DE1961819B2

DE1961819B2 - Einspritzeinheit für eine Kunststoff-Spritzgießmaschine

Info

Publication number: DE1961819B2
Application number: DE19691961819
Authority: DE
Inventors: Karl 7291 Lossburg Hehl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-12-10
Filing date: 1969-12-10
Publication date: 1974-06-12
Also published as: DE1961819A1; DE1961819C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzein heit für eine Kunststoff-Spritzgießmaschinc mit einer auf Trägerholmen verschiebbaren Trägerbrücke für einen Plastifizierzylinder, der von einer Spritzgießform absetzbar ist, mit einer auf den Trägerhalmen verschiebbaren Trägerbrücke für eine Plastifizierschnecke, die drehbar und durch eine in beiden Richtungen beaufschlagbare hydraulische Antriebs-

einheit im Plastifizierzylinder verschiebbar ist, und mit einer hinsichtlich ihrer Bremswirkung einstellbaren mechanischen Kupplungseinrichtung.

Bei einer an sich bekannten Einspritzeinheit dieser Art (deutsche Auslegeschrift 1172 420) ist eine

ίο widerstandsfreie Relativbewegung z'vischen der Trägerbrücke der Plastifizierschnecke und der Trägerbrücke des Plastifizierzylinders im Sinne einer gegenseitigen Annäherung möglich. Eine Relativbewegung zwischen den genannten Brücken im Sinne einer Vergrößerung des Abstandes ist jedoch an die Überwindung eines erheblichen Widerstandes gebunden. Insoweit dient die mechanische Kupplungseinrichtung dieser Einspritzeinheit der Einstellung des Staudruckes im vorplastifizierten Material, das sich vor der Plastifizierschnecke anreichert. Die Einstellung des Staudruckes wird dadurch bewerkstelligt, daß der Verdrängungswiderstand des Öls aus einem Ölraum mit Hilfe eines Drosselventils vergrößert oder verkleinert wird. Die Einspritzeinheit arbeitet mit einer verschließbaren und mindestens zeitweise verschlossenen Düse.

Es hat sich gezeigt, daß es in manchen Fällen zweckmäßig ist. mit einer während des ganzen Spritzzyklus offenen bzw. mit einer verschlußfreien Düse zu arbeiten: denn unter dieser Bedingung können Kunststoffe mit extrem unterschiedlichen Eigenschaften auch dann ohne Schwierigkeiten verarbeitet werden, wenn ihnen Zusätze, wie Asbest, Textilfaser^. Glasfasern, Keramik, Metallpulver u.dgl., einverleibt sind. Dies gilt auch für Zusätze, welche die Fließfähigkeit de* zu verarbeitenden Kunststoffes stark herabsetzen. Bei einem solchen Arbeiten mit einer ständig offenen Düse bzw. mit einer verschlußfreien Düse ist es zweckmäßig, den Einspritzzylinder von der Gießform abzusetzen, um den thermischen Kontakt zur Gießform zu unterbrechen. Um in diesem Falle, nämlich beim Absetzen, ein unerwünschtes Austreten des noch plastischen Kunststoffes aus der offenen Düse zu verhindern, sind bestimmte Vorkehrungcn im Sinne einer Entspannung des noch im Spritzzylinder befindlichen plastischen Materials bzw. im Sinne einer Beseitigung des dort noch herrschenden Staudruckes zu treffen (deutsche Auslegeschrift 1 167 008). Diese Maßnahme ist im folgenden als Entspannungshub bezeichnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Finspritzeinheit der eingangs genannten Gattung zur Durchführung eines an sich bekannten Entspannungshubes infolge einer Relativbewegung zwi-

sehen Plastifizierzylinder und Plastifizierschnecke eine einfache mechanische, steuerbare Vorrichtung zu schaffen, die sich insbesondere auch für kleine Maschinen eignet, und die eine gute Anpassung sowohl an dünnflüssige wie an hochviscosc Thermopla-

βο stc. denen z. B. Füllstoffe zugesetzt sind, ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Durchführung eines Enlspannungshubes die Kupplungseinrichtung einen auf einem Trägerholm festspannbaren Anschlag und einen einen An-

satz der Trägerbrückc für den Plaslifizierzylinder hintergreifenden Anschlag aufweist, der über ein Verbindungsglied mit der Trägerbrücke für die Plastifizierschnecke verbunden ist.

