WO2008068238A1

WO2008068238A1 - Verfahren und vorrichtung für das montieren und demontieren der plastifizierschnecke

Info

Publication number: WO2008068238A1
Application number: PCT/EP2007/063209
Authority: WO
Inventors: Robert Weinmann; Placi Wenzin; Marcel Zahner
Original assignee: Netstal Maschinen Ag
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2008-06-12
Also published as: CA2671132A1; EP2121276A1; US20100071187A1; JP2011502809A; BRPI0719714A2; RU2009125521A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung für das Montieren und Demontieren der Plastifizierschnecke (1) von einem Kolben bzw. Antriebsstummel (11) eines Schneckenantriebssystems einer Spritzgiessmaschine mittels einer Klemmkupplung (10). Das Schneckenantriebssystem ist ausgelegt für eine gesteuerte lineare und rotative Bewegung der Plastifizierschnecke (1). Die Kupplung erfolgt über Klemmmittel, welche bevorzugt als mechanische Klemmkupplung (10) ausgebildet sind, wobei die Drehantriebskraft und die Schneckenrückzugskraft über Reibschluss und die axiale Einspritzkraft über einen Anschlag übertragen werden. Der Montage- und Demontagevorgang wird gesteuert über das Schneckenantriebssystem unterstützt. Die Plastifizierschnecke (1) kann ferner über eine lösbare Pressverbindung als Wärme-Schrumpfverbindung oder als hydraulisches Spannsystem (23) ausgebildet und gekuppelt bzw. entkuppelt werden, wobei die Plastifizierschnecke (1) beim Kuppeln auf Anschlag eingeführt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung für das Montieren und Demontieren der Plastifizierschnecke

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Montieren und Demontieren der Plastifizierschnecke von einem Kolben bzw. Antriebsstummel eines Schneckenantriebssystems einer Spritzgiessmaschine mittels einer lösbaren Kupplung, wobei das Schneckenantriebssystem ausgelegt ist für eine gesteuerte lineare und rotative Bewegung der Plastifizierschnecke.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung für das Montieren und Demontieren der Plastifizierschnecke von einem Kolben bzw. Antriebsstummel eines gesteuerten Schneckenantriebssystems einer Spritzgiessmaschine mittels einer lösbaren Kupplung.

Stand der Technik

Die Kernteile bei Spritzgiessmaschinen bestehen auf der Spritzseite aus dem ganzen Spritzaggregat, welches die Spritzeinheit und das Antriebssystem für die Plastifizierschnecke sowie die Plastifizierung mit der Plastifizierschnecke enthält. Das ganze Spritzaggregat ist über spezielle Antriebe verschiebbar gelagert, sodass die Düsenspitze der Plastifizierung an die Einspritzöffnung des Spritzwerkzeuges zu- und weggefahren sowie angepresst werden kann.

Die zentrale Hilfsfunktion in Bezug auf die Plastifizierung ist die Montage und Demontage beim Spritzgiesser. Die Montage und Demontage ist erforderlich, wenn eine andere Grosse oder Schneckengeometrie eingesetzt werden muss, oder beispielsweise vor längeren Stillstandzeiten, wenn beide Teile gereinigt werden müssen. Die Plastifizierung besteht aus einem Plastifizierzylinder, einer Plastifizierschnecke sowie einem Granulatspeisetrichter. Beim Demontieren muss als erstes der Granulatspeisetrichter gelöst und in Bezug auf den Plastifizierzylinder so weit frei gemacht werden, dass der Plastifizierzylinder mit der Plastifizierschnecke mit Hilfe eines Maschinenkrans aus der Maschine gehoben und bei der Montage wieder eingesetzt werden kann.

Abgesehen von der Formschlussseite treten bei einer Spritzgiessmaschine die grössten Kräfte im Bereich der Spritzeinheit sowie dem Plastifizierzylinder und der Plastifizierzylinderschnecke auf. Allein die axialen Kräfte aus dem maximalen Druckaufbau in der Spritzgiessform können bei 10 - 5O t liegen, also Kräfte, wie sie etwa beim Stanzen und Schmieden auftreten. Alle Bauteile einer Spritzgiessmaschine, auf welche die grössten Kräfte wirken, werden entsprechend massiv konzipiert. Dies gilt selbstverständlich auch für die Schneckenkupplung und die Zylinderkupplung. Jede Kupplungshälfte wird über mehrere gross dimensionierte Kupplungsschrauben verbunden.

Bei den meisten Lösungen des Standes der Technik wird über die Zylinderkupplung primär das Gewicht des frei auskragenden Plastifizierzylinders getragen. Die Schneckenkupplung muss demgegenüber die grossen axialen Kräfte für den maximalen Druckaufbau sowie die rotativen Kräfte für die schussweise Schmelzedosierung von den beiden Schneckenantrieben übertragen. Das Schneckenantriebssystem weist dafür zwei unabhängig steuerbare Antriebsmotoren, beispielsweise Servomotoren, auf. Beide Bewegungen werden über einen Getriebeblock sowie einen Antriebsstummel übertragen. Die Schneckenkupplung verbindet den Antriebsstummel direkt mit der Plastifizierschnecke.

