Spritzgussmaschine
Bei bekannten Spritzgussmaschinen vom ausgerichteten oder zentrierten Typ besteht die Form aus zwei zusammenwirkenden Teilen, beispielsweise aus einem Patrizenteil und einem Matrizenteil, die in axialer Ausrichtung zur Düse eines Spritzzylinders angeordnet und miteinander verriegelt sind und der Düse zur Durchführung des Spritzvorganges dargeboten werden.
Bei einer üblichen Form einer Spritzgussmaschine dieser Art ist der eine Formteil (gewöhnlich ein Matrizenteil) auf einer feststehenden Platte bzw. auf der vorderen, auf einem Maschinenrahmen stehenden Endplatte angeordnet, während der andere Formteil (gewöhnlich dann ein Patrizenteil) auf einer zweiten Platte angeordnet ist, die zur vorderen Endplatte parallel und zum Schliessen und Öffnen der Form beweglich ist. Der Spritzzylinder ist in axialer Ausrichtung zu den Formteilen auf der entgegengesetzten Seite der vorderen Endplatte angeordnet und kann in manchen Fällen gegen die letztere für die Durchführung des Spritzvorganges geschlossen werden.
Dieses einfache System weist jedoch eine Anzahl Beschränkungen auf. In erster Linie muss ein ausreichendes Spiel zwischen den Formteilen vorgesehen werden, damit die letzteren geöffnet werden können und der Spritzling zwischen ihnen ausgeworfen oder entfernt werden kann, was im Falle von grossen Gegenständen eine Presse mit einer grossen lichten Öffnungsweite und beträchtlichem Raumbedarf bedeutet. Ferner bedeutet dies einen Zeitverlust zwischen den Spritzhüben und damit eine verringerte Leistung.
Ein weiterer Zeitverlust kann bei der Anwendung dieses Systems unvermeidlich sein, wenn der Spritzling gekühlt oder wenn er markiert, bearbeitet oder in anderer Weise behandelt werden muss, bevor er aus der Form herausgenommen werden kann. Auch im letzteren Falle führt der Umstand, dass diese Vorgänge in der Öffnungsweite der Presse stattfinden müssen, zu zusätzlichen Schwierigkeiten und Komplikationen wegen der einander widersprechenden Anforderungen hinsichtlich des Raumbedarfs.
Beim Erfindungsgegenstand sollen diese Schwierigkeiten in einfacher, jedoch wirksamer Weise und ohne komplizierte zusätzliche Einrichtung und unter Erzielung weiterer Vorteile behoben werden.
Gegenstand der Erfindung ist eine Spritzgussmaschine, mit einer an einer Station in dieser angeordneten und zum aufeinanderfolgenden Spritzen einer Spritzgussmasse in eine Folge von Formen in einem Formensystem bestimmten Spritzvorrichtung, welche Spritzgussmaschine dadurch gekennzeichnet ist, dass das Formensystem mindestens einen ersten, vorzugsweise feststehenden Formteil und eine Anzahl komplementärer, gegenüber dem ersten Formteil beweglicher Formteile aufweist, welch letztere an im Abstand voneinander befindlichen Stellen auf einem Träger angeordnet sind, der schrittweise beweglich ist, um die einzelnen beweglichen Formteile der Reihe nach in Ausrichtung mit dem ersten Formteil zu bringen.
Es ist also praktisch eine Gruppe von beweglichen Formteilen vorhanden, welche der Reihe nach einzeln zur Zusammenwirkung mit dem genannten ersten gemeinsamen, komplementären Formteil gebracht werden können. Nach jedem Spritzhub können die Teile der so erhaltenen Form getrennt werden, um dem beweglichen Formteil am Träger zu ermöglichen, den Spritzling aus der Formgebungszone und vom ersten Formteil weg zu entfernen. Das Entfernen des Spritzlings duch den beweglichen Formteil kann in sehr zweckmässiger Weise geschehen, wenn dieser Teil ein Patrizenteil oder Kern ist, so dass für die Zwecke einer klaren Beschreibung dies nachfolgend angenommen wird.
