AT522179B1 - Plastifizierschnecke für eine Formgebungsmaschine - Google Patents

Abstract

Plastifizierschnecke (1) für eine Formgebungsmaschine (2), insbesondere eine Spritzgießmaschine oder Spritzpresse, mit einem sich entlang einer Längsachse (L) erstreckenden Basiskörper (3), einer mit dem Basiskörper (3) verbundenen Schneckenspitze (4), welche in Einspritzrichtung (E) nach dem Basiskörper (3) angeordnet ist, und einer Rückstromsperre (5), wobei die Rückstromsperre (5) einen ersten, in Einspritzrichtung (E) vorderen Anschlag (6), einen zweiten, in Einspritzrichtung (E) hinteren Anschlag (7) und einen entlang der Längsachse (L) zwischen den zwei Anschlägen (6, 7) begrenzt bewegbaren Sperrring (8) aufweist, wobei der erste, vordere Anschlag (6) eine dem Basiskörper (3) und dem Sperrring (8) zugewandte Anschlagfläche (A6) für den Sperrring (8) aufweist, wobei die Schneckenspitze (4) mehrere – insbesondere regelmäßig voneinander beabstandete – radial abstehende Flügel (9) aufweist und jeder Flügel (9) einen ersten, vorderen Anschlag (6) mitbildet, wobei die Flügel (9) in Richtung der Längsachse (L) eine Querschnittsverjüngung aufweisen und durch die Querschnittsverjüngung federnd ausgebildet sind.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Plastifizierschnecke für eine Formgebungsmaschine, insbesondere eine Spritzgießmaschine oder Spritzpresse, mit einem sich entlang einer Längsachse erstreckenden Basiskörper, einer mit dem Basiskörper verbundenen Schneckenspitze, welche in Einspritzrichtung nach dem Basiskörper angeordnet ist, und einer Rückstromsperre, wobei die Rückstromsperre einen ersten, in Einspritzrichtung vorderen Anschlag, einen zweiten, in Einspritzrichtung hinteren Anschlag und einen entlang der Längsachse zwischen den zwei Anschlägen begrenzt bewegbaren Sperrring aufweist, wobei der erste, vordere Anschlag eine dem Basiskörper und dem Sperrring zugewandte Anschlagfläche für den Sperrring aufweist, wobei die Schneckenspitze mehrere - insbesondere regelmäßig voneinander beabstandete - radial abstehende Flügel aufweist und jeder Flügel einen ersten, vorderen Anschlag mitbildet. Zudem betrifft die Erfindung ein Einspritzaggregat für eine Formgebungsmaschine, mit einem Plastifizierzylinder und einer im Plastifizierzylinder angeordneten, drehbaren - insbesondere entlang einer Längsachse bewegbaren - Plastifizierschnecke. Weiters betrifft die Erfindung eine Formgebungsmaschine mit einer Schließeinheit und einem solchen Einspritzaggregat.

[0002] Um ein Aufschmelzen und Fördern von Kunststoff durchzuführen, werden bei Formgebungsmaschinen meist Plastifizierschnecken eingesetzt. Für Formgebungsmaschine, insbesondere für Spritzgießmaschinen, bedient man sich häufig zum Einspritzen eines Ventils in Form einer sogenannten Rückstromsperre bestehend aus Schneckenspitze und einem, insbesondere zylinder- oder hülsenförmigen, zwischen zwei Anschlägen bewegbar gelagerten Sperrring, welcher beim Einspritzen schließt und abdichtet. Anders ausgedrückt ist im vorderen Bereich der Plastifizierschnecke eine Rückstromsperre angeordnet, um mit der Plastifizierschnecke auch ein Einspritzen zu ermöglichen. Die Rückstromsperre verhindert ein Rückströmen von Schmelze bei einer Vorwärtsbewegung (Einspritzbewegung) der Plastifizierschnecke entlang der Längsachse. Beim Aufdosieren bewegt sich die Plastifizierschnecke mitsamt der Ringrückstromsperre im Plastifizierzylinder rückwärts, wobei der aufgeschmolzene Kunststoff frei durch den Sperrring fließen kann und in die Kanäle der Spitze in den Schneckenvorraum fließt. Diese Kanäle der Schneckenspitze sind zwischen radial abstehenden Flügeln der Schneckenspitze ausgebildet.

[0003] Ein Beispiel für eine Rückstromsperre geht aus der EP 0 212 224 B1 hervor, gemäß der die Bewegbarkeit der Sperrhülse durch einen von einem Zapfen gebildeten Mitnehmer begrenzt wird. An der Sperrhülse ist eine Andrückfläche für den Zapfen ausgebildet. Die Andrückfläche ist in der Seitenansicht der Sperrhülse eine Kurvenlinie und bewirkt eine Kulissensteuerung der Sperrhülse durch die Zapfen. Am Ende der Andrückfläche ist an der Sperrhülse jeweils eine Nocke angeordnet. Diese Nocken bilden einen endgültigen Anschlag für den Zapfen und bewirken das Schließen der Sperrhülse. Durch diese Nocken und die Kulissensteuerung weist diese Sperrhülse gerade keine rotationssymmetrisch um die Längsachse ausgebildete Anliegefläche zum Zapfen auf.

