkt.
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Der
Einspritzdruck ist ein Druck, der erforderlich ist, um den Widerstand
des Stromes der Materialschmelze in der Düse, dem Einlaufkanalsystem
und dem Formhohlraum zu überwinden.
Der Einspritzdruck wird auf die Schmelze an der Vorderseite der
Schneckenspitze während
des Einspritzstadiums eines Formungsvorganges ausgeübt. Das
Akkumulatorende einer Trommelanordnung muß dem Einspritzdruck standhalten.
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Einspritzeinheiten
für Spritzgießmaschinen
sind sehr gut bekannt. Beispielsweise wurde das Buch mit dem Titel „Injection
Molding Machines A User's
Guide 3rd Edition" von
Johannaber 1994 im Carl Hanser Verlag (ISBN 1-56990-169-4) veröffentlicht,
und enthält
eine detaillierte Beschreibung von konventionellen Einspritzeinheiten
für Kunststoffspritzgießmaschinen
im Kapitel 3 auf den Seiten 38, 39, 42, 43, 44, 75 und 76. Die hin- und
hergehende Schnecke (RS) der Einspritzeinheit umfaßt eine
Trommelanordnung, welche eine Düse,
einen Trommelkopf, eine Trommel, eine Axialbohrung, eine Einlaßöffnung,
Heizbänder
und Thermoelemente aufweist. Eine hin- und hergehende Schnecke,
die ein Rückschlagventil
aufweist, ist in der Axialbohrung der Trommel angeordnet. Die Axialbohrung
der Trommel umfaßt
einen Dosierabschnitt und einen Zuführabschnitt. Eine elektrischer
oder hydraulischer Antrieb betätigt
die Schnecke, um eine Materialschmelze zuzuführen und zu dosieren und das
dosierte Material in eine Form einzuspritzen. Die Trommelanordnung
ist fixiert und auskragend an einem Ende der Trommel durch einen
Schlitten abgestützt.
Hydraulische oder elektrische Betätiger verbinden den Schlitten
und ein Rahmenelement oder eine feststehende Platte des Spritzgießsystems.
Der Betrieb der Betätiger
bewegt die Trommelanordnung gegen die stationäre Platte und von dieser weg
und erzeugt während
des Einspritzens eine axiale Schlittenkraft über die gesamte Länge der
Trommel, die ein Lecken zwischen der Düsenspitze und der Einlaufbuchse
minimiert. Die axiale Reaktionskraft ist über die gesamte Länge der
Trommel während
des Einspritzens gerichtet.
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Das
Buch mit dem Titel „Injection
Molding Operations",
veröffentlicht
von der Husky Injection Molding Systems Ltd. und gedruckt in Kanada,
Copyright 1980, enthält
auf den Seiten 41 bis 44 ebenfalls eine Beschreibung von konventionellen
Einspritzeinheiten für
Kunststoffspritzgießmaschinen.
Wiederum ist für
die hin- und hergehende Schneckeneinspritzeinheit eine Trommel an
einem fernen Ende durch einen Schlitten abgestützt, der einen Einspritzzylinder
und einen Drehantrieb aufnimmt. Ein Hydraulikzylinder ist zwischen
dem Schlitten und einer stationären
Platte zwischengeschaltet. Im Betrieb des Hydraulikzylinders wird
die Schlittenkraft über
die gesamte Länge
der Trommel aufgebracht. Für
eine zweistufige Einspritzeinheit ist eine Trommel an einem Ende
durch einen Schlitten abgestützt.
Der Schlitten nimmt den Antrieb auf. Die Düse der Trommel speist einen
Einschußtopf,
der einen Einspritzkolben aufweist. Der Schlitten stützt ein
anderes Ende des Einschußtopfes
ab. Ein Hydraulikyzlinder ist zwischen dem Schlitten und einer stationären Platte
zwischengeschaltet. Im Betrieb des Hydraulikzylinders wird die Schlittenkraft über die
gesamte Länge
des Einschußtopfes aufgebracht.
Die axiale Reaktionskraft ist während
des Einspritzens über
die gesamte Länge
des Einschußtopfes
gerichtet.
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Das
US-Patent 5,040,589, erteilt am 20. August 1991 an Bradley et al.
(übertragen
auf die The Dow Chemical Company), beschreibt eine Einspritzvorrichtung
zum Spritzgießen
einer thixotropen halbfesten Metalllegierung. Das Patent enthält eine
Beschreibung einer Vorrichtung zum Verarbeiten eines metallischen
Einsatzes in einen thixotropen Zustand, wenn das Metall dem Trichter
zugeführt
wird, der an einem Ende der Trommel angeordnet ist, und in eine
Sammelzone transportiert wird, die am anderen Ende der Trommel angeordnet
ist. Die Trommel ist aus einem einzigen Materialstück mit dicken
Wänden
gebildet. Eine Anzahl von Heizzonen ist über die Länge der Trommel definiert,
einschließlich
in Abschnitten der Trommel, die unterschiedliche Dicke haben. Die
Zuführhalszone
und die Zone 4 sind relativ dicke Abschnitte. Die Zone 3 ist ein geringfügig dünnerer Abschnitt,
und die Zone 2 ist der dünnste
Abschnitt. Die Trommel ist in konventioneller Weise in der Einspritzeinheit
montiert. Ein Zuführhalsende
der Trommel ist in einem aufrechten Träger montiert, der am Rahmen
der Einspritzeinheit angeordnet ist. Eine Bodenfläche der
Trommel zwischen den fernen Trommelenden ruht auf einer zweiten
Abstützung,
die ebenfalls an dem Rahmen fixiert ist. Die Schlittenkraft wird
im Betrieb der Vorrichtung über
die gesamte Länge
der Trommel aufgebracht. Alle Abschnitte der offenbarten Trommel
müssen
dick genug sein, um der Kombination aus axialer Schlittenkraft und
axialer Reaktionseinspritzkraft standzuhalten, die während des
Einspritzens über
die gesamte Länge
der Trommel gerichtet ist.
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Das
US-Patent 5,983,978, erteilt am 16. November 1999 an Vining et al.
(übertragen
an Thixomat Inc.), beschreibt eine Vorrichtung zum Spritzgießen eines
thixotropen Metalls. Die Trommel ist aus zwei Abschnitten gebildet,
um einen Hochdruckabschnitt und einen Niederdruckabschnitt zu definieren.
Der Niederdruckabschnitt ist dünner
als der Hochdruckabschnitt. Ein Zuführhalsende der Trommel ist
in einer aufrechten Abstützung
einer Einspritzeinheit montiert. Die Bodenfläche der Trommel zwischen den
fernen Trommelenden ruht auf einer zweiten Abstützung, die ebenfalls am Rahmen
befestigt ist. Die Schlittenkraft wird im Betrieb der Vorrichtung über die
gesamte Länge
der Trommel aufgebracht. Alle Abschnitte der offenbarten Trommel
müssen
dick genug sein, um der Kombination aus axialer Schlittenkraft und
reaktiver Einspritzkraft über
die gesamte Länge
der Trommel während
des Spritzgießens
standzuhalten.
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Das
US-Patent 4,863,362, erteilt am 5. September 1989 an Hehl, ist auf
eine verbesserte Plastifizieranordnung gerichtet. Gemäß dieser
Erfindung ist der Plastifizierzylinder in einem Verstärkungsskelett
angeordnet, einschließlich
einer Bahn, die durch eine Bahnfläche auf einer Bahnstange gebildet
ist, die vom Plastifizierzylinder durch radiale Abstandhalter beabstandet
ist, von denen einer der Abstandhalter fix mit der Bahn und mit
einem hinteren Teil des Plastifizierzylinders verbunden ist, und
zumindest ein zentrierender Abstandhalter mit der Bahn verbunden
ist und den Plastifizierzylinder mit einem Gleitsitz umgibt und
ein Spiel mit dem Plastifizierzylinder definiert. In der Einspritzeinheit
ist die Plastifizieranordnung nach der Installation um einen Mittelteil
zwischen den Schenkeln eines U-förmigen
Trägers
abgestützt,
die bezüglich
des Einspritzeinheitrahmens fixiert ist; diese Anordnung resultiert
in einer einfachen Führung
der Plastifizieranordnung mit dem Eingriff von stationären Rollen,
die drehbar in dem U-förmigen
Träger
mit der Bahn des Skelettes montiert sind. Außerdem ist der Teil des Plastifizierzylinders,
der aus einem das Skelett umgebenden Schutzteil vorschaut, von der
Hinterseite mit axialem Gleitsitz in der Bohrung eines Aufnahmekörpers der
Einspritzeinheit aufgenommen; im Betrieb des Plastifizierzylinders
ist die Einspritzeinheit nur durch seinen Eingriff mit dem Aufnahmekörper dieser
Einspritzeinheitaxialkraft gekuppelt, und somit wirkt die axiale
Schlittenkraft über
die gesamte Länge
des Plastifizierzylinders.
