DE19581502C2

DE19581502C2 - Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine

Info

Publication number: DE19581502C2
Application number: DE19581502T
Authority: DE
Inventors: Misao Fujikawa
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 1994-12-08
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2015-12-09
Also published as: JP3232309B2; WO1996017717A1; US5770246A; JPH08156049A; DE19581502T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der DE-OS 22 22 949 ist eine derartige Spritzgießma schine bekannt, bei welcher der von der Schneckenplastifi ziereinheit ausgehende Überführungskanal in den rückwärti gen Teil des Spritzzylinders ausmündet, und zwar unmittel bar vor einem Abstreiferring, der die in den Zylinder ra gende Kolbenstange spielfrei umgibt.

In Fig. 12 der Zeichnung ist eine herkömmliche Spritzgieß maschine "U" dargestellt, die eine Plastifiziereinheit 1 und eine Spritzeinheit 2 mit einem Spritzzylinder 20 und einer Spritzkammer 22 enthält. Zu der Plastifiziereinheit 1 gehört ein Plastifizierzylinder 11, in dessen Plastifizier kammer 15 eine Schnecke 12 hin- und herbewegt wird. Durch eine im Plastifizierzylinder 11 ausgebildete Einfüllöffnung 13 wird Gießharzmaterial der Plastifizierkammer 15 zuge führt. Ein Schneckenantrieb 4 weist einen Motor 41, einen Zylinder 42 und einen Kolben 43 auf, welcher im Zylinder 42 durch hydraulischen Druck hin- und herbewegt wird. Der Kol ben 43 ist an seinem Vorderende mit der Schnecke 12 und an seinem hinteren Ende mit dem Motor 41 verbunden. Das pla stifizierte Material wird aus der Plastifizierkammer 15 durch einen Kanal 10 in die Spritzkammer 22 gefördert.

Die Spritzeinheit 2 enthält einen Spritzkolben 21, der in der Spritzkammer 22 hin- und herbewegt wird, wobei die Spritzkammer eine Durchgangsbohrung im Spritzzylinder 20 mit über ihre gesamte Länge gleichbleibendem Durchmesser ist. Der Spritzkolben 21 hat einen Schaft 21b und einen Kopf 21a, dessen Durchmesser größer als der des Schaftes 21b ist. Er ist über eine Stange 26 mit einem Kolben 27 verbunden. Ein Fenster 28 ist an der Hinterkante des Spritz- bzw. Injektionszylinders 20 ausgebildet, um das Gießmaterial aus dem Spritzzylinder 20 herauszudrücken, das aus der Spritzkammer 22 durch den Spalt zwischen der Innenwand des Spritzzylinders 20 und der Außenwand des Spritzkolbens 21 durchläuft. Der Kolben 27 wird durch einen hydraulischen Druck in einem Zylinder 55 hin- und herbe wegt, der sich in einem Gehäuse 58a befindet. Ein den Ver bindungsabschnitt zwischen dem Spritzkolben 21 und der Stange 26 umgebendes Gehäuse 58b ist mit dem Spritzzylinder 20 durch eine Zapfenkupplung 29 verbunden. Das den Zylinder 55 aufnehmende Gehäuse 58a ist mit dem Gehäuse 58b verbun den.

Ein Düsenadapter 39 ist an der Frontseite des Spritzzylin ders 20 durch Bolzen 35 befestigt und eine Düse 3 mit einer Düsenöffnung 32 ist an diesen Düsenadapter 39 angebaut. Der Düsenadapter 39 hat einen ihn durchsetzenden Kanal 31, der die Spritzkammer 22 mit der Düsenöffnung 32 verbindet. Vor zugsweise hat der Düsenadapter 39 einen kleineren Durchmes ser als der Kanal 31 und enthält eine in der Nähe der Boh rung 22 im Spritzzylinder 20 ausmündende Sekundärbahn 36. Das aus der Spritzkammer 22 vom Spritzzylinder 21 herausge drückte geschmolzene Gießmaterial fließt durch den Kanal 31 zur Düsenöffnung 32 und durch die Sekundärbahn 36. Von der Düsenöffnung 32 spritzt das Material in eine an festen Platten montierte Metallform.

