DE102008051300B3

DE102008051300B3 - Spritzgießmaschine mit verfahrbarer Schließeinheit

Info

Publication number: DE102008051300B3
Application number: DE102008051300A
Authority: DE
Inventors: Rainer Zimmet
Original assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Current assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2028-10-11

Abstract

Beschrieben wird eine Spritzgießmaschine mit einer Spritzeinheit (SP) und einer Schließeinheit (SE), wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Spritzeinheit (SP) ortsfest ist und dass die Schließeinheit (SE) relativ zur Spritzeinheit verfahrbar ist. Eine derartige Horizontalspritzgießmaschine ist vorteilhaft für Anwendungsfälle, wo eine vergleichsweise große Spritzeinheit (SP) mit einer vergleichsweise kleinen Schließeinheit (SE) zusammenwirkt, wie beispielsweise bei der Verarbeitung von PET-Materialien zu PET-Preforms.

Description

Aus dem Stand der Technik sind Spritzgießmaschinen in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Üblicherweise verfügen derartige Spritzgießmaschinen über eine Schließeinheit und eine Spritzeinheit, wobei die Spritzeinheit mit ihrer Düse an das in der Schließeinheit befindliche Formwerkzeug angedockt werden kann. Hierzu ist die Spritzeinheit gegenüber der Schließeinheit verfahrbar ausgebildet. Als Antrieb können hydraulische oder elektromotorische Stellantriebe verwendet werden. Beispielhaft sei auf folgende Dokumente zum Stand der Technik hingewiesen: DE 1105152 A , WO 2005/023508 A1 und EP 128064 B1 . In der zuletzt genannten Druckschrift sind verschiedene Arten des Andockens und Abhebens sowie des Anpressens der Spritzdüse der Spritzeinheit mit der Angussbuchse am Spritzgießwerkzeug genannt. Beispielsweise kann die Spritzeinheit zyklisch von Schuss zu Schuss oder aber auch in längeren Zeitabständen an die Schließeinheit bzw. das Spritzgießwerkzeug angedockt und von diesem abgehoben bzw. zurückverfahren werden.
Bei der Verarbeitung von PET-Materialien, insbesondere von ungetrocknetem PET, beispielsweise bei der Herstellung von sogenannten PET-Preforms, kommen Spritzeinheiten zum Einsatz, die mit einem vergleichsweise langen Doppelschneckenentgasungsextruder ausgerüstet sind. Da außerdem die Zykluszeiten sehr kurz sind und die Anzahl der Kavitäten in den letzten Jahren immer größer geworden ist, musste die Plastifizierleistung und damit auch die Größe der eingesetzten Extruder mehr und mehr angehoben werden. Hinzu kommt noch eine Kolben-Spritzeinheit und häufig auch ein Zwischenspeicher, wenn der Doppelschneckenextruder kontinuierlich betrieben werden soll. Dadurch nimmt die gesamte Spritzeinheit beträchtliche Ausmaße an, so dass beim Verfahren einer solchen Spritzeinheit große Massen zu beschleunigen und abzubremsen sind. Dies erfordert entsprechend ausgelegte Stellantriebe zum Verfahren der gesamten Spritzeinheit zur Schließeinheit und von dieser weg. Außerdem sind geeignete Maßnahmen zu ergreifen, damit die Spritzeinheit mit ihrer Spritzdüse vergleichsweise sanft an die Angussbuchse des in der Schließeinheit befestigten Spritzgießwerkzeugs andocken kann.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Spritzgießmaschine anzugeben, die die zuvor genannten Nachteile vermeidet und die speziell für Anwendungen mit einem hohen Massedurchsatz geeignet ist, insbesondere für PET-Anwendungen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Spritzgießmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen finden sich in den Unteransprüchen.
Dadurch dass die Spritzeinheit ortsfest ist und die Schließeinheit verfahren wird, eignet sich eine solche Spritzgießmaschine speziell für PET-Anwendungen, wo im Gegensatz zu sonstigen Spritzgießanwendungen eine vergleichsweise kleine Schließeinheit mit einer vergleichsweise großen Plastifizier- und Einspritzeinheit „zusammenarbeitet”. Der Stellantrieb zum Verfahren der Schließeinheit kann daher viel kleiner ausgelegt werden, als wenn die Spritzeinheit gegenüber der Schließeinheit verfahren werden müsste. Dies wirkt sich positiv auf die Kosten der Spritzgießmaschine und auf den Energieverbrauch aus.