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Das
britische Patent 1297783, erteilt am 29. November 1972 an Haynes
et al., ist auf eine Einspritzeinheit gerichtet, welche das Rückschlagventil
der Schnecke und die zugeordneten Herstellungs- und Zusammenbauprobleme
vermeidet. Die Erfindung schafft eine Einspritzeinheit mit: einem
Einspritzkopf mit einer Einspritzdüse, die in einem Kopfteil montiert
ist; einer Kunststoffzuführstruktur,
die relativ zum Einspritzkopf bewegbar ist und mit diesem eine teleskopische
Einspritzkammer bildet, wobei die Zuführstruktur eine Trommel aufweist,
eine Schnecke, die drehbar in einer Zuführleitung der Trommel aufgenommen
ist, die mit einer Kunststoffzuführquelle
verbunden sein kann; und Mitteln zum Bewegen der Zuführstruktur
als eine Einheit in Vorwärtsrichtung
relativ zum Einspritzkopf, um einen Einspritzhub auszuführen, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zuführschnecke
einen vorderen Endteil hat, der mit einem Teil der Trommel nahe
der Einspritzkammer zusammenwirkt, um ein Ventil zu bilden, mit
welchem die Zuführleitung
geöffnet
und geschlossen werden kann, wobei Mittel vorgesehen sind, um die
Schnecke axial relativ zur Trommel zu bewegen, um dieses Ventil
zu öffnen, um
die Kammer mit Kunststoffmaterial zu füllen, und sie während der
Durchführung
des Einspritzhubes zu schließen.
Die Konfiguration der Einspritzeinheit ist derart getroffen, daß sie kein
gesteuertes Aufbringen einer Schlittenkraft gestattet, welche die
Einspritzanordnung mit der stationären Platte verbindet.
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Die
japanische Veröffentlichung
59187824, veröffentlicht
am 25. Oktober 1984 an Hiroshi, ist auf ein Servicewerkzeug gerichtet,
um die Wartung und Inspektion der Trommel einer Einspritzeinheit
zu erleichtern. Gemäß der Erfindung
kann das Servicewerkzeug in einem abnehmbaren Halter einer Trommel
angeordnet sein. Das Servicewerkzeug besteht aus einem Halter, einschließlich einer
Schaftabstützung
zum drehbaren Abstützen
eines Zapfens, der vorspringt und an der Trommel montiert ist. Während der
Wartung wird die Trommel durch das Servicewerkzeug drehbar abgestützt und
kann somit in der horizontalen Lage gehalten werden, und die Einspritzschnecke
kann aus dem Heizzylinder herausgezogen werden. Die axiale Schlittenkraft
wird über
die Befestigungsplatte und über
die Länge
der Trommel aufgebracht, um die Einspritzdüse in Eingriff mit der Einlaufbuchse
zu halten.
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Es
gibt eine Anzahl von Problemen und Nachteilen der bekannten Vorrichtungen
nach dem Stand der Technik. Trommeln sind infolge der Materialmenge
teuer, die erforderlich ist, um eine ausreichende Dicke zur Aufnahme
der Axialkraft über
die gesamte Länge
der Trommel bereitzustellen. Die Axialkraft kann die Schlittenkraft
oder die Reaktionseinspritzkraft oder eine Kombination dieser beiden
Kräfte
sein.
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Spezialmaterialien
sind für
Trommeln erforderlich, die mit thixotropen Materialien verwendet
werden, und diese Spezialmaterialien sind sehr teuer und schwierig
herzustellen.
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Dicke
Trommeln haben einen hohen Wärmewiderstand,
welcher die Wirksamkeit und Steuerbarkeit der Erhitzung eines Materials
in der Axialbohrung einer Trommel beeinträchtigt.
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Trommeln,
die auf konventionelle Weise in Einspritzeinheiten montiert sind,
sind typischerweise schwierig zu installieren und zu entfernen.
Der Installations- und Entfernungsvorgang innerhalb eines Schlittens
ist zeitaufwendig. Die Installation der Trommel in einem Schlitten
leidet ferner unter Ausrichtungsproblemen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine Einspritzanordnung mit einer Trommelanordnung
und einer Schlittenanordnung geschaffen. Die Trommelanordnung weist
einen ersten und einen zweiten Trommelteil auf, die mit einer Axialbohrung
versehen sind, und einem ersten Trommelkuppler, wobei die Lage des
ersten Trommelkupplers eine Grenze zwischen dem ersten Trommelteil
und dem zweiten Trommelteil definiert. Die Schlittenanordnung weist
einen ersten Schlittenkuppler auf, der mit dem ersten Trommelkuppler
in Eingriff versetzbar ist, und einen Schüttenbetätiger zur Verbindung mit einer
stationären
Platte einer Klemmeinheit. Die Einspritzanordnung ist in einer Einspritzeinheit
montiert und hat eine Antriebsanordnung zur Betätigung einer Schnecke, die
in der Axialbohrung der Trommelanordnung angeordnet ist. Im Betrieb
verriegelt der erste Trommelkuppler mit dem ersten Schlittenkuppler,
um die Trommelanordnung in der Schlittenanordnung festzulegen, wodurch
der zweite Trommelteil von der Schlitten-Axialkraft isoliert wird.
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Als
Alternative kann die Einspritzanordnung Merkmale aufweisen, wie
sie in die abhängigen
Ansprüchen
2–44 angegeben
sind.
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Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nun beispielsweise unter Bezugnahme
auf die angeschlossenen Figuren beschrieben, in denen zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht, die eine Spritzgießmaschine gemäß der Erfindung
darstellt, welche eine Klemmeinheit illustriert, die mit einer Spritzgießeinheit
verbunden ist;
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2 eine
Perspektivansicht einer Einspritzanordnung;
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3 eine
gesprengte Perspektivansicht der Einspritzanordnung, welche eine
Trommelanordnung und eine Schlittenanordnung illustriert;
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4 eine
Querschnittsansicht nach der Linie AA in 2, die eine
mehrteilige Trommelanordnung illustriert, die in der Schlittenanordnung
angeordnet ist;
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5 eine
Querschnittsansicht nach der Linie AA in 2, die einen
Düsenabschnitt
mit einer Zapfenspitze darstellt;
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6 eine
Querschnittsansicht nach der Linie AA in 2, die einen
alternativen Düsenabschnitt
mit einer Halbkugelspitze darstellt;
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7 eine
Perspektivansicht, die einen Akkumulatorabschnitt der Trommelanordnung
und einen ersten Trommelkuppler zeigt;
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8 eine
Querschnittsansicht nach der Linie AA in 2, die einen
Akkumulatorabschnitt der Trommelanordnung und einen ersten Trommelkuppler
zeigt;
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9 eine
Querschnittsansicht nach der Linie AA in 2, die einen
zweiten Abschnitt der Trommelanordnung zeigt;
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10 eine
Teilperspektivansicht eines zweiten Teiles der Trommelanordnung,
die einen zweiten Trommelkuppler zeigt;
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11 eine
Draufsicht des Wiegenelementes;
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12 eine
Querschnittsseitenansicht des Wiegenelementes nach der Linie C-C
von
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11,
welche den ersten Schlittenkuppler, den zweiten Schlittenkuppler,
das erste Trommelstützelement
und das zweite Trommelstützelement
zeigt;
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13 eine
Vorderansicht des Wiegenelementes, welche den ersten Trommelkuppler
und das erste Trommelstützelement
zeigt;
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14 eine
Endansicht des Wiegenelementes, welche die Antriebsbefestigung zeigt;
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15 eine
Vorderansicht des Joches;
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16 eine
Rückansicht
des Joches;
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17 eine
Querschnittsseitenansicht des Joches nach der Linie D-D in 16;
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18 eine
Teilperspektivansicht der Trommelanordnung und der Schlittenanordnung,
welche die Installation der Trommelanordnung innerhalb der Schlittenanordnung
zeigt;
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19 eine
Teilperspektivansicht der Trommelanordnung und der Schlittenanordnung,
welche die Trommelanordnung in der Schlittenanordnung installiert
zeigt;
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20 eine
Draufsicht des Schlittens, welche die Beziehung zwischen dem zweiten
Trommelkuppler und dem zweiten Schlittenkuppler illustriert;
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21 eine
Teildrauf- und -querschnittsansicht nach der Linie BB in 2,
welche die Beziehung zwischen dem ersten Trommelkuppler und dem
ersten Schlittenkuppler mit einer Zapfenspitzendüse für die axiale Schlittenkraft
zeigt;
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22 eine
Drauf- und Querschnittsansicht nach der Linie BB in 2,
welche die Beziehung zwischen der Trommelanordnung mit einer Zapfenspitzendüse und der
Schlittenanordnung für
die axiale Reaktionseinspritzkraft zeigt;
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23 eine
Teildrauf- und -querschnittsansicht nach der Linie BB in 2,
welche die Beziehung zwischen dem ersten Trommelkuppler und dem
ersten Schlittenkuppler mit einer halbkugelförmigen Düsenspitze für die axiale Schlittenkraft
zeigt;
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24 eine
Drauf- und Querschnittsansicht nach der Linie BB in 2,
welche die Beziehung zwischen der Trommelanordnung mit einer halbkugelförmigen Düsenspitze
und der Schlittenanordnung für
die axiale Reaktionseinspritzkraft zeigt;
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25 eine
Querschnittsansicht nach der Linie AA in 2, welche
eine Schnecke zeigt, die in der Trommelanordnung in der ersten Betriebsstellung
vorgesehen ist; und
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26 eine
Querschnittsansicht nach der Linie AA in 2, welche
eine Schnecke zeigt, die in der Trommelanordnung in einer zweiten
Betriebsstellung vorgesehen ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anfänglich
unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, die eine Spritzgießmaschine
zeigt, die allgemein mit 10 bezeichnet ist. Die Spritzgießmaschine
umfaßt
eine Klemmeinheit 12, die mit einer Einspritzeinheit 14 verbunden
und an dieser befestigt ist.
