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    • 专利摘要:

    公开号:WO1986007304A1
    申请号:PCT/EP1986/000338
    申请日:1986-06-05
    公开日:1986-12-18
    发明作者:Ferdinand Geyer
    申请人:Detec Kunststofftechnik Gmbh；
    IPC主号:B29C45-00
    专利说明:
    [0001] Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren viskoser Materialien
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dosieren viskoser Materialien, die durch eine Düse in einen zu befüllenden Raum in dosierter Menge gespritzt werden, wobei ein Ventil eine zwischen der Düse und dem Ventil liegende Kammer am Ende des Dosiervorgangs abschließt. Die Erfindung betrifft weiter vorteilhafte Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.
    [0003] Bei der Abgabe von viskosen Materialien, insbesondere hochviskosen Materialien wie Silikonkautschuk, flüssigen Kunststoffen und dergleichen, besteht die Schwierigkeit, daß am Ende des Füllvorgangs beim Trennen der zu befüllenden Form von der hierzu verwendeten Düse Verunreinigungen durch Materialfäden oder nachtropfendes Material auftreten.
    [0004] Typische Füllvorgänge, bei denen das abzufüllende Material außerdem dosiert wird, sind beispielsweise das Spritzgießen von Kautschuk oder Silikonkautschuk oder das Abfüllen von viskosen oder hochviskosen Materialien in Kartuschen, aus denen das Material für einen späteren Verarbeitungsvorgang mittels Dosierpistolen ausgepreßt wird. Hierzu gehören insbesondere auch Mehrkammerkartuschen.
    [0005] Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem am Ende des Dosier- bzw. Füllvorgangs eine Fadenbildung bzw. ein Nachtropfen des Materials zuverlässig vermieden wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der zwischen dem Ventil und der Düse liegenden Kammer nach dem Schließen des Ventils ein Unterdruck erzeugt wird. Dieser Unterdruck bewirkt, daß das Material spätestens bei der Trennung der Düse von der zu befüllenden Form bzw. Kartusche unmittelbar an der Düsenmündung abreißt, so daß eine Fadenbildung oder ein Nachtropfen verhindert wird.
    [0006] Beim Füllen einer Spritzgießform wird auf diese Weise erreicht, daß an dem Formteil kein oder höchstens ein sehr kleiner Anguß verbleibt, so daß es nicht mehr erforderlich ist, einen solchen Anguß zu entfernen. Beim Füllen von Kartuschen ergibt sich eine saubere Materialtrennung an der Düsenmündung. Deshalb wird es möglich, die Kartusche von deren Austragsöffnung her zu füllen, weil nach dem
    [0007] Füllvorgang keine Materialreste zurückbleiben, die die Austragsöffnung bzw. den Austragskanal der Kartusche verunreinigen und bei der Verwendung der Kartusche stören würden. Im Gegensatz dazu wurden derartige Kartuschen bisher von der Rückseite her gefüllt, wobei es ebenfalls
    [0008] Schwierigkeiten bereitete, die Füllung genau bis zur Austragsöffnung bzw. einem dort angeordneten Kartuschenventil auszuführen, ohne daß entweder überschüssiges Material an der Kartuschenöffnung austrat oder zwischen der Füllung und dem Kartuschenventil ein Luftrest verblieb.
    [0009] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Dosiereinrichtung, die über ein Umlenkventil wahlweise mit einer Materialzufuhrleitung und mit einer zur Düse führenden Leitung verbindbar ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in der zur Düse führenden Leitung ein Absperrventil angeordnet ist, das als Schieberventil mit einem Ventilschieber ausgeführt ist, der in einer Gehäusebohrung verschiebbar ist, daß der Ventilschieber eine sich axial erstreckende Verbindungsausnehmung aufweist, die die Dosiereinrichtung in einer Ventilstellung mit einer vor der Gehäusebohrung liegenden Kammer verbindet, daß das in die Kammer des Injektorkanals ragende Ende des Ventilschiebers ein gegenüber der Gehäusebohrung abgedichteter Tauchkolben ist, und daß der kleinste Querschnitt des Irijektorkanals in 5 der Injektordüse liegt.
    [0010] Der am Ende des Ventilschiebers ausgebildete Tauchkolben bewirkt nach Ausführung eines Dosier- bzw. Füllvorgangs zu Beginn seines Rückhubes, daß das in der Düse und in der
    [0011] 10 davorliegenden Kammer enthaltene Material dem Unterdruck ausgesetzt wird und zurückgezogen wird. Dadurch reißt das viskose, zumeist hochviskose Material im Bereich der Düsenmündung ab, und zwar spätestens, sobald an dieser Stelle die gefüllte Form bzw. Kartusche wegbewegt wird.
