DE29613039U1 - Injection molding device - Google Patents
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Description
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Machinery Weber Montreal Holding Inc.
269 Adrien-Patenaude, Vaudreuil
Quebec, Canada JW 5V5Machinery Weber Montreal Holding Inc.
269 Adrien Patenaude, Vaudreuil
Quebec, Canada JW 5V5
3. Juli 1996/V/h3 July 1996/V/h
Akte: M 3884 GFile: M 3884 G
SpritzgxeßvorrichtungInjection molding device
Die Erfindung betrifft eine Spritzgießvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an injection molding device according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Spritzgießvorrichtung (Fig. 3a bis 3c) ist aus dem Kunststofftaschenbuch, Carl Hauser-Verlag, 22. Auflage, S. 81 ff. bekannt.Such an injection molding device (Fig. 3a to 3c) is known from the plastics handbook, Carl Hauser-Verlag, 22nd edition, p. 81 ff.
Diese Spritzgießvorrichtung weist eine in einem Spritzgießzylinder 1 dreh- und axial verschiebbar gelagerte Schnecke 2 auf, die sowohl zum Fördern, Plastifizieren, Homogenisieren und zum Einspritzen einer Kunststoffmasse in eine Form dient.This injection molding device has a screw 2 that is mounted in an injection molding cylinder 1 so that it can rotate and move axially and is used for conveying, plasticizing, homogenizing and injecting a plastic mass into a mold.
Die Kunststoffmasse wird von einem hinteren Ende des Spritzgießzylinders 1, an dem eine Antriebseinheit 3 zum Antreiben der Schnecke 2 angeordnet ist, zu einem vorderen Ende des Spritzgießzylinders 1 befördert, an dem ein Spritzgießwerkzeug 4 angeordnet ist, in das die Kunststoffmasse eingespritzt wird. Die Antriebseinheit weist einen Elektromotor 5 auf, der die Schnecke in Drehbewegung versetzt, wobei der Elektromotor 5 bezüglich einer Schneckenlängsachse 6 seitlich versetzt angeordnet ist und über ein Getriebe ein Antriebszahnrad 7 antreibt. Das Antriebszahnrad 7 wird von einem als Zahnstange ausgebildeten Bereich der Schnecke 2 durchgriffen, so daß bei einer Axialbewegung der Schnecke 2 das nicht in Axialrichtung verschobene Antriebszahnrad 7 im kämmenden In-Eingriff mit der Schnecke 2 verbleibt.The plastic mass is conveyed from a rear end of the injection molding cylinder 1, on which a drive unit 3 for driving the screw 2 is arranged, to a front end of the injection molding cylinder 1, on which an injection molding tool 4 is arranged, into which the plastic mass is injected. The drive unit has an electric motor 5, which sets the screw in rotation, whereby the electric motor 5 is arranged laterally offset with respect to a longitudinal axis 6 of the screw and drives a drive gear 7 via a gear. The drive gear 7 is penetrated by a region of the screw 2 designed as a rack, so that when the screw 2 moves axially, the drive gear 7, which is not displaced in the axial direction, remains in meshing engagement with the screw 2.
Zum axialen Verschieben der Schnecke 2 ist ein hydraulischer Zylinder-/Kolbenmechanismus 9 in der Antriebseinheit vorgesehen. Ferner sind zwei Endschalter 10 in der Antriebseinheit 3 angeordnet, die eine vordere bzw. rückwärtige Endstellung der Schnecke 2 wahrnehmen und so den Hub begrenzen. Im rückwärtigen Bereich des Spritzgießzylinders 1 befindet sich ein FülltrichterA hydraulic cylinder/piston mechanism 9 is provided in the drive unit for axially moving the screw 2. Furthermore, two limit switches 10 are arranged in the drive unit 3, which detect a front or rear end position of the screw 2 and thus limit the stroke. In the rear area of the injection molding cylinder 1 there is a filling funnel
11 zum Zuführen von kalter Formmasse in den Spritzgießzylinder 1.11 for feeding cold molding compound into the injection molding cylinder 1.
Der vordere Bereich des Spritzgießzylinders 1 bildet einen Sammelraum 12, in dem sich homogenisierte und plastifizierte Formmasse vor dem Einspritzen in das Spritzgießwerkzeug 4 ansammeln kann. Die Formmasse wird aus dem Sammelraum 12 mittels einer beheizbaren Düse 13 in das Spritzgießwerkzeug 4 eingespritzt. Die im Sammelraum 12 angesammelte homogenisierte und plastifizierte Formmasse wird durch eine axiale Bewegung der Schnecke 2 in Richtung zum Spritzgießwerkzeug 4 in die durch das Spritzgießwerkzeug 4 begrenzte Form eingepreßt. Hierbei wird die Schnecke 2 in der Regel nicht gedreht, sondern nur mit Hilfe des Kolben-/Zylindermechanismus 9 axial verschoben.The front area of the injection molding cylinder 1 forms a collecting space 12 in which homogenized and plasticized molding compound can collect before being injected into the injection molding tool 4. The molding compound is injected from the collecting space 12 into the injection molding tool 4 by means of a heatable nozzle 13. The homogenized and plasticized molding compound collected in the collecting space 12 is pressed into the mold delimited by the injection molding tool 4 by an axial movement of the screw 2 in the direction of the injection molding tool 4. In this case, the screw 2 is generally not rotated, but only moved axially with the help of the piston/cylinder mechanism 9.
