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Dokumentenidentifikation DE10254291B3 25.03.2004
Titel Heissläuferwechselvorrichtung
Anmelder Peguform GmbH & Co. KG i.Ins., 79268 Bötzingen, DE
Erfinder Sillmann, Richard, 79336 Herbolzheim, DE
DE-Anmeldedatum 20.11.2002
DE-Aktenzeichen 10254291
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 25.03.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.03.2004
IPC-Hauptklasse B29C 45/30
IPC-Nebenklasse B29C 45/17   B29C 33/30   B29C 45/26   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung eines Wechsels eines Heißläufers für ein Spritzgießwerkzeug, einer sogenannten Heißläuferwechselvorrichtung (30). In einem Heißläufer wird Kunststoffschmelze in einer Verteilervorrichtung (16) in mindestens einem Kanal zu einer oder mehreren Düsenvorrichtungen (17) gefördert, um ein Kunststoffformteil herzustellen. Für die Förderung von Kunststoffschmelze ist es erforderlich, die gesamte Heißläufervorrichtung bei hohen Temperaturen zu betreiben. Wenn ein Material- oder Farbwechsel durchgeführt werden soll, wird die gesamte Heißläufervorrichtung mittels der Heißläuferwechselvorrichtung aus dem Spritzgießwerkzeug entnommen und ohne manuellen Eingriff ausgetauscht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung eines Wechsels eines Bestandteils eines Spritzgießwerkzeugs, einer sogenannten Heißläufervorrichtung. In einer derartigen Heißläufervorrichtung wird Kunststoffschmelze in mindestens einem Kanal gefördert, um ein Kunststoffformteil herzustellen. Für die Förderung von Kunststoffschmelze ist es erforderlich, die gesamte Heißläufervorrichtung bei hohen Temperaturen zu betreiben. Ein Auswechseln einer derartigen Heißläufervorrichtung ist entweder aus Gründen der Betriebstemperatur oder aus Gewichtsgründen schwierig oder sogar unmöglich. Somit wird eine derartige Heißläufervorrichtung kontinuierlich mit Kunststoffschmelze beschickt und im Fall eines Farb- oder Materialwechsels werden Anlaufverluste in Kauf genommen, indem man die Spritzgießmaschine und das Spritzgießwerkzeug mit den Heißläufern so lange mit dem neuen Material oder der neuen Farbkombination beaufschlagt, bis die Materialreste ausgetragen wurden.

Dieses Verfahren hat folgenden Nachteil. Für die Durchführung eines Material- und/oder Farbwechsels ist der Materialverbrauch beim Anlauf nicht zu vernachlässigen, vor allem dann, wenn nur kleine Losgrößen und Kunststoffteile mit komplexer Geometrie gefertigt werden müssen. Für großflächige Kunststoffteile, wie sie beispielsweise im Fahrzeugbau zum Einsatz kommen, werden bis zu 50 Ausschussteile produziert, bis man befriedigende Oberflächeneigenschaften erreicht. Vor allem bei Farbwechseln ist das Problem aufgetreten, dass man selbst nach mehr als 50 Vorlaufteilen stellenweise Schlierenbildung findet.

Aus dem Stand der Technik sind nach DE 3610515 A1 eine Kunststoftspritzgießmaschine mit einem Plastifizierzylinder, einer Spritzdüse, beheizbaren Angussdüsen und einem Spritzgießwerkzeug mit einer Heißkanalplatte bekannt. Zwischen der Spritzdüse des Plastifizierzylinders und dem Spritzgießwerkzeug befindet sich ein Schlitten, welcher zwei Aufnahmen aufweist, in die jeweils eine oder mehrere Angussdüsen eingesetzt werden können. In einem anderen Ausführungsbeispiel besteht die Heißläufervorrichtung aus einer Verteilerplatte und mindestens einer Angussdüse.

Der Schlitten oder die Verteilerplatte werden in einer Führung der Spritzgießmaschine verschiebbar geführt. Somit ist der Schlitten der Spritzgießmaschine und nicht dem Spritzgießwerkzeug zugeordnet. Der Schlitten wird so verschoben, dass eine erste Heißkanalplatte von einer Arbeitsstellung in eine Ein- oder Ausbaustellung und eine zweite Heißkanalplatte aus einer (sich von der ersten Ein- oder Ausbaustellung unterscheidenden) Ein- oder Ausbaustellung in die Arbeitsstellung verschoben werden kann.

Um den Materialverbrauch während eines Material- oder Farbwechsels zu reduzieren, sind aus dem Stand der Technik noch andere Lösungen bekannt. Eine Möglichkeit besteht darin, in einem Verteilerblock Kanäle für unterschiedliche Kunststoffschmelzen vorzusehen. Aus WO 97/47458 A1 ist eine Heißkanal-Koinjektions-Verteilerblockanordnung bekannt, mittels welcher mehrere Kunststoffschmelzen mit unterschiedlicher Verarbeitungstemperatur gleichzeitig in eine Kavität eingebracht werden können. Eine derartige Lösung erzielt einen optimalen Wert in der Energieausnutzung, aber trotzdem hat man nur eine beschränkte Anzahl verschiedener Schmelzen kombinieren kann. Wenn mehr als die durch die Anzahl der Kanäle vorgegebene maximale Anzahl an Materialien verarbeitet werden sollen, sind ebenfalls entweder einige Spülzyklen oder ein Ausbau der Heißläufervorrichtung erforderlich.

