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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Formen von thermoplastischen
Kunststoffen, bei dem der Kunststoff in eine erste Druckzone eingeführt, dort unter
Druck gesetzt, unter mechanischer Bearbeitung in eine zweite Druckzone weiterbefördert
und danach durch Druckeinwirkung in eine Form abgegeben wird.
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Bekanntlich ist das Ausmaß und die Art der Plastifizierung eines
thermoplastischen Kunststoffes vor dem eigentlichen Formen zur Erzielung eines zufriedenstellenden
Formlings sehr kritisch. Die Plastifizierungserfordernisse und Plastifizierungseigenschaften
der Kunststoffe können in weiten Grenzen schwanken, z. B. hinsichtlich der Mindesttemperatur,
bei der der Plastifizierungsvorgang durchgeführt werden muß, der Höchsttemperatur,
bei der der Plastifizierungsvorgang ausgeführt werden kann, der Zeitdauer, in der
das zu plastifizierende Material einer bestimmten Temperatur ausgesetzt wird, des
Ausmaßes und Beschaffenheit der mechanischen Bearbeitung, um den Kunststoff in entsprechender
Weise aufzubereiten, sowie anderer veränderlicher Bedingungen. Daher sind bekannte
Maschinen, die zur Bearbeitung eines bestimmten Kunststoffes ausgelegt sind, oft
nur begrenzt für andere Kunststoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendbar.
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Dies trifft insbesondere auf Maschinen zu, die eine Plastifizierungsschnecke
verwenden und bei denen der Kunststoff zum Formen durch eine Kombination von mechanischer
Bearbeitung und aufgebrachter Wärme durch Umlauf der Schnecke vor der Abgabe des
Materials an die Form vorbereitet wird.
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Es ist bekannt, zu plastifizierenden Kunststoff mehrmals durch eine
Schnecken-Plastifiziereinrichtung zu führen. Bei verschlossenem Ausgang der Plastifiziereinrichtung
wird die Masse durch eine Umlaufleitung der Plastifizierschnecke im vorderen Teil
wieder zugeführt. Hierbei ist als Nachteil anzusehen, daß es bei diesem bekannten
Verfahren nicht möglich ist, verschiedenartige plastifizierbare Materialien zu verarbeiten,
da die Wanderungsgeschwindigkeit des Materials und die Intensität der mechanischen
Bearbeitung nicht getrennt und unabhängig voneinander gewählt werden können.
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Es sind weiter Verfahren für Spritzgießmaschinen bekannt, bei denen
plastifizierbares Material in eine erste Druckzone eingeführt, dort unter Druck
gesetzt, in eine zweite Druckzone iiberführt und von dort ebenfalls über Druckeinwirkung
in die Form abgegeben wird. Dabei wird die Verbindung zwischen den beiden Druckzonen
unterbrochen, sobald die zweite Druckzone unter Druck gesetzt wird. Hierzu ist ferner
bei einer Spritzgießmaschine bekannt, als Bearbeitungseinrichtung einen Druckkolben
vorzusehen, durch den das zu plastifizierende Material in die zweite Druckzone abgegeben
wird.
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Weiter ist ein Verfahren zum Formen von thermoplastischen Kunststoffen
bekannt, bei dem das plastifizierbare Material in einer Umlaufleitung umgewälzt
wird. Dabei wird das Material zwischen Umwälzung und Ausstoßung durch Ventile umgesteuert.
Nachteilig hierbei ist, dal3 die Umwälzung und die mechanische Bearbeitung zwangläufig
miteinander gekoppelt sind.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, bei einer Spritzgießmaschine
eine Plastifizierschnecke wahlweise gegenläufig anzutreiben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum
Formen von thermoplastischen
Kunststoffen anzugeben, mit dem ohne weiteres verschiedenartige Kunststoffe unter
unterschiedlichen und wahlweisen Bedingungen plastifiziert werden können.
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Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe
dadurch gelöst, dal3 vor dem Ausstoß des Kunststoffes in die Form abwechselnd jede
der beiden Druckzonen unter höheren Druck als die andere Druckzone gesetzt und der
Kunststoff zwischen den beiden Druckzonen hin-und hergefördert und dabei bearbeitet
wird, bis er den gewünschten Plastizitätsgrad angenommen hat.
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Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren ist bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren eine grundsätzliche Trennung der Bewegung des Materials von der Intensität
seiner mechanischen Bearbeitung möglich, die unabhängig voneinander frei gewählt
werden können. Dadurch ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren an verschiedene
Verarbeitungs-und Formbedingungen verschiedener thermoplastischer Kunststoffe in
vorteilhafter Weise anzupassen.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
mit einer die erste Druckzone darstellenden ersten Druckkammer, in der ein wahlweise
bewegbarer erster Druckkolben und eine wahlweise absperrbare Einführöffnung für
den Kunststoff vorgesehen sind, einer mit dem freien Ende der ersten Druckkammer
verbundenen, die zweite Druckzone darstellenden zweiten Druckkammer, in der ein
wahlweise bewegbarer und von dem aus der ersten Druckkammer ankommenden Kunststoff
zurückschiebbarer zweiter Druckkolben vorgesehen ist, und einer wahlweise absperrbaren
Austrittsöffnung für die Abgabe des Kunststoffes in die Form, wobei in dem durch
die beiden Druckkammern und ihre Verbindung definierten Raum Bearbeitungseinrichtungen
für die mechanische Bearbeitung des Kunststoffes vorgesehen sind, ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckkolben der beiden Druckkammern abwechselnd betätigbar sind.