    [0012] 15
    [0013] Zu Beginn des nächsten Ventilhubes, mit dem ein neuer
    [0014] Füllvorgang eingeleitet wird, wird das in der Kammer enthaltene Material in gleichem Maße vorgeschoben, bevor der
    [0015] Füllvorgang beginnt. Dadurch ist sichergestellt, daß der
    [0016] _n durch den vorangegangenen Rückzugvorgang des Tauchkolbens entstandene Hohlraum im Bereich der Düsenmündung zunächst wieder mit Material gefüllt wird, bevor der Füllvorgang beginnt. Dadurch wird außerdem erreicht, daß die bei jedem Füllvorgang eingespritzte Materialmenge genau der
    [0017] 25 eingestellten Dosiermenge entspricht.
    [0018] Gemäß einer Ausführungsform, die sich vor allem für den Einsatz als Injektionseinrichtung zum Spritzgießen bewährt hat, ist vorgesehen, daß das Schieberventil zugleich das
    [0019] 3Q Umlenkventil bildet, daß in die Gehäusebohrung in axialem Abstand die Materialzufuhrleitung und die Dosiereinrichtung münden, und daß die sich axial erstreckende Verbindungsausnehmung des Ventilschiebers die Dosiereinrichtung in einer ersten Ventilstellung mit der
    [0020] 35 Materialzufuhrleitung und in einer zweiten Ventilstellung vor der Gehäusebohrung liegenden Kammer verbindet. Der Ventilschieber des Absperrventils bildet hierbei nicht nur den Tauchkolben, sondern auch den Ventilschieber für das Umlenkventil, so daß eine besonders kompakte Bauweise erreicht wird. Stattdessen kann es aber auch vorteilhaft sein, das Umlenkventil als ein gesondert vom Absperrventil angeordnetes 3-Wege-Ventil auszuführen, das mit dem _ Absperrventil über eine Leitung verbunden ist. Diese Bauweise wird bevorzugt in Abfüllstationen für Kartsuchen verwendet.
    [0021] Vorzugsweise ist der Tauchkolben vor dem Ausgang der Gehäusebohrung durch eine zur Gehäusebohrung hin gerichtete ιn Lippendichtung abgedichtet. Diese Lippendichtung dichtet umso stärker, je größer der von dem Tauchkolben in der Kammer erzeugte Unterdruck ist. Dadurch wird sichergestellt, daß dieser Unterdruck einen Materialzufluß in die Kammer nur von der Düse her bewirkt.
    [0022] 15
    [0023] In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist.vorgesehen, daß die Dosiereinrichtung einen Injektions- und Dosierzylinder mit einem frei beweglichen Schwimmkolben aufweist, der von einer Kolbenstange eines AntriebsZylinders antreibbar ist,
    [0024] __ der einen verstellbaren Hubanschlag aufweist. Der Hubanschlag kann von Hand oder durch eine Steuerung einstellbar sein, so daß auch bei einem automatischen Arbeitsablauf eine rasche und einfache Umstellung auf unterschiedliche Dosiermengen möglich ist.
    [0025] 25
    [0026] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
    [0027] Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen
    [0028] 30 näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:
    [0029] Fig. 1 eine Injektionseinrichtung zum Spritzgießen im Längsschnitt in einer ersten Ventilstellung,
    [0030] 35
    [0031] Fig. 2 einen Teilschnitt entsprechend der Fig. 1 in einer zweiten Ventilstellung, Fig. 3 in vereinfachter Darstellungsweise eine Vorrichtung zum Füllen von Kartuschen,
    [0032] Fig. 4 in einem vergrößerten Schnitt einen Füllkopf einer Vorrichtung nach Fig. 3 mit zwei Düsen und
    [0033] Fig. 5 einen Leitungsplan einer Anlage zum gleichzeitigen Füllen von jeweils zwei Zweikammerkartuschen.
    [0034] Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Injektionseinrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem ein zylindrischer Ventileinsatz 3 angeordnet ist, der eine zylindrische Gehäusebohrung 4 aufweist. An die Gehäusebohrung 4 schließt sich ein Injektorkanal 5 an, der zumindest teilweise von einem wasserdurchflossenen Kühlmantel 6 umgeben sein kann und zu einer Injektordüse 7 führt. Für einen Spritzvorgang wird die Injektordüse 7 an eine in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien nur angedeutete Spritzgießform 8 angeschlossen, in der ein Formteil aus hochviskosem Material geformt werden soll, beispielsweise aus synthetischem oder Naturkautschuk oder Silikonkautschuk.
