DE4305202C2

DE4305202C2 - Plastifizier- und Einspritzeinrichtung für eine Spritzgießmaschine

Info

Publication number: DE4305202C2
Application number: DE4305202A
Authority: DE
Inventors: Misao Fujikawa
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 1992-02-21
Filing date: 1993-02-19
Publication date: 1999-09-23
Anticipated expiration: 2013-02-20
Also published as: US5380187A; DE4305202A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Plastifizier- und Einspritzeinrichtung für eine Spritzgießmaschine gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2.

Eine derartige Einrichtung ist aus der JP-3-97518 A bekannt. Dort befindet sich in der Nähe der Stirnseite in der Seitenwand der Einspritzkammer eine Zuleitung.

Eine Spritzgießmaschine mit Vorplastifizierungseinrichtung umfaßt im allgemeinen einen Plastifizierungsteil mit einer Schnecke sowie einen Einspritzteil mit einem Spritzgießkolben. Im Plastifizierungsteil plastifizierter Kunststoff, wird mit Hilfe einer Leitung in eine Kammer des Einspritzteils eingeleitet, und wird dann durch den Spritzgießkolben über eine Düse in den Formhohlraum eingespritzt. Üblicherweise ist in der Leitung ein Rückschlagventil angeordnet, um den Kunststoff in der Einspritzkammer daran zu hindern, dann in den Plastifizierungsteil zurückzufließen, wenn der Spritzgießkolben den Kunststoff spritzt.

Da die Spritzgießmaschine mit Vorplastifizierungseinrichtung mit einem unabhängigen Plastifizierungsteil ausgerüstet ist, ist sie beim Plastifizieren kraftvoller als eine Spritzgießmaschine der Reihenbauart und sie arbeitet insbesondere beim Spritzgießen hoher Stückzahl pro Zeiteinheit wirkungsvoll. Das Rückschlagventil bewirkt jedoch, daß plastifizierter Kunststoff in der Einspritzkammer zurückbleibt und dieser Kunststoff neigt dazu, sich thermisch zu zersetzen und auf diese Weise Schwierigkeiten zu bringen.

Es ist notwendig, bei einer Änderung des Kunststoffmaterials in bezug auf seine Farben (einschl. eines Veränderns der Kunststoffmaterialien selbst) durch eine Reinigung den verbleibenden Kunststoff in der Einspritzkammer vollständig zu entfernen. Wenn es in der Einspritzkammer einen Abschnitt gibt, in dem es schwierig ist, plastifizierten Kunststoff zu entfernen, muß selbst dann, wenn dieser Abschnitt klein ist, eine solche Reinigung häufiger ausgeführt werden. Dadurch wird ein schneller Wechsel des Kunststoffmaterials verhindert. Wenn ein Material verwendet wird, das thermisch sehr empfindlich ist, dann kann der verbleibende Kunststoff chemisch verändert werden, und zwar selbst dann, wenn ein kontinuierliches Einspritzen durchgeführt wird. Darüber hinaus kann eine permanente Veränderung der physikalischen Eigenschaften auftreten, die die Qualität des Kunststoffs verschlechtert.

Ein solches Problem tritt dann umso mehr hervor, wenn eine Spritzgießmaschine mit einer Vorplastifizierungseinrichtung betrieben wird, die so gebaut ist, daß der Kunststoff durch Vorschieben einer Schnecke an einem Zurückfließen von der Einspritzkammer in den Plastifizierteil gehindert wird, um einen wirtschaftlicheren und genaueren Einspritzvorgang durchzuführen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Spritzgießmaschine mit Vorplastifizierungseinrichtung anzugeben, die in der Lage ist, durch Verwendung einer verbesserten Spritzgießdüse das Verbleiben von Material in der Einspritzkammer weitgehend auszuschließen.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 2 gelöst.

Durch die Erfindung ergeben sich folgende Vorteile.

Bei der vorliegenden Erfindung ist durch die Einspritznebenleitung möglich, daß solches Kunststoffmaterial, das nach einem vorangegangenen Einspritzvorgang übrig geblieben ist, im Laufe des Einspritzens in die Düse eingeführt wird und daß es durch neuen Kunststoff in der Einspritzkammer schnell ersetzt wird. Dadurch wird verhindert, daß Kunststoff lange in der Einspritzkammer verbleibt, wodurch es möglich wird, zu einem genauen und sicheren Einspritzvorgang auch Kunststoff einzuspritzen, der zu einer thermischen Zersetzung neigt. Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung sicher, daß ein Wechsel der Werkstoffarben schnell und glatt durchgeführt werden kann. Ferner trägt die Erfindung dazu bei, daß durch das Vorrücken der Schnecke eine Rückströmung von der Einspritzkammer in die Plastifizierungskammer hinein verhindert wird, so daß eine höhere Zuverlässigkeit zustandekommt.