In der Praxis kennt man viele Ausgestaltungen der Schneckenkupplung, so zum Beispiel einen Zahnwelleneingriff. Bekannt ist auch eine Gewindeverbindung, beispielsweise gemäss GB 1 094 037. Eine andere, preisgünstigere Kupplung ist eine Art Bridenverbindung, bei der zwei klemmbare Halbschalen den Antriebsstummel mit dem entsprechenden Ende der Plastifizierschnecke mittels Klemmschrauben verbinden. Die Praxis zeigt, dass punkto Zentrierung der Plastifizierschnecke eine Zahnwellen- oder Gewindeverbindung optimal ist. Eine Bridenverbindung ist preisgünstiger, kann aber in Bezug auf die Zentrierung Nachteile bringen. Die Lösungen des Standes der Technik sind insofern nachteilig, als die Montage sowie Demontage der Plastifizierschnecke viel Zeit in Anspruch nimmt und der kostenmässige Aufwand für die diesbezüglichen Bauteile relativ gross ist.

Der Erfindung wurde nun die Aufgabe gestellt, eine Lösung zu suchen, welche alle auftretenden Kräfte sicher überträgt, eine optimale Zentrierung ergibt, preisgünstig in der Herstellung ist und der Zeitaufwand für das Montieren und Demontieren der Plastifizierschnecke klein ist.

Darstellung der Erfindung

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung über mechanische Klemmmittel erfolgt, wobei die Drehantriebskraft und die Schneckenrückzugskraft über Reibschluss und die axiale Einspritzkraft über einen Anschlag übertragen und der Montage- und Demontagevorgang gesteuert über das Schneckenantriebssystem unterstützt wird.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsteile als lösbare Klemmmittel ausgebildet sind, derart, dass die Drehantriebskraft und die Schneckenrückzugskraft über Reibschluss und die axiale Einspritzkraft über einen axialen Anschlag übertragbar ist.

Die neue Erfindung eröffnet drei Ausgestaltungsgedanken, einerseits einen mechanischen und andererseits einen hydraulischen oder einen Wärmekupplungsvorgang.

Das erfindungsgemässe Verfahren stützt sich ab auf der Tatsache, dass die Spritzgiessmaschine bzw. das Schneckenantriebssystem ausgelegt ist für eine gesteuerte lineare und rotative Bewegung der Plastifizierschnecke, wobei beide für den ganzen Spritzgiessablauf bzw. Spritzgiesszyklus kraftüberwacht sind. Die neue Erfindung nutzt dies, indem der Montage- und Demontagevorgang mit zwei entsprechenden zusätzlichen Hilfsprogrammen in der Steuerung des Schneckenantriebssystems unterstützt wird. Es entsteht dadurch eine ideale Kombination von mechanischen Kupplungsmitteln mit einer Hilfssteuerung sowie einer Überwachung der jeweiligen Stellungen während der Montage sowie der Demontage. Wie in der Folge noch dargestellt wird, muss der Einrichter neben den beiden Steuerbefehlen (Montageprogramm sowie Demontageprogramm) von Hand nur noch einen Riegel betätigen sowie die Klemmschrauben anziehen. Selbst wenn er dies vergisst, kann mittels der Kraftüberwachung der Fehler sofort signalisiert und eine entsprechende Gefahrensituation verhindert werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet eine ganze Anzahl besonders vorteilhafter Ausgestaltungen. Es wird dazu auf die Ansprüche 2 bis 9 Bezug genommen.

Besonders bevorzugt wird für den Kupplungsvorgang nach der Montage der Plastifizierung die Plastifizierschnecke axial fixiert und der Kolben bzw. Antriebsstummel leicht drehend und kraftüberwacht in Richtung eines Plastifizierschnecken-Kupplungsteiles vorgefahren. Man nutzt die Steuerung für ein möglichst störungsfreies Kuppeln, so wie es ein Einrichter auch von Hand ausführen würde. Das eine Teil wird nicht einfach in das andere gestossen, sondern vielmehr durch leichtes Drehen eingeführt. Eine Fehlersituation würde sofort durch die Kraftüberwachung gemeldet bzw. eine entsprechende Störung verhindert.

Bevorzugt wird, sobald mit entsprechender Voreinstellung die Kraftüberwachung anspricht, die Vorfahrbewegung mit einem axialen Restspiel abgestoppt und der Kolben bzw. Antriebsstummel sensorüberwacht so lange gedreht, bis die Klemmschrauben eine optimale Spannstellung einnehmen, die Klemmschrauben festgezogen sind und die Plastifizierschnecken-Fixierung gelöst wird. Das Restspiel bis zu einem vollständigen Anschlag der Kupplungsteile wird erst mit dem ersten Spritzgiesszyklus über den Schmelzedruck aufgehoben. Beim Demontieren wird genau umgekehrt, entsprechend einem Demontageprogramm, vorgegangen. Für das Demontieren wird die Plastifizierschnecke auf eine vordere Schneckenposition vorgefahren, in eine optimale Lage zum Lösen der Klemmschrauben gedreht und die Plastifizierschnecke axial fixiert. Nach dem Lösen der Klemmschrauben werden die Kupplungsteile unter leichter Drehbewegung des Kolbens bzw. Antriebsstummels kraftüberwacht auseinander gezogen. Die axiale Fixierung der Plastifizierschnecke erfolgt mittels eines Riegels und die Klemmverschraubung von Hand.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung gemäss einem ersten Lösungsweg bringt in dem Rahmen der Schneckenkupplung drei unerwartete Vorteile:

Der erste Vorteil liegt darin, dass die Kupplungsteile aus dem vollen Material des Antriebsstummels herstellbar sind, sodass weniger Abfall erzeugt wird. Der zweite Vorteil liegt darin, dass mit einem Sackloch im Antriebsstummel in einem Arbeitsgang die ganze innere Klemmform herstellbar ist. Der dritte Vorteil ergibt sich aus einer Zentrierung der Plastifizierschnecke in dem Antriebsstummel während der Klemmung bzw. im gekuppelten Zustand.