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Eine
stationäre
Platte 16 ist an einem Klemmrahmenelement 18 der
Klemmeinheit 12 fixiert. Eine bewegte Platte 20 ist
zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung durch einen Betätiger 22 bewegbar. Der
Fachmann versteht, daß der
Betätiger 22 entweder
hydraulisch, elektrisch oder eine Kombination von hydraulischen
und elektrischen Betätigern
sein kann. Eine Vielzahl von Spannstangen 32 erstreckt
sich zwischen der stationären
Platte 16 und dem Betätiger 22.
Eine bewegte Formhälfte 24 ist
auf einer Seite der bewegten Platte 20 montiert, und eine
stationäre
Formhälfte 26 ist
auf einer Seite der stationären
Platte 16 montiert.
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Die
Klemmeinheit 12 nach 1 ist eine
Zweiplattenklemme. Alternativ kann die Klemmeinheit 12 eine
Mehrstationseinheit sein, beispielsweise ein Stapelformträger, der
mehr als eine bewegte Platte und mehr als eine Form aufweist. Alternativ
kann die Klemmeinheit 12 eine Fortschaltklemmeinheit mit
einem drehbaren mehrseitigen Revolverblock anstelle einer bewegten
Platte sein. Alternativ kann die Klemmeinheit 12 eine Tandemklemmeinheit
mit zwei Formen sein, die nacheinander betätigt werden.
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Eine
Einspritzanordnung 27 ist an einem Einspritzeinheitrahmen 28 der
Einspritzeinheit 14 befestigt. Der Rahmen 28 nimmt
typischerweise das Steuersystem, die Elektronik und ein Energiepack
auf. Die Einspritzanordnung 27 umfaßt ferner eine Trommelanordnung 30,
eine Schlittenanordnung 34 zum Abstützen und Festlegen der Trommelanordnung 30 und
eine Antriebsanordnung 36. Der Antrieb dreht eine Schnecke,
um eine Materialschmelze zu erzeugen und das Material in der Trommel
zu einer Sammelzone zuzuführen.
Der Antrieb bewegt die Schnecke auch hin und her, um die Materialschmelze
in die Form einzuspritzen.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 und 2 wird die
Antriebsanordnung 36 weiter beschrieben. Bei einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist die Antriebsanordnung sowohl hydraulische als
auch elektrische Komponenten auf. Ein Schneckentranslationsantrieb 38 erzeugt
eine Axialbewegung der Schnecke (nicht gezeigt) in der Trommelanordnung 30.
Ein Schneckendrehantrieb 40 dreht die Schnecke (nicht gezeigt) innerhalb
der Trommelanordnung 30. Der Schneckentranslationsantrieb 38 ist
hydraulisch und der Schneckendrehantrieb 40 elektrisch.
Alternativ könnte
der Antrieb komplett hydraulisch oder komplett elektrisch sein. Eine
Betätigung
des Translationsantriebes 38 bewegt die Schnecke ohne Drehung
der Schnecke durch den Schneckendrehantrieb 40 axial hin
und her.
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Die
Trommelanordnung 30 ist an der Schlittenanordnung 34 befestigt
und innerhalb derselben festgelegt. Der Schlittenbetätiger 42 erstreckt
sich zwischen der Schlittenanordnung 34 und der stationären Platte (siehe 1).
Die Betätigung
des Schlittenbetätigers 42 bewegt
die Einspritzanordnung 27 gegen die stationäre Platte
und von dieser weg, um das Ende einer Düse in Berührung mit einer Einlaufbuchse
zu bewegen.
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Unter
Bezugnahme auf 3 wird die Einspritzanordnung 27 weiter
beschrieben. Die Schlittenanordnung 34 umfaßt ein Wiegenelement 52,
ein Joch 50 und eine Antriebsbefestigung 54 zur
Befestigung der Antriebsanordnung 36 (siehe 1 und 2).
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Die
Trommelanordnung 30 umfaßt einen ersten Trommelteil 44,
einen ersten Trommelkuppler 46, einen zweiten Trommelteil 48 und
einen zweiten Trommelkuppler 60. Der erste Trommelkuppler 46 ist
an der Trommelanordnung 30 angeordnet und mit dem ersten
Schlittenkuppler verriegelt, um die Trommelanordnung 30 in
der Schlittenanordnung 34 festzulegen. Der erste Schlittenkuppler
wird zwischen dem Joch 50 und einem Ende des Wiegenelementes 52 geformt,
das später
beschrieben wird.
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Die
Anordnung des ersten Trommelkupplers 46 definiert einen
ersten Trommelteil 44 und einen zweiten Trommelteil 48 der
Trommelanordnung 30. Der erste Trommelteil 44 ist
ein Abschnitt der Trommel, der befähigt ist, dem Einspritzdruck
standzuhalten. Der zweite Trommelteil 48 ist ein Abschnitt
der Trommel, der von Axialkräften,
sowohl der axialen Schlittenkraft als auch der axialen Reaktionseinspritzkraft,
isoliert ist.
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Der
zweite Kuppler 60 ist an dem zweiten Trommelteil 48 angeordnet
und kommuniziert mit einem zweiten Schlittenkuppler, der am anderen
Ende des Wiegenelementes 52 nahe der Antriebsbefestigung 54 angeordnet
ist, wobei er den zweiten Teil 48 der Trommelanordnung 30 in
der Wiegenanordnung 34 hält. Alternativ kann der zweite
Kuppler 60 zwischen dem ersten Trommelkuppler 46 und
einem Ende des zweiten Trommelteiles 48 angeordnet sein.
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Der
Schlittenbetätiger 42 umfaßt ein Paar
von hydraulischen Betätigern,
die mit 56 und 58 bezeichnet sind. Ein Ende des
ersten Schlittenbetätigers 56 ist
mit einer Seite der Schlittenanordnung 34 über konventionelle
Befestiger, wie ein Stift (nicht gezeigt) durch die Öffnungen 51 und 53,
verbunden. Das andere Ende des ersten Schlittenbetätigers 56 ist
mit der stationären
Platte (siehe 1) verbunden. Ein Ende des zweiten Schlittenbetätigers 56 ist
mit einer zweiten Seite der Schlittenanordnung 34 durch
einen anderen konventionellen Befestiger, wie einen Stift (nicht
gezeigt) durch die Öffnungen 55 und 57,
verbunden. Das andere Ende des zweiten Schlittenbetätigers 58 ist
mit der stationären
Platte verbunden (nicht gezeigt).
