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Spritzgießmaschine, insbesondere zur Verarbeitung spritzfähiger Kunststoffe
Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine. Da die Erfindung besonders für die
Verarbeitung spritzfähiger Kunststoffe geeignet ist, sei sie an Hand einer solchen
Maschine beschrieben.
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Der Verarbeitungsvorgang spritzfähiger Kunststoffe in einer Spritzgießmaschine
umfaßt als Hauptschritte: Zusammenführen der Formteile, deren Verspannung, Einführen
des Kunststoffes in die Form, Trennen der Formteile und Ausheben des fertigen Erzeugnisses.
Diese Arbeitsgänge kann man entweder auf waagerecht arbeitenden oder auf senkrecht
arbeitenden Maschinen durchführen. Da die waagerechte Maschine eine größere Bodenfläche
als die senkrechte Maschine erfordert, wird man sie im allgemeinen nur für kleinere
Formkörper einsetzen.
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Für größere Formkörper oder in Werkräumen mit beschränkter Bodenfläche
kommt praktisch nur die senkrechte Maschine in Frage, mit der sich auch die Erfindung
beschäftigt.
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Unter den bekannten Maschinen dieser Art gibt es eine Bauform, die
besonders zweckmäßig erscheint.
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Es war bereits gesagt, daß ein Schritt des Arbeitsvorganges darin
besteht, die Formteile zusammenzuführen und gegeneinander zu verspannen. Diese bekannte
Maschine verwendet nun zur Betätigung des bewegbaren Formteilträgers ein Kniehebelsystem,
das auf der gleichen Seite wie der Antriebsmechanismus des Spritzkolbens liegt und
das kraftschlüssig mit dem Spritzkolben verbunden ist. Wird dieser abwärts bewegt,
so wird über das Kniehebelsystem zunächst der bewegbare Formteilträger auf den feststehenden
Formteilträger zu bewegt, die Formteile werden geschlossen und durch das Kniehebelsystem
verspannt. Der Kolben bewegt sich dann noch ein Stück weiter abwärts und spritzt
den Kunststoff in die Form ein.
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Der gemeinsame Antrieb für Formteil und Spritzkolben schafft eine
besonders einfache, gut übersehbare Bauform. Sie hat jedoch insofern einen gewissen
Nachteil, als der Kniegelenkpunkt des Kniehebelsystems an einer schwenkbaren Lasche
am Maschinenständer angelenkt ist. Diese schwenkbare Lasche zu vermeiden, ist nicht
nur deshalb erwünscht, weil hierdurch die Zahl der beweglichen Teile verringert
wird, sondern auch deshalb, weil betriebsmäßige Schwierigkeiten entfallen. Denn
die über das Laschengelenk am Maschinenständer ausgeübten Querdrücke sind recht
erheblich und können leicht dazu führen, daß das Lager ausgeschlagen wird.
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Zur Vermeidung dieser Lasche wird gemäß der Erfindung mit der den
Spritzkolben betätigenden Druckstange eine mit Führungsschlitzen versehene
Platte
fest verbunden, in die ein Führungselement eingreift, das auf das die beiden Hebel
eines jeden Kniehebelsystems miteinander verbindende Gelenk einwirkt. Die Lasche
ist also durch eine Kurvenführung ersetzt.
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Der Wert der Erfindung liegt aber nicht nur in der Vermeidung einer
schwenkbaren Lasche, sondern sie gestattet eine sehr wichtige Weiterbildung. Es
war bereits gesagt, daß nach Schließen der Form der Spritzkolben weiterbewegt werden
muß, um den -Kunststoff in die Form einzubringen. Das ist bei einem Kniehebelsystem
mit Laschenanlenkung nur möglich, wenn das Kniegelenk über die Strecklage hinaus
in eine Winkellage gedrückt wird. Der bewegbare Formteil sitzt kurz vor dem Strecken
des Kniegelenkes auf. Jetzt wird der Kolben weiterbewegt, und das Kniegelenk wird
gestreckt. Der Kolbenweg reicht aber noch nicht aus, so daß das Gelenk über die
Strecklage hinaus durchgedrückt werden muß.
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Das setzt aber voraus, daß der Träger des unteren Formteiles nachgiebig
auf Federn gelagert ist, da sonst die vom Kniehebelsystem beim Durchgang durch die
Strecklage ausgeübte Kraft zur Zerstörung der Form führen würde.
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Diese Schwierigkeit entfällt bei einer nach der Erfindung ausgebiIdeten
Spritzgießmaschine, denn bei ihr kann man die Führungsschlitze derart formen, daß
der Spritzkolben nach Erreichen der Strecklage des Gelenkhebelsystems weiter ausfahrbar
ist, ohne daß die Strecklage überschritten werden müßte.
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Der Führungsschlitz verläuft in einem unteren Bereich in einem Bogen
auf den Kolben zu. Nach oben setzt er sich in einer geraden Strecke entsprechend
dem Kolbenhub fort.
