DE1729191B2 - INJECTION DEVICE FOR PLASTICIZABLE MASS WITH A ROTATING AND AXIALLY SLIDING PLASTICIZING SCREW - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung für plastifizierbare Massen, mit einer drehbaren und zwischen einer vorderen und hinteren Endlage axial verschiebbaren Plastifizierschnecke, die in einem Plastifizierzylinder mit einer zeitlich steuerbaren Verschlußdüse angeordnet ist, bei der die im Raum zwischen verschlossener Verschlußdüse und der hinteren Endlage der Plastifizierschnecke gespeicherte, plastifizierte Masse durch Axialverschiebung der Plastifizierschnekke und bei offener Verschlußdüse einspritzbar ist, wie sie beispielsweise aus der US-PS 31 88 691 vorbekannt ist.The invention relates to an injection device for plasticizable masses, with a rotatable and between a front and rear end position axially displaceable plasticizing screw in a plasticizing cylinder is arranged with a time-controllable shut-off nozzle, in which the closed in the space between Shut-off nozzle and the rear end position of the plasticizing screw stored, plasticized Mass can be injected by axial displacement of the plasticizing screw and with the shut-off nozzle open, as it is previously known, for example from US Pat. No. 3,188,691.

Es ist ferner - aus der CH-PS 2 54 321 - eine Einspritzvorrichtung für plastifizierbare Massen bekannt, bei deren Betrieb das Füllen des Formhohlraumes in zwei Abschnitten erfolgt, nämlich zunächst dem nahezu drucklosen Intrudieren der thermisch plastifizierten Masse und einem abschließenden eigentlichen Einspritzvorgang unter Druck, um die Form vollständig zu füllen. Die bekannte Vorrichtung vermag beliebig große Formen zu füllen, indem man einfach so lange intrudiert, bis der Formhohlraum jeweils gefüllt ist, woraufhin durch den zu diesem Zeitpunkt entstehenden Ge- *° gendruck die Plastifizierschnecke rückwärts um eine so kleine Strecke verschoben wird, daß ein elektrischer Kontakt geschlossen wird, der nun seinerseits die eigentliche Einspritzeinrichtung in Betrieb setzt, die freilich nur noch eine sehr kleine Menge der Masse in ^6s die Form spritzt.It is also known - from CH-PS 2 54 321 - an injection device for plasticizable masses, in the operation of which the filling of the mold cavity takes place in two stages, namely first the almost pressureless intrusion of the thermally plasticized mass and a final actual injection process under pressure, to completely fill the mold. The known device is able to fill molds of any size by simply intruding until the mold cavity is filled, whereupon the plasticizing screw is moved backwards by such a small distance that an electrical Contact is closed, which in turn puts the actual injection device into operation, which of course only injects a very small amount of the mass into the mold ^{in 6s.}

Die Erfindung befaßt sich generell mit dem Herstellen von Gegenständen aus plastifizierbaren Massen nach dem zuletzt genannten Verfahren. Diesem zuletzt genannten Verfahren haftet jedoch ein gravierender Nachteil an: Das Umschalten vom Intrudieren auf das Einspritzen erfolgt unter — wenn auch kurzfristiger Unterbrechung des Masseflusses durch die Düse, wodurch die hergestellten Gegenstände sichtbare Grenzflächen erhalten, die da entstehen, wo der intrudierte Werkstoff an den eingespritzten anschließt.The invention is generally concerned with the manufacture of objects from plasticizable compounds according to the last-mentioned procedure. However, this last-mentioned procedure is liable to a more serious one Disadvantage: Switching from intruding to injection takes place with an interruption, albeit a short-term one of mass flow through the nozzle, making the manufactured articles visible interfaces obtained where the intruded material joins the injected one.

Diesen Nachteil muß man bei dem zweistufigen Verfahren in Kauf nehmen, um den Vorteil zu erhalten, in der beschriebenen Weise die Gesamtmenge der einzubringenden Masse in den Formhohlraum maschinenunabhängig zu machen.This disadvantage has to be accepted in the two-stage process in order to obtain the advantage of in in the manner described, the total amount of the mass to be introduced into the mold cavity, regardless of the machine close.