Der auch in Fig. 9 dargestellte Spritzkolben 21 hat einen seine Spitze bildenden Kopfteil 21a, einen Schaftteil 21b und ein Verbindungsstück 21c, das das Ende des Kolbens 21 bildet und mit der Stange 26 verbunden ist. Diese Kolben teile sind alle integriert ausgebildet. Der Spalt zwischen der Innenwand des Spritzzylinders 20 und dem Spritzkolben 21, gebildet durch die Differenz zwischen dem Durchmesser D₁ des Kolbenkopfes 21a und dem Durchmesser D₀ der Spritz zylinderbohrung 22, ist ausreichend klein, z. B. 0,05 mm, so daß das Gießmaterial nicht durch diesen Spalt hindurchge langen kann. Der Durchmesser D₂ des Schaftes 21b, der einen relativ großen Teil des Spritzkolbens 21 bildet, ist ge ringfügig kleiner als der Durchmesser D₁ des Kolbenkopfes 21a, wobei die Differenz zwischen den Durchmessern D₁ und D₂ vorzugsweise größer als 0,05 und kleiner als 1,00 mm, beispielsweise etwa 0,1 mm betragen sollte. Dementsprechend werden der Spritzzylinder 20 und der Spritzkolben so herge stellt, daß der Spalt zwischen der Innenwand des Spritzzy linders 20 und dem Schaft 21b bei etwa 0,075 mm liegt. Im allgemeinen ist der Kolbenkopf 21 gleich lang wie oder län ger als sein Durchmesser D₁ und ein ausreichend großer Kon taktflächenbereich mit der Innenwand des Spritzzylinders ist vorgesehen, um ein Verdrehen des Kolbenkopfes 21a zu verhindern.

Bei einem Vorschub des Spritzkolbens 21 wirkt die vordere Umfangskante 21d als Abstreifer zum Entfernen von an der Innenwand des Spritzzylinders 20 anhaftendem Gießharz. Dar über hinaus wirkt auch die am Kolbenkopf 21a durch die Durchmesserdifferenz zwischen dem Kopf 21a und dem Schaft 21b gebildete Umfangskante 21e als Abstreifer zum Abschaben von an der Innenwand des Spritzzylinders 20 anhaftendem Gießharz, wenn der Spritzkolben 21 zurückgezogen wird, wo bei das abgeschabte Gießharz aus der Spritzkammer 21 her ausgezogen wird.

Obwohl Anbackungen von Gießharz an der Innenwand des Spritzzylinders 20 durch die Abstreifer 21d und 21e verhin dert werden, kann Gießharz doch an dem Spritzkolben 21 an haften und insbesondere an der Oberfläche seines Schaftes 21b. Da im Spritzzylinder 20 eine hohe Temperatur herrscht, wird das an der Schaftoberfläche anhaftende Gießharz ther misch umgesetzt und karbonisiert. Ein Teil dieses karboni sierten Materials kann zerbröckeln und durch den Spalt zwi schen der Innenwand des Spritzzylinders 20 und dem Kolben kopf 21a hindurchgelangen sowie in das geschmolzene Gießma terial in der Spritzkammer 22 eingemischt werden, was die Qualität der Spritzgußteile beeinträchtigt. Ferner können die im Spalt zwischen der Innenwand des Spritzzylinders 20 und dem Kolbenkopf 21a befindlichen Partikel von karboni siertem Material die axiale Konzentrizität des Spritzzylin ders 20 und des Spritzkolbens 21 nachteilig beeinflussen.

Durch das im Spritzzylinder 20 ausgebildete Fenster können sich bei hohen Temperaturen im Spritzzylinder 20 weitere Ungleichmäßigkeiten und Ausrichtungsfehler ergeben, die ebenfalls unerwünschte Auswirkungen auf die axiale Konzen trizität des Spritzzylinders 20 und des Spritzkolbens 21 haben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spritzgießmaschine zu schaffen, bei der ein Anhaften von Gießharz an der Spritz kolbenumfangsfläche verhindert und eine hohe axiale Konzen trizität zwischen dem Spritzzylinder und dem Spritzkolben aufrechterhalten werden soll.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebe nen Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen angegeben.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Einspritzeinheit einer erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine im schematischen Längsschnitt;

Fig. 2 bis 5 die bei der Einspritzeinheit nach Fig. 1 vor gesehene Flanschkupplung in Vorderansicht, in Sei tenansichten der Sichtlinien A-A und B-B, sowie im Querschnitt längs der Schnittlinie C-O-C in Fig. 2;

Fig. 6 bis 8 einen in der Einspritzeinheit der Fig. 1 vor gesehenen Abstreifer im Axialschnitt G-G in Fig. 7 und in Seitenansichten E-E und F-F in Fig. 6;

Fig. 9 eine Seitenansicht des Spritzkolbens nach Fig. 1;

Fig. 10, 11 einen in der Einspritzeinheit nach Fig. 1 vor gesehenen Führungsring in Draufsicht und im Axial schnitt H-H in Fig. 10;

Fig. 12 eine herkömmliche Spritzgießmaschine.

