DE19903114C2 - Vorrichtung zur Erzeugung von Nachdruck in Kunststoff-Spritzgießmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Nach­ druck in Kunststoff-Spritzgießmaschinen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

In der Vergangenheit ist eine Vielzahl von Kunststoff-Spritz­ gießmaschinen konstruiert und in Betrieb genommen worden, die auf dem bewährten Prinzip beruhen, ein oder mehrere Formhohl­ räume oder Formnester in einem auf- und zufahrbaren zwei- oder mehrteiligen Werkzeug mittels eines oder mehrerer Plastifizier- und Einspritzzylinder über einen oder mehrere Angußkanäle mit einer oder mehreren Kunststoffschmelzen gleicher, ähnlicher oder unterschiedlicher Eigenschaften derart zu füllen, daß je­ der Plastifizier- und Einspritzzylinder mit seiner an seinem formseitigen Ende angeordneten Düse an die Eingangsöffnung ei­ nes Angußkanals angelegt wird und dann auf möglichst geradem und kurzem Wege alle vorgesehenen Kunststoffschmelzen - gegebe­ nenfalls unter Zwischenschaltung eines die verschiedenen Anguß­ kanäle über eine Koaxialdüse oder eine sonstige Mehrfachdüse in einem einzigen Angußkanal zusammenführenden Verbindungsstückes - gleichzeitig, überlappend oder nacheinander in den oder die Formhohlräume oder Formnester eingespritzt werden. Sofern damit - wie in einer Vielzahl solcher Fälle bisher üblich - Kunst­ stoffartikel hergestellt werden sollen, die einen ein- oder mehrkomponentigen massiven Aufbau mit ungestörter Oberfläche und ohne ungewollte Hohlräume aufweisen, muß jedoch nach der vollständigen Füllung jedes Formhohlraums mit der zuletzt ein­ gespritzten Kunststoffschmelze von dem dazu eingesetzten Pla­ stifizier- und Einspritzzylinder solange Kunststoffschmelze nachgedrückt werden, bis in jedem Formhohlraum durch die übli­ cherweise an den Wänden einsetzende Erstarrung der Kunststoff­ schmelze(n) ein formstabiler Körper entstanden ist, der keine durch die zwangsläufige Schwindung beim Erstarren entstehenden Einfallstellen an der Oberfläche oder ungewollte - und undefi­ nierte - Hohlräume in seinem Inneren aufweist - es sei denn, daß in der allerletzten Phase der Erstarrung im Zentrum des Kunststoffkörpers eine geringfügige Restschwindung zugelassen wird. Diese vorgenannten Randbedingungen gelten selbstverständ­ lich auch, wenn der ganze Kunststoffkörper nur aus einer einzi­ gen Kunststoffschmelze erzeugt wird.

Das vorgenannte Produktionsverfahren bedingt allerdings zwangs­ läufig, daß der jeweils für die Erzeugung des Nachdrucks einge­ setzte Plastifizier- und Einspritzzylinder erst dann wieder mit dem Plastifizieren einer neuen Charge der von ihm anzuliefern­ den Kunststoffschmelze beginnen kann, wenn die - prozeßabhän­ gige - Nachdruckzeit beendet ist, so daß in vielen Fällen die Zykluszeit der Spritzgießmaschine neben dem Zeitbedarf für die vollständige Füllung jedes Formhohlraums und der anschließenden Nachdruckphase nicht durch die Kühlzeit und den Öffnungs- und Schließvorgang des Werkzeugs, sondern durch den Zeitbedarf für die erneute Bereitstellung einer ausreichenden Menge plastifi­ zierter Kunststoffschmelze für die nächste vollständige Füllung jedes Formhohlraums und die Erzeugung des Nachdrucks bestimmt wird. In einer Zeit der ständigen Rationalisierung von Produk­ tionsprozessen für Massengüter ist es aber seit längerem ein Ziel der einschlägigen Industrie, auch die Zykluszeiten von Spritzgießmaschinen ständig zu minimieren und insbesondere sol­ che unerwünschten Wartezeiten wie vorstehend beschrieben zu vermeiden.