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Bei größeren Formen ist nach der Erfindung vorgesehen, daß an der
bewegten Formträgerplatte vier Gelenkhebelsysteme angreifen.
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Diese sollen dabei paarweise durch eine Gelenkhebelsteuerachse miteinander
verbunden sein, die mit
den in der Kurvenplatte vorgesehenen Führungsschlitzen
zusammenwirkt. Dabei ist die Kurvenplatte senkrecht zu den beiden Gelenksteuerachsen
angeordnet und weist für die Aufnahme derselben zu beiden Seiten des Gelenkkolbens
jeweils einen in der oben beschriebenen Weise ausgebildeten Kurvenschlitz auf. Selbstverständlich
können auch bei der erfindungsgemäßen Maschine noch mehr als vier Gelenkhebelsysteme
vorgesehen sein.
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Um der Kurvenplatte und dem mit dieser verbundenen Spritzkolben im
Maschinenrahmen eine Führung zu verleihen, können die Außenkanten der Platte in
an dem Rahmen vorgesehenen Schienen geführt sein. Vorzugsweise soll der Spritzkolben
hydraulisch angetrieben werden. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß die Antriebskräfte
ohne weiteres meßbar und ebenso wie die Geschwindigkeiten regelbar sind und den
jeweiligen Erfordernissen leicht angepaßt werden können.
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Um die Maulbreite, also die Entfernung zwischen der unteren feststehenden
Formträgerplatte und der in der oberen Arbeitslage befindlichen oberen Formträgerplatte,
entsprechend der Höhe der zur Anwendung kommenden Form verändern zu können, sind
die Hebel der Gelenkhebelsysteme mit Verstellgliedern, beispielsweise Spindeln mit
Feststellmuttern, ausgestattet.
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Es soll nunmehr die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles erläutert werden. Es zeigt Fig. 1 die Maschine in schaubildlicher
Ansicht, Fig. 2 einen Längsschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Maschine und
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.
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Das Gestell der Maschine wird durch die beiden aufrecht stehenden
Träger 1 und das diese oben abdeckende Joch 2 gebildet. Die Träger 1 schließen unten
den Arbeitstisch 3 ein, auf dem die nicht bewegbare untere Formträgerplatte 4 ruht,
die mit T-Nuten 5 zum Festspannen der unteren Hälfte des nur in F i g. 2 angedeuteten
Spritzwerkzeuges dienen.
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Die im Gegensatz zu der unteren Formträgerplatte 4 bewegbare obere
Formträgerplatte 6 ist an vier Gelenkhebelsystemen aufgehängt. Diese werden im wesentlichen
jeweils durch eine Schubstange 7 und zwei Gelenkhebellaschen 8, 8' gebildet. Die
Gelenkhebelsysteme sind ihrerseits an Laschen 9, die an dem Joch 2 befestigt sind,
aufgehängt. Zu diesem Zweck sind die Gelenkhebellaschen 8, 8' und die Befestigungslasche
9 jeweils durch einen Gelenkbolzen 10 miteinander verbunden. Die Verbindung zwischen
der Schubstange 7 und den Gelenkhebellaschen 8, 8' wird durch die Gelenksteuerachse
11 hergestellt, durch die gleichzeitig die beiden im Maschinengestell rechts und
links angeordneten Gelenkhebelsysteme miteinander in kraftschlüssige Verbindung
gebracht werden. Das untere Ende der Schubstangen 7 ist jeweils durch einen Gelenkbolzen
12 mit den an der oberen Formträgerplatte 6 vorgesehenen Laschen 13 verbunden. Die
Schubstangen 7 sind als Verstellglieder ausgebildet, so daß ihre Länge verändert
werden und damit der Höhe des Spritzwerkzeuges angepaßt werden kann. Zu diesem Zweck
weisen die Schubstangen 7 die Spindeln 14 und die diesen zugeordneten Feststellmuttem
15 auf.
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Die beiden Gelenksteuerachsen 11, 11' sind in den Schlitzen 16, 16'
geführt, die in die an dem Spritz-
kolben 17 befestigte Platte 18 eingeschnitten
sind.
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Die Schlitze 16, 16' laufen, wie aus den F i g. 1 und 2 erkennbar,
in ihrem unteren Bereich in einem Bogen auf den Spritzkolben 17 zu und setzen sich
nach oben in eine gerade Strecke 18' fort. Die Führungsflächen 19, 20 bzw. 19',
20' der Schlitze 16 bzw. 16' bilden die Anlage für die beiden Gelenksteuerachsen
11, 11'.
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An der oberen Formträgerplatte 6 ist der Masse-oder Spritzzylinder
21 beispielsweise durch Einstekken in eine in der oberen Formträgerplatte 6 vorgesehenen
Öffnung befestigt (vgl. hierzu F i g. 2).
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Der Mantel des Massezylinders weist einen Durchbruch 22 für die Zuführung
des aus der Dosiervorrichtung kommenden Werkstoffes in den Zylinder auf. Der Zylinder
21 kann durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Heizvorrichtung auf die für
die Verarbeitung des Kunststoffes benötigten Temperaturen erhitzt werden.
