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Die
Erfindung betrifft eine Plastifizier- und Einspritzvorrichtung für das Mikrospritzgießen gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
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Es
besteht zunehmend Bedarf an Formteilen mit sehr geringen Abmessungen,
beispielsweise mikromechanische Bauteile oder medizinische Kleinteile.
Für solche
Mikroteile liegt das Schußgewicht
häufig
bei etwa 1 g und darunter. Typischerweise und im Sinne der vorliegenden
Anmeldung soll mit Mikrospritzgießen der Bereich des Spritzgießens verstanden
werden, bei dem das Schußgewicht
(Summe aus Formteilgewicht und Angußgewicht) weniger als ein Gramm
an Kunststoffschmelze beträgt.
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Zur
Herstellung von derartigen Mikroteilen sind Plastifizier- und Einspritzvorrichtungen
in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt (Johannaber, „Kunststoffmaschinenführer", 4.A., 2004, Seiten
227 bis 233;
DE19714149C2 ,
DE19724346C2 ,
DE10243683A1 ,
EP0999029B1 ).
Die bekannten Schnecken weisen einen sehr kleinen Schneckendurchmesser
von typischerweise 12 mm bis 18 mm auf. Grundsätzlich sollen Plastifizierschnecken
eine Kombination aus hoher mechanischer Festigkeit, guter messtechnischer
Auflösung
des Spritzweges und niedrigen Materialverweilzeiten bieten.
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Bei
verweilzeitkritischen Formmassen wie z.B. bioresorbierbaren Polymeren
haben Schnecken mit einem Durchmesser von mehr als 14mm ein zu hohes
Schneckenkanalvolumen. Übliche
Massnahmen zur Reduzierung des Schneckenkanalvolumens, wie Schneckenstegverbreiterung
und Gangsteigungserhöhung,
reichen für
eine deutliche Reduzierung der Verweilzeit nicht aus. Schnecken mit
einem Durchmesser von kleiner als 14mm müssen aus Gründen der Festigkeit (Drehmoment)
aus teuren Sonderwerkstoffen hergestellt werden und zeigen bei üblichen
Granulaten deutliche Einzugsprobleme, was zu Dosierzeitschwankungen
und somit zu Schwankungen in der Verweilzeit und in der Zykluszeit
führt.
Um diese Probleme zu vermeiden, müssen spezielle und kostspielige
Mikrogranulate eingesetzt werden.
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Aus
dem Bereich der Mikroextrusion ist die Verwendung konischer Schnecken
bekannt (Fachtagung „Mikroschlauchextrusion
für die
Medizintechnik",
10. November 2005, Festung Marienbert, Würzburg, Kapitel A, „Grundlagen
der Mikroextrusion" von Dipl.-Ing. Eberhard Grünschloß, Bild
29b). Hierbei wird die konische Schnecke wie bei Einschneckenextrudern üblich in
einem Plastifizierzylinder in axialer Richtung ortsfest angeordnet
und kontinuierlich betrieben.
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Aus
der
DE 19925578 A1 ist
eine Plastifizier- und Einspritzvorrichtung für das Mikrospritzgießen bekannt,
bei der eine Plastifizierschnecke in einem Plastifizierzylinder
drehangetrieben ist und bei der von dem vorderen Ende des Plastifizierzylinders
eine Schmelzeleitung ausgeht und in den Vorraum eines Einspritzzylinders
mündet,
in dem ein Einspritzkolben axial vor und zurück verfahren werden kann. Die Plastifizierschnecke
wird mittels einer Feder in Förderrichtung
der Schmelze mit einer Abdichtkraft beaufschlagt, um das als Ventilkörper ausgebildete
vordere Ende der Plastifizierschnecke gegen die Innwand des Plastfizierzylinders
zu drücken,
wenn der Dosiervorgang beendet ist und der Einspritzkolben nach
vorne verfahren wird. Auf diese Weise soll verhindert werden, dass
Schmelze aus dem Einspritzzylinder in den Plastifizierzylinder zurückgedrängt wird. Das
vordere Ende der Plastifizierschnecke übernimmt in diesem Fall die
Funktion einer Rückströmsperre.