Aus der GB-PS 9 53 217 ist eine Einspritzvorrichtung bekannt, die ähnlich arbeitet wie die zuletzt beschriebene bekannte Vorrichtung, jedoch mit anderen technischen Mitteln, denn das Vorderende der auch axial bewegbaren Plastifizierschnecke dient in der vordersten Stellung dieser Schnecke als Ventilverschluß der Düse.From GB-PS 9 53 217 an injection device is known, which works similarly to the known device described last, but with different technical Medium, because the front end of the plasticizing screw, which can also be moved axially, is used in the foremost one Position of this screw as a valve closure of the nozzle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzeinrichtung zu schaffen, welche die Vorteile der beiden beschriebenen Gattungen vereint, ohne jedoch deren Nachteile aufzuweisen: Es soll das Spritzvolumen unabhängig von der Maschine sein, was ein Vorteil des Verfahrens nach der genannten CH-PS 2 54 321 ist; es soll aber dabei möglich sein, Werkstücke zu erhalten, die so sauber aussehen, wie man es bisher nur mit rein gespritzten Gegenständen erzielen konnte. Insbesondere soll die auch technisch bedenkliche und optisch jederzeit erkennbare Grenzschicht an den Spritzlingen nicht mehr auftauchen, die den Übergang vom Intrudieren zum Einspritzen zeigt.The invention is based on the object of an injection device to create, which combines the advantages of the two genera described, but without have their disadvantages: The injection volume should be independent of the machine, which is an advantage of the Process according to said CH-PS 2 54 321; it however, it should be possible to obtain workpieces that look as clean as you could previously only have with them sprayed objects could achieve. In particular, the should also be technically questionable and optically at any time recognizable boundary layer on the molded parts no longer appear, which is the transition from intruding shows for injection.

Die Erfindung geht zur Lösung dieser Aufgabe von einer Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art, also nach der US-PS 31 88 691, aus und besteht darin, daß die Plastifizierschnecke in ihrer hinteren Endlage und bei geöffneter Verschlußdüse vor dem Einspritzen der gespeicherten, plastifizierten Masse unter kontinuierlicher Plastifizierung von Masse drehbar ist.To solve this problem, the invention is based on an injection device of the type mentioned at the beginning, So according to US-PS 31 88 691, and consists in that the plasticizing screw in its rear end position and with the shut-off nozzle open, before injecting the stored, plasticized mass under continuous Plasticizing of mass is rotatable.

Dabei sind zwei Aspekte bemerkenswert: Das Umschalten vom nahezu drucklosen Extrudieren, welches mehr den Charakter eines Eingießens hat, zum eigentlichen Einspritzen unter Aufwendung von Druck verlangt keine wie immer geartete Unterbrechung des Masseflusses. Zum anderen ist diejenige Masse, die zum abschließenden Einspritzen bewegt werden muß, nicht räumlich von der Masse getrennt, die vor dem Einspritzen nach Art des Gießens intrudiert wird, was beim Vorgehen nach der eingangs abgehandelten CH-PS 2 54 321 zu den unschönen Begrenzungsflächen führt, die auch technisch, d. h. festigkeitsmäßig, bedenklich sind. Das nach der Erfindung fertiggestellte Produkt ist so homogen, wie bei einem ausschließlich durch Spritzgießen hergestellten Gegenstand; es wird aber gegenüber dem ausschließlichen Spritzgießen der wichtige technische Vorteil erreicht, daß das Volumen der insgesamt in einem Arbeitsgang zu verarbeitenden plastifizierten Masse unabhängig von irgendwelchen Maschinenparametern ist.Two aspects are noteworthy: Switching from almost pressureless extrusion, which has more the character of a pouring, required for the actual injection with the application of pressure no interruption of the mass flow of any kind. On the other hand, there is the mass that leads to the final injection must be moved, not spatially separated from the mass, which was before the injection is intruded according to the type of casting, which is the case when proceeding according to the CH-PS 2 54 321 leads to the unsightly boundary surfaces, which are also technically, i. H. strength-wise, questionable are. The finished product according to the invention is as homogeneous as that of an exclusively injection-molded product manufactured item; However, compared to injection molding alone, it becomes the more important one Technical advantage achieved that the volume of the total plasticized to be processed in one operation Mass is independent of any machine parameters.

