AT17145U1

AT17145U1 - INJECTION MOLDING MACHINE

Info

Publication number: AT17145U1
Application number: ATGM50176/2020U
Authority: AT
Original assignee: Mms Modular Molding Systems Gmbh
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2021-07-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine zum Spritzgießen eines Rohstoffes, vorzugsweise eines Kunststoffes, mit zumindest einer Spritzeinheit (7), wobei die Spritzeinheit (7) zumindest eine Plastifizierschnecke (1) zum Plastifizieren und/oder Verdichten des Rohstoffs aufweist und die Plastifizierschnecke (1) in einem Plastifiziermantel (3) angeordnet ist und zumindest einen Schneckenabschnitt (1a) mit einem Gewinde (2) aufweist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist damit die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine Spritzgießmaschine der beschriebenen Art bereitzustellen, die eine verbesserte gute Verdichtung und Homogenisierung bei möglichst kurz ausgeführter Plastifizierschnecke ermöglicht. Dies wird dadurch gelöst, dass sich ein Außendurchmesser (2d) des Gewindes (2) in Richtung eines Endes der Plastifizierschnecke (1) hin zumindest abschnittsweise verringert.The invention relates to an injection molding machine for injection molding a raw material, preferably a plastic, with at least one injection unit (7), the injection unit (7) having at least one plasticizing screw (1) for plasticizing and / or compressing the raw material and the plasticizing screw (1) in a plasticizing jacket (3) is arranged and has at least one screw section (1a) with a thread (2). The object of the present invention is thus to avoid the disadvantages described and to provide an injection molding machine of the type described which enables improved, good compression and homogenization with a plasticizing screw made as short as possible. This is achieved in that an outer diameter (2d) of the thread (2) is reduced at least in sections in the direction of one end of the plasticizing screw (1).

Description

description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine zum Spritzgießen eines Rohstoffes, vorzugsweise eines Kunststoffes, mit zumindest einer Spritzeinheit, wobei die Spritzeinheit zumindest eine Plastifizierschnecke zum Plastifizieren und/oder Verdichten des Rohstoffs aufweist und die Plastifizierschnecke in einem Plastifiziermantel angeordnet ist und zumindest einen Schneckenabschnitt mit einem Gewinde aufweist. The invention relates to an injection molding machine for injection molding a raw material, preferably a plastic, with at least one injection unit, the injection unit having at least one plasticizing screw for plasticizing and / or compressing the raw material and the plasticizing screw is arranged in a plasticizing jacket and at least one screw section with having a thread.

[0002] Bei Spritzgießmaschinen der beschriebenen Art wird zuerst der Rohstoff in einen verspritzbaren Zustand gebracht. Dazu wird der meist als festes Granulat vorliegende Rohstoff erhitzt, geschmolzen und/oder plastifiziert und vermischt. Der Rohstoff wird einer Plastifizierschnecke zugeführt, die diesen wie beschrieben bearbeitet, gleichzeitig den Rohstoff in Richtung eines Endes der Plastifizierschnecke transportiert und zur weiteren Verarbeitung bereitstellt. Dabei soll die Plastifizierschnecke einerseits eine gute Plastifizierung und Vermischung ermöglichen, andererseits auch die richtige Menge an plastifizierten Rohstoff pro Zeiteinheit bereitstellen. Insbesondere bei der Kunststoffverspritzung werden vorzugsweise Granulate standardisierter Größe verwendet, um Kosten gering zu halten und möglichst effizient arbeiten zu können. Beim Verspritzen von kleinen Rohstoffmengen ist dies aber oft problematisch, da die Schnecken wegen der Granulatgröße zu groß ausgeführt werden müssen, um die Abgabe von kleinen Rohstoffmengen ausreichend gut dosieren zu können, oder spezielle Granulate kleinerer Korngröße verwendet werden müssen, was kostenintensiv ist. Insbesondere, wenn die Plastifizierschnecke entlang ihrer Drehachse verschiebbar gelagert ist und sie durch eine Vorwärtsbewegung eine zuerst an dem Ende der Plastifizierschnecke angesammelte, plastifizierte Rohstoffdosis in ein Spritzwerkzeug wie eine Matrize einspritzt, ist die notwendige Mindestdosis an Rohstoff sehr hoch. Auch ist die Homogenisierung und Verdichtung oft unzureichend. In injection molding machines of the type described, the raw material is first brought into an injectable state. For this purpose, the raw material, which is usually in the form of solid granules, is heated, melted and / or plasticized and mixed. The raw material is fed to a plasticizing screw, which processes it as described, at the same time transports the raw material towards one end of the plasticizing screw and makes it available for further processing. The plasticizing screw should enable good plasticization and mixing on the one hand, and also provide the right amount of plasticized raw material per unit of time on the other. In the case of plastic injection molding in particular, granulates of standardized size are preferably used in order to keep costs low and to be able to work as efficiently as possible. However, when spraying small amounts of raw material, this is often problematic, because the size of the granules means that the screws have to be too large in order to be able to adequately dose the delivery of small amounts of raw materials, or special granules of smaller grain size have to be used, which is costly. In particular, if the plasticizing screw is mounted displaceably along its axis of rotation and, by moving forward, it injects a plasticized raw material dose, which has first collected at the end of the plasticizing screw, into an injection mold such as a die, the required minimum raw material dose is very high. The homogenization and compression is also often inadequate.