Die in das Spritzgießwerkzeug eingespritzte Formmasse erstarrt unter dem Nachdruck der in ihrer vorderen Endstellung über einem Massepolster stillstehenden Schnecke 2 zu einem Formkörper 14. Danach wird das aus zwei Hälften bestehende Spritzgießwerkzueg 4 geöffnet und der Formkörper 14 entnommen und gleichzeitig die Schnecke 2 durch den Motor 5 angetrieben. Durch die Drehbewegung der Schnecke 2 wird aus dem Fülltrichter 11 kalte Formmasse in den Spritzgießzylinder 1 gezogen. Die Formmasse wird aufgrund der zwischen der Schnecke 2 und der Formmasse bzw. dem Spritzgießzylinder 1 auftretenden Druck- und Scherkräfte plastifiziert und homogenisiert. Die plastifizierte und homogenisierte Formmasse wird durch die Schnecke 2 in den vorderen Bereich des Spritzgießzylinders 1 befördert, wo sich die Masse im SammelraumThe molding compound injected into the injection mold solidifies into a molded body 14 under the pressure of the screw 2, which is stationary in its front end position above a cushion of compound. The injection molding tool 4, which consists of two halves, is then opened and the molded body 14 is removed, while the screw 2 is simultaneously driven by the motor 5. The rotation of the screw 2 draws cold molding compound from the filling funnel 11 into the injection molding cylinder 1. The molding compound is plasticized and homogenized due to the pressure and shear forces occurring between the screw 2 and the molding compound or the injection molding cylinder 1. The plasticized and homogenized molding compound is conveyed by the screw 2 into the front area of the injection molding cylinder 1, where the compound is collected in the collecting chamber.
12 ansammelt und die Schnecke 2 mit einer Kraft entgegen der Förderrichtung beaufschlagt, so daß die Schnecke 2 aus ihrer12 and the screw 2 is subjected to a force against the conveying direction, so that the screw 2 is released from its
vorderen Endstellung in ihre rückwärtige Endstellung bewegt wird.front end position to its rear end position.
Hat sich eine ausreichende Menge an Forramasse im Sammelraum 12 angesammelt, wird die Schnecke 2 wieder zum Einspritzen der Formmasse in das Spritzgießwerkzeug 4 bewegt.Once a sufficient amount of molding compound has accumulated in the collecting chamber 12, the screw 2 is moved again to inject the molding compound into the injection mold 4.
Die maximal pro Einspritzvorgang einzuspritzende Menge an Formmasse ergibt sich aus dem maximalen Förderhub der Schnecke 2 multipliziert mit der durch den Spritzgießzylinder 1 begrenzten Querschnittsfläche. Der maximale Förderhub ist der Abstand zwischen der vorderen und hinteren Endstellung der Schnecke 2 bzw. der Abstand zwischen den beiden Endschaltern 10.The maximum amount of molding compound to be injected per injection process is determined by the maximum conveying stroke of screw 2 multiplied by the cross-sectional area limited by the injection molding cylinder 1. The maximum conveying stroke is the distance between the front and rear end positions of screw 2 or the distance between the two limit switches 10.
Will man die maximale Fördermenge erhöhen, so muß man den Förderhub verlängern und/oder die Querschnittsfläche des Spritzgießzylinders 1 vergrößern. Der Förderhub kann nicht beliebig vergrößert werden, weshalb zum Spritzgießen größerer Formkörper üblicherweise Spritzgießvorrichtungen verwendet werden, deren Spritzgießzylinder bzw. deren Schnecken einen großen Durchmesser aufweisen. Solche "großen" Spritzgießvorrichtungen sind jedoch teuer und benötigen eine Menge Energie zum Antreiben der großvolumigen Schnecke.If you want to increase the maximum delivery rate, you have to extend the delivery stroke and/or increase the cross-sectional area of the injection molding cylinder 1. The delivery stroke cannot be increased arbitrarily, which is why injection molding devices with injection molding cylinders or screws with a large diameter are usually used for injection molding larger molded bodies. However, such "large" injection molding devices are expensive and require a lot of energy to drive the large-volume screw.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritzvorrichtung zu schaffen, die in der Herstellung und im Betrieb kostengünstig ist und mit der große Mengen von Formmasse pro Spritzgießvorgang in das Spritzgießwerkzeug eingespritzt werden können.The invention is based on the object of creating an injection device which is cost-effective to manufacture and operate and with which large quantities of molding compound can be injected into the injection molding tool per injection molding process.
