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Spritzgußmaschine für thermoplastische Kunststoffe
Die Erfindung betrifft
die Maschinen für die Formung von thermoplastischen Kunststoffen durch Spritzgießen
und bezweckt das Herstellen einer derartigen Maschine, deren Bedienung besonders
einfach und sicher ist.
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Bekanntlich erfordert das Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen
die Anwendung hoher Drücke zum Einbringen der Masse in das Innere der Form. Sobald
jedoch die Füllung der Form erfolgt ist, haben diese Drücke den Nachteil, daß sie
beträchtliche Beanspruchungen in den Vorrichtungen zum Zusammenhalten der beiden
Hälften der Form hervorrufen, welche häufig die teilweise Öffnung derselben und
die Bildung von unzulässigem Austrieb an den geformten Stücken zur Folge haben.
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Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der obigen überstände durch
Verringerung des Spritzdruckes am Ende des Vorgangs.
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Die erfindungsgemäße Spritzgußmaschine ist wesentlich dadurch gekennzeichnet,
daß ihr Spritzkolben unter der Einwirkung einer Feder steht, welche in der Ruhestellung
eine elastische Vorspannung besitzt, wobei der mit einem Einspritzhahn od. dgl.
versehene Spritzzylinder gegenüber dem festen Anschlag dieser Feder derart verschiebbar
ist, daß der Spritzkolben, wenn er bei der Verstellung des Zylinders mit dem thermoplastischen
Kunststoff in Berührung gekommen ist, mitgenommen wird und eine bestimmte zusätzliche
Verformung der Feder bewirkt, worauf der Einspritzhahn od.-dgl. geöffnet wird und
eine Menge
an plastischer Masse unter Druck austritt, welche genau
der Größe der der Feder erteilten zusätzlichen Verformung entspricht.
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Die Feder ist zweckmäßig eine Druckfeder, welche in einem Gehäuse
untergebracht ist, welches ihre Entspannung bis auf ihre freie Länge verhindert,
wodurch die obige elastische Vorspannung erzeugt wird. Dieses Gehäuse ist vorzugsweise
ortsfest, während der Spritzzylinder ihm gegenüber verschiebbar ist. Die Verschiebung
dieses Zylinders erfolgt zweckmäßig durch die Verstellung der Form selbst, z. B.
unter der Einwirkung eines hydraulischen Hebebocks od. dgl.
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Bei dieser Ausbildung kommt bei Betätigung des Hebebocks die Form
zunächst mit dem Kopf des Spritzzylinders in Berührung, worauf sie diesen Zylinder
entgegen der Einwirkung von Rückführungsfedern zurückdrückt. Wenn bei dieser Bewegung
der Spritzkolben mit dem Kunststoff in Berührung gekommen ist, drückt der Zylinder
diesen Spritzkolben entgegen der Kraft der Hauptfeder zurück, da ja der durch den
Einspritzhahn zurückgehaltene Kunststoff nicht ausfließen kann.
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Wenn die Hauptfeder in einem bestimmten Maße zusammengedrückt ist,
braucht zur Erzielung des Spritzgießens nur dieser Hahn geöffnet zu werden.
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Bei richtiger Wahl der Zusammendrückung der Feder entspricht die eingespritzte
Kunststoffmenge genau der Fassungskraft der Form.
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Der Feder wird zweckmäßig eine Anzeigevorrichtung zugeordnet, welche
gestattet, die ihr erteilten Verformungen zu verfolgen. Diese Vorrichtung kann durch
eine ein Zifferblatt antreibende steilgängige Schraube gebildet werden.
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Der Erfindungsgegenstand ist unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beispielsweise erläutert, und zwar zeigt Fig. I eine allgemeine Seitenansicht der
Spritzgußmaschine, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. I, Fig. 3
eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung, bei welcher jedoch die Teile bei Beginn
der Spritzperiode gezeigt sind, Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht mit Schnitt des
in der Kammer zum Plastischmachen des Kunststoffs angeordneten Mischkörpers, Fig.
5 eine Teilansicht, welche den Mechanismus zur Verbindung zwischen dem Betätigungshebel
und dem drehbaren Teil des ;Einspritzhahns zeigt; Fig. S und 7 sind Teilansichten,
welche im Ou,erschnitt den Körper dieses drehbaren Teils in der Schließ- bzw. Öffnungsstellung
veranschaulichen.