Eine derartige Rückströmsperre
ist auch aus der
DE
1917975 A bekannt, wo anstelle von Federn hydraulische
Mittel zum Erzeugen der Abdichtkraft vorgesehen sind. Nachteilig
bei diesen bekannten Plastifizier- und Einspritzvorrichtungen ist,
dass diejenige Schmelze, die zuletzt in den Einspritzzylinder gelangt,
als erstes aus diesem ausgetrieben und in das Formwerkzeug gelangt;
es erfolgt also kein sogenanntes „First In – First Out".
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Als
nächstkommender
Stand der Technik wird eine Plastifizier- und Einspritzvorrichtung
gemäß Bild 159
auf Seite 232 in Johannaber, „Kunststoffmaschinenführer", 4.A., 2004, Seiten
227 bis 233, angesehen. Hieraus ist eine Plastifizier- und Einspritzvorrichtung
für das
Mikrospritzgießen
bekannt, bei der in einem Plastifizierzylinder eine drehantreibbare
Plastifizierschnecke vorgesehen ist, wobei der Plastifizierzylinder
an seinem vorderen Ende ein als Einspritzkolben ausgebildetes Verlängerungsstück aufweist,
das in einem als Einspritzzylinder ausgebildeten Düsenkörper axial
vor- und zurück
verfahrbar ist. In der Schmelzeleitung von dem Schneckenvorraum in
den Einspritzzylinder ist ein Kugelrückschlagventil als Rückströmsperre
angeordnet.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Plastifizier-
und Einspritzvorrichtung für
das Mikrospritzgießen
anzugeben, die mit nur einem Antrieb auskommt und gleichwohl das „First
In – First
Out"-Prinzip gewährleistet.
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Die
Lösung
erfolgt durch eine Plastifizier- und Einspritzvorrichtung gemäß Anspruch
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen finden sich
in den Unteransprüchen.
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Dadurch,
dass nur die Schnecke bewegt wird, und die Linearbewegung der Plastifizierschnecke über die
Lagerung auf den drehfest mit dieser Lagerung verbundenen Plastifizierzylinder übertragen wird,
können
mit einem Antrieb sowohl das Plastifizieren (Dosieren) als auch
das Einspritzen erfolgen, wobei sehr präzise Bewegungen ausgeführt werden können. Außerdem wird
das „First
In – First Out"-Prinzip eingehalten.
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Wenn
man eine geringe Axialbewegung zwischen Zylinder und Schnecke zuläßt, kann
das vordere Ende der Schnecke als Rückströmsperre dienen, wobei das vordere
Ende als Ventilkörper
ausgebildet ist, der mit der Innenwand des Zylinders abdichten kann.
Der Zylinder kann dabei von der Lagerung weg vorgespannt sein oder
zu der Lagerung hin.
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Die
Schnecke kann auch konisch ausgebildet sein. Damit kann die Gangtiefe
im Einzugsbereich der Schnecke so tief gewählt werden, dass Standardgranulate
problemlos nachrieseln und in die Schneckengänge eingezogen werden können. Darüberhinaus
kann über
den konischen Verlauf des Stegaussendurchmessers der Kerndurchmesser
im Einzugsbereich so groß gewählt werden,
dass auch mit Standardwerkstoffen für die Schnecke keine Probleme
mit der mechanischen Festigkeit der Schnecke auftreten, wenn diese
sehr klein wird. Über
den Konus des Schneckenaussendurchmessers und über den Gangtiefenverlauf der
Schnecke kann dann das Schneckenkanalvolumen so stark reduziert
werden, dass auch verweilzeitkritische Kunststoffe problemlos verarbeitet
werden können.
Die Verweilzeit kann auch dadurch gegebenenfalls weiter reduziert
werden, dass die Schnecke unterfüttert
betrieben wird, beispielsweise unter Einsatz einer gravimetrischen Dosiereinheit
für die
Zufuhr des Kunststoffgranulats.
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Durch
die axiale Verschiebbarkeit der Schnecke gegenüber dem Plastifizierzylinder
kann das Spiel zwischen dem Schneckenaussen- und dem Zylinderinnendurchmesser
in geeigneter Weise eingestellt werden, um scherempfindliche Materialien mit
dem „richtigen" Spalt verarbeiten
zu können, denn
diese Materialien benötigen
erfahrungsgemäß ein größeres Spiel,
um die Scherung über
dem Schneckensteg zu reduzieren. Mit der gleichen Schnecke können also
scherunempfindliche Materialien ebenso wie scherempfindliche Materialien
verarbeitet werden. Ein Schneckenwechsel ist nicht erforderlich.