[0004] Die DE 102 41 262 B4, die DE 10 2007 036 441 B3 und die EP 0 853 541 B2 zeigen jeweils Rückstromsperren mit zylinder- oder hülsenförmigen Sperrringen. Die Schneckenspitzen weisen jeweils mehrere radial abstehende Flügel auf. Diese Flügel bilden jeweils einen vorderen Anschlag für den Sperrring. Ähnliche Vorrichtungen gehen aus der DE 198 49 472 A1, der JP S63-43713 U und der US 5,441,400 hervor.

[0005] Bei aus dem Stand der Technik bekannten Rückstromsperren mit Flügeln im Bereich der Schneckenspitze dreht sich die Plastifzierschnecke beim Aufdosieren mit einem bestimmten Winkel und ein bestimmten Geschwindigkeit „punkt“ im Plastifizierzylinder, während je nach Reibungsverhältnissen der Sperrring meist mit geringerer Drehzahl mitrotiert oder gar steht. Unter diesen Bedingungen tritt eine Gleitreibung zwischen dem Sperrring und der Flügelfläche (vorderer Anschlag) auf. Uberdies machen Plastifizierschnecke und Sperrring aufgrund des Ringspalts und dem Spiel der Plastifizierschnecke räumlich abwälzende Bewegungen, die einer Taumelbewegung ähnlich sind. Bei bekannten Rückstromsperren sind die vorderen Anschläge (Flügelflächen) kegelig oder eben ausgebildet, wodurch bei den Auslenkungen bzw. Taumelbewegungen

hohe spezifische Lasten an den Kanten der Gleitflächen übertragen werden. Dies kann zu Beschädigungen und zu frühzeitigem Versagen der Rückstromsperre führen.

[0006] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine verbesserte Plastifizierschnecke zu schaffen. Insbesondere sollen die bekannten Nachteile behoben werden. Vor allem sollen im Bereich der Rückstromsperre möglichst wenige Beschädigungen auftreten. Die Einsatzdauer der Rückstromsperre soll verlängert werden.

[0007] Dies wird durch eine Plastifizierschnecke mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Flügel in Richtung der Längsachse eine Querschnittsverjüngung aufweisen und durch die Querschnittsverjüngung federnd ausgebildet sind. Durch die Elastizität der Flügel an der Rückstromsperrenspitze werden ausbalanciertere Flächenbelastungen und eine höhere Standzeit erreicht.

[0008] Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Flügel durch die Querschnittsverjüngung so federnd ausgebildet sind, dass es bei einer Schiefstellung oder Taumelbewegung der Plastifizierschnecke durch eine Anliegekraft des Sperrrings an der ersten Anschlagfläche zu einem federnden Nachgeben des Flügels um einen Auslenk-Winkel relativ zu einer rechtwinkelig zur Längsachse ausgerichteten radialen Schnittebene kommt. Dadurch werden die Kräfte möglichst gleichmäßig auf alle Flügel verteilt. Die maximale Anpresskraft wird durch die Federkonstante des Flügels mal dem Weg begrenzt. Durch die Konstruktion einer besseren Lastverteilung wird die Lebensdauer bzw. Einsatzdauer der Rückstromsperre verlängert.

[0009] Weiters ist bevorzugt vorgesehen sein, dass jeder Flügel eine dem Sperrring zugewandte, die erste Anliegefläche umfassende Rückenfläche und eine dem Sperrring abgewandte Stirnfläche aufweist. Es kann durchaus vorgesehen sein, dass (nur) die Rückenfläche oder (nur) die Stirnfläche eben ausgebildet sind oder sogar abschnittsweise konvex gewölbt sind. Bevorzugt ist aber vorgesehen, dass die Rückenfläche, die Stirnfläche oder beiden Flächen (Rückenfläche und Stirnfläche) eine konkave Wölbung aufweist/aufweisen und dadurch die Querschnittsverjüngung bilden.

[0010] Konkret kann vorgesehen sein, dass die konkave Wölbung derart ausgebildet, dass in einer die Längsachse einschließenden Schnittebene die Rückenfläche und/oder die Stirnfläche zumindest abschnittweise eine konkave Kurve bilden/bildet.

[0011] Die Querschnittsverjüngung bedeutet, dass die Flügel in Längsrichtung gemessen zumindest einen radial innenliegenden, schmäleren Bereich und einen radial außenliegenden, dickeren Bereich aufweist. Konkret kann vorgesehen sein, dass jeder Flügel eine relativ zur Längsachse und zur Querschnittsverjüngung radial außenliegende Querschnittsverdickung aufweist, wobei der maximale, in Richtung der Längsachse im Bereich der Querschnittsverdickung gemessene Abstand zwischen der Rückenfläche und der Stirnfläche 1,2 mal so groß, vorzugsweise 1,4 mal so groß, besonders bevorzugt 1,7 mal so groß, ist wie der minimale, in Richtung der Längsachse im Bereich der Querschnittsverjüngung gemessene Abstand zwischen der Rückenfläche und der Stirnfläche.

