AT514993B1

AT514993B1 - Schließeinheit einer Formgebungsmaschine

Info

Publication number: AT514993B1
Application number: ATA849/2013A
Authority: AT
Inventors: Werner Ing Kappelmüller
Original assignee: Engel Austria Gmbh
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2016-06-15
Also published as: AT514993A2; AT514993A3

Abstract

Schließeinheit für eine Formgebungsmaschine mit einer ersten Formaufspannplatte (1) und einer zweiten Formaufspannplatte (2), wobei eine Regel- oder Steuereinrichtung (3) sowie wenigstens einen mit der Regel- oder Steuereinrichtung verbundenen Aktuator (4) zur Regelung oder Steuerung einer Abweichung eines Mittelpunkts (M) der ersten Formaufspannplatte (1) von einer einen Mittelpunkt der zweiten Formaufspannplatte (2) durchstoßenden Maschinenachse (X) vorgesehen ist.

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schließeinheit für eine Formgebungsmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Schließeinheit.

[0002] Unter Formgebungsmaschinen sind dabei Spritzgießmaschinen, Spritzpressen, Pressen und Druckgussmaschinen und dergleichen zu verstehen.

[0003] I m modernen Präzisionsspritzguss steigen die Anforderungen an die Genauigkeit der Relativpositionierung der Formwerkzeuge und damit der Formaufspannplatten der Schließeinheiten ständig. Dies geht beispielsweise bei kleinen Linsen und anderen kleinen optischen Elementen soweit, dass für eine korrekte Positionierung der Formhälften aufeinander die Position der beweglichen Formaufspannplatte weniger als etwa 50 pm abweichen darf. Mit konventionellen konstruktiven Methoden, welche in der Konstruktion von Schließeinheiten für Formgebungsmaschinen bekannt sind, können solche Genauigkeiten nicht erreicht werden.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schließeinheit und ein Verfahren bereit zu stellen, wodurch es ermöglicht wird, die Präzision der Platzierung der Formhälften aneinander zu verbessern.

[0005] Diese Aufgabe wird durch eine Schließeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.

[0006] Dies geschieht indem mittels wenigstens eines Aktuators eine Abweichung eines Mittelpunkts einer ersten Formaufspannplatte von einer einen Mittelpunkt einer zweiten Formaufspannplatte durchstoßenden Maschinenachse gesteuert oder geregelt wird.

[0007] Unter einer Maschinenachse ist dabei im Regelfall eine Achse, welche parallel zur Schließrichtung der Schließeinheit ausgerichtet ist, zu verstehen. In den meisten Fällen wird als Maschinenachse genau diejenige zur Schließrichtung parallele Achse bezeichnet, welche durch einen Mittelpunkt der zweiten - meist festen - Formaufspannplatte verläuft.

[0008] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0009] In einer ersten bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass eine durch eine thermische Ausdehnung der ersten Formaufspannplatte oder deren Lagerung einerseits und/oder der zweiten Formaufspannplatte oder deren Lagerung andererseits verursachte Abweichung steuerbar oder regelbar ist.

[0010] In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass eine durch eine Neigung der ersten Formaufspannplatte und/oder der zweiten Formaufspannplatte verursachte Abweichung steuerbar oder regelbar ist.

[0011] Unter einer Lagerung einer Formaufspannplatte kann dabei jegliches Element der Schließeinheit verstanden werden, welches für die Position der entsprechenden Formaufspannplatte relevant ist. Beispiele wären im Fall einer festen Formaufspannplatte die Befestigung am Rahmen, der Rahmen selbst oder Holme der Schließeinheit. Im Fall einer beweglichen Formaufspannplatte könnte dies ein Plattenunterstützungsträger, eine Linearführung, eine Gleitführung oder ein Schließkraftmechanismus wie beispielsweise ein Kniehebel sein.