Außerdem
kann über
den variabel einstellbaren Spalt die Homogenität der Schmelze eingestellt werden
(über die
Scherrate).
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Durch
Verwendung eines elektromechanischen Antriebs, beispielsweise gemäß der
DE 4344335 , deren Offenbarungsgehalt
hiermit ausdrücklich
mit einbezogen wird, können
sehr präzise Bewegungen
beim Dosieren und Einspritzen ausgeführt werden, was gerade beim
Mikrospritzgießen von
Vorteil ist.
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Das
Gehäuse
des Antriebs sowie der Einspritzzylinder können auf einem gemeinsamen
Gestell montiert sein, so dass eine starre Verbindung zwischen diesen
Bauteilen vorliegt und nur die Schnecke und der Zylinder beim Dosieren
und Einspritzen zwischen diesen Bauteilen hin- und herbewegt werden.
Einspritzzylinder, Plastifzierzylinder mit Schnecke, und Antrieb
liegen koaxial auf einer gemeinsamen Achse hintereinandergeschaltet,
der Spritzachse. Falls ein elektromechanischer Antrieb gemäß der
DE 4344335 vorgesehen wird,
liegen die Achsen der Hohlwellenmotoren ebenfalls auf der Spritzachse.
Die gesamte Plastifizier- und Einspritzvorrichtung kann problemlos
als bauliche Einheit von der Spritzgießmaschine entfernt werden,
beispielsweise zu Wartungszwecken.
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Nachfolgend
soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter
Bezugnahme auf die Figuren näher
erläutert
werden.
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Es
zeigen in stark schematischer Darstellung:
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1 erste
Ausführungsform
mit Federvorspannung des Zylinders von der Schnecke weg während der
Dosierphase;
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2 erste
Ausführungsform
mit Federvorspannung des Zylinders von der Schnecke weg während der
Einspritzphase;
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3 zweite
Ausführungsform
mit Ferdervorspannung des Zylinders auf die Schnecke hin während der
Dosierphase;
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4 zweite
Ausführungsform
mit Ferdervorspannung des Zylinders auf die Schnecke hin während der
Einspritzphase;
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5 drittes
Ausführungsbeispiel
mit hydraulischer Einstellung der Spaltweite an der Schneckenspitze
(in geöffneter
Stellung während
der Dosierphase);
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6 drittes
Ausführungsbeispiel
mit hydraulischer Einstellung der Spaltweite an der Schneckenspitze
(in geschlossener Stellung während
der Einspritzphase);
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7 konische
Schnecke (Dosierphase);
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8 konische
Schnecke (Einspritzphase);
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8a Detail
aus der 8;
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9 vierte
Ausführungsform
mit Rückströmsperre;
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10 Verwendung
als Einspritzmodul;
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11 Einzelheiten
der Lagerung der Plastifizierschnecke.
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Gemäß 1 ist
bei einem Dreh- und Linearantrieb 1 in einem Gehäuse 3 eine
Antriebswelle 2 angeordnet. Desweiteren sind ein erster 4 und
ein zweiter Hohlwellenmotor 5 in dem Gehäuse 3 befestigt.
Die Antriebswelle 2 ist mit einer Bewegungsspindel 6 fest
verbunden, die in einer Spindelmutter 7 geführt ist.
Es handelt sich um einen Kugelspindeltrieb. Die Spindelmutter 7 bildet
die Hohlwelle des ersten Hohlwellenmotors 4 und ist mittels
einer Lagerung 8 direkt im Motorgehäuse abgestützt. In eine mit Axialnuten 9 versehenen
Ausnehmung 10 der Bewegungsspindel 6 ragt ein
Antriebszapfen 11, der ebenfalls mit Axialnuten 12 versehen
ist und somit mit der Bewegungsspindel 6 drehfest aber
axial verschieblich gekoppelt ist. Der Antriebszapfen 11 ist
mit der Hohlwelle 13 des zweiten Hohlwellenmotors 5 fest verbunden,
die den Antriebszapfen 11 unter Freilassung eines Ringraumes 14 umgibt.
Die Hohlwelle 13 ist mittels einer Lagerung 15 direkt
im Motorgehäuse abgestützt. Die
Hohlwellenmotoren 4 und 5 sind Transversalflußmotoren
mit zylindrischen Magneten 16 und 17, die jeweils
beidseitig von Wicklungen 18 und 19 umgeben sind.