    [0035] In das Gehäuse 2 mündet von oben ein Injektions- und - Dosierzylinder 9, in dem ein frei beweglicher Schwimmkolben 10 angeordnet ist. Auf den Schwimmkolben 10 drückt eine
    [0036] Kolbenstange 11 , die mit einem Kolben 12 eines pneumatischen Antriebzylinders 13 verbunden ist. Eine nach oben ragende Verlängerung 14 der Kolbenstange 11 kommt am oberen Hubende mit einer verstellbaren Gewindespindel 15 in Berührung, die einen verstellbaren Hubanschlag bildet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Hubanschlag von Hand eingestellt werden. Stattdessen ist es auch möglich, den verstellbaren Hubanschlag für den Antriebszylinder 13 elektronisch zu steuern und über einen Servomotor bzw. Schrittmotor (nicht dargestellt) zu verstellen. In der Gehäusebohrung 4 ist längsbeweglich und durch mehrere Dichtringe 16 abgedichtet ein Ventilschieber 17 angeordnet, der an seinem dem Injektorkanal 5 abgekehrte Ende mit einem Kolben 18 eines pneumatischen Steuerzylinders 19 verbunden 5 ist, der von einem Teil des Gehäuses 2 gebildet wird.
    [0037] Der VentilSchieber 17 weist eine Verbindungsausnehmung 20, beispielsweise eine sich axial erstreckende Einschnürung auf, die in der in Fig. 1 gezeigten ersten Ventilstellung eine in ,0 die Gehäusebohrung 4 mündende Materialzufuhrleitung 22 mit dem Injektions- und Dosierzylinder 9 verbindet. In dieser
    [0038] Stellung wird der Injektions- und Dosierzylinder 9 mit dem
    [0039] Material gefüllt, das unter Druck durch die
    [0040] Materialzufuhrleitung herangefördert wird. Der Kolben 12 des -J5 AntriebsZylinders 13 wird dabei nach oben bewegt, bis die
    [0041] Verlängerung 14 an der Gewindespindel 15 zur Anlage kommt.
    [0042] Dadurch wird die zu dosierende Materialmenge eingestellt und begrenzt.
    [0043] 20 Der Ventilschieber 17 weist an seinem vorderen, dem Injektorkanal 5 zugekehrten Ende einen Tauchkolben 23 auf, der bei einer Vorwärtsbewegung des Ventilschiebers 17 in eine den Anfang des Injektorkanals 5 bildende Kammer 24 hineinbewegt wird, deren Durchmesser größer als der der
    [0044] 25 Gehäusebohrung 4 ist. Im Bereich des Übergangs zwischen der Gehäusebohrung 4 und der Kammer 24 ist eine Lippendichtung 25 mit zur Gehäusebohrung 4 hin gerichteten Dichtlippen am Tauchkolben 23 anliegend angeordnet. Sobald die hintere Kante des Tauchkolbens 23 die Lippendichtung 25 passiert hat, wird
    [0045] 3Q der Kolben 12 mit Druckluft beaufschlagt; er schiebt über den Schwimmkolben 10 das im Injektions- und Dosierzylinder 9 enthaltene Material in den Injektorkanal und durch die Injektordüse 7 in die Form 8. In dieser in Fig. 2 dargestellten Ventilstellung ist die Mündung der
    [0046] 35 Materialzufuhrleitung 22 in die Gehäusebohrung 4 durch den Ventilschieber 17 verschlossen. Nach Beendigung des Injektions- und Dosiervorgangs wird der Ventilschieber 17 wieder nach hinten bewegt. Sobald die hintere Kante des Tauchkolbens 23 die Lippendichtung 25 passiert hat, ist die Kammer 24 gegenüber der Gehäusebohrung abgeschlossen. Die weitere Rückhubbewegung des Tauchkolbens 23 erzeugt in der Kammer 24 und im Injektorkanal 5 einen Unterdruck, der dazu führt, daß das Material in der Spitze 7a der Injektordüse 7 abreißt. Da die Form 8 beheizt ist und der
    [0047] « Q Vulkanisations- oder Abbindevorgang des Materials sofort beginnt, verbleibt an dem in der Form 8 gebildeten Formteil kein oder ein nur sehr geringfügiger Anguß, der keine Nacharbeit erforderlich macht. Das Materialvolumen, das bei der Rückhubbewegung des Tauchkolbens 23 zurückgezogen wurde,
    [0048] 15 ist durch das Verdrängungsvolumen des Tauchkolbens 23 in der Kammer 24 bestimmt und wird zu Beginn des nächsten Ventilhubes wieder vorgeschoben, so daß es den Injektorkanal und die Injektordüse 7 wieder vollständig füllt, bevor der Dosiervorgang beginnt.