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Unter
Bezugnahme auf 4 wird ein Querschnitt der Trommelanordnung 30 weiter
beschrieben. Die Trommelanordnung 30 ist innerhalb der
Schlittenanordnung 34 montiert. Die Trommelanordnung 34 umfaßt den ersten
Trommelteil 44 und den zweiten Trommelteil 48.
Der erste Trommelkuppler 46 ist an der Trommelanordnung 30 vorgesehen
und definiert die Grenze zwischen dem ersten Trommelteil und dem
zweiten Trommelteil. Der zweite Trommelkuppler 60 ist an
einem Ende des zweiten Trommelteiles 48 vorgesehen. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist der erste Trommelkuppler 46 integral an dem ersten
Trommelteil 44 geformt, und der zweite Trommelkuppler 60 ist
an der Außenseite
des zweiten Trommelteiles 48 ausgebildet.
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Der
erste Trommelteil 44 umfaßt eine Düse 62 und einen Akkumulator 64.
Die Düse 62 ist
mechanisch durch eine Vielzahl von Befestigern an einem Ende des
Akkumulators 64 festgelegt. Die Düse 62 dichtet an der
Verbindung 66 mit dem Ende des Akkumulators 64 ab
und verhindert ein Lecken von geschmolzenem Material. Eine Axialbohrung
der Düse 62 ist
mit einer Axialbohrung des Akkumulators 64 ausgerichtet
und gestattet einen Schmelzenstrom während des Einspritzens. Alternativ
ist die Düse 62 von
einheitlicher Konstruktion mit der Trommelanordnung 30.
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Der
zweite Trommelteil 48 ist ein Zuführabschnitt und mechanisch
durch eine Vielzahl von Befestigern mit dem anderen Ende des Akkumulators 64 verbunden.
Der zweite Trommelteil 48 dichtet an der Verbindung 68 an
dem anderen Ende des Akkumulators 64 ab. Eine Axialbohrung
des zweiten Trommelteiles 48 ist mit der Axialbohrung des
Akkumulators ausgerichtet und gestattet einen Schmelzenstrom von
dem zweiten Trommelteil 48 zum Akkumulator 64.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind der erste Trommelteil 44 und der zweite
Trommelteil 48 von einheitlicher Konstruktion mit den Verbindungen 66 und 68.
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Unter
Bezugnahme auf die 5 und 6 werden
zwei Ausführungsbeispiele
einer Düse 62 beschrieben.
Die Düse 62 hat
einen langgestreckten zylindrischen Abschnitt 70, der sich
von einem Montageflansch 72 zu einem Formende 86 der
Düse 62 erstreckt.
Der Montageflansch 72 ist zylindrisch und integral mit
dem langgestreckten zylindrischen Abschnitt 70 ausgebildet.
Der Montageflansch 72 hat einen Durchmesser, der größer als
der langgestreckte Abschnitt 70 ist. Der Montageflansch 72 umfaßt eine
Vielzahl von beabstandeten Bohrungen 74 zur Aufnahme von
Befestigungsbolzen (nicht gezeigt). Das Akkumulatorende 76 der Düse 62 umfaßt eine
Einlaufdichtung 78. Die Einlaufdichtung 78 ist
zylindrisch und erstreckt sich von einer Seite des Flansches 72 nach
außen.
Die Düse 62 umfaßt einen
Schmelzenkanal, der eine Axialbohrung 80 eines ersten Durchmessers
aufweist, einen Konzentrierer 82 und eine Axialbohrung 84 eines
zweiten Durchmessers. Im Betrieb während des Einspritzens nimmt
der Schmelzenkanal die Schmelze vom Akkumulator über eine Öffnung 92 auf. Die
Schmelze wandert entlang des Schmelzenkanals in der Düse 62 und
tritt aus der Düse über eine
andere Öffnung 94 auf
ihrem Weg zu einer Form aus.
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Bei
einem ersten Ausführungsbeispiel
der Düse 62 umfaßt das Formende 86 eine
Zapfenspitze 88. Die Zapfenspitze 88 ist zylindrisch
und erstreckt sich in eine komplementäre zylindrische Bohrung in
einer Einlaufbuchse (nicht gezeigt) zum abdichtenden Eingriff zwischen
dem Formende 86 und der Düse 64 sowie der Einlaufbuchse
während
des Einspritzens einer Materialschmelze. Im Betrieb ist die Zapfenspitze 88 in
abdichtendem Gleiteingriff mit der komplementären zylindrischen Bohrung der
Einlaufbuchse. Die Zapfenspitze 88 kann sich bezüglich der
Einlaufbuchse bewegen.
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Bei
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Düse 62 umfaßt das Formende
eine konvexe halbkugelförmige
Spitze 90. Die halbkugelförmige Spitze 90 greift
an einer komplementären
konkaven, halbkugelförmigen Öffnung in
einer Einlaufbuchse (nicht gezeigt) an, um einen dichten Eingriff
zwischen dem Formende 86 und der Düse 64 sowie der Einlaufbuchse
während
des Einspritzens eines Schmelzenmaterials zu erzeugen. Im Betrieb
ist die halbkugelförmige
Spitze 90 in zwangsweisem abdichtenden Eingriff mit der
komplementären konkaven,
halbkugelförmigen Öffnung in
der Einlaufbuchse.
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Unter
Bezugnahme auf die 7 und 8 wird ein
Akkumulatorabschnitt, der allgemein mit 64 bezeichnet ist,
beschrieben. Der Akkumulator umfaßt einen langgestreckten Abschnitt 104 und
einen ersten Trommelkuppler 46. Bei einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfaßt
der Kuppler 46 ein Axialkraft-Verbindungselement, das bei 96 angedeutet
ist, und einen Wärmeisolator 98.
Alternativ kann der Kuppler 46 einen Verbindungsisolator 99 haben,
der in einem langgestreckten Axialkraft-Verbindungselement 96 mit
einem Wärmeisolator 98 integriert
ist. Ein axialer Schmelzenkanal erstreckt sich durch den Akkumulator 64.
Der axiale Schmelzenkanal umfaßt
einen Akkumulator mit einer Bohrung 112 ersten Durchmessers,
einen zweiten Konzentrierer 110 und eine Bohrung 116 zweiten
Durchmessers. Die Bohrung 112 ersten Durchmessers des ersten
Akkumulators ist mit der Bohrung 80 ersten Durchmes sers
der Düse 62 ausgerichtet
und verbunden. Die Bohrung 116 zweiten Durchmessers ist
mit einer Axialbohrung 147 des zweiten Trommelteiles 48 ausgerichtet und
verbunden (nicht gezeigt). Das von der Bohrung 116 zweiten
Durchmessers definierte Volumen (welches eine Sammelzone definiert)
bestimmt die maximal verfügbare
Schußgröße für das Einspritzen
in eine Form.
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Der
Akkumulator 64 ist im wesentlichen zylindrisch mit einer
entsprechenden Wanddicke (zwischen der Außenfläche des langgestreckten Abschnittes 104 und
dem Schmelzenkanal), um dem hohen Druck während des Einspritzens und
der Reaktionseinspritzkraft standzuhalten. Bei einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung muß die
Wanddicke des Akkumulators 64 ebenfalls der axialen Schlittenkraft
standhalten.
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Die
Düse 62 ist
mit einer Endwand 118 des Akkumulators 64 durch
den Flansch 72 der Düse 62 verbunden.
Die Endwand 118 des Akkumulators 64 umfaßt eine
Vielzahl von Gewindebohrungen 108. Der Flansch 72 der
Düse 62 umfaßt eine
entsprechende Vielzahl von Bohrungen 74. Bolzen verbinden
die Düse 62 mit
dem Akkumulator 64 durch die Bohrungen 74 und
die Gewindebohrungen 108. Die Bohrung 114 in dem Akkumulator 64 hat
komplementären
Durchmesser, um den Zapfen 78 der Düse zum abdichtendem Eingriff zwischen
der Düse 62 und
dem Akkumulator 64 dicht aufzunehmen. Alternativ kann eine
Dichtung installiert werden, um ein Lecken zwischen der Düse 62 und
dem Akkumulator 64 zu verhindern. Heizbänder werden auf konventionelle
Weise an der Außenfläche des
Akkumulators 64 und der Seite 126 des Kupplers 46 angeordnet.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der Kuppler 46 integral an einem Ende
des Akkumulators 64 geformt. Alternativ kann der Kuppler 46 eine
separate Komponente sein, die an dem Akkumulator 46 gehalten
und befestigt ist. Beispielsweise kann der Kuppler 46 an
die Außenfläche des
Akkumulators 64 geschweißt werden oder mit dem Akkumulator 64 durch
ein Gewinde verbunden sein. Dem Fachmann ist klar, daß jede Halte-
und Festlegeverbindung so ausgebildet sein muß, daß sie Axialkräften standhält.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfaßt
der Kuppler 46 ein Axialkraft-Verbindungselement 96.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Axialkraft-Verbindungselement 96 ein Paar von sich
nach außen
erstreckenden Elementen, die integral an der ersten Endwand 120 des
Kupplers 46 ausgebildet sind. Alternativ kann das Axialkraft-Verbindungselement 96 durch
eine Vielzahl von sich nach außen
erstreckenden Elementen gebildet sein oder eine Vielzahl von abstehenden
Zapfen oder ein zylindrisches Ringelement, das integral oder getrennt
von dem Kuppler ausgebildet sein kann. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfaßt
der Kuppler 46 ein Paar von Axialkraft-Verbindungselementen
(150, 96, siehe 21 und 23),
die an der ersten Endwand 120 und an der zweiten Wand 124 des
Kupplers 46 ausgebildet sind.
