EP3328608A1 - Spritzgiessmaschine mit etagenwerkzeug für spritzprägeanwendungen und spritzprägeverfahren - Google Patents

Spritzgiessmaschine mit etagenwerkzeug für spritzprägeanwendungen und spritzprägeverfahren

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Publication number
EP3328608A1
EP3328608A1 EP16747479.0A EP16747479A EP3328608A1 EP 3328608 A1 EP3328608 A1 EP 3328608A1 EP 16747479 A EP16747479 A EP 16747479A EP 3328608 A1 EP3328608 A1 EP 3328608A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
snorkel
nozzle
injection
injection unit
stroke
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16747479.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jean-Luc Grange
Thomas Iten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Netstal Maschinen AG
Original Assignee
Netstal Maschinen AG
Maschinenfabrik und Giesserei Netstal AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Netstal Maschinen AG, Maschinenfabrik und Giesserei Netstal AG filed Critical Netstal Maschinen AG
Publication of EP3328608A1 publication Critical patent/EP3328608A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/32—Moulds having several axially spaced mould cavities, i.e. for making several separated articles
    • B29C45/322—Runner systems for distributing the moulding material to the stacked mould cavities
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/03—Injection moulding apparatus
    • B29C45/12—Injection moulding apparatus using two or more fixed moulds, e.g. in tandem
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C45/1777—Nozzle touch mechanism
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/20—Injection nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/56—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using mould parts movable during or after injection, e.g. injection-compression moulding
    • B29C45/561—Injection-compression moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C45/56—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using mould parts movable during or after injection, e.g. injection-compression moulding
    • B29C45/561—Injection-compression moulding
    • B29C2045/5615—Compression stroke, e.g. length thereof

Definitions

  • the invention relates to an injection molding machine with a stack mold.
  • Stacking tools and injection molding machines with stack molds are known in various embodiments from the prior art.
  • a stack mold usually consists of several tool parts, namely:
  • a tool part which is mounted on the movable platen of the injection molding machine, hereinafter also referred to as moving stack tool part;
  • One or more middle parts which are arranged between the fixed and the movable stack tool part.
  • middle parts Depending on the number of middle parts thus result stacking tools with two or more floors.
  • one or more mold cavities are formed in the closed state of the stack mold, into which melt is introduced and solidified into a molded part.
  • the middle plates are provided with suitable melt distribution channels.
  • melt distribution channels For the supply of melt from the injection unit of the injection molding machine in the middle plate or in the middle plates, various measures from the prior art are known.
  • WO2014 / 153676A1 it is known to supply the melt via a supply line lying on the central injection axis to the melt distribution system in the middle plate.
  • the supply line comprises at least two telescopically displaceable pipe sections. There are no valves necessary, which would have to close the supply lines when opening the stack tool.
  • JP-Y-62-18418 an injection molding machine with a stack mold is known in which the injection unit can be moved by means of a piston-cylinder unit relative to the stationary stack tool part.
  • JP-Y-62-18418 is mentioned in EP0576837B1 as prior art and is described there as follows.
  • the injection unit is connected via an elongated injection cylinder, which extends through a passage opening of the stationary stack tool part, with the central part, in which a mouthpiece of the injection cylinder is pressed against a connection opening of the central part.
  • the contact pressure of the mouthpiece can be specified by means of the piston-cylinder unit.
  • the injection unit with the central part of the stack mold forms a unit which is not disconnected even during the opening and closing movement of the stack mold.
  • EP0576837B1 it is proposed to connect the injection unit directly to the central part.
  • a direct mechanical connection of the injection unit and central part of the stack mold is proposed.
  • the middle part of the stack mold on its the fixed platen side facing a projecting rohrmundigen connecting piece, which commonly referred to as a snorkel NET will.
  • the fixed platen and the stationary stack tool part each have a central opening into which the snorkel can protrude, under certain circumstances also to the extent that with the stack mold closed, the connection opening projects beyond the rear side of the fixed platen.
  • the injection unit can be axially displaced to press the mouthpiece of the injection cylinder against a connection opening of the snorkel, so that an outwardly sealed coupling of the injection cylinder is made to the central part of the stack mold.
  • the piston rods of the hydraulic actuating cylinders are passed through openings in the fixed platen and anchored to the central part of the floor mold.
  • This attachment of the injection unit to the central part ensures that the coupling of the mouthpiece to the connection opening of the snorkel is maintained unchanged during the entire injection molding process and over many injection cycles, including the mold closing and mold opening movements.
  • the connection of central part and injection unit can be made via screws.
  • injection molding is known in various embodiments from the prior art and therefore need not be described in detail at this point.
  • gasoline embossing with stack molds it is important that the mouthpiece or the nozzle of the injection unit is pressed against the snorkel to be able to inject, although the snorkel moves during the embossing movement in the direction of the injection unit.
  • the contact pressure on the snorkel should be as constant as possible during the embossing process. Excessive stress on the snorkel could damage it NET or the middle part of the floor tool could experience a positional deviation.
  • the present invention seeks to provide a further injection molding machine with stack tool, which is suitable for injection compression molding.
  • the injection unit at least during the injection process, in particular during an injection process before and / or during the
  • displaceable part executable stroke are set or adjustable so that the nozzle and the snorkel remain pressed together during the injection process, the injection unit, in contrast to the aforementioned state of the NET
  • the position of the mechanical stops in the machine longitudinal direction should be changeable or adjustable.
  • a clamping half-shell can be provided or countered, screwable attacks. These attacks can, for example, on the piston rods of a hydraulic linear drive for the method of
  • annular stop element surrounding the nozzle or the injection unit.
  • stop bolts which are arranged on a circle around the injection unit around.
  • one or more stops are provided on the machine bed, on which the one or more guide shoes of the
  • Injection unit can be determined by a mechanical blockade of its linear drive at a position in the machine longitudinal direction or is determined. In a hydraulic linear drive, this could be achieved by a hydraulic blockage of the pressure medium spaces. In an electric linear drive could NET a brake may be provided, which is a driven by the electric motor
  • the injection unit can be detected or determined by controlling the driving force of its linear drive at a position in the machine longitudinal direction.
  • a counterforce is exerted on the injection unit, which is seen over a Spritzg automatzyklus, changeable.
  • the force with which the snorkel of the floor mold presses on the nozzle must be considered. This force depends on the position of the stack tool parts. When closing the stack tool, this force increases. In addition, the force to be considered when injecting the melt into the
  • the snorkel may be configured to have a first snorkel part in communication with a central part and a relative thereto
  • Snorkel part has. These two snorkel parts are telescopically slidable, such that a running through both snorkel parts,
  • the second snorkel part is preferably opposite to the first
  • the snorkel stroke should be designed according to a certain embossing stroke of the stack tool.
  • This snorkel stroke should be dimensioned such that it corresponds at least to the embossing stroke of the stack mold.
  • the embossing stroke of the stack mold depends on the molded part to be produced. So he can vary from molding to molding. But it can also happen that for one and NET the same molding different Regehübe be driven depending on the set injection molding process.
  • a nozzle closure mechanism can be provided, which seals on the side for plasticizing.
  • a so-called needle valve is the predominant nozzle closure mechanism.
  • the melt can pass from there freely until the tool is reached.
  • Nozzle needles may be provided in the tool which block or release the path of the melt into the cavities. Between these two closures no additional closure member must be provided. Incidentally, the nozzle will rarely lift off the snorkel in normal operation. If this occurs, leakage from the snorkel and, to a lesser extent, leakage from the nozzle may occur. If, however, a separation of the two parts is to take place, a screw retraction can preferably be run before separation, i. The screw is moved back by a certain stroke, so that the melt in the hot runner and in the nozzle tip is decompressed. This can reduce the leakage.
  • melt channels Components of the injection molding machine, hereafter also called melt channels are designed so that as little as possible shear energy is produced, because this would damage the plastic.
  • melt channels which are also referred to as hot runners or as a hot runner manifold. Likewise, there are nozzles at the transition from the hot runners to the cavities in the stack molds.
  • the melt channel in the snorkel is designed to be relatively generous in terms of rheology.
  • the snorkel can be heated over its entire length or on sections. That's why the snorkel can also be called a hot-channel.
  • the melt stream in distribution channels is divided into individual streams and up to those lying in the vicinity of the cavities
  • Transported tool nozzles Such distribution channels are often referred to as hot runner manifold.
  • the nozzle in front of the cavity is also heated, so that the plastic melt waiting for a shot in the nozzle antechamber does not solidify.
  • the heating preferably takes place via resistance heaters at suitable regions of the melt channels.
  • heating bands can be provided. This applies in particular to the plasticizing cylinder, the nozzle on the plasticizing and the snorkel.
  • so-called thick film heaters can be provided.