[0003] In der CN 105584009 A1 wird eine Spritzgießmaschine beschrieben, welche eine Plastifizierschnecke und stromabwärts des Rohstoffflusses eine weitere Schnecke zur Injektion des Rohstoffes in das Spritzwerkzeug vorsieht. Dadurch kann die Plastifizierschnecke groß genug ausgeführt werden, um auch standardisiertes Granulat verwenden zu können, während durch die weitere Schnecke die injizierte Rohstoffmenge gut verdichtet und homogenisiert wird, sowie besser dosiert werden kann. Zusätzlich wird so die Verweilzeit im Bereich der groß ausgeführten Plastifizierschnecke verringert, da diese kürzer ausgeführt werden kann. Jedoch ist der Dosierung bei sehr kleinen Rohstoffmengen trotzdem unzureichend, da die Plastifizierschnecke durch ihre notwendige Größe eine zu hohe Mindesttransportmenge aufweist. Zusätzlich muss die Plastifizierschnecke trotz Verkürzung relativ lange ausgeführt werden, um eine ausreichende Verarbeitung des Rohstoffes zu gewährleisten. In CN 105584009 A1, an injection molding machine is described which provides a plasticizing screw and, downstream of the raw material flow, another screw for injecting the raw material into the injection mold. As a result, the plasticizing screw can be made large enough to also be able to use standardized granulate, while the additional screw compresses and homogenizes the injected raw material quantity and allows it to be better dosed. In addition, the dwell time in the area of the large plasticizing screw is reduced, since it can be made shorter. However, the dosage is still inadequate for very small quantities of raw materials, since the plasticizing screw has too high a minimum transport quantity due to its necessary size. In addition, despite being shortened, the plasticizing screw has to be designed for a relatively long time in order to ensure sufficient processing of the raw material.

[0004] Solche Plastifizierschnecken können einen Innendurchmesser aufweisen, der sich abschnittsweise entlang einer Längsachse vergrößert. Dadurch wird eine Verengung des für den Rohstoff zur Verfügung stehenden Raumes erreicht, dieser geschmolzen oder plastifiziert, und Luft aus dem Rohstoff entfernt. Dazu muss aber die Plastifizierschnecke stromaufwärts dieses Abschnitts ein relativ langer Einzugsbereich mit geringem Innendurchmesser aufweisen, in dem der Rohstoff der Plastifizierschnecke zugeführt wird und sich langsam verdichten, erwärmen oder schmelzen kann. Dies führt zu sehr großen Mindestlänge der Plastifizierschnecken, womit diese damit teuer und schwer zu fertigen sind. Diese Mindestlänge sollte nicht unterschritten werden, da es sonst zu einer unvollständigen Plastifizierung oder Luftabscheidung kommt. Such plasticizing screws can have an inside diameter which increases in sections along a longitudinal axis. As a result, the space available for the raw material is narrowed, it is melted or plasticized, and air is removed from the raw material. For this purpose, however, the plasticizing screw must have a relatively long intake area with a small inner diameter upstream of this section, in which the raw material is fed to the plasticizing screw and can slowly compress, heat up or melt. This leads to a very long minimum length of the plasticizing screws, which makes them expensive and difficult to manufacture. This minimum length should not be fallen short of, otherwise incomplete plasticization or air separation will occur.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist damit die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine Spritzgießmaschine der beschriebenen Art bereitzustellen, die eine verbesserte Verdichtung und Homogenisierung bei möglichst kurz ausgeführter Plastifizierschnecke ermöglicht. The object of the present invention is thus to avoid the disadvantages described and to provide an injection molding machine of the type described which enables improved compression and homogenization with the plasticizing screw made as short as possible.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich ein Außendurchmesser des Gewindes in Richtung eines Endes der Plastifizierschnecke hin zumindest abschnittsweise verringert. According to the invention, this object is achieved in that an outer diameter of the thread is reduced at least in sections in the direction of one end of the plasticizing screw.

[0007] Dabei wird unter Gewinde zumindest eine wendelartig um die Plastifizierschnecke ge-[0007] At least one thread is screwed around the plasticizing screw in a helical manner.

führte Wendel verstanden, die zwischen Plastifizierschnecke und Plastifiziermantel einen Raum für den Rohstoff schafft. Dabei werden vorzugsweise Trapezgewinde verwendet, wobei ein oder mehrere Gänge vorgesehen sein können. Entlang der Hauptachse der Plastifizierschnecke kann das Gewinde eine gleichbleibende, oder unterschiedliche Steigungen aufweisen. Im letzteren Fall kann sich die Steigung entlang der Hauptachse der Plastifizierschnecke kontinuierlich oder sprungartig ändern. Es können auch mehrere Schneckenabschnitte mit unterschiedlichen Steigungen vorgesehen sein. Dabei können auch zwischen diesen Schneckenabschnitten gewindefreie Bereiche vorgesehen sein. led Wendel, who created a space for the raw material between the plasticizing screw and the plasticizing shell. Trapezoidal threads are preferably used, it being possible for one or more turns to be provided. The thread can have a constant or different pitch along the main axis of the plasticizing screw. In the latter case, the pitch along the main axis of the plasticizing screw can change continuously or suddenly. Several screw sections with different pitches can also be provided. In this case, thread-free areas can also be provided between these screw sections.

[0008] Durch die Verringerung des Außendurchmessers wird zumindest abschnittsweise eine sich verjüngende Außenkontur der Plastifizierschnecke erreicht. So wird der Schneckenabschnitt auch zumindest teilweise konisch. Gleichzeitig wird dadurch überraschender Weise die notwendige Mindestlänge verringert, da so kein lang ausgeführter Einzugsbereich mehr notwendig ist. Eine langsame Vorerwärmung und Verdichtung im Einzugsbereich ist nicht mehr oder nur in geringerem Maße notwendig, wodurch der Einzugsbereich kürzer ausgeführt oder ganz weggelassen werden kann. Dadurch sind die Plastifizierschnecken kürzer ausführbar, wodurch diese geringere Kräfte übertragen müssen und kostengünstiger hergestellt werden können. Zusätzlich kann dadurch die Verweildauer des Rohstoffs in oder an der Plastifizierschnecke verkürzt werden. Dies ist besonders bei Rohstoffen, die bei hohen Temperaturen verarbeitet werden, vorteilhaft. By reducing the outer diameter, a tapering outer contour of the plasticizing screw is achieved at least in sections. In this way, the screw section also becomes at least partially conical. At the same time, the necessary minimum length is surprisingly reduced, since a long catchment area is no longer necessary. Slow preheating and compression in the intake area is no longer necessary, or only to a lesser extent, as a result of which the intake area can be made shorter or omitted entirely. As a result, the plasticizing screws can be made shorter, as a result of which they have to transmit lower forces and can be manufactured more cost-effectively. In addition, the dwell time of the raw material in or on the plasticizing screw can be shortened. This is particularly advantageous for raw materials that are processed at high temperatures.