Die Aufgabe wird durch eine Spritzgießvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.The object is achieved by an injection molding device having the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtung weist zwischen einem Spritzgießzylinder und einer Einspritzdüse einen Akkumulator auf, in dem die von einer Schnecke plastifizierte und homogenisierte Masse gesammelt wird. Der Akkumulator ist mit einem großen Speicherraum ausgebildet, der mit einer Schnecke mit kleinem Durchmesser allmählich gefüllt werden kann. Die erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtung kann somit mit einer relativ dünnen Schnecke versehen sein, die allmählich zwischen zwei Einspritzvorgängen den Akkumulator mit plastifizierter und homogenisierter Kunststoffmasse füllt.The injection molding device according to the invention has an accumulator between an injection molding cylinder and an injection nozzle, in which the mass plasticized and homogenized by a screw is collected. The accumulator is designed with a large storage space that can be gradually filled with a screw with a small diameter. The injection molding device according to the invention can thus be provided with a relatively thin screw that gradually fills the accumulator with plasticized and homogenized plastic mass between two injection processes.
Eine dünne Schnecke ist kostengünstig in der Herstellung, benötigt nur eine relativ kleine Antriebseinheit und kann mit geringer Arbeitsleistung betrieben werden.A thin screw is inexpensive to manufacture, requires only a relatively small drive unit and can be operated with low power.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei herkömmlichen Spritzgießvorrichtungen für große Einspritzmengen, die sehr starke Schnecken verwenden, zwischen dem Takt zweier Einspritzvorgänge die Schnecken selbst nur sehr kurz zum Plastifizieren und Homogenisieren der Masse in Betrieb sind und die meiste Zeit zwischen den beiden Einspritzvorgängen stillstehen. Durch das Vorsehen eines Akkumulators können kleine Schnecken verwendet werden, die die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen ausnützen.The invention is based on the knowledge that in conventional injection molding machines for large injection quantities that use very powerful screws, the screws themselves are only in operation for a very short time between the cycles of two injection processes to plasticize and homogenize the mass and are idle most of the time between the two injection processes. By providing an accumulator, small screws can be used that utilize the time between two consecutive injection processes.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen:The invention is explained by way of example using the drawing. It shows:
Fig. 1 schematisch vereinfacht eine erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtung im Längsschnitt,Fig. 1 shows a schematically simplified injection molding device according to the invention in longitudinal section,
Fig. 2a den Bereich der Antriebseinheit der in Fig. 1 gezeigten Spritzgießvorrichtung,Fig. 2a the area of the drive unit of the injection molding device shown in Fig. 1,
Fig. 2b den Bereich des Akkumulators und der Einspritzdüse der in Fig. 1 gezeigten Spritzgießvorrichtung,Fig. 2b the area of the accumulator and the injection nozzle of the injection molding device shown in Fig. 1,
Fig. 3a bis 3c schematisch vereinfacht jeweils einenFig. 3a to 3c schematically simplified a
Schnitt durch eine bekannte Spritzgießvorrichtung. Section through a known injection molding device.
Die erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtung weist eine in einem Spritzgießzylinder 1 drehbar und axial verschiebbar gelagerte Schnecke 2 auf. Am rückwärtigen Ende des Spritzgießzylinders 1 ist eine Antriebseinheit 3 zum Betätigen der Schnecke 2 angeordnet und am in Förderrichtung vorderen Ende des Spritzgießzylinders 1 ist ein Akkumulator 15 und eine Einspritzdüse 12 angeordnet .The injection molding device according to the invention has a screw 2 that is mounted in an injection molding cylinder 1 so that it can rotate and move axially. At the rear end of the injection molding cylinder 1, a drive unit 3 for actuating the screw 2 is arranged, and at the front end of the injection molding cylinder 1 in the conveying direction, an accumulator 15 and an injection nozzle 12 are arranged.
