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Title:
INJECTION MOULDING MACHINE WITH A CONTINUOUSLY OPERATING PLASTIFYING UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/002293
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an injection moulding device for producing injection moulded parts from synthetic or metal material. Said injection moulding device comprises a fixed mould-clamping plate rigidly connected to an engine frame(12); a mould-clamping plate which can be moveably guided to the fixed mould-clamping plate; and a plastifiying unit (1) which can be coupled to the fixed mould-clamping plate by means of one or more injection nozzles and which comprises at least one piston injection device (5 ) which is fed by at least one plastifying screw device (4) . The aim of the invention is to create a machine in which disruptive influences arising from the cyclic injection mode are avoided. According to the invention, the plastifying screw device (4) comprises a screw cylinder (6), wherein one or two plastifying screws (7) are placed and which are embodied as a piston (6) which is reversibly guided in a housing (9) comprising a melt collector chamber (10). The melt collector chamber (10) is connected to the cylinder chamber (14) of a piston injection device (5) consisting of an injection cylinder (15) and an injection piston (16) by means of a melt line (19). Valves V1 and V2 are arranged respectively in the melt line (19) and in the injection line (17) leading from the cylinder chamber (14) to the injection nozzle (18).

Inventors:
ZIMMET RAINER (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/006611
Publication Date:
January 10, 2002
Filing Date:
June 12, 2001
Export Citation:
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Assignee:
KRAUSS MAFFEI KUNSTSTOFFTECH (DE)
ZIMMET RAINER (DE)
International Classes:
B29C45/18; B29C45/54; (IPC1-7): B29C45/54; B29C45/58; B29C45/77
Domestic Patent References:
WO1997011829A11997-04-03
Foreign References:
DE19715229A11998-10-15
GB1160754A1969-08-06
FR1438470A1966-05-13
US4734243A1988-03-29
US5454995A1995-10-03
DE19849797A11999-05-06
DE19505984A11996-08-22
DE2201404A11973-07-19
EP1090734A12001-04-11
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 507 (M - 1479) 13 September 1993 (1993-09-13)
"ANNOUNCEMENT", MODERN PLASTICS INTERNATIONAL, MCGRAW-HILL,INC. LAUSANNE, CH, vol. 23, no. 10, 1 October 1993 (1993-10-01), pages 109, XP000397549, ISSN: 0026-8283
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Claims:
Patentansprüche
1. Spritzgießmaschine zur Herstellung von Spritzgießteilen aus Kunststoff oder me tallischen Materialien, mit einer starr mit dem Maschinenrahmen verbundenen festen Formaufspannplatte, mit einer zur festen Formaufspannplatte führbaren beweglichen Formaufspannplatte und mit einer mit der festen Formaufspann platte über eine oder mehrere Einspritzdüsen koppelbaren Plastifiziereinheit, die mindestens eine Schneckenplastifiziervorrichtung und mindestens eine von der Schneckenplastifiziervorrichtung gespeiste Kolbeneinspritzvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenplastifiziervorrichtung (4) aus ei nem Schneckenzylinder (6) besteht, in dem eine oder zwei Plastifizierschnecken (7) gelagert sind und der als Kolben ausgebildet ist, der in einem einen Schmel zesammelraum (10) einschließenden Gehäuse (9) reversierbar geführt ist, wobei der Schmeizesammelraum (10) über eine Schmelzeleitung (19) mit dem Zylin derraum (14) der aus Einspritzzylinder (15) und Einspritzkolben (16) bestehenden Kolbeneinspritzvorrichtung (5) in Verbindung steht und wobei in der Schmelze leitung (19) und in der vom Zylinderraum (14) zur Einspritzdüse (18) führenden Einspritzleitung (17) jeweils ein Ventil V1 und V2 angeordnet ist.
2. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenplastifiziervorrichtung (4) ein Compounder mit zwei gleichsinnig drehenden Plastifizierschnecken (7) ist.
3. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenplastifiziervorrichtung (4) aus einem Schneckenzylinder (6) mit zwei gegensinnig drehenden Plastifizierschnecken (7) besteht.
4. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenplastifiziervorrichtung (4) aus einem Schneckenzylinder (6) mit einer Plastifizierschnecke (7) besteht.
5. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass die Produktzuführung für die Schneckenplastifiziervorrichtung (4) über eine oder mehrere in den Schneckenfördergang des Schneckenzylinders (6) ein mündenden gravimetrischen Dosiervorrichtungen (12) erfolgt.
6. Verfahren zum Betreiben der Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl einer oder zweier Plastifi zierschnecken (7) und/oder die Axialbewegung des als Kolben wirkenden Schneckenzylinders (6) nach der Maßgabe eingestellt wird, dass der Staudruck pst im Schmelzesammelraum (10) konstant und größer als der in der Schmeize leitung (19) entstehende Druckverlust A p ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit der gravimetri schen Dosiervorrichtung (12) eine gleichmäßige Produktzuführung bewerkstelligt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei aus mehreren Komponenten bestehendem zuzuführendem Produkt das über mehrere gravi metrische Dosierungsvorrichtungen (12) an einer oder mehreren Zuführöffnun gen in den Schneckengang des Schneckenzylinders (6) entsprechend der pro zentualen Komponentenzusammensetzung des zuzuführenden Produktes einge geben wird, die GesamtProduktmenge nach der Maßgabe eines konstanten Staudruckes p, t im Schmeizesammelraum (10) zugeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer nur eine Plastifizierschnecke (7) enthaltenden Schneckenplastifiziervorrichtung (4) und ei ner undosierten Produktzuführung, bzw. einem aus dem vollen Zuführtrichter (11) von der Plastifizierschnecke (7) eingezogenen Produkt die Schneckendreh zahl nach Maßgabe der Einhaltung eines konstanten Staudrucks pst geregelt wird.
Description:
Spritzgießmaschine mit kontinuierlich arbeitender Plastifiziereinheit Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 195 05 984 A1 ist eine Spritzgießmaschine dieser Art bekannt, bei der einer aus zwei gleichlaufenden Plastifizierschnecken bestehenden Schneckenplastifizierein- heit zwei Kolbeneinspritzeinrichtungen nachgeordnet sind, die, gesteuert über Um- steuerventile, wechselweise mit Schmelze befüllbar sind. Im Vergleich zu einer her- kömmtichen Spritzgießmaschine, bei der die Plastifizierung und die Spritzdruckerzeu- gung des Kunststoffgranulats oder des metallischen Materials durch eine mit einer Rückstromsperre ausgerüsteten Schubschnecke bewerkstelligt wird., hat die Funkti- onsaufteilung auf eine Schneckenplastifiziereinheit einerseits und eine Kolbeneinspritz- einrichtung andererseits den Vorteil, dass eine Schneckenplastifiziereinheit mit opti- malen Plastifizierleistungen zum Einsatz gebracht werden kann. Eine derartige Schneckenplastifiziereinheit kann auch bei Anordnung von zwei gleichsinnig drehenden Plastifizierschnecken in besonders geeigneter Weise zum Einmischen vielfältiger Kom- ponenten als Compounder genutzt werden, wobei das damit erhaltene Schmelze- mischprodukt in einem nachgeordneten Spritzgießvorgang zyklusweise weiterverarbei- tet werden kann.

Die zyklusweise Beschickung einer oder mehrerer Kolbeneinspritzvorrichtungen mit dem von der Schneckenplastifiziervorrichtung kontinuierlich erzeugten Schmeizevolu- men kann im unmittelbaren Austragsbereich der Schneckenplastifiziervorrichtung unre- gelmäßige Druckzustände verursachen, die sich auf die Plastifizierqualität in der Schneckenplastifiziervorrichtung negativ auswirken kann. Dies ist insbesondere der Fall, wenn in der Schneckenplastifiziervorrichtung mehrere Komponenten in einem ge- nau einzuhaltenden prozentualen Verhältnis zu plastifizieren sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Spritzgießmaschine der ge- nannten Art vom zyklusweisen Spritzbetrieb herrührende Störeinflüsse für die Schmel- zeerzeugung mit einfachen baulichen Maßnahmen auszuschließen und eine gleichför- mige Qualität der aus einer oder mehreren Komponenten bestehenden Schmelze si- cherzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Spritzgießmaschine gelöst.

Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Merkmale der Erfin- dung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 das Grundschema einer aus einer Schneckenplastifiziervorrichtung und einer nachgeordneten Kolbeneinspritzvorrichtung bestehenden Plastifizie- reinheit in einer Betriebsposition am Ende des Einspritzvorgangs und Fig. 2 die Plastifiziereinheit nach Fig. 1 nach Abschluss des Umfüllens von Schmelze vom Schmelzesammelraum der Schneckenplastifiziervorrich- tung in den Zylinderraum der Kolbenspritzeinheit.

Die Fig. 1 zeigt eine Plastifiziereinheit 1 einer nicht näher dargestellten Spritzgießma- schine. Die Plastifiziereinheit 1 ist auf dem Maschinenrahmen 2 der Spritzgießmaschine abgestützt und auf diesem mittels einer Hydraulikeinrichtung 3 verfahrbar.

Die Plastifiziereinheit 1 besteht aus einer Schneckenplastifiziervorrichtung 4 und einer Kolbeneinspritzvorrichtung 5.

Die Schneckenplastifiziervorrichtung 4 setzt sich zusammen aus einem-Schneckenzy- linder 6, in dem eine Plastifizierschnecke 7 gelagert ist. Es können auch zwei Plastifi- zierschnecken nebeneinander angeordnet sein, von denen die zweite Plastifi- zierschnecke von der in der Zeichnung sichtbaren Plastifizierschnecke 7 verdeckt ist.

Die eine oder beide Plastifizierschnecken sind mit einem Drehantrieb (nicht dargestellt) gekoppelt. Der Schneckenzylinder 6 ist mit seinen Außenkonturen als Kolben ausgebil- det und ist mittels einer hydraulischen Stelivorrichtung 8 in einem Gehäuse 9 ver- schiebbar gelagert. Das Gehäuse 9 umschließt einen Schmelzesammelraum 10.

In den Schneckenzylinder 6 mündet ein Einfülltrichter 11, der über eine gravimetrische Dosiervorrichtung 12 mit Produkt befüllbar ist. Über einen zweiten Einfülltrichter 13 kann über eine zweite gravimetrische Dosiervorrichtung (nicht dargestellt) eine zweite Produktkomponente in den Schneckengang eingegeben und eincompoundiert werden.

Grundsätzlich können mehrere Komponenten (Verstärkungsfasern, Fest-und Füllstoffe u. der.) an den jeweils geeigneten Plastifizierzonen in den Schneckenzylinder einge- geben werden, wobei die exakte prozentuale Zusammensetzung über mehrere rege- lungstechnisch verknüpfte gravimetrische Dosiereinrichtungen erfolgen kann.

Die Kolbeneinspritzvorrichtung 5 besteht aus einem einen Zylinderraum 14 einschlie- ßenden Einspritzzylinder 15, in dem ein Einspritzkolben 16 geführt ist. Aus dem Zylin- derraum 14 führt eine Einspritzleitung 17 zu der Einspritzdüse 18, mit der die Plastifizie- reinheit 1 an der festen Formaufspannplatte der Spritzgießmaschine (nicht dargestellt) zur Anlage gebracht wird. Die Verfahrbewegung der Plastifiziereinheit 1 wird dabei von der am Maschinenrahmen 2 abgestützten Hydraulikeinrichtung 3 bewerkstelligt.

Der Schmeizesammelraum 10 und der Zylinderraum 14 sind über eine Schmeizeleitung 19 miteinander verbunden.

In der Schmelzeleitung 19 ist ein Ventil V1 und in der Einspritzleitung 17 ist ein Ventil V2 angeordnet.

Die Plastifiziereinheit 1 nach Fig. 1 befindet sich in einer Betriebsstellung am Ende des Einspritzvorgangs und die Plastifiziereinheit 1 nach Fig. 2 befindet sich in der Betriebs- stellung zu Beginn des Einspritzvorgangs mitvottständig befüittem Einspritzzyiinder 15.

