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Die Erfindung betrifft eine Einspritzeinheit einer Spritzgiessmaschine, mit einem Schneckenzylinder und einer Schnecke, einem hydraulischen oder elektrischen Drehantrieb für die Schnecke, sowie einer KolbenMassezylindereinheit zum Einspritzen des plastifizierten Kunststoffes, die über mindestens einen hydraulischen oder elektrischen Linearantrieb betätigbar ist, wobei der plastifzierte Kunststoff durch den Einspritzkolben in den Massezylinder förderbar und nach dem zwangsweisen Verschliessen der Zuführbohrung durch axiales Verschieben des Einspritzkolbens einspritzbar ist, wobei der Massezylinder und der Schneckenzylinder auf einer Achse angeordnet sind, der Einspritzkolben mit dem Schneckenzylinder an dessen Ende verschraubt ist und beide gemeinsam die Spritz- und Dosierbewegung durchführen,
wobei der Kunststoff mittels der Schnecke durch eine Bohrung im Einspritzkolben in den Sammelraum des Massezylinders förderbar ist und die Durchströmbohrung durch axiales Verschieben der Schnecke öffenbar oder verschliessbar ist.
Bei einer herkömmlichen Spritzgiessmaschine wird heute fast ausschliesslich eine Plastifizier- und Einspritzeinheit mit einer axial verschiebbaren Schnecke (siehe bereits DE 858310 C), die am düsenseitigen Schneckenende mit einer Rückstromsperre (vgl. z. B. DE 2518219 A) versehen ist, verwendet.
Bei dieser Ausführung der Plastifizierschnecke wird während der Schneckenrotation der Kunststoff eingezogen und durch die Schneckengänge nach vorne In den Sammelraum vor den Schneckenkopf gefördert, wobei der Kunststoff plastifiziert und homogenisiert wird. Während der Förderphase führt die Schnecke eine Axialbewegung im Plastifizierzylinder durch, wodurch sich die wirksame Schneckenlänge verändert und eine ungleichmässige Plastifizierung und Homogenisierung erfolgt. Messungen zeigen, dass die in den Sammelraum geförderte Masse ungleiche Temperaturen aufweist. Dies besonders bei grosser axialer Verschiebung der Schnecke. Durch grosse Schneckenlängen, kleine axiale Schneckenwege und spezielle Schneckenausführung mit Scher- und Mischteilen wird versucht, diesen Nachteil auszugleichen.
In Einzelfällen setzt man eine Einspritzeinheit ein, bei der eine stationäre Schnecke aus dem Plastifi- zierzyiinder die Masse über ein Absperrorgan in den Sammelraum einer getrennt angeordneten KolbenMassezylindereinheit fördert und das Einspritzen durch axiales Verschieben des Kolbens erfolgt. Diese konstruktive Lösung erfordert einen Aufwand, der die Spritzgiessmaschine mit Vorplastifizierung insgesamt wesentlich verteuert.
Bei den bekannten Rückstromsperren ist der Druckring mit seiner Aussenfläche an der Zylinderwand geführt und in seinem Innendurchmesser gegenüber dem abgesetzt ausgeführten Schneckenkopf so bemessen, dass ein genügender ringförmiger Durchlass für den von der Schnecke geförderten Kunststoff entsteht. Der Druckring ist zwischen zwei Anschlägen, die durch Schultern an der Schnecke oder am Schneckenkopf gebildet werden, axial verschiebbar, wobei der hintere Anschlag als Dichtfläche ausgebildet ist. Während des Plastifiziervorganges wird der Druckring durch den Förderdruck der Schnecke gegen den vorderen Anschlag bewegt, so dass der Durchlass freigehalten ist.
Führt die Schnecke die Einspritzbewegung durch, wird der Druckring nach hinten geschoben, so dass er zur Anlage an der Dichtfläche gelangt und den Durchlass versperrt.
Es sind vielfältige Ausführungen von Rückstromsperren bekannt, um kurze Schliesszeiten zu erreichen und damit eine Rückströmung des Materials aus dem Sammelraum in die Schneckengänge weitgehend zu unterbinden. Dies ist wichtig, um bei der Herstellung von Präzisions-Spritzgussteilen eine enge Gewichtstoleranz zu erreichen. Andererseits soll der Durchlass so bemessen sein, dass möglichst geringe Strömungswiderstände auftreten, um die Gleitreibung zwischen der vorderen Stirnfläche des Druckringes und dem vorderen Anschlag am Schneckenkopf während der Förderphase gering zu halten. Sonst tritt am Druckring und Schneckenkopf ein nicht unbeträchtlicher Verschleiss auf, der zu häufigem Austausch dieser Teile führt.
Bisher ist es nicht gelungen, beide Forderungen in wünschenswertem Masse zu erfüllen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einspritzeinheit zu schaffen, mit der eine bessere Homogenisierung des Kunststoffes erreicht werden kann.
Die erfindungsgemässe Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Massezylinder thermisch vom Schneckenzylinder getrennt ist.
Die thermische Trennung des Massezylinders vom Schneckenzylinder ermöglicht eine unterschiedliche Temperatureinstellung an beiden Zylindern, wodurch die bessere Homogenisierung des Kunststoffes erzielt wird.