Im folgenden werden die gleichen Bezugszeichen wie für die entsprechenden Bauteile der Ausführung nach Fig. 12 verwen det, wobei diese Bauteile nicht nochmals beschrieben wer den.

Bei der in Fig. 1 bis 11 dargestellten Spritzgießmaschine hat der Spritzzylinder 20 einen zentralen Durchgang 20c vom Durchmesser D₀, wobei das in Fig. 12 dargestellte Fenster 28 an der Innenwand fehlt. Der Spritzzylinder 20 besteht z. B. aus einem legierten Konstruktionsstahl oder aus le giertem Werkzeugstahl und ist durch Sintern oder Nitrieren oberflächenvergütet. An dem Vorderende des Spritzzylinders 20 ist eine Einsenkung 20a zur Befestigung des Düsenadap ters 31 ausgebildet. An seinem hinteren Ende weist der Spritzzylinder 20 am Umfang des Durchgangs 20c einen Ansatz 20b auf. Ein Abstreiferring 23 ist mit dem Spritzzylinder 20 durch einen Stift 9b verbunden, der in den Ansatz 20b eingreift. Die Flanschkupplung 29 ist am hinteren Ende des Spritzzylinders 20 durch einen Bolzen 8a befestigt. Das die Antriebssektion zum hydraulischen Antrieb des Spritzkolbens 21 abdeckende Gehäuse ist gegenüber der Flanschkupplung 29 durch einen Stift 9a ausgerichtet und durch einen Bolzen 8b fixiert. Ferner ist ein Führungsring 24, dessen Innenboh rung vom Spritzkolben 21 durchragt wird, durch einen Bolzen 8c an der Flanschkupplung 29 festgelegt.

Wie aus den Fig. 2 bis 5 ersichtlich, besteht die Flansch kupplung 29 aus einem scheibenförmigen Frontflansch 29a, einem scheibenförmigen Rückflansch 29b, der dicker als der Frontflansch 29a ist, und aus vier Verbindungssäulen 29c, welche die Flansche 29a und 29b miteinander verbinden. Der Frontflansch 29a und der Rückflansch 29b haben jeweils Boh rungen 29g und 29m für den Durchgang des Spritzkolbens 21. Der Verbindungsteil wird von zwei oberen horizontalen Säu leneinheiten 29c und zwei unteren horizontalen Säulenein heiten 29c gebildet, die unter gleichen Abständen zur Mit tenachse der Flanschkupplung 29 angeordnet sind. Vier Boh rungen 29n zur Aufnahme der Bolzen 8a durchsetzen die vier Säuleneinheiten 29c. Die Flanschkupplung 29 wird in der Re gel als Gußteil hergestellt.

Eine zu dem Ansatz 20b am Spritzzylinder 20 komplementäre Einsenkung 29i ist an dem Frontflansch 29a ausgebildet. Ferner ist eine Blindbohrung 29k zum Zwecke der Ausrichtung der Flanschkupplung 29 gegenüber dem Spritzzylinder 20 in dem Frontflansch 29a eingearbeitet.

Wie aus Fig. 4 und 5 im einzelnen ersichtlich sind eine Bohrung 29q zur Ausrichtung mit dem Stift 9a in der Nähe des Außenumfangs des Rückflansches 29b ebenso wie 10 Boh rungen 29p für die Bolzen 8b ausgebildet. Ein Ringansatz 29j zur Festlegung am Gehäuse 58 befindet sich an dem Rück flansch 29b. An der Mantelfläche dieses Flansches 29b ist ferner eine Ringnut 29h ausgebildet. Ein biegsames Rohr P, z. B. ein Stahlrohr, ist in diese einen Kanal bildende Ring nut 29h zur Durchleitung von. Kühlwasser eingesetzt, wobei dieses Rohr P die Wärmeübertragung zum Antriebsteil des Spritzkolbens 21 unterbinden kann. Mehrere, hier acht, Blindbohrungen 291 zur Aufnahme der Bolzen 8c sind in der Nähe der Durchgangsbohrung 29m auf diese zentriert vorgese hen.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, hat der Abstreiferring 23 einen solchen Außendurchmesser, daß er in die Einsenkung 29f des hinteren Flansches 29b und auch in die Bohrung 29g des vor deren Flansches 29e hineinpaßt.