Für die Durchführung des an sich bekannten Entspannungshubes (deutsche Auslegeschrift 1167 008) wird nur Schutz im Zusammenhang mit den übrigen Merkmalen des Anspruchs 1 beansprucht.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine an der Gießform anliegende Einspritz- m einheit nach gerade beendigtem Einspritzhub in Draufsicht,

F i g. 2 eine Einzelheit aus der Einspritzeinheit gemäß Fig 1 in größerem Maßstab,

F i g. 3 einen Ausschnitt aus der Einzelheit gemäß Fig.2 mit angrenzenden Teilen in größerem Maßstab,

F i g. 4 die von der Gießform abgesetzte Einspritzeinheit gemäß F i g. 1 nach Beendigung der Vorplastifizierung,

Fig. 5 eine Einzelheit aus der Einspritzeinheit gemäß F i g. 4 im größeren Maßstab » nd

F i g. 6 einen Ausschnitt aus der Einzelheit gemäß F i g. 5 mit angrenzenden Teilen in größerem Maßstab. »5

Die Einspritzeinheit ist auf Trägerholmen 1. 2 gelagert, die beispielsweise über die Formenspanneinheit mit dem Maschinenfuß verbunden sein können. Der mittels Heizmanschetten oder Heizbändern 4 beheizbare Plastifizier- und Einspritzzylinder 3 ist mit Hilfe der Trägerbrücke 3 auf den Trägerholmen 1. 2 axial verschiebbar gelagert. Die rotierbare Plastifizierschncckeö ist von der Trägerbrücke 7 aufgenommen, die ihrerseits auf den Trägerholmen 1, 2 zu gleiten vermag. Auf dem rückwärtigen Ende der Trägerholme 1. 2 sitzt der mit Flansch 8' versehene Hydraulikzylinder 8, der koaxial zum Plastifizier- und Einspr'zzylinder3 liegt. Der Hydraulikzylinder 8 umschließt einen beidseitig beaufschlagbaren Kolben, der über die Kolbenstange 9 und die Trägerbrücke 7 mit der Plastifizierschnecke 6 verbunden ist. Als Rotationsantrieb für die Plastifizierschnecke dient der von der Trägerbrücke 7 getragene Ölmotor 10. Die Düse 11 des Plastifizier- und Einspritzzylinders 3 mit Heizmanschette 12 ist verschlußfrci. d.h. ständig offen. Sie weist einen relativ weiten Durchlaß auf. Die Spritzeinheit kann beim An- oder Abmontieren mittels Gleitkufen 13, 1.4 auf dem Maschinenfuß (nicht gezeichnet) verschoben werden, die mit Hilfe der Kkmmslücke 15 bis 18 an den Trägerholmen 1. 2 befestigt sind. Mit wenigstens einem der T'äg'jiholme 1, 2 ist ein als Friktionskörper gestalteter fest verspannbarer Anschlag 39 verklemmt, der bei eingestellter Reibung auf dem zugehörigen Trägerholm axial verschiebbar ist. Der mittels Spannschraube 40 verklemmbare, geschlitzte Friktionskörper ist innen mit einer geschlitzten Spannhülse (20) aus Kunststoff versehen (F i g. 3,6).

Sowohl die Trägerbrücke 5 als auch die Trägerbrücke 7 weist einen als Öse ausgebildeten Ansatz 21 bzw. 22 auf. Im Ansatz 22 der Antriebsbrücke ist eine Mitnahmestange 23 mittels Flügelschraube 24 axial einstellbar befestigt. Die Mitnahmestange 23 durchgreift uen koaxialen Ansatz 21 der Trägerbrückc5 und trägt auf seinem freien Ende einen Anschlag 25.

