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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Thermoplastharzspritzgußmaschine und insbesondere
auf eine Thermoplastharzspritzgußmaschine, die eine Plastiziereinheit
und eine Einspritzeinheit, die unabhängig voneinander vorgesehen
sind, umfaßt.
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Eine Schraubenvorplastizierspritzgußmaschine
ist als eine herkömmliche
Spritzgußmaschine bekannt,
die eine Plastiziereinheit zum Plastizieren eines Thermoplastharzes
und eine Einspritzeinheit zum Einspritzen des plastizierten Harzes
in eine Form, die unabhängig
voneinander vorgesehen sind, umfaßt. Vor dem Einspritzkolben
der Einspritzeinheit ist zur Aufbewahrung eines Harzes in einer
Menge, die der Einspritzmenge des Harzes pro Spritzvorgang entspricht,
eine Kammer gebildet, die als Reservoir bezeichnet wird. Das in
der Plastiziereinheit plastizierte Harz wird der Kammer zugeführt und durch
Bewegen des Einspritzkolbens nach vorne in die Form eingespritzt.
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Bei einer derartigen herkömmlichen
Spritzgußmaschine
umfaßt
der Gußzyklus
die Prozesse des Einspritzens, Verweilens, Abkühlens, Öffnens und Schließens der
Form, die in dieser Reihenfolge wiederholt werden, wie aus dem Gußzyklus
einer in 1 abgebildeten
herkömmlichen
Spritzgußmaschine
ersichtlich ist. Während
der Prozesse des Einspritzens, Verweilens sowie Öffnens und Schließens der
Form wird die Plastiziereinheit angehalten. Die Schraube der Plastiziereinheit
wird gleichzeitig zu dem Zeitpunkt, an dem der Abkühlungsprozeß gestartet
wird, angetrieben, um das Harz zu plastizieren und das plastizierte
Harz dem Reservoir zuzuführen (zugemessen).
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Mit Zeitüberschuß wird eine verbrauchte Zeit bezeichnet,
bis das Öffnen
und Schließen
der Form nach dem Abkühlen
wieder gestartet wird, und ist vorgesehen, um den Gußzyklus zu
stabilisieren. Der Zeitraum des Zeitüberschusses wird in Abhängigkeit von
der Einspritzmenge eines Harzes pro Spritzvorgang geändert.
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Wie oben beschrieben wurde, wird
bei dem herkömmlichen
Spritzgießen
der Plastizierprozeß synchron
zu dem Zumeßprozeß in der
Einspritzeinheit und intermittierend während einer Reihe der Prozesse
durchgeführt,
die den Gußzyklus
bilden. Was ein Harz anbelangt, wie z. B. ein LCP (Flüssigkristallpolymer),
das geringe Schraubeneingriffnahmeeigenschaften aufweist, so beginnt
die Plastizierung erst kurz, nachdem die Schraube beginnt. Daher
ist die Plastizierungseffizienz des intermittierenden Antreibens
sehr niedrig. Folglich ist für
die Plastizierung ein langer Zeitraum erforderlich. Dies bewirkt
die Verlängerung
des Gußzyklus.
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Die WO 97/11829 A beschreibt eine
Spritzgußmaschine
mit einem Ladezylinder, die eine Plastifizierschraube aufweist,
die in einem Plastifizierzylinder angeordnet ist, der über eine
Verbindung mit einem Einspritzzylinder verbunden ist. Es ist ein
Ladezylinder vorgesehen, der einen Kolben aufweist, der ebenfalls
direkt mit einem Ausgang eines Plastifizierzylinders verbunden ist.
Die Plastifizierschraube wird fortlaufend mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten betrieben, und die während des Einspritzprozesses
erzeugte plastische Masse wird in den Ladezylinder transportiert
und von demselben dem Einspritzzylinder zugeführt.
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Die
DE 197 18 174 A1 beschreibt eine Anordnung
zum Spritzgießen,
die eine Spritzgußanordnung,
eine Plastifiziereinheit und ein vertikal angeordnetes Speicherungselement
aufweist, das während
eines Einspritzschritts das durch das fortlaufend betriebene Plastifizierelement
erzeugte Material empfängt.
Das Speicherungselement ist mit einer Verbindung zwischen dem Plastifizierelement
und dem Einspritzelement verbunden.
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Die
DE 197 15 229 A1 beschreibt eine Anordnung,
die ein integriertes Speicherungselement vorsieht, das zwischen
dem Ausgang einer Plastifiziereinheit und dem Eingang einer Einspritzeinheit angeordnet
ist. Die Funktionalität
des Speicherungselements ist derart, daß dasselbe einen Abschnitt
mit einem kleineren Durchmesser als ein Durchmesser des Zylinders
der Plastiziereinheit aufweist, so daß für den Fall, daß das Ventil,
das die Plastiziereinheit und die Einspritzeinheit verbindet, geschlossen
ist, das fortlaufend erzeugte Harzmaterial durch das Speicherungselement
hindurch zugeführt
wird, was aufgrund des kleineren Durchmessers bewirkt, daß das ausdehnbare
Speicherungselement sich ausdehnt, um somit das während des
Einspritzschritts produzierte Material unterzubringen.
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Die
DE 11 42 229 A beschreibt eine Spritzgußmaschine,
die ein Einspritzelement, ein Plastifizierelement und einen Sammelraum
zum Empfangen oder Sammeln des plastifizierten Materials während des
Einspritzschritts aufweist.