Dies läßt sich allerdings nur erreichen, wenn die in den vorge­ nannten Plastifizier- und Einspritzzylindern gekoppelten Ar­ beitsschritte der Plastifizierung von Kunststoffschmelze und deren anschließendes Einspritzen in einen oder mehrere Form­ hohlräume einschließlich der Erzeugung des erforderlichen Nach­ drucks verfahrenstechnisch voneinander getrennt werden. Zu diesem Zweck sind daher in der Vergangenheit bereits eine Vielzahl von Vorschlägen unterbreitet worden, beispielsweise in den Druckschriften FR 1 140 316, DE 11 42 229 B und DE 39 32 416 C2, die im Prinzip stets darauf hinauslaufen, einen oder mehrere Plastifizierzylinder bekannter Art allein mit je einem - jetzt kontinuierlich oder auch mit kurzfristigen Unterbre­ chungen oder Drehzahlabsenkungen arbeitenden - Rotationsantrieb zu versehen und die jeweils entstehende plastifizierte Kunststoffschmelze über einen Zwischenspeicher variablen Volu­ mens oder auch direkt in einen speziellen - nur mit einem Translationsantrieb versehenen - Spritzzylinder zu überführen, wobei gegebenenfalls mehrere Kunststoffschmelzen in einem Spritzzylinder schichtweise angesammelt werden, bevor der Spritzkolben dann in einem Zug den gesamten Vorrat an Kunst­ stoffschmelze(n) einschließlich des Nachdruckpuffers in jeden zu befüllenden Formhohlraum treibt. Derartige Spritzgießmaschi­ nen weisen damit aber einen gänzlich anderen konstruktiven Auf­ bau auf als die anfänglich besprochenen, mit kombinierten Pla­ stifizier- und Einspritzzylindern bekannter Art arbeitenden Kunststoff-Spritzgießmaschinen. Sie haben insbesondere in der Mehrzahl aller Fälle bei gleicher Leistung einen höheren Platz­ bedarf als die mit kombinierten Plastifizier- und Einspritzzy­ lindern arbeitenden Spritzgießmaschinen und sind mit diesen in­ soweit nicht vergleichbar, als die jeweilige Gesamtanordnung einer Plastifizier- und Einspritzeinheit an einer vorhandenen Spritzgießmaschine nicht ohne erheblichen Aufwand ausgetauscht oder nachgerüstet werden kann - abgesehen davon, daß die totale apparative Trennung von Plastifizieren und Einspritzen zumin­ dest in vielen Fällen gar nicht erforderlich ist und eine ganze Zahl zusätzlicher Konstruktionselemente verlangt, was seiner­ seits wieder sehr hohe Anforderungen an die qualitative Abstim­ mung aller dieser Bauteile stellt und damit einen erheblichen zusätzlichen Kostenfaktor darstellt.

Eine andere - zumindest den Platzbedarf verringernde - Möglich­ keit zur Trennung von Nachdruckerzeugung und Plastifizierung ist in der Druckschrift DE 42 21 423 A1 offenbart, indem dort entweder in den einem Plastifizier- und Einspritzzylinder bekannter Art nachgeschalteten Düsenkopf sowohl eine Absperrvor­ richtung in Form eines quer zur Flußrichtung verschiebbaren und mit einer radialen Bohrung versehenen Kolbens als auch ein zu­ sätzlicher Speicherraum variablen Volumens in Form einer in Längsrichtung des Schmelzeflusses angeordneten Kolben-Zylinder- Anordnung integriert ist oder die vorgenannte Absperrvorrich­ tung weiterhin Bestandteil des Düsenkopfes ist und der zusätz­ liche Speicherraum in Form einer oder mehrerer parallel ange­ ordneter und jeweils einer oder einer Gruppe von mehreren in der Form angeordneten Kavitäten zugeordneter Kolben-Zylinder- Anordnungen im Heißkanalbereich des Spritzgießwerkzeugs instal­ liert ist. Dabei erfordert selbst die für einen Austausch oder eine Nachrüstung einfachste der in Rede stehenden Ausführungs­ formen, nämlich diejenige, bei der Absperrvorrichtung und zu­ sätzlicher Speicherraum im Düsenkopf integriert sind, eine Weg­ führung des Schmelzeflusses mit mindestens drei Abknickungen, da sich nur so erreichen läßt, daß die Kunststoffschmelze am oberen Ende des vom Kolben maximal freigebbaren Zylinderraumes in diesen oder in eine zusätzlich vorgesehene, in Längsrichtung des Zylinders verlaufende nutartige Vertiefung in der Zylinder­ wand eintreten und nach Durchströmen des Zylinderraumes und/oder - je nach Kolbenstellung - der nutartigen Vertiefung in den mit der Längsachse des Plastifizier- und Einspritzzylin­ ders fluchtenden Düsenkanal fließen kann, wenn die Kolben-Zy­ linder-Anordnung vom Außenraum des Düsenkopfes aus betätigbar sein soll. Jede Abknickung bedeutet aber eine Beeinträchtigung des Schmelzeflusses - insbesondere in dem offenbarten Fall, daß die Schmelze bei vorgeschobenem Kolben aus dem Verbindungskanal zwischen Absperrvorrichtung und zusätzlichem Speicherraum in die nutartige Vertiefung übergehen muß, was zweifellos nicht ohne erhebliche Querschnittsänderung des Schmelzflusses erfol­ gen kann. Darüber hinaus wird in der in Rede stehenden Druck­ schrift gefordert, daß der Durchmesser des Kolbens jeder Kolben-Zylinder-Anordnung möglichst klein und damit seine Weglänge im zugehörigen Zylinder möglichst groß sein soll, um die eigentliche Aufgabe des erfindungsgemäßen Gegenstandes, nämlich die Steuerung der Einspritzgeschwindigkeit insbesondere während des Einspritzvorganges, mit ausreichender Genauigkeit erfüllen zu können. Unter Berücksichtigung der Tatsachen, daß bei der vorgeschlagenen Konstruktion des in Rede stehenden Aus­ führungsbeispiels - alle übrigen erfordern von vornherein einen für eine nachrüstbare separate Nachdruckerzeugung unzumutbaren Aufwand zur Neukonstruktion des jeweiligen Spritzgießwerkzeugs, insbesondere dann, wenn das heutzutage übliche Mehrkomponenten- Spritzgießen angewendet werden soll - der Zylinder in jedem Falle mehr als die doppelte Länge des gemäß vorstehender Aus­ führungen langen und dünnen Kolbens aufweisen muß und die Betä­ tigung der Kolben-Zylinder-Anordnung mittels einer in deren Verlängerung angeordneten und mittels einer mindestens der ma­ ximalen Weglänge des Kolbens in der vorgenannten Anordnung an­ gepaßten Kolbenstange mit dieser verbundenen weiteren hydrauli­ schen Kolben-Zylinder-Anordnung erfolgen soll, ergibt sich dann ein für eine reine Nachdruckerzeugung sehr aufwendiges und sowohl im Betrieb als auch bei der Wartung wegen seiner langen und dünnen und damit weit vom zugehörigen Plastifizier- und Einspritzzylinder abstehenden Gestalt äußerst gefährdetes und gefährliches Zusatzelement, das obendrein auch noch eine für eine reine Nachdruckerzeugung - die für die Mehrzahl der in Rede stehenden Produktionsprozesse üblicherweise ausreichend ist - erheblich überdimensionierte Programmsteuerung erfordert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels derer jede mit einem herkömmlichen kombinierten Plastifizier- und Ein­ spritzzylinder bestückte Kunststoff-Spritzgießmaschine auf ein­ fache und kostengünstige Weise bei möglichst geringem zusätzli­ chen Raumbedarf in die Lage versetzt wird, den zum Einspritzen der einzigen oder - im Falle einer Mehrkomponenten-Spritzgieß­ maschine - letzten Kunststoffschmelze verwendeten Plastifizier- und Einspritzzylinder in jedem Falle bereits dann wieder zum Plastifizieren einer neuen Charge von Kunststoffschmelze ein­ setzen zu können, wenn die vollständige Füllung jedes Formhohl­ raumes unter Einspritzdruck erreicht ist, und die Erzeugung des Nachdrucks unabhängig von diesem Plastifiziervorgang durch­ zuführen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit der Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 1.

Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß Massespei­ cher und Absperrvorrichtung in einem zwischen formseitigem Ende des Plastifizier- und Einspritzzylinders und Düse einsetzbaren Gehäuse aus einem Verschlußstück und einem Speicherblock ange­ ordnet sind, wobei das Verschlußstück eine geradlinige Verlän­ gerung des Ausgangskanals des Plastifizier- und und Einspritz­ zylinders und die diese sperrende oder freigebende Absperrvor­ richtung und der Speicherblock einen die Verlängerung geradli­ nig bis zum Eingangskanal der Düse weiterführenden Durchgangs­ kanal und mindestens eine Kolben-Zyliner-Anordnung aufweist, deren Längsachse diejenige des Durchgangskanals rechtwinklig schneidet, deren Kolben mit seiner dem Durchgangskanal zuge­ wandten Kolbenfläche in der dem Durchgangskanal nächstgelegenen Endstellung mittels einer Nut einen Teil der Wand dieses Durch­ gangskanals ausbildet, so daß er dessen Längsachse weder schneidet noch berührt, und an seinem anderen Kolbenende mit einem unter Druck stehenden fluiden Medium beaufschlagbar ist und die bei einer von der Längsachse des Durchgangskanals weggerichteten Bewegung des Kolbens das veränderbare Volumen des Massespeichers ausbildet, weil eine solche Anordnung auf einfache Weise gestattet, einerseits bereits vor und/oder wäh­ rend des Einspritzens der zuletzt einzubringenden Kunststoff­ schmelze einen Teil davon in einem speziellen Massespeicher, der stets mit einem zwischen formseitigem Ende und Düse des Plastifizier- und Einspritzzylinders verlaufenden Durchgangs­ kanal unmittelbar verbunden ist und in dessen unmittelbarer Um­ gebung ein veränderbares Volumen zur Aufnahme und Abgabe von zeitweise nicht am Einspritzvorgang beteiligter Kunststoff­ schmelze aufweist, als Vorrat zu sammeln und bereit zu halten und andererseits nach dem Schließen der Absperrvorrichtung den bevorrateten Teil der Kunststoffschmelze durch eine willkürli­ che Verminderung seines Volumens zur Erzeugung des erforderli­ chen Nachdrucks in dem oder den über die Düse mit ihm verbun­ denen Formhohlräumen zu verwenden. Der Plastifizier- und Einspritzzylinder kann dann vorteilhafterweise bereits während der Erzeugung des Nachdrucks mit der Plastifizierung einer neuen Charge von Kunststoffschmelze beginnen und nach dem Ende der Nachdruckphase entweder bei weiterhin geschlossener Ab­ sperrvorrichtung die Plastifizierung bis zum nächsten Ein­ spritzzyklus fortsetzen oder aber bei dann zu einem vorgegebe­ nen Zeitpunkt wieder geöffneter Absperrvorrichtung das nach der Nachdruckphase im Massespeicher verbliebene Restvolumen von Kunststoffschmelze zur Vermeidung von unerwünschten Ablagerun­ gen in seinen Schnekkenvorraum aufnehmen und in die neue Charge von Kunststoffschmelze integrieren und/oder den Massespeicher bereits vor dem nächsten Einspritzzyklus erneut teilweise oder ganz mit Kunststoffschmelze füllen. Letzteres erweist sich ins­ besondere dann als vorteilhaft, wenn eine vorhandene Spritz­ gießmaschine zur Herstellung von Kunststoffartikeln verwendet werden soll, deren Masse die ursprüngliche Kapazität der Spritzgießmaschine soweit überschreitet, daß dieser Überschuß durch das zusätzliche Hubvolumen des Massespeichers sicher kom­ pensiert werden kann.

