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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung für eine Kolbenspritzgussmaschine, die
ein geschmolzenes Material mittels eines Einspritzkolbens einspritzt.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Einspritzvorrichtung
für eine mit
einer Materialauslassöffnung
ausgestattete Kolbenspritzgussmaschine, die zuverlässig das
Material ausstößt, das
während
des Einspritzvorganges von dem hinteren Rand des Einspritzkolbens
aus der Spritzkammer in den Bereich um den Schaft des Einspritzkolbens
ausgetreten ist.
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Hintergrund
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Kolbenspritzgussmaschinen
führen
geschmolzenes Spritzgussmaterial einer Einspritzvorrichtung zu,
das mittels eines Einspritzkolbens in eine Spritzgussform eingeführt wird.
In der Praxis verwenden Kolbenspritzgussmaschinen häufig eine
dem Kolben vorgelagerte Schnecke, so dass sich die nachfolgende
Beschreibung auf eine Kolbenspritzgussmaschine bezieht, die eine
dem Kolben vorgelagerte Schnecke verwendet.
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Eine
herkömmliche
Kolbenspritzgussmaschine mit einer dem Kolben vorgelagerte Schnecke weist
eine plastifizierende Schnecke innerhalb einer plastifizierenden
Kammer in einem plastifizierenden Abschnitt auf. Innerhalb einer
in einem Spritzabschnitt gelegenen Spritzkammer ist ein Einspritzkolben
vorhanden, und zwischen dem plastifizierenden Abschnitt und dem
Spritzabschnitt ist ein Verbindungsweg vorhanden, der die plastifizierende
Kammer und die Spritzkammer verbindet. Ein synthetisches Harzmaterial
(nachfolgend „Material") aus einem Einfülltrichter
wird innerhalb der plastifizierenden Kammer über die Drehung einer plastifizierenden
Schnecke und die Wärme
in der plastifizierenden Kammer vermengt und geschmolzen, also plastifiziert, und über den
Verbindungsweg unter Druck der Spritzkammer zugeführt. An
diesem Punkt wird der Rückzugsgrad
des Einspritzkolbens, der sich mit der Druckzufuhr zurückzieht,
erfasst, und die Menge an geschmolzenem Material wird gemessen.
Als nächstes
rückt der
Einspritzkolben vor, und das geschmolzene Material wird in den Hohlraum
der Form eingespritzt.
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Um
bei einer derartigen Kolbenspritzgussmaschine sicherzustellen, dass
der Einspritzkolben während
des Einspritzens nicht in den Einspritzzylinder eingreift, ist zwischen
dem Kolbenkopf und der Innenwand des Einspritzzylinders ein kleiner
Spalt vorhanden. Weiterhin hat der Schaft des Einspritzkolbens einen
geringfügig
kleineren Durchmesser als der Kopf des Einspritzkolbens, und zwischen
dem Kolbenkopf und dem Kolbenschaft ist eine Stufe ausgebildet.
Daher tritt während
des Einspritzvorganges, bei dem geschmolzenes Material unter einem
hohen Druck in eine Form eingeführt
wird, eine sehr kleine Menge an geschmolzenem Material aus dem Spalt zwischen
dem Kolbenkopf und der Innenwand des Einspritzzylinders aus und
sammelt sich in dem Spalt zwischen dem Kolbenschaft und der Innenwand
des Einspritzzylinders an. Material, das daher austritt (nachfolgend „ausgetretenes
Material"), wird
daher bei jedem Rückzug
des Kolbenkopfes in die vorgenannte Stufe gepresst und nach hinten
gedrückt,
so dass es kontinuierlich von dem rückseitigen (Basis-) Abschnitt
des Einspritzzylinders oder aus einer Materialauslassöffnung austritt,
die nahe des hinteren Randes des Einspritzzylinders vorgesehen ist.
Wenn jedoch dieses ausgetretene Material nicht vollständig ausgeworfen
wird, wird das ausgeworfene Material bei jedem Spritzvorgang durch
das [zuvor] ausgetretene Material unter Ausbilden einer Sperre zusammengedrückt, und
der Rückzug
des Einspritzkolbens wird verhindert, so dass der Wägevorgang
behindert wird.
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Es
wurden daher verschiedene, mit zum Ausstoß von ausgetretenem Material
außerhalb
des Einspritzzylinders vorgesehenen Materialauslassöffnungen
ausgestattete Einspritzvorrichtungen vorgeschlagen. Beispielsweise
offenbart das japanische Patent H8-156049 eine Einspritzvorrichtung,
die mit einem Reinigungsring ausgebildet ist, der einen Einspritzkolben
hält und
ausgetretenes Material beseitigt, das an dem Schaft des Einspritzkolbens
anhaftet und um diesen herum herausgekommen ist. In dem japanischen
Patent H8-229997 ist ein Einspritzzylinder vorgeschlagen, bei dem
zum Auslass des ausgetretenen Materiales in einem geschmolzenen
Materialzustand direkt an dem Einspritzzylinder eine Materialabführöffnung vorhanden
ist, während
weiterhin hinter der Abführöffnung dem
Einspritzzylinder eine Heizung hinzugefügt worden ist. Das japanische
Patent H9-85787
schlägt
zusätzlich
zu dem Aufbau des japanischen Patentes H8-229997 eine Einspritzvorrichtung
vor, die unmittelbar hinter der Materialabfuhr eine Reinigungshülse aufweist,
so dass das geschmolzene Material daran gehindert ist, hinter der Reinigungshülse auszutreten.
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Wenn
Spritzen mit einem üblicherweise
benutzten Material durchgeführt
wird, ist ein derartiges Material thermisch stabil, und es gibt
keine Degradierung, auch wenn das ausgetretene Material über lange
Zeiträume
den um den Kolbenschaft vorliegenden hohen Temperaturen ausgesetzt
ist. Wenn daher ein Spritzen durchgeführt werden kann, während eine Spritztemperatur
oberhalb einer Temperatur aufrechterhalten wird, bei der das Material
zu schmelzen beginnt, wird das ausgetretene Material im geschmolzenen
Zustand von dem Einspritzzylinder ausgeworfen, und es wird im geschmolzenen
Zustand aus der Auslassöffnung
herausfallen.