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Die FR 155 319 A bezieht sich auf
eine Spritzgußmaschine,
die ein Einspritzelement mit einer Einspritzkammer umfaßt, die
das einzuspritzende Material umfaßt. Ferner ist ein Plastifizierelement angeordnet,
das der Einspritzkammer das Harzmaterial bereitstellt. Ein Kolben,
der die Schraube der Plastifiziereinheit hält, ist sowohl um eine Längsachse
der Plastifiziervorrichtung drehbar, als auch entlang dieser Achse
beweglich.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Thermoplastharzeinspritzmaschine zu schaffen, die
eine verbesserte Plastiziereffizienz, einen verkürzten Gußzyklus aufweist und eine verbesserte
Gußqualität liefert.
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Diese Aufgabe wird durch eine Thermoplastharzeinspritzmaschine
gemäß Anspruch
1 oder 8 gelöst.
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Gemäß eines ersten Aspekts der
vorliegenden Erfindung ist eine Spritzgußmaschine vorgesehen, die eine
Plastiziereinheit zum Plastizieren eines Thermoplastharzes, eine
Einspritzeinheit, die über einen
Verbindungsdurchlaß mit
der Plastiziereinheit verbunden ist, um das plastizierte Harz in
eine Form einzuspritzen, und eine Puffereinheit aufweist, die in dem
Verbindungsdurchlaß vorgesehen
ist, um das in der Plastiziereinheit plastizierte Harz in einer
Menge aufzubewahren, die mindestens der Einspritzmenge des Harzes
pro Spritzvorgang entspricht, und um das Harz in die Einspritzeinheit
zuzuführen.
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Gemäß eines zweiten Aspekts der
vorliegenden Erfindung ist eine Thermoplastharzspritzgußmaschine
vorgesehen, die eine Plastiziereinheit zum Plastizieren eines Thermoplastharzes
und eine Einspritzeinheit aufweist, die über einen Verbindungsdurchlaß mit der
Plastiziereinheit verbunden ist, um das plastizierte Harz in eine
Form einzuspritzen, wobei die Plastiziereinheit einen Zylinder,
eine Schraube, die in dem Zylinder drehbar und beweglich in der Achsenrichtung
ist, eine Einrichtung zum rotationsmäßigen Drehen der Schraube,
eine Pufferkammer, die durch den oberen Abschnitt der Schraube und den
Zylinder definiert ist, um das plastizierte Harz in einer Menge
aufzubewahren, die mindestens der Einspritzmenge des Harzes pro
Spritzvorgang entspricht, und eine Einrichtung zum Versorgen der Schraube
mit Energie nach vorne in der Achsenrichtung, um das Harz in der
Pufferkammer in die Einspritzeinheit zuzuführen, aufweist.
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Das in der Plastiziereinheit plastizierte
Harz wird durch den Verbindungsdurchlaß hindurch der Einspritzeinheit
zugeführt.
Das Harz kann jedoch nicht zugeführt
werden, während
das Einspritzen und das Verweilen durchgeführt werden. Gemäß des ersten
Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die Puffereinheit in dem
Verbindungsdurchlaß,
der die Plastizier- und Einspritzeinheit miteinander verbindet,
vorgesehen. Das plastizierte Harz wird vorübergehend in der Puffereinheit
aufbewahrt. Wenn dann das Zumessen durchge führt wird, wird das aufbewahrte Harz
in die Einspritzeinheit zugeführt.
Wie in dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aus 1 ersichtlich,
kann die Plastiziereinheit unabhängig
von der Bewegung der jeweiligen Teile des Gußzyklus fortlaufend angetrieben
werden. Daher kann selbst bei einem Harz mit geringen Eingriffnahmeeigenschaften,
wie z. B. LCP oder dergleichen, die Plastiziereffizienz verbessert
werden. Folglich kann der Gußzyklus
im Vergleich zu der herkömmlichen Spritzgußmaschine
erheblich reduziert werden.
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Zum Zweck einer Verbesserung der
Produktionseffizienz des Spritzgießens stehen zwei Verfahren
zur Verfügung.
Bei dem einen Verfahren wird die Anzahl von Gußprodukten pro Spritzvorgang
erhöht und
bei dem anderen wird der Gußzyklus
verkürzt. Bei
dem herkömmlichen
Spritzgießen
ist die Verkürzung
des Gußzyklus
nur beschränkt
möglich.
Dementsprechend bestand die vorherrschende Vorgehensweise bislang
darin, daß die
Anzahl von Gußprodukten
pro Spritzvorgang erhöht
wird, daß also
für die
Verbesserung der Produktionseffizienz große Formen verwendet werden.
Das Problem bei diesem Verfahren besteht jedoch darin, daß die Stückkosten der
Produkte, da die Wertminderungskosten der Form hoch sind, besonders
bei der Produktion einer Vielfalt von Produkten in kleinen Stückzahlen,
die in den letzten Jahren zunehmend eingesetzt wurde, hoch werden.
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Andererseits kann in dem Fall, daß eine Spritzgußmaschine
mit einem verkürzten
Gußzyklus, wie
z. B. die Spritzgußmaschine
der vorliegenden Erfindung, eingesetzt wird, eine derartige hohe
Produktionseffizienz, wie sie mit der einer großen Form vergleichbar ist,
sogar für
eine kleine Form gesichert werden. Dementsprechend kann im Vergleich
zu dem herkömmlichen
Produktionssystem bezüglich der
Formwertminderungskosten eine erhebliche Kosteneinsparung erzielt
werden. Ferner wird die erforderliche Formklemmkraft verringert,
da die kleine Form eingesetzt wird, deren Anzahl von Gußprodukten
pro Spritzvorgang klein ist. Folglich kann, vorzugsweise, die Größe des Formklemmechanismus und
der Spritzgußmaschine
selbst reduziert werden, und darüber
hinaus kann die Spritzgußmaschine selbst
kostengünstig
gebildet werden.