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Dem
Fachmann wird klar, daß die
Querschnittsfläche
des Kraftverbindungselementes 96 des Kupplers 46 derart
ist, daß sie
den erforderlichen Axialkräften
standhält.
Zusätzlich
ist die Anordnung des Axialkraft-Verbindungselementes 96 derart,
daß es
sogar eine symmetrische Lastverteilung ermöglicht.
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Alternativ
kann der Kuppler 46 ein zweites Axialkraft-Verbindungselement
aufweisen (oder einen Verbindungsisolierer), das an der zweiten
Endwand 124 des Kupplers 46 angeordnet ist.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfaßt
das Axialkraft-Verbindungselement 96 einen Wärmeisolator,
der allgemein mit 98 bezeichnet ist. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist der Wärmeisolator 98 integral
an einem Ende des Axialkraft-Verbindungselementes 96 ausgebildet.
Durch Minimieren der Querschnittsfläche des Verbindungselementes 96 für den Kontakt
mit einem ersten Schlittenkuppler (nicht gezeigt) in dem Wiegenelement 52 reduziert
der Wärmeisolator
im Betrieb die Wärmeübertragung
durch Wärmeleitung
von dem heißen
Akkumulator 64 und dem Kuppler 46 zum Wiegenelement 52 und
zum Joch 50. Alternativ kann der Wärmeisolator von dem Axialkraft-Verbindungselement 96 getrennt
sein oder kann eine Beschichtung sein oder kann aus verschiedenem
Material bestehen, um die Wärmeübertragung
durch Wärmeleitung
zu reduzieren. Der Wärmeisolator
ist zwischen allen Kontaktflächen
zwischen dem ersten Trommelkuppler 46 und dem ersten Schlittenkuppler
angeordnet. Dem Fachmann wird klar, daß der Wärmeisolator derart ausgebildet
ist, daß er
den erforderlichen Axialkräften
standhält.
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Die
Düse 62 und
der Akkumulator 64 formen gemeinsam den ersten Trommelteil 44 der
Trommelanordnung. Der erste Trommelteil 44 umfaßt gegebenenfalls
ein Futter oder eine Schutzbeschichtung, um den Schmelzenkanal vor
abreibenden und korrodierenden Materialien zu schützen.
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Unter
Bezugnahme auf die 9 und 10 wird
ein zweiter Trommelteil 48 beschrieben. Der zweite Trommelteil 48 ist
in einem Zuführabschnitt
der Trommelanordnung 30 gezeigt und umfaßt eine
axiale Bohrung 147, eine erste Öffnung 146, eine zweite Öffnung 134 und
einen Zuführhals 140.
Material tritt in den zweiten Teil 48 durch den Zuführhals 140 ein.
Eine Schnecke (nicht gezeigt), die in der Axialbohrung 147 angeordnet ist,
fördert
das Material in der Axialbohrung 147 gegen den Akkumulator 64 vorwärts.
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Der
zweite Trommelteil 48 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet,
mit einer geeigneten Wandstärke
(zwischen der Außenfläche der
langgestreckten Trommel und der Axialbohrung 147, die als
Schmelzenkanal wirkt), um dem Druck standzuhalten, der infolge der
Kompaktier- und Scherkräfte
des Einsatzmaterials entwickelt wird. Axialkräfte werden durch den zweiten
Trommelteil 48 nicht hindurchgeleitet.
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Der
zweite Trommelteil 48 umfaßt gegebenenfalls ein Futter 138,
das innerhalb einer äußeren Trommel 142 installiert
ist, um die Trommel vor abreibenden und korrodierenden Materialien
zu schützen.
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Die Öffnung 146 gestattet
die Installation und das Entfernen einer Schnecke (nicht gezeigt)
innerhalb der Axialbohrung 147.
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Die
zweite Endwand 136 des zweiten Teiles 48 verbindet
die Kupplerseite des Akkumulators 64 durch den Flansch 130.
Die Endwand 120 des Kupplers 46 umfaßt eine
Vielzahl von Gewindebohrungen 102. Der Flansch 130 des
zweiten Teiles 48 umfaßt
eine entsprechende Vielzahl von Bohrungen 132. Bolzen verbinden über die
Bohrungen 132 und die Gewindebohrungen 102 den
zweiten Teil 48 mit dem Kuppler 46. Die Bohrung 100 des
Kupplers 46 hat komplementären Durchmesser, um den zylindrischen
Verbinder 128 des zweiten Teiles 48 zum abdichtenden
Eingriff zwischen dem Kuppler 46 und dem zweiten Teil dicht
aufzunehmen. Die Bohrung 122 im Kuppler 46 hat
komplementären
Durchmesser, um den Flansch 130 aufzunehmen. Alternativ
kann eine Dichtung installiert werden, um ein Lecken zwischen dem
ersten Teil und dem zweiten Teil 48 zu verhindern. Die
Bohrung 116 zweiten Durchmessers des Akkumulators 64 ist
axial mit der Axialbohrung 147 des zweiten Teiles 48 ausgerichtet.
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Ein
zweiter Trommelkuppler 60 ist an einem Ende des zweiten
Teiles 48 ausgebildet. Der zweite Trommelkuppler 60 umfaßt zumindest
ein Eingriffselement, das bei 153 angedeutet ist, für den komplementären Eingriff
mit einem Wiegenelement zum Verhindern einer Drehbewegung der Trommelanordnung 30 während der
Betriebsdrehung der Schnecke (nicht gezeigt). Heizbänder werden üblicherweise
an der Außenfläche des zweiten
Trommelteiles 48 befestigt.
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Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das Eingriffselement 153 ein flacher Rücksprung,
der an der Außenfläche der
Trommel ausgeformt ist. Alternativ kann das Eingriffselement 153 ein
nach außen
ragendes Element oder eine Nut oder ein Schlitz oder ein Keil sein.
Gegebenenfalls greift ein anderer Rücksprung 155 an einer
Austragplatte an (nicht gezeigt), um zu verhindern, daß die Trommelanordnung
nach vorne kippt, wenn sie aus dem Wiegenelement gelöst wird
und um den zweiten Trommelteil vertikal mit der Antriebsanordnung
auszurichten.
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Bei
einer Anwendung der Maschine, bei welcher die Materialschmelze ein
Metall in einem thixotropen Zustand ist, beispielsweise Magnesium,
kann die Düse 62 aus
DIN 2888 oder DIN 2999 hergestellt werden. Der Akkumulator 44 und
der erste Trommelkuppler 68 (einschließlich des Axialkraftisolators)
können
aus Inconel 718 mit einem Stellite 12 Futter hergestellt werden.
Der zweite Teil 48 kann ebenfalls aus Inconel 718 mit einem
Stellite 12 Futter hergestellt werden.
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Bei
einer Anwendung der Maschine, bei welcher die Materialschmelze Kunststoff
ist, kann die Düse 62 aus
SAE 4140 Stahl mit einer H13 Spitze hergestellt werden. Der Akkumulator 44 und
der erste Trommelkuppler 68 (einschließlich des Axialkraftisolators)
können
aus 4140 mit einem gegossenen Futter hergestellt werden. Der zweite
Teil 48 kann aus 4140 mit einem gegossenen Futter hergestellt
werden.
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Die
Düse 62,
der Akkumulator 44, der erste Trommelkuppler 68 und
der zweite Teil 48 können
aus einem Materialknüppel
hergestellt werden, oder alternativ können sie durch ein isostatisches
Heißpressen
(HIP) und nachfolgendes Bearbeiten geformt werden.