Die Antriebseinheit 3 weist für eine axiale Verstellung der Schnecke 2 einen Hydraulikzylinder 16 auf, in dem ein Hydraulikkolben 17 axial verschiebbar gelagert ist. Der Hydraulikkolben 17 ist über ein Drucklager 18, bestehend aus Axial-Pendelrollen mit einer Zahnwelle 19 verbunden, so daß eine Axialbewegung des Hydraulikkolbens auf die Zahnwelle 19 übertragen wird, jedoch die Zahnwelle 19 bezüglich des Hydraulikkolbens 17 frei rotieren kann. Die Zahnwelle 19 lagert in einer zylinderförmigen Buchse 20, die wiederum an ihren axialen Enden in Durchgangsbohrungen in je einer Platte 22a, 22b lagert. In den Durchgangsbohrungen der Platten 22a, 22b sind Lager 21 angeordnet, so daß die Buchse 20 drehbar gelagert ist. Zwischen den Platten 22a, 22b befindet sich ein Antriebsrad 24, das mittig von der Buchse 20 durchgriffen wird und mit dieser fest verbunden ist. Bei Betätigung des hydraulischen Zylinder-/Kolbenmechanismus 16, 17 gleitet die axial verschiebbare Zahnwelle 19 in der Buchse 20. An ihrem vorderen Ende ist stirnseitig eine zylinderförmige Ausnehmung 25 eingebracht, die an ihrer Innenwandung längsverzahnt ist. In diese Ausnehmung 2 5 ist ein entsprechend verjüngtes und gezahntes rückwärtiges Ende 2 6 der Schnecke 2 eingesteckt und mittels einer Gewindestange 27, die die Zahnwelle 19 in Längsrichtung durchsetzt, befestigt. Die Zahnwelle 19 bildet somit mit der Schnecke 2 eine drehfest verbundene Einheit. Diese Einheit aus Zahnwelle 19 und Schnecke 2 durchsetzt mittig eine vordereThe drive unit 3 has a hydraulic cylinder 16 for axial adjustment of the worm 2, in which a hydraulic piston 17 is mounted so that it can move axially. The hydraulic piston 17 is connected to a toothed shaft 19 via a thrust bearing 18, consisting of axial spherical rollers, so that an axial movement of the hydraulic piston is transmitted to the toothed shaft 19, but the toothed shaft 19 can rotate freely with respect to the hydraulic piston 17. The toothed shaft 19 is mounted in a cylindrical bushing 20, which in turn is mounted at its axial ends in through holes in a plate 22a, 22b. Bearings 21 are arranged in the through holes of the plates 22a, 22b, so that the bushing 20 is rotatably mounted. Between the plates 22a, 22b there is a drive wheel 24, which is penetrated centrally by the bushing 20 and is firmly connected to it. When the hydraulic cylinder/piston mechanism 16, 17 is actuated, the axially displaceable toothed shaft 19 slides in the bushing 20. At its front end, a cylindrical recess 25 is made on the front side, which is longitudinally toothed on its inner wall. A correspondingly tapered and toothed rear end 26 of the worm 2 is inserted into this recess 25 and fastened by means of a threaded rod 27 which passes through the toothed shaft 19 in the longitudinal direction. The toothed shaft 19 thus forms a unit with the worm 2 which is connected in a rotationally fixed manner. This unit consisting of the toothed shaft 19 and the worm 2 passes through a front
Stirnwandung 28 der Antriebseinheit 3, die zur drehbaren Lagerung der Zahnwelle 19 bzw. der Schnecke 2 stark ausgebildet und mit einer Durchgangsbohrung 29 versehen ist. Außenseitig an der Stirnwandung 28 ist ein erster Abschnitt des Spritzgießzylinders 1 in Form einer zylinderförmigen Einzugbuchse 30 befestigt. Die Einzugbuchse 3 0 ist konzentrisch zur Längsachse 23 bzw. konzentrisch zur Durchgangsbohrung 29 der Stirnwandung 28 angeordnet. An der Längsmitte der Einzugbuchse 3 0 ist eine Öffnung 31 zum Zuführen von kalter Kunststoffmasse angebracht. Außenseitig sitzt an der Öffnung 31 in an sich bekannter Weise ein Fülltrichter 11. Die kalte Kunststoffmasse, die in den Fülltrichter 11 geschüttet wird, ist in der Regel ein Kunststoffgranulat .Front wall 28 of the drive unit 3, which is designed to be strong for the rotatable mounting of the toothed shaft 19 or the screw 2 and is provided with a through hole 29. A first section of the injection molding cylinder 1 in the form of a cylindrical feed bushing 30 is attached to the outside of the front wall 28. The feed bushing 30 is arranged concentrically to the longitudinal axis 23 or concentrically to the through hole 29 of the front wall 28. An opening 31 for feeding cold plastic mass is provided at the longitudinal center of the feed bushing 30. On the outside, a filling funnel 11 is located at the opening 31 in a manner known per se. The cold plastic mass that is poured into the filling funnel 11 is usually plastic granulate.
Am vorderen stirnseitigen Ende der Einzugbuchse 3 0 ist ein nach außen ringstegförmig vorstehender Flansch 33 ausgebildet. An die Einzugbuchse 3 0 schließt sich in Förderrichtung ein Schneckenzylinder 3 5 an, der zusammen mit der Einzugbuchse 3 0 den Spritzgießzylinder 1 darstellt. Der Schneckenzylinder 3 5 ist ein langgestrecktes Rohr mit dem gleichen Innendurchmesser wie die Einzugbuchse 30, wobei am rückwärtigen Ende des Schneckenzylinders 35 ein außen vorstehender ringstegförmiger Flansch 3 6 ausgebildet ist. Die Einzugbuchse 3 0 und der Schneckenzylinder 3 5 sind an den beiden Flanschen 33, .3 6 miteinander verschraubt, wobei sowohl die Einzugbuchse 3 0 als auch der Schneckenzylinder 35 konzentrisch um die Längsachse 23 der Spritzgießvorrichtung angeordnet sind. Die Einzugbuchse 3 0 und der Schneckenzylinder 35 begrenzen somit einen durchgehenden, rohrförmigen Kanal, in dem die Schnecke 2 lagert. Die Schnecke 2 besteht aus einem Schneckenkern 38, an dem schraubenförmig ein Schneckensteg 3 9 ausgebildet ist. Der Durchmesser des