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Bei der Thermoplastharzspritzgußmaschine gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Puffereinheit vorzugsweise
einen Füllraum
zum Aufbewahren eines plastizierten Harzes, einen Kolben, der derart
in dem Füllraum
angeordnet ist, daß er
in dem Füllraum
nach vorne und nach hinten bewegt werden kann, und eine Einrichtung
zur Energieversorgung des Kolbens in der Harzextrusionsrichtung
auf. Der Harzdruck in dem Füllraum
kann durch Verwendung der Energieversorgungskraft der Energieversorgungseinrichtung
gesteuert werden.
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Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung
ist die Puffereinheit in dem Verbindungsdurchlaß vorgesehen. Andererseits,
gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist die Puffereinheit in der
Plastiziereinheit enthalten. Das heißt, daß die Puffereinheit in der
Einheit zum Plastizieren eines Thermoplastharzes enthalten ist.
Insbesondere weist die Spritzgußmaschine
eine Plastiziereinheit zum Plastizieren eines Thermoplastharzes und
eine Einspritzeinheit auf, die über
einen Verbindungsdurchlaß mit
der Plastiziereinheit verbunden ist, um das plastizierte Harz in
eine Form einzuspritzen, wobei die Plastiziereinheit einen Zylinder,
eine Schraube, die in dem Zylinder drehbar und beweglich in der
Achsenrichtung ist, eine Einrichtung zum rotationsmäßigen Drehen
der Schraube, eine Pufferkammer, die durch den oberen Abschnitt
der Schraube und den Zylinder definiert wird, um das plastizierte Harz
in einer Menge aufzubewahren, die mindestens der Einspritzmenge
des Harzes pro Spritzvorgang entspricht, und eine Einrichtung zum
Versorgen der Schraube mit Energie nach vorne in der Achsenrichtung,
um das Harz in der Pufferkammer in die Einspritzeinheit zuzuführen, aufweist.
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In diesem Fall, zusätzlich zu
den Vorteilen der Spritzgußmaschine
gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung, kann die Größe der Maschine reduziert werden,
da die Puffereinheit mit der Plastiziereinheit integriert werden
kann, und es wird außerdem
die Verschlechterung des Harzes unterbunden, da das früher plastizierte
Harz früher
der Einspritzeinheit zugeführt
wird, d. h. in der Reihenfolge der Plastizierung, ohne daß das plastizierte
Harz in der Pufferkammer zurückgehalten
wird.
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Als Energieversorgungseinrichtung
kann eine Feder eingesetzt werden. Es kann auch ein Fluiddruckzylinder
(pneumatisch oder hydraulisch) verwendet werden. Ferner steht eine
elektrische Betätigungsvorrichtung
zur Verfügung.
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Wenn die Feder eingesetzt wird, kann
die Puffereinheit vereinfacht und darüber hinaus die Aufbewahrungs-
und Zuführoperation
der Puffereinheit automatisch durchgeführt werden, ohne daß eine zusätzliche
Steuerung nötig
ist.
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Wenn der Fluiddruckzylinder verwendet
wird, kann die Harzextrudierkraft des Kolbens oder der Schraube
wie erwünscht
gesteuert werden. Zusätzlich
kann bei dem Zumeßprozeß der Zumeßzeitraum durch
rasches Betreiben des Fluiddruckzylinders, um das Harz mit hoher
Geschwindigkeit in die Einspritzeinheit zuzuführen, verkürzt werden.
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Wenn die elektrische Betätigungsvorrichtung verwendet
wird, kann die Harzextrudierkraft wie erwünscht gesteuert und darüber hinaus
die Bewegungsvariable des Kolbens oder der Schraube mit hoher Präzision gesteuert
werden. Als elektrische Betätigungsvorrichtung
kann ein Linearmotor, eine Kombination aus einem Motor und einem
Kugelspindelmechanismus oder dergleichen eingesetzt werden.
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Wenn der Fluiddruckzylinder als Energieversorgungseinrichtung
verwendet wird, wird vorzugsweise ein konstanter Fluiddruck von
einer Fluiddruckquelle zu dem Fluiddruckzy linder übertragen.
Dadurch kann die Extrudierkraft für das aus der Puffereinheit
extrudierte Harz konstant gemacht werden, ohne daß eine zusätzliche
Einstellung nötig
wäre. Das
heißt,
daß der
Harzdruck in dem Reservoir konstant gemacht werden kann. Folglich
können
Qualitätsdispersionen
der Gußprodukte
unterbunden werden.
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Vorzugsweise weist die Spritzgußmaschine ferner
einen Drucksensor zum Erfassen eines Harzdrucks in dem Füllraum und
eine Harzdrucksteuereinrichtung zur Steuerung der Energieversorgungseinrichtung
entsprechend des durch den Drucksensor erfaßten Wertes auf, so daß der Harzdruck
im wesentlichen konstant gehalten wird. In diesem Fall kann der
Extrudierdruck für
das aus der Puffereinheit zu extrudierende Harz durch ein rückkopplungsmäßiges Steuern
des Fluiddruckzylinders oder der elektrischen Betätigungsvorrichtung
entsprechend des durch den Drucksensor erfaßten Wertes konstant gemacht
werden.
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Vorzugsweise weist die Spritzgußmaschine ferner
einen Positionserfassungssensor zur Erfassung einer Verschiebung
des Kolbens und eine Plastizierungssteuereinrichtung zur Steuerung
der Plastiziereinheit entsprechend der Verschiebung auf. In diesem
Fall wird die Menge des in dem Füllraum
aufbewahrten Harzes auf der Basis des durch den Positionserfassungssensor
erfaßten
Wertes berechnet, und die Plastiziereinheit kann derart gesteuert
werden, daß verhindert
wird, daß die
Harzmenge die Obergrenze der Harzmenge, die in dem Füllraum aufbewahrt
werden kann, übersteigt.