Der erste Formteil kann vorzugsweise in der Maschine feststehend sein. Auf jeden Fall ist er, da die beweglichen Formteile ihm gegenüber beweglich sein müssen, nicht bei der schrittweisen Bewegung des genannten Trägers mit diesem beweglich. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, die Möglichkeit auszuschliessen, dass dieser feststehende Teil sich axial bewegen kann, um das axiale Schliessen oder Öffnen in Ausrichtung befindlicher Formteile zu bewirken oder hierzu beizutragen, oder in die bzw. aus der Spritzstellung in anderer Weise und für andere Zwecke beweglich ist, z. B. zum Entfernen des Ausgusses nach einem Spritzvorgang.
Der erste Formteil kann ein Element eines Einfach- oder Mehrfachformteiles sein. Es kann auch mehr als ein feststehender Teil vorhanden sein, beispielsweise zwei Hohlräume, die nebeneinander und so angeordnet sind, dass sie mit aufeinanderfolgenden Kernpaaren auf dem Träger oder der Reihe nach mit den aufeinanderfolgenden beweglichen Formteilen auf diesem Träger zusammenwirken.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Träger zur Drehung gelagert, um Patrizenteile in der Formgebungszone der Reihe nach zu ersetzen. Diese Anordnung ist nicht nur verhältnismässig einfach durchzuführen, beispielsweise durch die Verwendung einer kreisförmigen oder anderen Platte als Träger und deren Anordnung auf einer Zug- oder Führungsstange der Maschine, sondern sie ermöglicht auch eine bestmögliche Ausnutzung des verfügbaren Raumes und der verfügbaren Kapazität. Es kann auf diese Weise eine verhältnismässig grosse Zahl von Patrizenformteilen auf einen verhältnismässig kleinen Bereich begrenzt werden, rasch in die Spritzstellung gebracht werden und sich sogar durch nachfolgende Stationen frei vom Spritzbereich bewegen, welche für zusätzliche Bearbeitungen am Spritzling zweckmässig sind.
Es ist bei dieser Ausführungsform vor teilhaft, die Trägerplatte an ihrer Mitte auf der oberen und mittleren Zugstange von drei im Dreieck angeordneten und zwischen einer festen vorderen und einer hinteren Endplatte der Maschine befestigten Zugstangen drehbar zu lagern. Eine solche symmetrische Anordnung ergibt einen verhältnismässig grossen Formgebungsbereich sowie eine gut ausgeglichene Verteilung der beim Spritzhub auftretenden Drücke.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Spritzgussmaschine dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Maschine,
Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch den Mittelteil der Maschine und durch das Formaggregat an diesem Teil,
Fig. 3 einen waagrechten Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2 und
Fig. 4 eine Endansicht eines Teiles des in Fig. 2 gezeigten Mechanismus, gesehen in der Ebene nach Linie IV-IV in Fig. 2.
Die in Fig. 1 dargestellte Spritzgussmaschine ist vom ausgerichteten Typ, das Spritzen geschieht in horizontaler Richtung und die Schliess- und Öffnungsbewegungen der wirksamen Form werden ebenfalls in Richtung einer horizontalen Achse ausgeführt.
Diejenigen Teile der Maschine, deren Form von der allgemein üblichen Art ist, werden nachstehend nicht näher beschrieben. Ein solcher Teil ist der Spritzzylinder 2, in dessen Innerem eine Füll- und Vorplastifizierungsschnecke (von der nur ein Endteil bei 3 sichtbar ist) für die Spritzgussmasse angeordnet ist, die mit einem festen Kunststoffmaterial aus einem Einfülltrichter 4 beliefert und durch einen Elektromotor 5 über ein allgemein mit 6 bezeichnetes Getriebe zur Drehung angetrieben wird. Eine Zylinderund Kolbenanordnung 7 dient zur Erzeugung der hin und her gehenden Bewegung des Spritzkolbens 3 für jede Spritzung. Der Spritzzylinder 2 endet mit einer Spritzdüse 8, die von einer Öffnung 9 in einer vorderen, auf dem Rahmen 1 senkrecht stehenden Endplatte 10 aufgenommen wird.