Damit ist die Aufgabe in vollem Umfang gelöst.

Gemäss einer ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Zentrierbohrung als Sackloch ausgebildet, wobei das Sacklochende eine Anschlagfläche für das Plastifizierschnecken-Kupplungsteil bildet. Die Zentrierbohrung ist im ungeschwächten Teil des Antriebsstummels und bildet gleichzeitig den hinteren Anschlag beim Montieren der Plastifizierschnecke zur Übertragung der grössten axialen Kräfte aus dem maximalen Druckaufbau in der Spritzgiessform.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung gestattet mehrere Lösungswege. Für einen ersten Lösungsweg wird auf die Ansprüche 10 bis 13 und für einen zweiten Ausgestaltungsweg auf die Ansprüche 14 bis 26 Bezug genommen.

Gemäss dem ersten Lösungsweg werden beide Halbschalen am Antriebsstummel selber ausgebildet und sind einstückig Teil des Antriebsstummels. Sie sind jedoch in Richtung zur Plastifizierschneckenaxe zur gegenseitigen Verspannung parallel zur Drehaxe aufgetrennt. Damit bildet der Antriebsstummel selber die ganze Kupplung. Ausser den Klemmschrauben werden keine weiteren Kupplungsteile mehr benötigt. Diese Lösung ist nicht nur sehr preisgünstig in der Herstellung, sondern bietet die Möglichkeit, die Kupplungsteile mit dem geringstmöglichen Abfall herzustellen. Im Falle der Herstellung mittels Gesenkschmieden wird nahezu kein Abfall erzeugt. Bevorzugt erstreckt sich die Auftrennung über den Bereich von Spannschrauben hinaus bis in die Nähe der Anschlagfläche. Vorteilhafterweise wird im Antriebsstummel unmittelbar vor der Anschlagfläche in Richtung der Klemmkupplung ein ringförmiger Einstich angeordnet zur Erhöhung einer Federwirkung für die Klemmung der zwei Halbschalen. Beim Montieren wird das Plastifizierschnecken-Kupplungsteil als erstes im Sackloch der beiden Halbschalen geführt und für die letzten Millimeter Einschiebeweg über die Zentrierbohrung maximal zentriert. Beim Anschlag ist die Lage der Plastifizierschnecke in Richtung der Plastifizierschneckenaxe zwangsweise definiert. Es wird nach jeder Montage für die axiale Wegsteuerung bzw. -regelung, spätestens nach dem ersten Schuss, die Null- Eichposition wieder hergestellt. Bevorzugt werden die beiden Halbschalen durch eine Bohrung in dem Antriebsstummel erzeugt, welche um ein geringes Spiel im Bereich von Zehntel-Millimetern grösser ist als das entsprechende Plastifizierschnecken-Kupplungsteil. Es ist ferner möglich, dass zur Überbrückung von unterschiedlichen Durchmessern des Plastifizierschnecken-Kupplungsteiles zwischen den Halbschalen Distanzelemente vorgesehen sind.

Gemäss dem zweiten Lösungsweg weist die Klemmkupplung zwei Halbschalen sowie eine Laschenverbindung auf, wobei die Halbschalen und die Laschenverbindung eine dem Plastifizerschnecken-Kupplungsteil angepasste innere Form aufweisen. Bevorzugt besteht die Laschenverbindung aus zwei Laschen, welche einstückig als Teil des Antriebsstummels ausgebildet sind. Die Halbschalen bestehen aus den bei der Herstellung der zwei Laschen von dem Antriebsstummel abgetrennten Teilen. Vorteilhafterweise ist die Klemmform der Klemmkupplung sowohl in den Halbschalen wie auch in den zwei Laschen aus einer Bohrung im Antriebsstummel gebildet. Ein wichtiger Teil der neuen Lösung liegt darin, dass auch beim zweiten Lösungsweg im Antriebsstummel eine Zentrierbohrung mit einer bevorzugt ebenen Anschlagfläche für die Plastifizierschnecke angebracht wird. Dies bringt für beide Lösungen folgende Vorteile: Die grössten Kräfte aus dem maximalen Druckaufbau werden nicht über die Kupplung sondern direkt über die beiden Stirnseiten der Zentrierbohrung des Antriebsstummels sowie der Plastifizierschnecke übertragen. Die Plastifizierschnecke wird bei jedem neuen Kupplungsvorgang exakt in Bezug auf den Antriebsstummel positioniert. Es wird für die Linearbewegung der Plastifizierschnecke in jedem Fall wieder eine Null- bzw. Eichposition hergestellt. Dies ist bei einer Gewindelösung nur mit einem Mehraufwand lösbar. Vorteilhafterweise wird die Klemmform der Klemmkupplung sowohl in den Halbschalen wie auch in den zwei Laschen aus einer Bohrung im Antriebsstummel gebildet. Diese Massnahme hilft, die Zentrierung der Plastifizierschnecke bei dem Kupplungsvorgang in Bezug auf den Antriebsstummel maximal sicherzustellen. Bevorzugt weist die Klemmform eine kreiszylindrische Form auf, sodass die Plastifizierschnecke in jeder Drehlage in die Laschenverbindung eingeschoben werden kann. Die kreiszylindrische Form kann sehr preisgünstig hergestellt werden. Die Klemmtiefe durch die Halbschalen entspricht etwa der Länge der Laschen. Einige Millimeter Spiel ergeben sich fabrikatorisch, da die Halbschalen von dem Antriebsstummel abgetrennt werden müssen. Damit ist aber auch gewährleistet, dass die Plastifizierschnecke immer bis auf Anschlag auf die Anschlagfläche der Zentrierbohrung eingeschoben wird. Gemäss einem weiteren Lösungsweg sind die beiden Halbschalen über wenigstens zwei Schrauben geklemmt, wobei in den Laschen eine Durchgangsbohrung besteht, welche vorzugsweise als Passbohrung mit geringem Spiel zu den Schrauben hergestellt wird. Eine Halbschale weist ein Gewinde und die andere Halbschale eine Durchgangsbohrung auf. Wie zuvor ausgeführt, werden alle Druckkräfte, welche sich aus dem Schmelzedruckaufbau ergeben, über die Anschlagfläche aufgefangen. Die sich mit der Schneckenrotation ergebenden Kräfte werden als Scherkräfte über die Schraubenverbindung übertragen. Besonders vorzugsweise weisen die Halbschalen und die Laschenverbindung einen identischen inneren Durchmesser auf, zur exakten Zentrierung des Plastifizierschnecken- Kupplungsteiles zu dem Antriebsstummel. Damit wird jede Abweichung in Bezug auf die Zentrierung durch den Kupplungsvorgang vermieden, da die Bohrung in den Halbschalen und der Laschenverbindung aus dem Herstellungsprozess identisch sind.