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Die dargestellte Spritzgußmaschine besitzt ein Gestell I, welches
die allgemeine Form eines an seinem oberen und unteren Ende geschlossenen rechteckigen
Parallelepipeds hat. Unter dem Querhaupt dieses Gestells ist eine Scheibe 2 geschraubt,
die mit einem Hohlzylinder 3 ein Stück bildet, dessen unterer Teil durch eine im
Innern und außerhalb des Körpers 31 überstehende Scheibe4 abgeschlossen ist. Das
zylindrische Gehäuse nimmt eine bereits unter Vorspannung stehende starke Feder
5 auf. Die Schraubenfeder 5 hat quadratische Windungen wie dargestellt, und ihr
Durchmesser ist so bemessen, daß sich ihre unterste Windung über die Kante der Öffnung
der Scheibe 4 legt, d. h. daß diese Windung beiderseits dieser Kante vorsteht. Unter
der Scheibe 4 ist eine Scheibe 6 befestigt, deren Innendurchmesser etwas kleiner
als der der Scheibe 4 ist. Diese Scheibe 6 ist ihrerseits mit einem zylindrischen
Mantel 7 fest verbunden.
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In dem Mantel 7 gleitet ein massiver Zylinderkörper 8) der mit radialen
Stiften 9 versehen ist, welche längliche Fenster 7a des Mantels 7 durchdringen und
so eine Drehung des Körpers 8 im Innern dieses Mantels verhindern. Der Körper 8
enthält eine axiale Bohrung8,, in welcher ein Kolben 10 gleitet, dessen oberes Ende
mit einer Platte II fest verbunden ist. Der Durchmesser der Platte II ist größer
als der Innendurchmesser der Scheibe 6, aber kleiner als der der Scheibe 4, und
die Platte ist zwischen der untersten Windung der Feder 5 und der Scheibe 6 eingeklemmt.
Wie deutlich auf Fig. 2 ersichtlich, enthält der Körper 8 noch drei lotrechte, nicht
durchgehende Löcher 8b, welche nach oben offen sind und auf einem zu der axialen
Bohrung 8a konzentrischen Kreise liegen, wobei jedes dieser Löcher 8b das untere
Ende einer Feder I2 aufnimmt, deren oberes Ende sich an der ,unterseite der Platte
ii abstützt, welelle lotrechte, ins Innere der Federn 'I(2 eintretende Führungsstifte
1 Ia trägt. Der Körper 8 besitzt eine schräge Bohrung 8c, welche von der axialen
Bohrung 8a aus nach oben geht, um seitlich in der Verlängerung einer mit dem Mantel
7 fest verbundenen Fülldüse 7t zu münden.
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In die Unterseite des Körpers 8i greift die obere Hälfte 13 einer
zylindrischen Kammer 13, 14 ein, welche von einem Heizelement 15 umgeben ist und
die Kammer zum Plastischmachen des Kunststoffs bildet. Unter der Hälfte 14 ist ein
flacher Kopf i6 angebracht, wobei die drei Teile I3, 14 und i6 durch (nicht dargestellte)
übliche Mittel zu einem einzigen Ganzen vereinigt und unter dem Körper 8 mittels
eines auf eine an dem Oberteil der Hälfte I3 vorgesehene Schulter einwirkenden Flansches
I7 angepreßt werden.
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Die Kammer I3, 14 ist innen zylindrisch, wie bei I3a in Fig. 4 dargestellt.
Dieser zylindrische Raum wird nach unten durch eine Reihe von schrägen Löchern 14a
verlängert, welche auf den Erzeugenden eines Kegels liegen, dessen Spitze unterhalb
der Hälfte 14 liegt. Der im Innern dieses Kegels liegende Teil der Hälfte 14 ist
nach oben im Innern des Raumes 13a durch einen Vorsprung 14b verlängert, welcher
die Form eines (Kegels mit abgerundeter Spitze hat. Der Kopf I6 besitzt ferner in
seiner Mitte einen oberen Vorsprung 16a (Fig. ) welcher in eine entsprechende, in
der Hälfte 14 vorgesehene Ausnehmung eingreift, wobei dieser obere Vorsprung -seinerseits
in seiner Mitte eine kraterförmige abgerundete Ausnehmung I6b besitzt, von deren
(;runde aus ein Einspritzkanal I6C abgeht.
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Wie in Fig. 4 gezeigt, weist die obere Hälfte 14
in
ihrer Mitte einen abgerundeten Vorsprung I4c auf, welcher in die Ausnehmung I6b
eintritt, wobei jedoch ein erhebliches Spiel zwischen der Wand desselben und der
Wand der Ausnehmung bestehen bleibt.
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Der Kopf 1-6 wird in der Querrichtung durch einen zylindrischen drehbaren
Teil I8 durchdrungen. Wie in Fig. 6 und 7 gezeigt, ist die Achse dieses drehbaren
Teils gegenüber der allgemeinen lotrechten Achse der Kammer Il3, I4 und des Kopfes
I6 etwas verschoben, wobei jedoch der Körper - des Teils I8 den Einspritzkanal I6C
vollständig verschließen kann, wie in Fig. 6 gezeigt.
