AT526892A1 - Holmlose Schließeinheit - Google Patents

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AT526892A1
AT526892A1 ATA50082/2023A AT500822023A AT526892A1 AT 526892 A1 AT526892 A1 AT 526892A1 AT 500822023 A AT500822023 A AT 500822023A AT 526892 A1 AT526892 A1 AT 526892A1
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Balka-Hintersteiner Dipl -Ing Christoph
Eppich Stefan
Lohnecker Ing Anton
Messner Dipl -Ing Dr Florian
Hubert Gattringer Ing Klaus
Gratzl MSc Reinhard
Hackl-Lehner Gerhard
Pernkopf Dipl Ing Dr Friedrich
Mayr Johannes
Otto Dipl Ing Markus
Gugler Dipl -Ing Lukas
Bauernfeind Dipl -Ing Bsc Stephan
Koppauer Dipl Ing Dr Mlbt Herwig
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Abstract

Holmlose Schließeinheit (1) für eine Formgebungsmaschine (16), umfassend - einen Maschinenrahmen (2), welcher zur Aufnahme von Schließkräften ausgebildet ist, und - eine stationär zum Maschinenrahmen (2) angeordnete feste Aufspannplatte (3), und - eine relativ zum Maschinenrahmen (2) bewegbare bewegliche Aufspannplatte (4), und - wenigstens eine, vorzugsweise im Wesentlichen zentral bezüglich der beweglichen Aufspannplatte (4) angeordnete, Druckstange (5), wobei zwischen der Druckstange (5) und der beweglichen Aufspannplatte (4) wenigstens ein Druckkissen (6) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine holmlose Schließeinheit gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, sowie eine
Formgebungsmaschine mit einer derartigen Schließeinheit.
Unter Formgebungsmaschinen können Spritzgießmaschinen, Spritzpressen, Pressen und dergleichen verstanden werden. Auch Formgebungsmaschinen, bei welchen die plastifizierte Masse einem
geöffneten Formwerkzeug zugeführt wird, sind durchaus denkbar.
Bei vielen Typen von Schließeinheiten besteht der Ablauf aus
einem Eilhub und einem Krafthub.
Der Eilhub dient zum schnellen Bewegen der beweglichen Aufspannplatte, beispielsweise Formaufspannplatte, um eine Schließ- und/oder Öffnungsbewegung der Schließeinheit
durchführen zu können.
Der Krafthub dient der Schließkraftbeaufschlagung bei einer sehr geringen Bewegung, und ist daher im Wesentlichen als das Aufbringen einer großen Kraft, und nicht notwendigerweise
wörtlich als Bewegung, zu verstehen.
Holmlose bzw. säulenlose Schließeinheiten besitzen einen Maschinenrahmen, welcher zur Aufnahme von Schließkräften ausgebildet ist. Häufig ist dieser Maschinenrahmen C-förmig
ausgebildet.
Bei der Schließkraftbeaufschlagung besteht aufgrund der großen Schließkraft das Problem, dass sich der Maschinenrahmen verformt, wobei sich C-förmige Maschinenrahmen üblicherweise
aufweiten.
Die Aufweitung des Maschinenrahmens kann ein unerwünschtes Kippen der festen Aufspannplatte und/oder der beweglichen Aufspannplatte und/oder, wenn vorhanden, der Auswerferträgerplatte bedingen. Das Kippen dieser Platten wird
fortan als Plattenkippen bezeichnet.
Das Plattenkippen kann zu Problemen beim Schließprozess,
insbesondere bei der Schließkraftbeaufschlagung, führen.
Dabei kann es beispielsweise zu Verklemmungen oder dergleichen kommen, wodurch ein erhöhter Verschleiß der einzelnen Bauteile
entstehen kann.
Weiters kann es sein, dass durch das Plattenkippen die gewünschte Parallelität der festen Aufspannplatte und der beweglichen Aufspannplatte nicht mehr gegeben ist, was wiederum zu einer ungleichmäßigen Schließkraftbeaufschlagung und/oder Druckverteilung auf das Formwerkzeug führen kann. Die Parallelität zwischen der festen Aufspannplatte und der beweglichen Aufspannplatte wird fortan als Plattenparallelität
bezeichnet.