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Im Gegensatz zu bekannten Maschinen, die nur in begrenztem Ausmaß
wirtschaftlich verwendbar waren, weil nur Teile geformt werden konnten, die aus
Materialien mit wenigstens ähnlichen Plastifizierungseigenschaften bestanden, ist
die erfindungsgemäße Vorrichtung in einfacher Weise auf die verschiedenen Eigenschaften
unterschiedlicher Kunststoffe anpaßbar. Denn sowohl das Ausmaß der Bewegung des
Kunststoffs als auch die mechanische Bearbeitung können unabhängig voneinander beliebig
eingestellt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in ähnlicher Weise wie
die bekannten Vorrichtungen mit Plastifizierschnecken zu bedienen, so daß eine Vorstellung
auf die erfindungsgemäße Vorrichtung keine zusätzliche Einarbeitungszeit erfordert.
Außerdem sind die einzelnen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung und die zugehörige
Steuerung verhältnismäßig einfach, so daß der Betrieb einer derartigen Vorrichtung
nicht aufwendiger ist als der bekannter Maschinen.
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Ausfiihrungsbeispiele der Erfindung sollen an Hand von Zeichnungen
im folgenden näher erläutert werden.
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Fig. I zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,
F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung,
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine dritte
Ausfiihrungsform einer Vorrichtune gemäß der Erfindung, Fig.4 zeigt eine vierte
Ausführungsform einer Vorrichtung gemäM. @ der Erfindung.
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Fig. 5 zeigt einen Steuerschaltplan für eine Vorrichtung nach Fig.1
und Fig. 6 zeigt einen Steuerschaltplan für eine Vorrichtung nach F i g. 4.
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Bei der Ausführungsform nach Fig.1 enthält ein vcrhä) tnismäßig kurzes
Gehäuse ! eine mittlere Bohrung 2. die eine Schnecke 3 als Bearbeitungseinrichtung
aufnimmt. Die Schnecke 3 wird von einem Motor 4 angetrieben. Die Schnecke 3 fördert
zum linken Ende der Bohrung 2 und von dort durch eine düsenförmige Öffnung 5 in
eine Form 6, die in oublicher Weise aus einer festen Formhälfte 7 und einer beweglichen
Formhälfte 8 zusananzellgesetzt ist. Ein von einem Verstell7ylinder 32 betätigbarer
Schieber 31 dient zum Versperren der flffnung 5. Die feststehende Formhalfte 7 wird
in bekannter Weise auf einer festen Druckplatte 9 gelagert, durch die sich die Öffnung
5 hiudurcherstreckt. Die bewegliche Formhtilfte 8 wird auf einer beweglichen Druckplatte
11 gelagert. Die feststehende Druckplatte 9 ist mit Führungsstangen 12, 13 verbunden.
Die bewegliche Druckplatte 11 ist mit einem Kolben 14 verbunden und ist gleitend
auf den Führungsstangen 12, 13 geführt.
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Vom Abgabeende entfernt liegt eine Einführvorrichtung 16. Sie weist
eine Druckkammer 17 und einen Druckkolben 18 auf, wobei der Druckkolben 18 mit Hilfe
eines Verstcllzvlinders 19 verstellbar ist.
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Die Druckkammer 17 wird durch einen Trichter 20 beschickt, der an
seinem Auslaß eine Zumeßvorrichtung 21 besitzt, die durch eine nicht gezeigte Antriebsvorrichtung
angetrieben ist. um die Auslaßmenge aus dem Trichter 20 zu steuern und die eine
Einwirkuno des ha ! bp) astifizierten Kunststoffes in der Druckkammer auf den Kunststoff
im Trichter verhindert.
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Am Förderende des Gehäuses l ist eine Speichervorrichtung 22 vorgeschen,
die eine zweite Druckkammer 23. einen zweiten Druckkolben 24 und einen Verstellzylinder26
cinschließt. Diese Teile gleichen der Einführvorrichtung 16.
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Nachdem der zu plastifizierende Kunststoff vom Trichter 20 in die
Druckkammer 17 unterhalb des Druckko) bens 18 eingefühlt ist und bei Antrieb der
Schnecke 3 in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung, wird iiber den Verstellzylinder
19 der Druckkolben 18 nach unten bewegt. Das Material wird aus der Druckkammer 17
heraus in eine Bewegungszone gedriickt, die durch den Abschnitt der Bohrung zwischen
der Einführvorrichtung 16 und der Speichervorrichtung 22 zusammen mit der darin
befindlichen Schnecke 3 gebildet ist. Der Kunststoff wird durch die Schnecke bearbeitet
und gleichzeitig nach iinks bewegt, wobei die Vorwärtsbewegung in erster Linic abhängig
ist von dem durch den Druckko) hen 18 ausgeübten Druck. Jedoch kann die Vorwärtsbewegung
in angemessener Weise durcli die Drehhewegung der Schnecke 3 unterstützt werden.
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Diese Drehbewegung hängt von der erforderlichen Bearbeitung ab. Ein
hohes Maß an Bearbeitung kann im extremen Full z. B. dadurch erreicht werden, daß
eine Schnecke mit erheblichem lichtem Raum vorgesehen ist und daß sie sich in entgeeengesetzter
Rich-
tung zum Fluß des Kunststoffs dreht. Dabei wird dann die Vorwärtsbewegung allein
durch den Druck des Druckkolbens ! 8 bewirkt. Der Schieber 3 ! ist durch Betätigung
des Verstellzylinders 32 geschlossen, so daß kein Kunststoff aus der Offnung 5 heraustreten
kann. Der Druckkolben 24 befindet sich entweder in einer zurückgezogenen Stellung,
angedeutet durch die gestrichelte Linie in Fig.1 oder in einer unteren Stellung.
wobei er jedoch nicht von dem Verstellzylinder 26 unter Druck gesetzt ist, um in
Abhängigkeit von dem durch den Kunststoff auf sein unteres Ende ausgeiibten Druck
nach oben bewegt zu werden. Dadurch wird der Kunststoff, w elcher durch die Schnecke
3 nach links bewegt wird, nach oben in die Druckkammer 23 getriebeu.