[0009] Dabei wird unter konisch verstanden, dass sich der Raum zwischen einem Außendurchmesser und einem Innendurchmesser des Gewindes im Querschnitt entlang der Hauptachse der Plastifizierschnecke verringert. Dabei sollte sich der Raum in Transportrichtung des Rohstoffes entlang der Plastifizierschnecke verringern. Here, conical is understood to mean that the space between an outer diameter and an inner diameter of the thread is reduced in cross section along the main axis of the plasticizing screw. The space in the direction of transport of the raw material should be reduced along the plasticizing screw.

[0010] Der Plastifiziermantel ist eine meist längliche Ausnehmung in einem Bauteil, in dem die Plastifizierschnecke angeordnet ist. Dabei ist der Plastifiziermantel vorzugsweise so ausgeführt, dass das Gewinde zumindest teilweise an dem Plastifiziermantel anliegt. Damit wird bedingt, dass sich bei Drehung der Plastifizierschnecke der Rohstoff in der Einkerbung des Gewindes entlang der Hauptachse der Plastifizierschnecke bewegen muss, wo es plastifiziert, verdichtet und vermischt werden kann. Der Plastifiziermantel ist vorzugsweise beheizt, es kann auch vorgesehen sein, dass die Plastifizierschnecke ebenso beheizt ist. The plasticizing jacket is a mostly elongated recess in a component in which the plasticizing screw is arranged. The plasticizing jacket is preferably designed in such a way that the thread is at least partially in contact with the plasticizing jacket. This means that when the plasticizing screw rotates, the raw material must move in the notch of the thread along the main axis of the plasticizing screw, where it can be plasticized, compressed and mixed. The plasticizing jacket is preferably heated; it can also be provided that the plasticizing screw is also heated.

[0011] Durch die konische Form der Plastifizierschnecke ist es möglich, Granulate mit Standardgröße, also auch grobkörnige Granulate zu verarbeiten. Gleichzeitig wird die Plastifizierung in den Bereichen des Schneckenabschnitts mit geringerem Raum verbessert und die Dosierbarkeit auch bei geringen Abgabemengen erhöht. Dabei wird auch automatisch eine bessere Verdichtung und Vermischung herbeigeführt. The conical shape of the plasticizing screw makes it possible to process granules with a standard size, including coarse-grained granules. At the same time, the plasticization is improved in the areas of the screw section with less space and the dosability is increased even with small dispensing quantities. Better compaction and mixing is also automatically brought about.

[0012] Es ist außerdem nur ein Bauteil nötig, um den Rohstoff in einen geeigneten Zustand zu bringen, damit er gleich verspritzt werden kann. In addition, only one component is necessary to bring the raw material into a suitable state so that it can be sprayed immediately.

[0013] Dazu ist es vorteilhaft, die Durchmesser der Bereiche der Plastifizierschnecke, in denen der Rohstoff zugeführt wird, groß auszuführen, damit Rohstoffgranulate mit Standardgrößen direkt in das Gewinde zugeführt werden können. For this purpose, it is advantageous to make the diameter of the areas of the plasticizing screw, in which the raw material is fed, large, so that raw material granules with standard sizes can be fed directly into the thread.

[0014] Die Konizität, also die Verringerung des Raumes im Querschnitt kann dabei kontinuierlich, beispielsweise linear erfolgen, oder auch sprungartige Anderungen aufweisen. Dabei kann es besonders vorteilhaft sein, wenn ein erster Teil des Schneckenabschnitts konisch, und ein zweiter Teil, stromabwärts des ersten Teils zylindrisch ausgeführt ist. So kann der konische und damit schwierig herzustellende Bereich möglichst klein gehalten werden und die Herstellung erleichtert werden. The conicity, that is to say the reduction of the space in cross section, can take place continuously, for example linearly, or also have abrupt changes. It can be particularly advantageous if a first part of the screw section is conical, and a second part, downstream of the first part, is cylindrical. In this way, the conical and thus difficult to manufacture area can be kept as small as possible and manufacture can be made easier.

[0015] Vorteilhaft ist, wenn sich der Außendurchmesser des Gewindes über den gesamten Schneckenabschnitt verringert. Dadurch wird die erste Erwärmung und Aufschmelzung, welche sonst im Einzugsbereich stattfindet, in den Abschnitt verlegt, der einen sich verringernden AuBendurchmesser aufweist. Somit kann eine besonders gleichmäßige und trotzdem schnelle Verdichtung des Rohstoffes erreicht werden. It is advantageous if the outer diameter of the thread is reduced over the entire screw section. As a result, the first heating and melting, which otherwise takes place in the intake area, is relocated to the section that has a decreasing outer diameter. In this way, a particularly uniform and nevertheless rapid compression of the raw material can be achieved.

[0016] Besonders vorteilhaft ist, wenn der gesamte Schneckenabschnitt eine konische Form aufweist. Damit wird der Rohstoff kontinuierlich über den Schneckenabschnitt verdichtet und die Plastifizierung kann möglichst homogen erfolgen. It is particularly advantageous if the entire screw section has a conical shape. This means that the raw material is continuously compressed via the screw section and the plasticization can take place as homogeneously as possible.

[0017] Dabei ist auch vorteilhaft, wenn der Plastifiziermantel angepasst an das Gewinde seinen Durchmesser in Richtung des Endes der Plastifizierschnecke verringert. Dadurch wird sichergestellt, dass kein oder nur sehr wenig Rohstoff außerhalb des Gewindes am Plastifiziermantel entlang bewegt und damit nicht oder unvollständig plastifiziert, bzw. vermischt wird. It is also advantageous if the plasticizing jacket, adapted to the thread, reduces its diameter in the direction of the end of the plasticizing screw. This ensures that no or only very little raw material outside the thread is moved along the plasticizing jacket and is therefore not or incompletely plasticized or mixed.