[0012] Die Flügel können in zirkulärer Richtung (also in einer kreisförmigen Richtung um die Längsachse) schmälere und breitere Bereiche aufweisen. Zum Beispiel können die Flügel in zirkulärer Richtung zentral dicker sein und abflachende äußere Bereiche aufweisen. Es kann also vorgesehen sein, dass die erste Anschlagfläche eine dem Sperrring zugewandte konvexe Wölbung aufweist (z. B. kann diese Wölbung ballig oder kugelähnlich ausgebildet sein). Dadurch werden gleichbleibende Flächenbelastungen und eine höhere Standzeit erreicht. Bevorzugt ist allerdings vorgesehen, dass der minimale Abstand zwischen der Rückenfläche und der Stirnfläche in einer um die Längsachse ausgebildeten, zylindermantelförmigen Schnittebene durchgehend gleich groß ist. Das heißt, die Querschnittsverjüngung weist in jedem Flügel durchgehend dieselbe Minimaldicke auf. Anders ausgedrückt sind die Flügel (zumindest) im Bereich der Querschnittsverjüngung rotationssymmetrisch ausgebildet.

[0013] Die Flügel können bevorzugt derart federnd ausgebildet sein, dass der maximale AuslenkWinkel jedes Flügels relativ zur rechtwinkelig zur Längsachse ausgerichteten radialen Schnitt-

ebene zwischen 0,5° und 10°, vorzugsweise zwischen 1° und 7°, besonders bevorzugt zwischen 1,5 und 5°, liegt.

[0014] Die Plastifizierschnecke kann an sich einstückig ausgebildet sein. Für eine einfachere Herstellung und für einen einfacheren Zusammenbau ist bevorzugt vorgesehen, dass der Basiskörper und die Schneckenspitze als separate Bauteile ausgebildet sind, wobei die Schneckenspitze mit dem Basiskörper, vorzugsweise über eine Schraubverbindung, lösbar verbunden ist.

[0015] Der Basiskörper ist jener Bereich der Plastifizierschnecke, in welchem der meist granulatförmige Kunststoff aufgeschmolzen wird. Für das Aufschmelzen und Fördern des Kunststoffs ist vorgesehen, dass am Basiskörper wenigstens ein wendelförmig ausgebildeter Schneckensteg ausgebildet ist. Zwischen den Schneckenstegen ist ein Schneckengang ausgebildet.

[0016] Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass jeder Flügel gegenüberliegende Seitenflächen aufweist, welche die zwischen den Flügeln hindurchführenden Längskanäle begrenzen und mitbilden. Die Seitenflächen können gerade ausgebildet sein. Bevorzugt sind die Seitenflächen in einer Querschnittebene rechtwinkelig zur Längsachse gebogen ausgebildet, wobei sich der Abstand zwischen den beiden gegenüberliegenden Seitenflächen radial nach außen verjüngt. Das heißt, die Flügel sind im achsnahen Bereich dicker als im achsfernen Bereich.

[0017] Damit sich die Schneckenspitzen-Anliegefläche (Gleitfläche) des Sperrrings an die erste, vordere Anschlagfläche anschmiegt, könnte vorgesehen sein, dass die Schneckenspitzen-Anliegefläche eine konkave Wölbung aufweist. Es könnte auch vorgesehen sein, dass diese konkave Wölbung einen ringförmigen Abschnitt einer negativen Torus-Oberfläche oder einen ringförmigen Abschnitt einer negativen, vorzugsweise kugelförmigen, Kalotte beschreibt. Negativ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass diese Oberfläche nach innen gewölbt ist und somit (zumindest bereichsweise) der inneren Oberfläche eines Mantels eines Torus oder einer Kalotte entspricht. Es könnte zudem vorgesehen sein, dass die konkave Wölbung der Schneckenspitzen-Anliegefläche zumindest abschnittsweise korrespondierend zur ersten Anschlagfläche des ersten, vorderen Anschlags ausgebildet ist.

[0018] Im Gegensatz zu dieser (eher theoretischen) Variante ist allerdings bevorzugt vorgesehen, dass die Schneckenspitzen-Anliegefläche eben ist. Besonders bevorzugt bildet die ebene Schneckenspitzen-Anliegefläche eine rechtwinkelig zur Längsachse ausgerichtete Ebene.

[0019] Für die Ausbildung des Sperrrings ist bevorzugt vorgesehen, dass der Sperrring zusätzlich zur Schneckenspitzen-Anliegefläche eine dem zweiten Anschlag zugewandte ringförmige Basiskörper-Anliegefläche, eine zylindermantelförmige Außenfläche und eine zylindermantelförmige Innenfläche aufweist. Somit bildet der Sperrring eine Sperrhülse.

[0020] Alle wesentlichen Komponenten der Plastifizierschnecke bestehen aus Metall, bevorzugt aus Edelstahl. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine erste, vordere Anschlag lasergepanzert ausgebildet ist.