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Dieser Teil 18 trägt einen seitlichen Einschnitt I8a, welcher bei
einer gewissen Einstellung dieses Teils den Kanal I6C ununterbrochen läßt (Stellung
der Fig. 79. Ein Ende des Teils I8 trägt in der Zu'er richtung einen Ausschnitt
18t (Fig. 5), welcher von einem an einem zylindrischen Betätigungskopf 20 befestigten
Stift 19 durchdrungen wird. Der Kopf 20 ist drehbar in einem Lager 21 (Fig. 2) gelagert,
welches selbst von an dem Flansch I7 befestigten Armen 22 gehalten wird. Der Kopf
20 ist ferner mit einem Betätigungshebel 23 verbunden. Auf dem unteren Boden des
Gestells I ruht ein Hebebock 2X, von dem nachstehend zur Festlegung der Begriffe
angenommen ist, daß er ein hydraulischer liebebock ist, wobei es jedoch wohl verstanden
ist, daß dies keine Beschränkung der Erfindung darstellt.
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Dieser Hebebock trägt eine Platte 25 zur Aufnahme der Form 33 und
zur lotrechten Andrückung derselben gegen den Kopf 16, wie weiter unten ausgeführt
ist.
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Schließlich trägt die Platte II auf ihrer Oberseite eine steilgängige
Schraube 26 (Fig. 2), welche in einen hohlen Zylinder 27 eintritt, der am Ende einer
kleinen Welle 28 befestigt und in einem von dem Fußteil 2 getragenen Kugellager
29 gelagert ist. Das untere Ende des Zylinders 27 ist mit einem kleinen Stift 310
versehen, der in die Gewindegänge der Schraube 26 eingreift, so daß die lotrechte
Verstellung derselben die Drehung des Zylinders 27 und der Welle 28 bewirkt. Die
Welle durchdringt den oberen Boden des Gestells It und trägt oberhalb desselben
ein zylindrisches Zifferblatt 3I, welches mit einem auf das Gestell I gravierten,
aufgemalten oder auf andere Weise aufgesetzten zeiger 32 zusammenarbeitet. iDie
Arbeitsweise ist folgende: In der Ruhestellung (Fig. 2) liegt die Feder 5 gegen
die Scheibe 4 an und hält so die Platte 11 mit der Scheibe 6 in Berührung. Der Spritzkolben
10 befindet sich somit in seiner tiefsten Stellung. Ferner drücken die Federn I2
den Körper8 nach unten zurück, wobei sich die Stifte g gegen die unteren Enden der
Fenster 7a legen. Wenn sich der Hebebock 24 in seiner untersten Stellung befindet,
führt man die thermoplastische Kunststoffmasse in Pulverform oder in Körnern durch
die Düse 7b ein und läßt sie allmählicn unter der Einwirkung der Heizung plastisch
werden.
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Unter Belassung des drehbaren Teils I8 in der Schließstellung bringt
man die Form 33 (Fig. 2), in welcher der Spritzguß erfolgen soll, auf die Platte
25. Hierauf betätigt man den Mechanismus für die Aufwärtsbewegung des Hebebocks
24. Die Form 33 geht aufwärts und legt sich gegen die Unterseite des Kopfes I6,
wobei ihre Einspritzmündung mit der Mündung des Kanals I6e zusammenfällt. Bei der
Fortsetzung der Bewegung des Hebebocks 24 geht die bewegliche Anordnung 8, 13, I6
entgegen der Einwirkung der Federn I2 aufwärts, wobeindiese zusammengedrückt werden,
während die Feder 5 infolge ihrer Stärke in ihrer Rubestellung bleibt.
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Wenn der Spritzkolben 10 die thermoplastische Kunststoffmasse erreicht,
bewirkt die von dieser Masse auf den Kolben ausgeübte Rückwirkung die Aufwärtsbewegung
der Platte IeII entgegen der Kraft der Feder 5, welche zusammengedrückt wird (Stellung
der Fig. 3). Diese Aufwärtsbewegung der Platte II bewirkt die Drehung des Zifferblatts
3.I, an welchem man die Größe der Aufwärtsbewegung ablesen kann. Wenn diese als
ausreichend erachtet wir!d, wird der Hebebock 24 stillgesetzt und der drehbare Teil
I8 durch den Hebel 23 geöffnet. Die Spritzgußmasse wird dann unter dem von der Feder
5 herrührenden Druck in die Form 33t eingespritzt. Diese Einspritzperiode dauert
so lange, bis die Feder 5 von neuem gegen die Scheibe 4 stößt, worauf der Spritzguß
aufhört.