Ein prinzipieller Unterschied zwischen dem Vorgehen nach der CH-PS 2 54 321 und dem nach der Erfindung kann auch wie folgt ausgedrückt werden: Im bekannten Fall geschieht das Umschalten vom drucklosen Intrudieren zum eigentlichen Einspritzen mit Druck nach Ansprechen eines Regelkreises mit geschlossener Rückkopplungsschleife, während im Fall der Erfindung ein ohne Rückkopplung arbeitender Steuervorgang diese »Umschaltung« vom Intrudieren zum EinspritzenA fundamental difference between the procedure according to CH-PS 2 54 321 and that according to the invention can also be expressed as follows: In the known case, there is a switchover from the unpressurized Intruding for the actual injection with pressure after a closed-loop control circuit has responded Feedback loop, while in the case of the invention a control process operating without feedback this "switchover" from intruding to injecting

bewirkt.causes.

Die Ausgestaltung nach dem Anspruch 2 dient dazu, dasjenige Volumen mehr oder minder beliebig ändern zu können, welches in dem abschließenden Einspritzvorgang verarbeitet wird.The embodiment according to claim 2 serves to change that volume more or less as desired to be able to, which is processed in the final injection process.

Zweckmäßig ist die Plastifizierschn^cke selbst mit Ausnahme der Axialverschiebung während der Einspritzphase bis zur hinteren Endlage hin axial frei verschiebbar. The plasticizing screw itself is useful with the exception of the axial displacement during the injection phase Can be freely moved axially up to the rear end position.

Die technischen Mittel des Anspruchs 4 gestatten es, den Durchsatz an plastifiziertem Werkstoff während des Intrudiervorganges zu vergrößern oder zu verkleinern. The technical means of claim 4 allow the throughput of plasticized material during to enlarge or reduce the intruding process.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In der Zeichnung zeigtIn the following, the invention is explained using an exemplary embodiment with reference to the drawing. In the drawing shows

F i g. 1 im Axialschnitt die Einspritzvorrichtung zu Beginn der Plastifizierphase,F i g. 1 shows the injection device in axial section Start of the plasticizing phase,

F i g. 2 einen Schnitt analog F i g. I nach dem Vordosieren, F i g. 2 shows a section analogous to FIG. I after pre-dosing,

F i g. 3 einen Schnitt analog F i g. 1 während der Intrusionsphase, undF i g. 3 shows a section analogous to FIG. 1 during the intrusion phase, and

F i g. 4 einen Schnitt analog F i g. 1 während der Einspritzphase. F i g. 4 shows a section analogous to FIG. 1 during the injection phase.

Die Einspritzvorrichtung weist einen von Heizmänteln la umschlossenen Plastifizierzylinder 2 auf, in welchem eine durch nicht gezeichnete Antriebsmittel drehbare und axial bewegbare Plastifizier- bzw. Förderschnecke 3 angeordnet ist. In den die Plastifizierschiukke 3 enthaltenden Hohlraum 2a des Plastifizierzylinders 2 mündet ein Einfülltrichter 4. Das konisch verengte Frontende des Hohlraums 2a steht über einen Förderkanal 5 mit einer Verschlußdüse 6 in Verbindung, die über einen Einlaßkanal Ta der Form 7 mit dem nicht gezeichneten Formhohlraum in Verbindung steht. Die den Förderkanal 5 enthaltende Frontverlängerung 2b des Plastifizierzyiinders 2 ist von Heizmänteln \b umgeben. Die Verschlußdüse 6 kann durch einen Ventilstift 8, der durch einen angelenkten Winkelhebel 9 axial hin und her bewegbar ist, geöffnet bzw. geschlossen werden. Der um die Achse a schwenkbare Winkelhebel 9 ist durch nicht gezeichnete (mechanische, pneumatische, hydraulische oder elektrische) Mittel über einen geeigneten Zeitschalter betätigbar.The injection device has a plasticizing cylinder 2 enclosed by heating jackets 1 a, in which a plasticizing or conveying screw 3 which is rotatable and axially movable by drive means (not shown) is arranged. In the Plastifizierschiukke 3 containing cavity 2a of the plasticizing cylinder 2 is a hopper opens 4. The conically narrowed front end of the cavity 2a is connected via a conveying channel 5 with a shut-6 in connection, via an inlet passage Ta of the mold 7 with the non-illustrated mold cavity in connection stands. The front extension 2b of the plasticizing cylinder 2 containing the conveying channel 5 is surrounded by heating jackets \ b . The shut-off nozzle 6 can be opened or closed by a valve pin 8 which is axially movable to and fro by a hinged angle lever 9. The angle lever 9, which can be pivoted about the axis a, can be actuated by means not shown (mechanical, pneumatic, hydraulic or electrical) via a suitable time switch.