[0021] Alle hierin angeführten Angaben hinsichtlich der Plastifizierschnecke beziehen sich auf den fabriksneuen Zustand, in welchem die Plastifizierschnecke ausgeliefert wird, da es in Betrieb natürlich Abnutzung gibt. Das heißt, es können sich im Betrieb vor allem die aneinander anliegenden Oberflächen aufgrund der hohen Belastungen verändern.

[0022] Schutz wird auch begehrt für ein Einspritzaggregat für eine Formgebungsmaschine, mit einem Plastifizierzylinder und einer im Plastifizierzylinder angeordneten, drehbaren - insbesondere entlang einer Längsachse bewegbaren - erfindungsgemäßen Plastifizierschnecke. Zudem wird Schutz begehrt für eine Formgebungsmaschine mit einer Schließeinheit und einem solchen Einspritzaggregat.

[0023] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:

[0024] Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht eine Formgebungsmaschine samt Einspritzaggregat,

[0025] Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch die Rückstromsperre beim Aufdosieren,

[0026] Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch die Rückstromsperre mit veranschaulichter Taumelbewegung und federndem Flügel,

[0027] Fig. 4 perspektivisch die Schneckenspitze ohne Sperrring,

[0028] Fig. 5 eine Frontansicht der Schneckenspitze,

[0029] Fig. 6 den Schnitt A-A gemäß Fig. 5,

[0030] Fig. 7 den Schnitt B-B gemäß Fig. 5,

[0031] Fig. 8 den Schnitt C-C gemäß Fig. 5,

[0032] Fig. 9 den Schnitt ähnlich wie Fig. 8 mit schräggestellter Rückenfläche und

[0033] Fig. 10 den Schnitt ähnlich wie Fig. 8 mit schräggestellter Rückenfläche und Stirnfläche.

[0034] In Fig. 1 ist schematisch eine Formgebungsmaschine 2 dargestellt. Diese Formgebungsmaschine 2 umfasst eine Schließeinheit 13 und ein Einspritzaggregat 11.

[0035] Die Schließeinheit 13 weist eine feststehende Formaufspannplatte 16, eine bewegbare Formaufspannplatte 17, ein an den Formaufspannplatten 16 und 17 montiertes und in geschlossenem Zustand zumindest eine Kavität bildendes Formwerkzeug 18, eine Stirnplatte 19 und eine Antriebsvorrichtung 20 für die bewegbare Formaufspannplatte 17 auf.

[0036] Das Einspritzaggregat 11 weist einen Plastifizierzylinder 12 und eine im Plastifizierzylinder 12 bewegbar gelagerte Plastifizierschnecke 1 auf. Die Plastifizierschnecke 1 ist im Plastifizierzylinder 12 um die Längsachse L drehbar gelagert. Zudem ist die Plastifizierschnecke 1 entlang der Längsachse L in Einspritzrichtung E linear bewegbar gelagert. Die Plastifizierschnecke 1 ist durch eine, vorzugsweise elektromotorische, Antriebsvorrichtung 14 angetrieben. Das Einspritzaggregat 11 weist auch einen Einfülltrichter 15 auf, durch welchen, vorzugsweise granulatförmiges, Kunststoff-Ausgangsmaterial in den Plastifizierzylinder 12 eingebracht wird. Durch Drehen der Plastifizierschnecke 1 und durch Beheizen des Plastifizierzylinders 12 wird das Kunststoff-Ausgangsmaterial im Bereich der Schneckenstege 10 aufgeschmolzen. Für das Einspritzen des zu einer Schmelze aufgeschmolzenen Kunststoff-Ausgangsmaterial wird die Plastifizierschnecke 1 in Einspritzrichtung E bewegt, wodurch die Schmelze vom Schneckenvorraum 22 über den Einspritzkanal 21 in die Kavität C gelangt.

[0037] Die Plastifizierschnecke 1 weist den Basiskörper 3 und die Schneckenspitze 4 auf. Diese beiden Komponenten können einstückig ausgebildet sein. Bevorzugt sind diese beiden Komponenten als separate Bauteile ausgebildet, welche lösbar miteinander verbunden sind. Im Bereich des Basiskörpers 3 ist beispielhaft ein wendelförmiger Schneckensteg 10 ausgebildet. Die Schneckenspitze 4 weist eine Rückstromsperre 5 auf. Diese Rückstromsperre 5 umfasst einen ersten, in Einspritzrichtung E vorderen Anschlag 6, einen zweiten, in Einspritzrichtung E hinteren Anschlag 7 und einen entlang der Längsachse L zwischen den zwei Anschlägen 6 und 7 begrenzt bewegbaren Sperrring 8. Der erste, vordere Anschlag 6 weist eine dem Basiskörper 3 und dem Sperrring 8 zugewandte erste Anschlagfläche A6 für den Sperrring 8 auf. Der Sperrring 8 weist eine dem ersten, vorderen Anschlag 6 zugewandte ringförmige und rotationssymmetrisch um die Längsachse L ausgebildete Schneckenspitzen-Anliegefläche A8 auf. Der Sperrring 8 weist zusätzlich zur Schneckenspitzen-Anliegefläche A8 eine dem zweiten Anschlag 7 (samt zweiter Anliegefläche A7) zugewandte ringförmige Basiskörper-Anliegefläche A3, eine zylindermantelförmige Außenfläche Za und eine zylindermantelförmige Innenfläche Zi auf.