Um bei hohen Einspritzdrücken ein Austreten des Kunststoffes zu verhindern, ist in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass an dem dem Schneckenzylinder zugewandten Ende des Massezylinders ein temperierbarer Dichtring vorgesehen ist.
Durch ein Ausführungsbeispiel wird anhand von Zeichnungen eine Einspritzeinheit erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch die Einspritzeinheit vor Einspritzbeginn,
Flg. 2 einen Grundriss der Einspritzeinheit mit den hydraulischen Einspritzzylindern,
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Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch die Einspritzeinheit vor dem Dosieren und
Fig. 4 einen Aufbau der Einspritzeinheit mit kleinerem Kolbendurchmesser als Schneckendurchmesser.
Auf dem Maschinenrahmen 1 ist auf zwei Führungsschienen 2, 2'über Führungsschlitten 3, 3'die Einspritzeinheit verschiebbar gelagert und über die Kolbenstangen 4, 4', den Kolben 5, 5'und das Anpresszylinderohr 6, 6'mit der feststehenden Werkzeugaufspannplatte 7 des Schliesssystems verbunden.
Mit den Anpresszylindern wird die gesamte Einspritzeinheit verschoben und die Düse 8 des Massezylinders 9 an das Spritzgiesswerkzeug 10 gepresst. Der Massezylinder 9 ist mit Heizbändern 11 ausgerüstet und mit der gekühlten Zylinderplatte 12 verschraubt. Zur Verminderung des Wärmeüberganges sind Isolierzwi- schenlagen 13 vorgesehen. Die thermische Trennung des Massezylinders 9 vom Schneckenzylinder 15 ermöglicht eine unterschiedliche Temperatureinstellung an beiden Zylindern und damit eine bessere Homogenisierung des Kunststoffes.
Im Massezylinder 9 befindet sich der gebohrte Einspritzkolben 14 (Kolbendurchmesser dk), der mit dem Schneckenzylinder 15 verschraubt ist und dessen Durchströmbohrung 16 durch die Spitze der axial verschiebbaren Schnecke 17 verschlossen wird, sodass ein Rückströmen des Kunststoffes beim Einspritzen nicht möglich ist. Der Schneckenzylinder 15 ist mit Heizelementen 27 versehen. Nach der Einspritzphase wird die Schnecke 17 um den Spalt S verschoben und die Durchströmbohrung 16 geöffnet. Das Verschieben der Schnecke 17 vor dem Einspritzen erfolgt mit den hydraulischen Einspritzzylindern 18,18', die über die Kolben 19. 19'und die Kolbenstange 20, 20'mit der Trägerplatte 21 des Schneckenantriebes 22 und der Schneckenlagerung 23 verbunden sind.
Die Kolben 19, 19'der hydraulischen Einspritzzylinder 18, 18'durchfahren zunächst den Weg S und verschieben die Schnecke 17 im Schneckenzylinder 15. Die Durchströmbohrung wird verschlossen und die Trägerplatte 21 trifft auf die Einspannplatte 24 des Schneckenzylinders 15. Beim nun folgenden Einspritzhub wird der Schneckenzylinder 15 mit dem Einspritzkolben 14 in der Einspritzzeit verschoben, wodurch der plastifizierte Kunststoff aus dem Massezylinder 9 in das Werkzeug 10 gespritz wird. Um bei hohen Einspritzdrücken ein Austreten des Kunststoffes zu verhindern, ist ein temperierbarer Dichtring 25 vorhanden.
Nach Ablauf der Nachdruckzeit und vor dem Beginn der Schneckendrehung kann die Schnecke 17 aktiv um den Hub S zurückgezogen werden, bis die einstellbaren Anschläge 26, 26'auf die Einspannplatte 24 treffen. Anschliessend beginnt die Schneckendrehung und die Förderung des Kunststoffes durch den Einspitzkolben 14 in den Schneckenvorraum. Dadurch verschiebt sich der Schneckenzylinder 15, während sich im Einspritzzylinder 18, 18'der Staudruck aufbaut (siehe Fig. 3).
Eine andere Möglichkeit ist die Schneckendrehung unmittelbar nach der Nachdruckzeit zu starten.
Dabei sind die Zylinderräume in den hydraulischen Einspritzzylindern 18, 18'drucklos, und der Förderdruck der Schnecke 17 verschiebt zunächst die Schnecke 17 samt Trägerplatte 21 um den Weg S, bis die Anschläge 26, 26'auf die Einspannplatte treffen. Nun wird auch der Schneckenzylinder 15 samt dem Einspritzkolben 14 um den eingestellten Dosierweg verschoben, während im Zylinderraum der hydraulische Staudruck wirkt. Nach dem Dosierende erfolgt das Verschieben der Schnecke 17 um den Weg S mit gleichzeitigem Verschliessen der Durchströmbohrung, und das Einspritzen kann nach dem Schliessen des Werkzeuges 10 gestartet werden.
Fig. 4 zeigt eine Ausführung der Einspritzeinheit mit einem Einspritzkolben 14, dessen Durchmesser dk kleiner ist als der Schneckendurchmesser. Eine derartige Konstruktion ist bei kleinen Spritzgewichten und hohen Einspritzdrücken zur Herstellung von Präzisionsteilen erforderlich.
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