Insbesondere dann, wenn in der Einspritzkammer ein Kolben verwendet wird, dessen Stirnfläche im Mittelbereich höher ist, verdrängt das neue Kunststoffmaterial, das beim Zumeßvorgang von der Leitungsöffnung kommt, zurückgebliebenes Kunststoffmaterial an der Stirnfläche in einen Bereich gegenüber der Leitungsöffnung zu den Öffnungen der Einspritznebenleitungen. Aus diesem Grunde wird Kunststoffmaterial, das nach einem vorangegangenen Einspritzvorgang übriggeblieben ist, durch die Einspritznebenleitung schnell in die Düse eingeführt und auf diese Weise vollständig aus der Einspritzkammer entfernt.

Zum Zeitpunkt des Zumeßvorganges ist die Schnecke in ihrer zurückgezogenen Stellung und zwischen der Schneckenspitze und der Leitungsöffnung besteht ein gewisser Abstand, der es ermöglicht, daß das plastifizierte Material in der Plastifizierungskammer mit Hilfe der Leitung in die Einspritzkammer überführt wird. Der Spritzgießkolben wird aufgrund des Druckes des plastifizierten Materials dann zurückgeschoben, wenn das Material beim Meßvorgang in der Einspritzkammer gesammelt wird.

Zum Zeitpunkt des Einspritzens wird der Spritzgießkolben nach vorne geschoben und der in der Einspritzkammer vorhandene, plastifizierte Kunststoff wird durch die Düse hindurch in den Hohlraum einer Form ausgespritzt. Da das Kunststoffmaterial über die am Umfang der Stirnseite angeordnete Öffnung der Leitung in die Einspritzkammer eingebracht wird, wird in einem Abschnitt A, der gegenüber der Öffnung liegt, Material zurückgehalten. Erfindungsgemäß wird das Material durch eine Öffnung in die Mitte der Stirnseite eingebracht, während das Material im Abschnitt A durch die Einspritznebenleitung in eine die Öffnung mit der Düse verbindende Bohrung eingebracht wird.

Demzufolge wird das Material in der Einspritzkammer in diese Bohrung mit Hilfe von mehreren Einspritznebenleitungen eingeführt, die in der Stirnseite vorhanden sind.

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ist eine Schnittansicht der Spritzgießeinheit bei einer Spritzgießmaschine nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine ebene Schnittansicht der Einspritzkammer und der Spritzgießdüse;

Fig. 3 ist eine vergrößerte, ebene Schnittansicht des Mundstücks;

Fig. 4 ist eine Seitenansicht des Mundstücks;

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf den Spritzgießkolben;

Fig. 6 ist eine Seitenansicht der Stirnseite einer besonders veränderten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 ist eine Seitenansicht der Stirnseite bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ist eine vergrößerte, ebene Schnittansicht der Düse;

Fig. 9 ist eine ebene Schnittansicht der Spritzgießeinheit einer Spritzgießmaschine nach dem Stand der Technik;

Fig. 10 ist eine ebene Schnittansicht der Einspritzkammer nach dem Stand der Technik;

Fig. 11 ist eine Seitenansicht der Einspritzkammer nach dem Stand der Technik;

Fig. 12 ist eine ebene Schnittansicht, die den Spritzgießkolben nach dem Stand der Technik in seiner zurückgezogenen Stellung zeigt;

Fig. 13 ist eine Seitenansicht der Einspritzkammer nach dem Stand der Technik.

Wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine Spritzgießmaschine U mit einer Vorplastifizierungseinrichtung mit einem Plastifizierungsteil 1 und einem Einspritzteil 2 ausgerüstet. Der Plastifizierungsteil 1 hat einen Plastifizierzylinder 11 und eine Knetschnecke 12, die im Plastifizierzylinder 11 sitzt, der seinerseits die Plastifizierungskammer 15 bildet. An der Spitze des Zylinders 11 ist mit Hilfe eines Halteteils 60 ein Verbindungsblock 61 befestigt, der den Plastifizierungsteil 1 mit dem Einspritzteil 2 in V-Form unter einem bestimmten Winkel verbindet. In dem Verbindungsblock 61 und dem Halteteil 60 ist eine Leitung 10 vorgesehen. Das vordere Ende der Leitung 10 führt in eine Leitung 30, die sich zu einer Einspritzkammer 22 erstreckt, die später beschrieben werden wird. Die Spitze der Plastifizierungskammer 15 ist ferner konisch ausgebildet und die Öffnung 10a der Leitung 10 liegt ferner auf der Kegelspitze dieses Konus. Die Spitze der Schnecke 12 ist ebenfalls konisch ausgebildet. Die Öffnung 10a der Leitung 10 verbindet die Plastifizierungskammer 15 mit der Einspritzkammer 22, die später beschrieben wird. Wenn sich die Schnecke 12 aus einer zurückgezogenen Stellung vorwärtsbewegt, dann verschließt die Spitze der Schnecke die Öffnung 10a und unterbricht die Verbindung zwischen der Plastifizierungskammer 15 und der Einspritzkammer 22.

