DEP0000704DA - Spritzgußmaschine für warmformbare Kunststoffe - Google Patents

Description

Bisher hat man bei Spritzgußmaschinen zum Verarbeiten warmformbarer Kunststoffe die Anordnung der Kolben so vorgesehen, dass zur Schliessbewegung der Form einerseits und zur Steuerung des Vorschubes des Massekolbens im Massezylinder andererseits je ein getrennter Zylinder mit je einem Kolben vorgesehen waren. Diese Anordnung bedingte naturgemäss, dass die Gesamtkonstruktion der Maschine entsprechend gross ausgelegt wurde. Es leidet hierunter die Übersichtlichkeit der Maschine insofern, als deren Enden durch die genannten Kolben, nämlich den Schliesskolben und den Spritzkolben, gebildet werden und die dazwischen liegende Form, auf die es beim Spritzvorgang in der Hauptsache ankommt entsprechend schlecht zugängig ist. Auch wird die Maschine durch eine derartige bekannte Anordnung verhältnismässig lang und beansprucht demgemäss grossen Aufstellungsraum. Ausserdem sind für jeden Kolben zumindest eigene Zu- und Ableitungen für das Druckmittel erforderlich, wenn nicht noch jeder Kolben von einer besonderen Pumpe, gegebenenfalls unter angetrieben durch je einen eigenen Motor, vorzusehen ist.

Gemäss der Erfindung soll nun eine wesentliche Vereinfachung dieser Anordnung vorgenommen werden, indem beide Kolben, nämlich der Schliess- und der Spritzkolben, in einem Zylinder zusammengefasst werden, so dass auf diese Weise die Maschine erheblich kürzer, ihre entscheidenden Teile zugängiger und die Gesamtanordnung übersichtlicher sowie in der Fertigung, Wartung, Bedienung und Instandhaltung einfacher und billiger wird.

Der Gedanke, eine Zusammenfassung zweier Kolben in einem Zylinder vorzunehmen, ist an sich bekannt. So hat man bereit bei Spritzgußmaschinen mit insgesamt vier vom Druckmittel beaufschlagten Kolben, nämlich zwei Rückholkolben, einem Spritzkolben und einem ausschliesslich füt den Schliessdruck vorgesehenen Presskolben, die beiden letzteren konzentrisch angeordnet. Auch an anderer Stelle im allgemeinen Maschinenbau hat man bereits teleskopartige Kolben verwandt. Man hat jedoch nicht durch Anwendung zusätzlicher Mittel im Spritzgussmaschinenbau eine so weitgehende Vereinfachung herbeigeführt, wie dies gemäss der Erfindung möglich ist. Es sind nämlich ausser dem Druckzylinder, der in diesem Fall sowohl den Schliesskolben als auch den Spritzkolben enthält, noch Mittel vorgesehen, durch die der Spritzkolben möglichst lange in seiner Ausgangsstellung gehalten wird. Ferner weist der Schliesskolben eine grössere wirksame Kolbenfläche als der Spritzkolben auf. Gleichzeitig kann gemäss der Erfindung der Haupt- zylinder so ausgebildet werden, dass seine Bohrung über seine Länge hin unverändert bleibt, ohne dass dies jedoch eine Bedingung für die Ausübung der Erfindung wäre.

Nachdem diese Angaben gemacht sind, ergeben sich für den Maschinenkonstrukteur die verschiedensten Möglichkeiten. So ist es ohne weiteres denkbar, dass man den Spritz- und den Schliesskolben in gleicher Richtung vorschieben lässt und den Hauptzylinder auf der anderen Seite durch einen Deckel fest verschliesst, so dass also der lichte Querschnitt des Zylinders unter die beiden Teilkolben aufgeteilt wird, z.B. nach Massgabe irgendwelcher Ringe, Sektoren oder Segmente, wobei also die Kolben nebeneinander liegen würden. In dieser Ausführung sowie in einer weiter unten beschriebenen, besonders günstigen Ausführung des Erfindungsgedankens empfiehlt es sich insbesondere, ausser der Vorschubrichtung auch die Ausgangsstellung der beiden Kolben etwa gleichartig auszuwählen, obwohl dies lediglich eine vorteilhafte Lösung, indessen kein unbedingtes Erfordernis zur Ausübung der Erfindung ist. Der Vorteil einer derartigen Ausführung liegt nämlich darin, dass auf diese Weise der Spritzkolben im ersten Teil seines Hubes vom Schliesskolben, z.B. über einen Anschlag o.dgl., kraftschlüssig mitgenommen wird, während der zweite Teil des Hubes vom Spritzkolben allein ausgeführt wird und der Schliesskolben während dieser Zeit in der Schließstellung verbleibt. Bei Vorliegen der gleichen Ausgangsstellung für beide Kolben wird zudem die Kolbenlänge in den üblichen Grenzen bleiben.