Weiterhin wird im vorliegenden Fall mit Konstruktionselementen bekannter Art sichergestellt, daß eine eindeutige Füllung und Entleerung des Massespeichers mit bzw. von der jeweiligen Kunststoffschmelze erfolgt, und zwar ohne nachteilige Beein­ flussung des Einspritzvorganges - unabhängig davon, ob dieser gleichzeitig mit oder auch erst nach dem Abschluß der Füllung des Massespeichers erfolgt. Darüber hinaus gestattet diese Kon­ struktion eine sehr kompakte, raumsparende und gut handhabbare Gestaltung der vorliegenden Vorrichtung, mit der im übrigen in verschiedenen Versuchen eine Verkürzung der üblichen Zykluszeit von mindestens 10% erreicht wurde, was bei der bekannten Spritzgießtechnik in jedem Falle einen erheblichen wirtschaft­ lichen Vorteil darstellt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung liegt auch dann vor, wenn mehrere Kolben-Zylinder-Anordnungen sternförmig um die Längsachse des Durchgangskanals angeordnet sind, da damit eine weitere Kompaktierung der Vorrichtung bei gleicher Leistungsfähigkeit und eine Vergleichmäßigung des Schmelzeflusses in den und aus dem Massespeicher erzielt wird. Diese Vorteile werden in vielen Fällen vorteilhafterweise auch bereits erreicht, wenn allein zwei Kolben-Zylinder-Anordnungen symmetrisch zur Längsachse des Durchgangskanals angeordnet sind.

Als vorteilhaft erweist sich auch eine Ausführungsform der in Rede stehenden Vorrichtung, bei der die zwei Kolben-Zylinder- Anordnungen relativ zur Längsachse des Durchgangskanals symme­ trisch auf- und zufahrbar sind, weil damit sowohl ein ungestör­ tes und gleichmäßiges Füllen des Massespeichers als auch eine sehr gleichmäßige Beaufschlagung des oder der Formhohlräume mit dem erforderlichen Nachdruck und - sofern erwünscht und vorge­ nommen - ein eindeutiges Zurückdrücken von Restvolumen der Kunststoffschmelze in den Schneckenvorraum des Plastifizier- und Einspritzzylinders erreichbar ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung liegt auch dann vor, wenn das der Längsachse des Durchgangskanals abgewandte Ende jedes Kolbens als ein- oder beidseitig mit einem fluiden Medium beaufschlagbare Kolben­ platte ausgebildet ist, da sich mit einer derartigen Anordnung eine Druckverstärkung in der Weise erzielen läßt, daß der Druck des fluiden Mediums in seinem - hier nicht explizit darge­ stellten, da bekannten - Versorgungskreislauf deutlich unter­ halb des erforderlichen Nachdrucks gehalten werden kann, was u. a. die Gefahr von Verletzungen des Bedienungspersonals oder Beschädigungen an der Spritzgießmaschine bei ungewollten Lecka­ gen dieses Versorgungskreislaufs merklich reduziert. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn vorteilhafterweise als fluides Me­ dium eine Hydraulikflüssigkeit bekannter Art verwendet wird, die gegenüber einem pneumatischen Medium vor allem den Vorteil der Inkompressibilität und damit eine eindeutige Steuer- und Regelbarkeit aufweist.

Als vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung erweist sich auch eine solche, bei der die Absperrvorrichtung als zwischen formseitigem Ende des Plastifizier- und Einspritzzylinders und Massespeicher angeordnete mechanische Verriege­ lung der Verlängerung des Ausgangskanals des Plastifizier- und Einspritzzylinders ausgebildet ist, da es sich dabei um be­ währte und bekannte Konstruktionselemente handelt, insbesondere dann, wenn außerdem die mechanische Verriegelung ein ein- und ausfahrbarer Bolzen mit einer der Verlängerung des Ausgangska­ nals des Plastifizier- und Einspritzzylinders angepaßten Quer­ bohrung ist, der mittels eines Paares von um eine ortsfest zum Plastifizier- und Einspritzzylinder angeordnete Drehachse ver­ schwenkbaren Halteplatten sowohl betätigt als auch richtungs­ stabil gehalten wird und darüber hinaus die Halteplatten mit­ tels pneumatischer, hydraulischer, elektromagnetischer oder elektromechanischer Einrichtungen bekannter Art verschwenkbar sind.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt, wobei das zugrundeliegende Ver­ fahren im Rahmen der Figurenbeschreibung ebenfalls noch einmal im Detail offenbart wird.

Es zeigen:

Fig. 1 Senkrechter Schnitt durch die Längsachse des vorderen Teils eines Plastifizier- und Einspritzzylinders be­ kannter Art und dessen Düse mit zwischengeschaltetem Massespeicher gemäß der vorliegenden Erfindung in schematischer und teilweise durchbrochener Darstel­ lung.