Mit dem hinteren Ende des Plastifizierzylinders 11 ist über eine Schraubstelleinrichtung 44 eine Antriebsvorrichtung 4 für die Schnecke verbunden, und diese Antriebsvorrichtung besteht aus einem Vorschubteil 43 und einem Motor 41, um die Schnecke zu drehen. Der Vorschubteil 43 ist mit einem Zylindergehäuse 45 versehen sowie mit einem Kolben 46, wobei der Kolben 46 im Gehäuse 45 drehbar und in einem gewissen Ausmaß axial verschiebbar gelagert ist; darüber hinaus ist der Kolben an seiner Vorderseite integral mit der Schnecke 12 verbunden und an seiner Rückseite ist er drehfest mit einem elektrischen oder hydraulischen Motor 41 verbunden. Wenn demzufolge die Drehung des Motors 41 über den Kolben 46 auf die Schnecke 12 übertragen wird und wenn in eine Ölkammer 49 über eine Ölleitung 48 ein Drucköl eingeleitet wird, dann verschiebt sich der Kolben 46 zusammen mit der Schnecke 12. In den Zeichnungen ist mit der Bezugsziffer 13 ein Trichterloch bezeichnet, durch das Kunststoffmaterial zugeführt werden kann, und mit 47 ist eine Drehkodiereinrichtung bezeichnet, die die Drehung der Schnecke 12 überprüft.

Andererseits ist der Einspritzteil 2 mit einem Einspritzzylinder 20 versehen sowie mit einem Spritzgießkolben 21, der im Zylinder 20 sitzt. Der Zylinder 20 und der Kolben 21 bilden die Einspritzkammer 22. Darüber hinaus ist der Spritzgießkolben 21 über eine Stange 26 mit einem Tauchkolben 27 verbunden, der seinerseits in einem Zylinder 55 sitzt, und der einerseits eine Ölkammer 53 für das Einspritzen bildet sowie eine weitere Ölkammer 52 für die Rückzugsbewegung. An der Spitze des Einspritzzylinders 20 ist ein Mundstück 39 befestigt, das seinerseits mit einer Düse 3 versehen ist. Die Düse 3 ist mit dem Einlaß einer Form verbindbar, die ihrerseits auf einer festen Platte 7 befestigt ist. Zusätzlich ist der Einspritzteil 2 mit einer linearen Skala 56 versehen, deren beweglicher Teil 56a über einen Arm 57 mit der Stange 26 verbunden ist, um auf diese Weise die Stellung des Spritzgießkolbens 21 festzustellen. Der Einspritzzylinder 20 hat ferner ein Fenster 28, um Leck- Kunststoff austreten zu lassen. Ferner hat ein Gehäuse 58 ein Fenster 59, durch das der Arm 57 hindurchreicht.

Das Mundstück 39 ist im Mittelbereich eines Seitenendes konkav geformt, und bildet eine Stirnseite 34 der Einspritzkammer 22, wie dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist; die Stirnseite 34 ist ebenso konisch ausgebildet wie die Spitze 24 des Spritzgießkolbens 21. Darüber hinaus ist eine Bohrung 31 vorgesehen, die den Mittelbereich des Mundstücks 39 durchdringt. Die Bohrung 31 hat an ihrem einen Ende zu der Mitte der Stirnseite 34 eine Öffnung 31a und führt mit ihrem anderen Ende zum Spritzgießspitzenteil 32 der Düse 3. Im Mundstück 39 ist ferner eine Leitung 30 vorhanden, die mit ihrem einen Ende mit der Leitung 10 von der Plastifizierungskammer verbunden ist und die an ihrem anderen Ende eine Öffnung 30a hat, die nahe am Umfang der Einspritzkammer 22 in der Stirnseite 34 liegt.