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Vorzugsweise wird die Struktur der
Spritzgußmaschine,
die ferner den Drucksensor und die Harzdrucksteuereinrichtung aufweist,
für die
Spritzgußmaschine
gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet. Des weiteren wird die Struktur
der Spritzgußmaschine,
die ferner den Positionserfassungssensor und die Plastizierungssteuereinrichtung
aufweist, für
die Spritzgußmaschine
gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet. In diesen Fällen kann
die gleiche Operation bzw. die gleichen Vorteile wie die der oben
beschriebenen Strukturen erreicht werden.
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Die Plastiziereinheit kann durch
ein beliebiges Antriebssystem angetrieben werden. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird es jedoch bevorzugt, daß die Plastiziereinheit die
Plastizierung des Harzes während
des gesamten Zeitraums des Gußzyklus fortlaufend
ausführt.
Dadurch kann sogar ein Harz mit geringen Eingriffnahmeeigenschaften,
wie z. B. LCP, effizient plastiziert werden. In diesem Fall wird die
Plastiziereinheit fortlaufend angetrieben, wohingegen die Einspritzeinheit
intermittierend betrieben wird. Dementsprechend wird zwischen denselben eine
Pulsation erzeugt. Da jedoch die Pulsation durch die Puffereinheit
absorbiert wird, kann die Einspritzung mit hoher Stabilität durchgeführt werden.
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1 ist
eine Darstellung, die einen herkömmlichen
Gußzyklus
mit dem der vorliegenden Erfindung vergleicht;
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2 ist
ein Querschnitt einer Spritzgußmaschine
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
ein schematischer Querschnitt einer Spritzgußmaschine gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
ein schematischer Querschnitt einer Spritzgußmaschine gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
ein schematischer Querschnitt einer Spritzgußmaschine gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
ein schematischer Querschnitt einer Spritzgußmaschine gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
ein schematischer Querschnitt einer Spritzgußmaschine gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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8 ist
ein schematischer Querschnitt einer Spritzgußmaschine gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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9 ist
ein schematischer Querschnitt einer Spritzgußmaschine gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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10 ist
ein schematischer Querschnitt einer Spritzgußmaschine gemäß einem
neunten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
eine Schraubenvorplastizierspritzgußmaschine gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Ein Einspritzzylinder 1 ist
eine Komponente einer Einspritzeinheit A, ein Plastizierzylinder 2 die
einer Plastiziereinheit B. Der Plastizierzylinder 2 ist
mit der oberen Seite des Einspritzzylinders 1 verbunden.
Diese Zylinder 1 und 2 werden mit einem Heizer
(nicht dargestellt) auf eine vorbestimmte Harzschmelztemperatur erwärmt.
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Im Inneren des Einspritzzylinders 1 ist
ein Einspritzkolben 3 bewegbar in der Achsenrichtung angeordnet.
Ein Reservoir 4 zum Aufbewahren einer Menge eines Harzes,
die der Einspritzmenge des Harzes pro Spritzvorgang entspricht,
ist zwischen dem vorderen Ende des Kolbens 3 und dem Zylinder 1 vorgesehen.
In dem hinteren Teil des Einspritzzylinders 1 ist eine
allgemein bekannte Einspritzantriebseinheit (nicht dargestellt)
zum Hin- und Herbewegen des Einspritzkolbens 3 vorgesehen.
Eine auf die Angußbuchse
(nicht dargestellt) der Form passende Düse 5 ist an dem vorderen
Ende des Einspritzzylinders 1 vorgesehen.
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Das Innere des Plastizierzylinders 2 ist
mit einer drehbaren Plastizierschraube 6 ausgestattet. Ein
Fülltrichter 7 ist
mit der oberen Seite des Plastizierzylinders 2 verbunden.
Ein Harzmaterial wird durch den Fülltrichter 7 hindurch
in den Zylinder 2 geliefert und geschmolzen, und gleichzeitig
mit der Schraube 6 durchgeknetet. In dem hinteren Teil
des Plastizierzylinders 2 ist eine Hülse 8 vorgesehen,
und ein Schraubenantriebsmotor 9 ist an der Rückseite der
Hülse 8 befestigt.
Die Drehwelle 10 des Motors 9 ist über eine
Verbindungseinrichtung 11 mit der Plastizierschraube 6 verbunden.
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Das Reservoir 4 des Einspritzzylinders 1 und das
Innere des Plastizierzylinders 2 stehen über einen
Verbindungsdurchlaß 12 miteinander
in kommunikativer Verbindung. In dem Abschnitt des Verbindungsdurchlasses 12,
der dem Reservoir 4 zugewandt ist, ist ein Rückschlagventil 13 vorgesehen,
um zu verhindern, daß das
Harz in dem Reservoir 4 nach hinten in den Plastizierzylinder 2 fließt. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird das Rückschlagventil 13 eingesetzt.
Es kann jedoch ein Schaltventil zum Schalten zweier Positionen eingesetzt
werden, wobei auf der einen der Verbindungsdurchlaß 12 und
das Reservoir 4 sich in dem Kommunikationszustand befinden
und auf der anderen das Reservoir 4 und die Düse 5 sich
in dem Kommunikationszustand befinden.
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Eine Puffereinheit C ist auf dem
Weg des Verbindungsdurchlasses 12 an einer Position desselben
angeordnet, die näher
an dem Plastizierzylinder 2 als das Rückschlagventil 13 ist.