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Ist der Druckkolben 18 vollständig abgesenkt, dann wird er entweder
entlastet oder durch den Verstellzylinder 19 angehoben. Der Druckkolben 24 wird
dann durch den Verstellzvlinder26 nach unten bewegt und trcibt den Kunststoff von
der Druckkammer 23 in die Bearbeitungszone des Gehäuses l zurück, wobei er über
die Schnecke 3 wieder in die Druckkammer 17 zurückgedrückt wird. Die Drehrichtung
der Schnecke 3 wird normalerweise gleichzeitig mit der Betätigung des Druckkolbens
24 umgesteuert, jedoch können Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit nach Bedarf gewählt
werden um Art und Auswahl der erforderlichen Bewegung zu entsprechen. Der Kunststoff
kann zwischen den Zylindern in der oben beschriebenen Weise so oft hin-und herbewegt
werden, wie erforderlich ist. um ihn in den richtigen Zustand zum Formen zu bringen.
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Das Aufnahmevermögen der Druckkammer 17 und 23 im Vergleich zum Aufnahmevermögen
des Gehäusesl ist'. e nach den Anforderungen an die Vorrichtung unterschiedlich.
Das Aufnahmevermögen der beiden Druckkammern selbst ist jedoch normalerweise einander
gleich. Dabei kann es gleich dem Aufnahmevermögen des Gehäuses 1 oder etwas größer
sein. Dadurch wird die Kunststoffmenge, die zwischen den Druckkammern 17 und 25
hin-und herbewegt wircl. vollständig durchgearbeitet und zum Formen xorbereitet.
Tst dieser Zustand erreicht, wird der Verstellzylinder 32 betätigt, so daß der Schieber
31 die Öffnung 5 öffnet. Der Druckkolben 24 wird in eine vollständig abgesenkte
Stellung bewegt, so daß sichergestellt ist. daß der gesamte Kusntstoff sich im Gehäuse
l und in der Druckkammer 17 befindet. Der Motor 4 dreht sich in einer solchen Riehtune.
dal3 sich der Kunststoff nach links bewegt.
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Mit Hilfe des Druckkolbens 18 wird dadurch der Kunststoff durch Öffnung
5 in die Form 6 eingespritzt.
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Sowohl die Plastifizierungszeit als auch das Ausmaß der Bewegung
des Kunststoffs in der Vorrichtung können beliebig verändert werden. Die Zeit der
Plastifizierung wird durch die Anzahl der Hin-und Herbewegungen des Kunststoffs
zwischen den Druckkammern 17 und 23 gesteuert. Das Ausmaß der Bewegung wird durch
die Richtung und die Drehgeschwindigkeit der Schnecke 3 bestimmt. Dadurch kann der
Kunststoff mit einem Höchstmaß an Bearbeitung während einer kurzen Zeit oder mit
einem sehr geringen Maß an Bearbeitung während einer langen Zeit oder durch einc
beliebig andere Bearbeitung bearbeitet werden. fn. Fig. 5 ist schematisch eine Steuerung
für die in Fig. l gezeigte Ausführungsform dargestellt. Die
Enden
der Druckkolben 18 und 24 ragen jeweils durch die zugeordneten Verstellzylinder
19 und 26 nach oben. Die Verstellzylinder 19 und 26 sind doppelt wirkend. Mit der
dargestellten Steuerung ist es möglich, eine bestimmte Menge von Kunststoff ständig
in der Bohrung 2 zu halten, wenn er zwischen der Einfiihr-und Speichervorrichtung
hin-und herbewegt wird.
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Eine Druckquelle S für Strömungsmittel ist über ein Steuerventil
201 so mit den Verstellzylindern 19 und 26 verbunden, so daß bei einem Anheben des
einen Druckkolbens der andere abgesenkt wird.
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Das obere Ende des Druckkolbens 18 hat eine Verlängerung 206, die
durch das obere Ende des Verstellzylinders 19 hindurchgeführt ist und die einen
Betätigungsfinger 207 aufweist, der einen Grenzschalter 208 betätigt, wenn der Druckkolben
18 seine unterste Stellung erreicht. Der Grenzschalter 208 liegt in Reihe mit einer
Spannungsquelle V, einer Magnetspule 209, die das Steuerventil nach links schiebt,
und einem normalerweise geschlossenen Ausstoßschalter 211 und mit Anschlüssen Y-Y,
an die eine im folgenden noch zu beschreibende Vorrichtung angeschlossen ist. Der
Druckkolben 24 weist eine Verlängerung 212 auf, die sich durch den oberen Teil des
Verstellzylinders 26 nach oben erstreckt und einen Betätigungsfinger 213 besitzt,
der einen Grenzschalter 214 betätigt, wenn der Druckkolben 24 sich in seiner untersten
Stellung befindet. Der Grenzschalter 214 liegt in Reihe mit einer Spannungsquelle
V, einer Magnetspule 216, die das Steuerventil 201 nach rechts bewegt, sowie mit
zwei Anschliissen X-X, an die eine im folgenden noch zu beschreibende Vorrichtung
angeschlossen ist. In der Leitung zum Verstellzylinder 26 liegt ein zweites Steuerventil
202. Das Steuerventil 202 wird durch eine Magnetspule 217, die in Reihenschaltung
mit einer Spannungsquelle V und einem normalerweise offenen Rückstellschalter 218
geschaltet ist, nach oben bewegt. Das Steuerventil 202 wird durch eine andere Magnetspule
219, die in Reihenschaltung mit einem normalerweise offenen Ausstoßschalter 221
und den Anschliissen X-X in Reihenschaltung geschaltet ist, nach unten bewegt. Mit
der Druckquelle S ist weiterhin ein Steuerventil 203 verbunden, das einerseits mit
dem Verstellzylinder 32 für den Schieber 31 verbunden ist. Das Steuerventil 203
wird durch eine Magnetspule 222, die in Reihe mit einer Spannungsquelle V und einem
normalerweise offenen Rückstellschalter 223 geschaltet ist, nach links bewegt. Es
wird ferner durch eine Magnetspule 224, die mit einem normalerweise offenen Ausstoßschalter
226 und den Anschliissen X-X in Reihe geschaltet ist, nach rechts bewegt.