    [0049] 20
    [0050] Wie man aus der Zeichnung erkennt, befindet sich der
    [0051] Injektions- und Dosierzylinder 9 in axialer Richtung zwischen der Kammer 24 und der Mündung der Materialzufuhrleitung 22, wobei die axialen Abstände so gewählt werden, daß die 25 Verbindungsausnehmung 20 des Ventilschiebers 17 den
    [0052] Injektions- und Dosierzylinder 9 entweder mit der Kammer 24 oder mit der Materialzufuhrleitung 22 verbindet.
    [0053] Um die Injektionseinrichtung 1 für jeden Injektionsvorgang an
    [0054] 30 die Form 8 heran- und anschließend wieder von dieser wegbewegen zu können, kann das Gehäuse 2 der Injektionseinrichtung 1 an einer Vorschubeinheit 26 aufgenommen sein, die in Fig. 1 nur angedeutet ist und die beispielsweise durch eine druckmittelbetätigte Kolben- 35 Zylinder-Einheit gebildet wird.
    [0055] Die in Fig. 3 gezeigte Anlage zum Füllen von Kartuschen mit viskosem oder hochviskosem Material unterscheidet sich von der Injektionseinrichtung nach den Fig. 1 und 2 zwar teilweise hinsichtlich des Aufbaus, jedoch nicht hinsichtlich der grundsätzlichen Funktionsweise.
    [0056] In einer Materialförderstation 27 wird das abzufüllende
    [0057] Material in einem Großgebinde 28 durch einen Luftmotor 29 unter Druck gesetzt und gelangt durch eine Leitung 30 zu einem Umlenkventil 31 , das als Kugelhahnventil ausgeführt wird. In der in Fig. 3 mit 31a bezeichneten, schematisch angedeuteten Ventilstellung gelangt das Material in den
    [0058] Dosierzylinder 9.
    [0059] Alle Teile der Anlage nach Fig. 3, die im wesentlichen Teilen aus den Fig. 1 und 2 entsprechen, sind mit gleichen
    [0060] Bezugszahlen bezeichnet. Unter dem Druck des Materials im Zylinder 9 weicht der Dosierkolben 10 nach oben aus. Seine Kolbenstange 11 nimmt den Kolben 12 des Antriebszylinders 13 mit, bis die Verlängerung 14 an der Gewindespindel 15 zur Anlage kommt. Diese kann zur Veränderung der Dosiermenge von Hand oder durch eine elektronische Steuerung verstellt werden.
    [0061] Nachdem das Umlenkventil 31 umgeschaltet wurde, drückt der vom Antriebskolben 12 angetriebene Dosierkolben 10 das Material durch die Materialzufuhrleitung 22 in ein Schieberventil 32, das ein Absperrventil bildet. Das Schieberventil 32 ist grundsätzlich ebenso aufgebaut wie die Injektionseinrichtung 2, wobei in die Gehäusebohrung 4 jedoch außer der Materialzufuhrleitung 32 keine weitere Leitung mündet. Die Funktionsweise wurde anhand der Fig. 1 bereits beschrieben.
    [0062] Einzelheiten der Düse 7' , die zum Füllen einer Zweikammer- Koaxialkartusche 34 dient, sind aus der Fig. 4 zu ersehen. Der Füllkopf 35 weist zwei nebeneinanderliegende Düsen 71 auf, die dichtend an die beiden Austrittsoffnungen des gemeinsamen Kartuschenventils 36 der Kartusche 34 angeschlossen werden. Vorzugsweise sind die Düsen 71 dabei so gestaltet, daß sich ihr engster Durchtrittsquerschnitt an der Düsenmündung befindet.