Die Puffereinheit C weist einen Füllraum 15, der über ein
Verbindungsrohr 14 mit dem Plastizierzylinder 2 verbunden
ist, einen Kolben 16, der derart in den Füllraum 15 eingesetzt
ist, daß er
reziprok beweglich ist, und eine Feder 18 auf, die zwischen
dem Füllraum 15 und
einem Flansch 17 auf der Rückseite des Kolbens 16 vorgesehen
ist, um den Kolben 16 mit Energie nach vorne (in der Richtung,
in der ein Harz extrudiert wird) zu versorgen. Die Puffereinheit
C wird, zusammen mit der Einspritzeinheit A und der Plastiziereinheit
B, ebenfalls auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, um
ein Harz in dem geschmolzenen Zustand zu halten. Zwischen dem Füllraum 15 und
dem vorderen Ende des Kolbens 16 ist eine Pufferkammer 19 vorgesehen,
dessen Volumen mindestens der Einspritzmenge pro Spritzvorgang der
Einspritzeinheit A entspricht.
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Im folgenden wird die Operation der
Spritzgußmaschine,
welche die oben beschriebene Struktur aufweist, beschrieben.
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Zunächst wird die Schraube 6 mittels
des Motors 9 fortlaufend gedreht. Ein durch den Fülltrichter 7 hindurch
geliefertes Harzmaterial wird entlang der Spirale der Schraube 6 nach
vorne extrudiert und dabei geschmolzen. Während des Einspritz- und Verweilprozesses
ist das Rückschlagventil 13 geschlossen,
so daß das
in der Plastiziereinheit B plastizierte Harz nicht der Einspritzeinheit
A zugeführt
werden kann. Dementsprechend wird das Harz der Puffereinheit C zugeführt und
dort aufbewahrt.
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Nachdem der Verweilprozeß abgeschlossen ist,
wird der Zumeßprozeß gestartet.
Bei dem Zumeßprozeß wird der
Einspritzkolben 3 nach hinten bewegt, wobei der Druck in
dem Reservoir 4 reduziert wird, so daß das Rückschlagventil 13 geöffnet und
das in der Pufferkammer 19 aufbewahrte Harz über den
Verbindungsdurchlaß 12 in
das Reservoir 4 zugeführt
wird, wobei die Federkraft der Feder 18 ausgeübt wird.
Dadurch wird das Harz in einer Menge, die der Einspritzmenge pro
Spritzvorgang äquivalent
ist, in das Reservoir 4 plaziert.
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Zeitgleich mit dem Zumeßprozeß wird der Formabkühlprozeß durchgeführt. Daran
anschließend
wird das Öffnen
und Schließen
der Form ausgeführt.
Nachdem das Öffnen
und Schließen
der Form abgeschlossen ist, wird der Einspritzkolben 3 nach
vorne getrieben, so daß das
Harz durch die Düse 5 hindurch
in die Form eingespritzt wird (siehe den in 1 dargestellten Gußzyklus der Spritzgußmaschine
der vorliegenden Erfindung).
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Wie oben beschrieben, wird die Plastizierung während einer
Reihe der Prozesse des Einspritzens, Verweilens, Abkühlens (Zumessens)
und Öffnens und
Schließens
der Form, die den Gußzyklus
bilden, fortlaufend durchgeführt.
Insbesondere wird die Einspritzeinheit A intermittierend angetrieben,
wohingegen die Plastiziereinheit B fortlaufend angetrieben wird.
Folglich ist der Harzdruck in dem Verbindungsdurchlaß 12,
der die Plastiziereinheit B und die Einspritzeinheit A miteinander
verbindet, erheblich pulsiert. Da jedoch die Pulsation durch die
Puffereinheit C absorbiert wird, kann das Spritzgießen mit
hoher Stabilität
durchgeführt
werden.
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3 zeigt
eine Spritzgußmaschine
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Teile bei dem ersten und zweiten
Ausführungsbeispiel
sind durch die gleichen Bezugszeichen angegeben. Auf die Beschreibung der
Teile wird verzichtet.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Positionserfassungssensor 30 zum
Messen der Positionsvariablen eines Kolbens 16 zwischen
dem Füllraum 15 einer
Puffereinheit C und einem Flansch 17 angebracht. Die durch
den Positionserfassungssensor 30 erfaßte Positionsvariable des Kolbens 16 wird einer
Steuerung 31, wie z. B. einem Computer oder dergleichen,
zugeführt,
wo die Menge des in dem Füllraum 15 aufbewahrten
Harzes berechnet wird. Die Plastiziereinheit B wird auf der Basis
dieser Harzmenge gesteuert, wodurch die Plastizierungsharzmenge
gesteuert wird, um die Obergrenze der Harzmenge, die in dem Füllraum 15 aufbewahrt
werden kann, nicht zu überschreiten.
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4 zeigt
eine Spritzgußmaschine
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Teile bei dem ersten und
dritten Ausführungsbeispiel
sind durch die gleichen Bezugszeichen angegeben. Auf die Beschreibung
der Teile wird verzichtet.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel weist eine Puffereinheit
C die Struktur auf, bei der ein Kolben 16 über eine
Verbindungseinrichtung 40 mit der Kolbenstange 42 eines
Luftzylinders 41 verbunden ist, so daß der Harzdruck im wesentlichen
keinen Veränderungen
unterliegt, wenn das in dem Füllraum 15 aufbewahrte
Harzvolumen verändert
wird. Der Luftzylinder 41 selbst ist an dem Körper 46 der
Maschine befestigt. Da ein konstanter Luftdruck aus einer pneumatischen
Quelle 47 über
ein Regelventil 48 an den Luftzylinder 41 geliefert
wird, wird der Zylinder 41 ungeachtet der Position des
Kolbens 16 auf einer konstanten Energieversorgungskraft
gehalten. Das heißt,
daß der
Druck des in der Puffereinheit C aufbewahrten Harzes ungeachtet
der Volumenveränderung
im Inneren des Füllraums 15 stabilisiert
werden kann. Somit wird der Harzdruck in dem Reservoir 4 der
Einspritzeinheit A stabilisiert. Dementsprechend kann die Dichte
des einzuspritzenden Harzes konstant gemacht und auch Qualitätsdispersionen
der Gußprodukte
reduziert werden.
