DE4013538A1

DE4013538A1 - Temperiereinrichtung an einer kunststoffe verarbeitenden maschine

Info

Publication number: DE4013538A1
Application number: DE4013538A
Authority: DE
Inventors: Karl Hehl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-05-05
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1990-11-08

Description

Die Erfindung betrifft eine Temperiereinrichtung an einer Kunststoffe verarbeitenden Maschine entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Unter "Temperiereinrichtung" im Sinne des Oberbegriffes wird eine Einrichtung verstanden, die befähigt ist, dem Plastifizierzylinder eine derartige Menge an Wärme zeitgerecht zuzuführen oder zu entziehen, daß die nach dem Arbeitsprogramm der Maschine erforderlichen Temperaturen laufend realisiert werden.

Unter dem Begriff "rohrartiges Temperierelement" wird ein Energie zuführendes oder ein Energie entziehendes Element gleichermaßen verstanden. Im ersten Falle handelt es sich um ein durch Biegen verformtes Widerstandsheizrohr, in welchem wenigstens ein Widerstandsdraht mittels eines elektrisch isolierenden, jedoch gut wärmeleitenden Pulvers (z.B. Silicat-Pulver) etwa zentrisch einge bettet ist. Im zweiten Falle handelt es sich um ein metallenes Rohr, das für den Durchfluß eines flüssigen Kühlmediums geeignet ist.

Bei einer bekannten Temperiereinrichtung dieser Art (US-PS 33 17 958) sind in jeder Temperierschale zwei radial gegeneinander versetzte Temperierelemente enthalten, von welchen das eine ein rohrartiges Heizelement und das andere ein rohrartiges Kühlelement ist. Beide Temperierelemente ermöglichen die Realisierung der jeweils erforderlichen optimalen Betriebstemperatur in dem zu beheizenden Objekt in einem verhältnismäßig weiten Temperaturbereich. Die Dicke der Temperierschale verhält sich zum Durchmesser des in ihr eingegossenen rohrartigen Heizelementes und des zugehörigen Kühlelementes wie 6 bzw. 3,5 zu 1. Die bekannte Temperierschale weist also eine verhältnismäßig dicke Schalenwandung und somit eine hohe Steifigkeit auf, was eine satte Anlage der Kontaktfläche der Temperierschalen an der Mantelfläche des zu beheizenden zylindrischen Objektes trotz zusätzlicher, die Steifigkeit vermindernder Maßnahmen erschwert. Diesbezüglich sind bei der bekannten Schale Axialnuten vorgesehen, durch welche die Flexibilität jedoch nur im Bereich der Axialnuten selbst erhöht wird, nicht aber im Bereich der sektoralen Abschnitte zwischen den Axialnuten.

Im übrigen ist es bei Kunststoff-Spritzgießmaschinen üblich, die rohrartigen Widerstandsheizelemente unmittelbar auf die Mantelfläche des Plastifizierzylinders aufzupressen (z.B. DE 37 36 612 A1; DE 35 46 415 C2; US-PS 44 79 048).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einer gattungsgemäßen Temperiereinrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 eine Temperiereinrichtung zu schaffen, die bei kostengünstiger Fertigung eine raschere Temperierung gewähr leistet. Dies insbesondere dank einer geringen Wandstärke ihrer relativ flexiblen Temperierschalen und einer dadurch erzielbaren intensiveren Kontaktierung.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Bei einer solchen Lösung liegt der Quotient Schalendicke/ Durchmesser des Temperierelementes ungefähr bei 2. Die Wandung der Schale ist also etwa nur doppelt so dick wie der Durchmesser des Temperierelementes oder ist sogar dünner.

Eine wesentliche Voraussetzung für die Minimierung der Schalendicke besteht darin, daß das geschmolzene Metall, z.B. Aluminium, im Druckgußverfahren unter sehr hohem Druck bis hin zu 1300 bar und darüber in eine Druckgußform eingespritzt werden kann, in welcher das Temperierelement zwischen den Formhälften absolut sicher festgeklemmt ist. Durch ein solches Festklemmen ist sichergestellt, daß das Temperierelement trotz der starken Beaufschlagung durch das mit hoher Geschwindigkeit einströmende flüssige Metall seine Position nicht verändert. Eine extrem hohe Einspritzgeschwindigkeit ist erforderlich, weil aufgrund des relativ kleinen Formhohlraumes zur Bildung der Schale nur eine geringe Metallmenge erforderlich ist, die wegen der relativ großen inneren Oberfläche des Formhohlraums einer raschen Abkühlung unterliegt. Es ist daher erforderlich, den Einspritzvorgang so zu gestalten, daß er in der Regel in einer Zeitspanne von Sekunden beendet ist. Um in dieser kurzen Zeit den Formhohlraum vollständig zu füllen, ist eine derartige Positionierung des Temperierelementes im Formhohlraum erforderlich, daß das flüssige Metall in den geringen Räumen zwischen den Schleifen des Temperierelementes und den benachbarten Innenwänden des Formhohlraumes hindurchströmen kann, um auch die Räume zwischen den linearen Abschnitten der Schleifen rasch und vollständig zu füllen. Das rasche Füllen des Formhohlraumes dank eines Druckgießverfahrens mit sehr hohen Spritzdrücken ergibt eine Kontaktfläche der Temperierschale von hoher Qualität, d.h. mit einer glatten gut kontaktierenden Kontaktfläche.