Weitere Varianten für in der Formhälfte verschiebbar gelagerte Heißkanalplatten mit der Möglichkeit mehrere Angussdüsenanordnungen zu bedienen, werden in den Buch „Injection Molding Handbook", Ed. By Osswald/Turng/Gramann, 2001, Seiten 253–267, offenbart, auf welche in der Folge noch genauer eingegangen werden soll. Hiermit soll auf die Vielfalt der verwendeten Systeme eingegangen werden, für welche eine Lösung in Frage kommt, die Heißläufer wie in DE 3610515 A1 zu wechseln.

Eine Vorrichtung, wie sie in DE 3610515 A1 dargestellt ist, hat allerdings den Nachteil, dass sie nicht nachträglich für bestehende Anlagen nachgerüstet werden kann.

Ein weiterer Nachteil der Vorrichtung nach DE 3610515 A1 besteht darin, dass die Heißkanalplatte mittels des Schlittens zwar in eine Ein oder Ausbaustellung verschoben werden kann, aber dennoch ein Manipulationsschritt erforderlich ist, um die Heißkanalplatte dann von dieser in einen Lagerbereich zu einzulagern. Diese Vorrichtung eignet sich hervorragend zur Anwendung für kleine Spritzgießwerkzeuge, mit welchen Kunststoffteile von kleinen Dimensionen gefertigt werden. Dann ist die Manipulation der Heißkanalplatte durch händische Entnahme ohne weiteres möglich und bedarf keiner erfinderischen Überlegung. Diese Vorrichtung kann allerdings für Spritzgießwerkzeuge, mit Heißkanalplatten, welche ein Gewicht von bis zu 600 kg aufweisen können, nicht mehr eingesetzt werden, da eine Manipulation ohne technische Hilfsmittel nicht mehr möglich ist.

Ein weiteres Problem, welches bei der Verwendung von Heißläufern mit hohem Eigengewicht auftritt, ist die Schwierigkeit der Positionierung. Dazu wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, Zentrierelemente an der Heißläuferwechselvorrichtung vorzusehen, welche in zugehörige Zentrierbohrungen des Spritzgießwerkzeugs eingreifen.

Ein weiteres Problem, welches insbesondere bei Heißläufern mit hohem Eigengewicht auftritt, ist die Manipulation der Düsenvorrichtungen. In der DE 3610515 A1 wird vorgeschlagen, die Düsen separat manuell einzubauen oder auszubauen. Abgesehen von den Problemen bei der Manipulation der Düsen durch Verkantungen, wenn geschraubte Düsenvorrichtungen zum Einsatz kommen sollen, stellt die Temperatur der Düsenvorrichtungen eine zusätzliche Gefahrenquelle bei manuellen Operationen dar.

Daher wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, durch den Einsatz der Heißläuferwechselvorrichtungen vollständig auf manuellen Eingriff zu verzichten. Dazu kann in einem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen werden, die Düsenvorrichtungen mittels einer Aufnahmevorrichtung separat zu entnehmen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden Düsenvorrichtungen gemeinsam mit der Heißläuferplatte entnommen. Dazu wird die Heißläuferplatte im Spritzgießwerkzeug so modifiziert, dass die Düsenvorrichtungen zusammen mit der Heißläuferplatte gekapselt werden. Diese Kapselung kann durch eine Gehäusekonstruktion erfolgen. Der Vorteil dieser Gehäusekonstruktion liegt darin begründet, dass der Heißläufer damit vollständig geschützt ist und durch die Ein- und Ausbauvorgänge nicht an Orten beschädigt wird (Verbindung Düsenvorrichtung – Verteilervorrichtung, Schmelzekanäle und ähnliches), welche kostspielige und zeitaufwändige Reparaturen erfordern.

Die Erfindung bietet folgende Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik. An der Spritzgießmaschnine selbst müssen für den Einbau der Heißläuferwechselvorrichtung keine Änderungen vorgenommen werden. Das Spritzgießwerkzeug enthält Zentrierungsbohrungen, mittels welcher die Heißläuferwechselvorrichtung genau positioniert werden kann. Die Konstruktion der Heißläuferwechselvorrichtung erlaubt es, auf derselben Antriebs- und Führungseinheit Heißläufer von unterschiedlichsten Abmessungen zu positionieren. Die Heißläuferwechselvorrichtung kann somit als Standardbauteil in einer Vielzahl von verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Spritzgießwerkzeuge zur Herstellung unterschiedlicher Formteile können mit einer derartigen Heißläuferwechselvorrichtung auch nachträglich ausgerüstet werden.

Der Heißläufer wird mit einem vom Spritzgießwerkzeug gänzlich unabhängig laufenden Mechanismus entnommen, was bedeutet, dass es nicht zu einer Behinderung des Zugangs zur Spritzgießmaschine oder des Spritzgießwerkzeugs kommen kann.

Durch die mit der erfindungsgemäßen Heißläufervorrichtung möglichen Drehbewegung kann der Heißläufer auf eine Fördervorrichtung oder Ablage abgelegt werden, ohne dass ein manueller Eingriff erforderlich ist.

Nach der Lehre der DE 3610515 A1 wird ein Heißläufer, der nicht gebraucht wird, über einen Führungsschlitten in eine Ein- oder Ausbaustellung gefahren. Damit der Heißläufer dann wirklich ausgebaut werden kann, ist eine weitere Greifvorrichtung erforderlich.