Der erste Arbeitsschritt im Betrieb besteht im Einführen von plastifizierbarem, z. B. körnigein Material durch den Einfülltrichter 4 in den Hohlraum 2a des Plastifizierzyiinders 2. Die Verschlußdüse 6 ist dabei geschlossen und die axial stillstehende Plastifizierschnekke 3 befindet sich in ihrer vorderen Endlage, die sie unmittelbar nach Beendigung des vorangehenden Formfijllarbeitsgangs eingenommen hat. Das in den Plastifizierzylinder 2 eindringende Material wird unter Wärmeeinwirkung plastifiziert; dieses plastifizierte Material füllt den Hohlraum 2a vor der Plastifizierschnekke 3 und drückt diese in ihre hintere Endlage. Diese hintere Endlage der Plastifizierschnccke 3 ist durch einstellbare Anschläge begrenzt; dadurch wird der jeweils mögliche Schneckenhub festgelegt und somit die durch die Plastifizierschnecke 3 während ihres Vorwärtshubes aus dem Hohlraum 2a austreibbare Masse dosiert (F i g. 2). Anschließend wird durch entsprechendes Schwenken des Winkelhebels 9 die Verschlußdüse 6 geöffnet; die rotierende Plastifizierschnecke 3 bleibt in ihrer hinteren Endlage. Die (aus dem Einfülltrichter 4 fortlaufend ergänzte) plastifizierte Masse gelangt nun durch Intrusion aus dem Hohlraum 2a durch den Förderkanal 5 über die Verschlußdüse 6 in die Form 7 (F i g. 3). Nach Ablauf der durch einen Zeitschalter festgelegten Intrusionszeit wird die rotierende Plastifizierschnecke 3 axial nach vorn geschoben; da die Verschlußdüse 6 in dieser Phase offen bleibt, wird dabei im Hohlraum 2a vor der P'astifizierschnecke 3 gespeicherte, plastifizierte Masse durch den Förderkanal 5 in die Form 7 eingespritzt und diese dabei fertig gefüllt. Anschließend an dieses Füllen der Form 7 (und nach Ablauf der üblichen Nachdruckzeit) wird die Verschlußdüse 6 geschlossen und der nächste Arbeitsgang (Plastifizieren-, Dosieren-, Intrudieren und Einspritzen) kann beginnen.
Aus dem Vorangehenden ist ohne weiteres ersichtlieh, daß durch die während der Plastifizierphase einsetzende und der Einspritzphase vorangehende Intrusionsphase das Schußvolumen jedes Arbeitsganges erheblich vergrößert wurde; in der Praxis ist es ohne weiteres möglich, das Gesamtschußvolumen auf das 5fache des ausschließlich durch Einspritzen erreichbaren Volumens zu erhöhen. Da das Einspritzen durch Axialvorschub der Plastifizierschnecke unmittelbar und ohne jede Unterbrechung des Masseflusses auf die Intrusionsphase folgt, ist beim Übergang von der einen Phase in die andere ein Einfrieren des Spritzlings bzw. die Bildung von störenden Markierungen an dessen Oberfläche nicht zu befürchten.The first step in the operation consists in introducing plasticizable, e.g. B. granular material through the funnel 4 into the cavity 2a of the plasticizing cylinder 2. The shut-off nozzle 6 is closed and the axially stationary plasticizing screw 3 is in its front end position, which it assumed immediately after completion of the previous Formfijllarbeitsgang. The material penetrating into the plasticizing cylinder 2 is plasticized under the action of heat; this plasticized material fills the cavity 2a in front of the plasticizing screw 3 and pushes it into its rear end position. This rear end position of the plasticizing screw 3 is limited by adjustable stops; the screw stroke possible in each case is thereby determined and the mass which can be expelled from the cavity 2a by the plasticizing screw 3 during its forward stroke is dosed (FIG. 2). Then, by appropriately pivoting the angle lever 9, the shut-off nozzle 6 is opened; the rotating plasticizing screw 3 remains in its rear end position. The plasticized mass (continuously supplemented from the filling funnel 4) now arrives by intrusion from the cavity 2a through the conveying channel 5 via the shut-off nozzle 6 into the mold 7 (FIG. 3). After the intrusion time set by a timer has elapsed, the rotating plasticizing screw 3 is pushed axially forward; since the shut-off nozzle 6 remains open in this phase, plasticized material stored in the cavity 2a in front of the plasticizing screw 3 is injected through the conveying channel 5 into the mold 7 and the mold is filled in the process. Subsequent to this filling of the mold 7 (and after the usual holding pressure time has elapsed) the shut-off nozzle 6 is closed and the next operation (plasticizing, dosing, intruding and injection) can begin.
From the foregoing it is readily apparent that the shot volume of each operation was considerably increased by the intrusion phase that began during the plasticizing phase and preceding the injection phase; In practice it is easily possible to increase the total shot volume to five times the volume that can be achieved exclusively by injection. Since the injection follows the intrusion phase immediately and without any interruption of the mass flow through the axial advance of the plasticizing screw, there is no risk of the injection molding freezing or the formation of disruptive markings on its surface during the transition from one phase to the other.