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Unter
Bezugnahme auf die 3 und 11 wird
das Wiegenelement 52 der Schlittenanordnung 34 weiter
beschrieben. Das Wiegenelement 52 ist im wesentlichen rechteckig,
wie in der Draufsicht nach 11 gezeigt
ist. Ein erster Schlittenkuppler 178 ist an einem Ende
des Wiegenelementes 52 ausgebildet. Eine Antriebsbefestigung 54 ist
an einem zweiten Ende des Wiegenelementes 52 ausgebildet.
Die Antriebsbefestigung 54 umfaßt eine Axialbohrung, um die
Antriebsanordnung mit einem Ende einer Schnecke zu verbinden, die
in einer Axialbohrung einer Trommel (nicht gezeigt) angeordnet ist.
Der erste Schlittenkuppler 178 und die Antriebsbefestigung 54 sind
um eine Längsachse
des Wiegenelementes 52 ausgerichtet.
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Der
erste Schlittenkuppler 178 und die Antriebsbefestigung 54 sind
durch ein erstes Schlittenbetätigergehäuse 170 und
ein zweites Schlittenbetätigergehäuse 172 verbunden.
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Das
erste Schlittengehäuse 170 bildet
zur Aufnahme eines ersten Schlittenbetätigers 56 einen in Längsrichtung
U-förmigen
rechteckigen Kanal. Das erste Schlittengehäuse 170 umfaßt einen
Stützsteg 180, der
nahe einem Ende des ersten Schlittengehäuses 170 angeordnet
ist und sich zwischen einem oberen Schlittenelement 182 und
einem unteren Schlittenelement 184 erstreckt. Ein aufrechtes
Wandelement 192 verbindet das obere Schlittenelement 182 und
das untere Schlittenelement 184.
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Das
zweite Schlittengehäuse 172 bildet
einen zweiten, in Längsrichtung
U-förmigen,
rechteckigen Kanal zur Aufnahme eines zweiten Schlittenbetätigers 58.
Das zweite Schlittengehäuse 172 umfaßt einen
Stützsteg 186,
der nahe einem Ende des zweiten Schlittengehäuses 172 angeordnet
ist und erstreckt sich zwischen einem oberen Schlittenelement 188 und
einem unteren Schlittenelement 190. Ein zweites aufrechtes
Wandelement 194 verbindet das obere Schlittenelement 188 und
das untere Schlittenelement 190.
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Das
Wiegenelement 52 hat eine längsverlaufende Axialöffnung 176,
die sich von dem ersten Ende 174 des Wiegenelementes 52 zur
Antriebsbefestigung 54 erstreckt. Diese Öffnung bildet
einen klaren unbehinderten Zugang zum Einsetzen und Entfernen einer
Trommelanordnung (siehe 3) innerhalb des Wiegenelementes 52.
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Unter
Bezugnahme auf die 11 und 12 werden
der erste Schlittenkuppler 178 und der zweite Schlittenkuppler 148 weiter
beschrieben.
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Das
Wiegenelement 52 umfaßt
eine zweite Abstützung 206,
die sich zwischen den aufrechten Wandelementen (192, 194)
am ersten Ende 174 des Wiegenelementes 52 erstreckt.
Bei einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung umfaßt
ein erster Schlittenkuppler 178 ein erstes Kupplungselement 208 und
ein zweites Kupplungselement 210. Die ersten und zweiten
Kupplungselemente (208, 210) erstrecken sich von
den aufrechten Wandelementen (190, 192) nach außen. Das
erste Kupplungselement 208 umfaßt eine erste Kupplungsfläche 212,
und das zweite Kupplungselement 210 umfaßt eine
zweite Kupplungsfläche 214.
Der erste Schlittenkuppler 178 bildet zur Aufnahme des
Schlittenkupplers 46 eine Öffnung um die Längsachse.
Bei einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung greifen die erste Kupplungsfläche 212 und die zweite
Kupplungsfläche 214 an
dem Axialkraft-Verbindungselement 96 des Trommelkupplers 60 an.
Alternativ greifen die erste Kupplungsfläche 212 und die zweite
Kupplungsfläche 214 an
dem Wärmeisolator 98 an.
Ein Paar von Stützzapfen 216 erstreckt sich
zwischen einer Rückenfläche des
ersten und zweiten Kupplungselementes (208, 210)
und den aufrechten Wandelementen (192, 194).
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Das
Wiegenelement 52 umfaßt
auch eine erste Abstützung 196,
die sich zwischen den aufrechten Wandelementen (192, 194)
und der Antriebsbefestigung 54 erstreckt. Die erste Abstützung 196 ist
T-förmig. Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfaßt
der zweite Schlittenkuppler 148 ein erstes Kupplungselement 198 und
ein zweites Kupplungselement 200. Die ersten und zweiten
Kupplungselemente (198, 200) erstrecken sich von
einer Stützfläche 196 nach
oben und von den aufrechten Wandelementen (192, 194)
nach außen.
Der zweite Schlittenkuppler 148 bildet zur Aufnahme des
zweiten Trommelkupplers 60 eine Öffnung um die Längsachse.
Eine erste Kupplungsfläche 202 und
eine zweite Kupplungsfläche 204 greifen
an komplementären
Flächen
(153) des zweiten Trommelkupplers 60 an.
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Ein
erstes Trommelstützelement 218 ist
auf einer oberen Fläche
der zweiten Abstützung 206 ausgeformt.
Das erste Trommelstützelement 218 umfaßt einen
ersten aufrechten Steher 222 und einen zweiten aufrechten
Steher 224. Die Steher (222, 224) haben
eine Höhe
oberhalb der oberen Fläche
der zweiten Abstützung 206,
um an einer Außenfläche der
Trommelanordnung 30 anzugreifen, um den ersten Trommelkuppler 46 bezüglich des
ersten Schlittenkupplers 178 festzulegen.
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Ein
zweites Trommelstützelement 220 ist
auf einer oberen Fläche
der ersten Abstützung 196 geformt. Das
zweite Trommelstützelement 220 umfaßt einen
ersten aufrechten Steher 226 und einen zweiten aufrechten
Steher 228. Die Steher (226, 228) haben
eine Höhe
oberhalb der oberen Fläche
der zweiten Abstützung 196,
derart, daß sie
an einer Außenfläche der
Trommelanordnung 30 angreifen, um den zweiten Trommelkuppler 60 bezüglich des
zweiten Schlittenkupplers 148 festzulegen.
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Das
erste Trommelstützelement 218 und
das zweite Trommelstützelement 220 bilden
ein Trommelausrichtelement und richten axial die Trommelanordnung 30 aus,
wenn sie in dem Wiegenelement 52 angeordnet ist. Das Wiegenelement 52 kann
zusätzliche
Trommelstützelemente
aufweisen.
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Unter
Bezugnahme auf 13 werden das erste Ende 174 und
der erste Schlittenkuppler 178 des Wiegenelementes 52 beschrieben.
Eine Jochmontagefläche 230 erstreckt
sich zwischen dem ersten Schlittengehäuse 170 und dem zweiten
Schlittengehäuse 172.
Die Jochmontagefläche 230 umfaßt eine
Anzahl von Gewindebohrungen zur Aufnahme von Bolzen, um das Joch 50 an
dem Wiegenelement 52 festzulegen. Der erste aufrechte Steher 222 und
der zweite aufrechte Steher 224 sind in einem Abstand angeordnet,
um eine Außenfläche der
Trommelanordnung 30 sicher abzustützen. Die Querschnittsfläche der
ersten Kupplungsfläche 212 und
der zweiten Kupplungsfläche 214 werden
gewählt,
um die axiale Schlittenkraft des ersten Trommelkupplers 46 aufzunehmen
und zu verteilen. Der erste Trommelkuppler 46 paßt in die
erste Trommelkuppleröffnung,
die allgemein mit 232 bezeichnet ist.
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Unter
Bezugnahme auf 14 wird die Antriebsbefestigung 54 des
Wiegenelementes 52 weiter beschrieben. Die Antriebsbefestigung 54 umfaßt eine
Befestigungsfläche 234 zur
Aufnahme einer Antriebsanordnung 36. Eine Anzahl von Gewindebohrungen 236 ist
vorgesehen, um Bolzen zum Befestigen der Antriebsanordnung 36 der
Antriebsbefestigung 54 aufzunehmen. Eine Öffnung 238 ist
vorgesehen, um die Antriebsanordnung 36 mit einem Ende
einer Schnecke zu verbinden, die in einer Trommel montiert ist (nicht
gezeigt).