Durch die Schwenk- oder Rotationsbewegung der Heißläuferwechselvorrichtung werden Reste von Kunststoffschmelze automatisch durch die Zentrifugalkräfte aus den Kanälen geschleudert, sodass ein zusätzlicher Reinigungsschritt der Heißläufers vor seiner Lagerung nicht erforderlich ist. Ein solcher Reinigungsschritt kann vorgenommen werden, wenn bei Verwendung von teuren Kunststoffmaterialien, großen Oberflächen oder kleinen Losgrößen Anlaufverluste weitestgehend reduziert werden sollen. Zusätzlich zu einem mechanischen Schütteln oder Vibrieren können auch flüssige Spülmittel oder Spüllösungen zum Einsatz kommen. Der Heißläufer kann mittels der Heißläuferwechselvorrichtung in beliebige Positionen gebracht werden. Somit können die Heißläufer für Kunststoffmaterialien unterschiedlicher Zusammensetzung und demnach auch unterschiedlicher Verarbeitungstemperatur ohne große Reinigungs- und Lagerhaltungskosten zum Einsatz kommen Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin begründet, dass das Spritzgießwerkzeug nicht von der Werkzeugseite her geöffnet werden muss, wie in DE 3610515 A1 vorgeschlagen wird, sondern der Wechsel von der gegenüberliegenden, also der hinteren Seite erfolgt.

Die Heißläuferwechselvorrichtung findet Einsatz bei allen Spritzgießmaschinen mit Spritzgießwerkzeugen, welche über Heißläufer verfügen. Der Vorteil des Einsatzes von Heißläufersystemen liegt trotz der teils recht aufwändigen Temperatursteuerung in der Tatsache, dass es nicht zu Angüssen von Kunststoffmaterial kommt, welche neben dem erhöhten Materialverbrauch auch zusätzliche Einrichtungen und Arbeitsschritte für deren Rezyklierung (Abkühlung, Granulatherstellung) erfordern.

Die Erfindung macht es möglich, kleine Losgrößen zu verarbeiten, welche bei Verarbeitung verschiedener Kunststoffformteile auf einer Spritzgießmaschine, durch häufige Materialwechsel, Formenwechsel, Farbwechsel und ähnliches vermehrt gefordert werden. Auch der Trend zur Vermeidung von Lagerhaltung oft sperriger Kunststoffformteile führt zu einer auftragsbezogenen Mengenproduktion und somit zur Notwendigkeit, in immer kürzeren Zeitspannen Formen-, Material- oder Farbenwechsel durchzuführen.

1 ist eine Ansicht einer Spritzgießmaschine mit Spritzgießwerkzeug und Heißläuferwechselvorrichtung

In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für den Verlauf der Kanäle in einer Heißläuferwechselvorrichtung.

In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für den Verlauf der Kanäle in der linken Formhälfte 11 gezeigt, durch welche die Kunststoffschmelze in die Kavität gelangt.

4 stellt ein Detail einer Düse in einem ersten Ausführungsbeispiel dar, welche im Anschluss an ein Heißläufersystem angeordnet sein kann.

5 stellt ein Detail einer Düse in einem zweiten Ausführungsbeispiel dar, welche im Anschluss an ein HeiRläufersystem angeordnet sein kann.

6 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Heißläuferwechselvorrichtung.

7 ist eine Ansicht von oben auf die erfindungsgemäße Heißläuferwechselvorrichtung.

8 ist eine Ansicht der erfindungsgemäßen Heißläuferwechselvorrichtung von der Spritzgießmaschine aus gesehen.

9 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Heißläuferwechselvorrichtung.

Die Endung betrifft eine Spritzgießmaschine (1) für Kunststoffmaterial, welche einen Plastifizierzylinder (3) eine Spritzdüse, wenigstens eine nachgeordnete beheizbare Angussdüse und ein Spritzgießwerkzeug enthält. Die Kunststoffmasse wird in einem oder mehreren als Materialtrichter (4) ausgeführten Behältern als Granulat zugeführt, im Plastifizierzylinder (3) aufgeheizt und durch eine in dem Plastifizierzylinder angeordnete Fördervorrichtung gefördert. Eine solche Fördervorrichtung kann als Schneckenfördervorrichtung ausgebildet sein, aber auch kolbenartige Fördervorrichtungen oder Kombinationen derselben können in gleicher Weise zum Einsatz kommen.

Die in 1 dargestellte Schnittdarstellung einer Spritzgießmaschine (1) zeigt einen Schneckenkolben (2) in einem Plastifizierzylinder (3). Die Zufuhr des Kunststoffmaterials erfolgt über den Materialtrichter (4). Das Kunststoffmaterial gelangt mittels des drehbaren und/oder verschiebbaren Schneckenkolbens (2) durch die Einzugszone (5) über die Kompressionszone (6) in den Dosierbereich (7). In der Kompressionszone wird nicht nur der nötige Spritzgießdruck aufgebaut, sondern es findet auch eine Aufheizung des Kunststoffmaterials statt, sodass das Kunststoffmaterial. im Dosierbereich (7) als Schmelze vorliegt. Mittels mindestens einer Kolbenvorrichtung (9) erfolgt die Dosierung des Kunststoffmaterials in die Kavität des Spritzgießwerkzeugs (10). Dieses Spritzgießwerkzeug besteht aus mindestens 2 Formhälften. Die in der 1 dargestellte linke Formhälfte (11) enthält die Kanäle für die Zufuhr der Kunststoffschmelze, die rechts dargestellte Formhälfte (12) ist beweglich gelagert und kann von der linken Formhälfte zumindest so weit entfernt werden, dass ein in der Kavität (13) zwischen den Formhälften geformtes Kunststoffformteil (14) manuell entnommen oder über nicht dargestellte Ausstoßvorrichtungen ausgestoßen werden kann.