Eine besonders günstige Konstruktion für die Maschine ergibt sich dann, wenn auf irgendwelche Übertragungsmittel z.B. richtungsändernder Art, zwischen den genannten Kolben und den angetriebenen Organen verzichtet wird, d.h. also, wenn der Schliesskolben und der Spritzkolben starr, z.B. lediglich über Kolbenstangen, mit dem Formdeckel oder dem Massekolben verbunden sind. Dies bedingt allerdings, dass von der üblichen Anordnung grundsätzlich abgewichen wird, wonach die aus einem beweglichen Hauptteil und einem ortsfest gehaltenen Deckel bestehende Form so geschlossen wird, dass der Hauptteil bei der Schliessbewegung die entgegengesetzte Bewegungsrichtung hat wie der Massekolben bei seinem Vorschub. Vielmehr liegen jetzt die Bedingungen so, dass die Schliessrichtung für die Form und die Vorschubrichtung für den Massekolben gleich laufen müssen, da, wie vorausgesetzt, auch die Vorschubrichtungen des Schliesskolbens und die Verbindungen starr sein sollen. Die Durchführung ist dadurch möglich, dass man den Hauptteil der Form nunmehr ortsfest anordnet und den zur Aufnahme des Mundstückes für den Massezylidner ausgebildeten Deckelteil der Form beweglich macht. Es wird dadurch zunächst der Hub des Massezylinders, der zur Anlage seines Mundstückes an die Form erforderlich ist, um den Hub des Formdeckels gegenüber den bisherigen Verhältnissen vergrössert. Dies bedeutet insofern einen Vorteil, als dadurch die Teile der Form noch besser zu beobachten und zu bedienen sind.

Die Bezeichnung "Formdeckel" besagt keineswegs, dass in diesem keine Teile der Form selbst eingearbeitet sein können, vielmehr bedeutet dies lediglich, das man den wesentlicheren Teil der Form in die eigentliche Form und den unwesentlicheren in den leichter zu bewegenden Deckel hineinverlegt, eine Anordnung, die auch deshalb sinnvoller ist als die bisher angewandte, weil bisher der schwere Teil der Form bewegt wurde, während der leichtere Deckel ortsfest gehalten war.

Während bisher nur von der gegenseitigen Verbindung zwischen Schliesskolben und Spritzkolben die Rede war, sollen in ähnlicher Weise auch die weiteren mit diesen verbundenen Bewegungsorgane untereinander gemäss der Erfindung in der Weise verbunden sein, dass der Massezylinder auf den Kolbenstangen gleitet, die den Formdeckel bewegen. Diese erfindungsgemässe Anordnung ist insofern besonders günstig, als, wie bereits gesagt, Mittel vorgesehen werden müssen, die den Spritzkolben möglichst lange in seiner Ruhelage belassen, während der Schliesskolben bis zum völligen Schluss der Formteile vorgeht. Mann kann dies ohne die geschilderte Verbindung zwischen Massekolben und Schliesskolbenstangen, d.h. also für den Fall, dass beide Teile unabhängig voneinander gelagert sind, dadurch erreichen, dass man den Spritzkolben unmittelbar oder die mit ihm verbundenen Teile unter die Einwirkung einer Feder bringt. In diesem

Falle wird der Schliesskolben zuerst vorgesehen und der Druck erst dann entgegen der Kraft der Feder den Spritzkolben vorschieben, wenn der leichter vorzuschiebende Schliesskolben seine Bewegung vollendet hat. Diese Feder wird aber bei der erfindungsgemässen Ausführung unter Umständen entbehrlich, da an ihre Stelle die Reibungskraft zwischen dem Massezylinder und den Kolbenstangen des Schliesskolbens treten kann. Es wird also in diesem Falle zunächst der Schliesskolben zusammen mit dem Spritzkolben vorgehen und der Spritzkolben sich erst dann gegenüber dem Schliesskolben weiter bewegen, wenn letzterer in die Endlage gekommen ist. Die genügende Sicherheit für ein zuverlässiges Arbeiten ist dabei selbst bei geringster Reibung zwischen Massezylinder und Schliesskolbenstange gewährleistet, weil einerseits das Gewicht des Massezylinders mit seinen sämtlichen Teilen verhältnismässig hoch ist und infolgedessen die zu seiner Bewegung erforderliche Kraft in allen Fällen ausreichen wird, um eine Relativ-Beweggung zwischen Spritz- und Schliesskolben zu vermeiden. Anderseits würde aber eine Bewegung des Massezylinders in Richtung auf den Formdeckel keinen Schaden anrichten, da diese Bewegung ohnehin zeitlich gesehen unmittelbar nach Abschluss der Schliessbewegung erfolgen soll und das Ausspritzen der Masse damit noch keineswegs einsetzt. Hierzu wäre vielmehr ein derartig erheblicher Kraftaufwand erforderlich, dass eine Möglichkeit nicht besteht, dass das Ausspritzen der Masse vorzeitig, d.h. vor dem Schluss der Form, erfolgt.