Eine Nachbearbeitung der Temperierschale durch ein zeitraubendes Schleifen oder Fräsen erübrigt sich daher in aller Regel.

In der Gußform liegen die offenen Stützflächen des Temperierelementes auf entsprechenden rippenartigen oder zylindrischen Ausformungen der Innenwände der Gußform zur Fixierung auf. Die im Anspruch 1 genannten Aus nehmungen stellen die Negative der genannten Ausformungen dar.

Durch die Minimierung der Wandstärke der Schalen ergibt sich eine wesentliche Einsparung an Gußmetall für die Schalen und somit auch eine dringend erwünschte Herabsetzung des Gewichtes des Plastifi zierzylinders. In der fertigen Temperierschale sind die offenen Stützflächen des Temperierelementes der Athmosphäre ausgesetzt, so daß insbesondere bei Erzeugung hoher Temperaturen, eine erhöhte Neigung zu Korrosionen im Bereich der Stützflächen vorliegen kann. Dieser Nachteil wird durch die erfindungsgemäß erzielten Vorteile weit aufgewogen. Im übrigen werden Korrosionstendenzen, die auf einem eventuellen Potentialgefälle zwischen Schalenmetall und Temperierelement-Metall vorliegen könnten durch eine Weiterbildung entsprechend dem Anspruch 2 vermieden.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung entsprechend dem Anspruch 3 liegen günstige Voraussetzungen für die Herstellung von exakt geformten mäanderartigen Temperierelementen mit mehreren Schleifen mittels eines einfachen Biegeautomaten vor. Es hat sich gezeigt, daß bei einem wärmezuführenden rohrartigen Temperierelement (Widerstandsheizrohr), bei welchem die gebogenen Abschnitte der Schleifen nicht symmetrisch zu einer Ebene liegen, eine bleibende Verformung in vielen Fällen Schwierigkeiten bereitet. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die gebogenen Ab schnitte (13 b) in Anpassung an den Radius des zu beheizenden Objektes zusätzlich senkrecht zu dieser Ebene ausgebogen werden (wie zum Beipsiel beim Widerstandsheizrohr 29 in Fig. 2, 6 der US- Patentschrift 33 17 958). Nach dem zweifachen Biegen der Schleifen im Bereich ihrer gebogenen Abschnitte machen sich nämlich oftmals erhebliche und unterschiedlich starke Rückfederungstendenzen be merkbar. Diese Rückfederungstendenzen führen dazu, daß die line aren Abschnitte der Schleifen von ihrer ursprünglichen Biege- Position abweichen, also z.B. nicht mehr parallel zueinander verlaufen. Solche Rückfederungstendenzen sind bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 3 weitgehend vermieden. Denn die gebogenen Abschnitte sind lediglich in einer Ebene zu biegen, nicht aber in einem weiteren Biegevorgang an den Radius des Plastifizierzylinders anzupassen, welcher weitere Biegevorgang in besonderem Maße Rückfederungstendenzen auslöst. Eine Ausbildung gemäß Anspruch 3 ist daher von Bedeutung, weil die Minimierung der Wandstärke der Temperierschale ein exakt verformtes Temperierelement voraussetzt.

Während bei der gattungsgemäßen Heizeinrichtung die Temperierschalen prinzipiell zwei radial gegeneinander versetzte Temperiersysteme, nämlich ein Heizsystem und ein Kühlsystem aufweisen, ist beim Gegenstand der Erfindung in jeder Schale nur ein einziges Temperierelement vorgesehen, das je nach Bedarf ein Heizelement oder ein Kühlelement ist. Heiz- und Kühlelement weisen zweckmäßigerweise wie die zugehörigen Schalen eine identische Gestaltung auf, was eine rationelle Fertigung und Lagerhaltung erlaubt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1, 2 Den Endabschnitt des Plastifizierzylinder mit Düse in perspektivischer Darstellung und im vertikalen Schnitt durch die Spritzachse,

Fig. 3 die Anordnung gemäß den Fig. 1, 2 in Stirnansicht in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3a einen Ausschnitt aus der Anordnung gemäß Fig. 3,

Fig. 4 einen Schnitt nach 4-4 von Fig. 2 (etwas verkleinert),

Fig. 5 zwei zu einer Manschette zusammengefügte Temperier schalen für den Plastifizierzylinder in Seitenansicht,

Fig. 6 eine Temperierschale gemäß Fig. 5 in Draufsicht,

Fig. 7 die Schale gemäß Fig. 6 bei abgenommenen Spann bändern in vergrößerter Darstellung,

Fig. 7a, 7b einen Schnitt durch die Schale gemäß Fig. 7 nach den Linien 7a-7a und 7b-7b,

Fig. 7c die Schale gemäß Fig. 7 in Seitenansicht,

Fig. 8-10 eine für die Düse bestimmte Temperierschale in Stirn- und Innenansicht sowie in Draufsicht,