In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für den Verlauf der Kanäle in der linken Formhälfte (11) gezeigt, durch welche die Kunststoffschmelze in die Kavität gelangt. Im Gegensatz zu der in DE 3610515 A1 dargestellten Ausführungsform, in welcher die Heißkanalplatte auf der linken Formhälfte aufliegt, ist das Heißläufersystem zumindest teilweise in die linke Formhälfte (11) integriert. Die Kunststoffschmelze gelangt von der Dosiervorrichtung (7) über ein ringförmiges Positionierelement in das Spritzgießwerkzeug. In das Spritzgießwerkzeug ist in der Formhälfte, welche in der Zeichnung oben dargestellt ist und der linken Formhälfte (11) der 1 entspricht, mindestens eine Heißläufervorrichtung eingebaut, welche in der dargestellten Ausführungsart aus einer Verteilervorrichtung für die Kunststoffschmelze besteht, welche die Verteilung der Kunststoffschmelze auf beliebig viele Kanäle bewirkt. Daran angeschlossen sind als weiterer Bestandteil der Heißläufervorrichtung eine oder mehrere Düsenvorrichtungen (17). Verteilervorrichtung (16) und Düsenvorrichtung (17) sind als Moduleinheit durch die Heißläuferwechselvorrichtung entnehmbar, obwohl sie aus mehreren Einzelteilen bestehen können. Diese Düsenvorrichtungen (17) bestehen aus einem Gehäuseblock (18) zur Aufnahme eines Zufuhrkanals und dem Düseneinsatz (20), welcher für das Einspritzen und die gleichmäßige Verteilung der Kunststoffschmelze in die Kavität (13) sorgt. Die Düsenvorrichtung (17) ist in dieser Ausführung durch ein Heizelement (21) beheizbar, welches im Düsenbereich um den Düseneinsatz (20) oder den Gehäuseblock angeordnet ist. Ein derartiges Heizelement wird mit elektrischer Energie oder über ein flüssiges oder gasförmiges Heizmedium unmittelbar oder mittelbar beheizt. Für die Ausführung eines elektrischen Heizelements wird die Zufuhr der elektrischen Energie über im Spritzgießwerkzeug verlaufende Verkabelungsanordnung zugeführt, wobei ein elektrischer Kontakt mit der Düsenvorrichtung und einem Wandbereich des Spritzgießwerkzeugs vorzusehen ist. Für die Fluidheizung wird entweder vorgesehen, den Raum zwischen Verteilereinrichtungen und Düseneinrichtung zu beheizen oder separat anschließbare Fluidleitungen vorzusehen, welche mittels Rohrverbindungselementen verbunden werden. Das Heizelement (21) kann mit einer Wärmeisolierung (22) versehen sein, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Luftspalt realisiert wird. Alternativ dazu kann eine wärmeisolierende Beschichtung für das Heizelement angebracht werden.

Die Verteilervorrichtung (16) enthält ebenfalls Heizvorrichtungen (23), die ähnlich der an der Düsenvorrichtung angebrachten Heizelemente arbeiten, aber im Inneren der Verteilervorrichtung angebracht sind. Um den durch die gegenüber dem Spritzgießwerkzeug erhöhten Temperaturen gerecht zu werden, und eine ungehinderte Wärmedehnung der Verteilervorrichtung zu gewährleisten, ist die Verteilervorrichtung vorzugsweise auf Abstandselementen (24) gelagert. Die Spalte (25) zwischen Verteilervorrichtung und Spritzgießwerkzeug können als Luftspalte ausgeführt sein, oder mit wärmeisolierendem, elastischen Material gefüllt sein. In der Darstellung nach 3 wird die Verteilervorrichtung (16) mittels einer Dreipunktlagerung in der Formhälfte (11) gehalten. Die Abstandselemente (24) werden vorzugsweise in gleichen Abständen symmetrisch zu einer Symmetrieachse der Verteilervorrichtung angebracht, damit die Wärmedehnung in beide Raumrichtungen gleichmäßig erfolgen kann. Ein derartiges Abstandselement (24) nimmt somit die Funktionen einer Lagerung und einer Positionierung der Verteilervorrichtung (16) in der Formhälfte (11) wahr. Zusammen mit mindestens zwei weiteren Abstandselementen (24), welche eine Lagerung und genaue Positionierung der Verteilervorrichtung (16) ermöglichen, ist die Verteilervorrichtung somit in ihrer Position in der Formhälfte bei allen Betriebszuständen festgelegt. In 2 ist dargestellt, dass die Düsenvorrichtungen (17) je in einem eigenen Gehäuseblock (18) aufgenommen sind. Dieser Gehäuseblock liegt gleitend auf der Verteilervorrichtung auf. Zwischen Verteilervorrichtung und Gehäuseblock der Düsenvorrichtung ist Vorteilhafterweise eine nicht näher dargestellte Dichtstelle angeordnet. Somit kann es auch bei Verteilervorrichtungen mit großer Oberfläche, wie sie in Mehrkanalsystemen für großflächige Kunststoffbauteile eingesetzt werden, nicht zur Einleitung von Kräften in die Düsenvorrichtung oder deren Gehäuseblock kommen.