Vorteilhafterweise wird die Plastifizierschnecke gemäss dem zweiten und dritten Ausgestaltungsgedanken über eine lösbare Pressverbindung als Wärme- Schrumpfverbindung oder als hydraulisches Spannsystem ausgebildet und gekuppelt bzw. entkuppelt, wobei die Plastifizierschnecke beim Kuppeln auf Anschlag eingeführt wird und die Schneckenkupplung als lösbare Pressverbindung mittels einer Spannhülse ausgebildet ist.

Im Unterschied, etwa zu den klassischen Werkzeugmaschinen, bei denen der Wechsel, beispielsweise eines Fräskopfes, nur ein Element betrifft, müssen bei Spritzgiessmaschinen immer gleichzeitig zwei Elemente montiert bzw. demontiert werden, wobei die Plastifizierschnecke für das Kuppeln und Entkuppeln in dem Plastifizierzylinder verbleibt. Von den Erfindern ist erkannt worden, dass der anspruchsvollere Teil das Lösen und Verbinden der Plastifizierschnecke zum Antriebsstummel des Schneckenantriebssystems ist. Wenn der beachtlich schwere und zum Teil noch heisse Plastifizierzylinder mit einem Maschinenkran demontiert wird, können im Wesentlichen nur Gewichtskräfte abgefangen werden. Deshalb wurden im Stand der Technik sowohl die Zylinderkupplung wie auch die Schneckenkupplung als Flanschkupplungen ausgebildet. Wegen der sehr engen Platzverhältnisse im Kupplungsbereich ist es schwierig, eine Ausziehvorrichtung für die Plastifizierschnecke anzuordnen. Das Konzept einer Spritzgiessmaschine kommt nun der erfindungsgemässen Lösung insofern entgegen, als dass die Plastifizierschnecke bereits einen Linearantrieb aufweist, mit dem die Plastifizierschnecke relativ zum Plastifizierzylinder sowie der Spritzgiesseinheit über entsprechende elektrische oder hydraulische Antriebe bewegt wird. Damit ist aber eine Ausziehhilfe für die Plastifizierschnecke bei einer Spritzgiessmaschine schon vorhanden, um die erforderlichen Kräfte beim Einfahren oder Ausziehen des Plastifizierzylinders bei gelöster Pressverbindung aufzubringen. Die lineare Bewegung für das Einfahren und Ausziehen kann mit höchster Präzision durchgeführt werden. Wie in der Folge anhand von bevorzugten Ausgestaltungen dargelegt wird, lässt sich die neue Erfindung mit bescheidenen Mehraufwendungen realisieren, sodass diese in der Praxis eine grosse Erleichterung bringt, in der Handhabung bequem ist und auch eine Reduzierung der Montage- und Demontagezeit erlaubt.

Gemäss einer ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die Kräfte der Zylinderkupplung über eine Flanschverbindung und insbesondere die rotativen Kräfte der Schneckenkupplung über die zylindrische Fläche einer Spannhülse übertragen. Die Zylinderkupplung kann beispielsweise gemäss dem Stand der Technik als Flanschkupplung ausgestaltet werden. Bevorzugt wird die Schneckenkupplung über eine Spannhülse ausgebildet. Die Plastifizierschnecke wird im Zylinder im Rahmen des Kupplungsvorganges in Bezug auf die Linearbewegung blockiert. Dabei wird nicht die Plastifizierschnecke ausgezogen, sondern die Spannhülse weggezogen. Ganz besonders bevorzugt wird das Ausziehen bzw. Einfahren des Kupplungsschaftes der Plastifizierschnecke in die Spannhülse der Pressverbindung durch die Antriebsmittel für die Linearbewegung der Plastifizierschnecke mittels einer entsprechenden Servicesteuerung durchgeführt. Mit minimalstem Aufwand kann eine entsprechende Funktion in der Maschinensteuerung integriert bzw. programmiert werden. Sinngemäss kann bei dem Lösungsweg mit einer Wärme-Schrumpfverbindung die Aufwärmphase als Servicefunktion als Teil der Maschinensteuerung programmiert werden. Die Erwärmung der Wärme-Schrumpfhülse erfolgt über wenigstens eine aussen angebrachte Wärmequelle, wobei zur Vergleichmässigung der Wärme die Plastifizierschnecke während der Erwärmung in Rotation versetzt wird. Es genügt, wenn die Wärmequelle nur streifenartig über der ganzen Länge der Spannhülse wirkt. Durch die Drehbewegung der Kupplungsteile wird die ganze Spannhülse gleichmässig erwärmt. Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden beim Kuppeln bzw. Entkuppeln einfache handelsübliche Handschlüssel verwendet. Für die grosseren Krafteinsätze werden die Einrichtungen der Spritzgiessmaschine genutzt, soweit es mechanische Elemente betrifft, also die bereits vorhandenen Mittel.