Am anderen Ende der Maschine ist am Rahmen 1 eine senkrechte hintere Endplatte 15 befestigt, die als Mittel zu Lagerung des Mechanismus für das Schliessen und Öffnen der Formen an der Spritzstation dient. Die vordere Endplatte 10 und die hintere Endplatte 15 sind miteinander durch kräftige Zugstangen 16, 17 und 18 verstrebt, von denen die Stange 16 in einer mittigen Zwischenlage mit Bezug auf den Rahmen 1 angeordnet ist und die oberen Teile der vorderen sowie der hinteren Endplatte miteinander verbindet, während die Stangen 17 und 18 in einer unteren Lage nach den Seiten des Tisches hin angeordnet sind. Die Stangen sind durch Sicherungsmuttern 19 gesichert. Es hat sich gezeigt, dass die Dreieckanordnung der Zugstangen eine sehr stabile Form der Lagerung ergibt, welche hohe Spritzdrücke ohne Verwindung der Maschinenteile aufnehmen kann.
Ferner ergibt, wie nachstehend beschrieben wird, diese Wahl der Lage für die obere Zugstange 16 eine vorteilhafte Lagerung für die Trägerplatte.
Die Zugstangen 16, 17 und 18 dienen auch zur Lagerung der Mittel für das Schliessen der Formen und das Verriegeln derselben unter Druck. Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen diese Mittel aus einer Zwischenplatte 20 für die geschlossene Form (siehe unten) und aus einer Schubplatte 21.
Beide Platten sind mit Öffnungen versehen und auf den Zugstangen gleitbar. Die Schubplatte 21 dient zum Anbringen des vorderen Endes eines Mehrfach kniehebelgestähges oder -mechanismus, der allgemein mit 22 bezeichnet ist, zum Zuspannen und Verriegeln der Form unter Druck. An seinem anderen Ende ist der Mechanismus 22 an einer Platte 23 angelenkt, welche unter dem Zwang der nicht gezeigten Stange einer hydraulischen Zylinder- und Kolbenanordnung 24 beweglich ist, die sich von der hinteren Endplatte 15 nach rückwärts erstreckt, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
Die Schubplatte 21 ist mit der Zwischenplatte 20 durch eine kräftige Spindel 25 verbunden, so dass bei einer entsprechenden Zufuhr von Druckmittel, gewöhnlich Öl, zum Zylinder 24 das Kniehebelgestänge 22 in an sich bekannter Weise gestreckt oder abgewinkelt wird, um die Platte 20 vorzuschieben bzw. zurückzuziehen. Die Spindel 25 wird von einer Mutter 26 auf der Platte 21 aufgenommen und trägt an ihrem vorderen Ende einen Zahnkranz 27, der mit einem Ritzel 28 in einem Gehäuse 29 an der Rückseite der Zwischenplatte 20 im Eingriff steht.
Das Ritzel 28 ist mit einem Kopf 30 versehen, an dem ein Werkzeug angesetzt werden kann, um die Spindel 25 zu drehen und auf diese Weise die Ausgangsstellung der Zwischenplatte 20 und damit des beweglichen Teils der Formanordnung (siehe unten) mit Bezug auf die hintere Endplatte 15 und die vordere Endplatte 10 zu verändern, wodurch verschiedenen Tiefen der Form Rechnung getragen werden kann.
Das Formaggregat, das in Fig. 1 allgemein mit 31 bezeichnet, in Fig. 2 bis 4 mit näheren Einzelheiten gezeigt und zwischen der Zwischenplatte 20 und der vorderen Endplatte 10 angeordnet ist, wird nachstehend näher beschrieben.
Es besitzt in der Hauptsache einen stufenweise drehbaren und axial hin und her beweglichen Formträger mit mehreren Patrizenformteilen, in diesem Falle Kerne, welche der Reihe nach und entsprechend der Weiterschaltung der Trägerplatte mit einem einzigen feststehenden Matrizenformteil zusammenwir- ken.