Schneckenkerns 3 8 nimmt vorzugsweise in Förderrichtung zu, so daß der Zwischenraum bzw. Schneckengang zwischen dem Schneckenkern und dem Spritzgießzylinder in Förderrichtung abnimmt. Der Schneckensteg 39 ist vorzugsweise mit konstanter Ganghöhe ausgebildet und mit einer Panzerung versehen. Das Kompressionsverhältnxs einer solchenAt the front end of the feed bushing 3 0, a flange 33 protruding outwards in the shape of a ring web is formed. The feed bushing 3 0 is followed in the conveying direction by a screw cylinder 3 5 which, together with the feed bushing 3 0, forms the injection molding cylinder 1. The screw cylinder 3 5 is an elongated tube with the same inner diameter as the feed bushing 30, with an outwardly protruding ring web-shaped flange 3 6 being formed at the rear end of the screw cylinder 35. The feed bushing 3 0 and the screw cylinder 3 5 are screwed together at the two flanges 33, .3 6, with both the feed bushing 3 0 and the screw cylinder 35 being arranged concentrically around the longitudinal axis 23 of the injection molding device. The feed bushing 30 and the screw cylinder 35 thus delimit a continuous, tubular channel in which the screw 2 is mounted. The screw 2 consists of a screw core 38 on which a screw flight 39 is formed in a helical manner. The diameter of the screw core 38 preferably increases in the conveying direction, so that the space or screw flight between the screw core and the injection molding cylinder decreases in the conveying direction. The screw flight 39 is preferably designed with a constant pitch and provided with armor. The compression ratio of such a
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Schnecke 2 beträgt beispielsweise 1 : 3. Um den hohen Innendrücken und der Reibung widerstehen zu können, ist der Schnekkenzylinder vorzugsweise mit einer Bimetallauskleidung versehen.Screw 2, for example, is 1:3. In order to withstand the high internal pressures and friction, the screw cylinder is preferably provided with a bimetallic lining.
Der sich an in Förderrichtung vorderen Ende des Schneckenzylinders 1 anschließende Akkumulator 15 ist ein zylinderförmiger Hohlkörper mit einer in Förderrichtung rückwärtigen Stirnwandung 41, einem Zylinderrohr 42 und einer vorderen Stirnwandung 43. Im Akkumulator 15 lagert axial verschiebbar eine Kolbeneinheit 45, die aus einer Kolbenstange 46 und einem Kolben 47 ausgebildet ist. Die Kolbenstange 46 ist mit ihrem rückwärtigen Ende an der Schnecke 2 befestigt, wobei zwischen der Schnecke 2 und der Kolbenstange 46 ein Gleitringlager 48 angeordnet ist, das eine Drehung der Schnecke 2 gegenüber der Kolbenstange 46 erlaubt.The accumulator 15, which is connected to the front end of the screw cylinder 1 in the conveying direction, is a cylindrical hollow body with a rear end wall 41 in the conveying direction, a cylinder tube 42 and a front end wall 43. A piston unit 45, which is made up of a piston rod 46 and a piston 47, is mounted axially displaceably in the accumulator 15. The piston rod 46 is attached to the screw 2 with its rear end, and a sliding ring bearing 48 is arranged between the screw 2 and the piston rod 46, which allows the screw 2 to rotate relative to the piston rod 46.
Das Gleitringlager 48 besteht aus zwei gleichen Gleitringen 48a, 48b, die an dem vorderen Ende der Schnecke 2 bzw. an dem rückwärtigen Ende der Kolbenstange 46 befestigt sind. Die Gleitringe 48a, 48b sind vorzugsweise aus einem Sintermetall mit hohem Titankarbidanteil ausgebildet, so daß sie kaum einem Verschleiß unterliegen. Die Kolbenstange 46 ist in der rückwärtigen Stirnwandung 41 des Akkumulators 15 formschlüssig gelagert, wodurch sowohl die Führung der Kolbenstange 46 als auch die Abdichtung der Kolbenstange erfolgt.The sliding ring bearing 48 consists of two identical sliding rings 48a, 48b, which are attached to the front end of the screw 2 and to the rear end of the piston rod 46. The sliding rings 48a, 48b are preferably made of a sintered metal with a high titanium carbide content, so that they are hardly subject to wear. The piston rod 46 is positively mounted in the rear end wall 41 of the accumulator 15, which both guides the piston rod 46 and seals the piston rod.
Am vorderen Ende der Kolbenstange 46 ist ein Ringsteg 50 ausgebildet, der von einem Haltering 51 umgriffen wird. Der Haltering 51 ist wiederum am Kolben 47 befestigt, so daß die Kolbenstange 46 und der Kolben 47 eine feste Einheit bilden. Der Kolben 47 ist zylinderförmig mit einer rückwärtigen Stirnfläche 47a, einer Mantelfläche 47b und einer vorderen Stirnfläche 47c ausgebildet. Der Kolben 47 liegt mit seiner Mantelfläche 47b formschlüssig an der Innenfläche des Zylinderrohres 42 des Akkumulators 15 an. Sowohl in der Kolbenstange 46 als auch im Kolben 47 ist eine in Längsrichtung ausgerichtete Durchgangsbohrung 53, 54 eingebracht, die konzentrisch zur Längsachse 23 und somit zueinanderAt the front end of the piston rod 46, a ring web 50 is formed, which is surrounded by a retaining ring 51. The retaining ring 51 is in turn attached to the piston 47, so that the piston rod 46 and the piston 47 form a fixed unit. The piston 47 is cylindrical with a rear end face 47a, a jacket surface 47b and a front end face 47c. The jacket surface 47b of the piston 47 rests positively against the inner surface of the cylinder tube 42 of the accumulator 15. A longitudinally aligned through hole 53, 54 is made in both the piston rod 46 and the piston 47, which are concentric to the longitudinal axis 23 and thus to each other.