[0018] Es kann auch vorgesehen sein, dass sich ein Innendurchmesser des Gewindes in Richtung eines Endes der Plastifizierschnecke hin zumindest abschnittsweise verringert. Es kann vorgesehen sein, dass sich die Verringerung des Innendurchmessers in Richtung des gleichen Endes erfolgt, in dessen Richtung auf die Verringerung des Außendurchmessers erfolgt. Dazu kann die Verringerung des Außendurchmessers stärker ausgeführt werden, um die Konizität zu erreichen. It can also be provided that an inner diameter of the thread is reduced at least in sections in the direction of one end of the plasticizing screw. It can be provided that the reduction in the inside diameter takes place in the direction of the same end in the direction of which the reduction in the outside diameter takes place. For this purpose, the reduction in the outer diameter can be made stronger in order to achieve the conicity.

[0019] Andererseits können die Verringerungen der Durchmesser auch gegenläufig sein, wodurch eine verstärkte Verminderung des Raumes zwischen dem Außendurchmesser und dem Innendurchmesser des Gewindes im Querschnitt entlang der Hauptachse und damit eine verstärkte Konizität erreicht wird. On the other hand, the reductions in diameter can also be opposite, whereby an increased reduction of the space between the outer diameter and the inner diameter of the thread in the cross section along the main axis and thus an increased conicity is achieved.

[0020] Es kann vorgesehen sein, dass die Verringerung des Außendurchmessers zumindest abschnittsweise linear ist. Damit ist gemeint, dass der Außendurchmesser entlang der Plastifizierhauptachse, also der Längsachse der Plastifizierschnecke, linear, also bei gleichbleibender Steigung abnimmt. Dadurch wird einerseits eine effektive Plastifizierung ermöglicht, gleichzeitig aber dem Rohstoff genug Zeit gegeben, sich entsprechend zu verändern. Alternativ kann der Außendurchmesser auch beispielsweise logarithmisch oder nach einer anderen Funktion abnehmen. It can be provided that the reduction in the outer diameter is linear at least in sections. This means that the outer diameter decreases linearly along the main plasticizing axis, i.e. the longitudinal axis of the plasticizing screw, i.e. with a constant slope. On the one hand, this enables effective plasticization, but at the same time gives the raw material enough time to change accordingly. Alternatively, the outside diameter can also decrease logarithmically or according to another function, for example.

[0021] Es ist aber auch vorteilhaft, wenn sich der Außendurchmesser und der Innendurchmesser in Richtung eines Endes der Plastifizierschnecke hin verringert. Dabei kann bei Verringerung in Richtung desselben Endes eine besonders langsame Verdichtung erreicht werden, während bei Verringerung in entgegengesetzter Richtung eine besonders starke Verminderung des Raumes und damit starke Erhöhung der Fließgeschwindigkeit des Rohstoffes erreicht werden. But it is also advantageous if the outer diameter and the inner diameter are reduced in the direction of one end of the plasticizing screw. With a decrease in the direction of the same end, a particularly slow compression can be achieved, while with a decrease in the opposite direction a particularly strong reduction in space and thus a strong increase in the flow rate of the raw material can be achieved.

[0022] Insbesondere, wenn sich der Außendurchmesser verändert, so ist besonders vorteilhaft wenn auch vorgesehen ist, dass sich ein Manteldurchmesser des Plastifiziermantels zumindest abschnittsweise entlang einer Mantellängsachse verringert. In particular, if the outside diameter changes, it is particularly advantageous if it is also provided that a jacket diameter of the plasticizing jacket is reduced at least in sections along a jacket longitudinal axis.

[0023] Zur weiteren Verbesserung des Ausfließen des Rohstoffes nach der Bearbeitung durch die Plastifizierschnecke kann vorgesehen sein, dass die Plastifizierschnecke an einem Ende eine Spitze aufweist. Diese ist vorzugsweise an dem Ende der Plastifizierschnecke angeordnet, in dessen Richtung der Rohstoff transportiert wird. To further improve the outflow of the raw material after processing by the plasticizing screw, it can be provided that the plasticizing screw has a tip at one end. This is preferably arranged at the end of the plasticizing screw in the direction of which the raw material is transported.

[0024] Um eine definierte Menge an plastifizierten Rohstoff in eine oder mehrere Matrizen einspritzen zu können, kann vorgesehen sein, dass die Spritzeinheit zumindest einen Injektorkolben aufweist, der über zumindest eine Versorgungsöffnung mit der Plastifizierschnecke verbunden ist. Dabei ist die Versorgungsöffnung vorzugsweise mit dem stromabwärtigen Ende der Plastifizierschnecke verbunden, damit der fertig vermischte und plastifizierte Rohstoff direkt verspritzt wird. Dabei kann eine definierte Menge Rohstoff über die Versorgungsöffnung in einen Zylinder einfließen, und nach ausreichender Befüllung der zurückgezogene Plastifizierkolben den Rohstoff durch eine Bewegung durch den Zylinder in die Matrize spritzen. Danach kann der Plastifizierkolben wieder zurückgezogen werden und der Prozess wiederholt werden. In order to be able to inject a defined amount of plasticized raw material into one or more matrices, it can be provided that the injection unit has at least one injector piston which is connected to the plasticizing screw via at least one supply opening. The supply opening is preferably connected to the downstream end of the plasticizing screw so that the fully mixed and plasticized raw material is injected directly. A defined amount of raw material can flow into a cylinder via the supply opening and, after sufficient filling, the retracted plasticizing piston inject the raw material into the die by moving the cylinder. The plasticizing piston can then be withdrawn and the process repeated.

[0025] Es kann auch vorgesehen sein, dass die Spritzeinheit zumindest eine Injektorschnecke aufweist, die über zumindest eine Versorgungsöffnung mit der Plastifizierschnecke in Verbindung steht. Dabei ist die Injektorschnecke vorzugsweise nicht konisch geformt, sondern zylindrisch. Dies erleichtert die Fertigung und da der Rohstoff bereits zumindest teilweise plastifiziert ist, ist eine besonders intensive Plastifizierung oder Durchmischung auch nicht mehr notwendig. It can also be provided that the injection unit has at least one injector screw which is connected to the plasticizing screw via at least one supply opening. The injector screw is preferably not shaped conically, but rather cylindrical. This facilitates production and since the raw material is already at least partially plasticized, particularly intensive plasticization or mixing is no longer necessary.