Vorrichtungsgemäss weist das thermische Spannsystem eine Spannhülse auf, in welche der Kupplungsschaft der Plastifizierschnecke bis auf Anschlag in die Spannhülse einschiebbar ist. Die Linearbewegung der Plastifizierschnecke muss für die Spritzfunktion in höchster Präzision kontrolliert werden. Mit dem Einschieben auf Anschlag wird eine exakte Null- oder Startposition für den Linearantrieb der Plastifizierschnecke im normalen Produktionsbetrieb gewährleistet.

Im Falle des hydraulischen Systems wird zwischen einem Haltekörper sowie der Spannhülse eine Druckkammer für das Druckmedium vorgesehen mit einer Verbindungsbohrung zu einer Druckvorkammer eines Druckkolbens. Der Druckkolben wird bevorzugt als schwimmender Körper ausgebildet und ist frei in der Druckvorkammer über eine von aussen angreifende Einstellschraube mittels eines Handschlüssels für den Druckaufbau eindrückbar bzw. entlastbar. Das hydraulische Spannsystem bildet mit der Druckkammer, der Verbindungsbohrung sowie der Druckvorkammer ein in sich geschlossenes hydraulisches System.

Kurze Beschreibung der Erfindung

In der Folge wird die neue Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:

die Figur 1 a einen Ausschnitt der Plastifizierung und der Spritzeinheit im Bereich der Schneckenkupplung bei zurückgezogener Plastifizierschnecke; die Figur 1 b entsprechend der Figur 1 a, jedoch mit vorderster Stellung der

Plastifizierschnecke; die Figur 2a entspricht der Figur 1 b, jedoch mit Blockierung der Plastifizierschnecke im Plastifizierzylinder, dem Beginn der mechanischen Entkupplung von dem Plastifizierschneckenantrieb; die Figur 2b das Ende der Entkupplung der Plastfizierschnecke mit zurückgezogenem Antriebsstummel des Plastifizierschnecken- antriebes; die Figur 3 die Plastifizierung mit Plastifizierzylinder und Plastifizierschnecke, vollständig ausgebaut; die Figur 4 die Spritzeinheit mit ausgebauter Plastifizierung; die Figur 5 die ganze Spritzeinheit in perspektivischer Darstellung; die Figuren 6a - 6d die Herstellung der Klemmkupplung gemäss dem zweiten Lösungsweg, die Figur 6a den rohen Antriebsstummel, die Figur 6b mit einer Bohrung in dem Antriebsstummel, die Figur 6c die Abtrennung der zwei Halbschalen und die Figur 6d eine Explosionszeichnung des Antriebsstummels mit den zwei Laschen sowie den zwei Halbschalen; die Figur 7a ein Längsschnitt durch die Schneckenkupplung der Figuren 6a bis 6d; die Figur 7b eine Längsansicht der Schneckenkupplung; die Figuren 8, 9a und 9b zeigen eine Klemmkupplung gemäss dem ersten Lösungsweg, wobei die Figur 8 eine perspektivische Darstellung, die Figur 9a einen Schnitt und die Figur 9b einen Schnitt IX - IX der Figur 9a darstellt; die Figuren 10a und 10b ein hydraulisches Spannsystem im Schnitt sowie in einer Frontansicht in grosserem Massstab; die Figur 1 1 schematisch ein thermisches Spannsystem mit ausgebauter

Plastifizierschnecke.

Wege und Ausführung der Erfindung

In der Folge wird auf die Figuren 1 a und 1 b Bezug genommen. Diese zeigen den Bereich der Kupplungen in zurückgezogener Stellung der Plastifizierschnecke 1 (Figur 1a) sowie in vorderster Stellung (Figur 1 b). Auf der linken Bildseite ist der Plastifizierzylinder 2 mit einer Haltekonstruktion 3 für einen Granulatspeisetrichter dargestellt. Das noch trockene Granulat wird über eine Speiseöffnung 4 in den Einzugsbereich der Plastifizierschnecke 1 zugeführt. Dargestellt ist ein Haltering 6 für das Montieren und Demontieren der Plastifizierung 7 mittels eines nicht dargestellten Maschinenkranes. Im hinteren Teil weist die Plastifizierschnecke 1 einen Kupplungsschaft 9 auf, welcher eingekuppelt ist in eine Klemmkupplung 10 eines Antriebsstummels 11 der Spritzeinheit 8. Die Antriebseinheit 12 ist ausgebildet für die zwei Bewegungsarten der Plastifizierschnecke 1 , nämlich eine Linearbewegung, entsprechend Pfeil 13, sowie eine rotative Bewegung, entsprechend Pfeil 14. Die rotative Bewegung wird von einem Antriebsmotor 15 sowie einem Getriebe 16 erzeugt. Gemäss Beispiel der Figuren 1 und 2 wird die Linearbewegung hydraulisch erzeugt. In einem Hydraulikzylinder 17 ist ein Hydraulikkolben 18 angeordnet, welcher direkt mit dem Antriebsstummel 11 verschraubt ist. Die Antriebswelle 19 vom Getriebe 16 weist im Bereich des Antriebsstummels 1 1 eine Keilnut 20 auf, welche die rotative Bewegung des Antriebsmotors 15 auf den Antriebsstummel 11 überträgt. Dem Hydraulikzylinder 17 wird über Ölleitungen 21 , 22 Hydrauliköl zu- resp. abgeführt, derart, dass der Antriebsstummel 11 eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung durchführt. Je nach momentaner Situation innerhalb eines Spritzzyklus, beispielsweise während dem Dosieren resp. Formfüllen, wird der Antrieb für die Linearbewegung oder für die rotative Bewegung aktiviert.