In einer ersten Ausführungsform kann zwischen der Schließeinheit und dem Maschinenbett eine Art Schlitten vorgesehen werden, auf dem die Schließeinheit befestigt ist und mit dem sie gegenüber der Spritzeinheit hin- und her verfahren werden kann. Der Schlitten selbst ist so auszulegen, dass eine Schließeinheit als Ganzes von diesem getragen werden und mit ihm verfahren werden kann.
In einer alternativen Ausführungsform können die Teile der Schließeinheit auch unmittelbar verschieblich auf dem Maschinenbett abgestützt sein, d. h. in diesem Fall kann auf einen Schlitten verzichtet werden.
Als Antrieb zum Verfahren der Schließeinheit können alle gängigen Antriebsmittel vorgesehen werden, wie sie auch schon für das Verfahren der Spritzeinheit bekannt sind, beispielsweise eine Kolben-Zylinder-Einheit als hydraulischer Stellantrieb oder ein elektromotorisch betriebener Mutter-Spindel-Mechanismus als elektromotorischer Stellantrieb.
Ferner können Zahnrad-Zahnstange-Antriebe vorgesehen werden, wobei der eine Antriebsteil an dem Schlitten oder der Schließeinheit und das andere Antriebsteil an dem Maschinenbett befestigt ist.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 näher erläutert werden.
Gemäß der 1 ist eine Spritzeinheit SP in geeigneter Weise auf einem Maschinenbett 100 stationär befestigt, beispielsweise mittels Stützstreben 101 und 102 oder auf einem geeigneten Gestell. Die Befestigungs- oder Verbindungsmittel 40 sind hier nur mittels vertikaler Linien 40 angedeutet. Die Stützstreben 101, 102 können mit dem Maschinenbett beispielsweise verschraubt oder verschweißt sein. Die Schließeinheit SE ist mittels eines Schlittens 103 verschieblich auf dem Maschinenbett 100 gelagert und kann mittels geeigneter Linearantriebe, beispielsweise einer Kolben-Zylinder-Einheit 104 als Ganzes, d. h. als Einheit, an die Spritzeinheit SP heran und von dieser weg verfahren werden. Es können auch andere Linearantriebe vorgesehen werden, beispielsweise ein elektromotorischer Antrieb in Form einer Mutter-Spindel-Kombination. Auf dem Schlitten 103 ist vorliegend eine Zwei-Platten-Schließeinheit mit einer mittels Verbindungsmitteln 40 auf dem Schlitten 103 befestigten ortsfesten Formaufspannplatte 70 und einer gegenüber dem Schlitten 103 auf Gleitschuhen 30 verfahrbaren Formaufspannplatte 72 angeordnet. Nicht dargestellt sind an sich bekannte Mittel zum Verfahren der Formaufspannplatte 72 sowie zum Verriegeln der Schließeinheit und zum Aufbau einer Schließkraft. Beispiele hierfür sind in der 3 zu finden. Anstelle der Zwei-Platten-Schließeinheit können auch andere Typen von Schließeinheiten auf dem Schlitten 103 angebracht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann der Stellantrieb auch zwischen der Schließeinheit und dem Maschinenbett vorgesehen werden. Beispielsweise könnte auf dem Maschinenbett ein elektromotorisch angetriebenes Zahnrad 110 vorgesehen werden, das im Eingriff mit einer an dem Schlitten befestigten Zahnstange 120 ist, wie dies in der 1 schematisch dargestellt ist. Selbstverständlich könnte auch eine umgekehrte Anordnung vorgesehen werden, bei der das drehangetriebene Zahnrad 110 an dem Schlitten 103 und die Zahnstange 120 an dem Maschinenbett 100 angeordnet sind.
Im Bedarfsfalle können auch mehrere Stelleantriebe gleicher oder unterschiedlicher Bauart zum Verfahren der Schließeinheit SE vorgesehen werden.
Als Spritzeinheit SP kommen an sich bekannte Spritzeinheiten in Betracht, beispielsweise eine Spritzeinheit mit einer Schneckenvorplastifizierung 10 und einer Kolben-Spritzeinheit 50. Die Schneckenvorplastifizierung 10 ist vorliegend als Doppelschneckenextruder mit zwei in einem Zylinder 12 gleichsinnig drehenden Schnecken 14 ausgebildet. Über einen ersten Materialzuführtrichter 16 und gegebenenfalls einen zweiten Materialzuführtrichter 18 können die zu verarbeitenden Materialien in den Extruder eingegeben werden. Für den Antrieb der Schnecken 14 ist eine geeigneter Antriebsmotor 20 vorgesehen. Damit der Extruder 10 kontinuierlich betrieben werden kann, ist ein Zwischenspeicher 24 vorgesehen. Die Spritzdüse 60 kann mittels des Stellantriebs 104 in Kontakt mit der Formhälfte 74 gebracht werden und hierzu beispielsweise an eine geeignete Angussbuchse (hier nicht dargestellt) angedockt werden.