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Ferner ist ein Positionserfassungssensor 43 zur
Messung einer Verschiebung der Kolbenstange 42 an dem Luftzylinder 41 angebracht.
Mit diesem Positionserfassungssensor 43 wird die Positionsvariable
der Kolbenstange 42 erfaßt und einer Steuerung 44,
wie z. B. einem Computer oder dergleichen, zugeführt. In der Steuerung 44 wird
die Menge des in dem Füllraum 15 aufbewahrten
Harzes berechnet. Die Plastiziereinheit B wird auf der Basis des
berechneten Wertes gesteuert, wodurch die Menge des plastizierten
Harzes gesteuert werden kann, um die Obergrenze der Harzmenge, die
in dem Füllraum 15 aufbewahrt
werden kann, nicht zu überschreiten.
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Bei dem dritten Ausführungsbeispiel
wird ein konstanter Luftdruck an den Zylinder 41 geliefert.
Der an den Zylinder 41 gelieferte Luftdruck kann jedoch variabel
sein. Da der Extrusionsdruck des Zylinders 41 nach Wunsch
verändert
werden kann, kann der Zumeßprozeß in diesem
Fall verkürzt
werden, z. B. durch Zuführen
des Harzes von dem Zylinder 41 zu dem Reservoir in dem
Zumeßprozeß mit hoher
Geschwindigkeit.
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5 zeigt
eine Spritzgußmaschine
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Teile in dem ersten und
vierten Ausführungsbeispiel
sind durch die gleichen Bezugszeichen angegeben. Auf die Beschreibung
der Teile wird verzichtet.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Kolben 16 einer
Puffereinheit C über
eine Verbindungseinrichtung 50 mit der geradlinigen Welle 54 einer
geradlinigen Betätigungsvorrichtung 51 des
Motortyps verbunden. An dem Füllraum 15 ist
ein Drucksensor 52 zum Erfassen eines Harzdrucks in demselben
angebracht. Ein Erfassungssignal des Sensors 52 wird zu
einer Steuerung 53 übertragen.
Die Steuerung 53 gibt ein Steuersignal an die geradlinige
Betätigungsvorrichtung 51 aus.
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In diesem Fall wird der mit dem Drucksensor 52 erfaßte Harzdruck
in dem Füllraum 15 zu
der Steuerung 15 übertragen,
die die geradlinige Betätigungsvorrichtung 51 rückkopplungsmäßig steuert,
so daß der
Druckwert konstant wird. Somit kann der Druck des in dem Füllraum 15 aufbewahrten
Harzes mit hoher Präzision
stabilisiert werden. Ferner kann der Zumeßprozeß durch Betreiben der Betätigungsvorrichtung 51 mit
hoher Geschwindigkeit, wenn in dem Zumeßprozeß das geschmolzene Harz von
der Puffereinheit C einer Einspritzeinheit A zugeführt wird,
verkürzt
werden.
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6 zeigt
eine Spritzgußmaschine
gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Puffereinheit
in einer Plastiziereinheit B' enthalten.
Was die Plastiziereinheit B' anbelangt,
so ist in einem Plastizierzylinder 2 eine in der Achsenrichtung
drehbare und bewegliche Schraube 6' angeordnet. Die Schraube 6' und die Drehwelle 10 eines
Schraubenantriebsmotors 9 sind über eine Verbindungseinrichtung 11 miteinander
verbunden. Eine Hülse 8,
die in dem hinteren Teil des Zylinders 2 vorgesehen ist,
und der Körper
des Schraubenantriebsmotors 9 sind voneinander getrennt.
Eine Feder 20 zum Versorgen des Motors 9 mit Energie
nach vorne ist zwischen der Hülse 8 und
dem Körper
des Motors 9 eingefügt.
Das heißt,
daß die
Schraube 6' mittels
der Feder 20 mit Energie nach vorne (in der Richtung, in
der ein Harz extrudiert wird) versorgt wird. Wenn die Schraube 6' nach hinten
bewegt wird, wird eine Pufferkammer 21 zwischen dem vorderen
Ende der Schraube 6' und dem
Zylinder 2 gebildet, in der ein plastiziertes Harz in einer
Menge, die mindestens der Einspritzmenge pro Spritzvorgang entspricht,
aufbewahrt werden kann. 6 zeigt
den Zustand, in dem die Schraube 6' nach hinten bewegt wird.
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Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
wird der Motor 9 fortlaufend angetrieben, so daß ein durch den
Fülltrichter 7 hindurch
geliefertes Harz fortlaufend geschmolzen und plastiziert wird. Wenn
sich das Rückschlagventil 13 in
dem geschlossenen Zustand befindet, wird das mittels der Plastiziereinheit B' plastizierte Harz
in der Pufferkammer 21 aufbewahrt. Mit ansteigender Menge
des aufbewahrten Harzes wird die Schraube 6' nach hinten bewegt. Dann wird
die Feder 20 gezogen, um verlängert zu werden, so daß der Harzdruck
in der Pufferkammer 21 allmählich erhöht wird. Wenn der Kolben 3 der Plastiziereinheit
A zum Zweck des Zumeßprozesses nach
hinten bewegt wird, wird das Rückschlagventil 13 geöffnet und
das geschmolzene Harz in der Pufferkammer 21 in das Reservoir 4 zugeführt, wobei
die Federkraft der Feder 20 ausgeübt wird.
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In diesem Fall kann die Größe der Spritzgußmaschine
reduziert werden, da die Puffereinheit mit der Plastiziereinheit
B' integriert ist.
Des weiteren wird das in der Pufferkammer 21 plastizierte
Harz durch das vordere Ende der Pufferkammer 21 hindurch
fortschreitend in die Einspritzeinheit A zugeführt, und das plastizierte Harz
wird nicht lange in der Pufferkammer 21 zurückgehalten.