[0038] Fig. 2 zeigt die Schneckenspitze 4 in einer Seitenansicht, der Sperrring 8 und der Plastifzierzylinder 12 sind geschnitten dargestellt. Es ist erkennbar, dass die zylindermantelförmige AuBenfläche Za des Sperrrings 8 um den Abstand s von der Innenwandung 12i des Plastifizierzylinders 12 beabstandet ist. Der Sperrring 8 liegt mit seiner, vorzugsweise ebenen, Schneckenspitzen-Anliegefläche A8 an der ersten Anschlagfläche A6 des ersten, vorderen Anschlags 6 an. Die Schneckenspitze 4 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel mehrere regelmäßig voneinander beabstandete, radial abstehende Flügel 9 auf. Jeder dieser Flügel 9 bildet einen ersten, vorderen

Anschlag 6 mit. Diese Flügel 9 umfassen den die erste Anschlagfläche A6 mitbildende Rückenfläche 9R, die gegenüberliegende, vom Sperrring 8 abgewandte Stirnfläche 9S und die Seitenflächen 24 und 25. Die Seitenfläche 24 und 25 begrenzen die zwischen den Flügeln 9 hindurchführenden Längskanäle 31. Die Schneckenspitze 4 weist auch noch den konischen Verdrängungskörper 29 auf (dieser kann auch kalottenförmig ausgebildet sein). Zwischen dem Verdrängungskörper 29 und den Flügeln 9 befindet sich eine ringförmige radiale Vertiefung 28. Wenn kein Verdrängungskörper 29 vorhanden ist - zum Beispiel bei einer dreiflügeligen Schneckenspitze - ergeben sich mehrere (konkret drei) Schmelzestränge. Dadurch kommt es im spritzgegossenen Produkt zu sogenannten Verschweißlinien. Diese Verschweißlinien ergeben sich dort, wo die Schmelzestränge wieder aufeinander treffen. Durch den Verdrängungskörper 29 wird die Schmelze derartig vermischt, dass keine Schweißlinien im Produkt entstehen. Dies ist vor allem für transparente Produkte von Bedeutung.

[0039] Das Einspritzaggregat 11 führt in Fig. 2 gerade das Aufdosieren durch. Dieses Aufdosieren erfolgt dadurch, dass die Plastifizierschnecke 1 relativ zum Plastifizierzylinder rückwärts (siehe großen Pfeil), also entgegen der Einspritzrichtung E bewegt wird. Dadurch wird die im Bereich der Schneckenstege 10 des Basiskörpers 3 befindliche Schmelze ein Einspritzrichtung E gedrückt (siehe die Vielzahl von kleinen Pfeilen). Durch den Schmelzedruck wird der Sperrring 8 relativ zum Plastifizierzylinder 12 in Einspritzrichtung E nach vorne bewegt, bis die Schneckenspitzen-Anliegefläche A8 an der ersten Anschlagfläche A6 des ersten, vorderen Anschlags 6 anliegt. Die Schmelze kann dadurch zunächst durch den Spalt zwischen Sperrring 8 und zweiter Anschlagfläche A7 fließen. Dann fließt die Schmelze zwischen dem Sperrring 8 und dem schmaleren Halsbereich 26 der Schneckenspitze 4 hindurch und gelangt über die von den Flügeln 9 begrenzten Längskanäle 31 in den Schneckenvorraum 22. Dieses Aufdosieren erfolgt so lange, bis die Plastifizierschnecke 1 seine hinterste Position erreicht und der Schneckenvorraum 22 vollständig mit Schmelze gefüllt ist.

[0040] Für das Einspritzen wird dann die Plastifizierschnecke 1 relativ zum Plastifizierzylinder 12 in Einspritzrichtung E bewegt. Durch die im Schneckenvorraum 22 befindliche Schmelze kann sich der Sperrring 8 (zunächst) nicht mit der Plastifizierschnecke 1 mitbewegen, sodass der Sperrring 8 in eine Position gelangt, in welcher die Basiskörper-Anliegefläche A3 in Anlage mit der zweiten Anschlagfläche A7 des zweiten, hinteren Anschlags 7 der Rückstromsperre 5 gelangt. Durch dieses Anliegen wird ein Rückströmen der Schmelze in den in den Bereich des Basiskörpers 3 verhindert. Die gesamte, im Schneckenvorraum 22 befindliche Schmelze kann also (z. B. nach Offnen einer den Einspritzkanal 21 versperrenden Verschlussnadel) durch eine Bewegung der Plastifizierschnecke 1 in Einspritzrichtung E in die Kavität C eingespritzt werden.