In einem weiteren ösenartigen Ansatz 26 der Antriebsbrücke 7 ist eine axial verstellbare Schaltstange 27 befestigt, die mit einem Mikroschalter 28 der Trägerbrücke 5 zusammenarbeitet. Die Schaltanordnung 27, 28 sorgt für die Beendigung der Vorplastifizierung. Mit ihrer Hilfe wird das für die Einspritzung erforderliche Quantum an Kunststoff vorbestimmt.

An einer den Ölmotor 10 überdeckenden Haube T der Trägerbrücke 7 sitzen zwei ösenartige Ansätze 29, 30, in denen je eine Schaltstange 32 Mit einem Mikroschalter 33 zusammenaibeitet, der auf dem stationären Hydraulikzylinder sitzt. Die Schaltanordnung 32, 33 dient zur Steuerung einer zweiten Druckstufe beim Einspritzen.

Die Schaltstange 31 arbeitet mit einem Mikroschalter 34 zusammen, der ebenfalls am stationären Hydraulikzylinder8 befestigt ist. Die Schaltanordnung 31, 34 dient der Begrenzung des in seiner Länge vorbestimmbaren Rückhubes der Plastifizierschnecke 6.

Mit Hilfe einer Staudruckpatrone 35 läßt sich der Abflußwiderstand de:, Öls aus der rückwärtigen Kammer des Hydraulikzylinders 8 steuern. Auf diesem Wege ist es möglich, den Rücklaufwidersland der Plastifizierschnecke 6 und damit den Staudruck im vorplastifizierten Material während der Vorplastiiizierungsphase zu bestimmen.

Mitteis einer Drossel 36 läßt sich die Geschwindigkeit des Vorwärtshubes und damit die Einspritzgeschwindigkeit regein. Die Drud:einstel!patronen 37, 38 dienen der Einstellung der ^;. und 2. Druckstufe beim Einspritzen. Am Druckmanometer 39 läßt sich der jeweilige Einspritzdruck bei der Vorplastifizierung ablesen.

Die Einspritzeinheit arbeitet wir tolgt: Bei der Arbeitsposition gemäß den F i g. 1 bis 3 ist der Einspritzvorgang gerade beendet. Die verschlußfreie Düse 11 hat Kontakt mit der Spritzgießform (nicht gezeichnet), die bereits gefüllt und in Abkühlung begriffen ist. In Abhängigkeit von der abgelaufenen Einspritzzeit wird der Ölmotor 10 in Betrieb gesetzt. Die Plastifizierschnecke 6 rotiert. Vor ihrem vorderen Ende wird das geförderte, plastifizierte Material angesammelt. Vom Staudruck des sich ansammelnden Materials wird die Plastifizierschnecke 6 immer weiter nach rückwärts bewegt, wobei der Einspritzzylinder 3 sich an der Spritzgießform abstützt. Der Widerstand, welcher der Plastifizierschnecke 6 bei ihrer Rückwärtsbewegung entgegengesetzt wird, wird mittels der Staudruckpatrone 35 vorbestimmt. die den Abfluß des Öls aus der rückwärtigen Zylinderkaiiimer des Hydraulikzylinders 8 steuert. Bei der Rückwärtsbewegung der Plastifizierschnecke 6 verringert sich der Abstand zwischen dem Anschlag 25 der Mitnahmestange 23 und dem Ansatz 21 der Trägerbrücke 5 zunehmend. Sobald die Schaltstange 27 die Schaltrolle des Mikroschaltcrs 28 freigibt, wird lic Vorplastifizierungsphase beendet. In discern Augenblick befindet sich der Anschlag 25 der Mitnahmestange 23 immer noch in einem gewissen Abstand von dem Ansatz 21 der Trägerbrücke 5, der dem Abstand des fest verspannbaren Anschlags 19 von der Trägerbrücke 5 entspricht.