In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung können die Gehäuseblöcke der Düsenvorrichtungen auch mittels einer Schraubverbindung mit der Verteilervorrichtung befestigt sein. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass Verteilervorrichtung und Düsenvorrichtungen als Modul entnommen werden können. Vorteilhafterweise wird dann die Düsenvorrichtung verschiebbar in dem zugehörigen Gehäuseblock gelagert, was beispielsweise mittels Federelementen vorgenommen werden kann. Es ist auch möglich, auf die elastischen Eigenschaften der Werkstoffe von Gehäuseblock und Düsenvorrichtung zurückzugreifen, wenn die Wärmedehnung der Verteilervorrichtung innerhalb des elastischen Dehnungsbereiches der Düsenvorrichtung und des zugehörigen Gehäuseblocks bleibt.

In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für den Verlauf der Kanäle in der Formhälfte (11) gezeigt, durch welche die Kunststoffschmelze in die Kavität gelangt. Im Unterschied zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel sind die Düsenvorrichtungen (26) von innen beheizbar. Durch diese Anordnung kann auf die Verwendung von Luftspalten oder zusätzlichen wärmeisolierenden Schichten weitgehend verzichtet werden.

4 stellt ein Detail einer Düsenvorrichtung (17) in einem ersten Ausführungsbeispiel dar, welche als Teil eines, Heißläufersystems im Anschluss an eine Verteilervorrichtung angeordnet sein kann. In 4 erfolgt die Beheizung des Schmelzestroms von außen über den Umfang des Kanals, in welchem der Schmelzestrom verläuft. Der Schmelzestrom wird dazu durch ein ringförmiges Heizelement geführt. Ein Temperaturfühler (27) kann im Bereich des Heizelements angeordnet sein. Die Düsenvorrichtung ist mittels eines ringförmigen Auflageelements (28) in der Formhälfte (11) des Spritzgießwerkzeugs positioniert. Dieses Auflageelement ist Vorteilhafterweise mit der Verteilervorrichtung (16) gekoppelt, wenn vorgesehen werden soll, dass Verteilervorrichtung (16) und Düsenvorrichtung (17) als Einheit entnommen werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) können derartige Düsenvorrichtungen auch getrennt von einer Verteilervorrichtung mit der Formhälfte des Spritzgießwerkzeugs gekoppelt werden.

Alternativ dazu kann ebenfalls vorgesehen werden, Düsenvorrichtung und Verteilervorrichtung als gänzlich voneinander unabhängige Bauteile vorzusehen. 5 stellt ein Detail einer Düsenvorrichtung (17) in einem zweiten Ausführungsbeispiel dar, welche im Anschluss an eine nicht dargestellte Verteilervorrichtung angeordnet sein kann. Düsenvorrichtung (17) und Verteilervorrichtung (16) sind gemeinsam in einem Gehäuse (38) gekapselt. Im Gegensatz zu der in 4 dargestellten Düsenvorrichtung ist das Heizelement (39) im Inneren des Schmelzestroms angeordnet. Diese Anordnung entspricht der in 3 dargestellten Düsenvorrichtung. Dazu wird der Schmelzestrom durch einen torpedoförmigen Einsatz (29) in eine Ringströmung umgewandelt, welche über besagten Einsatz beheizt wird. Durch das Gehäuse (38) werden Düsenvorrichtung und die nicht dargestellte Verteilervorrichtung (16) zu einer Einheit zusammengefasst.

Für alle diese Kombinationen von Düsenvorrichtungen und Verteilervorrichtungen kann die Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden, wie aus der folgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich werden soll.

6 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Heißläuferwechselvorrichtung. Die Heißläuferwechselvorrichtung (30) besteht aus einer Rahmenkonstruktion (31) und einer Schwenkmechanik (32), welche miteinander drehgelenkig verbunden sind. Die Rahmenkonstruktion enthält die Aufnahmevorrichtung (33) für den Heißläufer, nach einer der 1 bis 5. Der Heißläufer besteht aus der Verteilervorrichtung (16) und den Düsenvorrichtungen (17). Da zuerst auf die Gemeinsamkeiten der Heißläuferwechselvorrichtung (30) in Bezug auf alle in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsvarianten eingegangen werden soll, wird zuerst einmal der Sammelbegriff Heißläufer für alle vorgenannten Ausführungsvarianten verwendet. Nicht dargestellt sind Führungselemente und Stellelemente, welche an der Grundplatte (34) der Aufnahmevorrichtung (33) angebracht sein können, um die verschiedenen Heißläufermodelle mittels ebenfalls nicht dargestellten Greiferelementen aus dem Spritzgießwerkzeug entnehmen zu können.

Auf der Grundplatte (34) können auch zusätzliche Greifelemente montiert werden, um spezielle Ausführungen von Heißläufern aus dem Spritzgießwerkzeug entnehmen und wieder einsetzen zu können. Die Positionierung und Koppelung der Heißläuferwechselvorrichtung auf dem Spritzgießwerkzeug erfolgt über Zentrierelemente (35). Mittels der Mehrpunktzentrierung können Positionierfehler, wie beispielsweise ein zu hohes Winkelmass, zwischen Spritzgießwerkzeug und Heißläuferwechselvorrichtung vermieden werden.