Die 2 zeigt eine Ausführungsform mit einer speziell für die Verarbeitung von ungetrocknetem PET-Material geeigneten Schneckenvorplastifizierung. Der Extruder 10 ist als Doppelschneckenextruder mit zwei gleichsinnig drehenden Schnecken 14 ausgebildet und dient zur Aufbereitung und Plastifizierung des in Granulatform über eine Dosiereinrichtung 19 zugeführten Ausgangsmaterials. Wie auch im Ausführungsbeispiel gemäß der 1 sind ein Zwischenspeicher 24 und ein Kolbenspritzaggregat 50 vorgesehen. Der Extruder 10 verfügt vorliegend über eine Reihe von Prozesszonen, nämlich die Prozesszonen P5, P6, P7, P8 und P9. In der ersten Prozesszone P5 erfolgt eine weitgehende Aufschmelzung des zugefütterten Materials, nämlich zu mehr als 90%. Mittels der gravimetrischen Dosiereinrichtung 19 kann der Doppelschneckenextruder 10 unterfüttert betrieben werden. Die zweite Prozesszone P6 ist als eine erste Entgasungszone ausgestaltet, wobei mittels einer Vakuumpumpe 11 ein geeignetes Vakuum, beispielsweise ca. 5 mbar, erzeugt wird. Damit können Wasser und andere Abbauprodukte aus dem ungetrocknet zugeführten PET-Material zu einem großen Teil schon extrahiert werden. Die dritte Prozesszone P7 als Beruhigungszone und eine weitere Entgasungszone P8 ermöglichen eine Extraktion von restlichen flüchtigen Anteilen. Die Spritzeinheit SP ist als Ganzes mittels eines geeigneten Gestells 122, 124 auf dem Maschinenbett 100 befestigt. Eine Kolben-Zylinder-Einheit 104 ist mit ihrem einen Ende an dem Gestell 122 und mit ihrem anderen Ende an dem über Rollen R1 und R2 auf dem Maschinenbett gelagerten Schlitten 103 befestigt, so dass die Schließeinheit SE als Ganzes gegenüber der ortsfesten Spritzeinheit SP verfahren werden kann.
In einer alternativen Ausgestaltung kann die ortsfeste Formaufspannplatte der Schließeinheit SE auch direkt auf dem Maschinenbett angeordnet und gegenüber der Spritzeinheit verfahren werden, d. h. man kann auch auf den Schlitten 103 verzichten. Die 3 zeigt eine solche Ausführungsform, wobei in Abwandlung zur 2 kein Stellantrieb 104 zwischen der Spritzeinheit SP und der in Bezug auf die Schließeinheit feststehenden, aber auf dem Maschinenbett verschieblich gelagerten Formaufspannplatte vorgesehen ist, sondern ein Zahnrad-Zahnstange-Antrieb zwischen der feststehenden Formaufspannplatte und dem Maschinenbett. Hierbei ist an der bezüglich der Schließeinheit SE feststehenden Formaufspannplatte 70 ein Zahnrad 110 drehantreibbar angebracht und steht im Eingriff mit einer an dem Maschinenbett 100 angebrachten Zahnstange 120. Bei der Schließeinheit handelt sich um eine ZweiPlatten-Schließeinheit, wobei Säulen 32 in der feststehenden Formaufspannplatte 70 befestigt sind und die bewegliche Formaufspannplatte 72 durchdringen. Ein Verfahrantrieb 34 dient zum Verfahren der beweglichen Formaufspannplatte 72 gegenüber der feststehenden Formaufspannplatte 70. Mittels geeigneter Verriegelungselemente, beispielsweise auf- und zufahrbaren Verriegelungsbacken 36a, 36b und 38a, 38b kann die Schließeinheit verriegelt werden. Das Verfahren der Schließeinheit SE als Ganzes erfolgt günstigerweise im verriegelten Zustand.
In allen Ausführungsformen kann vorgesehen werden, dass die Schließeinheit in der an die Spritzeinheit SP angedockten und/oder in einer zurückgezogenen Position in ihrer Lage fixiert wird.
Anstelle der hier dargestellten Schließeinheiten der horizontalen Bauart, bei der die bewegliche Formaufspannplatte horizontal verfahren wird, kann auch eine Schließeinheit der vertikalen Bauart vorgesehen werden, wobei die bewegliche Formaufspannplatte in vertikaler Richtung verfahren wird. Die Schließeinheit SE selbst wird jedoch stets horizontal von der Spritzeinheit weg und zu dieser hin verfahren.
Anstelle der hier dargestellten Spritzeinheiten können auch andere Spritzeinheiten SP bekannter Bauart vorgesehen werden.