[0012] Die Abweichung des Mittelpunkts der ersten Formaufspannplatte von einer einen Mittelpunkt der zweiten Formaufspannplatte durchstoßenden Maschinenachse - für die hiesigen Zwecke kurz als „Abweichung“ bezeichnet - kann durch verschiedene Einflüsse hervorgerufen werden. Ein hauptsächlicher Einfluss sind thermische Schwankungen, die während des Betriebs der Schließeinheit auftreten können. Für die Genauigkeit, welche durch die vorliegende Erfindung erreicht werden kann, können schon das Öffnen eines größeren Hallentors bei be- sonders kalter oder warmer Außentemperatur relevante Abweichungen erzeugen. Nicht nur die thermischen Veränderungen der Ausdehnungen der Formaufspannplatten selbst sondern auch der Lagerungen inklusive des Maschinenrahmens können hierfür verantwortlich sein.

[0013] Neben thermischen Schwankungen können auch mechanische Änderungen wie beispielsweise leichte aber permanente Verformungen fast alle Teile der Schließeinheit zu solchen Abweichungen führen.

[0014] Zwar ist es bevorzugt vorgesehen, durch thermische Änderungen hervorgerufene Abweichungen mittels thermischer Stellglieder, beziehungsweise analog für mechanische Abweichungen und mechanische Stellglieder, zu minimieren. Dies ist jedoch für den Grundgedanken der Erfindung nicht wesentlich. Durch thermische Veränderungen hervorgerufene Abweichungen können ebenso gut durch mechanische Stellglieder kompensiert werden.

[0015] Als thermische Stellglieder können bevorzugt Temperierkanäle (mit darin zirkulierendem Temperiermedium), Wärmedehnungsbolzen und Peltierelemente zum Einsatz kommen.

[0016] Als mechanische Stellglieder können bevorzugt Piezoelemente verwendet werden.

[0017] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann ein mit der als Regeleinrichtung ausgeführten Regel- oder Steuereinrichtung verbundenes Messgerät zur Messung der Abweichung vorgesehen sein. Nur mittels einer Regelung können Einflüsse, welche von außen auf die Schließeinheit einwirken, kompensiert werden. Falls Außeneinflüsse klein gehalten werden können, kann jedoch auch eine Steuerung der Abweichung in Abhängigkeit verschiedener Prozessparameter das gewünschte Ergebnis liefern.

[0018] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform verfügt das Messgerät über einen Laser. Hierdurch lassen sich mit relativ geringem Aufwand ausreichende Messgenauigkeiten erreichen.

[0019] Es ist im Übrigen nicht wesentlich, die Position der Mittelpunkte der beiden Formaufspannplatten selbst zu messen. Beispielsweise kann durch die Messung einer Abweichung der Höhe der beiden Formaufspannplatten sehr gut auf die Relativpositionen der Mittelpunkte geschlossen werden. Allgemein ausgedrückt ist es unerheblich, welche Geometriefaktoren der Formaufspannplatten bezüglich ihrer Relativposition verglichen werden, solange es möglich ist, auf die Relativposition der Plattenmitten und damit der Werkzeughälften zu schließen.

[0020] Natürlich wird in den meisten Fällen angestrebt werden, die Abweichung durch die Steuerung oder die Regelung zu minimieren. Werden dabei jedoch zwei Elemente der Formaufspannplatten verglichen, die sich auch bei optimaler Positionierung nicht entsprechen, kann jedoch auch ein Offset oder dergleichen verwendet werden.

[0021] Da aufgrund ihrer Beweglichkeit die bewegliche Formaufspannplatte im allgemeinen höheren Positionsschwankungen unterliegt, kann es besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die erste Formaufspannplatte die bewegliche Formaufspannplatte ist, welche in ihrer Abweichung geregelt oder gesteuert wird.

[0022] Des Weiteren wird Schutz für eine Formgebungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Schließeinheit begehrt.

[0023] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind anhand der Figurenbeschreibung sowie der dazugehörigen Figuren ersichtlich. Dabei zeigen: [0024] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schließeinheit in einer Seitenansicht, [0025] Fig. 2 eine bewegliche Formaufspannplatte einer erfindungsgemäßen Schließeinheit, [0026] Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer beweglichen Formaufspannplatte einer erfindungsgemäßen Schließeinheit sowie [0027] Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer beweglichen Formaufspannplatte einer erfindungsgemäßen Schließeinheit.