Der gleiche Schaltimpuls, der den Ölmotor 10 für den Rotationsantrieb der Plastifizierschnecke 6 stoppt, leitet auch den Rückhub des Kolbens des Hydraulikzylinders 8 ein. Der Kolben beginnt die nicht rotierende Plastifizierschnecke mit ihrer Trägerbrücke 7 in rückwärtiger Richtung zu ziehen. Da der Anschlagkörper 25 der Mitnahmestange 23 noch

nicht am Ansatz 21 der Trägerbrücke 5 anliegt, bewegt sich die Plasüfizierschneckeö noch etwas relativ zum stillstehenden Einspritz- und Plastifizierzy- Iirider3. Durch diese Relativbewegung wird das zunächst noch dem Staudruck unterworfene plastifizierte Material vor der Plastifizierschneckeö entspannt oder gar einem geringfügigen Unterdruck unterworfen. Im Zuge der erwähnten Relativbewegung /wischen Plastifi/.ierschnecke Ci und Siinspritz- ιιηΊ Spritzzylinder 3 nähert sich der Anschlag 25 aivi freien I x;Jc der Mitnahr.iestangc 23 der Trägerbrücke 7 dor Förderschnecke ft immer mehr dem An salz 21 der Trägcrbriickc 5 und läuft schließlich auf diesen Ansatz auf, um die Trägerbrückc 5 samt dem Plastifizier- und Einspril/./ylinder 3 mitzunehmen. Im ersten Moment der Mitnahme hebt die Düse 11 von der Spritzgießform ab. Das vorplastifiziertc Material im Plastifizieivylindcr3 vermag jedoch nicht aus der Düse 11 auszutreten, weil es entspannt bzw. einem geringfügigen Unterdruck unterworfen ist. In den Fig. 4 bis ο ist die Spritzeinheit in einem Augenblick des Arbeitsablaufes dargestellt, bei Jem nach beendeter Vorplastifizierung der Plastifizierzylindcr 3 von der Spritzgießform abgesetzt ist.

Der beschriebene Arbeitsablauf setzt voraus, daß ein Kunststoffmaterial verarbeitet wird, das bei Riicklnih der Plastifizierschnecke 6 eine Relativbewegung zwischen diesem und dem Plastifizierzylindcr 3 zuläßt. Diese Voraussetzung ist jedoch nur in relativ seltenen Fällen gegeben. Dies insbesondere bei vertikal angeordneter Spritzeinheit. da bei dieser Position der Spritzeinheit ihr Eigengewicht die ReIativbcwcgun« zwischen Plastifizierschnccke und PIastifizicrzylinder unterstützt. Meist reicht jedoch das Gewicht des PlastifizJerzylinders bzw. die Trägheit seiner Masse einschließlich der einer Axialbewegung entgegenwirkenden Reibungskräfte seiner Führungs'agcr nicht aus. um eine durch das Kuns'stoffgranulat bzw. das plastifizierte Kunststoffmaterial bedinate Verkeilung bzw. Verklebung der Plastifizierschnccke mit dem Einspritzzylinder zu überwinden. Diese Verkeilung bzw. Verklebung wirkt wie '.•ine Kupplung zwischen Schnecke und Zylinder, die mir bei Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes des Widerstandes des Plastifizierzylinders gegen die axiale Rückwärtsbewegung aufgehoben wird. Unter dieser VoraussetZving einer Verklebung bzw. Verkeilung zwischen Plastinzierzylincicr 3 und Plastifirerschnecke 6 im obigen Sinne wird der Plastifizierzylinder3 be'm Rückwärtshub der Plastifizierschnecke 6 unmittelbar mitgenommen, d. h., der Plastifizierzylinder 3 wird im ersten Augenblick der Rückwärtsbewegung der Plastifizierschneckeö von der Spritzgießform abgehoben, so daß in erwünschter Weise der thermische Kontakt zwischen Plastifizierzylindcr 3 und Spritzgießform unterbrochen wird. Fast im gleichen Augenblick, d.h. im Bruchteil einer Sekunde später, läuft die Trägerbrücke 5 des Plastifizierzylinders 3 auf den fest verspannten Anschlag 19 auf, der axial so eingestellt ist, daß er sich bei Anlage des Plastifizierzylinders 3 an der Spritzgießform nur in geringfügigem Abstand (etwa 1 bis 2 mm) von der Trägerbrücke 5 befindet. Dieser Abstand bemißt sich, wie weiter unten verständlich wird, nach der beim Spritzhub im Emspritz- und Plastifizierzylinder3 verbleibenden Restmenge (Kunststoffpolster) des vorplastifizierten Materials. Mit dem Auflaufen der Trägerbrücke 5 auf den fest verspannbaren Anschlag 19 ist die rückwärtige Axialbewegung des PIastifizieizylinders 3 zunächst beendet. Im weiteren Verlauf des Rückhubes der Plastifizierschnecke 6 bewegt sich diese relativ zum Plastifizierzylinder 3, wobei sie die durch das plastische Kunststoffgranulat bzw. des plastischen Kunststoffes bedingte Verkeilung bzw. Verklebung mit dem Plastifizierzylinder 3 überwindet. Bei dieser Relativbewegung wird der vor der I'lnstifi/iersehncckc 6 befindliche, vorplaslifi-