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Die Menge an eingespritzter Masse entspricht genau dem Abwärtshub
des Spritzkolbens I0 unter der Einwirkung der Feder 5, wobei dieser Hub an dem zylindrischen
Zifferblatt 3I abgelesen wird.
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Bei Kenntnis der Fassungskraft der Form 33 kann somit die Bedienungsperson
die aufgewandte Menge an thermoplastischer Masse jedesmal so genau dosieren, wie
sie will. Man erhält so eine tadellose Füllungsder Form, wobei gleichzeitig jede
Neigung derselben, sich am Ende des Spritzgusses zu öffnen, unterdrückt wird, Ida
ja die Einwirkung der Feder 5 zu diesem Zeitpunkt aufhört. Wenn man ferner die Arbeitsweise
dieser Feder 5 betrachtet, so stellt man fest, daß sie zu Beginn des Spritzgusses
einen erheblichen Druck ausübt, da sie ja zu diesem Zeitpunkt am stärksten gespannt
ist.
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Dieser Druck nimmt bis zum Ende der Einspritzperiode ab, an welchem
er genau durch die der Feder erteilte Vorspannung bestimmt wird. Die Maschine ermöglicht
somit das Spritzgießen unter den günstigsten Bedingungen ohne jede Gefahr einer
Verformung der Form oder der Austriebsbildung an den Werkstücken.
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Nach Beendigung des Spritzgusses läßt man den Hebebock 24 wieder
abwärts gehen. Der Kopf I6 folgt dann der Abwärtsbewegung unter der Einwirkung der
Federn I2, welche den Körper 8 nach unten drücken, bis die Teile wieder die auf
Fig. 2 dargestellte Stellung einnehmen. Hierauf kann der drehbare Teil I8 geschlossen,
die Maschine wieder gefüllt und ein neuer Arbeitsgang vorjgenommen werden.
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Hierzu ist noch zu bemerken, daß die besondere Ausbildung des Mittelteils
der Hälfte 14 des Kastens I3, 14 zum Plastischmachen eine äußerst
feine
Unterteilung der ein'gespritzten Masse gewährleistet, so daß diese hinsichtlich
der Viskosität vollkommen homogen gemacht wird, wobei die Verlängerung 14b sowie
der volle Teil im Innern des Kegels, auf welchem die Löcher 14a liegen, die Rolle
der üblichen Stifte der bekannten Spritzgußmaschinen spielen, und zwar in viel wirkungsvollerer
Weise, da ja dieser Teil in tadelloser metallischer Berührung mit dem Rest der Hälfte
14 steht, so daß er durch Wärmeleitung unter den günstigsten Bedingungen erwärmt
wird.
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Die obige Beschreibung wurde nur beispielshalber angegeben, und die
Erfindung ist in keiner Weise hierauf beschränkt. So kann z. B. das die Feder 5
enthaltende Gehäuse2, 3, 4 aus verschiedenen auseinandernehmbaren Teilen bestehen,
deren gegenseitige Stellung sogar regelbar sein kann, was gestattet, die Vorspannung
der Feder 5 zu verändern. Ferner können andere Vorrichtungen vorgesehen werden,
um die Aufwärtsbewegung der Platte II gegenüber leder Scheibe 4 kenntlich zu machen.
Ferner kann die Ausbildung fades Innenkörpers I4b, obwohl sie besonders vorteilhaft
ist, nicht verwendet oder gegebenenfalls (durch eine beliebige andere bekannte Vorrichtung,
welche die gleichen Ergebnisse liefern kann, ersetzt werden.
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PATENTANSPRtSCHE: I. Spritzgußmaschine für thermoplastische Kunststoffe,
dadurch gekennzeichnet, daß ihr Spritzkolben (io) unter Ider Einwirkung einer Feder
(5) steht, die in der Ruhestellung eine elastische Vorspannung besitzt, wobei der
mit einem Einspritzhahn (I8) od. dgl. versehene Spritzzylinder (s) gegenüber der
Scheibe (4) dieser Feder (5) derart verschiebbar ist, daß der Spritzkolben (io)
wenn er bei der Verstellung des Spritzzylinders (8) mit dem thermoplastischen Stoff
in Berührung gekommen ist, mitgenommen wird und eine bestimmte zusätzliche Verformung
der Feder (5) bewirkt, worauf der Einspritzhahn (I8) od. dgl. geöffnet wird und
eine Menge an Spritzgut unter Druck austritt, die genau der Größe der der Feder
erteilten zusätzlichen Verformung entspricht.