Wie dies in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, ist das Mundstück 39 mit einer Einspritznebenleitung 36 versehen, die einen kleineren Durchmesser hat als die Bohrung 31. Die Nebenleitung 36 hat an ihrem einen Ende eine Öffnung 36a, die nahe am Umfang der Einspritzkammer 22 an einer Stelle liegt, die der Öffnung 30a gegenüberliegt, wobei die Öffnung 31a der Bohrung 31 zwischen diesen beiden Öffnungen liegt; mit ihrem anderen Ende führt die Nebenleitung 36 schräg ausgerichtet direkt in die Bohrung 31 hinein. Die Öffnung 36a der Einspritznebenleitung 36 ist aus diesem Grunde um 180° von der Leitungsöffnung 30a vom Umfang der Stirnseite 34 versetzt. Mit der Bezugsziffer 37 ist in Fig. 4 ein Loch bezeichnet, durch das eine Schraube 35 (Fig. 1) hindurchgeht, um das Mundstück 39 am Einspritzzylinder 20 zu befestigen.

Wie dies in Fig. 5 im einzelnen dargestellt ist, hat der Spritzgießkolben 21 einen Kopf 21a und einen Schaft 21b, wobei die Stirnfläche 24 des Kopfes 21 konisch konvex ausgebildet ist mit einer fast ebenen Spitze und einem großen, stumpfen Scheitelwinkel. Der Kopf 21a hat einen solchen Durchmesser D₀, daß dieser mit der Zylinderumfangswand 20a (Fig. 2) der Einspritzkammer 22 in enger Berührung steht, während der Schaft 21b einen Durchmesser D₁ hat, der geringfügig kleiner ist als der Durchmesser D₀ des Kopfes; beispielsweise ist D₀ - D₁ gleich 0,11 mm. Auf diese Weise besteht demzufolge zwischen dem Schaft 21b und der Zylinderumfangswand 20a beispielsweise ein Freiraum S von etwa 0,05 mm. Die Länge L des Kopfes 21a ist fast dieselbe wie der Durchmesser D₀, oder der erstere ist geringfügig länger als der letztere, so daß ein genügend großer Berührungsbereich zwischen dem Kolben und der Zylinderumfangswand 20a sichergestellt ist. Darüber hinaus ist der Durchmesserunterschied zwischen dem Kopf und dem Schaft (D₀ - D₁ = X) innerhalb eines Bereiches tolerabel, der zwischen 0,05 und 1,00 mm liegt. Die Stufe 23 zwischen dem Kopf 21a und dem Schaft 21b wirkt als Schaber, um flüssigen Kunststoff (Kunststoffmaterial) zu entfernen, der aus dem Zwischenraum zwischen dem Kopf 21a und der Zylinderumfangswand 20a leckt und in dünner Form auf die Zylinderumfangswand gerät. Da die kegelförmig ausgebildete Stirnfläche 24a des Kopfes 21a einen großen, konischen Winkel aufweist, ist der Winkel V auf weniger als 30° eingestellt, vorzugsweise weniger als 15°, um es auf diese Weise zu ermöglichen, daß der Kopf 21a als Schaber wirkt, um das Kunststoffmaterial zu entfernen.

Bei der Ausführungsform, die auf die oben beschriebene Weise konstruiert ist, ist der Spritzgießkolben 21 im Verlaufe des Haltens des Druckes mehrere Millimeter von der Stirnseite 34 entfernt, wobei sichergestellt wird, daß der Druck auf einem bestimmten Niveau gehalten wird, obwohl der abgekühlte Kunststoff in der Formhöhlung schrumpft. Nach dem Halten des Druckes beginnt der Meßvorgang und das Kunststoffmaterial, das im Plastifizierungsteil 1 plastifiziert worden ist, passiert die Leitungen 10 und 30 und wird über die Öffnung 30a unter Druck in die Einspritzkammer 22 eingeleitet, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Da zu diesem Zeitpunkt zwischen der Stirnfläche 24 der Kolbenspitze und der Stirnseite 34 ein Zwischenraum von mehreren Millimetern besteht und da die Stirnfläche der Kolbenspitze eine konische Form hat, fließt das Kunststoffmaterial, das von der Leitungsöffnung 30a kommt, in einem Bogen längs der Zylinder- Umfangswand 20a und des Konus an der Kolbenstirnseite, wie dies durch die Pfeile "f" in Fig. 4 dargestellt ist. Das Kunststoffmaterial, das zu diesem Zeitpunkt von einem vorhergehenden Einspritzvorgang zurückgeblieben ist, wird aufgrund der neuen Kunststoffströmung "f" von der Stirnseite 34 abgelöst und sammelt sich rund um die Öffnung 36a der Einspritznebenleitung 36 an dem Punkt der von der Leitungsöffnung 30a am weitesten entfernt ist. Ein Teil des verbliebenen Kunststoffmaterials mischt sich zu diesem Zeitpunkt mit dem neuen Kunststoffmaterial und der Kolben 21 zieht sich zurück.