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Unter
Bezugnahme auf die 15, 16 und 17 wird
das Joch 50 weiter beschrieben. Das Joch 50 ist
rechteckig mit einer Vorderseite 240, einer Hinterseite 242,
einer linken Seite 244, einer rechten Seite 246,
einer Ober- und einer Unterseite. Das Joch 50 hat geeignete
Dicke, um der axialen Schlittenkraft standzuhalten. Das Joch 50 umfaßt eine
Anzahl von Öffnungen 248 zur
Aufnahme von Bolzen, um das Joch 50 an der Jochmontagefläche 230 des
Wiegenelementes 52 festzulegen. Die zentrale Axialbohrung 250 hat
zur Aufnahme der Trommelanordnung 30 einen ersten Durchmesser
und zur Aufnahme des Trommelkupplers 46 einen zweiten Durchmesser.
Die Kupplungsfläche
des Joches 50 greift an dem zweiten Axialkraft-Verbindungselement 150 an.
Bei einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die Kupplungsfläche ein Trommelsitz 252, der
zwischen dem ersten Durchmesser und dem zweiten Durchmesser ausgebildet
ist. Der Trommelsitz 254 hat eine Querschnittszone, um
der axialen Schlittenkraft standzuhalten und diese zu verteilen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der erste Schlittenkuppler 152 durch
das Joch 50 und den ersten Schlittenkuppler 178 des
Wiegenelementes 34 gebildet.
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Das
Joch 50 umfaßt
ein Paar von Jochträgern
(254, 258). Ein erster Jochträger 254 ist an einer
Seite des Joches 50 angeordnet. Ein zweiter Jochträger 258 ist
an einer anderen Seite des Joches 50 gegenüber dem
ersten Jochträger 254 angeordnet.
Die Jochträger
sind axial ausgerichtet. Der erste Jochträger 254 umfaßt eine
Stützfläche 256,
und der zweite Jochträger 258 umfaßt eine
Stützfläche 260.
Die Stützflächen (256, 260)
greifen an komplementären
Flächen
des ersten Schlittenbetätigers 56 und
des zweiten Schlittenbetätigers 58 an,
um das Joch 50 während
des Zusammenbaues der Schlittenanordnung 34 abzustützen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist das Joch eine Stahlplatte A36, und das Wiegenelement
ist aus A536 gegossen. Alternativ kann das Wiegenelement durch ein
Paar von Kupplern gebildet sein, die durch Spannstangen verbunden
sind.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der erste Schlittenkuppler mit dem zweiten Schlittenkuppler
durch eine Vielzahl von Spannstangen verbunden. Bei einem alternativen
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der erste Schlittenkuppler mit dem zweiten Schlittenkuppler
durch ein Rahmenelement verbunden.
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Die
Installation der Trommelanordnung 30 in der Schlittenanordnung 52 wird
unter Bezugnahme auf die 18 und 19 beschrieben.
Das Wiegenelement 52 ist auf dem Rahmen 28 der
Einspritzeinheit 14 zur Axialbewegung der Einspritzanordnung
bezüglich
dem Einspritzeinheitrahmen 28 (nicht gezeigt) montiert. Der
Schlittenbetätiger 42 ist
in dem Wiegenelement 52 montiert und mit einem stationären Element,
beispielsweise der stationären
Platte 16 der Spritzgießmaschine 10, verbunden.
Der Schlittenbetätiger 42 wird
betätigt, um
das Wiegenelement 52 von der stationären Platte 16 (siehe 18)
wegzubewegen. Das Joch 50 wird auf dem Schlittenbetätiger 42 von
dem ersten Ende 174 des Wiegenelementes 52 entfernt
angeordnet. Die Stützfläche 256 greift
an dem einen Betätiger
und die Stützfläche 260 an
dem anderen Betätiger
an.
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Die
Trommelanordnung 30 wird in die Öffnung des Wiegenelementes 34 abgesenkt.
Der erste Trommelkuppler 46 wird mit dem ersten Schlittenkuppler 178 ausgerichtet.
Der zweite Trommelkuppler 60 wird mit dem zweiten Schlittenkuppler 148 ausgerichtet.
Die Trommelanordnung 30 wird abgesenkt, bis die Trommelanordnung 30 an
dem ersten Trommelstützelement 218 und
an dem zweiten Trommelstützelement 200 angreift.
Die Trommelstützelemente
(218, 200) richten die Trommelanordnung 30 in
dem Wiegenelement 34 aus.
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Eine
rechteckige Halteplatte 262 (siehe 19) greift
an der Stützfläche 155 des
zweiten Trommelkupplers 60 an, um die Trommelanordnung 30 vertikal
in dem Wiegenelement 52 zu halten. Die Platte 262 wird durch
konventionelle Bolzen an dem ersten und zweiten Kupplungselement
(200, 198) befestigt. Eine untere Fläche der
Platte 262 greift an der Stützfläche 155 an und gestattet
eine Axialbewegung der Trommelanordnung 30 in der Schlittenanordnung 34.
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Das
Joch 50 wird gegen das erste Ende 174 des Wiegenelementes 52 bewegt
und an dem ersten Ende 174 des Wiegenelementes 52 durch
eine Anzahl von Bolzen festgelegt. Eine Anzahl von Ausrichtstiften und Öffnungen
sind zwischen dem Joch 50 und der Jochmon tagefläche 230 vorgesehen,
um das Joch 50 in der Wiegenanordnung 34 auszurichten.
Der erste Trommelkuppler 46 wird effektiv festgelegt und
an der Schlittenanordnung festgeklemmt. Die hin- und hergehende
Schnecke (die innerhalb der Axialbohrung der Trommelanordnung angeordnet
ist) wird dann mit der Antriebsanordnung 36 verbunden.
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Der
Fachmann versteht, daß das
Entfernen der Trommelanordnung 30 aus der Schlittenanordnung 52 der
Umkehrvorgang zur Montage ist.
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Unter
Bezugnahme auf 20 sind die Trommelanordnung 30 und
der zweite Trommelkuppler 60 in der Schlittenanordnung 34 montiert
gezeigt, und zwar in der Draufsicht, ohne das Joch 50.
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Der
zweite Trommelkuppler 60 greift an dem zweiten Schlittenkuppler 148 an
und hält
den zweiten Trommelteil 48 der Trommelanordnung 30 an
dem Wiegenelement 52. Der zweite Trommelkuppler 60 und
der zweite Schlittenkuppler 148 verhindern, daß die Trommelanordnung 30 während des
Drehbetriebes der Schnecke um die Längsachse dreht (nicht gezeigt).
Der zweite Trommelkuppler 60 und der zweite Schlittenkuppler 148 gestatten
eine axiale Längsbewegung
des zweiten Trommelteiles 48, wodurch der zweite Trommelteil
wirksam von Axialkräften
isoliert wird.
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Unter
Bezugnahme auf 21 ist eine Teilansicht der
Trommelanordnung 30 gezeigt, die in der Schlittenanordnung 34 montiert
ist, wie ein Teilquerschnitt nach der Linie BB in 2 zeigt.
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Die
Trommelanordnung 30 ist in der Schlittenanordnung 34 angeordnet
und festgelegt. Bei einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung greifen der Wärmeisolator
und das erste Axialkraft-Verbindungselement 96 an einer
Fläche
des ersten Schlittenkupplers 152 an. Ein ringförmiges Axialkraft-Verbindungselement 150 ist
auf einer anderen Seite des Kupplers 46 angeordnet. Eine
Wärmeisolatorfläche des
zweiten Axialkraft-Verbindungselementes 150 greift an der
Innenfläche
(Trommelsitz) des Joches 50 an. Das Joch 50 ist
an der Vorderseite der Schlittenanordnung 34 angeordnet.
Das Joch 50 ist an einem Vorderabschnitt der Schlittenanordnung 34 angebolzt,
um den ersten Trommelkuppler 46 sicher festzuklemmen.
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Die
Klemmkraft zum Festlegen der Trommelanordnung 30 an der
Schlittenanordnung 34 wird zwischen dem Joch 50 und
der Schlittenanordnung 34 bereitgestellt. Die Klemmkraft
ist durch das zweite Axialkraft-Verbindungselement 150 (einschließlich eines
Wärmeisolators), den
ersten Trommelkuppler 46 und das erste Axialkraft-Verbindungselement 96 (einschließlich eines
Wärmeisolators)
gerichtet.