In erster Linie ist mit der vorderen Endplatte 10 an der durch die Öffnung 9 dargestellten Spritzzone ein stationärer Formteil 11 verschraubt. Bei der gewählten besonderen Darstellung ist angenommen, dass die Gegenstände von einfacher Becherform sein sollen, wie bei 12 in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und für diesen Zweck ist der Formteil 11 von Matrizenform mit einem Hohlraum 13, der durch einen Ausgusskanal 14 mit der Öffnung der Spritzdüse 8 in Verbindung steht, wenn sich die letztere in der in Fig. 2 gezeigten Betriebsstellung befindet.
Die Kerne, welche nacheinander mit dem Matrizenteil 11 zusammenwirken, sind mit 32 bezeichnet. Es sind vier Kerne vorgesehen, die in ringförmiger Anordnung um eine kreisförmige Stahlträgerplatte 33 herum festgeschraubt sind, die mit einer Lagerhiilse 34 versehen ist, welche auf der oberen Zugstange 16 drehbar gelagert ist. Die Lagerhülse 34 erstreckt sich durch eine entsprechende Öffnung in der Zwischenplatte 20 und ist gegen eine axiale Bewegung mit Bezug auf die letztere durch Muttern 35 gesichert.
Zwischen der Platte 33 und der Zwischenplatte 20 ist ein Wasserführungsring 36 vorgesehen, der mit Ka- nälen für die Strömung von Kühlwasser aus einem Einlasskanal 37 in der Zwischenplatte 20 zu Kanälen 38 versehen ist, die über nicht gezeigte biegsame Leitungen mit den verschiedenen Formen verbunden sind. Rückführkanäle, von denen einer bei 39 (Fig. 2) beispielsweise dargestellt ist, dienen für den Rückfluss dieses Kühlwassers.
Die Trägerplatte 33 ist intermittierend drehbar, um die Kerne 32 durch aufeinanderfolgende Stationen zu bewegen, für welchen Zweck sie an ihrem Umfang 40 mit einer Verzahnung versehen ist. Der Antrieb der Trägerplatte 33 erfolgt über ein Zahnraduntersetzungsgetriebe, das aus Zahnrädern 41, 42 und 43 besteht, von einem umlaufenden Druckmittelmotor 44 aus, dessen Welle das Zahnrad 43 trägt.
Das Ingangsetzen und Stillsetzen des Motors 44 und damit die stufenweise Drehung oder Weiterschaltung der Trägerplatte 33 wird von einem Schaltermechanismus gesteuert, der allgemein mit 45 bezeichnet und in geeigneter Lage an einer seitlichen Halterung vorgesehen ist, die auch zur Lagerung des Motors 44 und des Untersetzungsgetriebes 41, 42 und 43 dient. Jeder Kernlage auf der Trägerplatte 33 ist ein Kurvenstück 47 zugeordnet, das dazu dient, den Schaltermechanismus 45 beim Auftreffen auf dieses zu betätigen.
Diese Schalterbetätigung wird nicht nur ausgenutzt, den die Trägerplatte zur Drehung antreibenden Motor 44 stillzusetzen, sondern auch, wie sich aus dem Nachfolgenden ergibt, weitere Arbeitsvorgänge der Spritzgussmaschine einzuleiten, zu denen das Öffnen und Schliessen einer Form durch die Betätigung des Kniehebelgestänges 24, die Durchführung des Spritzschusses aus dem Spritzzylinder 2 und verschiedene Arbeitsvorgänge an dem geformten Gegenstand gehören. Die Gestaltung dieser Steuerungen ist an sich bekannt und wird daher nicht näher beschrieben.
Es ist natürlich erforderlich, ein genaues Anhalten der Trägerplatte 33 bei jeder Gelegenheit sicherzustellen, für welchen Zweck die verjüngte Spitze eines Schaltersperrstiftes 48 mit Löchern 49 in der Platte in den genauen Anhaltestellungen zusammenwirkt. Dieser Sperrstift 48 ist durch eine Zylinderund Kolbenanordnung 50 betätigbar, zu dem die Druckmittelzufuhr durch ein nicht gezeigtes Ventil unter der Einwirkung des Schaltermechanismus 45 gesteuert wird.