Fig. 11 das in eine Schale gemäß den Fig. 8-10 einzugießende Temperierelement,

Fig. 12 eine Variante der Heizeinrichtung in einer Darstellung entsprechend Fig. 2,

Fig. 13-16 die zur Variante gemäß Fig. 12 gehörende Temperier schale bzw. das zu dieser Variante gehörende Temperierelement in einer Darstellung entsprechend den Fig. 8-11,

Fig. 17, 18 zwei Varianten des Temperierelementes in schematisch dargestellten Abwicklungen,

Fig. 19, 20 eine schematisch dargestellte Gußform mit eingeklemmtem Temperierelement in Schnitten, welche den Schnitten 7a-7a und 7b-7b durch die Temperier schale in Fig. 7 entsprechen und

Fig. 21; 22a, 22b Schematas zum Verfahren zur Herstellung der Temperiereinrichtung.

Im zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Temperiereinrichtung am Plastifizierzylinder und an der Düse einer Kunststoff-Spritzgießmaschine dargestellt. Zunächst wird auf die Temperiereinrichtung am Plastifizierzylinder eingegangen: Wesentlicher Bestandteil der Temperiereinrichtung sind aus jeweils zwei Temperierschalen 14 aufgebaute Manschetten, welche den Plastifizierzylinder 10 umschließen. Entsprechend der Länge des Plastifizierzylinders 10 sind mehrere Manschetten auf dem Plastifizierzylinder 10 axial aneinandergereiht. Aus der Zeichnung ist nur die der Düse benachbarte Manschette ersichtlich. Die Schalen 14 weisen als Kontaktfläche 14 g je eine innere Mantelfläche sowie einer zur Kontaktfläche etwa konzentrische äußere Mantelfläche auf. Die beiden Schalen 14 einer Manschette sind mit Hilfe von zwei lösbaren Spannbändern 15 auf die zu temperierende Mantelfläche aufpreßbar. In jeder Schale 14 ist ein einziges Temperierelement eingegossen, das aus einem linearen Rohr derart geformt ist, daß es mehrere Schleifen 13 je mit zwei linearen Abschnitten 13 a und einem gebogenen Abschnitt 13 b aufweist. Jede Schleife 13 liegt etwa symmetrisch zu einer Mantellinie c-c des Plastifizierzylinders 10. Jedes Temperierelement weist freie, d.h. vom Gußmetall unbedeckte Stützflächen 13 e auf. An diesen münden Ausnehmungen 14 e, 14 f (Fig. 7, 7a-7c, 9, 14), die von der inneren und äußeren Mantelfläche der zugehörigen Schale 14 ausgehen. Das die Oberfläche des Temperierelementes bildende Metall ist zumindest im Bereich der Stützflächen 13 e, 13 e′ in der elektrochemischen Spannungsreihe so hoch oder höher angesiedelt als das Metall, in welches das Temperierelement eingegossen ist. Die Schleifen 13 des mäanderartigen Temperierelementes sind in stumpfwinklig zueinander und senkrecht zu Radialen s-s des Plastifizierzylinders 10 stehenden Ebenen e-e (Fig. 3, 4, 7a, 7b) angeordnet. Der in der Radialen s-s abgenommene Abstand z (Fig. 3a) des gebogenen Abschnittes 13 b von der äußeren Mantelfläche ist um das mehrfache größer als der entsprechende Abstand y (Fig. 3a) von der inneren Mantelfläche. Wie insbesondere aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich, sind die inneren Ausnehmungen 14 e, welche sich von der inneren Mantelfläche der Schalen 14 her erstrecken gegenüber den äußeren Ausnehmungen 14 f, welche sich von der äußeren Mantelfläche erstrecken, axial gegeneinander versetzt. Die Versetzungsstrecke r ist in den Fig. 6 und 7 erkennbar. Die rillen artigen Ausnehmungen 14 e, 14 f sind in senkrecht zur Spritzachse b-b stehenden Ebenen y-y angeordnet. Die linearen Abschnitte 13 a der Schleifen 13 grenzen je an wenigstens zwei innere und zwei äußere Ausnehmungen an. Die Spannbänder 15 sind mittels eines Spannbolzens 17 und mittels Lagerbolzen 16 spannbar. Bei der Montage sind die Spannbänder 15 an Anformungen 14 d geführt bzw. axial festgelegt. In Umfangrichtung sind die Spannbänder mittels Arretierstiften 20 fixierbar. Die Fugen zwischen den beiden Schalen 14 der Manschetten liegen in einer horizontalen Ebene (Fugenebene t-t in Fig. 3, 4). Die Anschlußenden 13 c bzw. 13 c′′ (Fig. 12) der Temperierelemente, die aus der Schale 14 herausgeführt sind, verlaufen jeweils senkrecht zur Fugenebene t-t. Wie insbesondere aus den Fign. 1 und 2 erkennbar, weist die jeweils obere Schale 14 einer Manschette eine Durchtrittsöffnung 22 für einen Thermofühler 18 auf. Der Thermofühler 18 ist durch eine Befestigungshohlschraube 19 gehalten, in welcher er mittels einer Spiralfeder axial verstellbar aufgenommen ist. Da ein Innengewinde der Befestigungshohlschraube 19′ in die Federspirale eingreift, kann durch Drehen der Befestigungshohlschraube 19′ die an einer Schulter des Thermofühlers 18 abgestützte Federspirale vorgespannt und dadurch der Thermofühler axial belastet werden.