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Im
Betrieb gibt es zwei verschiedene Anwendungen, bei denen die axiale
Schlittenkraft durch den Trommelkuppler 46 gerichtet wird.
Wenn die Düse 62 eine
Zapfenspitze 88 (siehe 5) aufweist,
hat das Joch einen ersten Schlittenanschlag 156 und einen
zweiten Schlittenanschlag 158 (alternativ als einziger Schlittenanschlag).
Der erste und der zweite Anschlag sind durch Bolzen an der Vorderseite
des Joches 50 montiert. Der erste und der zweite Anschlag
erstrecken sich von der Vorderseite 240 des Joches 50 nach
außen,
um an einer Oberfläche
der stationären
Platte anzugreifen. Die Länge
des ersten und zweiten Anschlages ist derart, daß sie einen Eintritt einer
Länge der
Zapfenspitze 88 in die Einlaufbuchse gestatten. Der Betrieb des
Schlittenbetätigers 42 bewegt
die Schlittenanordnung 34 und die Trommelanordnung 30 gegen
die stationäre
Platte 16 (siehe 1), bis
der erste und zweite Anschlag an der stationären Platte 16 angreifen
und eine weitere Vorwärtsbewegung
verhindern. Der Schlittenbetätiger 42 wird
weiter betätigt,
um die axiale Schlittenkraft zu erzeugen. Die axiale Schlittenkraft
wird durch den ersten Schlittenbetätiger 56 und den zweiten
Schlittenbetätiger 58 auf
die Schlittenanordnung 34 gerichtet. Die Schlittenanordnung 34 richtet
ferner die axiale Schlittenkraft durch den ersten Schlittenkuppler 152 zu
dem ersten Axialkraft-Verbindungselement 96, dem ersten
Trommelkuppler 46, dem zweiten Axialkraft-Verbindungselement 150,
dem Joch 50 und den ersten und zweiten Anschlägen. Dies
isoliert beide Trommelteile 44 und 48 von der
axialen Schlittenkraft.
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Unter
Bezugnahme auf 22 wird die axiale Einspritzkraft
beschrieben. Während
der Einspritzphase wird der Schneckentranslationsantrieb 38 betätigt, um
die Schnecke in der Trommelanordnung 30 vorwärtszubewegen.
Die Einspritzkraft wird von dem Translationsantrieb 38 auf
den hin- und hergehenden Schneckenkörper 164 und auf die
Materialschmelze übertragen,
die an der Vorderseite der hin- und hergehenden Schnecke angeordnet
ist. Eine Reaktionseinspritzkraft wird durch den Akkumulator 64 auf
den Trommelkuppler 46 (einschließlich der Verbindungselemente),
auf den ersten Schlittenkuppler 152, auf die ersten und
zweiten Schlittenbetätigergehäuse (170, 172),
auf die Antriebsbefestigung 54 und auf die Schneckentranslationsantriebsanordnung 30 zurückübertragen.
Der zweite Trommelteil ist von der axialen Reaktionseinspritzkraft
isoliert.
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Unter
Bezugnahme auf 23 ist ersichtlich, daß die Düse 62 eine
halbkugelförmige
Spitze 90 aufweist (siehe 6), und
daß der
erste Anschlag 156 und der zweite Anschlag 158 nicht
erforderlich sind. Der Betrieb des Schlittenbetätigers 42 bewegt die
Schlittenanordnung 34 und die Trommelanordnung 30 gegen
die stationäre
Platte 16, und die halbkugelförmige Spitze 90 greift
in die Einlaufbuchse ein. Der Schlittenbetätiger 42 wird weiter
betätigt,
um die axiale Schlittenkraft zu erzeugen. Die axiale Schlittenkraft
ist durch den ersten Schlittenbetätiger 56 und den zweiten
Schlittenbetätiger 58 auf
die Schlittenanordnung 34 gerichtet. Die Schlittenanordnung 34 richtet
ferner die axiale Schlittenkraft durch den ersten Schlittenkuppler 152 auf
das erste Axialkraft-Verbindungselement 96, den ersten
Trommelkuppler 46, den Akkumulator 64 und die
Düse 62.
Der erste Trommelteil verteilt die axiale Schlittenkraft, und der
zweite Trommelteil ist von der axialen Schlittenkraft isoliert.
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Unter
Bezugnahme auf 24 wird die axiale Einspritzkraft
beschrieben. Während
der Einspritzphase wird der Schneckentranslationsantrieb 38 betätigt, um
die Schnecke in der Trommelanordnung 30 vorwärtszubewegen.
Eine Einspritzkraft wird vom Translationsantrieb 38 auf
den hin- und hergehenden Schneckenkörper 164 und auf die
Materialschmelze übertragen,
die vor der hin- und hergehenden Schnecke angeordnet ist. Eine erste
Reaktionseinspritzkraft wird durch den Akkumulator 64 auf
den ersten Trommelkuppler 46 (einschließlich der Verbindungselemente),
auf den ersten Schlittenkuppler 152, auf die ersten und
zweiten Schlittenbetätigergehäuse (170, 172),
auf die Antriebsbefestigung 54 und auf die Schneckentranslationsantriebsanordnung 30 zurückgerichtet.
Eine zweite Reaktionseinspritzkraft wird durch die Düse 62 auf
den Akkumulator 64, auf den ersten Schlittenkuppler 46 (einschließlich der
Verbindungselemente), auf den ersten Schlittenkuppler 152,
auf die ersten und zweiten Schlittenbetätigergehäuse (170, 172),
auf die Antriebsbefestigung 54 und auf die Schneckentranslationsantriebsanordnung 30 zurückgerichtet.
Der zweite Trommelteil ist von der axialen Reaktionseinspritzkraft
isoliert.
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Unter
Bezugnahme auf die 25 und 26 wird
der Betrieb der Schnecke in einer Trommelanordnung beschrieben.
Die Trommelanordnung umfaßt
die Düse 62,
den Akkumulator 64, den ersten Trommelkuppler 46,
den zweiten Trommelteil 48 und den zweiten Trommelkuppler 60,
der in der Schlittenanordnung 34, wie vorstehend beschrieben,
festgelegt und gehalten ist. Eine Schnecke ist innerhalb der Axialbohrung
des Akkumulators und des zweiten Trommelteiles angeordnet. Die Schnecke
umfaßt
eine Schneckenspitze 160, ein Rückschlagventil 162 und
einen hin- und hergehenden Schneckenkörper 164. Die Schnecke
ist zwischen einer Einspritzposition (siehe 13) und
einer maximalen Schußposition
(siehe 14) hin- und herbewegbar.
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Im
Betrieb beginnt die Schnecke an der Einspritzposition. Einsatzmaterial
tritt in die Axialbohrung der Trommelanordnung durch die Zuführöffnung ein.
Das Material ist geschmolzen und wird entlang des Schneckenkörpers 164 gegen
die Schneckenspitze 160 vorwärtsgefördert. Ein Materialschuß entwickelt
sich vor der Schneckenspitze 160 in der Sammelzone des Akkumulators 64,
wobei die Schnecke sich nach hinten bewegt, bis ein entsprechendes
Schußvolumen
in der Sammelzone aufgenommen worden ist. Dann wird die Schnecke vorwärtsbewegt
und spritzt den Schmelzenschuß in
eine Form. Das Rückschlagventil 162 gestattet
der Schmelze, sich vorwärtszubewegen,
aber nicht zur Hinterseite des Rückschlagventils.
Im Betrieb bewegt sich das Rückschlagventil
nur innerhalb der Axialbohrung des Akkumulators 64 hin
und her.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird die Trommelanordnung durch eine einzige einheitliche
Konstruktion gebildet. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Trommelanordnung
ein erster Abschnitt, der mit einem zweiten Abschnitt verbunden
ist. Bei einer anderen Ausführungsform
ist der erste Abschnitt eine Düse,
die mit einem Akkumulator verbunden ist. Bei einer anderen Ausführungsform
ist der erste Abschnitt die Düse,
die mit einem Trommelkopf verbunden ist, der seinerseits mit einem
Akkumulator verbunden ist.
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Es
ist dem Fachmann klar, daß die
Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist,
die lediglich beste Ausführungsformender
Erfindung darstellen und die Modifikationen hinsichtlich Form, Größe, Anordnung
der Teile und Betriebsdetails unterliegen können. Die Erfindung soll alle
derartige Modifikationen umfassen, die innerhalb des durch die Ansprüche definierten
Schutzbereiches liegen.