[0026] Weiters ist vorteilhaft, wenn die Injektorschnecke entlang einer Injektorhauptachse be-[0026] It is also advantageous if the injector screw moves along a main axis of the injector.

wegbar ist. Dadurch kann sie den von der Plastifizierschnecke zugeführten Rohstoff weiter plastifizieren, vermischen verdichten und in einen der Injektorschnecke vorgelagerten Raum transportieren. Nachdem eine definierte Menge Rohstoff angesammelt ist, kann die Schnecke in den vorgelagerten Raum geschoben werden, und damit den Rohstoff in die Matrize spritzen. Die Injektorschnecke kann wesentlich kleiner ausgeführt sein als die Plastifizierschnecke, um die Dosiergenauigkeit bei besonders kleinen Rohstoffmengen zu verbessern. Dabei ist die Injektorhauptachse auch vorzugsweise die Drehachse der Injektorschnecke. is moveable. As a result, it can further plasticize the raw material supplied by the plasticizing screw, mix it, compress it and transport it to a space upstream of the injector screw. After a defined amount of raw material has been collected, the screw can be pushed into the upstream space and inject the raw material into the die. The injector screw can be made much smaller than the plasticizing screw in order to improve the dosing accuracy with particularly small quantities of raw materials. The main axis of the injector is also preferably the axis of rotation of the injector worm.

[0027] In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Kraftsensor mit der Injektorschnecke verbunden ist und vorzugsweise im Wesentlichen entlang einer Injektorhauptachse angeordnet ist. Der Kraftsensor kann den auf die Injektorschnecke wirkende Kraft messen und aufzeichnen und auf Grundlage dieser der Spritzprozess geregelt werden. Insbesondere bei Anordnung entlang der Hauptachse wird die wirkende Kraft besonders gut und genau messbar gemacht. In a preferred embodiment it is provided that a force sensor is connected to the injector screw and is preferably arranged essentially along a main injector axis. The force sensor can measure and record the force acting on the injector screw and control the injection process on the basis of this. Particularly when arranged along the main axis, the acting force can be measured particularly well and precisely.

[0028] Die beschriebene Vorrichtung kann dazu ausgeführt sein, eine horizontale oder auch vertikale Einspritzung zu ermöglichen. Insbesondere bei einer vertikalen Einspritzung ergeben sich Vorteile bei der sequenziellen Verspritzung entlang von Spritzbändern. Damit können sehr effizient in kurzer Zeit viele Spritzvorgänge durchgeführt werden. The device described can be designed to enable horizontal or vertical injection. In the case of vertical injection in particular, there are advantages in the sequential injection along spray strips. This means that many spray processes can be carried out very efficiently in a short time.

[0029] In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten erfindungsgemäßen, nicht einschränkenden Ausführungsvariante näher erläutert. Es zeigen: The present invention is explained in more detail below with reference to the non-limiting embodiment variant according to the invention shown in the figures. Show it:

[0030] Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Plastifizierschnecke in einer seitlichen Ansicht; 1 shows an embodiment of a plasticizing screw according to the invention in a side view;

[0031] Fig. 2 die Plastifizierschnecke aus Fig. 1 in einer Seitenansicht; [0031] FIG. 2 shows the plasticizing screw from FIG. 1 in a side view;

[0032] Fig. 3 einen schematischen Schnitt der Plastifizierschnecke in einem eingebauten Zustand entlang der Linie Ill-IIl aus Fig. 6; 3 shows a schematic section of the plasticizing screw in an installed state along the line III-III from FIG. 6;

[0033] Fig. 4 einen schematischen Schnitt der Plastifizierschnecke in einem eingebauten Zustand entlang der Linie IV-IV aus Fig. 6; 4 shows a schematic section of the plasticizing screw in an installed state along the line IV-IV from FIG. 6;

[0034] Fig. 5 eine Ausführungsform einer Injektorschnecke in einer Seitenansicht; [0035] Fig. 6 einen Schnitt durch eine Spritzeinheit. 5 shows an embodiment of an injector screw in a side view; 6 shows a section through an injection unit.

[0036] Die in Fig.1 und Fig. 2 gezeigte Plastifizierschnecke 1 weist eine längliche Form entlang einer Plastifizierhauptachse P auf, wobei sie an einem Ende einen Verbindungsabschnitt 1c aufweist, der einen im Wesentlichen achteckigen Querschnitt aufweist. Dieser dient zur Verbindung der Plastifizierschnecke 1 mit einer Antriebswelle, die die Plastifizierschnecke 1 drehen kann. Damit ist die Plastifizierhauptachse P auch gleichzeitig die Drehachse. An dem Verbindungsabschnitt 1c schließt ein kurzer Dichtungsabschnitt 1b an, gefolgt von einem fast die gesamte Länge der Plastifizierschnecke 1 einnehmenden Schneckenabschnitt 1a. An dem den Verbindungsabschnitt 1c gegenüberliegenden Ende ist eine Spitze 1d angeordnet. Der Schneckenabschnitt 1a weist ein Gewinde 2 auf, das als eingängiges Trapezgewinde ausgeführt ist. Das Gewinde 2 weist eine auf einem zylindrischen Innenkörper 1e angeordnete Wendel 2g auf, wobei die Wendel 2g eine Auflagefläche 2h aufweist, die dazu geeignet ist, Im eingebauten Zustand an einem Plastifiziermantel 3 anzuliegen. Damit kann ein Raum 4 abgegrenzt werden, der durch die Höhe und Breite des Gewindes 2 definiert wird. The plasticizing screw 1 shown in FIGS. 1 and 2 has an elongated shape along a main plasticizing axis P, at one end having a connecting section 1c which has a substantially octagonal cross-section. This is used to connect the plasticizing screw 1 to a drive shaft that the plasticizing screw 1 can rotate. The main plasticizing axis P is thus also the axis of rotation at the same time. A short sealing section 1b adjoins the connecting section 1c, followed by a screw section 1a which occupies almost the entire length of the plasticizing screw 1. A tip 1d is arranged at the end opposite the connecting section 1c. The screw section 1a has a thread 2 which is designed as a single-start trapezoidal thread. The thread 2 has a helix 2g arranged on a cylindrical inner body 1e, the helix 2g having a support surface 2h which is suitable for resting against a plasticizing jacket 3 in the installed state. A space 4, which is defined by the height and width of the thread 2, can thus be delimited.