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Allerdings
wird in Abhängigkeit
der Art des verwendeten Materiales oder in Abhängigkeit der Schmelzbedingungen
sogar bei dem gleichen Material ausgetretenes Material in verschiedenen
Formen ausgestoßen.
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Beispielsweise
gibt es viele Arten von technischen Kunststoffen oder hochtechnologischen Kunststoffmaterialien
mit einem engen stabilen Spritztemperaturbereich, die unter Wärme sehr
leicht zersetzbar sind. Diese Materialien werden üblicherweise
bei Temperaturen gerade oberhalb der Spritztemperaturgrenze geschmolzen.
Wenn zwei Typen von Kunststoffmaterialien mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen
gemischt und zum Verbessern der Beständigkeit der Spritzprodukte
als eine Mischung verwendet werden, wird die Spritztemperatur auf
die untere Grenze der Spritztemperatur des Materiales mit der höheren Spritztemperatur
eingestellt, um eine Zersetzung des Materiales mit der niedrigeren
Spritztemperatur zu vermeiden. Wenn in derartigen Fällen die
Spritztemperatur geringfügig
unter die untere Grenzetemperatur fällt, kann die Viskosität des geschmolzenen
Materiales zunehmen oder es kann ein inneres Aushärten auftreten.
Unter diesen Umständen
kann ausgetretenes Material sehr leicht um die Auslassöffnung aushärten, wo
die Temperatur sehr leicht abfallen kann.
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Wenn
einem Material durch Beifügen
von Zusätzen
zu dem Material eine Flammfestigkeit oder andere Eigenschaften verliehen
werden sollen, kann das geschmolzene Material thermisch noch einfacher
degradiert werden. Bei Spritzen mit einer äußerst kleinen Einspritzmenge
pro Zyklus ist die Länge des
Hubes, mit dem sich der Einspritzkolben für ein Einspritzen bewegt, im
Vergleich zu der der Spritzgussmaschine eigenen gesamten Hubbewegung äußerst klein,
und das vorhandene Material wird um den Kolbenschaft für eine sehr
lange Zeitdauer vor dem Einspritzen hohen Temperaturen ausgesetzt, was
leicht zu einem thermischen Degradieren führt. In derartigen Fällen nimmt
die Viskosität
des geschmolzenen Materiales ebenfalls zu, und das Material neigt
zu einem inneren Aushärten.
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Beim
Wechsel von Materialien mit einer hohen Einspritztemperatur zu einer
niedrigen Einspritztemperatur führt
das Absenken der Temperatureinstellung der Heizung des Einspritzzylinders
von einer hohen zu einer niedrigen Temperatur vor vollständigem Auslass
von vor der Umstellung vorhandenem ausgetretenen Material zu einer
abgesenkten Temperatur bei der Auslassöffnung, so dass ausgetretenes
Material an der Auslassöffnung
nicht ausgehärtet und
herunterfällt.
Um dies zu vermeiden, war es früher
notwendig, so gründlich
zu reinigen, bis das ausgetretene Material vollständig ausgeworfen
worden ist, wobei die Temperatureinstellung des Einspritzzylinders
auf die vor der Umstellung vorhandene hohe Temperatur beibehalten
wurde, was zu zusätzlicher, dem
Reinigungsvorgang zuzuschlagender Zeit führt.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einspritzvorrichtung
zu schaffen, die das ausgetretene Material so weit verringert, dass
es die Auslassöffnung
nicht verstopft, auch wenn das Material in einem der vorangehenden
beschriebenen verschiedenen Zustände
ist, in dem es zum Verstopfen der Auslassöffnung neigt. Daher ist bei
einem Material, das im geschmolzenen Zustand ausgeworfen werden
kann, eine Einspritzvorrichtung mit einem Ausstoßführungsteil ausgestattet, die
dazu geeignet ist, die Temperatur unabhängig von der des Einspritzzylinders
einzustellen, um einen zuverlässigen
Auslass in dem geschmolzenen Zustand zu ermöglichen. Bei zum Aushärten neigenden
Materialien ist eine Einspritzvorrichtung geschaffen, die mit einem
Ausstoßführungsteil
ausgestattet ist, die dazu eingerichtet ist, das Material durch
Unterteilen in feine Späne auszustoßen als
auch die Temperatur unabhängig einzustellen.
Die vorgenannten Ausstoßführungsteile können ebenfalls
in Abhängigkeit
des Materialspritzzustandes selektiv abnehmbar/anbringbar sein.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Für eine Kolbenspritzgussmaschineneinspritzung
ist eine Einspritzvorrichtung für
eine Kolbenspritzgussmaschine vorgesehen, bei der geschmolzenes
Material in einer Einspritzzylinderspritzgusskammer mittels eines
Einspritzkolbens eingespritzt wird, wobei sie an einem Ende des
Einspritzzylinders mit einem Ausstoßführungsteil ausgestattet ist,
wobei das Ausstoßführungsteil
mit einem zylindrischen Abschnitt mit einem gegenüber dem
Außendurchmesser
des rückseitigen
Endes des Einspritzzylinders kleineren Durchmesser, mit einem Flanschabschnitt
und mit einer von dem Einspritzkolbenschaft durchdrungenen Führungsausnehmung
ausgebildet ist, die weiterhin von dem Einspritzzylinder an dem
Zylinderabschnitt mit kleinem Durchmesser kontaktiert ist, wobei
das ausstoßführungsteil
mit einem Heizmittel ausgestattet ist, das unabhängig von dem Einspritzzylinder
temperaturgesteuert ist, wobei das Ausstoßführungsteil in dem Flanschabschnitt weiterhin
eine Materialauslassöffnung
aufweist, wobei der Innendurchmesser der Führungsausnehmung an der Vorderseite
der Materialauslassöffnung so
ausgebildet ist, dass er in etwa gleich oder etwas größer als
der innenseitige Durchmesser des Einspritzzylinders ist, und wobei
der Innendurchmesser der Führungsausnehmung
auf der Rückseite
der Materialauslassöffnung
von einer derartigen Dimension ist, dass in Bezug auf den Außendurchmesser
des Kolbenschaftes ein kleiner Spalt vorhanden ist.