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Die Umsteuerung des Motors 4 erfolgt über einen Umsteuerschalter
227. Der Motor 4 liegt an einer Spannungsquelle V. Der Umsteuerschalter227 läuft
in der in F i g. 1 gezeigten Richtung um, wenn er durch eine Magnetspule 228 betätigt
ist, die an den Anschliissen X-X liegt. Durch Betätigung einer Magnetspule 229,
die an die Anschlüsse Y-Y angeschlossen ist, wird die Umlaufrichtung des Motors
4 umgekehrt.
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Es soll angenommen werden, daß die Druckkammer 17 mit Kunststoff
beschickt worden ist, dann fließt bei der in F i g. 5 gezeigten Stellung Strömungsmittel
von der Druckquelle S durch das Steuerventil 201, so daß der Druckkolben 18 nach
unten und der
Druckkolben 24 nach oben bewegt werden, wobei der Kunststoff aus der
Druckkammer 17 herausgedrückt und von der Schnecke 3 in die Druckkammer 23 hineingetrieben
wird. Wenn der Druckkolben 18 seine unterste Stellung erreicht, wird der Grenzschalter
203 geschlossen. Die Magnetspule 209 wird betätigt, die das Steuerventil 201 verstellt.
Die Magnetspule 229 steuert den Motor 4 um.
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Die Umsteuerung des Steuerventils 201 verursacht eine Umkehr in den
Bewegungen der Druckkolben 18 und 24, so daß der Druckkolben 24 nach unten bewegt
wird und den Kunststoff aus der Druckkammer 23 in die Bohrung 2 hineindrückt. Durch
die Umsteuerung des Motors unterstützt die Schnecke 3 die Bewegung des Kunststoffs
nach rechts in die Druckkammer 17 zurück. Hat der Druckkolben 24 seine unterste
Stellung erreicht, dann wird der Grenzschalter 214 geschlossen. Dadurch wird die
Magnetspule 216 erregt und bringt das Steuerventil 201 in seine ursprüngliche Ausgangsstellung
zurück.
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Dies wird so lange fortgesetzt, bis der Kunststoff in die Form 6 abgegeben
wird. Der Ausstoß des Kunststoffs wird von der Steuerung herbeigeführt, nachdem
die Schnecke 3 vom Druckkolben 18 belastet worden ist.
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Der Ausstoß des Kunststoffs kann zu jeder Zeit unabhängig von den
Stellungen der Druckkolben durch Betätigung der Ausstoßschalter 211, 221 und 226
eingeleitet werden, wobei dieses Einleiten entweder von Hand oder automatisch durch
einen Zeitschalter erfolgen kann. Es sei angenommen, daß das Einleiten des Ausstoßens
vorgenommen wird, wenn der Druckkolben 24 sich seiner untersten Stellung nähert,
wodurch der Grenzschalter 214 geschlossen wird. Wenn der Ausstoßschalter 221 bei
geschlossenem Grenzschalter 214 geschlossen wird, was zu einer Erregung der Magnetspule
219 führt, die das Steuerventil 202 nach unten bewegt, wird der Strömungsmittelfluß
am Verstellzylinder 26 umgesteuert und dadurch die Umkehrwirkung des Steuerventils
201 aufgehoben. Dadurch wird der Druckkolben 24 in seiner untersten Stellung gehalten,
um den Eintritt von Kunststoff in die Druckkammer 23 zu verhindern. Gleichzeitig
wird durch das Schließen des Grenzschalters 214 die Magnetspule 228 erregt, durch
die der Motor 4 in die ursprüngliche Drehrichtung zurückgesteuert wird, wodurch
der Kunststoff mit Hilfe der Schnecke 3 nach links bewegt wird. Durch die beschriebene
Umsteuerung des Umkehrventils 201 bewegt sich der Druckkolben 18 in der Weise, daß
er den in der Druckkammer 17 enthaltenen Kunststoff herausdrückt und ihn in die
nach links fördernde Schnecke 3 hineindrückt. Zugleich mit dem Schließen des Grenzschalters
214 wird bei ebenfalls geschlossenem Ausstoßschalter 266 die Magnetspule 224 erregt,
wodurch das Steuerventil 203 nach links bewegt wird, so daß der Verstellzylinder
32 den Schieber 31 betätigt und die Offnung 5 freigibt.
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Dadurch wird der Kunststoff von der Schnecke 3 nach links zur Offnung
5 bewegt, durch die er dann in die Form 6 gespritzt wird.
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Hat der Druckkolben 18 seine unterste Stellung erreicht, dann wird
der Grenzschalter 208 geschlossen. Infolge der offenen Stellung des Ausstoßschalters
211 wird die Magnetspule 209 nicht erregt oder auf die Anschlüsse Y-Y kein Signal
übertragen.