  • Figure 2 as Figure 1, but with stack tool in position for embossing stroke H P ;
  • Figure 5 shows an embodiment of a snorkel with a prestressed
  • FIG. 6 shows the contact force between the nozzle of the plasticization and the prestressed, displaceable element of the snorkel over an injection molding cycle
  • FIG. 7 shows an embodiment of a nozzle with a prestressed element.
  • a first embodiment of an injection molding machine according to the invention and its operation in injection-compression molding will be described in more detail below with reference to FIGS. 1 to 3.
  • Such an injection molding machine for injection-compression molding with a stack mold comprises a machine in denbett 1, on which an injection unit 2, a fixed platen 3, a movable platen 4 and a support plate 5 are arranged.
  • the injection unit generally designated by the reference numeral 2, essentially comprises a cylinder 2a with a rotatable and linearly driven screw therein for plasticizing and discharging melt, a drive unit 2b with a linear drive for moving the screw in the machine longitudinal direction and a rotary drive for rotatably driving the screw , At the front end of the cylinder 2a, a nozzle 1 1 is arranged, via the melt during a forward movement of the
  • Screw can be ejected from the cylinder 2a and injected into an injection mold.
  • the injection mold is designed as a floor mold 6 and comprises three tool parts with which two floors can be formed.
  • the middle part 6b of the stack mold 6 is supported by guide rails 7, which are mounted on the machine bed 1. However, the middle part 6b can also be supported and guided on columns (not shown here). Also one
  • actuatable toggle mechanism 8 may be provided, which is only indicated in the figure 1. Injection molding machines with a toggle mechanism are known, so that further details of the toggle mechanism and its drive need not be described at this point.
  • Middle part 6b via a mechanical connection to at least the closing-side tool part 6a.
  • entrainment of the center piece 6b by toggle or racks.
  • the entrainment of the center piece 6b takes place by means of racks 9a and 9b, which are in engagement with a toothed wheel 10 attached to the center piece 6b.
  • racks 9a and 9b which are in engagement with a toothed wheel 10 attached to the center piece 6b.
  • the center piece 6b and the movable stack tool part 6c move during the tool opening in the direction of the support plate 5.
  • a not shown sprue and distributor system is integrated, via which melt can be distributed in the working levels or floors of the stack tool to thus to supply the mold cavities formed in the floors with melt.
  • the snorkel 12 makes during movement of the floor mold 6, the movement of the central part 6 b, which can cause the snorkel 12 lifts from the nozzle 1 1.
  • the snorkel 12 protrudes at least into the recess of the
  • the snorkel 12 is provided to the nozzle 1 1 out with a biased, displaceable element.
  • the construction of such a snorkel 12 is shown in more detail in FIG. Due to the
  • a flange 12b is connected to the snorkel body 12a which is connected to the central part 16b and contains a melt channel 13a.
  • An extension 12c for the nozzle 1 1 is on the one hand displaceably guided in the flange 12b and on two connected to the flange 12b screws 14a, 14b, on the other hand serve the screws 14a, 14b as captive.
  • Flange 12b and lug 12c are biased against each other, either by a spring, such as an annular spring 15, or by a plurality of individual, arranged on a bolt circle springs.
  • first snorkel portion 16a which is presently formed by the snorkel body 12a and the flange 12b, and a relative to this displaceable and the nozzle 1 1 of the injection unit 2 facing second snorkel portion 16b, which in this case of the Extension 12c is formed.
  • the two snorkel parts 16a and 16b are telescopically slidable, such that there is a continuous melt channel 13 extending through both snorkel parts 16a, 16b with sections 13a, 13b and 13c.
  • the second snorkel part 16b is biased in the direction of the nozzle 1 1 relative to the first snorkel part 16a and displaceable by a snorkel stroke H s relative to the first snorkelling part 16a, the snorkel stroke H s being designed in accordance with a specific embossing stroke H P of the stack mold 6 and is dimensioned such that it at least this embossing stroke of
  • snorkel body 12a and flange 12b could also be made in one piece having an end portion suitably configured to cooperate with a mating hub 12c.
  • the prestressed, displaceable element can also be integrated into the nozzle.
  • the construction of such a nozzle equipped with a prestressed, displaceable element is shown in more detail in FIG. It is only one
  • the second nozzle part 1 1 b is displaceably guided in the first nozzle part 1 1 a and on two connected to the first nozzle part 1 1 a screws 14a, 14b.
  • the screws 14a, 14b also serve as captive.
  • the two nozzle parts 1 1 a and 1 1 b are biased against each other, either by a spring, such as a ring spring 15, or by a plurality of individual, arranged on a bolt circle springs.
  • the two nozzle parts 1 1 1 a and 1 1 b are telescopically displaced into each other by a stroke H D , so that a continuous melt channel 21 is maintained at any movement.
  • the nozzle stroke H D is based on the embossing stroke H P of the stack mold 6 and corresponds at least to this, that is, H D ⁇ H P. It is advantageous if the nozzle 1 1 conical towards the snorkel, as in the figure 7 is shown. As a result, a force acts in the direction of the snorkel and increases the pressure.
  • FIG. 7 shows only one example of an embodiment of the prestressed, displaceable nozzle, other embodiments, for example by
  • the prestressed element may be arranged biased in the nozzle in the direction of the cylinder head.
  • the prestressed element in the cylinder head is arranged biased in the direction of the nozzle.
  • the cylinder head is presently the nozzle 1 1 facing the front end of the cylinder to understand 2a.
  • the injection unit 2 presses on the nozzle 1 1 of the plasticization 2a on the snorkel 12 of the stack mold 6.
  • the nozzle 1 When injecting with comparatively high pressures, for example with pressures of over 1500 bar and in particular at pressures of over 2000 bar, the nozzle 1 would lift 1 and thus the injection unit 2 of the snorkel 12, they would not be pressed against the snorkel 12, since the melt stream in the tool experiences a resistance.
  • the nozzle 11 or the injection unit 2 must not lift off the snorkel 12 during the injection.
  • the stack mold 6 is not completely closed when starting the injection, but is open to the so-called embossing stroke.
  • a hydraulic linear drive is provided for moving the injection unit 2 and for pressing the nozzle 11 onto the snorkel 12, comprising a pressure cylinder 18 and a piston rod 17 connected to the fixed platen 3.
  • a pressure cylinder 18 and a piston rod 17 are symmetrical to the central machine longitudinal axis lying hydraulic
  • a mechanical stop 19 is attached on the piston rod 17 of the pressing cylinder 18, which is attached to the drive unit 2b. This stop can be formed from clamping shells or it can countered, screwable attacks are used. Usually two pressing cylinders 18 are provided on both sides of the machine longitudinal axis. In this case, a mechanical stop 19 may be provided on one of the piston rods. But it can also be provided on each of the two piston rods a stop.
  • the mechanical stop is in the example shown here to the
  • Piston rods 17 of the Anpresszylinders 18 attached can also be set to other positions on the machine.
  • a ring can be placed, which is supported on the fixed platen 3.
  • one or more other suitable stops at the front end of the injection unit, which can be supported on the fixed platen.
  • a plurality of stop bolts could be provided, which are arranged on a circle around the injection unit 2 around and on the fixed
  • Guide rails 20 of the injection unit 2 stops are attached to the or the guide shoes of the injection unit 2, not shown here abut.
  • the mechanical stop or stops 19 must be made positionally adjustable for the machine operator. An operator is thereby given the opportunity for a particular embossing stroke H P of the stack tool for this purpose adjust appropriate position of the stop or stops to determine the injection unit 2 at this position.
  • the injection unit 2 moves at the beginning of a cycle or at the start of production with a certain force on the mechanical stop 19 and presses against this. Subsequently or during this, the stack mold 6 moves up to the injection embossing gap or embossing stroke H P. Just before the tool parts 6a, 6b and 6c of the stack mold 6 have reached the position for the embossing stroke H P when approaching, snorkel 12 and nozzle 1 1 touch each other. As a result of the further closing on the injection embossing gap or on the embossing stroke H P , the spring 15 is slightly compressed in the pretensioned, displaceable element (attachment piece 12 c) and the attachment piece 12 c presses against the nozzle 1 1 with a small force.
  • the injection unit 2 can lift off with its nozzle 1 1 again from the snorkel 12 and be moved away from the stop 19 backwards. But it is also possible that the injection unit 2 is kept pressed against the mechanical stop 19 permanently.
  • the preloaded displaceable element such as the endpiece 12c is continuously filled by the horrötechnischshub at the stop 19th Pressed unit cyclically relieved. Also, the mechanical stop 19 experiences the full force of the injection unit 2 only when the snorkel 12 is lifted from the nozzle 1 1.
  • Lowering pressure cylinder 18 It is advisable to tie the relief of the pressure in the pressure cylinder 18 on whether snorkel 12 and nozzle 1 1 have contact. If there is no contact, the pressure cylinder 18 can be pressure relieved.
  • FIG. 4 shows an alternative to the first embodiment shown in FIGS. Instead of a mechanical stop, a specific position can also be held by a control technology implementation or by a brake in the linear drive of the injection unit. The course of the
  • the injection-compression cycle is similar to the injection-compression cycle described above.
  • Injection unit 2 moves to a certain position without hitting a stop. This position results from the embossing stroke H P of the stack mold 6 and the compression of the biased displaceable element 12 c at the snorkel 12. In the selected position, the nozzle 1 1 meets the prestressed, displaceable element (extension 12 c) on the snorkel 12. While the stack mold 6 performs the embossing stroke H P , the injection unit 2 is held at the previously approached position. The biased displaceable element 12c on the snorkel 12 is moved by the tool stroke H P
  • the injection unit 2 can leave the previously approached position and be moved in the direction of a rear end position. But it is also possible that the injection unit 2 remains for several cycles at the desired position and is held there. A lifting of the nozzle 1 1 of the snorkel 12 is also carried out when the injection unit 2 stops in its place, since the snorkel 12 the
  • Tool opening stroke moves along.
  • the holding of the sp tzaggregats 2 at the predetermined, desired position can be done in various ways.
  • Both in an electric and in a hydraulic linear drive can be a force-controlled holding the position.
  • an electric spindle drive can be provided as a linear drive for moving the injection unit 2.
  • the inverter can control the servo motor of the spindle drive so that a position control of the injection unit 2 takes place and this is thus held in the predetermined, desired position.
  • a brake in the electric or hydraulic linear drive can be provided.
  • Linear actuator is held by means of a hydraulic blocking of the pressure medium spaces of the pressure cylinder in position.
  • Figure 6 illustrates the contact force between the nozzle 1 1 and the
  • the heating is preferably via Resistance heaters at appropriate areas of the melt channels.
  • heating bands can be provided.
  • the snorkel 12 is preferably heated in the range of 12a and 12b, since the geometries are made simple, so that a heating tape can be placed around the cylindrical parts.
  • the area 12c does not need to be additionally heated because the width of this section is small. But it would also be possible to heat only the area 12a and not to heat 12b and 12c, but possibly to isolate 12b, depending on how the accessibility of the parts must be.
  • the procedure for the nozzle is similar to the snorkel.
  • the region 1 1 a is heated, but not the region 1 1 b.

Abstract

Beschrieben wird eine Spritzgießmaschine mit einem Etagenwerkzeug (6) mit einem Schnorchel (12), über welchen Schmelze in ein Etagenwerkzeug-Mittelteil (6b) zuführbar ist, wobei der Schnorchel (12) und die Düse (11) des Spritzaggregats (2) aneinander angepresst werden können. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Spritzaggregat (2) während des Einspritzvorgangs, insbesondere während eines Einspritzvorgangs vor und/oder während der Ausführung eines Prägehubes (HP) des Etagenwerkzeugs (6), in Maschinenlängsrichtung gesehen an einer Position feststellbar ist, in welcher die Düse (11) des Spritzaggregats (2) an einem vorgespannten, verschiebbaren Teil (12c) des Schnorchels (12) angepresst ist, oder in welcher der Schnorchel (12) an einem vorgespannten, verschiebbaren Teil (11b) der Düse (11) angepresst ist, wenn sich das Etagenwerkzeug (6) in einer Position für die Ausführung eines Prägehubs (HP) befindet. Die Vorspannung des verschiebbaren Teils und dessen Hub (HS, HD) sind derart, dass die Düse (11) und der Schnorchel (12) während des Einspritzvorgangs aneinandergepresst bleiben.

Description

Beschreibung
SPRITZGIESSMASCHINE MIT ETAGENWERKZEUG FÜR SPRITZPRÄGEANWENDUNGEN UND SPRITZPRÄGEVERFAHREN
Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine mit einem Etagenwerkzeug. Etagenwerkzeuge und Spritzgießmaschinen mit Etagenwerkzeugen sind in verschiedenen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt.
Ein Etagenwerkzeug besteht üblicherweise aus mehreren Werkzeugteilen, nämlich:
- einem Werkzeugteil, das auf der feststehenden Formaufspannplatte einer Spritzgießmaschine befestigt ist, nachfolgend auch feststehendes Etagenwerkzeugteil genannt;
- einem Werkzeugteil, das auf der beweglichen Formaufspannplatte der Spritzgießmaschine befestigt ist, nachfolgend auch bewegliches Etagenwerkzeugteil genannt;
- einem oder mehreren Mittelteilen, welche zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Etagenwerkzeugteil angeordnet sind.
Je nach Anzahl der Mittelteile ergeben sich somit Etagenwerkzeuge mit zwei oder mehr Etagen. In jeder Etage werden im geschlossenen Zustand des Etagenwerkzeugs ein oder mehrere Formhohlräume gebildet, in welche Schmelze eingeführt und zu einem Formteil erstarrt. Zur Verteilung der Schmelze in die Formhohlräume sind die Mittelplatten mit geeigneten Schmelzeverteilerkanälen ausgestattet. Für die Zufuhr von Schmelze aus dem Spritzaggregat der Spritzgießmaschine in die Mittelplatte bzw. in die Mittelplatten sind verschiedene Maßnahmen aus dem Stand der Technik bekannt.
Aus der US 4,207,051 ist es bekannt, oberhalb der feststehenden Formaufspannplatte zwei teleskopisch ineinander verschiebbare Rohrstücke NET vorzusehen und an der Oberseite der Mittel platte des Etagenwerkzeugs an ein Schmelzeverteilersystenn in der Mittel platte anzuschließen.
Aus der WO2014/153676A1 ist es bekannt, die Schmelze über eine auf der zentralen Spritzachse liegende Zuführleitung dem Schmelzeverteilersystem in der Mittelplatte zuzuleiten. Die Zuführleitung umfasst mindestens zwei teleskopisch ineinander verschiebbare Rohrstücke. Es sind keine Ventile notwendig, welche beim Öffnen des Etagenwerkzeugs die Zuführleitungen verschließen müssten.
Aus der JP-Y-62-18418 ist eine Spritzgießmaschine mit einem Etagenwerkzeug bekannt, bei welchem das Spritzaggregat mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit relativ zum feststehenden Etagenwerkzeugteil verfahren werden kann. Die JP-Y- 62-18418 ist in der EP0576837B1 als Stand der Technik genannt und wird dort wie folgt beschrieben. Das Spritzaggregat ist über einen langgestreckten Injektionszylinder, der sich durch eine Durchlassöffnung des feststehenden Etagenwerkzeugteils hindurch erstreckt, mit dem Mittelteil verbunden, in dem ein Mundstück des Injektionszylinders gegen eine Anschlussöffnung des Mittelteils gedrückt wird. Der Anpressdruck des Mundstücks kann dabei mittels der Kolben- Zylinder-Einheit vorgegeben werden. Wenn nun das Etagenwerkzeug aufgefahren wird, kann man durch geeignete Ansteuerung der Kolben-Zylinder-Einheit erreichen, dass das Spritzaggregat dem ebenfalls bewegten Mittelteil folgt und das Mundstück des Injektionszylinders in Anlage an der Anschlussöffnung des Mittelteils verbleibt. Auf dieses Weise bildet das Spritzaggregat mit dem Mittelteil des Etagenwerkzeugs eine Einheit, die auch bei der Öffnungs- und Schließbewegung des Etagenwerkzeugs nicht getrennt wird.
In der EP0576837B1 wird vorgeschlagen, das Spritzaggregat unmittelbar mit dem Mittelteil zu verbinden. Insbesondere wird eine unmittelbare mechanische Verbindung von Spritzaggregat und Mittelteil des Etagenwerkzeugs vorgeschlagen. In einer Ausführungsform weist das Mittelteil des Etagenwerkzeugs auf seiner der feststehenden Formaufspannplatte zugewandten Seite einen vorspringenden rohrformigen Anschlußstutzen auf, der üblicherweise als Schnorchel bezeichnet NET wird. Die feststehende Formaufspannplatte und das feststehende Etagenwerkzeugteil weisen jeweils eine Mittelöffnung auf, in die de Schnorchel hineinragen kann, unter Umständen auch soweit, dass bei geschlossenem Etagenwerkzeug die Anschlussöffnung über die Rückseite der feststehenden Formaufspannplatte vorsteht. Mittels hydraulischer Stellzylinder kann das Spritzaggregat axial verschoben werden, um das Mundstück des Injektionszylinders gegen eine Anschlussöffnung des Schnorchels anzupressen, so dass eine nach außen abgedichtete Ankopplung des Injektionszylinders an das Mittelteil des Etagenwerkzeugs hergestellt wird. Die Kolbenstangen der hydraulischen Stellzylinder sind durch Öffnungen in der feststehenden Formaufspannplatte hindurchgeführt und an dem Mittelteil des Etagenwerkzeugs verankert. Durch Druckbeaufschlagung der Kammer vor dem Kolben des Stellzylinders wird der Injektionszylinder gegen den Schnorchel angepresst und das Mittelteil des Etagenwerkzeugs und das Spritzaggregat bilden eine starr gekoppelte Einheit, so dass das Spritzaggregat, die Öffnungs- und Schließbewegung des Mittelteils mitmacht. Durch diese Anhängung des Spritzaggregats an das Mittelteil wird erreicht, dass die Ankopplung des Mundstücks an die Anschlussöffnung des Schnorchels während des ganzen Spritzgießprozesses und über viele Spritzzyklen, einschließlich der Formschließ- und Formöffnungsbewegungen unverändert aufrechterhalten wird. Anstelle der hydraulischen Stellzylinder kann die Verbindung von Mittelteil und Spritzaggregat auch über Schrauben vorgenommen werden.
Wird eine erhöhte Ausstoßleistung an Teilen gewünscht, kann es erforderlich sein, mit einem Etagenwerkzeug ein sogenanntes Spritzprägen auszuführen. Das Spritzprägen ist in verschiedenen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt und braucht daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben zu werden. Beim Spritprägen mit Etagenwerkzeugen kommt es darauf an, dass das Mundstück bzw. die Düse des Spritzaggregats an dem Schnorchel angepreßt ist, um einspritzen zu können, obwohl sich der Schnorchel noch während der Prägebewegung in Richtung des Spritzaggregats verschiebt. Die Anpresskraft auf den Schnorchel sollte während des Prägevorgangs möglichst gleichbleibend wirken. Bei einer zu großen Belastung des Schnorchels könnte dieser beschädigt NET werden oder das Mittelteil des Etagenwerkzeugs könnte eine Lageabweichung erfahren.
Mit den aus JP-Y-62-18418 und EP0576837B1 bekannten Spritzgießmaschinen mit Etagenwerkzeug können auch Spritzprägeverfahren durchgeführt werden, weil in jeder Stellung des Etagenwerkzeugs das Spritzaggregat an dem Mittelteil oder einem Schnorchel des Mitteilteils anliegt. Nachteilig an der JP-Y-62-18418 ist aber der erhöhte steuerungstechnische Aufwand. Bei EP0576837B1 muss der Formschluss das gesamte Aggregat mitbewegen. Dies bedingt entweder eine erhöhte Leistung des Antriebs, so dass das Spritzprägen wiederum uninteressant wird. Oder die Bewegung wird verlangsamt ausgeführt, wodurch die Zykluszeit uninteressant wird. Nicht zuletzt ist das schnelle Bewegen des Spritzaggregats mit sicherheitstechnischen Risiken verbunden, so lange es nicht mit einer kostspieligen Einhausung umgeben wird, die die Zugänglichkeit wiederum verschlechtert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine weitere Spritzgießmaschine mit Etagenwerkzeug anzugeben, die für Spritzprägeverfahren geeignet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Spritzgießmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Dadurch, dass das Spritzaggregat zumindest während des Einspritzvorgangs, insbesondere während eines Einspritzvorgangs vor und/oder während der
Ausführung eines Prägehubes des Etagenwerkzeugs, in Maschinenlängsrichtung gesehen an einer Position feststellbar ist bzw. festgehalten wird, in welcher die Düse des Spritzaggregats an einem vorgespannten, verschiebbaren Teil des Schnorchels angepresst ist, und wobei die Vorspannung und der von dem
verschiebbaren Teil ausführbare Hub derart eingestellt oder einstellbar sind, dass die Düse und der Schnorchel während des Einspritzvorgangs aneinandergepresst bleiben, muss das Spritzaggregat im Unterschied zu dem vorgenannten Stand der NET
Technik nicht mit der Mittel platte mitverfahren werden. Dadurch wird Energie eingespart Auch die Zykluszeit ist nicht negativ beeinflusst, dadurch dass das Schliessen unabhängig von der Aggregatbewegung geschieht. Das Aggregat bewegt sich nicht schnell dadurch ist eine erhöhte Sicherheit gegeben. Der steuerungstechnische Aufwand ist überschaubar.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen werden, dass für die Festlegung der Position des Spritzaggregats ein oder mehrere mechanische Anschläge
vorgesehen sind, an welchen das Spritzaggregat angefahren und angepresst werden kann. Vorzugsweise sollte die Position der mechanischen Anschläge in Maschinenlängsrichtung gesehen veränderbar bzw. einstellbar sein. Eine
Bedienperson erhält dadurch die Möglichkeit, für einen bestimmten Prägehub des Etagenwerkzeugs eine hierfür geeignete Position des oder der Anschläge einzustellen. Als Anschlag kann eine Klemmhalbschale vorgesehen werden oder gekonterte, schraubbare Anschläge. Diese Anschläge können beispielsweise auf den Kolbenstangen eines hydraulischen Linearantriebs zum Verfahren des
Spritzaggregats angebracht sein. Denkbar ist aber auch, am vorderen Ende des Spritzaggregats einen oder mehrere geeignete Anschläge vorzusehen, die sich an der feststehenden Formaufspannplatte abstützen können. Dies könnte
beispielsweise ein kreisringförmiges Anschlagelement sein, das die Düse oder das Spritzaggregat umgibt. Es könnten aber auch mehrere Anschlagbolzen vorgesehen werden, die auf einem Kreis um das Spritzaggregat herum angeordnet sind.
Ebenso ist es denkbar, dass ein oder mehrere Anschläge auf dem Maschinenbett vorgesehen sind, an welchen sich der oder die Führungsschuhe des
Spritzaggregats abstützen können.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen werden, dass das
Spritzaggregat durch eine mechanische Blockade seines Linearantriebs an einer Position in Maschinenlängsrichtung feststellbar ist oder festgestellt wird. Bei einem hydraulischen Linearantrieb könnte dies durch eine hydraulische Blockade der Druckmittelräume verwirklicht werden. Bei einem elektrischen Linearantrieb könnte NET eine Bremse vorgesehen sein, die ein von dem Elektromotor angetriebenes
Element mechanisch blockiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen werden, dass das Spritzaggregat durch eine Regelung der Antriebskraft seines Linearantriebs an einer Position in Maschinenlängsrichtung feststellbar ist oder festgestellt wird.
Hierbei sollte berücksichtigt werden, dass auf das Spritzaggregat eine Gegenkraft ausgeübt wird, die über einen Spritzgießzyklus gesehen, veränderlich ist. Zum einen ist die Kraft zu berücksichtigen, mit der der Schnorchel des Etagenwerkzeugs auf die Düse presst. Diese Kraft hängt von der Stellung der Etagenwerkzeugteile ab. Beim Zufahren des Etagenwerkzeugs nimmt diese Kraft zu. Darüber hinaus ist die Kraft zu berücksichtigen, die beim Einspritzen der Schmelze in das
Etagenwerkzeug erzeugt wird.
Die vorgenannten Möglichkeiten zur Festlegung der Position des Spritzaggregats können im Bedarfsfalle auch miteinander kombiniert werden.
Der Schnorchel kann in der Weise ausgebildet sein, dass er ein in Verbindung mit einem Mittelteil stehendes erstes Schnorchelteil und ein relativ zu diesem
verschiebbares und der Düse des Spritzaggregats zugewandtes zweites
Schnorchelteil aufweist. Diese beiden Schnorchelteile sind teleskopisch ineinander verschiebbar, derart, dass ein durch beide Schnorchelteile verlaufender,
durchgängiger Schmelzekanal vorliegt. Über diesen Schmelzekanal kann von dem Spritzaggregat bereitgestellte Schmelze zu dem oder den Mitteilteilen geleitet werden. Der zweite Schnorchelteil ist vorzugsweise gegenüber dem ersten
Schnorchelteil in Richtung der Düse vorgespannt und gegenüber dem ersten Schorchelteil um einen Schnorchel-Hub verschiebbar, wobei der Schnorchel-Hub entsprechend einem bestimmten Prägehub des Etagenwerkzeugs ausgelegt sein sollte. Dieser Schnorchel-Hub sollte derart bemessen sein, dass er mindestens dem Prägehub des Etagenwerkzeugs entspricht. In der Regel richtet sich der Prägehub des Etagenwerkzeugs nach dem herzustellenden Formteil. Er kann also von Formteil zu Formteil variieren. Es kann aber auch vorkommen, dass für ein und NET dasselbe Formteil unterschiedliche Prägehübe in Abhängigkeit des eingestellten Spritzgiessprozesses gefahren werden.