Fig. 2 Schnitt A-A der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab - ebenfalls in schematischer und teilweise durchbroche­ ner Darstellung.

Fig. 3 Der Fig. 1 entsprechende Darstellung zu einem anderen Zeitpunkt eines Spritzgießzyklus der dargestellten Vorrichtung.

Fig. 4 Schnitt B-B der Fig. 3 in vergrößertem Maßstab so­ wie in schematischer und teilweise durchbrochener Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch die Längsachse des vorderen Teils eines Plastifizier- und Einspritzzylinders 1 bekannter Art und dessen Düse 2 mit einem zwischengeschalteten Massespeicher 3 gemäß der vorliegenden Erfindung in schemati­ scher und teilweise durchbrochener Darstellung, wobei der Pla­ stifizier- und Einspritzzylinder 1 in üblicher Weise in seinem Gehäuse 4 eine Plastifizierschnecke 5 aufweist, deren Schnec­ kenspitze 6 in Verbindung mit einer Rückströmsperre 7 bekannter Art bei einer - hier durch den symbolischen Pfeil 8 charakteri­ sierten - Vorwärtsbewegung der Plastifizierschnecke 5 als Kol­ benfläche des Einspritzzylinders dient. In Abwandlung der Pla­ stifizier- und Einspritzzylinder bekannter Art trägt die hier dargestellte vordere Abschlußplatte 9 des Gehäuses 4, die in bekannter Weise zumindest einen Teil des Schneckenvorraums 10 und den - meist um die Längsachse des Plastifizier- und Ein­ spritzzylinders 1 verlaufenden - Ausgangskanal 11 einschließt und üblicherweise mit hier nicht explizit dargestellten - da bekannten - Schraubverbindungen und Dichtungselementen in das Gehäuse 4 integriert ist, an ihrem dem hier ebenfalls nicht ex­ plizit dargestellten Formwerkzeug der Spritzgießmaschine zuge­ wandten Ende nicht die Düse 2 als Abschluß des Ausgangskanals 11, sondern zunächst ein Verschlußstück 12, das seinerseits einen den Massespeicher 3 umschließenden und an seiner dem Formwerkzeug zugewandten Seite mit der Düse 2 bestückten Speicherblock 13 trägt. Das Verschlußstück 12 und der Speicher­ block 13 weisen eine - vorzugsweise geradlinige - Verlängerung 14 des Ausgangskanals 11 auf und sind ebenfalls mit hier nicht explizit dargestellten - da bekannten - Schraubverbindungen und Dichtungselementen an der vorderen Abschlußplatte 9 bzw. unter­ einander befestigt. Dabei bildet die Verlängerung 14 des Aus­ gangskanals 11 im Bereich des Massespeichers 3 innerhalb des Speicherblocks 13 einen stets verfügbaren Durchgangskanal 15 durch den Massespeicher 3 aus, der den Ausgangskanal 11 bzw. dessen Verlängerung 14 mit dem Eingangskanal 16 der Düse 2 verbindet, wobei der gesamte Kanalzug vom Ausgang des Schnecken­ vorraums 10 bis zum Eingangskanal 16 der Düse 2 im dargestell­ ten - aber nicht zwangsläufigen - Fall als mit einem konstanten Querschnitt versehen gezeichnet ist. Dies kann bei Bedarf selbstverständlich auch anders ausgeführt werden.

Das Verschlußstück 12 ist mit einer mechanischen Absperrvor­ richtung, im vorliegenden Fall mit einem rechtwinklig zur Verlängerung 14 in einem Verschlußbolzenkanal 17 verschiebbaren Verschlußbolzen 18, der mittels einer Querbohrung 19 die Verlängerung 14 ergänzt oder - in verschobener Stellung - un­ terbricht, versehen. Zur Steuerung der Bewegung des Verschluß­ bolzens 18 dient hier eine Anordnung aus einer oder - vorzugs­ weise - zwei parallelen Halteplatten 20, die um eine ortsfest zum Verschlußstück 12 angeordnete Drehachse 21 verschwenkbar ist/sind und gleichzeitig eine Rotationsbewegung des Verschluß­ bolzens 18 um seine eigene Längsachse verhindern, wobei der hier nicht explizit dargestellte Antriebsmechanismus bekannter Art in einer in jeder Halteplatte 20 angeordneten Bohrung 47 angreift. Der Antriebsmechanismus der Halteplatte(n) 20 kann in üblicher Weise pneumatischer, hydraulischer, elektromagneti­ scher oder elektromechanischer Art sein; der Verschlußbolzen 18 kann selbstverständlich auch durch jedes andere Schließelement gleichwirkender Art, insbesondere bekannte Klappen-, Dreh- oder Ventilanordnungen, ersetzt werden.