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Oberhalb des Joches 2 befindet sich der Hydraulikzylinder 23 für
den Antrieb der Maschine. Über die Leitung 24 erfolgt die Zuführung des Druckmittels
in den Zylinder.
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Nachstehend soll die Arbeitsweise der beschriebenen Maschine erläutert
werden: Zu Beginn des Arbeitsprozesses befinden sich, wie aus Fig. 1 erkennbar,
die obere Formträgerplatte 6 und der Spritzkolben 17 in ihrer obersten Arbeitslage.
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Dabei ist die mit ihren beiden Teilen an der unteren und oberen Formträgerplatte
4 bzw. 6 befestigte Form, die in Fig. l nicht gezeigt ist, geöffnet. Die Gelenkhebelsysteme
sind in dieser Arbeitslage eingeknickt.
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Tritt nun der Hydraulikzylinder 23, von dem der Antrieb für den Spritzkolben
17 ausgeht, in Tätigkeit, so senkt sich der Kolben. Dabei wird die in dem Kolben
befestigte Kurvenplatte 18 mitgenommen.
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Durch die Führung der beiden Gelenksteuerachsen 11, 11' in den Schlitzen
16, 16' wird die Streckung der Gelenkhebelsysteme eingeleitet. Wenn die Gelenksteuerachsen
im Zuge der Abwärtsbewegung des Kolbens 17 in die gerade Strecke der Schlitze 16,
16' gelangen, werden die Gelenkhebelsysteme in die Totlage, d. h. in die Strecklage
gebracht. In diesem Augenblick ist die Schließstellung für die beiden Formenhälften
erreicht, die durch die ausgestreckten Gelenkhebelsysteme wirksam gegeneinander
verriegelt werden. Gleichzeitig wird hierdurch die Form als Ganzes mit dem erforderlichen
Anpreßdruck gegen die Spritzdüse 26 in der oberen Formträgerplatte (vgl.
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F i g. 2) gedrückt. Bei der vorerwähnten Formenschließbewegung wird
die obere Formträgerplatte 6 vermittels der Winkeleisen 27, deren einer Schenkel
27' an den Außenseiten der Träger 1 anliegt, geführt.
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Die Kurvenplatte 18 und damit auch der Spritzkolben 17 erhalten ihre
Führung durch an den Wandungen der Träger 1 vorgesehene Schienen 28, in die die
Seitenränder der Platte 18 eingreifen.
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In diesem Abschnitt des Arbeitsprozesses erfolgt das Einbringen des
Kunststoffgranulates in den Massezylinder 21 entweder durch die Offnung 22 im Zylindermantel
oder durch die Stirnöffnung 25.
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Nachdem die Schließstellung erreicht ist, wird der Kolben 17 durch
weiteres Einfahren in den Spritzzylinder 21 hineingeführt, wodurch der Arbeitshub
für den Spritzvorgang eingeleitet wird. Dabei wird die Werkstoffzufuhr in den Zylinder
21 unterbrochen.
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Die Weiterbewegung des Spritzkolbens 17 trotz der Strecklage des Gelenkhebelsystems
ist deshalb möglich
weil die Kurvenl6, 16' in der Platte 18 sich
hinter dem bogenförmigen Bereich nach oben noch in eine gerade Strecke fortsetzen.
Diese wird bei dem vorerwähnten Arbeitsschub des Kolbens 17 für den Spritzvorgang
von den Gelenksteuerachsen 11, 11' durchlaufen. Dies ist auch in F i g. 2 verdeutlicht,
wo die Gelenkhebelsysteme sich in der Totlage befinden und der Spritzkolben 17 in
den Zylinder 21 eintaucht.
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Die Abwärtsbewegung des Spritzkolbens 17 kann so lange erfolgen,
bis die Gelenksteuerachsen 11, 11' an den oberen Enden der Schlitze 16, 16' zur
Anlage kommen. Dann würde die tiefstmögliche Stellung des Spritzkolbens 17 erreicht
sein. Nachdem der Werkstoffschuß ausgeführt ist, wird der Spritzkolben 17 wieder
ausgefahren, wobei die Form allerdings so lange geschlossen bleibt, bis die Gelenksteuerachsen
11, 11' in den bogenförmigen Bereich der Schlitze 16, 16' in der sich mit dem Kolben
17 anhebenden Platte 18 gelangen. Erst hiernach wird die Verriegelung infolge Einknickens
des Gelenkhebelsystems aufgehoben, so daß sich bei dem weiteren Hub des Kolbens
17 auch die an den Formträgerplatten 4, 6 befestigten Formteile voneinander lösen.
In der obersten Arbeitslage kann dann das Werkstück der Form entnommen werden. Hiernach
wiederholen sich die geschilderten Arbeitsgänge, deren Ablauf voll automatisiert
werden kann.
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Die Maschine kann sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Lage
verwendet werden.