Nach den Fig. 6, 7 und 8 ist eine Blindbohrung 23k für den Stift 9b an der oberen Stirnkante des Abstreiferrings 23 ausgebildet. Ein Ringbund 23a an der Innenwand des Abstrei ferrings 23 erstreckt sich bis zur Umfangsoberfläche des Spritzkolbens 21 und definiert den kleinsten Innendurchmes serteil der Durchgangsbohrung im Abstreifer 23 für den Durchgang des Spritzkolbens 21. Vorzugsweise wird die Posi tion dieses Ringbundes 23 so festgelegt, daß die Umfangs kante 21e des Kolbenkopfes 21a des Spritzkolbens 21 in dichte Anlage zu der Stirnkante 23e dieses Ringbundes 23a gelangt, wenn der Spritzkolben 21 maximal herausgezogen ist. Ein Ringkanal 23c ist längs und neben dem Ringbund 23a ausgebildet und bestimmt den größten Innendurchmesserteil der Durchgangsbohrung im Abstreiferring 23. Eine Abziehöff nung 23b neben dem Ringkanal 23c erstreckt sich bis zur Stirnkante des Abstreiferrings 23 und eine weitere Auszieh bohrung 23d neben der Hinterkante des Ringbundes 23a ver läuft bis zur Hinterkante des Abstreiferrings 23.

Der Ringbund 23a hat einen Innendurchmesser D₃, der gering fügig größer, z. B. zwischen 0,02 und 0,08 mm, als der Durchmesser D₂ des Schaftes 21b und kleiner als der des Kolbenkopfs 21a ist. Die Bohrungen 23b und 23d haben einen Innendurchmesser D₄, der etwa 1,0 mm größer als der Innen durchmesser des Ringbundes 23a und zwischen etwa 0,5 und 1,0 mm größer als der Durchgang 20c des Spritzzylinders 20 ist. Der ringnutförmige Kanal 23c hat einen etwa 1,0 mm größeren Innendurchmesser als der Innendurchmesser D₄.

Wenn der Spritzkolben 21 zurückgezogen wird, d. h. in der Zumeßzeit des Gießmaterials, wird an der Umfangsoberfläche des Kolbenschaftes 21b anhaftendes Gießmaterial von der Stirnkante 23e des Ringbundes 23a abgestreift. Um das abge streifte Material aus dem Abstreiferring 23 herauszudrücken ist am Boden der Innenwand des Abstreiferrings 23 ein lang gestrecktes Fenster 23f ausgebildet, das weiter als der Ringkanal 23c ist. Das abgestreifte Gießmaterial wird von diesem langgestreckten Fenster 23f aus dem Abstreiferring 23 herausgedrückt und fällt durch den Zwischenraum zwischen den beiden horizontalen unteren Säuleneinheiten 29c auf ei nen unter dem Abstreiferring 23 angeordneten geeigneten Auffänger. Bei einer solchen Zurückziehbewegung des Spritz kolbens 21 wird das von der Innenwand des Spritzzylinders 20 durch die Umfangskante 21e abgestriffene Material zu dem langgestreckten Fenster 23f durch die abgesetzte Endkante des Ringbundes 23a geführt.

Wenn der Spritzkolben 21 vorgeschoben und das Gießmaterial aus der Spritzkammer 22 herausgedrückt wird, wird das an der Umfangsoberfläche des Kolbenschaftes 21b anhaftende Ma terial von der hinteren Umfangskante 23h des Ringansatzes 23a abgestreift. Durch ein rundes Fenster 23g am Boden der Innenwand des Abstreiferrings 23 wird das abgestreifte Ma terial aus dem Abstreiferring 23 herausgedrückt. Um ein zu verlässiges Abtropfen bzw. Herabfallen des abgestreiften Materials durch die Fenster 23f und 23g zu gewährleisten, sind Ausschnitte 29e an jeweils einer Seite der Säulenein heiten 29c ausgebildet.