Alternativ können
auch andere Ausführungsformen
von Hohlwellenmotoren vorgesehen werden.
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Die
Antriebswelle 2 ist über
eine Kupplung 20 mit der Plastifizierschnecke 21 verbunden.
Die Kupplungsscheibe 21 ist in einer in einem Gehäuse 26 befestigten
Lagerung 22 zu beiden Seiten mittels Axiallagern 23 und 24 drehbar,
aber axial fest gegenüber
der Lagerung, abgestützt.
Desweiteren ist ein Radiallager 25 am Rand der Kupplungsscheibe 21 vorgesehen.
Der Plastifizierzylinder 27 ist drehfest mit dem Gehäuse 26 verbunden,
aber axial um einen geringen Hub gegenüber dem Gehäuse 26 verschieblich.
Mittels Federelementen 28, beispielsweise Tellefederpaketen,
wird der Plastifizierzylinder 27 von dem Gehäuse 26 weg
vorgespannt gehalten, so dass sich zwischen dem als Ventilkörper 29 ausgebildeten
vorderen Ende der Plastifizierschnecke 21 und der Innenwand
des Plastifizierzylinders in diesem Bereich ein Spalt 33 gebildet
wird. Das vordere Ende des Plastifizierzylinders 27 geht
in ein Verlängerungsstück über, das
als Einspritzkolben 30 in einem Einspritzzylinder 31 mittels
des Antriebs 1 vor- und zurückgefahren werden kann. Der
Einspritzkolben 30 verfügt über einen
mit dem Schneckenvorraum in Verbindung stehenden Schmelzekanal 32.
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Während des
Dosiervorgangs dreht der zweite Hohlwellenmotor 5 die Antriebswelle 2 über den
Antriebszapfen 11 mit der erforderlichen Plastifizierdrehzahl.
Der erste Hohlwellenmotor 4 dreht mit annähernd gleicher
Drehzahl wie der zweite Hohlwellenmotor 5. Aus der Drehzahldifferenz
ergibt sich die Rücklaufgeschwindigkeit
der Antriebswelle 2 und damit der Einheit aus Plastifizierschnecke 21,
Lagerung 22, Gehäuse 26 und
Plastifizierzylinder 27. Die während des Dosierens erzeugte
Schmelze kann durch den Spalt 33 und den Schmelzekanal 32 in
die Einspritzkammer 34 des Einspritzzylinders 31 strömen. Während des
Dosierens und damit des Auffüllens
der Einspritzkammer mit dem erforderlichen Schußvolumen bzw. Schußgewicht
wird die Einheit aus Antriebswelle 2, Plastifzierschnecke 21,
Lagerung 22, Gehäuse 26 und
Plastifizierzylinder 27 nach hinten verfahren (in der Figur
nach rechts). Die Tellerferderpakete 28 halten dabei den
Plastifizierzylinder 27 auf Abstand zu der Plastifizierschnecke 21.
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Die 2 zeigt
die Situation beim Einspritzen. Der erste Hohlwellenmotor 4 dreht
die Spindelmutter 7 und die Antriebswelle 2 wird
axial (in der Figur nach links) verschoben. Der zweite Hohlwellenmotor 5 bleibt
drehfest stehen. Bei dieser Bewegung wird die gesamte Einheit aus
Plastifzierschnecke 21, Lagerung 22, Gehäuse 26 und
Plastifizierzylinder 27 nach links verfahren, wobei in
der Einspritzkammer 34 ein Druck aufgebaut wird. Nach kurzer
Zeit wird vor dem Einspritzkolben ein Druck aufgebaut, der dazu
führt,
dass die Tellerfedern 28 zusammengedrückt werden und infolgedessen
die Plastifizierschnecke 21 relativ zum Plastifizierzylinder 27 nach vorne
verschoben wird. In der Folge kommt dann der Ventilkörper 29 auf
Anschlag mit der Innenwand des Plastifizierzylinders und der Spalt 33 wird
abgedichtet. Bei dem weiteren Verfahren der Antriebswelle 2 nach
vorne (in der Figur nach links) wird die Schmelze aus dem Einspritzzylinder 31 in
ein hier nicht dargestelltes Formwerkzeug verdrängt, wobei durch den dichten
Sitz zwischen Schnecke und Zylinder ein Rückströmen von Schmelze in die Schneckengänge verhindert
wird.