Die Schwenkmechanik (32) besteht aus einem Rahmen (40), welcher an einem Ende über eine Flanschverbindung (41) mit einer (nicht dargestellten) Manipulationsvorrichtung verbunden ist. An seinem anderen Ende ist der Rahmen (40) drehbar mit der Heißläuferwechselvorrichtung (30) verbunden. Der Drehgelenkpunkt (42) befindet sich dabei in oder über dem Schwerpunkt der Heißläuferwechselvorrichtung (30) womit gewährleistet ist, dass es nicht bei der Manipulation der Heißläuferwechselvorrichtung zum Kippen oder beim Andocken an das Spritzgießwerkzeug zu Verkantungen kommt. Die Rahmenkonstruktion (31) der Heißläuferwechselvorrichtung ist somit im lastfreien Zustand in diesem Ausführungsbeispiel so eingestellt, dass die Grundplatte (34) eine vertikale Position einnimmt. Wird jetzt ein Heißläufer auf der Grundplatte mittels nicht dargestellter Greifelemente gehalten, kommt es durch die zusätzliche Last zu einer Verlagerung des Schwerpunkts. Der Heißläufer kann bis zu 2/3 des Gesamtgewichts der bestückten Heißläuferwechselvorrichtung ausmachen, deswegen muss die Grundplatte mit dem Heißläufer über eine Antriebs- und Führungseinheit verfügen, die es erlaubt, den Heißläufer in eine Position im Inneren der Rahmenkonstruktion (31) zu verschieben. Somit ist gewährleistet, dass die gesamte Heißläuferwechselvorrichtung in einer Position verbleibt in welcher der Heißläufer solange in der Ausrichtung verbleibt, in welcher er in dem Spritzgießwerkzeug angeordnet ist, bis der Ausbau und Transport vollständig abgewickelt sind. Der Feinausgleich erfolgt dann über die Winkelverstellung des Rahmens (40), welcher um bis zu 120° gedreht werden kann. Soll der Heißläufer gekippt werden, wird der Heißläufer aus seiner Gleichgewichtsposition verschoben, indem seine Position relativ zum Drehgelenkpunkt (42) verändert wird. Dazu wird die Grundplatte (34) durch Betätigung der Kugelumlaufspindeln (37) in eine von der Gleichgewichtsposition verschiedene Position verschoben.

Folgende Arbeitsschritte laufen somit beim Auswechseln eines Heißläufers ab: Aufnahme der Heißläuferwechselvorrichtung mittels einer Manipulationsvorrichtung aus ihrer Ruheposition. Kontrolle, ob die Grundplatte (34) in ihrer Grundposition ist, in welcher sie in vertikaler Position ausgerichtet ist. Wenn die Grundplatte (34) nicht in ihrer Grundposition liegt, Bewegung der Grundplatte in ihre Grundposition durch Bewegung der Kugelumlaufspindel (37) mittels der Antriebs- und Führungseinheit (36). Feineinstellung der Position der Grundplatte (34) durch die Schwenkbewegung der Schwenkmechanik (32) Positionierung der Heißläuferwechselvorrichtung (30) mittels der mit der Schwenkmechanik (32) über die Flanschverbindung (41) verbundenen Manipulationsvorrichtung am Spritzgießwerkzeug. Zur Positionierung werden die Zentrierelemente (35) in die am Spritzgießwerkzeug vorgesehenen Öffnungen aufgenommen und bei Bedarf darin fixiert.

Dann wird die Grundplatte (34) in Entnahmeposition gebracht. Die auf der Grundplatte angebrachten Greifvorrichtungen werden in den Eingriff mit dem Heißläufer gebracht. Wenn der Heißläufer nur aus der Verteilungsvorrichtung (16) besteht, wird die Verteilungsvorrichtung mittels speziell dafür vorgesehenen Greifvorrichtungen entnommen. In dieser Ausführungsart ist die Verteilungsvorrichtung mit einer Kapselung versehen, wodurch Verteilungsvorrichtung und Düsenvorrichtungen als Einheit entnommen werden können.

In einer weiteren Ausführungsvariante werden die Düsenvorrichtungen und die Verteilervorrichtung in getrennten Arbeitsschritten entnommen, was bedeutet, dass Eingriffspunkte für Greifvorrichtungen einer Heißläuferwechselvorrichtung in dem ersten Arbeitsschritt direkt an der Düsenvorrichtung angebracht werden müssen. In einer weiteren Ausführungsvariante werden Düsenvorrichtungen und Verteilervorrichtung zwar in einem einzigen Arbeitsschritt entnommen, werden jedoch durch verschiedene, auf der Grundplatte angebrachte Greifvorrichtungen unabhängig voneinander auf der Grundplatte gehalten.