Zur Beschleunigung des Intrusionsvorgangs, der ja praktisch ohne Druckanwendung vor sich geht, können Mittel zur Vergrößerung des Düsenquerschnitts und/oder der Schneckendrehzahl während der Intrusionsphase vorgesehen sein.To accelerate the intrusion process, which takes place practically without the application of pressure, can Means for increasing the nozzle cross-section and / or the screw speed during the intrusion phase be provided.

Die beschriebene Einspritzvorrichtung eignet sich besonders zur Herstellung von Formkörpern aus thermoplastischem Kunststoff. Es ist aber auch möglich, niedrig schmelzende Metalle mit de.· beschriebenen Einspritzvorrichtung zu Formkörpern zu verarbeiten.The injection device described is particularly suitable for the production of moldings made of thermoplastic Plastic. But it is also possible to use low-melting metals with de. · Described Process injection device to moldings.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: !. Einspritzvorrichtung für plastifizierbare Massen, mit einer drehbaren und zwischen einer vorderen und hinteren Endlage axial verschiebbaren PIastifizierschnecke, die in einem Plastifizierzylinder mit einer zeitlich steuerbaren Verschlußdüse angeordnet ist, bei der die im Raum zwischen verschlossener Verschlußdüse und der hinteren Endla- <° ge der Plastifizierschnecke gespeicherte, plastifizierte Masse durch Axialverschiebung der Plastifizierschnecke und bei offener Verschlußdüse einsprätzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Plastifizierschnecke (3) in ihrer hinteren ^!5 Endlage und bei geöffneter Verschlußdüse (6) vor dem Einspritzen der gespeicherten, plastifizierten Masse unter kontinuierlicher Plastifizierung von Masse drehbar ist! Injection device for plasticizable masses, with a rotatable plasticizing screw that is axially displaceable between a front and rear end position, which is arranged in a plasticizing cylinder with a time-controlled shut-off nozzle, in which the plasticizing screw stored in the space between the closed shut-off nozzle and the rear end position , plasticized mass can be injected by axial displacement of the plasticizing screw and with the shut-off nozzle open, characterized in that the plasticizing screw (3) in its rear ^! 5 end position and with the shut-off nozzle (6) open, before the stored, plasticized material is injected, it can be rotated with continuous plasticization of the material 2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Endlage der Plastifizierschnecke (3) einstellbar ist.2. Injection device according to claim 1, characterized in that the rear end position of the plasticizing screw (3) is adjustable. 3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Plastifizierschnekke (3) mit Ausnahme der Axialverschiebung während der Einspritzphase bis zu ihrer hinteren Endlage axial, frei verschiebbar ist.3. Injection device according to claim 1 or 2, characterized in that the plasticizing screw (3) With the exception of the axial displacement during the injection phase up to its rear end position axially, is freely movable. 4. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Plastifizierschnecke (3) und/oder der Dusenquerschnitt der Verschlußdüse (6) während der Drehung der Plastifizierschnecke (3) in ihrer hinteren Endlage vergrößerbar ist bzw. sind.4. Injection device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the speed the plasticizing screw (3) and / or the nozzle cross-section the shut-off nozzle (6) during the rotation of the plasticizing screw (3) in its rear End position can be enlarged or are.