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Durch
diese Konstruktion steuert das Heizmittel die Temperatur der Auslassführung unabhängig von
dem Einspritzzylinder, wobei die Steuerung so ausgeführt wird,
dass ausgetretenes Material auf jeden Fall geschmolzen ist, bis
es ausgestoßen
wird und von der Auslassöffnung
des Ausstoßführungsteiles
abfällt.
Das ausgetretene Material wird in einem geschmolzenen Zustand ausgestoßen und
ist daher insbesondere für
Einspritzvorrichtun gen geeignet, die für mehrere Zwecke geeignete
Materialien schmelzen, die thermisch stabil sind.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung einer Einspritzvorrichtung für eine Kolbenspritzgussmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Einspritzvorrichtung für die Kolbenspritzgussmaschine
vorgesehen, bei der geschmolzenes Material in einer Einspritzzylinderspritzgusskammer
mittels des Kolbens eingespritzt wird, wobei die Spritzgussmaschine
an dem rückseitigen
Ende des Einspritzzylinders mit einem Ausstoßführungsteil, das eine Führungsausnehmung
aufweist, die mit einem zylindrischen Abschnitt mit einem gegenüber dem
Außendurchmesser
des rückseitigen
Endes des Einspritzzylinders kleineren Durchmesser durchdrungen
ist, sowie mit einem Flanschabschnitt und mit einem Kolbenschaft
ausgestattet ist, wobei das Ausstoßführungsteil mit dem Ausstoßzylinder
an dem zylindrischen Abschnitt mit dem kleinem Durchmesser angebracht
und in dem zylindrischen Abschnitt weiterhin mit einem Heizmittel
ausgestattet ist, das unabhängig
von dem Einspritzzylinder temperaturgesteuert ist. Das Ausstoßführungsteil
ist weiterhin so ausgebildet, dass der Innendurchmesser der Führungsausnehmung
an der Vorderseite der Materialauslassöffnung in etwa gleich oder
etwas größer als
der innenseitige Durchmesser des Einspritzzylinders ist und wobei
der Innendurchmesser an der Rückseite
der Führungsausnehmung
an einer zylindrischen Oberfläche
ausgebildet und mit einer Abmessung ausgebildet ist, die dem Kolbenschaft
einen kleinen Spalt hinzufügt,
und wobei an der zylindrischen Oberfläche parallel zu ihrer Achse
mehrere Auslasskanäle
ausgebildet sind.
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Durch
diese Konstruktion steuert das Heizmittel die Temperatur des Ausstoßführungsteiles
unabhängig
von der des Einspritzzylinders. Die Temperatur wird so gesteuert,
dass die Fließfähigkeit
des ausgetretenen Materiales aufrechterhalten wird, wenn das Material
in der Führungsausnehmung
des Ausstoßführungs teiles
ist, und zwar so weit, dass das ausgetretene Material in kleine
Späne unterteilt
wird, wenn es aus dem Auslasskanal ausgeworfen wird. Diese Späne härten aus,
ohne aneinander zu haften. Das ausgestoßene ausgetretene Material
tritt radial um den Kolbenschaft herum in dem feinspanigen Zustand
aus und liegt innerhalb einer Auswurföffnung vor, bricht schließlich ab
und fällt
mit dem Rückzug des
Kolbens aus. Dies ist bei dem Verwenden von Materialien wie technischen
Kunststoffen oder hochtechnologischen Kunststoffen bevorzugt, bei
denen die Sprittemperatur innerhalb eines engen Bereiches kontrolliert
wird, oder wenn ein Material mit einer Beimischung von Zusätzen verwendet
wird oder ein Spritzgießen
mit einer extrem geringen Einspritzmenge pro Zyklus durchgeführt wird.
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Bei
einer Einspritzvorrichtung mit einer Kolbenspritzgussmaschine gemäß einer
anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist die Einspritzvorrichtung der Kolbenspritzgussmaschine,
bei der geschmolzenes Material durch den Einspritzkolben in die
Einspritzzylinderspritzgusskammer eingespritzt wird, an dem hinteren
Rand des Einspritzzylinders mit einem Ausstoßführungsteil ausgestattet. Das Ausstoßführungsteil
weist eine Führungsausnehmung,
die durch einen zylindrischen Abschnitt mit einem Durchmesser, der
kleiner als der äußere Durchmesser
des hinteren Randes des Einspritzzylinders ist, durchdrungen ist,
einen Kolbenabschnitt und einen Kolbenschaft auf, wobei die Einspritzführung von dem
kleinen Einspritzzylinder an dem zylindrischen Abschnitt mit kleinem
Durchmesser abgetrennt ist, und verfügt an dem zylindrischen Abschnitt über ein Heizmittel,
das die Temperatur unabhängig
von dem Einspritzzylinder steuert. Weiterhin hat das Ausstoßführungsteil
die folgenden Eigenschaften:
- 1) eine Materialauslassöffnung in
dem Flanschabschnitt, wobei der Innendurchmesser der Führungsausnehmung
an der Vorderseite der Materialauslassöffnung so ausgebildet ist,
dass er in etwa die gleiche oder eine geringfügig größere Größe als der Innendurchmesser
des Einspritzzylinders aufweist, und der Innendurchmesser der Führungsausnehmung
an der hinteren Seite der Führungsausnehmung
mit einer zylindrischen Oberfläche
ausgebildet ist, die über
eine Abmessung verfügt,
innerhalb der dem äußeren Durchmesser
des Kolbenschaftes ein kleiner Spalt hinzugefügt ist, und
- 2) eine Vorderseite der Führungsausnehmung
mit einem Innendurchmesser ausgebildet ist und eine Abmessung aufweist,
die in etwa gleich oder etwas größer als
der Innendurchmesser des Einspritzzylinders ist, wobei die an einer
zylindrischen Oberfläche
der Führungsausnehmung
ausgebildete Rückseite
einen Innendurchmesser aufweist, der so dimensioniert ist, dass
dem Durchmesser des Kolbenschaftes ein kleiner Spalt hinzugefügt werden
kann und an der zylindrischen Oberfläche parallel zu dem axialen
Zentrum der relevanten zylindrischen Oberfläche mehrere Auslasskanäle ausgebildet
sind.