Auf diese Weise bewirkt der Ringbund 23a ein zuverlässiges Herabfallen des von der Innenwand des Spritzzylinders 20 und von der Umfangsoberfläche des Spritzkolbens abgestreif ten Materials in eine vorgegebene Position. Das abgezogene Gießmaterial kann dann in eine geeignete Aufnahmeeinrich tung rückgeführt werden.

Wie in den Fig. 10 und 11 gezeigt, hat der Führungsring 24 eine Durchgangsbohrung 24a von gleichem Durchmesser D₃ wie der Ringbund 23a am Abstreiferring 23 sowie eine Auszieh bohrung 29b mit dem gleichen Durchmesser D₅ wie der Ringka nal 23c am Abstreiferring 23. Eine Bohrung 24c ist in der Nähe des Außenumfangs des Führungsrings 24 zur Aufnahme des Bolzens 8c vorgesehen.

Die wesentlichen Bauteile der Ausführung nach Fig. 1 werden wie folgt zusammengebaut.

Zuerst wird der Abstreiferring 23 in die Flanschkupplung 29 eingefügt. Danach wird der Verbindungsteil 21c und der Schaft 21b des Spritzkolbens 21 in die Bohrung des Abstrei ferringes 23 eingeführt. Der Führungsring 24 wird danach am hinteren Flansch 29b an der Seite der Kantenfläche 24d be festigt. Die Flanschkupplung 29 wird mit dem Spritzzylinder 20 verbunden.

Wenn die Grundelemente auf diese Weise zusammengebaut sind, wird eine Konzentrizität der Bohrung 24a des Führungsrings 24, des Ringsbundes 23a am Abstreiferring 23 und des Durch gangs 20c im Spritzzylinder 20 erhalten. Das Loch 24a und der Ringbund 23a bilden ein Achslager für den Spritzkolben 21 der dadurch stabil hin- und herbewegt werden kann.

Claims

1. Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine mit einem Spritzzylinder, in dessen Spritzkammer ein Gießharz eingeführt wird, und mit einem in der Spritzkammer hin- und herbewegbaren Spritzkolben zum Einspritzen des Gießharzes aus der Spritzkammer in eine Form, wo bei
am hinteren Ende des Spritzzylinders ein Abstreifer ring befestigt ist, der von dem Spritzkolben durchragt wird und das Gießmaterial von der Umfangsfläche des Spritzkolbens abstreift,
dadurch gekennzeichnet, daß
an der Innenwand des Abstreiferringes (23) ein Ring bund (23a) ausgebildet ist, der den kleinsten Innen durchmesser D₃ des Abstreiferringes definiert und sich bis zur Umfangsfläche des Spritzkolbens (21) er streckt, und daß
der Abstreiferring (23) neben dem Ringbund (23a) min destens ein Fenster (23f, 23g) zum Abführen des abge streiften Gießmaterials nach außen aufweist.

2. Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzkolben (21) einen Schaft (21b) und einen die Kolbenspitze tragenden zylindrischen Kolbenkopf (21a) aufweist, dessen Durchmesser D₁ größer als der Schaftdurchmesser D₂ und geringfügig kleiner als der Durchmesser der Spritzkammer (22) ist, wobei der Ringbund-Durchmesser D₃ des Abstreiferringes (23) geringfügig größer als der des Kolbenschaftes (21b) und kleiner als der des Kolbenkopfes (21a) ist.

3. Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine nach An spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flanschkupplung (29) am rückwärtigen Ende des Spritz zylinders (20) angeflanscht ist, in der sich der Ab streiferring (23) befindet.

4. Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine nach An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschkupp lung (29) mehrere voneinander beabstandete Verbin dungssäulen (29c) sowie in seinem rückwärtigen Flansch (29b) einen Kühlmittel-Kanal (P; 29h) aufweist.

5. Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine nach An spruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß am rück wärtigen Ende der Flanschkupplung (29) ein Führungs ring (24) befestigt ist, der den gleichen Innendurch messer wie der Ringbund (23a) des Abstreiferringes (23) hat und vom Spritzkolben (21) durchragt wird.