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Daher wird die Drehrichtung des Motors 4 nicht umgekehrt, und es findet
auch kein Wechsel in der
Betätigung der Verstellzylinder statt.
Somit bleibt der Druckkolben 18 in seiner untersten Stellung, und der Motor 4 fährt
fort, die Schnecke 3 so zu drehen, daß sämthcher in der Schnecke befindlicher Kunststoff
nach Hnks in die Form 6 bewegt wird.
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Nach Beendigung des Ausstoßens des Materials aus der Schnecke 3 werden
die Ausstoßschalter 221 und 226 freigegeben. Dadurch werden die Stromkreise der
Magnetspulen219 und 224 geöffnet, was jedoch keinen Einfluß auf die Stellung der
Steuerventile 202 und 203 hat. Durch Betätigung der Rückstellschalter 218 und 223
werden die Magnetspulen 217 und 222 erregt, so daß sich das Steuerventil 202 nach
oben in die in den Zeichnungen dargestellte Lage zurückbewegt und das Steuerventil
203 sich nach rechts zurückbewegt. Die Umsteuerung des Steuerventils 202 ermöglicht,
daß der Fluß des unter Druck stehenden Strömungsmittels zu dem Verstellzylinder
26 umgekehrt wird, wodurch der Druckkolben 24 nach oben in seine oberste Stellung
bewegt wird. Die Umsteuerung des Steuerventils 203 bewirkt ein Schließen der Offnung
5 durch den Schieber 31.
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Hat sich der Druckkolben 24 genügend weit nach oben bewegt, wird
der Grenzschalter 214 ausgelöst und der Ausstoßschalter 211 freigegeben, wodurch
der dem Grenzschalter 208 zugeordnete Stromkreis in seinen normalen Zustand zurückgeführt
wird.
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Die Magnetspute 209 bewegt das Steuerventil 201 zurück. so daß eine
Aufwärtsbewegung des Druckkolbens 18 und eine Abwärtsbewegung des Druckkolbens 24
verursacht wird. Auf die Anschlüsse Y-Y wird ebenfalls ein Signal übertragen, um
die Magnetspule 229, die den Umkehrschalter 227 betätigt, zu erregen, so daß der
Motor 4 umgesteuert wird und die Schnecke 3 sich in entgegengesetzter Richtung dreht.
Falls erwünscht, kann die gesamte Anlage durch Abschalten aller Spannungs-und Strömungsmittelquellen
abgeschaltet werden. Bei Fortsetzung des Betriebes wird dann neu aufgegebener Kunststoff
wieder in der oben beschriebenen Weise plastifiziert.
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Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform ist ähnlich wie bekannte
Vorrichtungen ausgebildet, wird jedoch vollkommen anders betrieben. Ein Gehäuse
101 enthält eine Bohrung 102. von der eine gleichzeitig als Bearbeitungseinrichtung
und Druckkolben dienende Schnecke 103 aufgenommen ist, die in Richtung auf eine
diisenförmige Offnung 105 fördert, an die eine Form 106 angeschlossen ist. Ein Schieber
131 wird von einem Verstellzylinder 132 betatigt, wodurch die Offnung 105 versperrt
werden kann.
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Eine aus einer Druckkammer 117, einem Druckkolben 118, einem Vcrstellzvlinder
119 und einem Trichter 120 bestehende Einführvorrichtung 116 speist in die Schnecke
103. Im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig. I ist jedoch keine Speichervorrichtung
vorgesehen. Die Hin-und Herbewegung, wie sie bei der Ausführungsform nach F i g.
1 zwischen der Einführvorrichtung und der Speichervorrichtung stattfindet, wird
hier dadurch erreicht, daß die Schnecke 103 mit einer Verlängerung 141 nach rechts
versehen ist, die ein Zahnrad t42 aufnimmt, das axial auf dieser gleitend angeordnet
ist.
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Ein Verstellzylinderl43 kann die Schnecke 103 hin-und herbewegen.
Ein Motor 04 treibt das Zahnrad 142 an, um die Schnecke 103 unabhängig von ihrer
Hin-und Herbeweaung zu drehen.
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Bei geschlossenem Schieber 131 und zurückgezo-
genem Druckkolben 118
wird KunststofT in die Eint'ührvorrichtung 116 eingeführt. Der Druckkolben 118 wird
dann nach unten bewegt und die Schnecke 103 angetrieben. Die Schnecke 103 v-ird
zugleich mit i~~rem LTmiauf entweder über den Verstellzylinder 143 oder durch den
Druck des Kunststoffs. der durch den Druckkolben 118 in die Bohrung 102 gerückt,
zurückbewegt, so daß sich zwischen dem linken Ende der Schnecke und dem Schieber
131 eine çpeicherkammer bildet. Hat der Druckkolben 118 seine untere Stellung erreicht,
dann wird der Verstellzylinder entspannt oder der Druckkolben wieder nach oben bewegt.
Die Schnecke kann in ihrer Drehrichtung umgekehrt oder weiter vorwärts bewegt werden.
Dadurch wird der Kunststoff nach rückwärts über die Schnecke 103 bewegt, so daß
er infolge der an der Schnecke 103 vorgesehenen Abdämmung 144 wieder nach oben in
die Druckkammer 117 gelangt. Dabei wird der Druckkolben 118 durch den Druck des
eintretenden Kunststoffs nach oben bewegt. Dieses Verfahren kann so oft wiederholt
werden, wie es für eine richtige Plastifizierung des Kunststoffs erforderlich ist.
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Nachdem der Kunststoff vollständig plastifiziert worden ist, wird
er in die Form 106 eingespritzt.
