Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Platteneinheit zum Umbauen von Drehplatten-
Spritzgussmaschinen zu Dreheinsatz-Spritzgussmaschinen und umgekehrt, für
das Spritzpressen von Kunststoffgegenständen.
Stand der Technik
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Das Spritzpressen ist die beste thermoplastische Gießtechnik zum
Herstellen von Gegenständen, die zwischen 1 mg und mehr als 10 Kilo wiegen, in
Arbeitsvorgängen einer Dauer von wenigen Sekunden bis zu mehreren Minuten.
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Ein Rohmaterial in Form eines Granulats oder seltener, eines Pulvers,
wird über einen Einführtrichter in eine sich drehende, erwärmte Schnecke
eingeführt. Die Bewegung der Schnecke befördert es zur Spitze, und entlang des Weges
schmelzen die Körner infolge der Wärme und der Reibung. Die Schmelze
sammelt sich an der Spitze der Schnecke zu einer Masse an, welche die
Schnecke zurückschiebt. Wenn die auf diese Weise entstandene Materialmasse für eine
Produktion ausreicht, wird die Schnecke angehalten und hydraulisch nach vorne
bewegt, und es wird die Schmelze in eine Form hineingepresst. Der auf diese
Weise erzeugte Druck, welcher mehrere hundert. Bar beträgt, wird bis zur
Verfestigung der Schmelze innerhalb der Form aufrechterhalten; die Form wird dann
geöffnet und der auf diese Weise hergestellte Gegenstand wird mittels
Austragstiften oder -platten aus der Form entfernt.
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Üblicherweise ist die Form mit mechanischen Mitteln an eine
formschließende Einrichtung befestigt; diese Einrichtung wirkt der von dem Einspritzdruck
innerhalb der Form erzeugten Kraft entgegen.
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Die vorstehende Technik betrifft das Formen eines einzigen Teiles oder in
einer einzigen Farbe; im Falle eines Formens in mehreren Farben oder mehrerer
Teile sind komplexere Techniken erforderlich.
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Ein Mehrfarben-Spritzpressen erzeugt Gegenstände mit Schichten oder
Flächen verschiedener Farben oder aus verschiedenen Kunststoffmaterialien, die
nacheinander in die Form eingeführt werden. Es wird ein erster Hohlraum einer
Form gefüllt, wonach die Formhälfte ausgewechselt und eine zweite Charge aus
Kunststoff eingespritzt wird; auf diese Weise ist es möglich, die Materialien
zusammenzuschweißen, jedoch auch bewegbare Aggregate herzustellen, zum
Beispiel Kugelgelenke, wenn die Schmelzpunkte der verschiedenen Bestandteile zu
unterschiedlich sind, um ein Aneinanderhaften zuzulassen.
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Bei der Technik zum Mehrfarben- oder Mehrkomponentenformen wird
eine Austraghälfte einer Form auf eine Drehplatte aufgesetzt, so dass die Form
nach dem Einspritzen eines ersten Materials aus einer ersten Einspritzeinrichtung
sich öffnet und die Drehplatte sich mit dem geformten Gegenstand dreht, bis
dieser an einem Hohlteil anderer Ausbildung einer stationären Hälfte positioniert ist;
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dann schließt die Austraghälfte und eine zweite Einspritzeinrichtung spritzt ein
zweites Material ein. Am Ende des Verfahrens ist das zweite Material (zum
Beispiel einer anderen Farbe) auf dem ersten, an der zur stationären Hälfte hin
gerichteten Fläche, entweder ganz oder auf einem Teil davon aufgeformt.
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Diese Technik ist nur ausführbar, wenn das zweite Material nur an der zur
stationären Hälfte der Form hin gerichteten Fläche aufzuformen ist, weil nach der
ersten Phase des Verfahrens der Gegenstand sich mit der Form dreht und an
seiner Stelle in der Austraghälfte verbleibt.