Wenn sich der Kolben 21 um ein bestimmtes Maß zurückzieht, um den Meßvorgang zu beenden, dann hält die Plastifizierungsschnecke 12 in ihrer Drehbewegung an und der Ölkammer 49 des Schneckenvorschubteiles 43 wird zu diesem Zeitpunkt Öl zugeleitet, um die Schnecke 12 vorzuschieben, die dann mit ihrer Spitze die Öffnung 10a der Leitung 10 verschließt. Ein Rückfluß von der Einspritzkammer 22 in die Plastifizierungskammer 15 wird auf diese Weise verhindert und nun wird Öl in die Ölkammer 53 eingeleitet, um den Tauchkolben 27 und den Spritzgießkolben 21 zum Einspritzvorgang vorzuschieben.

Beim Einspritzvorgang selbst wird das Kunststoffmaterial in der Einspritzkammer 22 über die Öffnung 31a dann in die Bohrung 31 hineingedrückt, wenn der Spritzgießkolben 21 vorgeschoben wird und das Kunststoffmaterial, das der Leitungsöffnung 30a gegenüberliegt, wobei die Bohrung 31 zwischen der Öffnung 30 und diesem Kunststoffmaterial liegt, wird über die Einspritznebenleitung 36 in die Bohrung 31 hineingedrückt. Die beiden Kunststoffströme vereinigen sich miteinander und werden durch das Spritzgieß-Spitzenteil 32 in den Formhohlraum eingespritzt. Zu diesem Zeitpunkt wird nach dem vorhergehenden Einspritzvorgang Kunststoffmaterial zurückgehalten und rund um die Öffnung 36a der Einspritznebenleitung 36 angesammelt, da der Konus der Kolbenstirnfläche 24 das fließende Kunststoffmaterial abschabt, wie dies oben ausgeführt worden ist, und es wird aus der Einspritznebenleitung 36 schnell in die Bohrung 31 hineingedrückt. Da die Konusspitze "a" auch eine Rührwirkung hervorruft, wird das Kunststoffmaterial, das nach dem vorangegangenen Einspritzvorgang in der Einspritzkammer 22 verblieben ist, und insbesondere dasjenige Kunststoffmaterial, das in einem Abschnitt A verblieben ist, in dem ein langes Verbleiben von Kunststoffmaterial möglich ist, voll in die Düse 3 eingeleitet.

Wenn sich der Spritzgießkolben 21 bewegt, dann leckt Kunststoffmaterial in geringem Umfang zwischen dem Kolbenkopf 21 und der Zylinderumfangswand 20a hindurch und gerät an die Umfangswand. Wenn sich der Kolben 21 dann jedoch zurückzieht, dann wirkt die Stufe 23 zwischen dem Schaft 21b und dem Kopf 20a als Schaber, um das Kunststoffmaterial von der Wand zu entfernen. Das abgeschabte Kunststoffmaterial wird fortlaufend ausgestoßen, während es weich ist, da der Abstand S zwischen dem Schaft 21b und der Zylinderumfangswand 20a sehr gering ist. Das Kunststoffmaterial wird mit Hilfe dieses Abstandes S durch das Fenster 28 ausgebracht, ohne daß irgendeine Stauung entstünde. Beim Reinigen der Maschine dann, wenn die Materialien gewechselt werden, entfernt die Schaberstufe 23 darüber hinaus das Kunststoffmaterial von der Zylinderumfangsfläche 20a vollständig und wirft es durch das Fenster 28 dadurch aus, daß der Spritzgießkolben 21 weiter zurückgezogen wird, als dies im Einspritzzylinder 20 üblicherweise der Fall ist.