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Dies kann dadurch erreicht werden, daß eine bestimmte Menge an Kunststoff
am linken Ende der Schnecke angehäuft wurde, so daß die Schnecke 103 unter dem Druck
des Verstellzylinders 143 nach links bewegt wird, oder indem der Kunststoff in der
Druckkammer 117 angesammelt ist, so daß durch Abwärtsbewegung des Druckkolbens 118
der Kunststoff über die Schnecke 103 in die Form 106 eingespritzt wird. Beim letztgenannten
Verfahren kann die Schnecke 103 mit einer solchen Geschwindigkeit gedreht werden,
daß sie die Bewegung des Kunststoffs unterstützt. Die Schnecke 103 kann jedoch auch
mit einer solchen Geschwindigkeit angetrieben werden, daß sie die Bewegung des Kunststoffs
weder unterstützt noch behindert. Wird die Schnecke 103 noch langsamer angetrieben
oder in der umgekehrten Richtung angetrieben, dann setzt sie der Bewegung des Kunststoffs
Widerstand entgegen, wodurch eine weitere Plastifizierung des Kunststoffs erzielt
wird, wenn dieser zum letzten Mal durch die Bohrung 102 hindurchgeht.
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Als Steuereinrichtung für diese Ausführungsform kann eine älmliche
leicht abgewandelte Steuereinrichtung verwendet werden, wie sie auch bei der Ausführungsform
nach F i g. I dargestellt wurde.
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Die Ausführungsform nach F i g. 3 unterscheidet sich von der nach
F i g. I dadurch, daß sich der Ausstoßpunkt am Gehäuse I a zwischen der Einführungsvorrichtung
16 a und der Speichervorrichtung 22 a befindet. Die Bohrung 2 a im Gehäuse l a ist
durch Wände 57 und 58 geschlossen. Eine Ausstoßöffnung 51 befindet sich in der Mitte
zwischen der Einführvorrichtung 16 a und der Speichervorrichtung 22 a.
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Sie geht durch eine Druckplatte 52 hindurch zu einer Form 53. Die
Offnung 51 ist durch einen Schieber 54 absperrbar, der von einem Verstellzylinder
56 betätigt wird.
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Der Betrieb der Vorrichtung nach F i g. 3 gleicht im allgemeinen
demjenigcn der Vorrichtung nach Fig. 1. Bei dieser Ausführungsform ist es jedoch
nicht möglich, aus der von der Schnecke 3 a eingenommenen Bearbeitungszone die gesamte
Menge des Kunststoffs während eines Arbeitstaktes auszustoßen.
Daher
kann diese Ausführungsform lediglich dort zur Anwendung kommen, wo der Kunststoff
länger als einen Arbeitstakt in der Vorrichtung auf der Plastifizierungstemperatur
gehalten werden kann und wo er mindestens in zwei Bearbeitungstakten hin-und herbewegt
werden kann. Im Gegensalz hierzu wird bei den Ausführungsformen nach den Fig. I
und 2 die gesamte plastifizierte Kunststoffmenge nach jedem Arbeitstakt ausgestoßen,
so daß sie besser geeignet für besonders wärmeempfindliche Materialien sind. Ein
Vorteil der Ausführungsform der Vorrichtung nach F i g. 3 besteht jedoch darin,
daß die Schnecke 3 a an beiden Enden gelagert ist.
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Diese Ausführungsform ist daher besonders bei schweren Anforderungen
im Betrieb vorteilhaft und eignet sich sehr für die Bearbeitung von äußerst steifem
Kunststoff.
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Die in F i g. 4 dargestellte Vorrichtung gleicht im wesentlichen
der nacb-Fig. 1, wobei der linke Druckkolben 68 als Ausstoßkolben herangezogen werden
kann. Die als Bearbeitungseinrichtung dienende Schnecke 3 b fötdert in einen Hauptkanal
63 eines T-förmigen Förderkanals 62, der sich in einem Schiebergehäuse 61 befindet,
das am Förderende der Einführungsvorrichtung 16 b befestigt ist. Die Abzweigungen
64 und 66 des Hauptkanals 63 stehen mit dem offenen Ende der zweiten Druckkammer
67 in Verbindung sowie mit einer Ausstoßöffnung 73, hinter der eine Form 74 angeordnet
ist. Die Druckkammer 67 weist einen Druckkolben 68 auf, der von einem Verstellzylinder69
betätigt wird. Diese Teile bilden eine Speichervorrichtung 70, die der Vorrichtung
22 nach Fig. I gleicht. Auch die Form 74 gleicht der Form 6 nach F i g. 1. Ein Schieber
76 wird von einem Verstellzylinder 77 betätigt und weist einen abgeschrägten Rand
78 auf, der einen Durchnuß von Material zwischen dem Hauptkanal 63 und der Druckkammer
67 zulaf3t, gleichzeitig jedoch den Abzweig 66 sperrt. In der anderen Stellung des
Schiebers 76 ist der Kanal zwischen der Druckkammer 67 und dem Abzweig 66 über ein
im Schieber angeordnetes Loch 79 geöffnet, gleichzeitig der Hauptkanal 63 abgesperrt.
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Der Plastifizierungsvorgang in dieser Vorrichtung gleicht dem der
Vorrichtung nach F i g. 1. Nach dem Plastifizieren soll angenommen werden, daß sich
der Kunststoff in der Druckkammer 67 befindet und der Druckkolben 68 seine höchste
Stellung einnimmt.
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Der Schieber 76 wird dann nach rechts bewegt, um den Hauptkanal 63
abzusperren. Das Loch 79 verbindet dann den Kanal zwischen der Druckkammer 67 und
dem Abzweig 66 zur Form 74. Der Druckkolben 68 wird dann nach unten gedrückt, so
daß der Kunststoff aus der Druckkammer heraus und in die Form 74 gepreßt wird. Anschließend
wird der Schieber 76 zurückgezogen, so daß ein weiterer Arbeitstakt begonnen werden
kann.