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Wenn der Gegenstand mit dem zweiten Material auch auf der zur
Austraghälfte hin gerichteten Fläche (oder auf seiner gesamten Oberfläche)
aufgeformt werden soll, muss eine Technik mit einem bewegbaren Einsatz angewendet
werden. Bei dieser Technik weisen die stationäre Hälfte und die Austraghälfte der
Form verschiedene formgebundene Hohlräume auf, die normalerweise durch ein
ideales Teilen der Formhälften in zwei Quadrante gefertigt werden; an der
Vorderfläche der Austraghälfte und insbesondere um die Hohlteile der Formen herum
befindet sich ein Gehäuse für einen Einsatz mit Profilen, die den geformten
Gegenstand festzuhalten vermögen; der Einsatz ist fest mit einem Kolben
verbunden, welcher diesen vorwärtsbewegt, aus der Austraghälfte herauszieht und dann
entlang eines vorbestimmten Kreisbogens, üblicherweise durch 180º dreht, bis
der geformte Gegenstand (fest verbunden mit dem vorstehend erwähnten
bewegbaren Einsatz) die Stelle anderer formgebundener Hohlräume auf den
Formhälften erreicht. An dieser Stelle zieht sich der Kolben zurück, wobei der Einsatz
in sein Gehäuse an der Austraghälfte zurückkehrt, die geformten Gegenstände in
die vorbestimmten Gehäuse eintreten und die Austraghälfte sich schließt, und es
wird das zweite Material eingespritzt, wodurch die Oberfläche des geformten
Gegenstandes auch an der zur Austraghälfte hin gerichteten Fläche entweder ganz
oder teilweise bedeckt wird. Praktisch führt die Austrageinrichtung den folgenden
Vorgang mechanisch und automatisch durch: sie entfernt den Gegenstand aus
den Hälften (stationäre Hälfte und Austraghälfte) und ordnet ihn innerhalb einer
anderen stationären und Austraghälfte an, so dass dessen Oberfläche entweder
vollständig oder teilweise aufgeformt werden kann.
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Das US-Patent 3,914,081 (Aoki Kitashi) beschreibt eine
Spritzgussmaschine, die mit zwei Sätzen Metallformen und einer Austragplatte versehen ist, die
unter alternierender und rotierender Bewegung zum Herstellen mehrfarbiger
Gegenstände durch Einspritzen auf Grundlage eines Verfahrens verwendet werden,
bei dem ein Material einer ersten Farbe in die erste Metallform eingespritzt wird,
so dass ein erster Gegenstand erhalten wird, der dann von der Austragplatte
gehalten wird, deren Drehung den Gegenstand auf die zweite Form überträgt, die
dann schließt und in die ein Material einer zweiten Farbe dann eingespritzt wird.
Das Patent DE 4127621 A1 beschreibt eine Maschine zum Herstellen von
Zahnbürsten, bei der eine Spritzgussform zum Wenden eines Gegenstands
ausgebildet ist, so dass in einer ersten Spritzstufe ein Grundkörper der Zahnbürste
hergestellt wird, und in einer zweiten Spritzstufe der Grundkörper einem weiteren
Spritzvorgang unterzogen werden kann, durch den er in das fertige Produkt
umgeformt wird. Die Einspritzform weist eine feststehende Platte und ein Wendeteil
auf, das am inneren Ende einer Schiebewelle befestigt ist, die drehbar in der
auswerferseitigen Platte geführt ist; wobei das Wendeteil und die bewegbare
Platte derart ausgebildet sind, dass die Formnester, deren Enden eine Halterung
bilden, einander mehr oder weniger gegenüber liegen und die vorstehend
erwähnten Enden am Wendeteil angeordnet sind; die Formteile für die Bürste sind
in gleicher Weise ausgeführt.
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Das Patent DE 36 33 884 C1 beschreibt eine Verfahrensweise und eine
Vorrichtung zum Herstellen von elastischen feldsteuernden Umhüllungen für
Mittel- und Hochspannungsverbinder, welche verschiedene Schichten aus
Kunststoff-Teilgegenständen aufweisen, die hülsenförmig ausgebildet und auf
elektrische Verbinder aufschiebbar sind, durch schichtweises Spritzgießen, bei dem
eine Reihe von Kernen taktweise durch eine Reihe von Formhohlräumen
weiterbewegt und in den Hohlräumen ebenfalls durch Spritzgießen mit den in der
Schichtung nachfolgenden Teilgegenständen versehen wird.