[0037] Wird die Plastifizierschnecke 1 vom Verbindungsabschnitt 1c aus gesehen im Uhrzeigersinn gedreht, so wird damit Rohstoff, der am Beginn des Schneckenabschnitts 1a nahe dem Dichtungsabschnitt 1b zur Plastifizierschnecke 1 geführt wird, in dem Raum 4 an der Plastifizierschnecke 1 entlang transportiert, bis er die Spitze 1d erreicht. Die Spitze 1d ist im Wesentlichen kegelförmig und weist einen Winkel von etwa 60° auf. If the plasticizing screw 1 is rotated clockwise as seen from the connecting section 1c, then raw material, which is guided to the plasticizing screw 1 at the beginning of the screw section 1a near the sealing section 1b, is transported in the space 4 along the plasticizing screw 1 until it reaches the peak 1d. The tip 1d is essentially conical and has an angle of approximately 60 °.

[0038] Der Schneckenabschnitt 1a weist im Querschnitt einen Innendurchmesser 2c des Innenkörpers 1e und einen Außendurchmesser 2d auf. Der Außendurchmesser 2d bildet sich dabei entlang der Plastifizierhauptachse P aus dem Innendurchmesser 2c plus zwei mal einer Höhe H The screw section 1a has, in cross section, an inner diameter 2c of the inner body 1e and an outer diameter 2d. The outer diameter 2d is formed along the main plasticizing axis P from the inner diameter 2c plus two times a height H.

der Wendel 2g. Dabei nimmt der Außendurchmesser 2d in Richtung der Spitze 1d ab, während der Innendurchmesser 2c über die gesamte Länge des Schneckenabschnitts 1a gleich bleibt. Der Außendurchmesser 2d ist also am Dichtungsabschnitt 19 am größten und an der Spitze 1d am geringsten. Damit wird der Raum 4 im Querschnitt entlang der Plastifizierhauptachse P in Richtung der Spitze 1d immer kleiner und der darin geführte Rohstoff wird verdichtet. Der Außendurchmesser 2d nimmt kontinuierlich ab, wobei der Neigungswinkel 2e 1,2° beträgt. Damit nimmt der Außendurchmesser 2d linear entlang der Plastifizierhauptachse P ab. the helix 2g. The outer diameter 2d decreases in the direction of the tip 1d, while the inner diameter 2c remains the same over the entire length of the screw section 1a. The outer diameter 2d is therefore greatest at the sealing section 19 and smallest at the tip 1d. As a result, the space 4 becomes smaller and smaller in cross section along the main plasticizing axis P in the direction of the tip 1d and the raw material guided therein is compressed. The outer diameter 2d decreases continuously, the angle of inclination 2e being 1.2 °. The outer diameter 2d thus decreases linearly along the main plasticizing axis P.

[0039] In Fig. 3 wird ein Schnitt durch die Plastifizierschnecke 1 gezeigt, während es in einem kreisrunden Plastifiziermantel 3 in Form einer konischen Ausnehmung in einem Teil einer Spritzeinheit 7 angeordnet ist. Der Plastifiziermantel 3 weist im Querschnitt einen Manteldurchmesser 3a auf, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser 2d entspricht. Dabei verringert sich der Manteldurchmesser 3a entsprechend dem Außendurchmesser 2d, wodurch die Plastifizierschnecke 1 entlang des gesamten Schneckenabschnitts 1a am Plastifiziermantel 3 anliegt. Die Mantellängsachse M fällt damit mit der Plastifizierhauptachse P zusammen. 3 shows a section through the plasticizing screw 1, while it is arranged in a circular plasticizing jacket 3 in the form of a conical recess in part of an injection unit 7. The plasticizing jacket 3 has, in cross section, a jacket diameter 3a which essentially corresponds to the outer diameter 2d. The shell diameter 3a is reduced in accordance with the outer diameter 2d, as a result of which the plasticizing screw 1 rests against the plasticizing shell 3 along the entire screw section 1a. The shell longitudinal axis M thus coincides with the main plasticizing axis P.

[0040] Es ist ersichtlich, dass das Gewinde 2 eingängig ist. Das Gewinde 2 weist dabei eine Wendel 2g auf, welche einen Innenkörper 1e vom Plastifiziermantel 3 beabstandet und mit der konzentrisch zum Innenkörper 1e und zum Plastifiziermantel 3 ausgeführten Auflagefläche 2h an dieser anliegt. Dabei weist die Wendel 2g einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei sie eine Grundbreite B am Innenkörper 1e und eine Oberbreite b an der Auflagefläche 2h auf, wobei die Oberbreite b etwa zwei Drittel der Grundbreite B entspricht. Der Außendurchmesser 2d wird durch die Höhe H des Gewindes 2 bestimmt und setzt sich aus dem Innendurchmesser 2c plus zwei Mal der Höhe H zusammen. Er entspricht damit auch im Wesentlichen dem Durchmesser des Plastifiziermantels 3. Zwischen Plastifiziermantel 3 und Innenkörper 1e wird damit der im Wesentlichen ringförmiger Raum 4 für den Rohstoff gebildet, der durch die Wendel 2g unterbrochen wird. It can be seen that the thread 2 is catchy. The thread 2 has a helix 2g, which spaced an inner body 1e from the plasticizing jacket 3 and rests on the latter with the contact surface 2h designed concentrically to the inner body 1e and to the plasticizing jacket 3. The helix 2g has an essentially trapezoidal cross-section, with a basic width B on the inner body 1e and an upper width b on the support surface 2h, the upper width b corresponding to approximately two thirds of the basic width B. The outer diameter 2d is determined by the height H of the thread 2 and is composed of the inner diameter 2c plus two times the height H. It thus also essentially corresponds to the diameter of the plasticizing jacket 3. Between the plasticizing jacket 3 and the inner body 1e, the substantially annular space 4 is thus formed for the raw material, which is interrupted by the helix 2g.