[0028] Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schließeinheit in einer Seitenansicht, wobei die bewegliche Formaufspannplatte 1 relativ zur festen Formaufspannplatte 2 entlang der Richtung der Maschinenachse X verfahrbar ist. Der Mittelpunkt M der beweglichen Formaufspannplatte kann dabei aufgrund thermischer Verformungen oder mechanischer Verformungen von seiner gewünschten Position, genau auf der Maschinenachse X, abweichen.

[0029] Diese Abweichungen können beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen in der beweglichen Formaufspannplatte 1 oder ihrer Lagerung 5 (in diesem Fall eine Linearführung) aber auch aufgrund thermischer Schwankungen in der festen Formaufspannplatte 2 oder ihrer Lagerung 6 (in diesem Fall eine Verschraubung am Maschinenrahmen) auftreten.

[0030] Die Schließeinheit verfügt außerdem über ein Messgerät 7, welches über einen Laser verfügt. Dieser ist auf der Stirnplatte 8 montiert und sendet einen Laserstrahl parallel zur Maschinenachse X je nach Position und Verformung der beweglichen Formaufspannplatte 1 verändert ein auf der beweglichen Formaufspannplatte 1 montiertes optisches Element 10 den Laserstrahl, was im Detektor 11 erfasst wird. Auf diese Weise kann auf die Position der beweglichen Formaufspannplatte 1 rückgeschlossen werden. Konkret werden durch diese Anordnung die Relativpositionen der Oberkanten der beiden Formaufspannplatten 1, 2 erfasst. Da beispielsweise bei thermischen Veränderungen aber davon ausgegangen werden kann, dass diese relativ homogen über die gesamte Platte verteilt sind, lässt sich dadurch gut genug auf die Position der Plattenmitte M der beweglichen Formaufspannplatte 1 rückschließen.

[0031] Auch andere Anordnungen des Messgeräts 7 sind gleichwertig. So muss der Laser nicht auf der Stirnplatte 8 montiert sein. Er kann auch direkt auf der beweglichen Aufspannplatte montiert sein. Ebenso ist es denkbar, dass der Detektor auf der Stirnplatte 8 oder der beweglichen Formaufspannplatte 1 platziert ist und der Laser auf der festen Formaufspannplatte 2.

[0032] Die mit dem Messgerät 7 verbundene, in diesem Fall als Regeleinrichtung ausgeführte Steuer- oder Regeleinrichtung 3 ist in Figur 2 zu erkennen. In Figur 2 ist außerdem die Anordnung der Aktuatoren 4 dargestellt. Hierfür hat die bewegliche Formaufspannplatte 1 zwei vertikale Bohrungen, in denen die thermischen Stellglieder der Aktuatoren 4 angeordnet sind. Im Übrigen können die Aktuatoren als Temperierkanäle, Dehnungsbolzen oder Peltierelemente ausgeführt sein. Auch die Verwendung von Piezoelementen ist denkbar.

[0033] In Figur 2 ist eine weitere alternative Ausführungsform dargestellt, in der die Aktuatoren 4 über horizontale Bohrungen verfügen. Im Gegensatz zur vorbeschriebenen Ausführungsform, welche zum Ausgleich einer horizontalen Abweichung des Plattenmittelpunkts M geeignet ist, kann auf diese Weise ein Ausgleich einer vertikalen Abweichung des Plattenmittelpunktes M erreicht werden. Falls die Aktuatoren 4 als thermische Stellglieder ausgebildet sind, kann es von Vorteil sein, an der Unterseite der beweglichen Formaufspannplatte 1 eine Isolierplatte 9 zu verwenden. Thermische Störungen aufgrund von Wärmeübertrag durch die Lagerung 5 können so unterbunden werden.