[0041] In Fig. 3 wird veranschaulicht, wie es vor allem bei Aufdosieren und einer gleichzeitigen Drehbewegung der Plastifizierschnecke 1 (siehe großer Pfeil) aufgrund der relativ schnellen Bewegungen und aufgrund des im Plastifizierzylinder 12 herrschenden Drucks zu Relativbewegungen zwischen den Bauteilen kommen kann. Vor allem treten Taumelbewegungen auf. Zum einen kann die Plastifizierschnecke 1 eine Taumelbewegung um die Längsachse L7 des Plastifizierzylinders 12 durchführen. Das heißt, die Längsachse L der Plastifizierschnecke 1 weicht von der Längsachse Lz ab bzw. taumelt um diese. Diese Taumelbewegung ist durch den (übertrieben dargestellten) Winkel ß veranschaulicht. Zum anderen kann auch der Sperrring 8 der Rückstromsperre 5 eine Taumelbewegung um die Längsachse L7 des Plastifizierzylinders 12 und/oder um die Längsachse L der Plastifizierschnecke 1 durchführen. Diese Taumelbewegung ist durch den (übertrieben dargestellten) Winkel a veranschaulicht. Durch diese Taumelbewegung(en) kommt es vor allem bei bisher bekannten Rückstromsperren 5 aufgrund der Auslenkungen zwischen Sperrring 8 und erstem, vorderen Anschlag 6 zu hohen Flächenbelastungen, was zu einem frühzeitigen Versagen der Rückstromsperre 5 führen kann.

[0042] Um dem entgegenzuwirken, ist in Fig. 3 erkennbar, dass die Flügel 9 federnd ausgebildet sind. Konkret weisen dazu die Flügel 9 in Richtung der Längsachse L eine Querschnittsverjüngung auf. Durch diese Querschnittsverjüngung sind die Flügel 9 federnd ausgebildet sind. Bei einer Schiefstellung oder Taumelbewegung der Plastifizierschnecke 1 kommt es durch eine Anliegekraft des Sperrrings 8 an der ersten Anschlagfläche A6 zu einem federnden Nachgeben des

Flügels 9 um einen Auslenk-Winkel y relativ zu einer rechtwinkelig zur Längsachse L ausgerichteten radialen Schnittebene. Die federnde Auslenkung des Flügels 9 ist durch die Strichlierung verdeutlicht. Die Querschnittverjüngung ist in Fig. 3 dadurch erkennbar, dass der maximale, in Richtung der Längsachse L im Bereich der Querschnittsverdickung gemessene Abstand Dmnax zwischen der Rückenfläche 9R und der Stirnfläche größer ist wie der minimale, in Richtung der Längsachse L im Bereich der Querschnittsverjüngung gemessene Abstand Dmin zwischen der Rückenfläche 9R und der Stirnfläche 9S.

[0043] In Fig. 4 ist perspektivisch eine Schneckenspitze 4 dargestellt. Zwischen dem Verdrängungskörper 29 und den Flügeln 9 befindet sich die ringförmige radiale Vertiefung 28. Der Sperrring 8 ist in Fig. 4 nicht dargestellt. Dieser Sperrring 8 wäre um den schmalen Halsbereich 26 samt konischen Bereich 27 der Schneckenspitze 4 herum angeordnet. In dieser Fig. 4 fehlt auch der Basiskörper 3. Es ist in Fig. 4 aber der Verbindungsbereich 30 dargestellt. Dieser Verbindungsbereich 30 kann zum Beispiel einen Außengewinde aufweisen, welcher mit einem im Basiskörper 3 ausgebildeten Innengewinde korrespondiert. Zwischen den Flügeln 9 befinden sich die Längskanäle 31. Die Flügel 9 werden durch die Seitenflächen 24 und 25, die Rückenfläche R9 und die Stirnfläche 9S gebildet. Der maximale Abstand Dmax ist mehr als eineinhalbmal so groß ist wie der minimale Abstand Diin-

[0044] Fig. 5 zeigt eine schematische Frontansicht der Plastifizierschnecke 1 gemäß Fig. 4. Diese Fig. 5 dient vor allem der Veranschaulichung der in den nachfolgenden Figuren gezeigten und beschriebenen Schnitte. Konkret sind der Verdrängungskörper 29 und die (in diesem Fall drei) Flügel 9 dargestellt.

[0045] Fig. 6 zeigt einen die Längsachse L einschließenden, schematischen Schnitt A-A durch die Schneckenspitze 4 im Bereich eines Flügels 9 (siehe strichlierte Linie A-A in Fig. 5). Es ist erkennbar, dass sowohl die Stirnfläche 9S als auch die Rückenfläche 9R bereichsweise eine konkave Kurve und somit eine konkave Wölbung W bilden.