    [0063] Im Füllkopf 35 führen jeweils Leitungen 37 von dem jeweils zugeordneten Absperrventil 33 zu den Düsen 71, wobei die zugehörigen Dosierzylinder 9 und Umlenkventile 31 nicht dargestellt sind. Wenn in den Absperrventilen 33 in der schon beschriebenen Weise durch den Tauchkolben 23 am Ende des Füllvorgangs ein Unterdruck erzeugt wird, reißen die
    [0064] Materialstränge spätestens beim Abnehmen der Kartusche 34 unmittelbar an der Düsenmündung ab, so daß an den Austrittsöffnungen der Kartusche 34, die durch das Ventil 36 verschlossen wurden, keine störenden Materialreste oder Materialfäden zurückbleiben.
    [0065] Fig. 5 zeigt, daß in einer Anlage zwei Füllköpfe 35 für das gleichzeitige Füllen von zwei Kartuschen 34 vorgesehen sein können. Jedem Dosierkopf 35 sind zwei Absperrventile 33 zugeordnet, die jeweils über eine Leitung 38 mit einer Dosiereinheit 39 verbunden sind. Die Dosiereinheiten 39 werden über Leitungen 40 von den beiden Materialförderstationen 27 mit den beiden abzufüllenden Materialien versorgt.
    权利要求:
    ClaimsVerfahren und Vorrichtung zum Dosieren viskoser MaterialienP a t e n t a n s p r ü c h e
    1. Verfahren zum Dosieren viskoser Materialien, die durch eine Düse in einen zu befüllenden Raum in dosierter Menge gespritzt werden, wobei ein Ventil eine zwischen der Düse und dem Ventil liegende Kammer am Ende des Dosiervorgangs abschließt, dadurch gekennzeichnet, daß in der zwischen dem Ventil und der Düse liegenden Kammer nach dem Schließen des Ventils ein Unterdruck erzeugt wird.
    2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , insbesondere zum Füllen von Kartuschen mit hochviskosen Materialien oder zum Spritzgießen, mit einer Dosiereinrichtung, die über ein Umlenkventil wahlweise mit einer Materialzufuhrleitung und mit einer zur Düse führenden Leitung verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der zur Düse (7, 71) führenden Leitung ein Absperrventil (3, 17; 33) angeordnet ist, das als Schieberventil mit einem Ventilschieber (17) ausgeführt ist, der in einer
    Gehäusebohrung (43) verschiebbar ist, daß der Ventilschieber (17) eine sich axial erstreckende Verbindungsausnehmung (20) aufweist, die die Dosiereinrichtung in einer Ventilstellung mit einer vor der Gehäusebohrung (4) liegenden Kammer (24) verbindet, daß das in die Kammer (24) ragende Ende des Ventilschiebers (17) ein gegenüber der Gehäusebohrung (4) abgedichteter Tauchkolben (23) ist und daß der kleinste Querschnitt des Injektorkanals in der Düse (7, 7') liegt.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberventil (3, 17; 33) zugleich das Umlenkventil bildet, daß in die Gehäusebohrung (4) in axialem Abstand die Materialzufuhrleitung (22) und die Dosiereinrichtung (9) münden, und daß die sich axial erstreckende Verbindungsausnehmung (20) des Ventilschiebers (17) die Dosiereinrichtung (9) in einer ersten Ventilstellung mit der Materialzufuhrleitung (22) und in einer zweiten Ventilstellung mit einer vor der Gehäusebohrung (4) liegenden Kammer (24) verbindet.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben (23) vor dem Ausgang der Gehäusebohrung (4) 5 durch eine zur Gehäusebohrung (4) hin gerichtete Lippendichtung (25) abgedichtet ist.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung einen Injektions- und Dosierzylinder o (9) mit einem frei beweglichen Schwingkolben (10) aufweist, der von einer Kolbenstange (11) eines Antriebszylinders (13) antreibbar ist, der einen verstellbaren Hubanschlag (14, 15) aufweist.
    5 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubanschlag (15) von Hand einstellbar ist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubanschlag (15) durch eine Steuerung einstellbar ist. 0
    8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektions- und Dosierzylinder (9) mit den darin enthaltenen Schwimmkolben (10) auswechselbar mit dem Gehäuse (2) der Injektionseinrichtung (1) und mit dem 5 Antriebszylinder (13) verbunden ist.
    /
    9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkventil (31) ein gesondert vom Absperrventil (33) angeordnetes 3-Wege-Ventil ist, das mit dem Absperrventil (33) über eine Leitung (32) verbunden ist.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (9) mit dem Umlenkventil (31) und/oder dem Absperrventil (33) über eine Rohrleitung verbunden ist.
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    DE3520454A1|1986-12-11|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1986-12-18| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP KR US |
    1986-12-18| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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