[0041] Fig. 4 zeigt die gleiche Plastifizierschnecke 1 in dem gleichen Plastifiziermantel 3 von Fig. 3, Jedoch in einem Schnitt näher an der Spitze 1d. Durch die konische Form der Plastifizierschnecke 1 hat sich der Außendurchmesser 2d verringert, da die Höhe H der Wendel 2g geringer ist. Der Plastifiziermantel 3 hat seinen Durchmesser ebenso entsprechend verringert und steht über die Auflagefläche 2h weiter in Verbindung mit der Wendel 2g. Der Innendurchmesser 2c ist dagegen gleich geblieben. Damit ist der Raum 4 in Vergleich zur in Fig. 3 gezeigten Situation verkleinert. Die Grundbreite B ist im Vergleich zum in Fig. 3 dargestellten Bereich gleich geblieben. Die Oberbreite b hat jedoch etwas zugenommen, da sich die Höhe H verändert hat, die Winkel der Trapezform jedoch gleich geblieben sind. In alternativen Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, dass sich Oberbreite b und/oder Grundbreite B entlang der Plastifizierhauptachse P gleich bleiben oder verändern. 4 shows the same plasticizing screw 1 in the same plasticizing jacket 3 from FIG. 3, but in a section closer to the tip 1d. Due to the conical shape of the plasticizing screw 1, the outer diameter 2d has been reduced, since the height H of the helix 2g is smaller. The plasticizing jacket 3 has also correspondingly reduced its diameter and is still connected to the helix 2g via the support surface 2h. The inside diameter 2c, however, has remained the same. The space 4 is thus reduced in comparison to the situation shown in FIG. 3. The basic width B has remained the same compared to the area shown in FIG. 3. The upper width b has increased somewhat, however, because the height H has changed, but the angles of the trapezoidal shape have remained the same. In alternative embodiments, it can also be provided that the upper width b and / or the basic width B remain the same or change along the main plasticizing axis P.

[0042] Fig. 5 zeigt eine Injektorschnecke 5, welche ebenso einen Dichtungsabschnitt 5b, einen Injektorschneckenabschnitt 5a und einen Injektorverbindungsabschnitt 5c aufweist, wobei der Dichtungsabschnitt 5b zusammen mit dem Injektorverbindungsabschnitt 5c in etwa die Hälfte der Länge der Injektorschnecke 5 ausmacht. Der Injektordichtungsabschnitt 5b ist zylindrisch ausgeführt, wobei er an einem Ende der Injektorschnecke 5 einen kurzen Injektorverbindungsabschnitt 5c mit geringerem Durchmesser aufweist. Der Injektordichtungsabschnitt 5b wird von einem Einkerbungsabschnitt unterbrochen, der einen quadratischen Querschnitt aufweist und zum Festziehen der Injektorschnecke 5 bei Einbau dient. Der Injektorschneckenabschnitt 5a erstreckt sich vom Injektordichtungsabschnitt 5b bis zum gegenüberliegenden Ende der Injektorschnecke 5 und weist ein Gewinde 6 auf, welches nicht konisch ist, sondern gleichbleibende Durchmesser aufweist. Eine Injektorwendel 6g ist im Vergleich zur Wendel 2g in etwa doppelt so breit ausgeführt. Am Ende des in Injektorschneckenabschnitts 5a und damit der Injektorschnecke 5 ist eine Ausnehmung 5i mit quadratischer Grundfläche angeordnet, die über je eine radiale Bohrungen mit der Injektorwendel 6g und einem Injektorinnenkörper 5e verbunden ist. In diese Ausnehmung bi kann eine Injektorspitze 13 eingesetzt und über die Bohrungen mit Stiften festgelegt werden werden. Die Injektorspitze 13 dient als Rückstromsperre und verhindert den Rückfluss des Rohstoffes bei der linearen Vorwärtsbewegung der Injektorschnecke 5. 5 shows an injector screw 5, which also has a sealing section 5b, an injector screw section 5a and an injector connection section 5c, the sealing section 5b together with the injector connection section 5c making up approximately half the length of the injector screw 5. The injector sealing section 5b is cylindrical, and at one end of the injector screw 5 it has a short injector connecting section 5c with a smaller diameter. The injector seal portion 5b is interrupted by a notch portion which has a square cross-section and is used to tighten the injector worm 5 when it is installed. The injector screw section 5a extends from the injector seal section 5b to the opposite end of the injector screw 5 and has a thread 6 which is not conical but has a constant diameter. An injector coil 6g is made approximately twice as wide as compared to the coil 2g. At the end of the injector screw section 5a and thus the injector screw 5, a recess 5i with a square base is arranged, which is connected to the injector coil 6g and an inner injector body 5e via a radial bore. An injector tip 13 can be inserted into this recess bi and fixed with pins via the bores. The injector tip 13 serves as a non-return valve and prevents the raw material from flowing back during the linear forward movement of the injector screw 5.