l" /ierte ::nd für die nachfolgende Einspritzunii bestimmte Kunststoff vom Staudruck befreit und oder sogai einem geringfügigen Unterdruck unterworfen. Da diese Entspannung des vorplastifizierten Materials bzw. der Unterdrück fast gleich/eng bzw. im-

if mittelbar nach Abheben des Einsprit/- und l'la-tifizicr/\ linders 3 von eier Spritzgießform erzeugt wird. \erm;:g die vorphistifizierte Masse infolge ihrer Trägheit vor ihrer Entspannung nicht mehr aus der offenen DiWc 11 des Plastifizierzylinders 3 auszutreten.

2" Die das vorplastifi/ierte Material entspannende geringfügige Relativbewegung /wischen Plastifizici zv-Iinder3 und Plastifizierschnecke 6. tue hin-vhilich ihrer Größe von der Menge des vorplastifizierten Materials abhängig ist (in der Regel wenige Millimcter) ist beendet, sobald der Anschlag 25 auf dem Ansatz 21 aufläuft. Mit dem ,Aufhülfen des Anschlages 25 wird in der Regel auch der Rückhub der Plastifizierschneckc 6 durch die Schaltanordnung 31. 34 beendet. In manchen Fällen kann jedoch ein weiterer

3" Rückwärtshub zweckmäßig sein, um den riastifizierzylirder3 noch weiter von der Spritzgießform abzuheben. In diesem Falle wird der fest verspannbare Anschlag 19 auf dem zugehöiigcii Tügerholm durch den Schub der Trägerbrücke 5 unter Überwindung der eingestellten Friktionskräfte axial verschoben. Diese Verschiebung ist mit dem Rückwärtshub der Plastifizierschnecke beendet.

Nun wird der P'inspritzvorgang. z. H. ;i Abhängigkeit vom Auswerfen des zuvor fertiggestellten Spritzlings, eingeleitet. Zu diesem Zweck wird der Kolben des Hydraulikzylinders 8 rückseitig beaufschlagt. Hr bcwciit die Plastifizierschnecke 6 axial in Richtung auf die Spritzgießform zu. Tni'olge Verkeilung bzw. Verklebung der Plastifizierschnecke 6 mit dem PIastifizicrzylinder 3 wird letzterer mitgenommen und auf die Spritzgießform aufgesetzt. Nun wird im Zuge der weiteren Vorwärtsbewegung der F'astifizicrschnecke 6 die genannte Verkeilung bzw. Vcrklebuns überwunden, und der Einspritzvorgang beginnt in einer ersten Druckstufe; sobald die Schaltstange 32 das Schaltelement des Mikroschalters 33 verläßt, wird die zweite Druckstufe eingeleitet. Dies geschieht in der Regel erst dann, wenn die Spritzgießform nahezu oder ganz gefüllt ist. Sofern der fest verspannbare Anschlag 19 beim Rückwärtshub der Plastifizierschnecke 6 verschoben worden ist, wird er nunmehr beim Vorwärtshub wieder in seine Ausgangsposition (Fi g. 1) überführt. Bei Beendigung des Einspritzvorganges liegt die in den Fig.! bis 3 darge-

stellte Arbeitsposition vor, d. h.. der Anschlag 25 befindet sieh wieder in maximalem Abstand von dem Ansatz 21 der Trägerbrücke 5. In dieser Arbeitsposition befindet sich noch eine kleine Restmenge (Kunststoffpolster) an vorplastifiziertem Material im Plastifizierzylinder 3. um sicherzustellen, daß die PIastiiizierschnecke 6 auf das in der Spritzgießform befindliche Kunststoffmaterial über das Kunststoffpolsier einen Druck ausüben kann. Entsprechend der

Größe des Kunststoffpolsters befindet sich der fest verspannbare Anschlag 19 in geringfügigem Abstand von der Tragsrbriicke 5.