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Das US-Patent 3,977,661 beschreibt eine Maschine zum Formen von
plastischen Materialen, welche zwei formschließende Einrichtungen umfasst, die
jeweils ein stationäres Joch und ein bewegbares Joch aufweisen und einer
Drehplattform zugeordnet sind, die zum Transportieren einer offenen Form zwischen
einer ersten und einer zweiten Arbeitsstelle verwendet wird; wobei die
Drehplattform um eine Achse drehbar, die parallel zur Betriebsrichtung der
formschließenden Einrichtungen verläuft, zwischen dem stationären und dem bewegbaren Joch
eingebaut ist, und sich zwischen den beiden Arbeitsstellen erstreckt; ein
drehbarer Kolben ist koaxial mit der Achse der Drehplattform auf einem stationären Joch
angebracht, um die Drehplattform zu drehen.
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In dem Artikel "Drehen, Umsetzen, Schieben" wird hervorgehoben, dass
Varianten der Formtechnik sowohl durch den zu bearbeitenden Gegenstand unter
besonderer Berücksichtigung des Preises des Gegenstands als auch durch die
Wirtschaftlichkeit des Verfahrens bedingt werden.
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Das kurz als das Drehteller-Verfahren bezeichnete Verfahren wird knapp
beschrieben als anwendbar in dem Fall, dass kein Raum auf der Auswerferseite
vorgesehen werden muss; der anfänglich pressgeformte Gegenstand bleibt auf
einem Kern und wird mittels einer Drehplatte zur zweiten Kavität zum
Fertigspritzen gebracht; die Drehplatte ist an einer zentralen Welle befestigt, die bei
geöffneter Form durch einen hydraulischen Zentralauswerfer der Maschine aus der
Auswerferseite herausgeschoben wird. Eine durch einen Hydraulikzylinder
bewegte, mit Zähnen versehene Halterung dreht die Welle mit der Drehplatte um
180º. Nach dem Zurückziehen durch den Auswerferteil kann die Maschine wieder
schließen.
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Keines der vorstehend erwähnten Patente und Verfahren erlaubt die
Verwirklichung eines Umbaus von Drehplatten-Spritzgussmaschinen zu Dreheinsatz-
Spritzgussmaschinen.
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Derzeit werden zur Durchführung der vorstehend kurz beschriebenen
Techniken zwei verschiedene Maschinen benötigt, was für einen Hersteller
beträchtlich erhöhte Kosten und eine Verlängerung der Amortisationsdauern der
Maschinen bedeutet und sich negativ auf die Marktflexibilität eines Herstellers
auswirkt, der nicht im Besitz beider Maschinen ist.
Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine zum leichten und
raschen Umbauen von Drehplatten-Spritzgussmaschinen zu Dreheinsatz-
Spritzgussmaschinen und umgekehrt vorzusehen und die Drehbewegung von der
Drehplatte zum Dreheinsatz zu übertragen, welcher die Gegenstände aus der
Form entfernt, dreht und an den anderen formgebundenen Hohlräumen
positioniert, wie vorstehend beschrieben worden ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Platte wie im
Anspruch 1 angegeben.
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Einzelne Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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Die Einheit umfasst eine runde Platte mit einem Loch in der Mitte und
einen Flansch, der mit einem Drehantrieb der Maschine verbunden ist, der im
allgemeinen aus zwei senkrechten Zahnstangen (14) zusammengesetzt ist, die mit
einem Zahnrad in Eingriff stehen, das mit einem Zylinder verbunden ist, in dem
ein Kolben läuft, dessen Kopf aus dem Zylinder heraustreten kann; in der Mitte
der Austraghälfte befindet sich ein Loch, dessen Durchmesser ein Hindurchgehen
des Zylinders gestattet, so dass der Kopf des Kolbens mittels Schrauben oder
dergl. fest mit dem Dreheinsatz verbunden werden kann. Der Drehantrieb der
Maschine überträgt die Bewegung an den Dreheinsatz, weil dieser fest mit dem
Kopf des Kolbens verbunden ist, der sich mit dem Zylinder dreht, während ein
Hydrauliksystem den Kolben veranlasst, aus dem Zylinder um eine Länge
herauszutreten, die es dem Dreheinsatz ermöglicht, die geformten Gegenstände aus
dem formgebundenen Hohlraum zurückzuziehen, diese zu drehen, an anderen
formgebundenen Hohlräumen zu positionieren und, nachdem der Kolben wieder
in den Zylinder eingetreten ist, diese an die anderen formgebundenen
Hohlräumen anzulegen; die Austraghälfte schließt dann gegen die stationäre Hälfte und
das zweite Material wird gemäß der herkömmlichen Technik eingespritzt.