Im folgenden wird die Temperiereinrichtung an der Düse beschrieben:

An dieser sind zwei Schalen 14′ vorgesehen, die sich zu einer Manschette ergänzen. Die Manschette ist mittels eines einzigen Spannbandes 15′ auf die Mantelfläche der Düse 11 aufgepreßt. Die Fugen 27 der beiden Schalen 14′ liegen in einer vertikalen Ebene (Fugenebene t-t in Fig. 1, 3). Die freien linearen Anschlußenden 13 c′ (Fig. 1-11 und 13′′′ in Fig. 12-16) verlaufen jeweils senkrecht zur Fugenebene t-t. Die beiden Temperierelemente weisen je eine einzige Schleife 13′ auf (Fig. 8-11; 13-16). In der vertikalen Fuge 27 ist durch entsprechende Aussparungen an den Schalen 14′ eine Durchtrittsöffnung 22′ für einen Thermofühler 18 gebildet. Der Thermofühler 18 ist mittels eines Halteelementes 21′ gehalten. Das Halteelement 21′ ist Bestandteil des Spannbandes 15′. Der Thermo fühler ist mittels einer Spirale axial belastbar.

Im Ausführungsbeispiel einer Düse gemäß den Fig. 1 bis 11 weisen die Schalen Anformungen 14 h′ auf, welche an einer radialen Schulter 12 b einer Hohlschraube 12 anliegen. Mittels der Hohlschraube 12 ist der Düsenkörper mit dem Plastifizierzylinder 10 verbunden. Das Spannband 15′ ist in einem vorderen Abschnitt der Düse vor der Hohlschraube 19′ für den Thermofühler 18′ angeordnet. Der gebogene Abschnitt 13 b′ liegt mit den beiden linearen Abschnitten 13 a′ in einer vertikalen Ebene. Wie aus Fig. 9, 14 ersichtlich, sind die Aus nehmungen 14 e′, 14 f′ zylindrische Kanäle.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 12-16 ist das Spannband 15 c′ in einem rückwärtigen Abschnitt der Düse angeordnet und liegt daher im Bereich des Thermofühlers 18. Die Befestigungshohlschraube 19′ durchgreift daher das Spannband 15′ über eine Ausnehmung, die vorne und hinten von schmalen Stegen 15 c′ des Spannbandes 15′ begrenzt ist, wie insbesondere aus den Fig. 13 bis 16 erkennbar, ist der gebogene Abschnitt 13 b′ des Temperierelementes aus der vertikalen Ebene, in welcher die linearen Abschnitte 13 a liegen, in Anpassung an den Radius des zylindrischen Düsenkörpers nach außen ausgebogen.

Während im Ausführungsbeispiel der Fig. 1-11 die Temperierelemente als Widerstandsheizelemente ausgebildet sind, zeigt das Ausführungsbeispiel der Fig. 12-16 Kühlrohre KR, die von einem Kühlmedium durchflossen sind. Das Kühlmedium wird über die freien Anschlußenden 13 c′′ der Kühlrohre der Schalen 14 am Plastifizierzylinder 10 bzw. über die freien Anschlußenden 13 c′′′ des Kühlrohres KR an der Düse 11 zugeführt bzw. abgeleitet.

Fig. 18 zeigt eine Gestaltung der Schleifen mit der eine höhere Heizleistung pro Flächeneinheit erreicht werden kann, während Fig. 17 eine Anordnung der Schleifen aufweist, die eine bevorzugte Übertragung der Heizleistung an bestimmten Stellen erlaubt. Auch in diesem Fall liegen die Schleifen 13 symmetrisch zu Mantellinien c-c. Durch eine Wendelung des Widerstandsdrahtes im Rohr 13 f ist es möglich, die Heizleistung wesentlich zu erhöhen. In diesem Fall ergeben sich größere Durchmesser der Temperierelemente. In den freien Anschlußenden 13 c, 13 c′ der als Heizrohre ausgestalteten Temperierelemente wird keine Wärme erzeugt.

Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung der Temperier schalen anhand der Fig. 19-22 erläutert. In der schematisch dargestellten Gießform gemäß den Fig. 19, 20 befinden sich die Schnitte in einem Abstand voneinander, welcher dem Abstand r in den Fig. 6 und 7c entspricht. Demzufolge liegen die Schnitte in Ebenen, die den Ebenen y-y der Kanäle 14 f und 14 e in der fertigen Temperierschale gemäß den Fig. 7a und 7b entsprechen. Demzufolge sind in Fig. 19 nur die an den innenseitigen Stützflächen 13 e und in Fig. 20 nur die an den außenseitigen Stützflächen 13 f des Tem perierelements angreifenden rippenartigen Aus formungen 40 a′, 40 b′ erkennbar. Jede rippenartige Ausformung 40 a′, 40 b′ erstreckt sich mit einem der späteren Temperierschale entsprechenden Radius halbkreisförmig an der den Formhohlraum begrenzenden Wand der Formhälften 40 a, 40 b. Es ist jedoch auch möglich, die rippenartige Aus formung abschnittsweise zu unterbrechen. In diesem Falle verbleiben lediglich einzelne Stützzapfen als "Ausformungen".