Dementsprechend wird charakteristischerweise die Verschlechterung des
Harzes reduziert.
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7 zeigt
eine Spritzgußmaschine
gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Positionserfassungssensor 30 zwischen
der Hülse 8 und dem
Schraubenantriebsmotor 9 des fünften Ausführungsbeispiels (6) angebracht, um die Veränderung
der Position einer Schraube 6' zu erfassen. Die erfaßte Positionsvariable
der Schraube 6' wird
zu einer Steuerung 31, wie z. B. einem Computer oder dergleichen, übertragen,
wo die Menge des in der Pufferkammer 21 aufbewahrten Harzes
berechnet wird. Durch Steuern des Motors 9 auf der Basis
der berechneten Harzmenge wird die Menge des plastizierten Harzes
gesteuert, um die Obergrenze der Harzmenge, die in einer Pufferkammer 21 aufbewahrt
werden kann, nicht zu überschreiten.
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8 zeigt
eine Spritzgußmaschine
gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Teile in dem fünften und
siebten Ausführungsbeispiel
sind durch die gleichen Bezugszeichen angegeben, und auf die Beschreibung der
Teile wird verzichtet.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die in 4 dargestellte Struktur
für das
fünfte
Ausführungsbeispiel
verwendet. Insbesondere wird ein Schraubenantriebsmotor 9 mittels
eines Motorbefestigungsrahmens 45 gehalten. Der Befestigungsrahmen 45 ist
mit der Kolbenstange 42 eines Luftzylinders 41 verbunden.
Der Luftzylinder 41 ist an dem Maschi nenkörper 46 befestigt.
Aus diesem Grund kann die Schraube 6', durch eine Operation des Luftzylinders 41,
nach vorne und hinten durch den Motorbefestigungsrahmen 45 hindurch
bewegt werden. Auch in diesem Fall wird, durch Liefern eines konstanten
Luftdrucks an den Luftzylinder 41, ein konstanter Luftdruck
an die Pufferkammer 21 angelegt, ungeachtet der Volumenveränderung
der Pufferkammer 21. Somit kann der Druck des aufbewahrten
Harzes stabilisiert werden.
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Ein Positionserfassungssensor 43 zum
Messen der Positionsvariablen der Kolbenstange 42 ist an
dem Luftzylinder 41 angebracht. Mittels des Positionserfassungssensors 43 wird
die Positionsvariable der Kolbenstange 42 erfaßt und zu
einer Steuerung 44, wie z. B. einem Computer oder dergleichen, übertragen.
In der Steuerung 44 wird die Menge des in der Pufferkammer 21 aufbewahrten
Harzes berechnet. Durch Steuern des Motors 9 auf der Basis
des berechneten Wertes wird die Menge des plastizierten Harzes gesteuert,
um die Obergrenze der Harzmenge, die in der Pufferkammer 21 aufbewahrt
werden kann, nicht zu überschreiten.
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Wenn der an den Luftzylinder 41 zu
liefernde Luftdruck variiert werden kann, kann ein Drucksensor 47 zum
Erfassen eines Harzdrucks in der Pufferkammer 21 vorgesehen
sein, und in diesem Fall wird der Luftzylinder 41, durch
Eingeben eines Erfassungssignals des Drucksensors 47 in
die Steuerung 44, rückkopplungsmäßig gesteuert,
so daß der
Harzdruck in der Pufferkammer 21 einen vorbestimmten Wert
aufweist. Somit kann der Harzdruck in der Pufferkammer 21 mit
hoher Präzision
gesteuert werden.
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9 zeigt
eine Spritzgußmaschine
gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Teile in dem fünften und
achten Ausführungsbeispiel
sind durch die gleichen Bezugszeichen angegeben, und auf die Beschreibung der
Teile wird verzichtet.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird anstelle
des wie in 8 abgebildeten
Luftzylinders 41 eine geradlinige elektrische Betätigungsvorrichtung 51 verwendet.
Die geradlinige Welle 54 der geradlinigen Betätigungsvorrichtung 51 ist
mit einem Motorbefestigungsrahmen 45 verbunden, mit dem
ein Schraubenantriebsmotor 9 gehalten wird. Die Betätigungsvorrichtung 51 selbst
ist an dem Maschinenkörper 46 befestigt.
Ein Drucksensor 52 zum Erfassen eines Harzdrucks in einer
Pufferkammer 21 ist angebracht. Ein Erfassungssignal des
Sensors 52 wird zu einer Steuerung 53 übertragen.
Die Steuerung 53 steuert die geradlinige Betätigungsvorrichtung 51 rückkopplungsmäßig, so
daß der
Harzdruck in der Pufferkammer 21 konstant gemacht wird.
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Auch in diesem Fall kann der Zumeßprozeß durch
Betreiben der Betätigungsvorrichtung 51 mit hoher
Geschwindigkeit, wenn das geschmolzene Harz von der Pufferkammer 21 zu
einer Einspritzeinheit A zugeführt
wird, verkürzt
werden.
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10 zeigt
eine Spritzgußmaschine
gemäß einem
neunten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Bei jedem der Ausführungsbeispiele
der 6 bis 9 ist die Drehachse 10 des
Schraubenantriebsmotors 9 mit der Schraube 6' verbunden,
so daß dieselben
einstückig
miteinander in der Dreh- und Achsenrichtung betrieben werden können. Andererseits,
wie in 10 abgebildet,
sind die Schraube 6' und
die Drehwelle 10 des Motors 9 voneinander getrennt,
so daß nur
die Drehkraft der Drehwelle 10 zu der Schraube 6' übertragen
werden kann.