Weitere Ausgestaltungen liegen im Rahmen fachmännischen Könnens und richten sich nach den jeweiligen Gegebenheiten. Entscheidend ist lediglich, dass die Spritzeinheit SP ortsfest ist und die Schließeinheit SE gegenüber der Spritzeinheit SP verfahren werden kann. Bezugszeichenliste

SP	Spritzeinheit
SE	Schließeinheit
R1	Rolle
R2	Rolle
P5	Prozesszone 1
P6	Prozesszone 2
P7	Prozesszone 3
P8	Prozesszone 4
P9	Prozesszone 5
10	Extruder
11	Vakuumpumpe
12	Plastifizierzylinder
14	Schnecken
16	Materialzuführtrichter
18	Materialzuführtrichter
19	Dosiereinrichtung
20	Schneckenantrieb
24	Zwischenspeicher
30	Gleitschuh
32	Säulen
34	Linearantrieb
36a, b	Verriegelungsbacken
38a, b	Verriegelungsbacken
40	Befestigungsmittel bzw. Verbindungsmittel
50	Kolbenspritzeinheit
60	Spritzdüse
70	Feststehende Formaufspannplatte
72	Bewegliche Formaufspannplatte
74	Feststehende Formhälfte
76	Bewegliche Formhälfte
100	Maschinenbett
101	Stützstreben
102	Stützstreben
103	Schlitten
104	Linearantrieb
110	Zahnrad
120	Zahnstange
122	Gestell
124	Gestell