Am vorderen Ende des Plastifizierzylinders kann ein Düsenverschluss- mechanismus vorgesehen sein, der auf der Seite zur Plastifizierung abdichtet. Im Fall dünnflüssiger Kunststoffschmelzen kommt überwiegend ein sogenannter Nadelverschluss als Düsenverschlussmechanismus zum Einsatz. Ist der
Nadelverschluss geöffnet, kann die Schmelze von dort frei weiter passieren bis das Werkzeug erreicht wird. Im Werkzeug können Düsennadeln vorgesehen sein, die den Weg der Schmelze in die Kavitäten blockieren oder frei geben. Zwischen diesen beiden Verschlüssen muss kein weiteres Verschlussorgan vorgesehen sein. Im Übrigen wird die Düse im Normalbetrieb selten vom Schnorchel abheben. Wenn dies erfolgt, kann eine Leckage aus dem Schnorchel und zu geringen Teilen auch aus der Düse erfolgen. Falls jedoch ein Trennen der beiden Teile erfolgen soll, kann vorzugsweise vor dem Trennen ein Schneckenrückzug gefahren werden, d.h. die Schnecke wird um einen bestimmten Hub zurück gefahren, damit die Schmelze im Heisskanal und in der Düsenspitze dekomprimiert wird. Dadurch kann die Leckage reduziert werden.
Ferner ist vorzugsweise darauf zu achten, dass die Schmelze führenden
Bestandteile der Spritzgießmaschine, nachfolgend auch Schmelzekanäle genannt, so ausgelegt sind, dass möglichst wenig Scherenergie entsteht, weil dies dem Kunststoff schaden würde. Außerdem ist eine geeignete Beheizung der
Schmelzekanäle vorzusehen, um den Kunststoff auf einem vorgebbaren
Viskositätsniveau zu halten. Nach dem Übergang der Schmelze von der
Plastifizierung in ein Etagenwerkzeug legt die Schmelze noch einen beachtlichen Weg im Schnorchel zurück, der die Verbindung zwischen der Plastifizierung und der Mittel platte des Werkzeugs bildet. In der Mittelplatte liegen weitere
Schmelzekanäle, die auch als Heisskanäle oder als Heißkanalverteiler bezeichnet werden. Ebenso sind Düsen beim Übergang von den Heißkanälen zu den Kavitäten in den Etagenwerkzeugen vorhanden. Der Schmelzekanal im Schnorchel ist rheologisch vorzugsweise relativ grosszügig ausgelegt. Zudem kommen
Etagenwerkzeuge insbesondere in Verbindung mit niedrigviskosen Kunststoffen zur Anwendung, die wenig Schererwärmung beim Transport in Schmelzekanälen aufweisen. Um die Temperatur auf die ideale Prozesstemperatur einzuregeln, kann der Schnorchel auf seiner gesamten Länge oder auf Teilstücken beheizt werden. Deswegen kann auch der Schnorchel als Heisskanal bezeichnet werden. In der Mittel platte eines Etagenwerkzeugs wird der Schmelzestrom in Verteilerkanälen in Einzelströme aufgeteilt und bis zu den in der Nähe der Kavitäten liegenden
Werkzeugdüsen transportiert. Solche Verteilkanäle werden häufig auch als Heißkanalverteiler bezeichnet. Auch die Düse vor der Kavität ist beheizt, damit die Kunststoffschmelze, die für einen Schuss im Düsenvorraum wartet, nicht erstarrt.
Die Beheizung erfolgt vorzugsweise über Widerstandsheizungen an geeigneten Bereichen der Schmelzekanäle. Für die von außen zugänglichen Bereiche können Heizbänder vorgesehen werden. Dies gilt insbesondere für den Plastifizierzylinder, die Düse an der Plastifizierung und den Schnorchel. Gegebenenfalls können auch sogenannte Dickschichtheizungen vorgesehen werden.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 7 näher beschrieben werden. Es zeigen:
Figur 1 Ausführungsform mit mechanischem Anschlag bei geöffnetem
Etagenwerkzeug;
Figur 2 wie Figur 1 , jedoch mit Etagenwerkzeug in Position für Prägehub HP;
Figur 3 wie Figur 1 , jedoch nach Ausführung des Prägehubs HP;
Figur 4 Ausführungsform ohne mechanischen Anschlag in geschlossener
Position des Etagenwerkzeugs;
Figur 5 eine Ausführungsform eines Schnorchels mit einem vorgespannten
Element;
Figur 6 Verlauf der Kontaktkraft zwischen der Düse der Plastifizierung und dem vorgespannten, verschiebbaren Element des Schnorchels über einem Spritzgiesszyklus;
Figur 7 eine Ausführungsform einer Düse mit einem vorgespannten Element. Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine und deren Betrieb beim Spritzprägen soll nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 3 näher beschrieben werden. Eine solche Spritzgießmaschine zum Spritzprägen mit einem Etagenwerkzeug umfasst ein Masch inenbett 1 , auf dem ein Spritzaggregat 2, eine feststehende Formaufspannplatte 3, eine bewegliche Formaufspannplatte 4 und eine Abstützplatte 5 angeordnet sind. Das insgesamt mit der Bezugsziffer 2 bezeichnete Spritzaggregat umfasst im Wesentlichen einen Zylinder 2a mit einer darin befindlichen dreh- und linearantreibbaren Schnecke zum Plastifizieren und Ausstoßen von Schmelze, eine Antriebseinheit 2b mit einem Linearantrieb zum Verfahren der Schnecke in Maschinenlängsrichtung sowie einem Drehantrieb zum rotatorischen Antreiben der Schnecke. Am vorderen Ende des Zylinders 2a ist eine Düse 1 1 angeordnet, über die Schmelze bei einer Vorwärtsbewegung der
Schnecke aus dem Zylinder 2a ausgestoßen und in ein Spritzgießwerkzeug eingespritzt werden kann. Im vorliegenden Fall ist das Spritzgießwerkzeug als Etagenwerkzeug 6 ausgebildet und umfasst drei Werkzeugteile, mit denen zwei Etagen gebildet werden können. Das düsenseitige Werkzeugteil 6a des
Etagenwerkzeugs 6 ist auf der feststehenden Formaufspannplatte 3 befestigt, das schliessseitige Werkzeugteil 6c ist auf der beweglichen Formaufspannplatte 4 angebracht. Das Mittelteil 6b des Etagenwerkzeugs 6 stützt sich Führungsschienen 7 ab, die auf am Maschinenbett 1 angebracht sind. Das Mittelteil 6b kann aber auch auf Säulen (hier nicht dargestellt) abgestützt und geführt werden. Auch eine
Aufhängung des Mittelteils an Säulen kann vorgesehen werden. Zum Verfahren der beweglichen Formaufspannplatte 4 kann ein mittels geeigneter Antriebe
betätigbarer Kniehebelmechanismus 8 vorgesehen sein, der in der Figur 1 nur angedeutet ist. Spritzgießmaschinen mit einem Kniehebelmechanismus sind bekannt, so dass weitere Einzelheiten des Kniehebelmechanismus und von dessen Antrieb an dieser Stelle nicht beschrieben werden müssen. Der Antrieb des
Mittelteils 6b erfolgt über eine mechanische Anbindung zu mindestens dem schliessseitigen Werkzeugteil 6a. Besonders gebräuchlich ist die Mitnahme des Mittelstücks 6b durch Gelenkhebel oder Zahnstangen. In dem hier dargestellten Beispiel erfolgt die Mitnahme des Mittelstücks 6b mittels Zahnstangen 9a und 9b, die im Eingriff mit einem an dem Mittelstück 6b angebrachten Zahnrad 10 stehen. So fahren das Mittelstück 6b und das bewegliche Etagenwerkzeugteil 6c während des Werkzeugöffnens in Richtung der Abstützplatte 5. In das Mittestück 6b ist ein hier nicht dargestelltes Anguss- und Verteilersystem integriert, über welches Schmelze in die Arbeitsebenen bzw. Etagen des Etagenwerkzeugs verteilt werden kann, um damit die in den Etagen gebildeten Formhohlräume mit Schmelze zu versorgen. Dies bedingt eine rohrförmige Verlängerung hin zur Düse 1 1 an dem Zylinder 2a des Spritzaggregats 2, einen sogenannten Schnorchel 12, durch den die Schmelze zum Mittelteil 6b geleitet werden kann. Der Schnorchel 12 macht während des Auf- und Zufahrens des Etagenwerkzeugs 6 die Bewegung des Mittelteils 6b mit, was dazu führen kann, dass der Schnorchel 12 von der Düse 1 1 abhebt. Der Schnorchel 12 ragt bis mindestens in die Aussparung der
feststehenden Formaufspannplatte 3 hinein. Bei geschlossenem Etagenwerkzeug 6 kann der Schnorchel 12 sogar noch über die feststehende Formaufspannplatte 3 hinausragen.