fluchtend angeordnet sind. In das vordere Ende der Schnecke ist eine radiale Bohrung 55 eingebracht, die im Zentrum der Schnecke 2 auf eine Längsbohrung stößt, die die radiale Bohrung 55 mit der Durchgangsbohrung 53 der Kolbenstange 46 verbindet. Es besteht somit ein durchgehender Kanal von dem Schneckengang im Spritzgießzylinder 1 durch die Kolbenstange 46, die Gleitringe 48a, 48b und den Kolben 47 hindurch. Der Querschnitt der Bohrungen 53; 54 und 55 entspricht dem Strömungsquerschnitt des Schneckenganges. Zentral an der vorderen Stirnwandung 43 des Akkumulators 15 ist eine weitere Durchgangsbohrung 56 eingebracht, die zum Innenraum des Akkumulators 15 aufgeweitet ist. An der vorderen Stirnwandung 43 ist außenseitig ein Verbindungsrohr 57 befestigt, auf dem eine an sich bekannte verschließbare Einspritzdüse sitzt. Das Verbindungsohr ist mittels Schrauben 58 an die vordere Stirnwandung 43 angeschraubt, wobei die Schraubenköpfe mit jeweils einem Paket aus Tellerfedern 59 unterlegt sind. Die Tellerfedern 59 dienen als Berstschutz. Sollte der Ausspritzdruck aus dem Akkumulator 15 einen vorbestimmten Wert übersteigen, dann hebt sich das Verbindungsrohr 57 von der vorderen Stirnwandung 43 des Akkumulators 15 ab und die Kunststoffmasse kann seitlich austreten, ohne daß ein unkontrollierter Überdruck auftritt.are arranged in alignment. A radial bore 55 is made in the front end of the screw, which in the center of the screw 2 meets a longitudinal bore that connects the radial bore 55 with the through-bore 53 of the piston rod 46. There is thus a continuous channel from the screw thread in the injection molding cylinder 1 through the piston rod 46, the sliding rings 48a, 48b and the piston 47. The cross section of the bores 53; 54 and 55 corresponds to the flow cross section of the screw thread. A further through-bore 56 is made centrally on the front end wall 43 of the accumulator 15, which is widened towards the interior of the accumulator 15. A connecting pipe 57 is attached to the outside of the front end wall 43, on which a known closable injection nozzle sits. The connecting pipe is screwed to the front end wall 43 by means of screws 58, whereby the screw heads are each supported by a package of disc springs 59. The disc springs 59 serve as burst protection. If the discharge pressure from the accumulator 15 exceeds a predetermined value, the connecting pipe 57 lifts off the front end wall 43 of the accumulator 15 and the plastic mass can escape sideways without uncontrolled excess pressure occurring.
Nachfolgend wird der Betrieb.der erfindungsgemäßen Spritzgießvorrichtung erläutert:The operation of the injection molding device according to the invention is explained below:
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtung in ihrer Ausgangsstellung, in der der Kolben 4 7 mit seiner vorderen Stirnfläche 47c an der vorderen Stirnwandung 43 des Akkumulators 15 anliegt. In dieser Ausgangsstellung der Spritzgießvorrichtung wird in den Fülltrichter kalte Kunststoffmasse eingefüllt und die Schnecke 2 mit vorbestimmter Drehgeschwindigkeit in Drehbewegung versetzt, so daß die Kunststoffmasse im Spritzgießzylinder 1 in Förderrichtung nach vorne zum Akkumulator 15 befödert wird. Die Kunststoffmasse wird durch die Schnecke 2 in an sich bekannter Weise plastifiziert und homogenisiert. Am vorderenFig. 1 shows the injection molding device according to the invention in its starting position, in which the piston 47 rests with its front face 47c on the front end wall 43 of the accumulator 15. In this starting position of the injection molding device, cold plastic mass is filled into the filling funnel and the screw 2 is set in rotation at a predetermined speed so that the plastic mass in the injection molding cylinder 1 is conveyed forwards in the conveying direction to the accumulator 15. The plastic mass is plasticized and homogenized by the screw 2 in a manner known per se. At the front
Ende der Schnecke 2 wird die aufgeschmolzene Kunststoffmasse durch die Bohrungen 53; 54 und 55 der Schnecke 2, der Kolbenstange 46 und des Kolbens 47 geleitet. Hierbei ist die Düse 13 geschlossen, so daß sich im Akkumulator 15 ein Druck aufbaut, durch den der Kolben 47 von der vorderen Stirnwandung 43 des Akkumulators 15 abgehoben wird. In dem durch die vordere Stirnfläche 47c des Kolbens 47, dem Zylinderrohr 42 und der vorderen Stirnwandung 43 des Akkumulators 15 begrenzten Raum sammelt sich die plastifizierte und homogenisierte Kunststoffmasse an. Hierbei wird der Kolben 47, die Kolbenstange 46 und die Schnecke 2 zunehmend nach hinten gedruckt, so daß der Kolben 17 in den Zylinder 16 der hydraulischen Kolben-/Schneckenzylindereinheit eingeführt wird.At the end of the screw 2, the melted plastic mass is guided through the holes 53; 54 and 55 of the screw 2, the piston rod 46 and the piston 47. The nozzle 13 is closed so that pressure builds up in the accumulator 15, which lifts the piston 47 off the front end wall 43 of the accumulator 15. The plasticized and homogenized plastic mass accumulates in the space delimited by the front end face 47c of the piston 47, the cylinder tube 42 and the front end wall 43 of the accumulator 15. The piston 47, the piston rod 46 and the screw 2 are increasingly pushed backwards so that the piston 17 is inserted into the cylinder 16 of the hydraulic piston/screw cylinder unit.