Anhand der Fig. 6 folgt nun die Beschreibung einer teilweise veränderten Ausführungsform. Diese Ausführungsform ist mit mehreren Einspritznebenleitungen versehen, wie sie beispielsweise mit 36 ₁ und 36 ₂ bezeichnet sind. Diese Nebenleitungen 36 ₁ und 36 ₂ haben Öffnungen 36 _1a und 36 _2a an jeweils einem Ende, die in einem Bereich liegen, der der Öffnung 30a der Leitung 30 gegenüberliegt, wobei die Öffnung 31a der Bohrung 31 dazwischenliegt. Mit ihrem anderen Ende führen die Einspritznebenleitungen zur Bohrung 31. Diese Ausführungsform wird zweckmäßigerweise dann angewendet, wenn die Einspritzkammer einen großen Durchmesser hat und wenn der Abschnitt, in dem das Kunststoffmaterial wahrscheinlich zurückgehalten wird, eine große Ausdehnung hat. Es braucht nicht besonders betont zu werden, daß auch mehr wie die beiden, dargestellten Nebenleitungen vorgesehen werden können.

Anhand der Fig. 7 und 8 wird nun eine weitere Ausführungsform beschrieben.

Diese Ausführungsform weist eine Bohrung 31 ₁ auf, die in der Mitte des Mundstücks 39 vorgesehen ist und diese Bohrung 31 ₁ ist nicht durchgehend, sondern zur Einspritzkammer hin bei 31b geschlossen und führt mit ihrem anderen Ende zum Spritzgießauslaß 32 der Düse 3. Ferner weist diese Ausführungsform ein Mundstück 39 auf, auf das sich drei Einspritznebenleitungen 37 ₁, 37 ₂ und 37 ₃ erstrecken, die sich von dem geschlossenen Abschnitt 31b aus verzweigen, wobei die Nebenleitungen Öffnungen 37 _1a, 37 _2a und 37 _3a haben, die am Umfang um 90° von der Mitte C der Einspritzkammer in eine Richtung versetzt sind, in der sich die Leitungsöffnung 31a in der Stirnseite 34 nicht befindet.

Gemäß dieser Ausführungsform wird das Kunststoffmaterial in der Einspritzkammer 22 daher über mehrere Einspritznebenleitungen 37 ₁, 37 ₂ und 37 ₃ in die Bohrung 31 ₁ eingeleitet und dann aus der Düse 3 ausgespritzt, wenn der Spritzgießkolben 21 zum Einspritzen nach vorne geschoben wird. Da das Kunststoffmaterial über mehrere Einspritznebenleitungen, die verstreut am Umfang angeordnet sind, der Düse zugeführt wird und weil das Kunststoffmaterial im Laufe des Meßvorganges mit der Kolbenstirnfläche 24 abgeschabt und gerührt wird, wird das Kunststoffmaterial, das nach dem vorangegangenen Einspritzvorgang übriggeblieben ist, vollständig durch die Düse eingespritzt.

Die Stirnfläche des Kolbens kann nicht nur konisch sein, sondern auch sphärisch oder konisch ohne Spitze.

In Fig. 9 ist eine Spritzgießmaschine mit einer Vorplastifizierungseinrichtung nach dem Stand der Technik dargestellt, die ohne ein Rückschlagventil ausgebildet ist. Die Spritzgießeinheit U' der Spritzgießmaschine mit Vorplastifizierungseinrichtung besteht aus einem Plastifizierungsteil 1 und einem Einspritzteil 2, die getrennt voneinander angeordnet sind. Der Plastifizierungsteil 1 hat eine Plastifizierungskammer 15, die aus einem Plastifizierzylinder 11 besteht und in der Kammer befindet sich eine Schnecke 12. Der Plastifizierzylinder 11 ist an seinem hinteren Teil mit einer Antriebsvorrichtung 4 versehen. Die Antriebsvorrichtung 4 hat eine eingebaute Antriebseinheit zum drehenden Antrieb und eine ebenfalls eingebaute Antriebseinheit zum linearen Antrieb, jeweils um die Schnecke 12 zu drehen und in ihrer Axialrichtung zu bewegen.

Der Plastifizierzylinder 11 ist mit einem Trichter versehen (von dem bei 13 nur der Trichtereinlaß dargestellt ist). Kunststoffmaterial, das der Plastifizierungskammer 15 vom Trichter zugeführt wird, wird dann, wenn sich die Schnecke 12 dreht, vorgeschoben und dabei unter Druck gesetzt. Aufgrund der Kompressionswärme, die beim Kneten und Durcharbeiten durch die Schnecke 12 sowie durch eine Heizvorrichtung 16 entsteht, die in geeigneter Weise auf dem Plastifizierzylinder 11 angeordnet ist, wird der Kunststoff geschmolzen und plastifiziert. Der plastifizierte Kunststoff 14 wird durch eine Leitung 10, die an der Vorderseite des Plastifizierzylinders 11 angebracht ist, in die Einspritzkammer gefördert.