In den Fig. 21, 22 sind die Verfahrensschritte anhand von Schematas verdeutlicht, welche einzelne Verfahrensstände VA; VB; VC usw. im Verfahren darstellen. In den Verfahrensständen VA, VC und VE ist das schematisch dargestellte Temperierelement je in Stirn ansicht und in Seitenansicht gezeigt. Das gleiche gilt für die Verfahrensstände VA, VB, VC und VD in Fig. 22.

Für das Verfahren gilt im einzelnen: Potentielle, rohrartige und lineare Temperierelemente, also Heizrohre oder Kühlrohre werden unter Bildung einer oder mehrerer Schleifen 13, die je einen gebogenen Abschnitt 13 b und zwei lineare Abschnitte 13 a aufweisen zu mäanderartigen Temperierelementen verformt. Sodann werden diese Temperierelemente je in eine Gußform 40 zwischen Ausformungen 40 a′ und 40 b′ der Formhälften 40 a, 40 b einer Gußform festgeklemmt, welche Ausformungen 40 a′, 40 b′ in den Formhohlraum 41 hineinragen und auf Stützflächen 13 e des Temperierelementes angreifen. Sodann wird das flüssige Metall, vorzugsweise Aluminium bei einem Einspritzdruck zwischen 500 bis 1300 bar in einer Zeitspanne von höchstens sechs Sekunden in den Formhohlraum 41 eingespritzt. Der Einspritzvorgang kann auch auf den Bruchteil einer Sekunde beschränkt werden, wenn entsprechend gestalterische Voraussetzungen des Formhohlraumes 41 und des darin festgeklemmten mäanderartigen Temperierelementes vorliegen.

In den Ansprüchen 12 und 13 sind zwei unterschiedliche Verfahren niedergelegt, die jedoch gleichermaßen zu Temperierelementen entsprechend Anspruch 3 führen.

Der Verfahrensabschnitt zur Herstellung eines solchen mäanderartigen Temperierelementes (Anspruch 12 - Fig. 21) umfaßt folgende Verfahrensschritte:

1. Ein (marktübliches) lineares, rohrartiges Temperierelement wird um seine Achse (Drehachse f-f) drehbar und axial in einer Verschieberichtung V verschiebbar gehaltert.
2. Das so gehalterte Temperierelement wird an einem freien Ende unter Bildung einer ersten Schleife 13 mittels einer Biegeein richtung 25 in einer bestimmten Richtung (Biegerichtung B) um 180° umgebogen.

(Nach diesen beiden Verfahrensschritten ist der in Fig. 21 unter "VA" dargestellte Verfahrensstand erreicht).

3. Das an einem Ende verformte Temperierelement wird in der Drehachse f-f um die Länge einer Schleife in Verschieberichtung V axial verschoben und um einen Zentriwinkel von 180° plus einem spitzen Winkel Alpha (Fig. 3) um die Drehachse s-s gedreht, wobei der Winkel Alpha zwischen den Ebenen e-e in Fig. 3, 4, 7a, 7b benachbarter Schleifen gebildet ist. (Nun ist der Verfahrensstand VB in Fig. 21 erreicht.)
4. Das verformte Ende des Temperierelementes wird zusammen mit der ersten Schleife 13 unter Bildung einer zweiten Schleife 13′ in der Biegerichtung B um 180° umgebogen (Verfahrensstand VC in Fig. 21).
5. Das so verformte Temperierelement wird in der Drehachse f-f erneut um die Länge einer Schleife axial verschoben und um einen Zentriwinkel von 180° plus dem Winkel Alpha um die Drehachse f-f gedreht (Verfahrensstand VD in Fig. 21).
6. Das Ende des Temperierelementes wird mit der angeformten ersten 13 und zweiten Schleife 13′ unter Bildung einer dritten Schleife 13′′′ mit Hilfe der Biegeeinrichtung um 180° umgebogen (Verfahrensstand VE in Fig. 21).
7. Das so verformte Temperierelement wird um die Länge einer Schleife 13 erneut um die Drehachse f-f axial verschoben und die Biegeeinrichtung 25 um den Winkel Alpha in die zweite Biegeebene B′ verschwenkt.
8. Das Temperierelement wird am verformten Ende zusammen mit der ersten 13, zweiten 13′ und dritten Schleife 13′′ unter Bildung einer vierten Schleife 13′′′ in einer Biegerichtung B′ umgebogen, welche der Biegerichtung bei Bildung der zweiten Schleife 13′ entspricht (Verfahrensstand VF in Fig. 21).

Das Verfahren kann zur Anfügung weiterer Schleifen im Sinne der vorherigen Verfahrensschritte weitergeführt werden.