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Der erfindungsgemäße Umbau einer Drehplatten-Maschine zu einer
Dreheinsatz-Maschine wird durch Ersetzen der Drehplatte, an welcher die Form
befestigt wird, durch eine perforierte Platte und einen Drehflansch erzielt, der mit
dem vorstehend erwähnten Zylinder fest verbunden ist; die restlichen
Ausstattungen und Bestandteile einschließlich der Steuerung und der Software müssen in
entsprechender Weise aktualisiert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Eine spezifische Ausführungsform der Erfindung wird nun beispielhaft
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen
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Fig. 1 eine Perspektivansicht einer Platteneinheit einer
Drehplattenausführung zeigt;
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Fig. 2 eine Perspektivansicht der Platteneinheit und eines zugehörigen
Kolbens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 3 eine Perspektivansicht der Platteneinheit und des zugehörigen
Kolbens wie in Fig. 2 unter Verwendung eines Dreheinsatzes zeigt;
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Fig. 4 einen Längsquerschnitt des Zylinders mit seinem Kolben und ein
einer runden Verbindungsplatte zeigt; und
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Fig. 5 einen Längsquerschnitt eines Mechanismus zur Drehübertragung an
den Dreheinsatz zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Es wird auf die Zeichnung Bezug genommen: die Einspritzmaschine
umfasst im wesentlichen die gleichen Bestandteile wie die im Handel erhältlichen
Einspritzmaschinen; eine runde Drehplatte (1a), welche eine Bewegung von
einem Drehantrieb der Maschine erhält, mit der die Austraghälfte fest verbunden ist,
wird durch eine runde Platte (1) ersetzt, die mittels Schrauben (2) und Bolzen (3)
an dem Antrieb der Austraghälfte befestigt ist.
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Die Platte (1) weist ein Loch (4) mit einem Drehflansch (5) auf, der von
dem Drehantrieb der Maschine angetrieben wird, der allgemein zwei Zahnstangen
(14) umfasst, die mit einem Zahnrad (15) kämmen, das fest mit dem Flansch (5)
verbunden ist, und diesen nach links oder rechts drehen, indem sie sich vertikal
nach oben oder unten bewegen.
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Der Drehflansch (5) ist (mittels Schrauben (6)) mit einem Zylinder (7) fest
verbunden, welcher den Kolben (8) enthält, an dessen Oberteil sich eine
Halterung (10) mit Schrauben (11) befindet, die mittels Schrauben (9) mit dem
Dreheinsatz (17) der Form fest verbunden ist, wobei der Dreheinsatz mechanisch an
der Platte (1) befestigt und mittels Buchsen (13) positioniert ist.
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Die Hubbewegung des Kolbens (8) wird beim Ausfahren sowie beim
Zurückziehen von einem Hydraulikkreislauf (12) gesteuert, der an übliche Pumpen
angeschlossen ist.
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Die Höhe des Zylinders (7) kann entsprechend der Art der
anzubringenden Form variieren, so dass unter Betriebsbedingungen der Dreheinsatz (17)
ganz in seine Lagerung (16) an der Vorderseite der sich bewegenden Form
zurückkehren kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Höhe des
Zylinders (7) 160 mm, während diejenige der Halterung (10) zum Befestigen des
Dreheinsatzes 35 mm mit 5 mm Spielraum zwischen dem Zylinder (7) und der
Halterung (10) beträgt. Das Loch in der Platte (1), durch welches der Zylinder (7)
hindurchgehen kann, weist einen Durchmesser von 172 mm auf, während der
Durchmesser der Platte 800 mm beträgt.
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Wie bereits erwähnt, dient diese Erfindung zum leichten und raschen
Umbauen einer Drehplatten-Spritzgussmaschine in eine
Dreheinsatz-Spritzgussmaschine durch einfaches Ersetzen der Platte (1a) ohne das Mittenloch durch die
Platte (1) mit dem Loch (4), und durch Aufsetzen des vorstehend erwähnten
Zylinders, welcher mittels des Drehflansches (5) von dem Drehantrieb der Maschine
die Drehbewegung erhält und diese mittels des Kolbens (8) in die
Translationsbewegung des Einsatzes umsetzt.
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Was die Befehls- und Steuereinrichtungen der Maschine betrifft, sind
weder Gesamtneuzubehör noch Umprogrammierungen erforderlich, sondern
lediglich einfache Aktualisierungen.