Mit der beschriebenen Einspritzeinheit lassen sich sämtliche Thermoplaste und Duroplaste mit beliebigen, z. B, auch strukturierten Zusätzen einwandfrei hu verschlußfreier Düse verarbeiten, ohne daß der Einspritz- und Plastifizierzylindei ständig an der Spritzgießform anliegt. Eine solche ständige Anlage bit unerwünscht, weil durch den theimischen Kontakt tin Wärmeausgleich zwischen Einspritz- und Plastifi-

zierzyünder und Spritzgießform stattfindet, so daß die Abkühlungszeit der Spritzgießform verlängert wird und andererseits eine unerwünschte Abkühlung der Düse bzw. des Plastifizierzylinders eintritt.

Die Einspritzeinheit zeichnet sich auch durch extreme Einfachheit insofern aus, als sämtliche Verschiebearbeiten, also das Abheben und Aufsetzen des Plastifi/ierzylinders von der bzw. auf die Spritzgießform, der Einspritzvorgang sowie die staudruckgesteuerte Vorplastifizierung von ein und demselben Hydraulikzylinder ausgeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einspritzeinheit für eine Kunststoff-Spritzgießmaschine mit einer auf Trägerholmen verschiebbaren Trägerbrücke für einen Plastifizierzylinder, der von einer Spritzgießform absetzbar ist, mit einer auf den Trägerhol men verschiebbaren Trägerbrücke für eine Plastifizierschnecke, die drehbar und durch eine in beiden Richtungen beaufschlagbare hydraulische Antriebseinheit im Plastifizieijylinder verschiebbar ist, und mit einer hinsichtlich ihrer Bremswirkung einstellbaren mechanischen Kupplungseinrichtung, d a durch gekennzeichnet, daß zur Durchführung eines Entspannungshubes die Kupplungseinrichtung einen auf einem Trägerholm (1) festspannbaren Anschlag (19) und einen einen Ansatz (21) der Trägerbrücke (5) für den Plastifizierzylinöe: (3) hintergreifenden Anschlag (25) aufweist, der über ein Verbindungsglied mit der Trägerbrücke (7) für die Plastifizierschnecke (6) verbunden ist.

2. Einspritzeinheit nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (21) als öse ausgebildet und von dem als Mitnahmestange (23) ausgebildeten Verbindungsglied durchgriffen ist.

3. Einspritzeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der schellenartig ausgebildete, festverspannbare Anschlag (19)^ eine innere Spannhülse (20) aus Kunststoff aufweist und untei vorbestimmbarer Friktion auf seinem Trägerholm (1) verschif bbf · ist.

4. Finspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine verschlußfreie Düse (11).

5. Einspritzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei auf der Spritzgießform aufgesetztem Plastifizierzylinder (3) die Vorderkante des festverspannbaren Anschlages (19) sich in einem Abstand von der Rückseite der Trägerbrücke (5) für den PIastifizierzylinder (3) befindet, der einem der im Plastifizierzylinder (3) nach der Einspritzung verbleibenden Restmenge Kunststoff (Druckpolster) entsprechenden Resthub entspricht.

f). Einspritzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5. gekennzeichnet durch eine axiaie Einstellung der Mitnahmestange (23), bei der der Anschlag (25) nach Beendigung der Vorplastifizierungsphase noch einen geringfügigen Abstand von dem Ansatz (21) aufweist.

7. Einspritzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (11) des Plastifizierzylinders (3) beim Yorplastifizicren auf der Spritzgießform aufliegt.