Die Variante des Verfahrensabschnittes zur Herstellung eines mäanderartigen Temperierelementes gemäß Anspruch 13 - Fig. 22a; 22b umfaßt folgende Verfahrensschritte:

a) Ein (marktübliches), lineares, rohrartiges Temperierelement wird in einer Haltevorrichtung H, das um eine Drehachse s-s drehbar und in dieser Drehachse in einander entgegengesetzten Richtungen (Verschieberichtung nach rechts Vr oder Verschieberichtung nach links Vl) axial verschiebbar ist, exzentrisch zur Drehachse s-s gehaltert, wobei es in biegebereiter Position in einer stationären Biegevorrichtung 25 aufgenommen ist.
b) Das so gehalterte Temperierelement wird an einem Ende unter Bildung einer ersten Schleife 13 mittels der Biegeeinrichtung 25 in einer Biegeebene B′ um 180° umgebogen (Verfahrensstand VA in Fig. 22a).
c) Das so teilweise verformte Temperierelement wird zusammen mit der Halteeinrichtung in der einen Verschieberichtung (Verschieberichtung nach rechts Vr) parallel zur Drehachse s-s etwa um die Länge einer Schleife 13 verschoben und im Gefolge einer Drehung mit der Haltevorrichtung H um die Drehachse s-s um einen Zentriwinkel Alpha′ derart auf einer Kreislinie K bewegt, daß der noch nicht verformte lineare Abschnitt 13 n des Temperierelementes in biegebereiter Position von der Biegevorrichtung 25 aufgenommen ist.
d) Das Temperierelement wird am unverformten Ende in der Biegeebene B′ unter Bildung einer zweiten Schleife 13′ um 180° in einer Richtung umgebogen, welcher der Biegerichtung bei Bildung der ersten Schleife 13 entgegengesetzt ist (Verfahrensstand VB in Fig. 22a).
e) Das so verformte Temperierelement wird zusammen mit der Haltevorrichtung in der entgegengesetzten Verschieberichtung (Verschieberichtung nach links Vl) etwa um die Länge einer Schleife parallel zur Drehachse s-s verschoben und im Gefolge einer Drehung mit der Haltevorrichtung um die Drehachse s-s um einen Zentriwinkel Alpha′ derart auf einer Kreislinie K bewegt, daß sein noch nicht verformter, linearer Abschnitt 13 n in biegebereiter Position von der Biegevorrichtung 25 aufgenommen ist.
f) Das Temperierelement wird am unverformten Ende in der Biegeebene B′ unter Bildung einer dritten Schleife 13′′ um 180° in einer Richtung umgebogen, welche der Biegerichtung bei Bildung der zweiten Schleife 13′ entgegengesetzt ist (Verfahrensstand VC in Fig. 22b).
g) Das so verformte Temperierelement wird zusammen mit der Haltevorrichtung H in einer Verschieberichtung, die der Verschieberichtung bei Bildung der letzten Schleife 13 entgegengesetzt ist (Verschieberichtung Vr) um etwa die Länge einer Schleife erneut parallel zur Drehachse s-s verschoben und im Gefolge einer Drehung mit der Haltevorrichtung um die Drehachse s-s um einen Zentriwinkel Alpha′ derart auf einer Kreislinie K bewegt, daß sein noch nicht verformter, linearer Abschnitt in biegebereiter Position von der stationären Biegevorrichtung 25 aufgenommen ist.
h) Das Temperierelement wird am unverformten Ende in der Biegeebene B′ unter Bildung einer vierten Schleife 13′′′ in einer Biegerichtung umgebogen, welche der Biegerichtung bei Bildung der zweiten Schleife 13′ entspricht (Verfahrensstand VD in Fig. 22b).

Für das Biegeverfahren ist charakteristisch, daß eine stationäre Biegevorrichtung 25 in einer einzigen Biegeebene B′ wechselweise nach der einen und der anderen Seite biegt und daß das jeweils noch nicht verformte, mehr oder weniger lange, freie Ende des Temperierelementes taktweise in biegebereite Position in die Biegevorrichtung 25 eingefahren wird. Letzteres geschieht dadurch, daß eine Haltevorrichtung H in ihrer Drehachse s-s wechselweise in der einen oder anderen Richtung etwa um die Länge einer Schleife axial verschoben und jeweils um einen Zentriwinkel Alpha′ gedreht wird, wobei sich das in der Haltevorrichtung 25 exzentrisch gehaltene Temperierelement auf einer Kreislinie bewegt.

Der Winkel Alpha ist derjenige spitze Winkel, der zwischen den Ebenen e-e zweier benachbarter Schleifen des fertigen Temperierelementes gebildet ist (Fig. 3; 22a,22b). Die Größe des Zentriwinkels Alpha′ ist abhängig von der Anzahl der Schleifen des Temperierelementes.

Claims

1. Temperiereinrichtung an einem mit Düse (11) versehenen Plastifizierzylinder (10) einer Kunststoffe verarbeitenden Maschine mit Temperierschalen (Schalen 14) die als Kontaktfläche (14 g) je eine innere Mantelfläche sowie eine zur Kontaktfläche (14 g) etwa konzentrische äußere Mantelfläche aufweisen und mittels Spannbänder (15) auf die zu temperierende Mantelfläche aufpreßbar sind, wobei sich jeweils zwei Schalen (14) zu einer die Mantelfläche umschließenden Manschette ergänzen, und mit in den metallenen Schalen (14) eingegossenen Temperierelementen, die aus linearen Rohren derart geformt sind, daß sie je wenigstens eine Schleife (13) mit zwei linearen Abschnitten (13 a) und einem gebogenen Abschnitt (13 b) aufweisen, welche Schleife etwa symmetrisch zu einer Mantellinie (c-c) des Plastifizierzylinders (10) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schalen (14; 14′) je ein einziges Temperierelement eingegossen ist, das vom Gußmetall freie (vom Gußmetall unbedeckte) Stützflächen (13 e in Fig. 1, 5-7; 13 e′ in Fig. 7, 14) aufweist, an welchen Ausnehmungen (14 e; 14 f in Fig. 7, 7a-7c; 14 e′, 14 f′ in Fig. 9, 14) münden, die von der inneren und äußeren Mantelfläche der Schalen (14; 14′) ausgehen.

2. Temperiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Oberfläche des Temperierelementes bildende Metall, zumindest im Bereich der Stützflächen (14 e; 14 f) in der elektro chemischen Spannungsreihe so hoch oder höher angesiedelt ist, als das Metall, in welches das Temperierelement eingegossen ist.

3. Temperiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mäanderartigen Temperierelemente am Plastifizierzylinder (10) mehrere Schleifen (13) aufweisen, die in stumpfwinklig zueinander und senkrecht zur Radialen (s-s) des Plastifizierzylinders stehenden Ebenen (e-e in Fig. 3, 4, 7a, 7b) angeordnet sind, wobei der in der Radialen (s-s) abgenommene Abstand (z in Fig. 3a) des gebogenen Abschnittes (13 b) von der äußeren Mantelfläche um das mehrfache größer ist als der entsprechende Abstand (p in Fig. 3a) von der inneren Mantelfläche.

4. Temperiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ausnehmungen (innere Ausnehmungen 14 e; 14 e′), welche sich von der inneren Mantelfläche der Schalen (14; 14′) her erstrecken, gegenüber äußeren Ausnehmungen (14 f; 14 f′), welche sich von der äußeren Mantelfläche her erstrecken, axial gegeneinander versetzt (Versetzungsstrecke r in Fig. 6, 7) Ausneh mungen in senkrecht zur Spritzachse (b-b in Fig. 1, 2) stehenden Ebenen (y-y in Fig. 5) angeordnet sind, wobei die linearen Abschnitte (13 a) der Schleifen (13) am Plastifizierzylinder (10) je an wenigstens zwei innere und zwei äußere Ausnehmungen angrenzen.

5. Temperiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die beiden Schalen (14; 14′), welche eine den Plastifizierzylinder (10) bzw. die Düse (11) umschließende Manschette bilden, mittels flexibler Spannbänder (15, 15′) aufpreßbar sind, welche Spannbänder (15, 15′) je mittels eines Spannbolzens (17, 17′) und mittels Lagerbolzen (16, 16′) spannbar sind.

6. Temperiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fugen (26) zwischen den beiden Schalen (14) der Manschetten am Plastifizierzylinder (10) in einer horizontalen Ebene (Fugenebene t-t in Fig. 3, 4) und die Fugen (27) der beiden Schalen (14′) der Manschette an der Düse (11) in einer vertikalen Ebene (Fugenebene t-t in Fig. 1, 3) liegen, wobei die freien, linearen Anschlußenden (13 c; 13 c′ in Fig. 1-11 und 13 c′′; 13 c′′′ in Fig. 12-16) jeweils senkrecht zur Fugenebene (t-t; t′-t′) verlaufen.

7. Temperiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Temperierelemente an der Düse (11) je eine einzige Schleife (13′) aufweisen (Fig. 8-11; 13-16).

8. Temperiereinrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der vertikalen Fuge (27) an der Düse (11) durch entsprechende Aussparungen an den Schalen (14′) eine Durchtrittsöffnung (22′) für einen Thermofühler (18′) gebildet ist und dieser mittels eines vom Spannbolzen (17′) durchgriffenen und am Spannband (15′) befestigten Halteelementes (21′) sowie mittels einer Befestigungshohlschraube (19′) gehalten und axial verstellbar ist.

9. Temperiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden identischen Schalen (14′) an der Düse (11) je eine über ihre Kontaktfläche (14 g′) nach innen vorspringende Anformung (14 k′ in Fig. 8-10) aufweisen, welche eine vertikale Schulter der Düse (11) hintergreift.

10. Temperiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperierelemente wahlweise rohrartige Widerstandsheizelemente (Heizrohre) oder Kühlrohre (KR in Fig. 12-16) für den Durchfluß eines Kühlmediums in die Halbschalen (14; 14′) eingegossen sind.