Wie erwähnt, ist bei der in den Zeichnungen dargestellten besonderen Anordnung die Trägerplatte 33 mit vier Formkernen 32 ausgerüstet, so dass sie für das Anhalten an vier Stationen bestimmt ist, welche in Fig. 4 mit A, B, C und D bezeichnet sind. Die Station A ist die Spritzstation, während das Ausdrücken des Spritzlings an der Station D stattfindet. Die Stationen B und C können für verschiedene Zwecke vorgesehen werden und es ist beispielsweise angenommen, dass die Station C für das Entfernen des Ausgusses von jedem Spritzling 12 verwendet wird, wie nach stehend beschrieben. Die Station B, die verschiedenen Verwendungszwecken dienen kann, ist im vorliegen den Falle als lediglich die Kühlung des Spritzlings vorbehalten angenommen.
Die Folge der Arbeitsvorgänge ist daher für jeden besonderen Formkern 32 wie folgt:
Bei der Ankunft und beim Anhalten des Kerns an der Spritzstation A wird das Kniehebelgestänge 22 gestreckt, um den beweglichen Teil des Aggregates 31 waagrecht auf den Zugstangen 16, 17, 18 zu verschieben, was unter anderem zur Folge hat, dass der jeweilige Kern 32 in den Hohlraum 13 des gemeinsamen Matrizenformteils 11 eintritt, wodurch der Spritzzylinder 2 selbsttätig in Tätigkeit gebracht wird, um einen Schuss plastische Masse in den Formgebungsspalt zwischen diesen beiden Formteilen eintreten zu lassen.
Zur Verstrebung der Teile in der Spritzzone gegen den zu diesem Zeitpunkt ausgeübten Druck ist, wie ersichtlich, eine Druckplatte 51 an dieser Zone zwischen der Zwischenplatte 20 und der Trägerplatte 33 angeordnet und trägt eine feststehende segmentförmige Klaue 52, die in einer entsprechenden Nut 53 in der Trägerplatte läuft, um die Gefahr einer Verwindung oder Verformung der Trägerplatte unter der zu diesem Zeitpunkt stattfindenden Beanspruchung zu verhindern. Durch diese Anordnung ist auch bei geöffneten Formen die Trägerplatte 33 gestützt.
Nach einer Pause, während welcher der Spritzzylinder 2 zurückgezogen wird, wird das Kniehebelgestänge 22 abgewinkelt, wodurch die Zwischenplatte 20 und mit dieser der bewegliche Teil des Aggregates 31 zurückgezogen wird. Der Spritzling 12, der zu diesem Zeitpunkt bereits auf den Kern 32 geschrumpft ist, wird mit diesem zurückgezogen, so dass der Matrizenformhohlraum 13 für das Einführen des Kernes 32 frei ist, der in der Station A nach der nächsten Schaltstufe ankommt.
Wie ersichtlich, ist nur eine kleine axiale Bewegung, die etwas grösser ist als die Tiefe des Spritzlings selbst, erforderlich, um den Spritzling und den diesen tragenden Kern 32 völlig von dem Matrizenformteil 11 freizumachen, so dass sich die Trägerplatte 33 ohne Behinderung drehen kann.
Sodann wird der Motor 44 betätigt, um die Trä gerplatte bis zur nächsten Schaltstufe zu drehen, für welchen Zweck nicht gezeigte Schaltmittel an sich bekannter Art vorgesehen sind, die beim Zurückziehen der Schubplatte 21 betätigt werden. Der Motor 44 wird dann wieder durch das entsprechende den Schaltermechanismus 45 erreichende Kurvenstück 47 zum Stillstand gebracht, wodurch das erneute Strecken des Kniehebelgestänges 22 und ein neuer Spritzvorgang eingeleitet wird. In der Zwischenzeit hat der erste Spritzling 12 die Station B erreicht und bleibt an dieser Station während dieser nächsten Wiederholung des Formöffnungs- und Schliessvorganges.