Vorteilhafterweise wird beim Demontieren der Plastifizierung 7 als erstes die Schneckenkupplung gelöst, wie in der Figur 2a dargestellt ist. Über die Ölleitung 21 wird Drucköl zugeführt, sodass der Antriebsstummel 1 1 in die vorderste Stellung gefahren wird (Figuren 1 a und 2a). In dieser Position kann die Plastifizierschnecke 1 mittels eines Arretierdornes 24 in Bezug auf eine Längsbewegung der Plastifizierschnecke 1 zu dem Plastifizierzylinder blockiert werden. Als nächster Schritt wird die Schneckenkupplung gelöst, wie mit den Figuren 6, 7a und 7b noch erklärt wird. Über eine Maschinensteuerung 26 werden mittels eines Serviceprogrammes die Ventile 27 und 28 umgesteuert, sodass entsprechend Figur 2b der Antriebsstummel 1 1 zusammen mit den Spannhülsen von dem Kupplungsschaft 9 weggezogen wird (Fig. 2b). Die Plastifizierschnecke 1 ist damit vollständig entkuppelt. Der nächste Schritt ist das Lösen der Zylinderkupplung 29, währenddem die Plastifizierung 7 in einem Seil 30 eines Maschinenkrans (k) 31 hängt (Figur 3). Nach dem Lösen der Zylinderkupplung 29 kann die Plastifizierung 7 weggehoben und der Reinigungsabteilung überführt werden. Der Kupplungsvorgang erfolgt im genau umgekehrten Sinn. Für den ganzen Vorgang werden primär die an einer Spritzgiessmaschine bereits vorhandenen Einrichtungen sowie Handschlüssel benötigt.

Die Figur 3 zeigt die Plastifizierung 7 vor einer Montage bzw. nach einer Demontage. Der Plastifizierzylinder wird über Heizelemente 32 geheizt und ist über ein Verdeck 33 geschützt. Damit soll verhindert werden, dass sich das Bedienpersonal die „Finger verbrennt". Für die Demontage der Plastifizierung 7 kommt der Bediener nur mit den Halteringen 6 sowie Handschlüsseln in Kontakt. Die Figur 3 zeigt weitere Einrichtungen, wie etwa ein Düsenverschluss 34 sowie den Düsenverschlussantrieb 35. Diese sind nicht Gegenstand der neuen Erfindung, können jedoch, wie im Stand der Technik, für die Montage / Demontage an der Plastifizierung 7 verbleiben.

Die Figur 4 zeigt die Spritzeinheit 8 ohne die Plastifizierung 7.

Die Figur 5 ist eine perspektivische Darstellung und zeigt die Spritzeinheit 8. Auf der linken Bildseite ist eine Hilfseinrichtung 40 für das Wegschieben der Haltekonstruktion 3 für den Speisetrichter und weist zwei Hilfszylinder 41 auf. Man erkennt aus den Figuren 4 und 5, dass vor der Montage der Plastifizierung 7 genügend Freiraum 42 besteht für das von oben Einlegen der Zylinderkupplungsteile.

Die Figuren 6a bis 6c zeigen die drei Hauptschritte bei der Herstellung der Kupplungsteile. Die Figur 6a zeigt den rohen Antriebsstummel 1 1 ' mit einer ebenen Stirnseite 50, in welcher gemäss Figur 6b eine Kupplungsbohrung 51 als Sackloch angebracht wird. Die Figur 6c zeigt den Folgeschritt, nämlich die Abtrennung der beiden Halbschalen 52, 53, zum Beispiel durch vier Sägeschnitte 54, 55, 56 und 57. Es verbleiben dabei zwei Laschen 58, 59, welche einstückig mit dem Antriebsstummel 11 ' verbunden bleiben.

Die Figur 6d zeigt eine Explosionsdarstellung des Antriebsstummels mit den zwei Laschen sowie den zwei Halbschalen. In der oberen Halbschale 52 ist bereits eine Einfräsung 60 mit einer Bohrung 61 für Klemmschrauben 62 dargestellt. In der unteren Halbschale 53 sind zwei Gewindelöcher 63 für die Klemmschrauben 62 angebracht. In den zwei Laschen 58, 59 ist je eine Passbohrung 64 für den Schaft der Klemmschrauben 62 gemacht worden.

Die Figur 7a zeigt die Schneckenkupplung 23 im Schnitt mit dem Schneckenkupplungsteil, jedoch teilweise in die Klemmkupplung 10 eingeschoben. Wichtig ist dabei, dass die Stirnseite 67 des Plastifizierschnecken-Kupplungsteiles 68 bis auf Anschlag in der Zentrierbohrung 65 bis auf die Anschlagfläche 66 eingefügt wird. Erst danach werden die Klemmschrauben 62 sinngemäss zu Figur 9b angezogen.