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Es
gibt wenigstens zwei Arten von Ausstoßführungsteilen, die durch ihre
Austauschbarkeit an der Einspritzvorrichtung gekennzeichnet sind.
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Bei
Einsatz dieser Struktur kann jedes der oben genannten Ausstoßführungsteile
an der Einspritzvorrichtung installiert werden. Eines der Ausstoßführungsteile
wirft das ausgetretene Material in seinem geschmolzenen Zustand
aus und veranlasst es herausfallen, während das andere Ausstoßführungsteil
das ausgetretene Material in feine Späne zertrennt, es in einem ausgehärteten Zustand
ausführt
und es veranlasst herausfallen. Somit ist es in Abhängigkeit
der Art des geschmolzenen Materiales oder in Abhängigkeit der Spritzbedingungen
sogar bei dem gleichen Material möglich, das ausgetretene Material
in verschiedenen Zuständen
aus der Materialauslassöffnung
auszustoßen
und es durch das Installieren eines der vorgenannten Ausstoßführungsteile
zu veranlassen herabzufallen.
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Bei
der Einspritzvorrichtung für
das Kolbenspritzgießen
ist es zusätzlich
zu dem Heizmittel bevorzugt, dass die Temperatur des Ausstoßführungsteiles
auch durch ein Kühlmittel
kontrolliert wird.
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In
Fällen,
in denen in Bezug auf ein Ausstoßführungsteil eine Konstruktion
vorgenommen wird, die dazu führt,
dass das ausgetretene Material in dem geschmolzenen Zustand ausgeführt wird,
macht es das Kühlmittel
in Abhängigkeit
der Ausstoßbedingungen
möglich,
das geschmolzene Material, das von der Materialauslassöffnung ausgeworfen
worden ist, zuverlässig
daran zu hindern, durch den Spalt zwischen der Führungsausnehmung an der Rückwand der
Materialauslassöffnung
und dem Kolbenschaft durchzutreten und nach weiter hinten auszutreten.
Wenn weiterhin eine Struktur, wie sie bei einem Ausstoßführungsteil
vorliegt, bei dem das ausgetretene Material in feine Späne zerteilt
wird und aushärtet,
ausgeworfen wird und herausfällt,
kann ein Kühlmittel
das aus dem Auslasskanal ausgeworfene feinspanige Material gekühlt werden,
so dass es zuverlässig
aushärtet.
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Bei
der Einspritzvorrichtung der Kolbenspritzgussmaschine ist der Einspritzzylinder
vorzugsweise über
ein isolierendes Material an einen zylindrischen Abschnitt mit kleinem
Durchmesser mit einem Gehäuse
eines Antriebsmittels verbunden, das den Einspritzkolben antreibt.
Das Ausstoßführungsteil
weist vorzugsweise einen zylindrischen Abschnitt mit einem gegenüber dem äußeren Durchmesser
der Rückseite
eines Rohres mit kleinem Durchmesser des Einspritzzylinders kleineren
Durchmesser auf, der mit dem zylindrischen Abschnitt mit kleinem Durchmesser
an dem Rohr mit kleinem Durchmesser des Einspritzzylinders angebracht
ist.
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Diese
Konstruktion macht es unwahrscheinlich, dass die Temperatur des
zylindrischen Abschnittes mit kleinem Durchmesser des Einspritzzylinders direkt
oder indirekt durch die Temperatur des Hauptkörpers des Einspritzzylinders
beeinflusst wird. Weiterhin wird die Temperatur des Ausstoßführungsteiles
durch die Temperatur des Hauptkörpers
des Einspritzzylinder praktisch nicht beeinflusst.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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1 ist
ein Übersichtsschaubild,
das einen Teilausschnitt aus einer Kolbenspritzgussmaschine mit
einer einem Kolben vorgelagerten Schnecke gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2 ist
ein Schnitt, der einen vertikalen Schnitt entlang der Mittelachse
des Ausstoßführungsteiles
und die Struktur in dessen Umgebung zeigt.
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3(a) ist ein vergrößerter Ausschnitt des Ausstoßführungsteiles. 3(b) ist ein vergrößerter Ausschnitt mit Blick
von hinten (rechte Seite) unter Freilegen eines Teiles des Ausstoßführungsteiles und
von Verbindungsteil(en).
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4 ist
ein Überblick,
der einen Teilschnitt der Einspritzvorrichtung der Kolbenspritzgussmaschine
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist
ein Schnitt, der einen vertikalen Schnitt entlang der Mittelachse
des Ausstoßführungsteiles
und die Struktur in dessen Umgebung zeigt.
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6(a) ist ein vergrößerter Ausschnitt des Ausstoßführungsteiles
entlang der Pfeile A-A in 6(b). 6(b) ist ein vergrößerter Ausschnitt der Schnittfläche des
Verbindungsteiles und des Ausstoßführungsteiles mit Blick von
hinten (rechte Seite).
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7 ist
ein Schnitt, der das Material in dem durch das Ausstoßführungsteil
hervorgerufenen ausgeworfenen Zustand zeigt.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung
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Eine
Einspritzvorrichtung 1 der Kolbenspritzgussmaschine mit
einer einem Kolben vorgelagerten Schnecke ist, wie in 1 und 4 dargestellt,
mit einem plastifizierenden Abschnitt 2 und einem Einspritzabschnitt 3 ausgestattet.
Eine innerhalb eines plastifizierenden Zylinders 20 in
dem plastifizierenden Abschnitt 2 ausgebildete plastifizierende
Kammer 12 und eine innerhalb eines Einspritzzylinders 30 in
dem Einspritzabschnitt 3 ausgebildete Einspritzkammer 13 sind über einen
Verbindungsweg 11 miteinander verbunden.