In weiterer Ausbildung der Einzelteile einer derartigen erfindungsgemässen Anordnung soll zwischen den konzentrisch angeordneten Kolben, nämlich einen ringförmigen Schliesskolben und einem in diesem beweglichen, kreisförmigen Spritzkolben ein zur Führung dieser Kolben und des Druckmittels dienender Zwischenzylinder eingefügt sein. Dieser Zwischenzylinder ist durch einen Rückseitendeckel geschlossen, dessen Rand seitlich über die Zylinderwandung hinausragt und damit einen Anschlag für die Relativbewegung zwischen den beiden Kolben bildet. Ferner weist dieser Deckel einen nach hinten zu verlaufenden ringartigen Ansatz auf, so dass also an ihrem Aussenumfang die Wandstärke grösser ist als in den übrigen Teilen des Deckels des Zwischenzylinders. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Zwischenzylinder sich nach hinten hin gegenüber der Rückwand des Hauptzylinders gegen diese tellerartig anlegt und zwischen beiden Teilen in dieser Stellung ein Hohlraum entsteht. Innerhalb dieses Hohlraumes soll die Eintrittsöffnung für das Druckmittel in der Rückwand des Hauptzylinders liegen. Durch diese Anordnung wird es möglich, dass bei Eintritt des Druckmittels in die hintere Kolbenseite dieses zunächst auf den Zwischenzylinder trifft und dieser über den Ansatz den Schliesskolben vorschiebt, während im gleichen Maße auch der Spritzkolben vorgeschoben wird, da er im Zwischenzylinder gefasst wird und einer besonderen Einwirkung der Flüssigkeit nicht unterliegt. Legt man nun die Länge de Zwischenzylinders so aus, dass in seiner zurückgezoge- nen Anschlagstellung gegenüber der Rückwand des Hauptzylinders kleiner ist als der Bewegung des Schliesszylinders entspricht, so wird schon vor Beendigung der Schliessbewegung der Zwischenzylinder an der vorderen Wand des Hauptzylinders angeschlagen und in gewisser Weise abdichten. Der Schliesskolben wird nun weiter vorgeschoben und schiebt soch über den Zwischenzylinder. Hierbei gibt er einige gemäss der Erfindung am hinteren Rand der Zylinderwandungen des Zwischenzylinders angeordnete seitliche Öffnungen frei, die bislang vom Schliesskolben abgedeckt waren. Das Druckmittel kann erst in diesem Augenblick auch den Spritzkolben beaufschlagen. Während also der Schliesskolben die Schließstellung der Form vollends herbeiführt, wird der Spritzkolben gleichzeitig mit ihm weiter vorgehen und im Anschluss an die Schliessanlage über den Massezylinder auch den Massekolben gegenüber den vom Schliesskolben zum Formdeckel führenden Kolbenstangen verschieben, so dass sich der Massekolben mit seinem Mundtsück gegen die Form legt. Im Anschluss hieran wird sich dann der Druck im Hauptzylinder erhöhen, der Formschluss unter einer der grösseren Fläche des Schliesskolbens höheren Kraft vorliegen und nun der in der Fläche kleiner gehaltene Spritzkolben vom Druckmittel vorgetrieben werden.

In der beigegebenen Zeichnung sind zwei Ausführungsarten als Beispiele in schematischer Darstellung veranschaulicht, und zwar zeigt

Abb. 1 zeigt eine Ausführung ohne Verwendung eines Zwischenzylinders.

Abb. 2 eine Ausführung mit Zwischenzylinder.