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Ein Flansch 6a ist auf dem
Wellenabschnitt der Schraube 6' vorgesehen. Eine Schraubenpreßplatte 60,
welche die Federkraft einer Feder 20 empfängt, ist
unter Druck mit dem Flansch 6a in Kontakt, so daß die Schraube 6' mit Energie
in der Harzextrusionsrichtung versorgt ist. Als Einrichtung zum
Versorgen der Schraube 6' mit
Energie in der Extrusionsrichtung können anstelle der Feder 20 ein
wie in 7 abgebildeter
Fluiddruckzylinder 41 und eine wie in 8 abgebildete elektrische Betätigungsvorrichtung 51 eingesetzt
werden. Die Schraubenpreßplatte 60 kann
bezüglich
des Wellenabschnitts der Schraube 6' relativ gedreht werden. Ein Positionserfassungssensor 30 zum
Erfassen einer Verschiebung der Schraube 6' in der Achsenrichtung ist zwischen
der Schraubenpreßplatte 60 und
der Hülse 8 vorgesehen.
Ein Erfassungssignal des Sensors 30 wird zu der Steuerung 66 übertragen.
Die Steuerung 66 berechnet die Menge des in einer Pufferkammer 21 aufbewahrten
Harzes, und der Motor 9 wird auf der Basis des berechneten
Werts gesteuert, so daß verhindert
wird, daß die
Menge des aufbewahrten Harzes die Obergrenze der Harzmenge, die
in der Pufferkammer 21 aufbewahrt werden kann, überschreitet.
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Eine Keilwelle 61 ist in
dem hinteren Ende des Wellenabschnitts der Schraube 6' vorgesehen. Eine
angetriebene Scheibe 62 ist an der Keilwelle 61 verschiebbar
in der Achsenrichtung und einstückig drehbar
mit der Keilwelle 61 befestigt. Der Motor 9 ist über eine
Motorbefestigungsplatte 63 an der Hülse 8 befestigt. Eine
Antriebsscheibe 64 ist mit der Drehwelle 10 des
Motors 9 verbunden. Ein Übertragungsbauglied 65,
wie z. B. ein Riemen, eine Kette oder dergleichen, ist um die Antriebsscheibe 64 und
die angetriebene Scheibe 62 gewickelt, um zwischen denselben
vorgesehen zu sein. Dementsprechend wird die Schraube 6' durch das Übertragungsbauglied 65 rotationsmäßig angetrieben,
wenn der Motor 9 angetrieben wird. Ferner werden die Keilwelle 61 und
die angetriebene Scheibe 62 in der Achsenrichtung verschoben,
wenn die Schraube 6' in
der Achsenrichtung bewegt wird, so daß die Achsenbewegung der Schraube 6' ermöglicht werden
kann.
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In 10 wird
ein Wickelverbinder, wie z. B. ein Riemen, eine Kette oder dergleichen,
als Übertragungsvorrichtung
zum Übertragen
einer Drehkraft des Motors 9 zu der Schraube 6' verwendet.
Es kann jedoch ein Zahnrad oder eine andere Einrichtung eingesetzt
werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Es braucht nicht gesagt zu werden, daß verschiedene Modifizierungen
und Variationen möglich
sind.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Beispiel beschrieben, bei
dem die Plastiziereinheit B, B' während des
gesamten Zeitraums des Gußzyklus fortlaufend
angetrieben wird. Die Plastiziereinheit B, B' wird jedoch nicht unbedingt fortlaufend
angetrieben. Zum Beispiel kann die Plastiziereinheit B, B' bei Harzen mit relativ
guten Schraubeneingriffnahmeeigenschaften intermittierend angetrieben
werden. Da die Plastiziereinheit B, B', aufgrund der Puffereinheit C, unabhängig von
der Einspritzeinheit A und der Form angetrieben werden kann, kann
die Plastiziereinheit B, B' in
diesem Fall in einem gewünschten Modus
betrieben werden.
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Bei jedem der Ausführungsbeispiele
1 bis 9 wird die Schraubenvorplastizierspritzgußmaschine beschrieben. Es stehen
jedoch andere Spritzgußmaschinentypen
(z. B. ein Kolbenvorplastiziertyp oder dergleichen) unter der Bedingung
zur Verfügung,
daß jeder
von ihnen eine Plastiziereinheit und eine Einspritzeinheit umfaßt, die
unabhängig
voneinander vorgesehen sind.
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Wie in der obigen Beschreibung gezeigt
wurde, ist gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung in dem Verbindungsdurchlaß, der die
Plastizier- und Einspritzeinheit miteinander verbindet, die Puffereinheit
zum Aufbewahren eines Harzes in einer Menge, die mindestens der
Harzmenge entspricht, die pro Spritzvorgang eingespritzt werden
kann, vorgesehen. Dementsprechend kann die Plastiziereinheit während des
gesamten Gußzyklus
fortlaufend angetrieben werden, im Gegensatz zu einer herkömmlichen
Plastiziereinheit, die intermittierend angetrieben wird. Dementsprechend
kann sogar einem Harz, das geringe Eingriffnahmeeigenschaften aufweist,
eine hohe Plastizierungseffizienz verliehen werden, wodurch die
Zeit des Gußzyklus
verkürzt werden
kann.
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Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist die Puffereinheit in der Plastiziereinheit enthalten.
Dementsprechend kann die Puffereinheit, zusätzlich zu den Vorteilen der
Spritzgußmaschine
gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung, mit der Plastiziereinheit integriert
werden, wodurch die Größe der Spritzgußmaschine
reduziert werden kann. Ferner wird vorzugsweise die Verschlechterung
des Harzes unterbunden, da das plastizierte Harz der Einspritzeinheit
fortschreitend zugeführt
wird, ohne daß dasselbe
in der Pufferkammer zurückgehalten
wird.