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Anstelle
der hier beschriebenen Vorspannung kann der Plastifizierzylinder 27 auch
auf das Gehäuse 26 hin
vorgespannt werden (3 und 4), d.h.
der Plastifizierzylinder wird zu dem Gehäuse hingezogen gehalten. In
diesem Fall ist zu Beginn des Dosiervorgangs der Ventilkörper 29 auf
Anschlag mit der Innewand des Plastifizierzylinders. Erst durch
die nach vorne geförderte
Schmelze wird ein Druck zwischen Plastifizierschnecke 21 und
Plastifizierzylinder 27 aufgebaut, der dazu führt, dass
die Plastifizierschnecke 21 von der Innenwand des Plastifizierzylinders 27 abgehoben
wird und sich ein kleiner Spalt 33 einstellt, duch den
Schmelze in den Schmelzekanal 32 und von dort in die Einspritzkammer 34 strömen kann.
Dies ist in der 3 durch die dort eingezeichneten
Pfeile veranschaulicht und zwar für den Schmelzefluß durch
die nach links weisenden Pfeile und für das Verschieben der Schnecke durch
die nach rechts weisenden Pfeile. Sobald der Förderdruck nachläßt und einen
unteren Schwellwert unterschreitet, wird der Plastifzierzylinder 27 von
den Federn 28 auf das Gehäuse 26 und damit relativ
zur Plastifizierschnecke hin gezogen, worauf der Spalt 33 wieder
verschwindet und der Ventilkörper 29 für eine Abdichtung
sorgt, wie dies mit den nach rechts weisenden Pfeilen in der Figur
angedeutet ist. Dies ist beispielsweise am Ende des Dosiervorgangs
der Fall. Der Betrieb der beiden Hohlwellenmotoren 4 und 5 erfolgt
wie in dem Beispiel zuvor. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen
Ausführungsform liegt
die Plastifizierschnecke 21 mit ihrem Ventilkörper 29 zu
Beginn des Einspritzvorgangs dicht an der Innenwand des Plastifizierzylinders 27 an.
Mit Beginn des Einspritzvorgangs wird also sofort die gesamte Einheit
aus Plastifzierschnecke 21, Lagerung 22, Gehäuse 26 und
Plastifizierzylinder 27 nach links verfahren und die Schmelze
aus dem Einspritzzylinder 31 in das hier nicht dargestellte
Formwerkzeug verdrängt.
Ein Rückströmen von
Schmelze in die Schneckengänge
kann nicht erfolgen.
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Anstelle
der Federn können
auch andere Vorspannmittel vorgesehen werden, beispielsweise Hydraulik-
und/oder Pneumatikzylinder 35 (siehe 5 und 6).
Diese haben den zusätzlichen Vorteil,
dass man aktiv eine bestimmte Breite des Spaltes 33 einstellen
kann. Außerdem
kann im Fall einer Vorspannung weg von dem Gehäuse, also bei Einstellung eines
offenen Spalts 33 während
des Dosierens, am Ende des Dosiervorgangs der Spalt 33 mittels
der Hyraulik- und/oder Pneumatikzylinder schon geschlossen und abgedichtet
werden, bevor mit dem Hohlwellenmotor 4 und der Spindelmutter 7 die
Antriebswelle 2 zur Ausführung des Einspritzhubs axial
nach vorne verfahren wird.
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Die
Schnecke kann auch konisch ausgebildet sein (siehe 7, 8 und 8a).
Die konische Schnecke 40 weist einen zylindrischen oder
konischen Schneckenkern 41 und einen sich in Förderrichtung
konisch verjüngenden
schraubenförmigen Steg 42 auf. Über den
Konus des Schneckenaussendurchmessers und den Verlauf der Gangtiefe
G kann das Volumen des Schneckenkanals 43 von der Einfüllöffnung 44 zur
Scneckenspitze in gewünschter Weise
reduziert werden. Außerdem
kann die Gangtiefe G im Bereich der Einfüllöffnung 44 so groß gewählt werden,
dass Standardgranulat problemlos nachrieseln und eingezogen werden
kann. Der Plastifizierzylinder 27 besitzt eine sich von
der Einfüllöffnung 44 in
Förderrichtung
konisch sich verjüngende Zylinderwand 45,
wobei der Konus der Zylinderinnenwand dem Konus der Schnecke entspricht.