[0034] In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Die Aktuatoren 4 sind hier lediglich an der Plattenunterseite angeordnet, wobei sie parallel zur Maschinenachse X ausgerichtet sind. Hierdurch kann eine Kompensation der vertikalen Abweichungen des Mittelpunktes M der beweglichen Formaufspannplatte 1 ausgeglichen werden.

[0035] Die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform ähnelt der aus Figur 3, wobei die Aktuatoren 4 nun V-förmig angeordnet sind. Dies ermöglicht es, sowohl vertikale als auch horizontale Abweichungen des Mittelpunkts M der beweglichen Formaufspannplatte auszugleichen.

[0036] Sowohl in der Ausführungsform aus Figur 3 als auch aus der in Figur 4 findet eine Isolierplatte 9, wie sie unter Figur 2 beschrieben wurde, Verwendung. Ebenso ist bei beiden Ausführungsbeispielen nicht jeder der Aktuatoren 4 mit einem Bezugszeichen versehen, was der Übersichtlichkeit dienen soll.

[0037] Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann die Erfindung auch bei vertikalen Maschinen eingesetzt werden (mit den offensichtlichen Anpassungen der Richtungsangaben).

Claims

Patentansprüche

1. Schließeinheit für eine Formgebungsmaschine mit einer ersten Formaufspannplatte (1) und einer zweiten Formaufspannplatte (2), gekennzeichnet durch eine Regel- oder Steuereinrichtung (3) sowie wenigstens einen mit der Regel- oder Steuereinrichtung verbundenen Aktuator (4) zur Regelung oder Steuerung einer Abweichung eines Mittelpunkts (M) der ersten Formaufspannplatte (1) von einer einen Mittelpunkt der zweiten Formaufspannplatte (2) durchstoßenden Maschinenachse (X).
2. Schließeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (4) derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass eine durch eine thermische Ausdehnung der ersten Formaufspannplatte (1) oder deren Lagerung (5) einerseits und/oder der zweiten Formaufspannplatte (2) oder deren Lagerung (6) andererseits verursachte Abweichung steuerbar oder regelbar ist.
3. Schließeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (4) derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass eine durch eine Neigung der ersten Formaufspannplatte (1) und/oder der zweiten Formaufspannplatte (2) verursachte Abweichung steuerbar oder regelbar ist.
4. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (4) als thermisches Stellglied ausgeführt ist.
5. Schließeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (4) einen Temperierkanal und/oder einen Wärmedehnungsbolzen und/oder ein Peltierelement aufweist.
6. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (4) als mechanisches Stellglied ausgeführt ist.
7. Schließeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (4) ein Piezoelement aufweist.
8. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der als Regeleinrichtung ausgeführten Regel- oder Steuereinrichtung (3) verbundenes Messgerät (7) zur Messung der Abweichung vorgesehen ist.
9. Schließeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (7) einen Laser umfasst.
10. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Formaufspannplatte (1) eine bewegliche Formaufspannplatte und, dass die zweite Formaufspannplatte (2) eine feste Formaufspannplatte ist.
11. Formgebungsmaschine mit einer Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Verfahren zum Betrieb einer Schließeinheit, wobei mittels wenigstens eines Aktuators (4) eine Abweichung eines Mittelpunkts (M) einer ersten Formaufspannplatte (1) von einer einen Mittelpunkt einer zweiten Formaufspannplatte (2) durchstoßenden Maschinenachse (X) gesteuert oder geregelt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Formaufspannplatte (1) und/oder die zweite Formaufspannplatte (2) und/oder eine Lagerung (5,6) wenigstens einer der beiden zur Steuerung oder zur Regelung der Abweichung mittels eines als thermisches Stellglied ausgeführten Aktuators (4) temperiert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Formaufspannplatte (1) und/oder die zweite Formaufspannplatte (2) und/oder eine Lagerung (5,6) wenigstens einer der beiden zur Steuerung oder zur Regelung der Abweichung mittels eines als mechanisches Stellglied ausgeführten Aktuators (4) einer Kraft ausgesetzt wird.