Die Figur 7b zeigt die Figur 7a mit der Schneckenkupplung 23 bzw. der Klemmkupplung 10 in einer Ansicht, wobei die Plastifizierschnecke 1 vollständig in die Zentrierbohrung 65 eingeschoben ist, mit angezogenen Klemmschrauben 62. Die Figur 7b zeigt die Stellung für ein halbautomatisches Montieren und Demontieren der Plastifizierschnecke 1. Ein Signalgeber 80 sowie ein Sensor 81 für die Drehlage der Klemmkupplung sorgen über eine Steuerung 82 des Schneckenantriebssystems bzw. der entsprechenden Maschinensteuerung für die optimale Stellung der Spannschrauben 62.

Die Lösung gemäss den Figuren 8, 9a und 9b hat als besonderen Vorteil sehr tiefe Herstellungskosten. Durch geeignete Wahl des Frässchnittes 73 sowie der Geometrie des Einstiches 74 kann durch eine genügende Elastizität der beiden Halbschalen 71 und 72 eine sichere Klemmung zur Übertragung des Drehmomentes für die Schneckenrotation erzeugt werden, mit dem grossen Vorteil einer schnellen Kupplung und Entkupplung. Auch hier ist mit der Zentrierung des Plastifizierschnecken-Kupplungsteiles 68 diese optimal gewährleistet, ebenso die O-Position mit der Anschlagfläche 66. Die Figur 8 ist eine perspektivische Darstellung eines entsprechend gestalteten Antriebsstummels 1 1. Sinngemäss zur Figur 6b wurde in dem Antriebsstummel 11 ' eine Kupplungsbohrung angebracht, welche sich über die ganze Länge des Kupplungsbereiches 70 erstreckt. Die Zentrierbohrung 65 erstreckt sich über den Bereich „Z" des Sacklochendes, welches durch eine Anschlagfläche 66 begrenzt ist. Die beiden Halbschalen 71 und 72 werden durch einen Frässchnitt 73 erzeugt. In den Figuren 8 und 9a erkennt man einen ringförmigen Einstich 74. Der ringförmige Einstich 74 erhöht die Elastizität der beiden Halbschalen 71 und 72. Die Durchbiegung wird durch die Materialschwächung in einem kreisringförmigen Federbereich 75, 75' erleichtert. Werden die Klemmschrauben 62 angezogen, federn die Halbschalen 71 und 72 ein und bewirken eine genügend starke Klemmwirkung, entsprechend den Pfeilen 76, 76' auf das Plastifizierschnecken-Kupplungsteil 68 gemäss Figur 7b. Im Sinne der Rationalisierung kann es erforderlich sein, Plastifizierschnecken mit unterschiedlichen Durchmessern des Plastifizierschnecken-Kupplungsteiles am selben Antriebstummel zu kuppeln. Die Massunterschiede können durch die Wahl von unterschiedlich dicken Distanzelementen überbrückt werden.

Die Figuren 10a und 10b zeigen in grosserem Massstab das hydraulische Spannsystem ohne die Plastifizierschnecke. Der innerste Teil ist die Spannhülse 110, welche aussen von einem Haltekörper 150 umgeben und fest verschraubt ist mit dem Antriebsstummel. Links unten ist eine Einfüllöffnung 151 für das Ein- oder Nachfüllen von Hydrauliköl 152. Diese ist verschlossen mit einer Stopfschraube 153. Die Spannhülse 110 wird auf beiden Endseiten dicht in den Haltekörper 150 eingepresst oder eingelötet. Links oben ist die Öldruckerzeugung 155 dargestellt. Diese besteht aus einem Druckkolben 156, einer Einstellschraube 157 sowie einer Verschlussschraube. Unterhalb des Druckkolbens befindet sich eine Druckvorkammer 158, welche über einen Verbindungskanal 160 angeordnet ist für eine gleichmässige Druckübertragung und Entlüftung der Druckkammer 161. Die Druckkammer 161 ist als zylindrischer Raum zwischen dem Haltekörper 150 sowie der Spannhülse 110 gebildet. Durch blosses Drehen eines Handschlüssels 159 bzw. der Einstellschraube 157 wird je nach Drehrichtung entweder ein enormer Öldruck von beispielsweise mehr als 1000 bar erzeugt oder aber der Druck vollständig abgelassen. Die Figur 1 1 zeigt den zweiten Ausgestaltungsweg einer Wärme-Schrumpfverbindung 170. Die Spannhülse 171 kann Teil des Antriebsstummels 1 1 sein. Eine über die wirksame Länge i der Spannhülse 171 angeordnete Wärmequelle 172 überträgt linienförmig die notwendige Wärme für die Ausweitung der Spannhülse 171. Durch eine Drehbewegung, entsprechend Pfeil 1 14, wird die Spannhülse für eine Ein- oder Ausfahrbewegung des Kupplungsschaftes 9 gleichmässig erwärmt. Die Erwärmung kann sehr rasch, beispielsweise im Bereich von Sekunden, erfolgen. Die Abkühlung beginnt sofort nach Abschalten der Wärmequelle 172.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren für das Montieren und Demontieren der Plastifizierschnecke (1) von einem Kolben bzw. Antriebsstummel (11) eines Schneckenantriebssystems einer Spritzgiessmaschine mittels einer lösbaren Kupplung (10), wobei das Schneckenantriebssystem ausgelegt ist für eine gesteuerte lineare und rotative Bewegung der Plastifizierschnecke (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung über Klemmmittel erfolgt, wobei die Drehantriebskraft und die Schneckenrückzugskraft über Reibschluss und die axiale Einspritzkraft über einen Anschlag übertragen und der Montage- und Demontagevorgang gesteuert über das Schneckenantriebssystem unterstützt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für den Kupplungsvorgang nach der Montage der Plastifizierung die Plastifizierschnecke (1) axial fixiert und der Kolben bzw. Antriebsstummel (11) leicht drehend und kraftüberwacht in Richtung eines Plastifizierschnecken-Kupplungsteiles vorgefahren wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, sobald mit entsprechender Voreinstellung die Kraftüberwachung anspricht, die Vorfahrbewegung mit einem axialen Restspiel abgestoppt und der Kolben bzw. Antriebsstummel (11) sensorüberwacht so lange dreht, bis die Klemmschrauben eine optimale Spannstellung einnehmen, die Klemmschrauben (62) festgezogen sind und die Plastifizierschnecken-Fixierung gelöst wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Restspiel bis zu einem vollständigen Anschlag der Kupplungsteile erst mit dem ersten Spritzgiesszyklus über den Schmelzedruck aufgehoben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung über eine mechanische Kupplung (10) erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für das Demontieren die Plastifizierschnecke (1) auf eine vordere Schneckenposition vorgefahren, in eine optimale Lage zum Lösen von Klemmschrauben (62) gedreht und die Plastifizierschnecke (1) axial fixiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Lösen der Klemmschrauben (62) die Kupplungsteile unter leichter Drehbewegung des Kolbens bzw. Antriebsstummels (11) kraftüberwacht auseinander gezogen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Fixierung der Plastifizierschnecke (1) mittels eines Riegels und die Klemmverschraubung von Hand erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung über hydraulische oder thermische Klemmmittel (10) erfolgt.