[0043] Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch eine Spritzeinheit 7 mit darin eingebauter Injektorschnecke 5 und Plastifizierschnecke 1 aus den vorangegangenen Figuren. Es handelt sich um eine Spritzeinheit 7, welche zur vertikalen Injektion geeignet ist. Dabei weist diese Spritzeinheit 7 eine Rohstoffzufuhr 8 auf, welche Kunststoffgranulat als Rohstoff dem dichtungsabschnittnahen Bereich des Schneckenabschnitts 1a zuführt. Die Plastifizierschnecke 1 ist mit einer angetriebenen Antriebswelle 9 verbunden, welche die Plastifizierschnecke 1 dreht. Diese ist in einem dreigeteiltem Plastifiziermantel 3 angeordnet. Der Rohstoff wird entlang der Plastifizierschnecke 1 in Richtung der Spitze 1d transportiert. Dort mündet der Plastifiziermantel 3 in eine stark zusammenlaufende Zuführdüse 10 mit einem damit verbundenen Kanal. Dieser Kanal mündet seitlich in einem Winkel von ca. 60° in eine Versorgungsöffnung 19 an einem Injektormantel 12 und im Bereich des injektordichtungsabschnittsnahen Endes des Injektorschneckenabschnitts 5a. Dort wird der verdichtete und gemischte Rohstoff durch die Injektorschnecke 5 abwärts transportiert. Die Injektorschnecke 5 ist dabei in dem Injektormantel 12 angeordnet, an welchen die Injektorwendel 6 anliegt. Unterhalb der Injektorschnecke 5 ist eine ein Injektorspitze 13 angeordnet. Dabei beziehen sich abwärts oder unterhalbe auf die in der Abbildung gezeigte, bestimmungsgemäße Einbaustellung der Spritzeinheit 7, bei der das die Öffnung 5i aufweisende Ende der Injektorschnecke 5 unten, also in Richtung des Untergrunds angeordnet ist. Fig. 6 shows a section through an injection unit 7 with built-in injector screw 5 and plasticizing screw 1 from the previous figures. It is an injection unit 7 which is suitable for vertical injection. This injection unit 7 has a raw material feed 8, which feeds plastic granulate as raw material to the region of the screw section 1a near the sealing section. The plasticizing screw 1 is connected to a driven drive shaft 9 which rotates the plasticizing screw 1. This is arranged in a three-part plasticizing jacket 3. The raw material is transported along the plasticizing screw 1 in the direction of the tip 1d. There the plasticizing jacket 3 opens into a strongly converging feed nozzle 10 with a channel connected to it. This channel opens laterally at an angle of approximately 60 ° into a supply opening 19 on an injector casing 12 and in the area of the end of the injector screw section 5a near the injector seal section. There the compressed and mixed raw material is transported downwards by the injector screw 5. The injector screw 5 is arranged in the injector jacket 12, on which the injector coil 6 rests. An injector tip 13 is arranged below the injector screw 5. Downwards or below refer to the intended installation position of the injection unit 7 shown in the figure, in which the end of the injector screw 5 having the opening 5i is arranged at the bottom, ie in the direction of the subsurface.

[0044] Die Injektorschnecke 5 ist mit einer Injektorwelle 11 verbunden, welche die Injektorschnecke 5 dreht und damit den Rohstoff entlang der Injektorschnecke 5 hinunter transportiert. Dazu ist die Injektorschnecke 5 über den Injektorverbindungsabschnitt 5c und einem Teil des Injektordichtungsabschnitt 5b mit der Injektorwelle 1 fest verbunden. Darüber hinaus ist die Injektorwelle 11 und damit die Injektorschnecke 5 entlang ihrer der Injektorhauptachse J und damit ihrer Drehachse beweglich. Dazu ist die Injektorwelle 11 in einem mehrteiligen Injektorkolben 17 angeordnet, welcher die Injektorschnecke 5 linear bewegen kann. Somit kann die Injektorschnecke 5 kontinuierlich gedreht und nach oben gezogen werden und damit einen Sammelraum 16 freigeben sowie ihn mit Rohstoff befüllen. Der Sammelraum 16 steht mit einen Injektionskanal 15 einer Injektionsdüse 14 in Verbindung. Ist die gewünschte Menge an Rohstoff in den Sammelraum 16 transportiert, so kann die Injektorschnecke 5 hinunterbewegt werden und den Rohstoff im Sammelraum 13 in den Injektionskanal 15 drücken. Damit kann die Einspritzung der im Sammelraum 13 gesammelten Rohstoffdosis in eine am Injektionskanal 15 angeordnete Matrize (nicht dargestellt) durchgeführt werden. The injector screw 5 is connected to an injector shaft 11 which rotates the injector screw 5 and thus transports the raw material along the injector screw 5 down. For this purpose, the injector screw 5 is firmly connected to the injector shaft 1 via the injector connection section 5c and part of the injector seal section 5b. In addition, the injector shaft 11 and thus the injector worm 5 can be moved along its main axis J and thus its axis of rotation. For this purpose, the injector shaft 11 is arranged in a multi-part injector piston 17 which can move the injector screw 5 linearly. In this way, the injector screw 5 can be rotated continuously and pulled upwards, thus opening up a collecting space 16 and filling it with raw material. The collecting space 16 is connected to an injection channel 15 of an injection nozzle 14. Once the desired amount of raw material has been transported into the collecting space 16, the injector screw 5 can be moved down and press the raw material in the collecting space 13 into the injection channel 15. In this way, the raw material dose collected in the collecting space 13 can be injected into a die (not shown) arranged on the injection channel 15.

[0045] Um den Druck der Einspritzung zu messen ist ein ringförmiger Drucksensor 18 oberhalb der Injektorschnecke 5, entlang der Injektorhauptachse J angeordnet. In order to measure the pressure of the injection, an annular pressure sensor 18 is arranged above the injector screw 5, along the main axis J of the injector.

Claims

Expectations

1. Injection molding machine for injection molding a raw material, preferably a plastic, with at least one injection unit (7), the injection unit (7) having at least one plasticizing screw (1) for plasticizing and / or compressing the raw material and the plasticizing screw (1) in a plasticizing jacket (3) and has at least one screw section (1a) with a thread (2), characterized in that an outer diameter (2d) of the thread (2) decreases at least in sections towards one end of the plasticizing screw (1).

2. Injection molding machine according to claim 1, characterized in that the outer diameter (2d) of the thread (2) is reduced over the entire screw section (1a).

3. Injection molding machine according to claim 1 or 2, characterized in that the reduction in the outer diameter (2d) is linear at least in sections.

4. Injection molding machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that an inner diameter (2c) of the thread (2) in the direction of one end of the plasticizing screw (1) is reduced at least in sections.

5. Injection molding machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that a jacket diameter (3a) of the plasticizing jacket (3) is reduced at least in sections along a jacket longitudinal axis (M).

6. Injection molding machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the plasticizing screw (1) has a tip (1d) at one end.

7. Injection molding machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the injection unit (7) has at least one injector piston which is connected to the plasticizing screw (1) via at least one supply opening.

8. Injection molding machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the injection unit (7) has at least one injector screw (5) which is connected to the plasticizing screw (1) via at least one supply opening (19).

9. Injection molding machine according to claim 8, characterized in that the injector screw (1) can be moved along a main injector axis (J).

10. Injection molding machine according to claim 8 or 9, characterized in that a force sensor (18) is connected to the injector screw (5) and is preferably arranged essentially along a main injector axis (J).

In addition 5 sheets of drawings