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Zur Steuerung der in F i g. 4 gezeigten Vorrichtung wird die Steuerung
nach F i g. 5 so abgewandelt, daß nicht die Schnecke 3 sondern der Druckkolben 68
das Ausstoßen übernimmt. Dadurch kann mit der Plastifizierung erneut begonnen werden,
bevor der Formteil aus der Form 74 entfernt wird.
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F i g. 6 zeigt eine Steuereinrichtung für eine Vorrichtung nach F
i g. 4, bei der die Betätigung der Druckkolben nach oben durch Verstellzylinder
19 b und 69 erfolgt. Die Schnecke wird nach jedem Durchgang von Kunststoff vollständig
entleert. Die
Steuereinrichtung wird nach jedem Ausstoß automatisch zurückgestellt,
so daß eine neue Beschickungsmenge plastifiziert werden kann, ohne daß dazu besondere
Vorkehrungen getroffen werden müßten.
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Eine Druckquelle S speist die Verstellzylinder 69 und 19 b über ein
Steuerventil 241. Der Druckkolben 18 b weist eine Verlängerung 246 auf, die sich
durch den oberen Teil des Verstellzylinders 19 b erstreckt und einen Betätigungsfinger
247 besitzt, der einen Grenzschalter 248 schliel3t, wenn sich der Druckkolben 18
b in seiner untersten Stellung befindet. Der Grenzschalter 248 ist in Reihe mit
einer Spannungsquelle V und einer Magnetspule 249 geschaltet, die das Steuerventil
241 nach links bewegt, um die Richtung des Strömungsmittels zu den Verstellzylindern
69 und 19 b umzukehren. In dieser Reihenschaltung sind außerdem ein Zeitschalter
D und zwei Anschlüsse Y-Y vorgesehen. Der Druckkolben 68 weist eine Verlängerung
252 auf, die sich durch den oberen Teil des Verstellzylinders 69 hindurch erstreckt
und die einen Betätigungsfinger 253 besitzt, der einen Grenzschalter 254 schließt,
wenn sich der Druckkolben 68 in seiner untersten Stellung befindet. Der Grenzschalter
254 ist in Reihe mit einer Spannungsquelle V und einer Magnetspule 256 geschaltet.
Die Magnetspule 256 betätigt das Steuerventil 241 nach rechts. Der Grenzschalter
254 ist ferner in Reihe mit einem Stoppschalter 251, einem Zeitschalter D und zwei
Anschlüssen X-X geschaltet.
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Die Druckquelle S speist ferner den Verstellzylinder 77 über ein
Steuerventil 243. Das Steuerventil 243 wird durch eine Magnetspule 264 in die linke
Stellung betätigt. Die Magnetspule 264 liegt in Reihe mit einem normalerweise offenen
Ausstoßschalter 266 und zwei Anschlüssen Y-Y. Das Steuerventil 243 wird durch eine
Magnetspule 262 nach rechts bewegt. Die Magnetspule 262 liegt in Reihe mit einer
Spannungsquelle V und einem normalerweise offenen Rückstellschalter 263. Dieser
Rückstellschalter wird durch eine Magnetspule 261 betätigt. die an die Anschlüsse.
X-X angeschlossen ist. Der Motor 4 6 wird von einer Spannungsquelle V über einen
Umsteuerschalter 267 mit Spannung versorgt.
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Der Umsteuerschalter 267 wird von einer Magnetspule 268, die an die
Anschlüsse X-X angeschlossen ist, betätigt. Eine Umsteuerung des Motors 4 b erfolgt
über die Betätigung des Umsteuerungsschalters 267 über eine Magnetspule 269, die
mit den Anschlüssen Y-Y verbunden ist.
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Unter der Annahme, daß die Druckkammer 17 b iiber den Trichter 20
b mit Kunststoff beschickt worden ist, beginnt der Betrieb der Vorrichtung, indem
der Druckkolben 18 b durch den Verstellzylinder 19 b nach unten und der Druckkolben
68 durch den Verstellzylinder 69 nach oben bewegt werden. Dadurch wird der Kunststoff
aus der Druckkammer 17 b in die Schnecke 3 b hineingedrückt. Der Kunststoff bewegt
sich über die Schnecke 3 b in die Druckkammer 67 hinein. Hat der Druckkolben 18
b seine unterste Stellung erreicht, schließt der Betätigungsfinger 247 den Grenzschalter
248. Der Zeitschalter D verzögert das Signal, das entsteht, wenn die Schnecke 3
b sich in die Druckkammer 67 hinein entleert hat. Danach wird die Magnetspule 249
erregt, so daß das Steuerventil 241 nach links verstellt wird, wodurch die Strömung
des unter Druck stehenden Strömungsmittels zu den Zylindern 69 und 19 b umgekehrt
wird. Dadurch hebt sich der Druckkolben 18b an,
und der Druckkolben
68 wird abgesenkt. tuber die Anschltisse Y-Y wird die Magnetspule 269 erregt, so
daß sie den Umsteuerschalter 267 umschaltet und damit die Drehrichtung des Motors
4 b umkehrt.