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Ein
einen hydraulischen Kolben aufweisender Prüfmechanismus 22 ist
mit der Rückseite
des plastifizierenden Zylinders 20 verbunden, und eine drehbare
Antriebsvorrichtung 23 wie ein hydraulischer Motor ist
daran angebracht. Die Rückseite
der von der plastifizierenden Kammer 12 aufgenommenen plastifizierenden
Schnecke 21 ist mit dem hydraulischen Kolben des Prüfmechanismus 22 verbunden.
Der hydraulische Kolben ist weiterhin mit dem hydraulischen Motor
der drehbaren Antriebsvorrichtung 23 verbunden, was der
plastifizierenden Schnecke 21 gestattet, sich zu drehen
und sich innerhalb des plastifizierenden Zylinders 20 nach
vorne und nach hinten zu bewegen. Der Einfülltrichter 24 ist mit
der plastifizierenden Kammer 12 verbunden. Von dem Einfülltrichter 24 wird
der plastifizierenden Kammer 12 Material zugeführt.
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Der
Einspritzzylinder 30 ist mit dem Gehäuse 41 des Einspritzantriebsmechanismus 40 über das Verbindungsteil 42 verbunden.
Natürlich
kann das Verbindungsteil 42 auch einstückig mit dem Gehäuse 41 ausgebildet
sein. Es ist nicht notwendig, es von dem Gehäuse 41 zu trennen.
Der Einspritzhydraulikzylinder 34 ist innerhalb des Gehäuses 41 gehalten, und
der Einspritzkolben 35 ist darin so befestigt, dass er
nach vorne und nach hinten beweglich ist. Der von der Einspritzkammer 13 aufgenommene
Einspritzkolben 31 ist über
die Kupplung 32 an der Verbindungsstange 33 an
deren Rückseite
angebracht, und die Verbindungsstange 33 ist mit dem eine
Ausstoßspitze 35a aufweisenden
Einspritzkolben 35 verbunden. Der Einspritzkolben 31 kann
sich innerhalb des Einspritzzylinders 30 nach vorne und
nach hinten bewegen.
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Bei
der vorgenannten Konstruktion wird das von dem Einfülltrichter 24 eingeführte Material
plastifiziert und durch die Wärme
der (nicht dargestellten) mit umlaufenden Bändern ausgebildeten Heizung des
plastifizierenden Zylinders 20 sowie durch die Drehung
mit der plastifizierenden Schnecke 21 nach vorne befördert. Zu
diesem Zeitpunkt wird der durch das Betriebsöl des Prüfmechanismus 22 ausgeübte Druck
abgebaut, und die plastifizierende Schnecke zieht sich auf Grund
der Redaktionskraft des geschmolzenen Materiales zurück, das
durch den Verbindungsweg 11 nach vorne befördert worden
ist. Geschmolzenes Material, das durch den Verbindungsweg 11 durchgetreten
ist, wird dem Einspritzzylinder 30 zugeführt, und
der Einspritzkolben 31 wird veranlasst, sich zurückzuziehen.
Die zurückgezogene
Stellung wird durch eine Positionsdetektionsvorrichtung 37 wie
einen Linearencoder gemessen, und das geschmolzene Material wird
gewogen. Wenn das Wiegen abgeschlossen ist, wird die plastifizierende
Schnecke 21 durch die durch den Prüfmechanismus 22 ausgeübte Schubkraft
veranlasst, sich nach vorne zu bewegen, und der Verbindungsweg 11 wird
geschlossen, was zu prüfen
war. Dann wird durch Vorschieben des Einspritzkolbens 35 des
Einspritzhydraulikzylinders 34 das Einspritzen vorgenommen.
Dieser Vorgang wird während
der Spritzgussbetriebes wiederholt.
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Der
Durchmesser des Kolbenkopfes 31a des Einspritzkolbens 31 ist,
wie in 2 und 5 dargestellt, geringfügig größer als
der Kolbenschaft 31b, und zwischen den Durchmessern des
Kolbenkopfes 31a und des Kolbenschaftes 31b ist
ein gestufter Abschnitt 31 mit etwa 0,2 mm ausgebildet.
Weiterhin ist als Unterschied zwischen dem Innendurchmesser der
Innenwand 30a des Einspritzzylinders 30 und dem
Außendurchmesser
des Kolbenkopfes 31a ein Spalt von etwa 0,02 mm beibehalten.
Dies ist so, damit der Kolbenkopf 31a während der Einspritzvorgänge nicht
in den Einspritzzylinder 30 eingreift. Aus diesem Grund
kann eine sehr geringe Menge von geschmolzenem Material aus dem
Spalt zwischen dem Kolbenkopf 31a und dem Einspritzzylinder 30 austreten
und sich in dem Spalt zwischen dem Kolbenschaft 31b und
dem Einspritzzylinder 30 anreichern. Die Menge dieses ausgetretenen
Materiales hängt
in gewisser Weise von dem geschmolzene Material oder von der Schmelztemperatur
ab, ist in der Praxis jedoch eine kleine Menge, nämlich etwa
0,03%–0,1 %
der Einspritzmenge pro Zyklus. Während
der länger
andauernden Einspritzvorgänge
kann geschmolzenes Material wiederholt austreten, und das geschmolzene
Material bewegt sich und wird um den Kolbenschaft 31b des
Einspritzzylinders 30 abgelagert. Daher ist, wie nachfolgend
beschrieben, hierfür eine
Einspritzöffnung
vorgesehen, die das ausgetretene Material von der Innenseite des
Einspritzzylinder 30 nach außen befördert.
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Mit
Bezug auf die Struktur des Bereiches um die Auslassöffnung gibt
es einen zylindrischen Abschnitt 30b mit einem kleinen
Durchmesser, der an dem hinteren Randabschnitt des Einspritzzylinders 30 in
den Vorderrand 42a des Verbindungsteiles 42 hineinpasst.