Die folgende Schaltstufe der Trägerplatte bringt den ersten Spritzling 12 zur Station C, an der er durch einen in der vorderen Endplatte 10 angeordneten Drehschneider 54 bearbeitet wird, welcher durch eine Zylinder- und Kolbenanordnung 55 unter der Steuerung des Schaltmechanismus 45 betätigt wird, um den Anguss 56 vom Spritzling zu trennen. Anstelle des Schneiders 54 kann ein beheizter Stempel vorgesehen werden, der den Anguss abschmilzt.
Hierauf wird nach der Wiederholung der axialen Hin- und Herbewegung der Trägerplatte 33 und der Drehung der letzteren zur nächsten Schaltstufe, der ursprüngliche Spritzling 12 zur Ausdrückstation D gebracht. Wie ersichtlich, befindet sich an dieser Station der entsprechende Kern 32 gegenüberliegend einem seitlich ausgesparten Abschnitt 57 der vorderen Endplatte 10. Ferner befindet sich in dieser Stellung der erwähnte Kern 32 in Ausrichtung mit einer hydraulischen Ausdrückeinrichtung 58, die auf der Zwischenplatte 20 angeordnet ist. Der Kolben 59 der Ausdrückeinrichtung 58 ist mit einem abgesetzten Kopf 60 ausgebildet, der auf diese Weise in Ausfluchtung mit einem mit einem Kopf versehenen Ausdrückstift 61 gebracht worden ist, welcher im Patrizenformteil 32 wie in allen anderen vorgesehen ist.
Die Betätigung des Schaltermechanismus 45 bei jedem Anhalten der Trägerplatte 33 löst gleichzeitig die Betätigung der Einrichtung 58 aus, wodurch der geformte Gegenstand 12 von seinem Trägerkern 32 (siehe Fig. 3) in die Ausnehmung 57 abgeschoben wird. Auf den Kernen selbst kann ferner ein nicht gezeigter Ausdrückring vorgesehen werden, um diesen Vorgang zu unterstützen, und es kann eine ebenfalls nicht gezeigte weitere Einrichtung für das Sammeln der ausgedrückten Spritzlinge vorgesehen sein.
Wie sich aus dem Vorangehenden ergibt, arbeitet die beschriebene Maschine völlig selbsttätig und führt die Arbeitsfolgen des Schliessens und Verriegelns der Form, der Heranführung der Spritzdüse 8 an die Form, der Ausführung der Spritzung, der Wegnahme der Düse, des Öffnens der Form und des Weiterschaltens der Trägerplatte, um einen neuen Patrizenformteil heranzubringen, in der angegebenen Reihenfolge aus, worauf sich die Wiederholung der Arbeitsfolge anschliesst.
Wie im Falle der Angussbeschneidevorrichtung 54, 55, kann die Maschine an Stationen um die Trä gerplatte herum mit Vorrichtungen zur Durchführung verschiedener Hilfsarbeitsvorgänge am Spritzling im zeitlich gesteuerten Verhältnis mit den vorerwähnten Formenschluss- und Spritzvorgängen ausgerüstet werden, beispielsweise für das allgemeine Bearbeiten durch Bohren, Schneiden, Gesenkpressen, Entfernen und Auswechseln von Einsätzen sowie Bearbeiten und Lösen der Spritzlinge, und um eine Kühlzeit zu ermöglichen. Die Zahl der Stationen, die für diese Massnahmen zur Verfügung stehen, kann natürlich in der erforderlichen Weise verändert werden.
Die Maschinen der beschriebenen Art sind allgemein zur Herstellung vieler Formen von Spritzlingen verwendbar, von denen dünnwandige becherförmige Behälter der meisten Formen und Grössen ein typisches und besonders geeignetes Beispiel sind.
Weitere Beispiele sind Schraubkappen und viele Arten von Einsatzspritzlingen.