Der Einspritzteil 2 umfaßt einen Einspritzzylinder 20, an dem vorne eine Spritzgießdüse 3 angeordnet ist. In der Einspritzkammer 22, die ihrerseits aus dem Einspritzzylinder 20 besteht, befindet sich ein Spritzgießkolben 21. Mit dem hinteren Ende des Kolbens 21 ist integral eine Antriebsvorrichtung 5 verbunden. Auf einen Steuerbefehl von der Steuereinrichtung 50 hin wird ein elektromagnetisches Ventil 51 geöffnet, um eine hydraulische Kammer 53 der Antriebsvorrichtung 5 mit hydraulischem Öl zu versorgen; der Kolben 21 wird dadurch vorwärts bewegt (in Fig. 9 nach links) und stößt den plastifizierten Kunststoff aus der Einspritzkammer 2 in einen nicht dargestellten Form-Hohlraum.

Am Vorderteil der Einspritzkammer 22 ist eine Leitung 30 angebracht, und diese Leitung steht mit der Leitung 10 in Verbindung, die ihrerseits in den Heiz- oder Plastifizierzylinder 11 eingebracht ist, um es dem plastifizierten Kunststoffmaterial 14 zu ermöglichen, aus der Plastifizierungskammer 15 in die Einspritzkammer 22 zu strömen. Wenn sich die Schnecke 12 beim Plastifizieren und Abmessen zu drehen beginnt, zieht sie sich zurück und erzeugt dabei zwischen der Spitze der Schnecke 12 und der Leitung 10 eine Öffnung der Leitung. Durch diese Öffnung kann plastifizierter Kunststoff in die Einspritzkammer 22 des Einspritzteiles 2 eingeleitet werden. Andererseits wird die Schnecke 12 beim Einspritzen ohne eine Drehbewegung nach vorne gefahren, um mit ihrer Spitze die Leitung 10 abzuschließen und dadurch wird der Kunststoff daran gehindert, in die Plastifizierungskammer zurückzuströmen.

Eine Spritzgießmaschine mit Vorplastifizierungseinrichtung, bei der die Schnecke in Axialrichtung vorgeschoben wird und dadurch eine Bohrung verschließt, um eine Rückströmung von der Einspritzkammer in die Plastifizierkammer zu verhindern, kann insbesondere das Verbleiben von plastifiziertem Kunststoffmaterial dort ausschalten, wo ein Rückschlagventil angeordnet ist. Darüber hinaus bietet sie nicht nur ein genaues Abmessen und sehr gleichmäßiges Plastifizieren, sondern auch eine sehr gute Leistung beim Reproduzieren von bestimmten Spritzgußeigenschaften, der Gießeigenschaften und der Stabilität. Es kann auch festgestellt werden, daß mit einer Spritzgießmaschine dieser Bauart ein computerunterstütztes Einspritzen realisiert werden kann, bei dem eine Form-Herstellmaschine mit einer Spritzgießmaschine auf der Basis einer computerunterstützten Konstruktion und einer computerunterstützten Herstellung vernetzt ist.

Die Spritzgießmaschine U' hat eine Bohrung 31, die sich bei 31a in die Mitte einer Stirnseite 34 der Einspritzkammer 22 öffnet und die Leitung 30 des Plastifizierungsteiles öffnet sich bei 30a in den Zylinderumfang der Stirnseite 34, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist.

Zum Aufrechterhalten des Druckes nach dem Einspritzvorgang ist zwischen der Stirnseite 34 und dem Spritzgießkolben 21 in seiner vordersten Stellung ein Zwischenraum von mehreren Millimetern vorhanden, mit dessen Hilfe im Kunststoff ein besonderer Halte-Druck aufrechterhalten wird, um zu verhindern, daß sich im spritzgegossenen Kunststoff Sinkmarken aufgrund von abgekühltem Kunststoff im Formhohlraum bilden. Nach dem Halten des Druckes beginnt der Meßvorgang wiederum und Kunststoff strömt unter Druck aus der Leitungsöffnung 30a in die Einspritzkammer 22. Die Kunststoffströmung aus der Leitungsöffnung 30a drückt dann auf den Kolbenkopf 21a, da die Vorderseite 24' des Kolbens eben ausgebildet ist. Aus diesem Grunde wird die neue Kunststoffströmung nicht in den geschlossenen Raum A eingeführt, der auf der der Leitungsöffnung 30a gegenüberliegenden Wandseite des Einspritzzylinders liegt, wobei diese neue Kunststoffströmung den Spritzgießkolben 21 zurückdrückt. Dies liegt daran, daß der Kunststoff aus der Leitungsöffnung 30a in Richtung der Pfeile c fließt, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist. Kunststoffmaterial, das demzufolge in die neue Kunststoffströmung nicht einbezogen wird, bleibt in einem geschlossenen Raum A zurück und bildet dort eine Kunststoffablagerung.