In der dargestellten Ausführung ist der Schnorchel 12 zur Düse 1 1 hin mit einem vorgespannten, verschiebbaren Element ausgestattet. Der Aufbau eines solchen Schnorchels 12 ist in der Figur 5 detaillierter dargestellt. Aufgrund der
Vergrößerung ist nur dasjenige Ende des Schnorchels 12 dargestellt, welches der Düse 1 1 des Spritzaggregats 2 zugewandt ist. An den Schnorchelkörper 12a, der der mit dem Mittelteil 16b verbunden ist und einen Schmelzekanal 13a enthält, schliesst sich ein Flansch 12b an. Ein Ansatzstück 12c für die Düse 1 1 ist einerseits verschieblich im Flansch 12b und auf zwei mit dem Flansch 12b verbundenen Schrauben 14a, 14b geführt, andererseits dienen die Schrauben 14a, 14b auch als Verliersicherung. Flansch 12b und Ansatzstück 12c werden gegeneinander vorgespannt, entweder durch eine Feder, beispielsweise eine Ringfeder 15, oder durch mehrere einzelne, auf einem Lochkreis angeordnete Federn. Dadurch entsteht ein in Verbindung mit einem Mittelteil 6b stehendes erstes Schnorchelteil 16a, welches vorliegend von dem Schnorchelkörper 12a und dem Flansch 12b gebildet wird, und ein relativ zu diesem verschiebbares und der Düse 1 1 des Spritzaggregats 2 zugewandtes zweites Schnorchelteil 16b, welches vorliegend von dem Ansatzstück 12c gebildet wird. Die beiden Schnorchelteile 16a und 16b sind teleskopisch ineinander verschiebbar, derart, dass ein durch beide Schnorchelteile 16a, 16b verlaufender, durchgängiger Schmelzekanal 13 mit Abschnitten 13a, 13b und 13c vorliegt.
Der zweite Schnorchelteil 16b ist gegenüber dem ersten Schnorchelteil 16a in Richtung der Düse 1 1 vorgespannt und gegenüber dem ersten Schorchelteil 16a um einen Schnorchel-Hub Hs verschiebbar, wobei der Schnorchel-Hub Hs entsprechend einem bestimmten Prägehub HP des Etagenwerkzeugs 6 ausgelegt ist und derart bemessen ist, dass er mindestens diesem Prägehub des
Etagenwerkzeugs 6 entspricht, d.h. Hs ^ HP. Es ist denkbar, dass das
vorgespannte, verschiebbare Element auch anders ausgeführt wird, Figur 5 ist lediglich ein Beispiel. Beispielsweise könnten der Schnorchelkörper 12a und der Flansch 12b auch aus einem Stück bestehen, das einen Endbereich aufweist, welcher in geeigneter Weise ausgestaltet ist, um mit einem passenden Ansatzstück 12c zusammenwirken zu können.
Das vorgespannte, verschiebbare Element kann auch in die Düse integriert werden. Der Aufbau einer solchen mit einem vorgespannten, verschiebbaren Element ausgestatteten Düse ist in der Figur 7 detaillierter dargestellt. Es ist nur ein
Ausschnitt um die Spitze der Düse 1 1 dargestellt. An das erste Düsenteil 1 1 a, das einen Schmelzekanal 21 a enthält, schliesst sich das zweite Düsenteil 1 1 b an, das an den Schnorchel 12 ansetzt und einen Schmelzekanal 21 b aufweist. Das zweite Düsenteil 1 1 b ist verschieblich im ersten Düsenteil 1 1 a und auf zwei mit dem ersten Düsenteil 1 1 a verbundenen Schrauben 14a, 14b geführt. Die Schrauben 14a, 14b dienen zugleich auch als Verliersicherung. Die beiden Düsenteile 1 1 a und 1 1 b werden gegeneinander vorgespannt, entweder durch eine Feder, beispielsweise eine Ringfeder 15, oder durch mehrere, einzelne, auf einem Lochkreis angeordnete Federn. Die beiden Düsenteile 1 1 a und 1 1 b sind teleskopisch ineinander um einen Hub HD verschiebbar, so dass ein durchgängiger Schmelzekanal 21 bei jeglicher Bewegung aufrechterhalten wird. Der Düsenhub HD orientiert sich am Prägehub HP des Etagenwerkzeugs 6 und entspricht mindestens diesem, das heisst HD ^ HP. Vorteilhaft ist, wenn die Düse 1 1 zum Schnorchel hin konisch zugeht, wie dies in der Figur 7 dargestellt ist. Dadurch wirkt eine Kraft in Richtung des Schnorchels und verstärkt das Anpressen.
Die Figur 7 zeigt nur ein Beispiel für eine Ausführungsform der vorgespannten, verschiebbaren Düse, andere Ausführungsformen, beispielsweise durch
Kombination der Düse mit dem Zylinderkopf über ein vorgespanntes Element zwischen Düse und Zylinderkopf sind denkbar. Dabei kann das vorgespannte Element in der Düse in Richtung des Zylinderkopf vorgespannt angeordnet sein. Es kann aber auch so sein, dass das vorgespannte Element in dem Zylinderkopf in Richtung der Düse vorgespannt angeordnet ist. Als Zylinderkopf ist vorliegend das der Düse 1 1 zugewandte vordere Ende des Zylinders 2a zu verstehen.
Bei einem Spritzgiessprozess ohne Spritzprägen presst das Spritzaggregat 2 über die Düse 1 1 der Plastifizierung 2a am Schnorchel 12 des Etagenwerkzeugs 6 an. Beim Einspritzen mit vergleichsweise hohen Drücken, beispielsweise mit Drücken von über 1500 bar und insbesondere bei Drücken von über 2000 bar würden die Düse 1 1 und somit das Spritzaggregat 2 von dem Schnorchel 12 abheben, wären sie nicht an den Schnorchel 12 angepresst, da der Schmelzestrom im Werkzeug einen Widerstand erfährt. Auch bei einem Spritzprägeprozess, um den es vorliegend geht, dürfen die Düse 1 1 bzw. das Spritzaggregat 2 während des Einspritzens nicht von dem Schnorchel 12 abheben. Beim Spritzprägen ist zu beachten, dass das Etagenwerkzeug 6 beim Starten des Einspritzens nicht vollkommen geschlossen ist, sondern um den sogenannten Prägehub offensteht. Um die Form vollkommen zu füllen wird ein geringer Werkzeughub, der sogenannte Prägehub HP, ausgeführt, der sich in einem Hub des Schnorchels 12 auswirkt. Dieser Hub des Schnorchels 12 kann durch ein Element, beispielsweise das oben beschriebene vorgespannte, verschiebbare Element, nämlich das Schnorchelteil 16b, am Schnorchel 12 selbst kompensiert werden. Sobald eingespritzt wird, muss eine Kraft zwischen Düse 1 1 und Schnorchel 12 aufgebaut werden, um eine Leckage zu verhindern. In der Ausführungsform der Figur 1 ist zum Verfahren des Spritzaggregats 2 und zum Anpressen der Düse 1 1 an den Schnorchel 12 ein hydraulischer Linearantrieb vorgesehen, umfassend einen Anpresszylinder 18 und eine mit der feststehenden Formaufspannplatte 3 verbundene Kolbenstange 17. Üblicherweise sind zwei symmetrisch zur zentralen Maschinenlängsachse liegende hydraulische
Linearantriebe vorgesehen. Auf der Kolbenstange 17 des Anpresszylinders 18, der an der Antriebseinheit 2b angebracht ist, ist ein mechanischer Anschlag 19 angebracht. Dieser Anschlag kann aus Klemmhalbschalen gebildet sein oder es können gekonterte, schraubbare Anschläge verwendet werden. Üblicherweise sind zu beiden Seiten der Maschinenlängsachse zwei Anpresszylinder 18 vorgesehen. In diesem Fall kann ein mechanischer Anschlag 19 auf einer der Kolbenstangen vorgesehen sein. Es kann aber auch auf jeder der beiden Kolbenstangen jeweils ein Anschlag vorgesehen werden.
Der mechanische Anschlag ist in dem hier dargestellten Beispiel an den
Kolbenstangen 17 des Anpresszylinders 18 angebracht. Er kann aber auch an andere Positionen an der Maschine gesetzt werden. Beispielsweise kann am Kopf des Zylinders 2a ein Kranz aufgesetzt werden, der sich auf der feststehenden Formaufspannplatte 3 abstützt. Denkbar ist aber auch, am vorderen Ende des Spritzaggregats einen oder mehrere andere geeignete Anschläge vorzusehen, die sich an der feststehenden Formaufspannplatte abstützen können. Es könnten zum Beispiel mehrere Anschlagbolzen vorgesehen werden, die auf einem Kreis um das Spritzaggregat 2 herum angeordnet sind und die sich an der feststehenden
Formaufspannplatte 3 abstützen. Es könnte aber auch auf der oder den
Führungsschienen 20 des Spritzaggregats 2 Anschläge befestigt werden, an den der oder die hier nicht dargestellten Führungsschuhe des Spritzaggregats 2 anstossen.