10. Vorrichtung für das Montieren und Demontieren der Plastifizierschnecke (1) von einem Kolben bzw. Antriebsstummel (11) eines gesteuerten Schneckenantriebssystems einer Spritzgiessmaschine mittels einer lösbaren Kupplung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsteile als lösbare Klemmmittel (10) ausgebildet sind, derart, dass die Drehantriebskraft und die Schneckenrückzugskraft über Reibschluss und die axiale Einspritzkraft über einen axialen Anschlag übertragbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsteile als mechanische Klemmkupplung (10) ausgebildet sind und die Montage und Demontage über das gesteuerte Schneckantriebssystem unterstützbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Klemmkupplung (10) wenigstens eine Halbschale oder eine Lasche aufweist, welche einstückig Teil des Antriebsstummels (11) sowie der Klemmverbindung sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben bzw. Antriebsstummel (11) eine Zentrierbohrung (65) in Kombination mit einem axialen Anschlag für das Plastifizierschnecken-Kupplungsteil (68) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Halbschalen (71, 72) am Antriebsstummel (11) selber ausgebildet und einstückig Teil des Kolbens bzw. Antriebsstummels (11) sind, jedoch in Richtung zur Plastifizierschneckenaxe zur gegenseitigen Verspannung parallel zur Drehaxe aufgetrennt sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Auftrennung über den Bereich von Klemmschrauben (62) hinaus bis in die Nähe der Anschlagfläche (66) erstreckt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebsstummel (11) unmittelbar vor der Anschlagfläche (66) in Richtung der Klemmkupplung (10) ein ringförmiger Einstich (74) angeordnet ist zur Erhöhung einer Federwirkung für die Klemmung der zwei Halbschalen (71, 72).

17. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkupplung (10) zwei Halbschalen (71, 72) sowie eine Laschenverbindung aufweist, wobei die Halbschalen (52, 53, 71, 72) und die Laschenverbindung eine dem Plastifizerschnecken-Kupplungsteil (68) angepasste innere Form aufweisen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschenverbindung einstückig als Teil des Kolbens bzw. Antriebsstummels (11) ausgebildet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschenverbindung aus zwei Laschen (58, 59) besteht.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen (52, 53) aus den bei der Herstellung der zwei Laschen (58, 59) von dem Kolben bzw. Antriebsstummel (11) abgetrennten Teilen bestehen.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmform der Klemmkupplung (10) sowohl in den Halbschalen (52, 53) wie auch in den zwei Laschen (58, 59) aus einer Kupplungsbohrung (51) im Antriebsstummel (11) gebildet ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmtiefe der Halbschalen (52, 53, 71, 72) etwa gleich ist wie die entsprechende Länge der Laschen (58, 59).

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung zwischen den Halbschalen (52, 53, 71, 72) und der entsprechenden Schulter des Antriebsstummels (11) ein Spiel „Sp" besteht, wobei die Halbschalen (52, 53, 71, 72) und die Laschenverbindung den gleichen inneren Durchmesser aufweisen.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbschalen (52, 53, 71, 72) über wenigstens zwei Klemmschrauben (62) geklemmt sind, wobei in den Laschen (58, 59) eine Durchgangsbohrung besteht, welche vorzugsweise als Passbohrung (64) mit geringem Spiel zu den Schrauben hergestellt ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halbschale (52, 53, 71, 72) ein Gewinde und die andere Halbschale (52, 53, 71, 72) eine Durchgangsbohrung aufweist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Halbschalen (52, 53, 71, 72) und der Laschenverbindung federnde Unterlagsscheiben angeordnet sind zur Zentrierung der Halbschalen (52, 53, 71, 72) bei ausgebauter Plastifizierschnecke (1).

27. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung über hydraulische oder thermische Klemmmittel (10) ausgebildet ist.