Da sich der Kolben 21 zurückzieht, bewegt sich Kunststoffmaterial axial innerhalb des Einspritzzylinders 20, wie dies in Fig. 12 dargestellt ist. Der Kunststoff fließt zu dieser Zeit so, daß er das Innere des Zylinders 20 säubert. Selbst dann bleibt jedoch ein Kunststoffrest in dem Raum A, der in der Einspritzkammer 22 der Leitungsöffnung 30a gegenüberliegt, da die Leitungsöffnung 30a sich vorgespannt in die Stirnseite 34 öffnet.

Darüber hinaus liegt die Bohrung 31 in der Mitte und dann, wenn der Einspritzvorgang erfolgt, strömt kein Kunststoff in Umfangsrichtung in die Einspritzkammer 22 und es wird keine Strömung dahingehend ausgebildet, daß der Kunststoff von der Stirnseite 34 der Einspritzkammer entfernt wird. Der Kunststoff in dem geschlossenen Raum A gegenüber der Leitungsöffnung 30a wird aus diesem Grunde gegen die Stirnseite 34 gedrückt und dort zurückgehalten, ohne daß er dann eingespritzt würde, wenn der Kolben 21 seinen vorderen Totpunkt erreicht, obwohl der Kunststoff durch Vorschubgeschwindigkeit des Kolbens 21 in gewisser Weise beeinflußt wird.

Insbesondere fließt Kunststoff, der aus der Leitungsöffnung 30a in die Einspritzkammer 22 einströmt, aufgrund seiner Viskosität in einem Bogen längs der Innenwand des Einspritzzylinders 20 (Stromlinie d) oder er fließt so, daß er das Vorderteil der Einspritzkammer diametral durchquert und dann rückwärts längs der Zylinderinnenwand (Stromlinie e, wie dies in Fig. 13 dargestellt ist). Diese Strömungen d und e in die Einspritzkammer hinein bilden einen Begegnungsbereich A₁ und einen Verteilungsbereich A₂, in denen Kunststoff zurückbleibt.

Claims

1. Plastifizier- und Einspritzeinrichtung für eine Spritzgießmaschine (U) mit einer Vorplastifizierungseinrichtung mit einem Plastifizierungsteil (1) mit einer Schnecke (12) in einem Plastifizierzylinder (11) und mit einem Einspritzteil (2) zum Einspritzen des plastifizierten Materials durch eine Düse (3) in einen Formhohlraum mit einem Spritzgießkolben (21) in einem Einspritzzylinder (20), wobei eine Leitung (10, 30) das Vorderende des Plastifizierzylinders (11) mit dem Vorderende einer Einspritzkammer (22) verbindet, die im Einspritzgießzylinder (20) ausgebildet ist, und mit einem die Einspritzkammer (22) verschließenden Mundstück (39), das an einem Ende eine Öffnung (31a) hat, die in der Mitte der Stirnseite (34) der Einspritzkammer (22) liegt und die durch eine Bohrung (31) mit der Spitze (32) der Düse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitung (10, 30) eine Öffnung (30a) hat, die am Umfang der Stirnseite (34) der Einspritzkammer (22) angeordnet ist,
daß wenigstens eine Einspritznebenleitung (36) an einem Ende eine Öffnung (36a) hat, die in einem Bereich liegt, der der Leitungsöffnung (30a) am Umfang der Stirnseite (34) der Einspritzkammer (22) gegenüberliegt, wobei die Öffnung (31a) in der Stirnseite (34) der Einspritzkammer (22) zwischen diesen beiden Öffnungen liegt, und die mit ihrem anderen Ende in die die Öffnung (31a) mit der Düse (3) verbindende Bohrung (31) mündet.

2. Plastifizier- und Einspritzeinrichtung für eine Spritzgießmaschine (U) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitung (10, 30) eine Öffnung (30a) hat, die am Umfang der Stirnwand (34) der Einspritzkammer (22) angeordnet ist,
daß mehrere Einspritznebenleitungen (36 ₁, 36 ₂) sich mit ihrem einen Ende zur Stirnseite (34) der Einspritzkammer (22) hin öffnen und mit dem anderen Ende in die die Öffnung (31a) mit der Düse verbindende Bohrung (31) münden.