Im Hauptzylinder 5 bewegt sich der Schliesskolben 6, der ringförmig ausgebildet ist und von dem beiden Kolbenstangen 7 und 8 durchsetzt ist. Diese wirken auf den beweglichen Formflansch 9 ein. Im Schliesskolben 6 gleitet axgleich mit diesem und dem Hauptzylinder 5 der kreisförmige Spritzkolben 10, dessen Kolbenstange 11 in der Verlängerung den Massekolben 12 bildet. Dieser ist seinerseits im Massezylinder 13 geführt, der wiederum beweglich ist und zusammen mit der (nicht gezeichneten) Massezuführung gegen den Formdeckel 14 nebst Spritzdüse 15 gedrückt wird. Die Feder 16 drückt den Spritzkolben 10 gegen den an der Innenbohrung 17 des Schliesskolbens 6 (an dessen rechter Kante) vorgesehenen Anschlagring 18. Die Leitungen 19 und 20 führen zur Pumpe.

Die Wirkungsweise ist wie folgt: Bei Zufluss des Druckmittels durch die Leitung 19 bewegt sich der Schliesskolben 6 in der Zeichnung nach links und nimmt über seinen Anschlag 18 den Spritzkolben 10 entgegen der Wirkung der Feder 16 mit. Nach erreichtem Formschluss bleibt der Schliesskolben 6 stehen, so dass das Druckmittel den Spritzkolben 10 allein und wiederum entgegen der Federwirkung weiter nach links reibt. Der Massekolben 12 bewegt sich im Massezylinder 13 und zusammen mit diesem bis letzterer auf das Mundstück 15 stösst, sich abdichtend anlegt und bei weiterem Vorgehen des Massekolbens 12 der Spritzvorgang ausgelöst wird. Nach Richtungsänderung des Druckmittelstromes erfolgt der Zufluss über die Leitung 20, so dass das Druckmittel mit Unterstützung der Feder 16 zunächst den Spritzkolben 10 bis an den Anschlagring 18 bewegt. Hierauf gehen beide Kolben gemeinsam in die Ausgangsstellung zurück. Es wird also zunächst der Massekolben zurückgezogen und danach die Form geöffnet. Die Verbindung zwischen Massezylinder 13 und Schliesskolbenstangen 7, 8 geschieht über zwei an den Massezylinder angeschlossene und auf den Kolbenstangen 7 und 8 gleitenden Traversen 21, 22.

Gemäss Abb. 2 ist im Hauptzylinder 5 ein ebenfalls ringförmiger Schliesskolben 23 längsverschiebbar angeordnet, der wiederum mit den beiden Schliesskolbenstangen 7 und 8 versehen ist. In seiner Innenbohrung 24 gleitet ein Zwischenzylinder 25, der durch einen tellerförmigen Rückseitendeckel 26 verschlossen ist. Der Rand 27 dieses Deckels bildet sowohl einen Anschlag gegenüber dem Schliesskolben 23, so dass dieser nicht weiter nach hinten verschoben werden kann, als auch setzt er den übrigen Teil des Deckels 26 von der Hinterwand 28 des Hauptzylinders 5 so ab, dass ein Hohlraum 29 zwischen beiden Wänden entsteht. In diesen wird die Druckmittelleitung

19 eingeführt. Der Zwischenzylinder hat an seinem hinteren Rand Öffnungen 30, die in der hinteren Lage des Schliesskolbens von diesem abgedeckt werden. Er ist so lang ausgelegt, dass seine Vorderkante 31 um einen Abstand 32 von der Vorderwand 33 des Hauptzylinders entfernt ist, der geringer ist als der Hub des Schliesskolbens 23. Ferner ist der Zwischenzylinder 25 an seiner Aussenseite mit einer Anschlagnase 34 ausgestattet, die bei vorgeschobener Stellung des Schliesskolbens verhindert, dass der Zwischenzylinder 25 aus dem Schliesskolben herausgedrückt wird. Der Abstand 35 dieser Nase von der Vorderseite des Schliesskolbens 23 ist so bemessen, dass der Schliesskolben die Nase in seiner vordersten Stellung nicht erreicht, so dass also diese Nase 34 eine für das grundsätzliche Arbeiten nicht erforderliche Hilfsvorrichtung darstellt. Der Abstand 35 muss indessen mindestens so gross gehalten werden, dass die Öffnungen 30 des Zwischenzylinders 25 zuverlässig freigegeben werden. Der Spritzkolben 36 bewegt sich im Innern des Zwischenzylinders. Die Druckmittelleitung 37 ist so in der Vorderwand 33 des Hauptzylinders 5 eingeführt, dass sie bei vorgeschobener Stellung des Zwischenzylinders in dessen Inneres mündet.