Der oder die mechanischen Anschläge 19 müssen für den Maschinenbediener positionseinstellbar ausgeführt werden. Eine Bedienperson erhält dadurch die Möglichkeit, für einen bestimmten Prägehub HP des Etagenwerkzeugs eine hierfür geeignete Position des oder der Anschläge einzustellen, um das Spritzaggregat 2 an dieser Position festzustellen.
Das Spritzaggregat 2 fährt zu Beginn eines Zyklus oder bei Start der Produktion mit einer bestimmten Kraft auf den mechanischen Anschlag 19 auf und presst an diesen an. Anschliessend oder während dessen fährt das Etagenwerkzeug 6 bis auf den Spritzprägespalt bzw. Prägehub HP zu. Kurz bevor die Werkzeugteile 6a, 6b und 6c des Etagenwerkzeugs 6 beim Zufahren die Position für den Prägehub HP erreicht haben, berühren sich Schnorchel 12 und Düse 1 1 . Durch das weitere Schliessen auf den Spritzprägespalt bzw. auf den Prägehub HP wird die Feder 15 im vorgespannten, verschiebbaren Element (Ansatzstück 12c) geringfügig zusammengepresst und das Ansatzstück 12c presst mit einer geringen Kraft auf die Düse 1 1 . Dieser Zustand ist in der Figur 2 dargestellt. Die Anpresskraft wird hauptsächlich durch den mechanischen Anschlag 19 aufgenommen, wohingegen an der Schnittstelle zwischen Düse 1 1 und Schnorchel 12 zu diesem Zeitpunkt geringere Kräfte wirken. In dem Moment, in dem in das Etagenwerkzeug 6 eingespritzt wird, wirkt auf das Ansatzstück 12c durch die Absatzfläche eine Kraft in Pfeilrichtung (siehe Figur 5). Diese Kraft übersteigt die Kraft, mit der die Düse 1 1 und das Ansatzstück 12c auseinander gepresst werden; diese Kraft wirkt aber auch dem Schliessen des Etagenwerkzeugs 6 entgegen. Beim weiteren Zufahren des Etagenwerkzeugs 6 während des eigentlichen Prägens, also bei der Ausführung des Prägehubs HP, wird der Schnorchel 12 noch stärker an die Düse 1 1 gedrückt. Das vorgespannte, verschiebbare Element 12c wird so in Richtung des Flansch 12b verschoben und die Feder 15 wird weiter komprimiert. Diese Situation ist in der Figur 3 dargestellt.
Ist das Einspritzen abgeschlossen, kann das Spritzaggregat 2 mit seiner Düse 1 1 wieder von dem Schnorchel 12 abheben und von dem Anschlag 19 nach hinten weg verfahren werden. Es ist aber auch möglich, dass das Spritzaggregat 2 permanent auf den mechanischen Anschlag 19 angepresst gehalten wird. Das vorgespannte verschiebbare Element wie zum Beispiel das Ansatzstück 12c wird durch den Werkzeugöffnungshub bei einem ständig voll an dem Anschlag 19 angepressten Aggregat zyklisch entlastet. Auch der mechanische Anschlag 19 erfährt die volle Kraft durch das Spritzaggregat 2 nur, wenn der Schnorchel 12 von der Düse 1 1 abgehoben ist. Während der Werkzeugbewegungen (Zu- und
Auffahren) ausserhalb des eigentlichen Präge- und Einspritzvorgangs, d.h. wenn der Schnorchel 12 von der Düse 1 1 losgelöst ist, kann im Anpresszylinder 18 der Druck weggenommen werden, um die Gefahr für eine Leckage des
Anpresszylinders 18 zu senken. Es bietet sich an, die Entlastung des Drucks im Anpresszylinder 18 daran zu binden, ob Schnorchel 12 und Düse 1 1 Kontakt haben. Wenn kein Kontakt besteht, kann der Anpresszylinder 18 druckentlastet werden.
Die Figur 4 zeigt eine Alternative zur ersten in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform. Statt eines mechanischen Anschlags kann eine bestimmte Position auch durch eine regelungstechnische Umsetzung oder durch eine Bremse im Linearantrieb des Spritzaggregats gehalten werden. Der Ablauf des
Spritzprägezyklus ähnelt demjenigen Spritzprägezyklus, wie er oben im
Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 beschrieben worden ist. Das
Spritzaggregat 2 fährt eine bestimmte Position an ohne auf einen Anschlag zu treffen. Diese Position ergibt sich aus dem Prägehub HP des Etagenwerkzeugs 6 und der Kompression des vorgespannten verschiebbaren Elements 12c am Schnorchel 12. In der gewählten Position trifft die Düse 1 1 auf das vorgespannte, verschiebbare Element (Ansatzstück 12c) am Schnorchel 12. Während das Etagenwerkzeug 6 den Prägehub HP ausführt, wird das Spritzaggregat 2 an der zuvor angefahrenen Position festgehalten. Das vorgespannte verschiebbare Element 12c am Schnorchel 12 wird durch den Werkzeughub HP
zusammengedrückt. Am Ende des Produktionszyklus kann das Spritzaggregat 2 die zuvor angefahrene Position verlassen und in Richtung einer hinteren Endlage verfahren werden. Es ist aber auch möglich, dass das Spritzaggregat 2 über mehrere Zyklen an der gewünschten Position stehen bleibt und dort festgehalten wird. Ein Abheben der Düse 1 1 von dem Schnorchel 12 erfolgt auch, wenn das Spritzaggregat 2 an seinem Platz stehenbleibt, da der Schnorchel 12 den
Werkzeugöffnungshub mitfährt. Das Festhalten des Sp tzaggregats 2 an der vorgegebenen, gewünschten Position kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Sowohl bei einem elektrischen als auch bei einem hydraulischen Linearantrieb kann ein kraftgeregeltes Halten der Position erfolgen. Beispielsweise kann aber auch ein elektrischer Spindelantrieb als Linearantrieb zum Verfahren des Spritzaggregats 2 vorgesehen werden. In diesem Fall kann der Umrichter den Servomotor des Spindelantriebs so ansteuern, dass eine Positionsregelung des Spritzaggregats 2 erfolgt und dieses somit in der vorgegebenen, gewünschten Position gehalten wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Bremse im elektrischen oder hydraulischen Linearantrieb vorgesehen werden. Ebenso ist es möglich, dass bei einem hydraulischen
Linearantrieb mittels einer hydraulischen Blockierung der Druckmittelräume der Anpresszylinder in Position gehalten wird.
Die Figur 6 verdeutlicht die Kontaktkraft zwischen der Düse 1 1 und dem
vorgespannten, verschiebbaren Element bzw. Ansatzstück 12c, dargestellt über einem Spritzgiesszyklus. Die Vorspannung der Feder 15 bedingt bei Kontakt von Schnorchel 12 und Düse 1 1 eine von Null verschiedene Kraft. Durch die der Einfachheit halber als linear angenommene schliessende Werkzeug beweg ung (Zufahren des Etagenwerkzeugs) nimmt die Kraft weiter zu. Sobald das Einspritzen einsetzt, steigt die Kraft rapide an. Das Werkzeug fährt parallel weiter zu, insbesondere zur Ausführung des Prägehubs HP. Mit dem Ende des Schliessens des Werkzeugs knickt die Kraftkurve in ihrer Steigung um den durch die
Werkzeug beweg ung erzeugten Anteil ab. Durch Einleiten des Nachdrucks sinkt die Kontaktkraft wieder ab. Analog zum Zufahren bzw. Schliessen des Werkzeugs ist auch beim Öffnen des Werkzeugs eine lineare Bewegung des Werkzeugs angenommen worden. Mit Abheben des Schnorchels 12 von der Düse 1 1 ist auch die Kontaktkraft zwischen Schnorchel 12 und Düse 1 1 wieder Null.
In den Figuren nicht dargestellt sind Einrichtungen zum Beheizen der Schmelze führenden Bestandteile der Spritzgießmaschine, die nachfolgend auch
Schmelzekanäle genannt werden. Die Beheizung erfolgt vorzugsweise über Widerstandsheizungen an geeigneten Bereichen der Schmelzekanäle. Für die von außen zugänglichen Bereiche können Heizbänder vorgesehen werden. Dies gilt insbesondere für den Plastifizierzylinder, die Düse und den Schnorchel. Bei dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Schnorchel 12 vorzugsweise im Bereich von 12a und 12b beheizt, da die Geometrien einfach ausgeführt sind, so dass ein Heizband um die zylindrischen Teile gelegt werden kann. Der Bereich 12c muss nicht zusätzlich beheizt werden, da die Breite dieses Abschnitts gering ist. Möglich wäre aber auch, nur den Bereich 12a zu heizen und 12b und 12c nicht zu beheizen, eventuell 12b aber zu isolieren, je nachdem wie die Zugänglichkeit der Teile sein muss. Das Vorgehen bei der Düse ist vergleichbar zum Schnorchel. Hier wird vorzugsweise der Bereich 1 1 a beheizt, der Bereich 1 1 b jedoch nicht.
Vorzugsweise werden auch weiter hinten liegende und in der Figur 7 nicht sichtbare Bereich der Düse 1 1 beheizt.
Bezugszeichenliste
20 Spritzaggregat-Führungsschienen
21 Schmelzekanal in der Düse bzw. Düsen-Schmelzekanal
21 a, b Abschnitte des Schmelzekanals 22 in der Düse
Hs Schnorchelhub
HD Düsenhub
HP Prägehub

Claims

Ansprüche
1 . Spritzgießmaschine mit einem in Maschinenlängsrichtung verfahrbaren
Spritzaggregat (2), an dessen vorderen Ende eine Düse (1 1 ) angeordnet ist, und mit einem Etagenwerkzeug (6), umfassend ein feststehendes Etagenwerkzeugteil (6a), ein bewegliches Etagenwerkzeugteil (6c) und wenigstens ein zwischen diesen beiden Etagenwerkzeugteilen angeordnetes Etagenwerkzeug-Mittelteil (6b), wobei das oder die Etagenwerkzeug-Mittelteile (6b) und das bewegliche Etagenwerkzeugteil (6c) relativ zu dem feststehenden Etagenwerkzeugteil (6a) sowie relativ zueinander verfahren werden können, um das Etagenwerkzeug (6) auf- und zuzufahren, umfassend weiterhin einen Schnorchel (12), über welchen Schmelze von dem Spritzaggregat (2) in das oder die Etagenwerkzeug-Mittelteil(e) (6b) zuführbar ist, wobei der Schnorchel (12) und die Düse (1 1 ) aneinander angepresst werden können,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Spritzaggregat (2) zumindest während des Einspritzvorgangs, insbesondere während eines Einspritzvorgangs vor und/oder während der Ausführung eines Prägehubes (HP) des Etagenwerkzeugs (6), in Maschinenlängsrichtung gesehen an einer Position feststellbar ist, in welcher die Düse (1 1 ) des Spritzaggregats (2) an einem vorgespannten, verschiebbaren Teil (12c) des Schnorchels (12) angepresst ist, oder in welcher der Schnorchel (12) an einem vorgespannten, verschiebbaren Teil (1 1 b) der Düse (1 1 ) angepresst ist, wenn sich das
Etagenwerkzeug (6) in einer Position für die Ausführung eines Prägehubs (HP) befindet, und wobei die Vorspannung und der von dem verschiebbaren Teil von Schnorchel (12c) oder Düse (1 1 b) ausführbare Hub (Hs, HD) derart eingestellt oder einstellbar sind, dass die Düse (1 1 ) und der Schnorchel (12) während des
Einspritzvorgangs aneinandergepresst bleiben.
2. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein oder mehrere mechanische Anschläge (19) vorgesehen sind, an welchen das Spritzaggregat (2) angefahren und angepresst werden kann, wobei vorzugsweise die Position der mechanischen Anschläge (19) in Maschinenlängsrichtung gesehen veränderbar bzw. einstellbar ist. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Spritzaggregat (2) durch eine mechanische Blockade seines Linearantriebs an einer Position in Maschinenlängsrichtung feststellbar ist oder festgestellt wird.
Spritzgießmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Spritzaggregat (2) durch eine Regelung der Antriebskraft seines
Linearantriebs an einer Position in Maschinenlängsrichtung feststellbar ist oder festgestellt wird.
Spritzgießmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schnorchel (12) ein in Verbindung mit einem Mittelteil (6b) stehendes erstes Schnorchelteil (16a) und ein relativ zu diesem verschiebbares und der Düse (1 1 ) des Spritzaggregats (2) zugewandtes zweites Schnorchelteil (16b) aufweist, wobei die beiden Schnorchelteile (16a, 16b) teleskopisch ineinander verschiebbar sind, derart, dass ein durch beide Schnorchelteile (16a, 16b) verlaufender,
durchgängiger Schmelzekanal (13) vorliegt, und wobei der zweite Schnorchelteil (16b) gegenüber dem ersten Schnorchelteil (16a) in Richtung der Düse (1 1 ) vorgespannt ist und gegenüber dem ersten Schorchelteil (16a) um einen
Schnorchel-Hub (Hs) verschiebbar ist, wobei der Schnorchel-Hub (Hs)
entsprechend einem bestimmten Prägehub (HP) des Etagenwerkzeugs (6) ausgelegt und derart bemessen ist, dass er mindestens diesem Prägehub (HP) des Etagenwerkzeugs (6) entspricht.
Spritzgießmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Düse (1 1 ) ein in Verbindung mit dem Zylinder (2a) stehendes erstes Düsenteil (1 1 a) und ein relativ zu diesem verschiebbares und dem Schnorchel (12) zugewandtes zweites Düsenteil (1 1 b) aufweist, wobei die beiden Düsenteile (12a, 12b) teleskopisch ineinander verschiebbar sind, derart, dass ein durch beide Düsenteile (1 1 a, 1 1 b) verlaufender, durchgängiger Düsen-Schmelzekanal (21 ) vorliegt, und wobei der zweite Düsenteil (1 1 b) gegenüber dem ersten Düsenteil (1 1 a) in Richtung des Schnorchels (12) vorgespannt ist und gegenüber dem ersten Düsenteil (1 1 a) um einen Düsen-Hub (HD) verschiebbar ist, wobei der Düsen-Hub (HD) entsprechend einem bestimmten Prägehub (HP) des
Etagenwerkzeugs (6) ausgelegt und derart bemessen ist, dass er mindestens diesem Prägehub (HP) des Etagenwerkzeugs (6) entspricht.
7. Verfahren zum Betreiben einer Spritzgießmaschine gemäß einem der
vorstehenden Ansprüche zum Herstellen von Formteilen mittels eines
Spritzprägevorgangs, wobei das Spritzaggregat in Maschinenlängsrichtung gesehen an einer Position festgehalten wird, in welcher die Düse (1 1 ) des
Spritzaggregats (2) an einem vorgespannten, verschiebbaren Teil (12c) des Schnorchels (12) angepresst ist, oder in welcher der Schnorchel (12) an einem vorgespannten, verschiebbaren Teil (1 1 b) der Düse (1 1 ) angepresst ist, wenn sich das Etagenwerkzeug (6) in einer Position für die Ausführung eines Prägehubs (HP) befindet, wobei das Etagenwerkzeug (6) aus einer geöffneten Position in Richtung der geschlossenen Position zugefahren wird, bis ein Kontakt von
Schnorchel (12) und Düse (1 1 ) hergestellt worden ist, wobei das Etagenwerkzeug (6) nachfolgend weiter zugefahren wird, bis die Position für die Ausführung des Prägehubs (HP) erreicht worden ist, wobei anschließend Schmelze von dem Spritzaggregat (2) über den Schnorchel (12) in Formhohlräume des
Etagenwerkzeugs (6) eingespritzt wird, wobei parallel dazu oder nach Beendigung des Einspritzens das Etagenwerkzeug (6) weiter zugefahren und ein Prägehub (HP) ausgeführt wird, wobei die Schmelze in den sich verkleinernden
Formhohlräumen des Etagenwerkzeugs (6) verteilt wird, wobei nachfolgend ein Nachdruck ausgeübt wird, wobei die Düse (1 1 ) und der Schnorchel (12) während des Einspritzvorgangs und während der Nachdruckphase aneinandergepresst bleiben, und wobei nachfolgend das Etagenwerkzeug (6) aufgefahren und der Kontakt zwischen Schnorchel (12) und Düse (1 1 ) aufgehoben wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Spritzaggregat (2) von Zyklus zu Zyklus nach der Aufhebung des Kontakts zwischen Schnorchel (12) und Etagenwerkzeug (6) in eine hintere Position verfahren wird und für die Ausführung des Einspritzvorgangs wieder in seine Ausgangsposition nach vorne verfahren und in der vorgegebenen Position festgestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Spritzaggregat (2) über mehrere Zyklen an seiner vorderen Einspritzposition festgehalten wird.
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