Hat sich eine ausreichende Menge an Kunststoffmasse im Akkumulator angesammelt, so wird die Düse 13 geöffnet und der aus der Schnecke 2, Kolbenstange 46 und Kolben 47 bestehende Strang durch den Zylinder-/Kolbenmechanismus nach vorne gedrückt, so daß der Kolben 47 die Kunststoffmasse aus dem Akkumulator 15 drückt und durch die Düse 12 ausspritzt. Während des Einspritz-Vorganges wird die Schneckendrehzahl herabgesetzt, um ein Zurückströmen der Schmelze zu verhindern, so daß das Vorsehen eines Rückstromventils nicht notwendig ist.If a sufficient amount of plastic mass has accumulated in the accumulator, the nozzle 13 is opened and the strand consisting of the screw 2, piston rod 46 and piston 47 is pushed forward by the cylinder/piston mechanism so that the piston 47 pushes the plastic mass out of the accumulator 15 and sprays it out through the nozzle 12. During the injection process, the screw speed is reduced to prevent the melt from flowing back, so that the provision of a non-return valve is not necessary.
Der Durchmesser des Kolbens 47 ist relativ groß im Vergleich zum Durchmesser der Schnecke 2, wodurch bei einem geringen Förderhub der Schnecke 2 bzw. des Kolbens 4 7 und bei geringem Schneckendurchmesser eine große Menge an Kunststoffmasse pro Einspritz-Vorgang eingespritzt werden kann.The diameter of the piston 47 is relatively large compared to the diameter of the screw 2, whereby a large amount of plastic mass can be injected per injection process with a small delivery stroke of the screw 2 or the piston 47 and with a small screw diameter.
Weist der Kolben einen Durchmesser von etwa 36 cm auf und beträgt der Förderhub etwa 5 0 cm, so kann pro Einspritzvorgang bis zu 50 1 Kunststoffmasse eingespritzt werden. Zum Plastifizieren und Homogenisieren der Kunststoffmasse zwischen zwei Einspritzvorgängen genügt eine Schnecke mit einem Durchmesser von beispielsweise 15 cm. Eine solche Schnecke benötigt eine Antriebs-If the piston has a diameter of about 36 cm and the delivery stroke is about 50 cm, up to 50 1 of plastic mass can be injected per injection process. To plasticize and homogenize the plastic mass between two injection processes, a screw with a diameter of, for example, 15 cm is sufficient. Such a screw requires a drive
leistung von 250 KW.output of 250 KW.
Um eine gleiche Einspritzmenge mit einer herkömmlichen Spritz gießvorrichtung ohne Akkumulator zu erzielen, müsste man den Schneckendurchmesser auf beispielsweise 25 cm und den Förderhub auf beispielsweise 100 cm erhöhen. Eine Schnecke solchen Durchmessers ist ungleich teurer und würde eine Antriebsleistung von 500 KW erfordern.In order to achieve the same injection quantity with a conventional injection molding device without an accumulator, the screw diameter would have to be increased to, for example, 25 cm and the conveying stroke to, for example, 100 cm. A screw of this diameter is much more expensive and would require a drive power of 500 KW.
Der erfindungsgemäße Akkumulator arbeitet nach dem FIFO-Prinzip, d.h., die Kunststoffmasse, die zuerst in den Akkumulator 15 gelangt, wird auch zuerst ausgespritzt. Hierdurch ist sichergestellt, daß nicht durch außergewöhnlich lange im Akkumulator verweilende Teilmengen der Kunststoffmasse eine Verklumpung derselben entstehen kann.The accumulator according to the invention works according to the FIFO principle, i.e. the plastic mass that first enters the accumulator 15 is also the first to be ejected. This ensures that partial quantities of the plastic mass remaining in the accumulator for an unusually long time cannot cause clumping of the same.