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Dadurch förclert die Schnecke 3 b den Kunststoff nach rechts. Durch
die Abwartsbewegung des Kolbens 68 wird der Kunststoff aus der Druckkammer 67 herausgetrieben
und iiber die Schnecke in die Druckkammer 17 b zurückgedrückt. ldai der Druckkofben
68 seine unterste Stellung erreicht, dann schließt der Betatigungsfmger 253 den
Grenzschalter 254. Die Signalgebung zur Magneispule wird durch den Zeitschalter
D so lange verzögert, bis die Schnecke 3 b sich selbst in die Druckkammer 17b entleert
hat, wonach dann die Magnetspule 256 das Steuerventil 241 in die ursprüngliche Stellung
zurück verstellt. Gleichzeitig mit dem Erregen der Magnetspule 256 wird die Magnetspule
268 über die Anschlüsse X-X erregt, so daß der Motor 4 b in seine ursprüngliche
Drehrichtung zurückverstellt wird. Dieser Vorgang kann so lange wiederholt werden,
bis der Kunststoff fertig plastifiziert ist und in die Form 74 ausgestoßen werden
kann. Zu diesem Zeitpunkt wird durch eine Bedienungsperson oder eine automatische
Vorrichtung der Ausstoßschalter 266 betätigt. Das Schließen des Ausstoßschalters
266 hat keinerlei Wirkung so lange, bis nicht der Druckkolben 18 b den Grenzschalter
248 schließt. Nach Ablauf der Verzögerung im Zeitschalter D wird die Magnetspule
64 über die Anschlüsse Y-Y erregt, so daß das Steuerventil 243 in die linke Stellung
verstellt wird, so daß der Schieber 76 nach rechts bewegt wird. Durch die Verstellung
des Schiebers 76 wird der Hauptkanal 63 abgesperrt, so daß der aus der Druckkammer
67 ausgetriebene Kunststoff nicht wieder in die Bohrung 2 b eintreten kann, sondern
durch die Abzweige 64 und 66 hindurch in die Form 74 bewegt wird.
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Nach Ablauf der Verzögerung im Zeitschalter D wird auch das Steuerventil
241 nach links verstellt. so daß sich der Druckkolben 18 b nach oben und der Druckkolben
68 nach unten bewegt, damit der letztere den in der Druckkammer 67 befindlichen
Kunststoff in die Form 74 hineindrückt. Hat der Druckkolben 68 seine unterste Stellung
erreicht, dann wird der Grenzschalter 254 geschlossen. Kurz danach wird über die
verzögert erregte Magnetspule 261 der Rückstellschalter 263 geschlossen, so daß
über die erregte Magnetspule 262 das Steuerventil 243 in die normale Stellung zuruckgefiihrt
wird. Hierbei bewegt sich der Schieber 76 nach links und gibt den Abzweig 64 von
der Druckkammer 67 zum Hauptkanal 63 wieder frei, während der Abzweig 66 zur Form
74 geschlossen ist. Ferner wird über die Magnetspule 256 das Steuerventil 241 nach
rechts bewegt, so daß der Druckkolben 68 nach oben und der Druckkolben 18 6 nach
unten bewegt werden. Über die erregte Ntagnetspule 268 wird die Drehrichtung des
Motors 4 b wieder in die urspriingliche Richtung zurückgefiihrt.
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Wenn beabsichtigt ist, die}'! astifizierung fortzusetzen, dann wird
bereits Kunststoff aus dem Trichter 20b in die Druckltammer 17b hineingegeben, wenn
sich der Druckkolben 18b in seiner höchsten Stellung befindet. Ist jedoch beabsichtigt,
die Plastifizierung zu unterbrechen, dann wird der Stoppschalter 251 mit dem Schließen
des Ausstoßschalters 266 betätigt, wodurch über die Magnetspule 256 das
Ausstoßen
so lange verhindert wird, solange der Stoppschalter3SI offen gehalten wird. Die
Vorrichtung kann also an diesem Punkt zum Stillstand gebracht werden, indem die
Druckquelle S und die S, V abgeschaltet xverden. Wahlweise kann der Betneb der Vorrichtung
durch Betätigung des Schahers 251 für eine bestimmte Zeit unterbrochen werden. Die
Beschickung der Druckkammer 17 6 mit einer neuen Beschickungsmenge aus dem Trichter
20 b kann mit Hilfe automatisch arbeitender. hier nicht gezeigter Vorrichtungen
erfoigen. die xweckmäßigerweise durch die Magnetspule 261 betätigt werden.
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In der bisherigen Beschreibung ist angenommen worden, daß die Umlaufgeschwindigkeit
der Schnecke konstant ist. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, die Drehgeschwindigkeit
der Schnecke während der Plastifizierung zu verändern. Beispielsweise kann erwünscht
sein, den Kunststoff zunächst nur wenig und später in einem stärkeren Mal3e zu bewegen
und zu bearbeiten. Dann wird die Schnecke zunächst mit einer Geschwindigkeit gedreht
werden, durch die die Bewegung des Kunststoffs weder gehindert noch unterstützt
wird. Die Drehgeschwindigkeit der Schnecke kann dann so verändert werden, und zwar
entweder kontinuierlich oder schrittweise, dal3 der Flués des Kunststoffs entweder
beschleunigt oder gehemmt wird. Dadurch wird die Bewegung und die Bearbeitung des
plastischen Materials verstärkt.
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Andererseits kann die Drehgeschwindigkeit der Schnecke von Anfang
an sehr groß sein, um eine schnelle Anfangsbewegung des Materials zu erzielen. Im
Anschluß daran kann sie dann in geeigneter Weise verringert werden.
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In den Steuereinrichtungen für die Vorrichtungen zur Durchführung
der Plastifizierung können geeignete Proarammglieder verwendet werden, um im Laufe
des Verfahrens die Drehgeschwindigkeit der Schnecke zu verändern. Beispielweise
kann bei der Steuereinrichtung nach F i g. 6 mit dem Motor ein veriinderlicher Widerstand
in Reihe geschaltet werden, dessen Stellung in Abhängigkeit von der Betätigung des
einen oder anderen Grenzschalters veränderbar ist.