Im Betrieb wird gemäß Fig. 1 bei abgesperrtem Ventil V1 der Schmeizesammelraum 10 mit Schmelze befüllt, die von einer oder zwei kontinuierlich laufenden Plastifizierschnecken 7 erzeugt wird. Die Beschickung des Schneckenzylinders 6 erfolgt je nach Anzahl der Produktkomponenten über eine oder mehrere gravimetrische Do- siervorrichtungen in der erforderlichen prozentualen Zusammensetzung. Maßgeblich ist hierbei, dass der Staudruck Pst der Schmelze im Schmelzesammelraum 10 stets konstant und oberhalb eines Wertes gehalten wird, der dem in der Schmelzeleitung 19 eintretenden Druckverlust A p entspricht. Die Konstanthaltung des Drucks Pst im Schmelzerammelraum 10 wird durch Regelung der Drehzahl der Plastifizierschnecken 7 und/oder durch Verfahren des Schmelzezylinders 6 mit der hydraulischen Stellvorrichtung 8 bewirkt. Im Verlauf des Befüllens des Schmelzesammelraumes 10 wird der Schneckenzylinder von der Position Pi in die Position P2 gebracht.

Nach Ansammiung einer für einen Spritzzyklus erforderlichen Schmelzemenge im Schmelzesammelraum 10 wird diese in den Zylinderraum 14 des der Kolbeneinspritz- vorrichtung 5 umgefüllt. Hierzu wird, wie in Fig. 2 dargestellt, das Ventil V1 geöffnet und das Ventil V2 geschlossen. Der Einspritzkolben 16 wird dabei von seiner Position Pa (gemäß Fig. 1) in die Position Pb gefahren. Gleichzeitig bewegt sich der Schneckenzy- linder 6 von der Position P2 (gemäß Fig. 1) in die Position Pi. Auch in dieser Betriebs- phase wird der Schneckenzylinder 6 so verfahren und/oder die Drehzahl der Plastifi- zierschnecken 7 wird so eingestellt, dass im Schmelzesammelraum 10 stets ein konstanter Staudruck Pst erhalten bleibt. Durch den vor den Plastifizierschnecken 7 stets konstant gehaltenen Staudruck Pst wird in allen Betriebsphasen die Produktion von Schmeize in gleichbleibender Qualität gewährleistet.

Nach Erreichen der Position Pb wird das Ventil V1 geschlossen und die Schmelze aus dem Zylinderraum 14 wird über die Schmelzeleitung 19 und das geöffnete Ventil V2 mit Einspritzdruck PE in die von den Formwerkzeugen gebildete Kavität (nicht dargestellt) eingespritzt. Der Einspritzkolben 16 nimmt dabei die Position Pa (gemäß Fig. 1) ein.

Während des Einspritzens und während der erforderlichen Nachdruckphase läuft bei geschlossenem Ventil V1 die Schmelzeproduktion durch die Schneckenplastifiziervor- richtung 4 kontinuierlich und bei gleichbleibendem Staudruck Pst weiter. Der Schneckenzylinder 6 wird dabei mittels der hydraulischen Stelivorrichtung 8 zurückgefahren bis nach Erreichen der Position P2 der vorbeschriebene Umfü) ! vorgang wieder in Gang gesetzt werden kann.

Das Zurückfahren des Schneckenzylinders 6 findet während des Einspritzvorganges und während der Nachdruckphase statt, wohingegen die Vorwärtsbewegung des Schneckenzylinders 6 nach Beendigung der Nachdruckphase zum Umfüllen der Schmelze vom vollen Schmeizesammelraum 10 in den Zylinderraum 14 erfolgt. Schne- ckenzylinder 6 und Einspritzkolben 16 führen somit während der Einspritzphase und während der Umfüllphase entgegengesetzt gerichtete Bewegungen aus. Spritzgießmaschine mit kontinuierlich arbeitender Plastifiziereinheit Bezugszeichenliste Plastifiziereinheit 2 Maschinenrahmen 3 Hydraulikeinrichtung 4 Schneckenplastifiziervorrichtung 5 Kolbeneinspritzvorrichtung 6 Schneckenzylinder 7 Plastifizierschnecke<BR> 8 Hydraul. Stelivorrichtung 9 Gehäuse 10 Schmelzesammeiraum 1 1 Einfülltrichter, erster 12 Gravimetrische Dosiervorrichtung 13 Einfülltrichter, zweiter 14 Zylinderraum 15 Einspitzzylinder<BR> 16 Einspritzkolben 17 Einspritzleitung 18 Einspritzdüse 19 Schmelzeleitung