Der Schneckenzylinder 1, der Akkumulator 15, das Verbindungsrohr 57 und die Einspritzdüse 13 sind entsprechend dem zu verarbeitenden Material temperiert. Die Temperatur wird elektronisch geregelt. Die hydraulische Zylinder-/Kolbeneinheit übt eine regelbare Kraft auf die Schnecke 2 in Richtung Akkumulator 15 auf, so daß der Einspritzvorgang in bekannter Weise exakt dosiert werden kann.The screw cylinder 1, the accumulator 15, the connecting pipe 57 and the injection nozzle 13 are tempered according to the material to be processed. The temperature is electronically controlled. The hydraulic cylinder/piston unit exerts a controllable force on the screw 2 in the direction of the accumulator 15 so that the injection process can be precisely dosed in a known manner.
Vorzugsweise sind die innen liegenden Oberflächen des Akkumulators 15 bzw. dessen rückwärtiger Stirnwandung 41, dessen Zylinderrohr 42 und dessen vorderer Stirnwandung 43 und die Oberflächen der Kolbenstange 46 und des Kolbens 47 mit einer Bimetallschicht versehen. In Kombination mit dem Berstschutz ist eine solche Ausführung ideal zum Verarbeiten von Recyclingkunststoff geeignet. Die Oberflächen können auch anderweitig gehärtet sein.Preferably, the inner surfaces of the accumulator 15 or its rear end wall 41, its cylinder tube 42 and its front end wall 43 and the surfaces of the piston rod 46 and the piston 47 are provided with a bimetal layer. In combination with the burst protection, such a design is ideal for processing recycled plastic. The surfaces can also be hardened in other ways.
Durch das Vorsehen des erfindungsgemäßen Akkumulators können die von der Spritzgießtechnik bekannten Funktion wie Düsenabhebung, Nachdruckregelung, Einspritzdruck-Steuerung, Einspritzvolumen-Steuerung, Staudruck-Regelung und Dekompressionshub der SchneckeBy providing the accumulator according to the invention, the functions known from injection molding technology such as nozzle lift, holding pressure control, injection pressure control, injection volume control, dynamic pressure control and decompression stroke of the screw
11
in gewohnter Weise beibehalten werden.11
be maintained in the usual manner.
Mit einem erfindungsgemäßen Akkumulator kann auch jede vorhandene Spritzgießvorrichtung mit Schneckeneinspritzung auf einfache Weise nachgerüstet werden. Dies hat vor allem den Vorteil, daß herkömmliche Spritzgießvorrichtungen mit geringer Einspritzkapazität auf einfache Art und Weise vergrößert werden können.With an accumulator according to the invention, any existing injection molding device with screw injection can be easily retrofitted. This has the advantage that conventional injection molding devices with low injection capacity can be easily enlarged.
Claims (12)
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Spritzgießzylinder (1) und der Einspritzdüse (13) ein Akkumulator (15) zum Zwischenspeichern von durch die Schnecke (2) plastifizierter und homogenisierter Kunststoffmasse angeordnet ist.1. Injection moulding device with a screw (2) mounted in an injection moulding cylinder {!) so as to be rotatable and axially displaceable, wherein an injection nozzle (13) is arranged at the front end of the injection moulding cylinder (1) in the conveying direction and a drive unit (3) is arranged at the rear end of the injection moulding cylinder (1) in the conveying direction,
characterized,
that an accumulator (15) for temporarily storing plastic mass plasticized and homogenized by the screw (2) is arranged between the injection molding cylinder (1) and the injection nozzle (13).
dadurch gekennzeichnet,2. Injection molding device according to claim 1,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,3. Injection molding device according to claim 2,
characterized,
d a du rch gekennzeichnet,4. Injection molding device according to claim 2 and/or 3,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,9. Injection molding apparatus according to one of claims 1 to 8,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,10. Injection molding apparatus according to one of claims 4 to 9,
characterized,
daß zwischen dem Akkumulator (15) und der Einspritzdüse (13) ein Verbindungsrohr (57) angeordnet ist, das mittels Schrauben (58) an die vordere Stirnwandung (43) des Akkumulators (15) angeschraubt ist, wobei die Schraubenköpfe mit jeweils einem Paket aus Tellerfedern (59) unterlegt sind, die als Berstschutz dienen.characterized,
that a connecting pipe (57) is arranged between the accumulator (15) and the injection nozzle (13), which is screwed to the front end wall (43) of the accumulator (15) by means of screws (58), the screw heads each being supported by a package of disc springs (59) which serve as burst protection.
daß der Schneckenzylinder (1) , der Akkumulator (15) und die Einspritzdüse (13) entsprechend dem zu verarbeitenden Material temperiert sind.characterized,
that the screw cylinder (1), the accumulator (15) and the injection nozzle (13) are tempered according to the material to be processed.
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Cited By (1)
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| CN114951628B (en) * | 2021-02-24 | 2024-04-05 | 宝山钢铁股份有限公司 | Continuous casting immersion nozzle clamping system and method |
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|---|---|
| DE19712494A1 (en) | 1998-04-23 |
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