Der Speicherblock 13 enthält in erster Linie einen Massespei­ cher 3 mit variablem Volumen, der jedoch stets den Durchgangs­ kanal 15 freigibt und der im dargestellten - aber nicht zwangs­ läufigen - Fall von zwei symmetrisch zur Längsachse des Plasti­ fizier- und Einspritzzylinders 1 und gleichzeitig zur hier vor­ liegenden Bildebene arbeitenden Kolben-Zylinder-Anordnungen ge­ bildet wird. Der Aufbau dieser Kolben-Zylinder-Anordnungen ist im Detail in den Fig. 2 und 4 dargestellt. Hier sind nur die dem Durchgangskanal 15 zugewandte Endfläche des einen Kolbens 27 und die diesen an seinem anderen Ende abschließende und hier nur strichliniert gezeichnete Kolbenplatte 29 erkennbar. Der Speicherblock 13 kann außerdem mit Meßfühlern für diverse Prozeßparameter, beispielsweise einem Temperaturfühler 22, und/oder mit Temperaturstabilisatoren, beispielsweise Heizpa­ tronen 23, versehen sein, wobei deren Zahl und Art selbstver­ ständlich nicht auf die hier und in den übrigen Figuren darge­ stellte Anordnung beschränkt ist.

Die Fig. 2 zeigt den Schnitt A-A aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und ebenfalls in schematischer und teilweise durchbro­ chener Darstellung. Dabei erzeugt der Speicherblock 13 mit sei­ nem mehrteiligen, durch hier nicht explizit dargestellte Schraubverbindungen und Dichtungselemente bekannter Art und An­ ordnung zusammengefügten Gehäuse 24 insbesondere zwei recht­ winklig und symmetrisch zum Durchgangskanal 15 angeordnete Zy­ linder 25, 26, die hier - allerdings nicht zwangsläufig - als Stufenzylinder ausgeführt sind, in denen je ein entsprechend der Gestaltung der Zylinder 25, 26 als Stufenkolben ausgebilde­ ter Kolben 27, 28 angeordnet ist, der an seinem jeweils dem Durchgangskanal 15 abgewandten Ende eine Kolbenplatte 29, 30 aufweist.

Die dem Durchgangskanal 15 abgewandte Seite der jeweiligen Kol­ benplatte 29, 30 wird zum Erzeugen des Nachdrucks und/oder zum Rücktreiben von Schmelzeresten in den Schneckenvorraum 10 durch die Zuführungskanäle 31, 32 mit unter vorgegebenem Druck ste­ hender Hydraulikflüssigkeit bekannter Art beaufschlagt - wie es durch die symbolischen Pfeile 33, 34 angezeigt wird; die entge­ gengesetzte Bewegung der Kolben 27, 28 wird durch aus dem Durchgangskanal 15 in den Massespeicher 3, der aus den dem Durchgangskanal 15 zugewandten Endbereichen der Zylinder 25, 26 gebildet wird, einströmende Kunststoffschmelze bewirkt, wobei die zuvor eingeströmte Hydraulikflüssigkeit von den Kolbenplat­ ten 29, 30 durch die zwischenzeitlich geöffneten Abfüh­ rungskanäle 35, 36 in einen hier nicht explizit dargestellten Tank einer vorzugsweise als Kreislaufsystem ausgebildeten Ver­ sorgungseinrichtung für Hydraulikflüssigkeit zurückgedrückt wird - wie es durch die symbolischen Pfeile 37, 38 angezeigt wird.

Die dem Durchgangskanal 15 zugewandten - hier einen kleineren Querschnitt als die Kolbenplatten 29, 30 aufweisenden - Endflä­ chen der Kolben 27, 28 weisen je eine - vorzugsweise mit halb­ rundem Querschnitt versehene - Nut 39, 40 zur Ausbildung des Durchgangskanals 15 auf, deren Richtungsstabilität gegenüber der Längsachse des Plastifizier- und Einspritzzylinders 1 durch kraftschlüssig mit den Kolbenplatten 29, 30 verbundene Füh­ rungsbolzen 41, 42 sichergestellt wird, die in einem parallel zur Längsachse der Kolben 27, 28 ausgerichteten Führungskanal 43 im Gehäuse 24 verschiebbar gehalten werden.

Die dem Durchgangskanal 15 zugewandten Seiten der Kolbenplatten 29, 30 grenzen hier jeweils an einen Teilbereich der Zylinder 25, 26, der über Öffnungen 45, 46 mit der Atmosphäre verbunden ist, die gleichzeitig als definierte Abflußöffnungen für Hydraulikflüssigkeit dienen können, falls diesbezüglich eine Leckage innerhalb des Gehäuses 24 auftritt. Selbstverständlich können diese Öffnungen 45, 46 auch anders gestaltet werden, bei­ spielsweise als mit einer Belüftungsschraube versehene Gewin­ debohrungen oder - in Verbindung mit weiteren Öffnungen - als Zuführungs- und/oder Abführungsöffnungen für Hydraulikflüssig­ keit, sofern eine zweiseitige Beaufschlagung der Kolbenplatten 29, 30 mit einer solchen erwünscht ist.

Im übrigen betreffen alle mit bereits in Fig. 1 verwendeten Be­ zugszeichen versehenen Elemente der Fig. 2 dieselben Elemente wie dort. Das gilt im weiteren dann auch für Elemente der Fig. 3 und 4 hinsichtlich der schon in den jeweils vorher beschrie­ benen Figuren dargestellten Elemente.

Die vorbeschriebene Anordnung gemäß Fig. 2 kann selbstverständ­ lich auch mit mehr oder weniger als den dargestellten zwei sym­ metrischen Kolben-Zylinder-Anordnungen verwirklicht werden, beispielsweise einer einzigen, den Durchgangskanal einseitig berührenden Kolben-Zylinder-Anordnung oder mehr als zwei, den Durchgangskanal sternförmig umgebenden Kolben-Zylinder-Anord­ nungen. Dabei kann bei Bedarf auch sowohl auf den symmetrischen Aufbau als auch auf den symmetrischen Betrieb verzichtet werden - auch wenn sich dies bisher als durchaus vorteilhaft erwiesen hat. Ebenso können statt der beschriebenen Stufenkolben selbst­ verständlich auch anders geformte, beispielsweise einfach zy­ linderförmige oder sonstwie prismatische Kolben verwendet wer­ den, aber auch andere als die im Detail beschriebenen hydrauli­ schen Antriebe, beispielsweise pneumatische oder elektrische in Verbindung mit Zahnstangen- oder Spindelantrieben. Ebenso ist es selbstverständlich möglich, statt eines Paares von Führungs­ bolzen deren mehrere zu verwenden oder auch jedem Führungsbol­ zen einen eigenen Führungskanal zuzuordnen, der unabhängig von anderen Führungskanälen dort angebracht wird, wo es aus konstruktiven Gründen günstig ist.

Die Fig. 1 und 2 stellen den Zustand einer Spritzgießmaschine mit einem erfindungsgemäßen Massespeicher 3 zu dem Zeitpunkt dar, in dem der oder die Formhohlräume der Spritzgießmaschine mittels des Plastifizier- und Einspritzzylinders 1 gerade voll­ ständig gefüllt ist/sind und die Erzeugung des erforderlichen Nachdrucks unmittelbar bevorsteht. Der Plastifizier- und Ein­ spritzzylinder 1 beendet seine Vorwärtsbewegung gemäß des sym­ bolischen Pfeils 8, der Massespeicher 3 weist sein größtmögli­ ches - mit nicht explizit dargestellter Kunststoffschmelze ge­ fülltes - Volumen auf, der Verschlußbolzen 18 der Absperrvor­ richtung im Verschlußstück 12 befindet sich in einer Position, in der die Verlängerung 14 des Ausgangskanals 11 noch freige­ geben ist.

Dagegen zeigt die Fig. 3 dieselben Elemente wie die Fig. 1, je­ doch zu einem Zeitpunkt, in dem der Verschlußbolzen 18 der Ab­ sperrvorrichtung im Verschlußstück 12 gerade in eine Position gebracht worden ist, in der die Verlängerung 14 des Ausgangska­ nals 11 gesperrt ist, so daß einerseits der Massespeicher 3 durch Beaufschlagung der Kolbenplatten 29, 30 mit Hydraulik­ flüssigkeit gemäß der symbolischen Pfeile 33, 34 in Fig. 2 und damit eine Verminderung seines Volumens den erforderlichen Nachdruck erzeugen und andererseits der Plastifizier- und Ein­ spritzzylinder 1 bereits gleichzeitig die Plastifizierung einer neuen Charge von Kunststoffschmelze aufnehmen kann - wie es durch den symbolischen Pfeil 44 für die Rückwärtsbewegung des Plastifizier- und Einspritzzylinders charakterisiert wird.

Die Fig. 4 zeigt demgegenüber dieselben Elemente wie die Fig. 2, jedoch zu einem noch späteren Zeitpunkt, in dem einerseits die Erzeugung des Nachdrucks durch die Volumenverminderung des Massespeichers 3 auf jeden Fall abgeschlossen und ein gegebenenfalls verbliebenes Restvolumen des Massespeichers 3 bei zwischenzeitlich wieder geöffneter Absperrvorrichtung im Verschlußstück 12 in den Schneckenvorraum 10 der Fig. 3 zurückgeführt worden ist, so daß ein erneutes Füllen des Massespeichers 3 einsetzen kann - gegebenenfalls auch schon vor dem Einsetzen einer neuen Einspritzphase.

Das vorliegende Patentbegehren bezieht sich selbstverständlich nicht allein auf die vorstehend explizit dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele und -formen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zu seiner Durchführung geeigneten Vorrichtung, sondern auf alle Verfahren und Vorrichtungen, die von dem Schutzbereich der Patentansprüche 1 und 6 erfaßt werden.

Bezugszeichenliste

1

Plastifizier- und Einspritzzylinder

2

Düse

3

Massespeicher

4

Gehäuse des Plastifizier- und Einspritzzylinders

5

Plastifizierschnecke

6

Schneckenspitze

7

Rückströmsperre

8

symbolischer Pfeil für die Vorwärtsbewegung der Plastifizierschnecke

9

vordere Abschlußplatte des Plastifizier- und Ein­ spritzzylinders

10

Schneckenvorraum

11

Ausgangskanal

12

Verschlußstück

13

Speicherblock

14

Verlängerung des Ausgangskanals

15

Durchgangskanal

16

Eingangskanal der Düse

17

Verschlußbolzenkanal

18

Verschlußbolzen

19

Querbohrung

20

Halteplatten

21

Drehachse

22

Temperaturfühler

23

Heizpatronen

24

Gehäuse des Speicherblocks

25

,

26

Zylinder

27

,

28

Kolben

29

,

30

Kolbenplatten

31

,

32

Zuführungskanäle

33

,

34

symbolische Pfeile für die Zuführung von Hydrau­ likflüssigkeit

35

,

36

Abführungskanäle

37

,

38

symbolische Pfeile für die Abführung von Hydrau­ likflüssigkeit

39

,

40

Nuten zur Ausbildung des Durchgangskanals

41

,

42

Führungsbolzen

43

Führungskanal

44

symbolischer Pfeil für die Rückwärtsbewegung des Plastifizier- und Einspritzzylinders

45

,

46

Öffnungen

47

Bohrung

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Nachdruck in Kunststoff- Spritzgießmaschinen, in deren mindestens einen in einem mindestens zweiteiligen Werkzeug angeordneten Formhohlraum von mindestens einem Plastifizier- und Einspritzzylinder bekannter Art über einen oder mehrere Angußkanäle, deren jeweilige Eingangsöffnung zur Anlage einer am formseitigen Ende jedes Plastifizier- und Einspritzzylinders angeordne­ ten Düse dient, mindestens eine plastifizierte Kunststoff­ schmelze derart eingebracht wird, daß ein ein- oder mehr­ komponentiger formstabiler Kunststoffkörper mit ungestör­ ter Oberfläche und ohne ungewollte Hohlräume entsteht, wo­ bei zwischen formseitigem Ende und Düse mindestens des die zuletzt einzubringende Kunststoffschmelze erzeugenden Pla­ stifizier- und Einspritzzylinders ein Massespeicher mit veränderbarem Volumen und einer willkürlich betätigbaren Absperrvorrichtung gegenüber dem Plastifizier- und Ein­ spritzzylinder angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß Massespeicher (3) und Absperrvorrichtung (17, 18, 19, 20) in einem zwischen formseitigem Ende des Plastifizier- und Einspritzzylinders (1, 9) und Düse (2) einsetzbaren Gehäuse aus einem Verschlußstück (12) und einem Speicherblock (13) angeordnet sind, wobei das Verschlußstück (12) eine gerad­ linige Verlängerung (14) des Ausgangskanals (11) des Pla­ stifizier- und Einspritzzylinders (1, 9) und die diese sperrende oder freigebende Absperrvorrichtung (17, 18, 19, 20) und der Speicherblock (13) einen die Verlängerung (14) geradlinig bis zum Eingangskanal (16) der Düse (2) weiter­ führenden Durchgangskanal (15) und mindestens eine Kolben- Zylinder-Anordnung (25, 27; 26, 28) aufweist, deren Längs­ achse diejenige des Durchgangskanals (15) rechtwinklig schneidet, deren Kolben (27, 28) mit seiner dem Durchgangs­ kanal (15) zugewandten Kolbenfläche in der dem Durchgangs­ kanal (15) nächstgelegenen Endstellung mittels einer Nut (39, 40) einen Teil der Wand des Durchgangskanals (15) aus­ bildet, so daß er dessen Längsachse weder schneidet noch berührt, und an seinem anderen Kolbenende mit einem unter Druck stehenden fluiden Medium beaufschlagbar ist und die bei einer von der Längsachse des Durchgangskanals (15) weggerichteten Bewegung des Kolbens (27, 28) das veränder­ bare Volumen des Massespeichers (3) ausbildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kolben-Zylinder-Anordnungen (25, 27; 26, 28) sternförmig um die Längsachse des Durchgangskanals (15) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kolben-Zylinder-Anordnungen (25, 27; 26, 28) sym­ metrisch zur Längsachse des Durchgangskanals (15) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Kolben-Zylinder-Anordnungen (25, 27; 26, 28) re­ lativ zur Längsachse des Durchgangskanals (15) symmetrisch auf- und zufahrbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das der Längsachse des Durchgangskanals (15) abgewandte Ende jedes Kolbens (27, 28) als ein- oder beidseitig mit einem fluiden Medium beaufschlagbare Kolbenplatte (29, 30) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als fluides Medium eine Hydraulikflüssigkeit bekannter Art verwendet wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrvorrichtung (17, 18, 19, 20) als zwischen formseitigem Ende des Plastifizier- und Einspritzzylinders (1) und Massespeicher (3) angeordnete mechanische Verrie­ gelung (17, 18) der Verlängerung (14) des Ausgangskanals (11) des Plastifizier- und Einspritzzylinders (1) ausge­ bildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verriegelung (17, 18) ein ein- und aus­ fahrbarer Bolzen (18) mit einer der Verlängerung (14) des Ausgangskanals (11) des Plastifizier- und Einspritzzylin­ ders (1) angepaßten Querbohrung (19) ist, der mittels ei­ nes Paares von um eine ortsfest zum Plastifizier- und Einspritzzylinder (1) angeordnete Drehachse (21) ver­ schwenkbaren Halteplatten (20) sowohl betätigt als auch richtungsstabil gehalten wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatten (20) mittels pneumatischer, hydrauli­ scher, elektromagnetischer oder elektromechanischer Ein­ richtungen bekannter Art verschwenkbar sind.