[0046] In Fig. 5 ist auch die strichlierte Linie B-B eingezeichnet. Diese bildet eine um die Längsachse L ausgebildete, zylindermantelförmige Schnittfläche. Wenn die Schnittfläche ausgebreitet und „flachgedrückt“ wird, ergibt sich der schematische und vereinfacht dargestellte Schnitt B-B gemäß Fig. 7. Dieser Schnitt B-B führt durch einen radial außenliegenden Verdickungsbereich und zeigt die beiden Seitenflächen 24 und 25 sowie die Rückenfläche 9R und die Stirnfläche 9S. In diesem Fall ist der Flügel 9 (zumindest im Bereich des Schnitts B-B) rotationssymmetrisch ausgebildet, da sich die Rückenfläche 9R und die Stirnfläche 9S jeweils in einer rechtwinkelig zur Längsachse L ausgerichteten, radialen Schnittebene befinden. Die Rückenfläche 9R und die Stirnfläche 9S weisen in diesem Schnitt B-B durchgehend den gleichen Abstand zueinander auf. Sie sind also parallel zueinander angeordnet. Im dargestellten Fall führt der (teil)zirkuläre Schnitt B-B genau durch den Bereich des Flügels 9, wo der maximale Abstand Dmax zwischen der Rückenfläche 9R und der Stirnfläche 9S gegeben ist. Wäre der Schnitt B-B weiter radial außenliegend oder radial innenliegend, so wäre die Distanz zwischen Rückenfläche 9R und Stirnfläche 9S geringer.

[0047] In Fig. 5 ist auch die strichlierte Linie C-C eingezeichnet. Diese bildet eine um die Längsachse L ausgebildete, zylindermantelförmige Schnittfläche. Wenn die Schnittfläche ausgebreitet und „flachgedrückt“ wird, ergibt sich der schematische und vereinfacht dargestellte Schnitt C-C gemäß Fig. 8. Dieser Schnitt C-C führt durch die radial innenliegende Querschnittsverjüngung und zeigt die beiden Seitenflächen 24 und 25 sowie die Rückenfläche 9R und die Stirnfläche 9S. In diesem Fall ist der Flügel 9 (zumindest im Bereich des Schnitts C-C) rotationssymmetrisch ausgebildet, da sich die Rückenfläche 9R und die Stirnfläche 9S jeweils in einer rechtwinkelig zur Längsachse L ausgerichteten, radialen Schnittebene befinden. Die Rückenfläche 9R und die Stirnfläche 9S weisen in diesem Schnitt C-C durchgehend den gleichen Abstand zueinander auf. Sie sind also parallel zueinander angeordnet. Im dargestellten Fall führt der (teil) zirkuläre Schnitt C-C genau durch den Bereich des Flügels 9, wo der minimale Abstand Dmin zwischen der Rückenfläche 9R und der Stirnfläche 9S gegeben ist. Anders als dargestellt, könnten in diesem Schnitt C-C die Seitenflächen 24 und 25 weiter voneinander entfernt sein als im Schnitt B-B. Das

heißt, in einer rechtwinkelig zur Längsachse L ausgerichteten Schnittebene würden sich die FIügel von außen nach innen verbreitern (wie dies auch in Fig. 4 erkennbar ist).

[0048] Es ist möglich (anders als in den Fig. 7 und 8 dargestellt), dass die Rückenfläche 9R und die Stirnfläche 9S nicht gerade und nicht parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Rückenfläche 9R und/oder die Stirnfläche 9S könnten in den (teil)zirkulären Schnittebenen B-B und C-C konkave, konvexe oder schräggestellte Bereiche umfassen. Zum Beispiel ist in Fig. 9 dargestellt, dass die Stirnfläche 9S schräg zur Rückenfläche 9R ausgerichtet ist. Dadurch ergibt sich ein förderwirksamer Flügel 9. Gemäß Fig. 10 sind die Stirnfläche 9S und die Rückenfläche 9R beide schräggestellt.

[0049] Die Stirnfläche 9S und die Rückenfläche 9R verlaufen parallel zueinander. Auch hierdurch ergibt sich ein förderwirksamer Flügel 9.

BEZUGSZEICHENLISTE:

1 Plastifizierschnecke

2 Formgebungsmaschine

3 Basiskörper

4 Schneckenspitze

5 Rückstromsperre

6 erster, vorderer Anschlag 7 zweiter, hinterer Anschlag 8 Sperrring

9 Flügel

9R Rückenfläche 9S Stirnfläche 10 Schneckensteg 11 Einspritzaggregat 12 Plastifizierzylinder 12i Innenwandung des Plastifizierzylinders 13 Schließeinheit 14 Antriebsvorrichtung für Plastifizierschnecke 15 Einfülltrichter 16 feststehende Formaufspannplatte 17 bewegbare Formaufspannplatte 18 Formwerkzeug 19 Stirnplatte 20 Antriebsvorrichtung für die bewegbare Formaufspannplatte 21 Einspritzkanal 22 Schneckenvorraum 24 Seitenfläche der Flügel 25 Seitenfläche der Flügel

26 Halsbereich

27 konischer Abschnitt

28 ringförmige radiale Vertiefung

29 konischer Verdrängungskörper

30 Verbindungsbereich

31 Längskanäle

A3 Basiskörper-Anliegefläche

A6 erste Anschlagfläche

A7 zweite Anschlagfläche

A8 Schneckenspitzen-Anliegefläche

L Längsachse

Lz Längsachse des Plastifizierzylinders

E Einspritzrichtung

Y Auslenk-Winkel

W konkave Wölbung

Dmax Maximaler Abstand zwischen 9R und 9S Dmin Minimaler Abstand zwischen 9R und 9S Za zylindermantelförmige Außenfläche