11. Verfahren zur Herstellung einer Temperierschale für eine Temperiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem potentielle, rohrartige lineare Temperierelemente unter Bildung von mehreren Schleifen (13), die je einen gebogenen Abschnitt (13 b) und zwei lineare Abschnitte (13 a) aufweisen, zu mäanderartigen Temperierelementen verformt werden, sodann diese Temperierelemente mittels Gußformen (40) in Metall eingegossen werden, deren Hohlform je einer Temperierschale (14) entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß man das mäanderartige Temperierelement in der Gußform (40) zwischen Ausformungen (40 a′, 40 b′) der Formhälften (40 a, 40 b) festklemmt, welche Ausformungen in den Formhohlraum (41 in Fig. 19, 20) hineinragen und in Bereichen diametraler Stützflächen (13 e) am Temperierelement angreifen, und sodann das flüssige Metall bei einem Einspritzdruck zwischen 500 bis 1300 bar in einer Zeitspanne von höchstens zwei Sekunden in den Formhohlraum (41) einspritzt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man ein lineares, potentielles Temperierelement um seine Achse (Drehachse f-f) drehbar und axial in einer Verschieberichtung (V) verschiebbar haltert und an einem freien Ende unter Bildung einer ersten Schleife (13) mittels einer Biegeeinrichtung (25) in einer bestimmten Richtung (Biegerichtung B) um 180° umbiegt (Verfahrensstand VA in Fig. 21),
daß man danach das an einem Ende verformte Temperierelement in der Drehachse (f-f) um die Länge einer Schleife in Verschieberichtung (V) axial verschiebt und um einen Zentriwinkel von 180° plus einen spitzen Winkel Alpha (Fig. 3), welcher zwischen den Ebenen (e-e in Fig. 3, 4, 7a, 7b) benachbarter Schleifen gebildet ist, um die Drehachse (f-f) dreht (Verfahrensstand VB in Fig. 21),
und daß man danach das verformte Ende des Temperierelementes zusammen mit der ersten Schleife (13) unter Bildung einer zweiten Schleife (13′) in der Biegerichtung (B) um 180° umbiegt (Verfahrensstand VC in Fig. 21),
daß man sodann das so verformte Temperierelement in der Drehachse (f-f) erneut um die Länge einer Schleife axial verschiebt und um einen Zentriwinkel von 180° plus den Winkel Alpha um die Drehachse (f-f) dreht (Verfahrensstand VD in Fig. 21),
und daß man das Ende des Temperierelementes mit der angeformten ersten (13) und zweiten Schleife (13′) unter Bildung einer dritten Schleife (13′′′) mit Hilfe der Biegeeinrichtung (25) um 180° umbiegt (Verfahrensstand VE in Fig. 21) usw.

13. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Ein (marktübliches), lineares, rohrartiges Temperierelement wird in einem Haltegestell H, das um eine Drehachse s-s drehbar und in dieser Drehachse in einander entgegengesetzten Richtungen (Verschieberichtung nach rechts Vr oder Verschieberichtung nach links Vl) axial verschiebbar ist, exzentrisch zur Drehachse s-s gehaltert, wobei es in biegebereiter Position in einer stationären Biegevorrichtung 25 aufgenommen ist.
b) Das so gehalterte Temperierelement wird an einem Ende unter Bildung einer ersten Schleife 13 mittels der Biegeeinrichtung 25 in einer Biegeebene B′ um 180° umgebogen (Verfahrensstand VA in Fig. 22a).
c) Das so teilweise verformte Temperierelement wird zusammen mit der Halteeinrichtung in der einen Verschieberichtung (Verschieberichtung nach rechts VR) parallel zur Drehachse s-s etwa um die Länge einer Schleife 13 verschoben und im Gefolge einer Drehung mit der Haltevorrichtung H um die Drehachse s-s um einen Zentriwinkel Alpha′ derart auf einer Kreislinie K bewegt, daß der noch nicht verformte lineare Abschnitt 13 n des Temperierelementes in biegebereiter Position von der Biegevorrichtung 25 aufgenommen ist.
d) Das Temperierelement wird am unverformten Ende in der Biegeebene B′ unter Bildung einer zweiten Schleife 13′ um 180° in einer Richtung umgebogen, welcher der Biegerichtung bei Bildung der ersten Schleife 13 entgegengesetzt ist (Verfahrensstand VB in Fig. 22a).
e) Das so verformte Temperierelement wird zusammen mit der Haltevorrichtung in der entgegengesetzten Verschieberichtung (Verschieberichtung nach links Vl) etwa um die Länge einer Schleife parallel zur Drehachse s-s verschoben und im Gefolge einer Drehung mit der Haltevorrichtung um die Drehachse s-s um einen Zentriwinkel Alpha′ derart auf einer Kreislinie K bewegt, daß sein noch nicht verformter, linearer Abschnitt 13 n in biegebereiter Position von der Biegevorrichtung 25 aufgenommen ist.
f) Das Temperierelement wird am unverformten Ende in der Biegeebene B′ unter Bildung einer dritten Schleife 13′′ um 180° in einer Richtung umgebogen, welche der Biegerichtung bei Bildung der zweiten Schleife 13′ entgegengesetzt ist (Verfahrensstand VC in Fig. 22b).