Mittels einer durch das Tellefederpaket 28 durchgeführten Stellschraube 46 kann
der Scherspalt 47 zwischen dem Schneckenaussen- und dem
Zylinderinnendurchmesser, d.h. die Spalteweite DELTA zwischen der
Oberseite des Schneckenstegs 42 und der Innenwand 45 des
Plastifizierzylinders, eingestellt werden. Wie im Einzelnen der 8a zu
entnehmen ist, ist die Stellschraube 46 als ein Gewindebolzen 59 ausgebildet,
der durch einen Flansch des Plastifizierzylnders 27 und
das Tellerfederpaket 28 hindurchgeführt ist und in eine mit einem
Gewinde versehene Sackbohrung 60 in dem Lagergehäuse 26 ein-
und ausdrehbar ist. Die gewünschte
Position des Gewindebolzens 59 in der Sackbohrung 60 kann
mit einer Kontermutter 61 an dem Lagergehäuse 26 fixiert
werden. Durch die Kraft der Tellerfederpakete wird der Plastifizierzylinder 27 von
dem Lagergehäuse 26 weg
auf Anschlag an den Kopf 62 des Gewindebolzens 59 gedrückt und
in diese Richtung vorgespannt. Das Tellerfederpaket 28 hält also
den Plastifizierzylinder 27 unter Vorspannung auf Abstand
von dem Gehäuse 26 und
damit von der Schnecke 40, wobei der maximale Abstand durch
die Position des Gewindebolzens 59 in der Sackbohrung 60 bestimmt
wird. Während
des Dosiervorgangs wird somit ein gleichbleibender Scherspalt 47 beibehalten.
Das Einspritzen erfolgt in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
d.h. mittels des Linear- und Drehantriebs 1 wird die Antriebswelle 2 axial
(in der Figur nach links) verschoben. Bei dieser Bewegung wird die
gesamte Einheit aus konischer Plastifzierschnecke 40, Lagerung 22,
Gehäuse 26 und
Plastifizierzylinder 27 nach links verfahren, wobei in
der Einspritzkammer 34 ein Druck aufgebaut wird. Nach kurzer
Zeit wird vor dem Einspritzkolben ein Druck aufgebaut, der dazu
führt,
dass in der Folge die Tellerfedern 28 zusammengedrückt und
die konische Plastifizierschnecke 40 relativ zum Plastifizierzylinder 27 nach
vorne verschoben wird. Hierbei wird der Gewindebolzen 59 durch
den Flansch des Plastizierzylinders in der 8a nach
links verschoben und der Kopf 62 von dem Flansch abgehoben.
In der Folge kommt dann der Ventilkörper 29 auf Anschlag
mit der Innenwand 45 des Plastifizierzylinders, der Spalt 33 wird
abgedichtet und der Scherspalt 47 verschwindet, d.h. er
geht gegen Null. Bei dem weiteren Verfahren der Antriebswelle 2 nach
vorne (in der Figur nach links) wird die Schmelze aus dem Einspritzraum 34 in ein
hier nicht dargestelltes Formwerkzeug verdrängt, wobei durch den dichten
Sitz zwischen Schnecke und Zylinder ein Rückströmen von Schmelze in die Schneckengänge verhindert
wird.
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Gemäß der 9 kann
die Plastifizier- und Einspritzvorrichtung auch mit einer Rückströmsperre, beispielsweise
einem Kugelrückschlagventil 36,
ausgestattet sein, wobei dann keine Relativbewegung zwischen dem
Plastifzierzylinder und der Schnecke erforderlich ist, um beim Einspritzen
ein Rückströmen von
Schmelze in die Schneckengänge
zu verhindern. Der Plastifizierzylinder 27 ist also starr
mit dem Gehäuse 26 der
Lagerung 22 verbunden. Die Antriebswelle 2 ist
wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen mit einem
Linear- und Drehantrieb 1 verkoppelt, beispielsweise dem
in den 1 und 2 näher beschriebenen Antrieb mit
hintereinandergeschalteten Hohlwellenmotoren.