Zi zylindermantelförmige Innenfläche

Ss Abstand von Sperrring zu Plastifizierzylinder

C Kavität

ß Winkel der Taumelbewegung der Längsachse L um die Längsachse Lz a Winkel der Taumelbewegung des Sperrings

Claims (9)

Patentansprüche

1. Plastifizierschnecke (1) für eine Formgebungsmaschine (2), insbesondere eine Spritzgieß-

maschine oder Spritzpresse, mit

- einem sich entlang einer Längsachse (L) erstreckenden Basiskörper (3),

- einer mit dem Basiskörper (3) verbundenen Schneckenspitze (4), welche in Einspritzrichtung (E) nach dem Basiskörper (3) angeordnet ist, und

- einer Rückstromsperre (5), wobei die Rückstromsperre (5) einen ersten, in Einspritzrichtung (E) vorderen Anschlag (6), einen zweiten, in Einspritzrichtung (E) hinteren Anschlag (7) und einen entlang der Längsachse (L) zwischen den zwei Anschlägen (6, 7) begrenzt bewegbaren Sperrring (8) aufweist, wobei der erste, vordere Anschlag (6) eine dem Basiskörper (3) und dem Sperrring (8) zugewandte Anschlagfläche (A6) für den Sperrring (8) aufweist, wobei die Schneckenspitze (4) mehrere - insbesondere regelmäßig voneinander beabstandete - radial abstehende Flügel (9) aufweist und jeder Flügel (9) einen ersten, vorderen Anschlag (6) mitbildet,

dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (9) in Richtung der Längsachse (L) eine Quer-

schnittsverjüngung aufweisen und durch die Querschnittsverjüngung federnd ausgebildet

sind, wobei die Flügel (9) in Längsrichtung gemessen zumindest einen radial innenliegen-

den, schmäleren Bereich und einen radial außenliegenden, dickeren Bereich aufweisen.

2. Plastifizierschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (9) durch die Querschnittsverjüngung so federnd ausgebildet sind, dass es bei einer Schiefstellung oder Taumelbewegung der Plastifizierschnecke (1) durch eine Anliegekraft des Sperrrings (8) an der ersten Anschlagfläche (A6) zu einem federnden Nachgeben des Flügels (9) um einen Auslenk-Winkel (yv) relativ zu einer rechtwinkelig zur Längsachse (L) ausgerichteten radialen Schnittebene kommt.

3. Plastifizierschnecke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Flügel (9) eine dem Sperrring (8) zugewandte, die erste Anliegefläche (A6) umfassende Rückenfläche (9R) und eine dem Sperrring (8) abgewandte Stirnfläche (9S) aufweist, wobei die Rückenfläche (9R) und/oder die Stirnfläche (9S) eine konkave Wölbung (W) aufweisen und dadurch die Querschnittsverjüngung bilden.

4. Plastifizierschnecke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave Wölbung (W) derart ausgebildet, dass in einer die Längsachse (L) einschließenden Schnittebene die Rückenfläche (9R) und/oder die Stirnfläche (9S) zumindest abschnittweise eine konkave Kurve bildet.

5. Plastifizierschnecke nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Flügel (9) eine relativ zur Längsachse (L) und zur Querschnittsverjüngung radial außenliegende Querschnittsverdickung aufweist, wobei der maximale, in Richtung der Längsachse (L) im Bereich der Querschnittsverdickung gemessene Abstand (Dmax) zwischen der Rückenfläche (9R) und der Stirnfläche (9S) 1,2 mal so groß, vorzugsweise 1,4 mal so groß, besonders bevorzugt 1,7 mal so groß, ist wie der minimale, in Richtung der Längsachse (L) im Bereich der Querschnittsverjüngung gemessene Abstand (Dmin) zwischen der Rückenfläche (9R) und der Stirnfläche (9S).

6. Plastifizierschnecke nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Abstand (Din) zwischen der Rückenfläche (9R) und der Stirnfläche (9S) in einer um die Längsachse (L) ausgebildeten, zylindermantelförmigen Schnittebene durchgehend gleich groß ist.

7. Plastifizierschnecke nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Auslenk-Winkel (v) jedes Flügels (9) relativ zur rechtwinkelig zur Längsachse (L) ausgerichteten radialen Schnittebene zwischen 0,5° und 10°, vorzugsweise zwischen 1° und 7°, besonders bevorzugt zwischen 1,5 und 5°, liegt.

8. Einspritzaggregat (11) für eine Formgebungsmaschine (2), mit einem Plastifizierzylinder (12) und einer im Plastifizierzylinder (12) angeordneten, drehbaren - insbesondere entlang einer Längsachse (L) bewegbaren - Plastifizierschnecke (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

9. Formgebungsmaschine (2) mit einer Schließeinheit (13) und einem Einspritzaggregat (11) nach Anspruch 8.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen