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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung
der Materialdurchflussmenge von Angusskanälen in Kunststoff-Formwerkzeugen.
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Beim
Spritzgießen
werden Kunststoffformteile aus Formmassen hergestellt. Dabei werden
beispielsweise pulver- oder granulatförmige Spritzgießmassen
durch eine Spritzgussmaschine mit hohem Druck in die formgebende
Höhlung
des Spritzgusswerkzeuges in plastifiziertem Zustand gespritzt. Die meist
vollautomatische Spritzgussmaschine bzw. das Spritzgusswerkzeug
besteht unter anderem aus einer Spritzeinheit, die einen beheizten
Zylinder, Kolben oder Schneckenkolben sowie Vorratsbehälter und
Antriebsaggregate umfasst, die die Formmasse dosiert, plastifiziert
und in das geschlossene Werkzeug einspritzt. Des Weiteren umfasst
die Spritzgussmaschine eine Schließeinheit, die das Werkzeug
schließt
und öffnet.
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Bei
den meisten Bauarten von Spritzgussmaschinen liegen Schließ- und Spritzeinheit
in einer horizontalen Achse. Bei Kolbenspritzgussmaschinen wird
die Formmasse im Zylinder durch einen Kolben bewegt. Bei Leistungsschneckenspritzgussmaschinen
tritt an die Stelle des massiven Kolbens ein Schneckenkolben, der
rotierend die Formmasse aus dem Vorratsbehälter einzieht, in der Wärme plastifiziert
und im Raum zwischen Schnecke und Düse für die nächste Spritzung bereitstellt.
Zum Einspritzen bewegt sich die Schnecke im Allgemeinen ohne zu rotieren,
wie ein Kolben vorwärts
und spritzt die Formmasse durch die Düse ins Werkzeug. Nachdem der
Spritzling durch Abkühlung
bzw. bei als Duroplasten ausgeführten
Formmassen durch Vernetzen erstarrt ist, öffnet sich die Schließeinheit
und der Spritzling wird ausgeworfen.
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Es
wird grundsätzlich
zwischen zwei verschiedenen Angusssystemen, nämlich Kaltkanalsystemen und
Heißkanalsystemen
unterschieden. Bei Kaltkanalsystemen sind die Angusskanäle in die Formplatten
eingearbeitet. Die eingespritzte Masse erstarrt nach dem Einspritzvorgang
und muss nach jedem Schuss entformt werden. Die im Kaltkanal befindliche
Kunststoffmasse geht als Abfall verloren.
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Heißkanalsysteme
weisen separat beheizte Verteilerkanäle auf, deren Aufgabe es ist,
die Kunststoffschmelze plastisch von der Maschinendüse zum Anschnitt
der Formkavität
zu führen.
Bei Heißkanalsystemen
steht eine nahezu abfallfreie Produktion zur Verfügung und
sie sind durch geringere Druckverluste als Kaltkanalsysteme gekennzeichnet,
so dass lange Fließwege überbrückt werden
können.
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Weiterhin
wird in der Spritzgießtechnik grundsätzlich zwischen
einer offenen Düse
und einer Nadelverschlussdüse
unterschieden, wobei bei einer offenen Düse die Kunststoffschmelze über eine
permanent geöffnete
Angussbohrung in die Formkavität eintritt.
Beim Einsatz einer Nadelverschlussdüse bzw. bei Nadelverschlusssystemen
wird das Öffnen und
Schließen
des Anschnittes über
eine so genannte Verschlussnadel durchgeführt.
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Bei
Spritzgusswerkzeugen mit offenen Düsen sind die Verteilerkanäle fest
in das Werkzeug eingearbeitet. Problematisch ist aber, dass hierbei
eine individuelle Einstellbarkeit für mehrfach angespritzte Bauteile
ohne zeitaufwendiges und kostenintensives Ändern von den fest eingearbeiteten
Verteilerkanälen nicht
möglich
ist. So wird bei den konventionellen Verteilern der Angusskanal
fest ins Werkzeug eingefräst
und kann dann bei der ersten Musterung nur durch Aufschleifen oder
Zuschweißen
verändert
werden. Materialschwankungen in den unterschiedlichen Chargen, die
von Rohstoffherstellen angeliefert werden und durchaus üblich sind,
machen über
die Laufzeit der Artikel eine mehrfache Anpassung notwendig. Über die
Spritzparameter können
diese Schwankungen nur selten ausgeglichen werden.
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Weiterhin
ist es im Stand der Technik nachteilig, dass insbesondere bei Artikeln
mit Glasfaserfüllung
eine vergleichsweise große
Schwindung und Verzüge
auftreten. Daher wäre
es hilfreich ein System bereit zu stellen, das eine unterschiedliche
Angussdosierung erlaubt, um Schwindung und Verzöge zu optimieren.
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Das
Dokument
DE 199 49 850 A1 beschreibt eine
Vorrichtung zur Einstellung der Materialdurchflussmenge von Angusskanälen in Kunststoff-Formwerkzeugen,
bei der ein zylinderförmiges,
axial drehbares Stell-Element so an einem jeweiligen Kanal angeordnet
ist, dass der Querschnitt der Durchlassöffnung des Kanals durch Drehen
des Stell-Elementes veränderbar
ist; wobei das in den Kanal hineinragende Ende des Verschlusselementes
eine konische Form auf weist, d. h., es ist in Form einer Spitze
ausgebildet. Die konische Form des Verschlusselementes mit der Bezugsziffer
52 wirkt
als „Ventilglied” und eignet
sich zum Versperren von Kanalverzweigungspunkten, die als „Ventilsitz” wirken.
Auch ist ein Versperren einzelner Kanäle mit diesem Verschlusselement
möglich,
was allerdings eine Abwinklung des Kanals in Form eines Knies erfordert.
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Bei
den verstellbaren Elementen mit den Bezugsziffern
72 bzw.
88 der
DE 199 49 850 A1 handelt es
sich um Elemente zur Drucksteuerung, d. h., diese dienen zum Nachdrücken oder
zum Masserückzug der
Kunststoffformmasse, wenn das Kanalsystem durch ein stromaufwärts liegendes
Verschlusselement bereits verschlossen ist; sie haben daher keinen
Einfluss auf den Kunststofffluss während des Einspritzvorgangs.
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Die
Regulierung des Materialflusses erfordert hierbei den Einbau von
Sensoren in den Kanälen des
Werkzeugs, sowie die Erfassung und Auswertung geeigneter Parameter
zum programmgesteuerten Regeln des Verschlusselementes. Die Einstellung
des Verschlusselementes gemäß
DE 199 49 850 A1 erfolgt
des Weiteren von der dem Kanal abgewandten Seite über unrunde
Eingriffe, denen in der zweiten Werkzeughälfte ein komplementäres Betätigungselement
ge genüberstehen
muss, d. h., die Einstellung des Verschlusselementes erfolgt bei
geschlossenem Werkzeug.
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Die
technische Aufgabe war es daher verbesserte Kunststoff-Formwerkzeuge bereit
zu stellen, bei denen die Materialdurchflussmenge der Angusskanäle schneller
und ohne großen
Aufwand veränderbar
ist.
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Die
technische Aufgabe wird gelöst
durch eine Vorrichtung zur Einstellung der Materialdurchflussmenge
von Angusskanälen 1, 2 in
Kunststoff-Formwerkzeugen,
wobei ein zylinderförmiges, axial
verstellbares Stell-Element 6 so an einem jeweiligen Kanal 1, 2 angeordnet
ist, dass der Querschnitt der Durchlassöffnung des Kanals 1, 2 durch
Drehen des Stell-Elementes 6 über einen Eingriff für Werkzeuge
zum Verstellen und Drehen des Stell-Elementes, der sich an der zum
Kanal 1, 2 hin weisenden Kreisfläche befindet,
veränderbar
ist.
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Das
Stell-Element 6 ist zylinderförmig und axial verstellbar
und daher durch Drehen in seiner Höhe einstellbar.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Achse des Stell-Elements 6 im
rechten Winkel zur Längsachse
des Kanals 1, 2 angeordnet und der zylinderförmige Hohlraum,
in dem sich das zylinderförmige,
axial verstellbar Stell-Element 6 entlang seiner Achse
bewegt werden kann, kreuzt den Kanal 1, 2 vollständig.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist der Querschnitt der Durchlassöffnung des Kanals 1, 2 durch
Drehen des Stell-Elementes 6 in einem Bereich von 0% bis
100% veränderbar.
Somit kann der Angusskanal 1, 2 auch vollständig verschlossen
werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist das Stell-Element 6 an
seiner vom Kanal weg weisenden Seite ein Leitgewinde 7 auf.
Die ses Leitgewinde dient der Verankerung im Werkzeug sowie der stufenlosen
Einstellung des Stell-Elementes innerhalb des zylindrischen Hohlraumes.
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Weiterhin
ist bevorzugt, dass das Stell-Element 6 an der zum Kanal 1, 2 hin
weisenden Kreisfläche
Eingriffe für
Werkzeuge, vorzugsweise für
Innenmehrkantschlüssel,
zum Verstellen und Drehen des Stell-Elementes 6 aufweist.
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Zudem
ist bevorzugt, dass das Stell-Element 6 stromaufwärts der
Angusspunkte 4 angeordnet ist, und nicht direkt am Angusspunkt,
der in den Formhohlraum führt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind mehrere Angusskanäle 1, 2 mit
jeweils einem Stell-Element 6 angeordnet.
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Bevorzugt
ist weiterhin, dass sich stromabwärts eines Stell-Elementes 6 der
Kanal 1 verzweigt und jeder abgezweigte Kanal 2 ein
weiteres Stell-Element 6 aufweist.
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Weiterhin
ist bevorzugt, dass sich die Stell-Elemente 6 unabhängig voneinander
einstellen lassen. Dadurch wird die individuelle Dosierung des Kunststoffmaterials
gewährleistet.
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Bevorzugt
ist zudem, dass mindestens zwei Hauptangussstränge 1, 1a angeordnet
sind, wobei jeder Hauptangusstrang 1, 1a mit einem
Stell-Element 6 versehen ist, und wobei jeder zu einem
Angusspunkt 4 führende
Kanal 2 ebenfalls mit einem Stell-Element 6 ausgestattet
ist.
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Die
technische Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Kunststoff-Formwerkzeug, insbesondere durch
ein Spritzgusswerkzeug, das die oben genannte Vorrichtung zur Einstellung
der Materialdurchflussmenge von Angusskanälen 1, 2 in
Kunststoff-Formwerkzeugen enthält,
wobei ein zylinderförmiges,
axial verstellbarss Stell-Element 6 so an einem jeweiligen
Kanal 1, 2 angeordnet ist, dass der Querschnitt der
Durchlassöffnung
des Kanals 1, 2 durch Drehen des Stell-Elementes 6 über einen
Eingriff für
Werkzeuge zum Verstellen und Drehen des Stell-Elementes, der sich
an der zum Kanal 1, 2 hin weisenden Kreisfläche befindet,
veränderbar
ist.
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Die
Erfindung stellt ein Anguss- und Verteilersystem bereit, wobei nun
in die Angusskanäle
ein ”Stell-Element” zur Dosierung
des Kunststoffmaterials eingearbeitet wird. Zur Einstellung der
Materialdurchflussmengen wird das Anguss- und Verteilersystem rheologisch
zunächst
durch Berechnung optimiert. Dann wird das Stell-Element oder die Stell-Elemente
in den Angusskanälen
entsprechend eingestellt, um eine korrekte Dosierung zu erhalten. Dieses
Element ist zylinderförmig
und lässt
sich durch Drehbewegung über
ein Leitgewinde in der Höhe
einstellen. Die dabei entstehende ”Einschnürung” des Angusskanals wird für die Dosierung
der Materialdurchflussmenge genutzt.
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Einsetzbar
sind solche Elemente für
Artikel mit Mehrfachanspritzungen oder für Formen mit mehreren Formnestern.
Bei Mehrfachanspritzungen an einem Artikel lassen sich somit Bindenähte verschieben
sowie ein gleichmäßiger Füllstand
einstellen. Bei mehreren Formnestern lässt sich zusätzlich der
Füllgrad
der Artikel einstellen sowie bei unterschiedlichen Artikeln auch
die grundsätzlich
unterschiedlichen Volumen. Im Extremfall kann ein Angusspunkt auch
vollständig
verschlossen werden.
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Die
erfindungsgemäße Anlage
stellt ein Angusssystem mit geometrisch ausbalanciertem Verteilersystem
dar. Jeder der beiden Hauptangussstränge ist mit einem Regelsystem
bzw. Stell-Element versehen. Weiterhin ist jeder zu einem Angusspunkt
führende
Kanal ebenfalls mit einzelnen Stell-Elementen ausgestattet.
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Hiermit
ist ein flexibles System aufgebaut und Änderungen können an der Spritzgussmaschine mit
einfachem Werkzeug durch Ein-/oder Ausdrehen der Regelelemente erfolgen,
wodurch ein zeitaufwendiges Schleifen oder Schweißen vermieden
wird.
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Die
folgenden Zeichnungen sollen die vorliegende Erfindung beispielhaft
beschreiben.
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Figuren
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Die 1 bis 3 zeigen
ein Stell-Element im Längsschnitt
im vollständig
geöffneten,
teilweise geöffneten
und vollständig
verschlossenem Zustand.
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Die 4 zeigt
eine Kaltkanalverteilerspinne, d. h. den Abdruck des Hohlraumsystems
der zuführenden
Angusskanäle
bis zu den Angusspunkten 4 dar.
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Die 1 zeigt
ein Stell-Element 6 im Längsschnitt im vollständig geöffneten
Zustand. Das Stell-Element 6 ist hierbei maximal eingedreht,
so dass der Angusskanal 1, 2 vollständig geöffnet ist. Der
Umriss des Angusskanals 1, 2 ist daher als ausgezogene
Linie dargestellt. Der Angusskanal 1, 2 öffnet sich
somit in den vom Stell-Element 6 nicht ausgefüllten zylindrischen
Hohlraum 3. Der Bereich 7 des Stell-Elementes 6 enthält das Leitgewinde.
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2 zeigt
das Stell-Element 6 im Längsschnitt im teilweise geöffneten
Zustand. Das Stell-Element ist hierbei teilweise heraus gedreht,
so dass der Angusskanal 1, 2 nur teilweise geöffnet ist. Der
Umriss des Angusskanals 1, 2 ist daher im vom Stell-Element überdeckten
Bereich als gestrichelte Linie und teilweise als ausgezogene Linie
dargestellt. Der vom Stell-Element 6 verbleibende nicht
ausgefüllte
zylindrische Hohlraum 3 ist daher flacher als in 1.
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3 zeigt
das Stell-Element 6 im Längsschnitt im vollständig geschlossenen
Zustand. Das Stell-Element ist hierbei maximal heraus gedreht, so dass
der Angusskanal 1, 2 vollständig vom Stell-Element verdeckt
und daher geschlossen ist. Der Umriss des Angusskanals 1, 2 ist
daher als gestrichelte Linie dargestellt. Der Bereich 7 des
Stell-Elementes 6 enthält
das Leitgewinde.
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4 zeigt
eine Kaltkanalverteilerspinne. Diese stellt den Abdruck des Hohlraumsystems
der zuführenden
Angusskanäle
von der Zuführung 5 der Spritzgießmasse bis
zu den Angusspunkten 4 in den Formhohlraum (nicht gezeigt)
dar. Der zuführende Kanal 5 spaltet
sich hierbei in zwei Hauptangussstränge 1, 1a auf.
An beiden Hauptangusssträngen ist
jeweils ein Stell-Element (an der Position 3) angeordnet.
Die Hauptangussstränge 1, 1a verzweigen sich
in jeweils drei (sekundäre)
Angusskanäle 2,
die jeweils ein Stell-Element (an der Position 3) aufweisen.
Die Figur zeigt hier natürlich
nicht das Stell-Element selbst, sondern das von dem Stell-Element nicht
ausgefüllte
Volumen 3 des zylindrischen Hohlraumes, innerhalb dem sich
das Stell-Element axial durch Drehen bewegt werden kann. Das nicht
ausgefüllte
Volumen des zylindrischen Hohlraumes stellt sich in der Figur daher
als mehr oder weniger flache Scheibe 3 (siehe 1)
dar, in die der Angusskanal (1, 1a, 2)
hinein und wieder hinaus führt.
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- 1,
1a
- Hauptangussstränge
- 2
- Angusskanal
- 3
- zylindrischer
Hohlraum (vom Stell-Element nicht ausgefüllt)
- 4
- Angusspunkt
- 5
- Zuführung
- 6
- Stell-Element
- 7
- Bereich
des Stell-Elementes mit Leitgewinde