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Die
erfindungsgemäße Plastifizier-
und Einspritzvorrichtung kann (siehe 10) auf
einem Gestell 37 montiert werden, wobei ein vorderes Trag- und
Befestigungselement 38 und ein hinteres Trag- und Befestigungselement 39 vorgesehen
sind. Der Einspritzzylinder 31 ist an dem vorderen Trag-
und Befestigungselement 38 befestigt und der Dreh- und Linearantrieb 1 an
dem hinteren Trag- und Befestigungselement 39, d.h. es
gibt eine starre Verbindung zwischen dem Einspritzzylinder 31 und
dem Antrieb 1. Zwischen diesen beiden befindet sich die
Einheit aus Plastifizierzylinder und Schnecke sowie die Lagerung 22.
Das Gestell 37 ist verschieblich auf einem Maschinenbett 48 abgestützt, beispielsweise
auf Rollen 49, und kann mittels eines Verschiebezylinders 50 an
die Düsenplatte 51 einer
an sich bekannten Spritzgießmaschine
herangefahren und von dieser weg verfahren werden. Mit dieser Ausgestaltung
ist gewährleistet,
dass die gesamte Plastifizier- und Einspritzvorrichtung problemlos
als bauliche Einheit von der Spritzgießmaschine entfernt werden kann,
beispielsweise zu Wartungszwecken.
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Ein
Beispiel für
eine konkrete Ausführung
der Lagerung 22 ist in der 11 dargestellt.
In dem Gehäuse 26,
bestehend aus den beiden Gehäuseteilen 26a und 26b,
sind die Antriebswelle 2 und die Schnecke 21 miteinander
verkuppelt, beispielsweise im Bereich der Wellenschulter 52.
Ein zweiseitig wirkendes Axial-Rillenkugellager 58 nimmt
die axiale Last auf, während
ein Zylinderrollenlager 53 die radiale Last aufnimmt. Mehrere
Lagerscheiben 54, Passringe 57 sowie eine Sicherungsmutter 55 sorgen
für einen
sicheren Sitz der gesamten Lagerung. Dichtringe 56 verhindern
ein Austreten von Schmieröl.
Der Kraftfluß in
dem Lager ist als dicke Kurve eingezeichnet. Die Kraft wird über Wellenschulter,
Passringe, Axial-Rillenkugellager
und Zylinderrollenlager übertragen.
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- 1
- Linear-
und Drehantrieb
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Gehäuse
- 4
- Erster
Hohlwellenmotor
- 5
- Zweiter
Hohlwellenmotor
- 6
- Bewegungsspindel
- 7
- Spindelmutter
- 8
- Lager
- 9
- Axialnuten
- 10
- Ausnehmung
- 11
- Antriebszapfen
- 12
- Axialnuten
- 13
- Hohlwelle
- 14
- Ringraum
- 15
- Lager
- 16
- Magnet
- 17
- Magnet
- 18
- Wicklung
- 19
- Wicklung
- 20
- Kupplung
- 21
- Kupplungsscheibe
- 22
- Lagerung
- 23
- Axiallager
- 24
- Axiallager
- 25
- Radiallager
- 26
- Gehäuse
- 26a
- Erstes
Gehäuseteil
- 26b
- Zweites
Gehäuseteil
- 27
- Plastifizierzylinder
- 28
- Tellefederpaket
- 29
- Ventilkörper
- 30
- Einspritzkolben
- 31
- Einspritzzylinder
- 32
- Schmelzekanal
- 33
- Spalt
- 34
- Einspritzraum
- 35
- Hydraulik-
oder Pneumatikzylinder
- 36
- Kugelrückschlagventil
- 37
- Gestell
- 38
- Vorderes
Trag- und Befestigungselement
- 39
- Hinteres
Trag- und Befestigungselement
- 40
- Konische
Schnecke
- 41
- Schneckenkern
- 42
- Schneckensteg
- 43
- Schneckenkanal
- 44
- Einfüllöffnung
- 45
- Konische
Zylinderwand
- 46
- Stellschraube
- 47
- Scherspalt
- 48
- Maschinenbett
- 49
- Rollen
- 50
- Verschiebezylinder
- 51
- Düsenplatte
- 52
- Wellenschulter
- 53
- Zylinderrollenlager
- 54
- Lagerscheiben
- 55
- Sicherungsmutter
- 56
- Dichtringe
- 57
- Passringe
- 58
- Axial-Rillenkugellager
- 59
- Gewindebolze
- 60
- Sackbohrung
- 61
- Kontermutter
- 62
- Kopf
des Gewindebolzens