Der zylinderförmige
Abschnitt 30b ist als ein einstückiges Teil mit dem Einspritzzylinder 30 ausgebildet,
und der zylinderförmige
Abschnitt 30b mit dem kleinen Durchmesser ist in das Verbindungsteil 42 eingefügt und verbindet
das isolierende Teil 43 mittels eines Bolzens (nicht dargestellt)
mit dem Verbindungsteil 42. Es ist daher für die Temperatur
des Hauptkörpers des
zylindrischen Abschnittes 30b mit dem kleinen Durchmesser
schwierig, durch die Temperatur des Einspritzzylinders 30 beeinflusst
zu werden. Wenn der Einspritzzylinder 30, wie hier jedoch nicht
dargestellt, nicht mit einem zylinderförmigen Abschnitt 30b mit
kleinem Durchmesser ausgestattet ist, kann die Randtemperatur des
Einspritzzylinders 30 durch die Temperatur des Einspritzzylinders selbst
an dem Rand des Einspritzzylinders beeinflusst sein. Allerdings
berührt,
wie oben erläutert,
das Ausstoßführungsteil
den Zylinder in den Abschnitten mit kleinem Durchmesser, so dass
der Einfluss der Temperatur des Einspritzhauptkörpers auf die Temperatur des
Ausstoßführungsteiles
verringert ist.
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An
der Unterseite des zylinderförmigen
Abschnittes des Verbindungsteiles 42 ist eine Abführöffnung 42b vorhanden,
durch die ausgetretenes Material durchfällt. Auf der Oberseite des
Verbindungsteiles 42 ist eine Öffnung 42c ausgebildet,
die in etwa die gleiche Gestalt wie die Abfhröffnung 42b aufweist.
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Wenn
geschmolzenes Material von der Auslassöffnung des Einspritzzylinders
ausgeworfen wird, wird es, wie oben beschrieben, in einer Reihe
von Zuständen
ausgeworfen. Daher ist das Ausstoßführungsteil mit einer Auslassöffnung ausgestattet,
die mit den oben beschriebenen Formen ausgebildet ist.
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1 bis 3 stellen ein Ausstoßführungsteil 151 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung dar. 4 bis 7 stellen
ein Ausstoßführungsteil 251 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung dar. Die den beiden Ausführungsbeispielen gemeinsamen
Strukturen, die mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel dargestellt sind,
werden als erstes diskutiert.
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Das
Ausstoßführungsteil 151 weist
einen zylinderförmigen
Abschnitt 151b und einen Flansch 151c auf. Eine
Vorderseite 151a an dem zylinderförmigen Abschnitt 151b passt
in das Eingriffs loch 30c an der rückseitigen Oberfläche des
zylinderförmigen Abschnittes 30b mit
kleinem Durchmesser hinein. Der Flansch 151c ist mit einem
Bolzen 52 an der Rückseite
der Vorderseite 42a des Verbindungsteiles 42 angebracht.
Das Ausstoßführungsteil 151 ist
damit mit dem rückseitigen
Rand des Einspritzzylinders 30 verbunden. Die Bandheizung 53,
die bezüglich der
Temperatur unabhängig
von der Bandheizung 38 des Einspritzzylinders 30 kontrolliert
ist, ist um den äußeren Umfang
des zylinderförmigen
Abschnittes 151b des Ausstoßführungsteiles 150 gewickelt.
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Wie
oben beschrieben ist das Ausstoßführungsteil 151 in
der Masse kleiner als der Einspritzzylinder 30 und berührt den
zylinderförmigen
Abschnitt 30b mit kleinem Durchmesser des Einspritzzylinders 30 mit
einem kleineren Oberflächenbereich.
Weiterhin berührt
der Einspritzzylinder 30 das Verbindungsteil 42 mit
dem zylinderförmigen
Abschnitt 30b mit kleinem Durchmesser und ebenso über das
isolierende Teil 43. Das Ausstoßführungsteil 151 ist
thermisch von der direkt von dem Einspritzzylinder 30 geleiteten
Wärme und
weiterhin von der indirekt über das
Verbindungsteil 42 geleiteten Wärme isoliert. Die Bandheizung 53,
die die Temperatur des Ausstoßführungsteiles 151 unabhängig von
der Bandheizung 38 des Einspritzzylinder 30 steuert,
ist um den äußeren Umfang
des zylinderförmigen
Abschnittes 151b gewickelt. Es gibt praktisch keine wechselseitigen schädlichen
Einflüsse,
wenn das Ausstoßführungsteil 151 und
der Einspritzzylinder 30 unabhängig voneinander bezüglich der
Temperatur gesteuert sind. Die oben beschriebene Struktur ist ähnlich der
bei dem Ausstoßführungsteil 251.
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Als
nächstes
werden die Strukturen beschrieben, die für das Ausstoßführungsteil
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
charakteristisch sind. Wie in 3(a) dargestellt
ist die Auslassöffnung 151 an
dem Flansch 151c des Ausstoßführungsteiles 151 ausgebildet.
Diese Auslassöffnung 151h ist,
wie in 3(b) dargestellt, ein ausgeformtes
Loch, das am Boden breiter und oberhalb der Abführöffnung 42b angeordnet
ist. Der Durchmesser des Führungsloches 151d vor
(linke Seite) der Auslassöffnung 151h ist
mit Abmessungen ausgebildet, die in etwa gleich oder etwas größer als
der Innendurchmesser des Einspritzzylinders 30 sind. Der Durchmesser
des Führungsloches 151e an
der Rückwand 151f hinter
(rechte Seite) der Auslassöffnung 151h ist
mit Abmessungen ausgebildet, die einen dem Außendurchmesser des Kolbenschaftes 31b hinzugefügten kleinen
Spalt aufweisen.
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Bei
dem derart ausgebildeten Ausstoßführungsteil 151 kontrolliert
die Bandheizung 53 die Temperatur des geschmolzenen Materiales
unabhängig
von dem Einspritzzylinder 30, so dass das geschmolzene
Material, während
es sich innerhalb des Ausstoßführungsteiles 151 befindet,
als tatsächlich geschmolzen
kontrolliert wird. Das von dem Führungsloch 151d ausgeworfene
geschmolzene Material wird durch die Rückwand 151f zurückgehalten, hängt natürlich herunter
und fällt
in dem geschmolzenen Zustand aus der Abführöffnung 151h heraus. Das
ausgetretene Material fällt
damit ohne Aushärten oder
zwischenzeitliches Verstopfen aus der Abführöffnung 42b heraus.
Natürlich
wird das Ausstoßführungsteil 151 auf
eine Temperatur oberhalb der des Einspritzzylinder 30 gebracht.
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Wie
oben beschrieben, bringt das Ausstoßführungsteil 151 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
das Material dazu, in einem geschmolzenen Zustand herauszufallen,
und es ist daher bei Einspritzvorrichtungen geeignet, die thermische
stabile herkömmliche
Materialien spritzen. Bei einer Umstellung von Materialien von einem
Material mit einer hohen Schmelztemperatur zu einem Material mit
einer niedrigen Schmelztemperatur ist es möglich, die Temperatureinstellung
des Ausstoßführungsteiles 151 während dieser
Periode auf die des Materiales vor der Umstellung einzustellen,
bis das vor der Umstellung vorliegende Material vollständig ausgeführt worden ist.
Dadurch kann das vor der Umstellung vorliegende geschmolzene Material
durch das Ausstoßführungsteil 151 während dieser
Periode in einem geschmolzenen Zustand ausgeführt werden, bis das vor der
Umstellung vorliegende Material vollständig entfernt worden ist, sogar
nachdem die Temperatur des Einspritzzylinder 30 für das nach
der Umstellung vorliegende Material eingestellt worden ist, so dass es
nicht notwendig ist, wie zuvor gesonderte Reinigungsvorgänge durchzuführen.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
kann ein Kühlmittel
zum Kühlen
des rückseitigen
Randes des Flansches 151c hinzugefügt werden. Ein Beispiel eines
Kühlmittels
weist, wie in 2 dargestellt, eine Düse 54 auf,
die Luft auf die Rückseite
der Führungsausnehmung 151e bläst. Weiterhin
kann eine Kühlleitung 55 an
dem rückseitigen
Abschnitt des Flansches 151c angebracht sein. Wenn ein
derartiges Kühlmittel
beigefügt
ist, ist es möglich,
zuverlässig
zu vermeiden, dass das aus der Auslassöffnung 151h ausgestoßene geschmolzene
Material durch den Spalt zwischen der Rückwand 151f der Führungsausnehmung 151e und
dem Kolbenschaft 31b durchtritt und nach hinten austritt.
Auch wenn das geschmolzene Material fließt, wird es an diesem Punkt
stark abgekühlt,
so dass der Vorwärtsdrang
des Austretens zuverlässig
gestoppt wird. Natürlich
wird das Kühlen nicht
so weit durchgeführt,
dass das innerhalb der Auslassöffnung 151h vorliegende
Material auf Grund der Kühlung
der Rückwand 151f dazu
gebracht wird auszuhärten.
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Als
nächstes
werden spezifische Strukturen des Ausstoßführungsteiles gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
diskutiert. Wie in 6 dargestellt sind
die von dem Einspritzkolbenschaft 31b durchdrungenen Führungsausnehmungen 251d und 251e in
dem Ausstoßführungsteil 251 ausgebildet.
Der Innendurchmesser der Führungsausnehmung 251d in etwa
der Hälfte
der Seite (linke Seite), die den Einspritzzylinder 30 kontaktiert,
ist so ausgebildet, dass er in etwa gleich oder etwas größer als
der Innendurchmesser des Einspritzzylinders 30 ist, und
der Innendurchmesser der zylinderförmigen Oberfläche der
Führungsausnehmung 251e im
hinteren Halbabschnitt (rechte Seite) ist mit einer Abmessung ausgebildet,
die einen zu dem Außendurchmesser
des Kolbenschaftes 31b hinzugefügten kleinen Spalt umfasst.
In der zylinderförmigen
Oberfläche
der Führungsausnehmung 251e sind
parallel zu der Zylindermittelachse mehrere Auslasskanäle 251f ausgebildet.
Die rückseitige
Oberfläche
(rechtsseitige Randfläche)
des Flansches 251c ist oberhalb der Abführöffnung 42b angeordnet,
so dass von den Auslasskanälen 251f ausgeworfenes
Material einfach herabfallen kann.
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In
der wie in 7 dargestellt derart ausgebildeten
Ausstoßführungsteil 251 härtet das
geschmolzene Material aus und wird in einem Zustand ausgestoßen, in
dem es beim Austritt aus den Auslasskanälen 251f des Ausstoßführungsteiles 251 in eine
Vielzahl von kleinen Spänen
aufgeteilt wird. Zu diesem Zeitpunkt kontrolliert die Bandheizung 53 die Materialtemperatur
unabhängig
von dem Einspritzzylinder 30. Die Temperatur wird so gesteuert,
dass die Fließfähigkeit
des geschmolzenen Materiales aufrechterhalten wird, während sich
das Material in der Führungsausnehmung 251d des
Ausstoßführungsteiles 251 befindet,
und zwar dann, wenn das Material gerade beim Austritt aus den Auslasskanälen 251f in
feine Späne
aufgeteilt wird. Diese Späne
härten ausreichend
aus, so dass sie nicht aneinander haften. Das ausgetretene Material
tritt somit als feine Späne
radial um den Kolbenschaft aus und hängt innerhalb der Abführöffnung 42b nach
unten. Schließlich
brechen die Späne
ab und fallen durch Vorschieben und Zurückziehen des Einspritzkolbens 31 ab.
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Wie
oben erläutert
ist das Ausstoßführungsteil 251 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
in Fällen
zweckmäßig, bei
denen die Spritztemperaturen innerhalb eines engen Bereiches kontrolliert
werden, wie es bei technischen Kunststoffen oder hoch technologischen
Kunststoffmaterialien der Fall ist, oder wenn Materialien verwendet
werden, denen Zusätze
beigemischt sind, oder wenn die Einspritzmenge bei jedem Spritzvorgang
extrem gering ist. Die Temperatureinstellung des Ausstoßführungsteiles 151 wird
niemals über
die Einstellung für
den Einspritzzylinder 30 angehoben, so dass es keinen Grund
der Besorgnis bezüglich
einer thermischen Degradierung gibt.