Claims

Spritzgießmaschine mit einer Spritzeinheit (SP) und einer Schließeinheit (SE), dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzeinheit (SP) ortsfest ist und dass die Schließeinheit (SE) relativ zur Spritzeinheit verfahrbar ist.
Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dass ein Maschinenbett (100) und ein auf dem Maschinenbett (100) verschieblich gelagerter Schlitten (103) vorgesehen ist, und dass die Schließeinheit (SE) auf dem Schlitten (103) angeordnet ist.
Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dass ein Maschinenbett (100) vorgesehen ist und dass die Schließeinheit (SE) unmittelbar verschieblich auf dem Maschinenbett (100) gelagert ist.
Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Schließeinheit (SE) eine in Bezug auf die Schließeinheit (SE) ortsfeste Formaufspannplatte (70) und eine dieser gegenüber bewegliche Formaufspannplatte (72) aufweist, wobei die ortsfeste Formaufspannplatte (70) relativ zur Spritzeinheit verfahrbar ist.
Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verfahren der Schließeinheit (SE) ein hydraulischer oder ein elektromotorischer Stellantrieb (104) vorgesehen ist.
Spritzgießmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (104) einenends an der Spritzeinheit (SP) und anderenends an dem Schlitten (103) oder an der in Bezug auf die Schließeinheit (SE) ortsfesten Formaufspannplatte (70) befestigt ist.
Spritzgießmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb zwischen dem Maschinenbett (100) und dem Schlitten (103) oder zwischen dem Maschinenbett (100) und der in Bezug auf die Schließeinheit (SE) ortsfesten Formaufspannplatte (70) vorgesehen ist.
Spritzgießmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellantrieb ein Zahnstange-Zahnrad-Stellantrieb (110, 120) vorgesehen ist, wobei die Zahnstange (120) an dem Schlitten (103) und das drehangetriebene Zahnrad (110) an dem Maschinenbett (100) vorgesehen ist, oder umgekehrt wobei die Zahnstange (120) an dem Maschinenbett (100) und das drehangetriebene Zahnrad an dem Schlitten (103) vorgesehen ist.
Spritzgießmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der in Bezug auf die Schließeinheit (SE) ortsfesten Formaufspannplatte (70) ein Zahnrad (110) und auf dem Maschinenbett (100) eine Zahnstange (120) vorgesehen sind, wobei das Zahnrad (110) drehangetrieben und im Eingriff mit der Zahnstange (120) ist.
Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzeinheit (SP) ein Schneckenvorplastifizieraggregat (10) und ein Kolbenspritzaggregat (50) aufweist und dass vorzugsweise ein Zwischenspeicher (24) zwischen dem Schneckenvorplastifizieraggregat (10) und dem Kolbenspritzaggregat (50) vorgesehen ist.
Spritzgießmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Schneckenvorplastifizieraggregat (10) ein Doppelschneckenextruder vorgesehen ist, insbesondere ein Doppelschneckenextruder mit zwei gleichsinnig drehenden Schnecken (14).
Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzeinheit (SP) an ihrem der Schließeinheit (SE) zugewandten vorderen Ende eine Spritzdüse (60) aufweist, an die eine Angußbuchse eines in der Schließeinheit (SE) befindlichen Spritzgießwerkzeuges (74, 76) andockbar ist, wenn die Schließeinheit (SE) an die Spritzeinheit (SP) herangefahren wird.
Verfahren zum Betreiben einer Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei während eines Betriebszustandes, bei dem Kunststoff-Formteile hergestellt werden, die Schließeinheit an die Spritzeinheit angedockt ist, und wobei zur Erzeugung eines Betriebszustandes, bei dem keine Kunststoff-Formteile hergestellt werden und die Schließeinheit nicht an der Spritzeinheit angedockt ist, der Antrieb zum Verfahren der Schließeinheit aktiviert wird, um die Schließeinheit von der Spritzeinheit weg in eine zurückgezogene Position zu verfahren.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei zum Andocken der Schließeinheit an die Spritzeinheit der Antrieb zum Verfahren der Schließeinheit aktiviert wird und die Schließeinheit in eine vorgefahrene Position bewegt wird, bei der die Schließeinheit an die Spritzgießmaschine angedockt ist.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Schließeinheit in der zurückgezogenen Position und/oder in der vorgefahrenen Position in ihrer Lage fixiert wird.