Der Heißläufer wird somit von den Greifvorrichtungen so eingespannt, dass er aus dem Spritzgießwerkzeug entnommen werden kann. Dazu wird die Grundplatte mit der Antriebs- und Führungseinheit (36) durch Bewegung der Kugelumlaufspindel in das Innere der Rahmenkonstruktion der Heißläuferwechselvorrichtung verschoben. Diese Verschiebung ist dann beendet, wenn der Körperschwerpunkt der Last, also des Heißläufers, und der Heißläuferwechselvorrichtung sich auf der vertikalen Verlängerungslinie durch den Drehgelenkpunkt unter dem Drehgelenkpunkt befindet. Dann befindet sich die Heißläufennrechselvorrichtung im stabilen Gleichgewicht und kann von dem Spritzgießwerkzeug wieder entkoppelt werden.

Die Heißläwferwechselvorrichtung mit dem entnommenen Heißläufer wird dann durch Drehung der Schwenkmechanik (32) mittels der Manipulationsvorrichtung an beliebige Orte bewegt werden. Sollen die Heißläufer abgelegt werden, kann durch Änderung der Lage des Körperschwerpunkts durch Bewegung der Grundplatte relativ zur Rahmenkonstruktion eine Drehbewegung eingeleitet werden, durch welche die Grundplatte um 90° in eine horizontale Lage geschwenkt werden kann, um auf einer Ablagefläche abgelegt zu werden. Dann erfolgt eine Entkopplung der Greifvorrichtungen. Soll dieser Arbeitsschritt wiederholt werden, wird die Grundplatte (34) durch Verlagerung des Körperschwerpunkts und durch Drehung der Schwenkmechanik wieder in Vertikalposition gebracht, um erneut an das Spritzgießwerkzeug angedockt werden zu können.

Andernfalls ist die Heißläuferwechselvorrichtung bereit, einen anderen Heißläufer aus einem Lagerbereich aufzunehmen, durch Schwerpunktsverlagerung in Einbauposition (Vertikalposition der Grundplatte) zu bringen und mittels derselben Verfahrensschritte, die schon für die Heißläuferwechselvorrichtung mit nicht bestückter Grundplatte beschrieben wurden, an ein Spritzgießwerkzeug anzudocken.

7 ist eine Ansicht von oben auf die erfindungsgemäße Heißläuferwechselvorrichtung (30) . Die Heißläuferwechselvorrichtung ist in der Position dargestellt, in welcher sich die Grundplatte zur Entnahme oder Positionierung des Heißläufers am Spritzgießwerkzeug befindet. Mittels der Antriebs- und Führungseinheit (36) kann die Grundplatte (34) der Heißläuferwechselvorrichtung verschoben werden, sodass die Heißläufer zum Transport zu einer Heißläuferablage oder zur Durchführung von Schwenkbewegungen zur Reinigung der Zufuhrkanäle des Heißläufers von Kunststoffschmelze in das Innere der Rahmenkonstruktion bewegt werden können. Somit können Beschädigungen der Heißläufer oder ihrer Moduleinheiten beim Transport verhindert werden und es besteht keine Gefahr, dass eine die Vorrichtung bedienende Person in Kontakt mit den heißen Teilen kommt. Die Antriebseinheit (36) besteht in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel aus einer Getriebeeinheit mit Kugelumlaufspindeln (37), die pneumatisch oder elektrisch angetrieben werden. Die Rahmenkonstruktion (31) weist Arme (43) auf, welche Zentrierelemente (35) enthalten. Diese Zentrierelemente (35) dienen der Positionierung der Heißläuferwechselvorrichtung auf dem Spritzgießwerkzeug. Dazu können die Zentrierelemente auch mit nicht dargestellten Einrastmechanismen versehen sein, welche der Fixierung der Position dienen. Solange ein Entnahmevorgang eines Heißläufers stattfindet oder ein Heißläufer im Spritzgießwerkzeug positioniert wird, sind die Einrastmechanismen blockiert. Erst wenn die Transportposition des Heißläufers in der Heißläuferwechselvorrichtung erreicht ist, das heißt, der Körperschwerpunkt von Heißläufer und Heißläuferwechselvorrichtung unter dem Drehgelenkpunkt liegen, oder im Fall des Einsetzens eines Heißläufers, die Verteilervorrichtung auf den Abstandselementen (24) positioniert ist oder die entsprechende Düsenvorrichtung in ihrer Aufnahmebohrung positioniert ist, können die Einrastmechanismen wieder gelöst werden und die Heißläufervorrichtung zum Transport freigegeben werden. 8 ist eine Ansicht der erfindungsgemäßen Heißläuferwechselvorrichtung von der Spritzgießmaschine aus gesehen. Die Zentrierelemente (35) greifen in dafür vorgesehene Halterungen oder Öffnungen des Spritzgießwerkzeugs ein.

9 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Heißläuferwechselvorrichtung. Wenn ein Heißläufer ausgewechselt werden soll, laufen folgende Verfahrensschritte ab: Das Spritzgießwerkzeug wird geöffnet, wobei die rechte Formhälfte (Matritzenseite) von der linken Formhälfte wegbewegt wird. Dann wird die Heißläuferwechselvorrichtung auf der linken Formhälfte des Spritzgießwerkzeugs positioniert. Die Heißläuferwechselvorrichtung wird mittels einer Manipulationsvorrichtung oder Kranvorrichtung in die vorgesehene Position gebracht. Dann erfolgt die Zentrierung der Heißläuferwechselvorrichtung auf der linken Formhälfte (nach 1) und deren Fixierung. In der Folge kann die Heißläufervorrichtung vom Spritzgießwerkzeug mittels der an der Grundplatte (34) angebrachten Greifelemente gelöst werden.