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Bei
dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Kühlmittel
hinzugefügt,
das die Umgebung der Auslässe
der Auslasskanäle 251f des
Ausstoßführungsteiles 251 so
kühlt,
dass das ausgetretene Material zuverlässig abgekühlt wird. Als ein Beispiel
für das
Kühlmittel
kann eine Düse 54 hinzugefügt sein,
die durch Ausblasen von Luft in Richtung des Auslassbereiches der
Auslasskanäle 251f kühlt. Eine
kühlende
Wasserleitung 55, die um den Flanschabschnitt herum gelegt
ist, kann hinzugefügt
sein. Auf diese Weise wird das feinspanige Material, das von den
Auslasskanälen 251f ausgestoßen wird,
zuverlässig
in einem ausgehärteten
Zustand ausgestoßen,
so dass benachbarte feine Späne
nicht aneinander haften. Natürlich
liegt das ausgetretene Material in einer feinspanigen Form vor,
so dass es nach unten hängt
und zuverlässig
abfällt,
auch wenn es vollständig
ausgehärtet
ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist es ebenfalls möglich,
der vorderseitigen Oberfläche 32a der Kupplung 32,
die den Einspritzkolben 31 verbindet, eine sich verjüngende Gestalt
zu verleihen. Auf diese Weise wird, wie in 7 dargestellt,
das feinspanige ausgetretene Material unter Zwang verschoben und an
der vorderseitigen Oberfläche 32a der
Kupplung nach außen
gedrückt,
wenn sich der Einspritzkolben 31 nach vorne bewegt, so
dass das ausgetretene Material einfach abbricht und abfällt.
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Wie
nachfolgend beschrieben ermöglicht
die Auswahl und Anordnung entweder des Ausstoßführungsteiles 151 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
oder des Ausstoßführungsteiles 251 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
an der Einspritzvorrichtung entsprechend den verschiedenen Zuständen, in
denen das ausgetretene Material ausgeworfen wird, ein zuverlässiges Auswerten
des ausgetretenen Materiales aus den Auslassöffnungen.
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Um
das Ausstoßführungsteil 151 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
und das Ausstoßführungsteil 251 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
gemäß ihren
jeweiligen Zwecken verwenden zu können, wird vorzugsweise ein
einfacher Austausch zwischen diesen beiden Typen eines Ausstoßführungsteiles
ermöglicht,
nämlich
zwischen dem Ausstoßführungsteil 151 und
dem Ausstoßführungsteil 251.
Aus diesem Grund sind das Ausstoßführungsteil 151 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
und das Ausstoßführungsteil 251 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
vorzugsweise mit identischen Formen und Abmessungen ausgebildet,
und vorzugsweise sind die Dimensionen des Passabschnittes des zylindrischen
Abschnittes 30b mit kleinem Durchmesser des Einspritzzylinders 30 und
die Passung des Verbindungsteiles 42, an die diese angebracht
sind, ebenfalls identisch. Der Einsatz eines zweiteiligen Aufbaus,
bei dem zwei Hälften
der Kupplung 32 miteinander verbunden sind, macht es einfach,
die Kupplung 32 von der oberen Öffnung 42c und von
der unteren Abführöffnung 42b zu
entfernen.
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Wenn
wie oben erwähnt
die Ausstoßführungsteile
so ausgebildet sind, dass sie austauschbar sind, wird eine Umrüstung des
Ausstoßführungsteiles
wie folgt vorgenommen. Die Vorgehensweise zum Entfernen des Ausstoßführungsteiles 151 wird zuerst
erläutert.
Die Vorgehensweise zum Entfernen des Ausstoßführungsteiles 251 ist ähnlich.
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Die
Kupplung 32 wird in einer Stellung angehalten, in der sie
einfach bei der oberen Öffnung 42c und
der unteren Abführ öffnung 42b des
Verbindungsteiles 42 ist. Die Verbindung 32 wird
getrennt und an der Trennfläche,
die nicht dargestellt ist, entfernt. Nach Zurückziehen der Verbindungsstange 33 wird der
Bolzen 52 entfernt. Eine Kabel- oder Leitungsverbindung
mit der Bandheizung oder einem anderen mit dem Ausstoßführungsteil 151 verbundenen
Heizsteuermittel wird getrennt, und das Ausstoßführungsteil 151 wird
entlang des Einspritzkolbens 31 nach hinten gezogen und
aus der oberen Öffnung 42c oder
der unteren Abführöffnung 42b herausgebracht. Somit
ist es möglich,
das Ausstoßführungsteil 151 mit einer
einfachen Betriebsunterbrechung zu entfernen.
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Als
nächstes
wird die Vorgehensweise zum Befestigen des Ausstoßführungsteiles 251 erläutert. Die
Vorgehensweise zum Befestigen des Ausstoßführungsteiles 151 ist ähnlich.
Als erstes wird das Ausstoßführungsteil 251 von
der oberen Öffnung 42c oder
der unteren Abführöffnung 42b des
Ausstoßführungsteiles 251 eingeführt. Dann
wird sie passend mit dem Einspritzkolben 31 verbunden und
so bewegt, dass das Ausstoßführungsteil 251 zwangsweise
mit dem Einspritzzylinder 30 in Kontakt kommt. Dann wird
der Bolzen 52 angezogen und das Ausstoßführungsteil 251 gesichert.
Dann wird eine Kabel- oder Leitungsverbindung mit der Bandheizung oder
einem anderen mit dem Ausstoßführungsteil 151 verbundenen
Heizsteuermittel angeschlossen. Als nächstes wird die Verbindungsstange 33 nach vorne
gebracht, die Rückseite
des Einspritzkolbens 31 und die Verbindungsstange 33 einander
verbunden und die Kupplung 32 angebracht. Die Vorgehensweise
beim Befestigen ist somit umgekehrt zu der Vorgehensweise beim Entfernen
und frei von jeglicher Schwierigkeit. Wie oben erwähnt können durch die
Austauschbarkeit des ersten Ausstoßführungsteiles und des zweiten
Ausstoßführungsteiles
gemäß der vorliegenden
Erfindung viele verschiedene Materialausstoßbedingungen vorgenommen werden.