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist wie folgt:

Das Druckmittel tritt bei 19 eine und treibt zunächst den Zwischenzylinder 25 über seinen Deckel 26 vor. Dieser nimmt hierbei den Schliesskolben 23 zunächst nur über den Anschlagring 27 und ebenso den Spritzkolben 36 mit, und zwar deshalb, weil das Druckmittel ihn nicht auf seiner Rückseite beeinflussen kann und er infolgedessen zwangsläufig mit dem Zwischenzylinder gekuppelt ist. Gleichzeitig vollführt bei dieser Bewegung des Spritzkolbens der Massekolben 12 im Massezylinder 13 keinerlei Bewegung, weil der Massezylinder 13 über die Traversen 21 und 22 infolge der Reibung dieser Elemente gegenüber den Kolbenstangen 7 und 8 des Schliesskolbens ebenfalls dieselbe Bewegung mitmacht. Sobald nun die Vorderkante 31 des Zwischenzylinders gegen die Vorderwand 33 des Hauptzylinders stösst, bewegt sich der Schliesskolben 23 allein bis zum völligen Formschluss um ein geringeres Stück, als dem Abstand 35 entspricht, nach vorwärts und gibt die Öffnung 30 frei. Da der Schliesskolben 23 ebenso wie der Zwischenzylinder 25 in Anschlagstellung steht und nicht mehr vorgetrieben werden kann, wirkt das Druckmittel nunmehr durch die Leitung 19 und die Öffnung 30 ausschliesslich auf den Spritzkolben 36 und drückt zunächst den Massekolben mit seiner Spritzdüse gegen den Formdeckel, leitet danach den Spritzvorgang ein.

Beim Rückgang tritt das Druckmittel umgekehrt durch die Leitung 37 ein, durch die es beim Vorschub ausströmte, und drückt zunächst den Spritzkolben 36 zurück, da es den Schliesskolben 23 infolge der Abdeckung durch den Zwischenzylinder 25 nicht erreichen kann. In seiner rückwärtigen Lage nimmt der Spritzkolben 36 über seine als

Anschlag 38 ausgebildete Rückverlängerung der Kolbenstange den Zwischenzylinder 25 mit nach hinten, so dass das Druckmittel nunmehr den Schliesskolben 23 beaufschlagen und damit die Form öffnen kann, soweit diese sich nicht schon vorher geöffnet hat bzw. über die Nase 34 mitgenommen wurde.

Claims (2)

1. Spritzugussmaschine für warmformbare Kunststoffe, gekennzeichnet durch einen Hauptzylinder (5), der sowohl den ringförmigen Schliesskolben (6, 23) als auch den kreisförmigen Spritzkolben (10, 36) enthält, von denen der Schliesskolben (6, 23) über Kolbenstangen (7,8) den dem Massezylinder (13) zugelegenen Formteil bewegt, während der Spritzkolben (10, 36) über eine Kolbenstange (11) den Massekolben (12) und über diesen den Massezylinder (13) gegen den beweglichen Formflansch (9) vorschiebt, wobei sich der Massezylinder (13) vorzugsweise zusammen mit dem beweglichen Formflansch (9) bewegen kann und insbesondere auf dessen Schliesskolbenstangen (7,8) z.B. über eine oder mehrere Traversen (21, 22), Ansätze o.dgl. gleitet.

2. Spritzgussmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Hauptzylinder (5) verschiebbar zwischen den konzentrisch angeordneten ringförmigen Schliess- (23) und kreisförmigen Spritzkolben (36) eingefügten Zwischenzylinder (25) nebst einem Rückseitendeckel (26), der einen vorspringenden und zugleich als Anschlag für die Relativbewegung zwischen Schliesskolben (23) und Zwischenzylinder (25) ausgebilde- ten Rand (27) aufweist, während das vordere offene Ende (31) des Zwischenzylinders vom vorderen Deckel (33) des Hauptzylinders (5) einen geringeren maximalen Abstand (32) hat, als der Schliessbewegung der Form entspricht und Öffnungen (30) am hinteren Ende des Zwischenzylinders (25) vorgesehen sind, die bei Anlage des Schliesskolbens (23) am benachbarten Rand (27) durch den Schliesskolben (23) verschlossen und kurz vor Beendigung des Schliessweges des Schliesskolbens durch Anschlagen des Zwischenzylinders (25) an dem vorderen Deckel (33) des Hauptzylinders (5) geöffnet werden.