In einem nächsten Schritt wird die Auszugsvorrichtung der Heißläuferwechselvorrichtung aktiviert und die Heißläufervorrichtung aus dem Spritzgießwerkzeug entnommen und über die Antriebs- und Führungseinheit 36 in das Innere der Heißläuferwechselvorrichtung verschoben. Diese Auszugsvorrichtung ist, wie in 6 dargestellt, eine an der Grundplatte (34) angebrachte Kugelumlaufspindel, welche durch eine Antriebs- und Führungseinheit (36) Dann kann die Heißläuferwechselvorrichtung von der linken Formhälfte des Spritzgießwerkzeugs entkoppelt werden und aus dem Arbeitsbereich der Spritzgießmaschine entfernt werden. Entweder wird die Heißläufervorrichtung abgelegt, oder einem Reinigungsschritt zugeführt. Die Manipulationsvorrichtung der Heißläufennrechselvorrichtung führt dann eine Schwenk- oder Rotationsbewegung aus. Die Verfahrensschritte laufen in umgekehrter Reihenfolge ab, wenn eine Heißläufervorrichtung wieder in das Spritzgießwerkzeug montiert werden soll.

1 Spritzgießmaschine 2 Schneckenkolben 3 Plastifizierzylinder 4 Materialtrichter 5 Einzugszone 6 Kompressionszone 7 Dosierbereich 8 Zylinderheizung 9 Kolbenvorrichtung 10 Spritzgießwerkzeug 11 Linke Formhälfte 12 Rechte Formhälfte 13 Kavität 14 Kunststoffformteil 15 Ringförmiges Positionierelement 16 Verteilervorrichtung 17 Düsenvorrichtung 18 Gehäuseblock 19 Zufuhrkanal 20 Düseneinsatz 21 Heizelement 22 Wärmeisolierung 23 Heizvorrichtung 24 Abstandselement 25 Spalt 26 Düsenvorrichtung 27 Temperaturfühler 28 Ringförmiges Auflageelement 29 Torpedoförmiger Einsatz 30 Heißläuferwechselvorrichtung 31 Rahmenkonstruktion 32 Schwenkmechanik 33 Aufnahmevorrichtung 34 Grundplatte 35 Zentrierelemente 36 Antriebs- und Führungseinheit 37 Kugelumlaufspindel 38 Gehäuse 39 Heizelement 40 Rahmen 41 Flanschverbindung 42 Drehgelenkpunkt 43 Arm

Anspruch[de]
  1. Heißläuferwechselvorrichtung (30) zur Entnahme oder zum Einsetzen eines Heißläufermoduls (16) aus einem oder in ein Spritzgießwerkzeug (11, 12), dadurch gekennzeichnet, dass die Heißläuferwechselvorrichtung als selbständiges, von dem Spritzgießwerkzeug (11, 12), unabhängiges Bauteil ausgebildet ist.
  2. Heißläuferwechselvorrichtung (30) nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass sie aus einer Rahmenkonstruktion (31) und einer Schwenkmechanik (32) besteht.
  3. Heißläuferwechselvorrichtung (30) nach Anspruch 2, gekennzeichnet dass die Schwenkmechanik (32) mit der Rahmenkonstruktion (31) drehgelenkig verbunden ist.
  4. Heißläuferwechselvorrichtung (30) nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Rahmenkonstruktion (31) eine Aufnahmevorrichtung (33) enthält.
  5. Heißläuferwechselvorrichtung (30) nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Schwenkmechanik (32) eine Flanschverbindung (41) aufweist.
  6. Heißläuferwechselvorrichtung (30) nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Flanschverbindung (41) mit einer Manipulationsvorrichtung verbunden ist.
  7. Heißläuferwechselvorrichtung (30) nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass am Spritzgießwerkzeug Positionierbohrungen angebracht sind.
  8. Heißläuferwechselvorrichtung (30) nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass je ein Arm (43) der Rahmenkonstruktion der Heißläuferwechselvorrichtung mit einem Zentrierelement (35) ausgestattet ist.
  9. Heißläuferwechselvorrichtung (30) nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass jedes Zentrierelement (35) in eine Positionierbohrung des Spritzgießwerkzeugs eingreift.
  10. Heißläuferwechselvorrichtung (30) nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass jedes Zentrierelement (35) einen Einrastmechanismus enthält.
  11. Heißläuferwechselvorrichtung (30) nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Heißläufervorrichtung eine Grundplatte (34) enthält.
  12. Heißläuferwechselvorrichtung (30) nach Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, dass die Grundplatte (34) in der Rahmenkonstruktion (31) aufgenommen ist.
  13. Heißläuferwechselvorrichtung (30) nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, dass die Grundplatte (34) relativ zu der Rahmenkonstruktion (31) bewegbar ist.
  14. Heißläuferwechselvorrichtung (30) nach Anspruch 13, gekennzeichnet dadurch, dass an die Grundplatte (34) Kugelumlaufspindeln (37) angreifen.
  15. Heißläuferwechselvorrichtung (30) nach Anspruch 14, gekennzeichnet dadurch, dass die Kugelumlaufspindeln (37) mit einer Antriebsvorrichtung (36) verbunden sind.
  16. Heißläuferwechselvorrichtung (30) nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, dass die Antriebsvorrichtung (36) ein Getriebe enthält.
Es folgen 9 Blatt Zeichnungen






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