Das Plattenkippen und/oder die ungleichmäßige Schließkraftbeaufschlagung können beispielsweise zu Störungen im Produktionsablauf, Effizienzverlusten, Qualitätseinbußen etc.
führen.
Aus dem Stand der Technik, z.B. aus den Patentschriften
DE 4313472 Al, EP 0311133 B1 und EP 0554068 Al, sind Vorrichtungen zur Kompensation des Plattenkippens bekannt, welche beispielsweise mittels einem oder mehrerer (Festkörper-) Gelenke, wobei diese am Maschinenrahmen und/oder an der festen Aufspannplatte und/oder der beweglichen Aufspannplatte und/oder
der Auswerferträgerplatte angeordnet sind, zumindest die
Ausrichtung der festen Aufspannplatte und/oder der beweglichen
Aufspannplatte und/oder die Plattenparallelität verbessern.
Das heißt, dass durch die Anordnung von (Festkörper-)Gelenken die Aufweitung des Maschinenrahmens bei der Schließkraftbeaufschlagung zumindest teilweise kompensiert wird, sodass die Plattenparallelität, insbesondere die Parallelität zwischen der festen Aufspannplatte und der beweglichen
Aufspannplatte, im Wesentlichen erhalten bleibt.
Nachteilig kann diesbezüglich sein, dass weitere Führungselemente entlang des Maschinenrahmens angeordnet werden müssen, sodass sich die feste Aufspannplatte und/oder die bewegliche Aufspannplatte beim Schließvorgang und/oder Schließkraftaufbau selbst jeweils einzeln so ausrichten bzw.
verkippen, dass sie parallel zueinander ausgerichtet sind.
Bei holmlosen Schließeinheiten werden für den Krafthub häufig Hydraulikzylinder-Antriebe, z.B. Plunger-Zylinder, verwendet,
welche ein großes Fluidvolumen besitzen.
Durch die Aufweitung des Maschinenrahmens und aufgrund des großen Fluidvolumens wenigstens eines Hydraulikzylinder-Antriebs besteht das Problem, dass zur Überwindung der Aufweitung ein sehr großes Fluidvolumen mobilisiert und komprimiert werden muss, wodurch der Schließkraftaufbau bis zum Erreichen der
Schließkraft sehr lange andauert.
Weiters erfordern die Mobilisation und Kompression des großen Fluidvolumens des Hydraulikzylinder-Antriebs einen großen Energieeinsatz, welcher sich erheblich nachteilig auf die
Energieeffizienz der Schließeinheit auswirkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine zum Stand der Technik verbesserte Schließeinheit bereitzustellen, welche das Erhalten der Plattenparallelität weiter verbessert und gleichzeitig die Dauer des Schließkraftaufbaus verkürzt und/oder
den erforderlichen Energieeinsatz verringert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, nämlich durch eine holmlose Schließeinheit für eine Formgebungsmaschine, umfassend - einen Maschinenrahmen, welcher zur Aufnahme von Schließkräften ausgebildet ist, und —- eine stationär zum Maschinenrahmen angeordnete feste Aufspannplatte, und —- eine relativ zum Maschinenrahmen bewegbare bewegliche Aufspannplatte, und —- wenigstens eine, vorzugsweise im Wesentlichen zentral bezüglich der beweglichen Aufspannplatte angeordnete, Druckstange, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckstange und der beweglichen Aufspannplatte wenigstens ein Druckkissen angeordnet
ist.
Schutz wird auch begehrt für eine Formgebungsmaschine, insbesondere umfassend einen im Wesentlichen C-förmigen
Maschinenrahmen, mit einer erfindungsgemäßen Schließeinheit. Unter einem Druckkissen ist insbesondere ein Hydraulikzylinder mit einem relativ kurzen Hub zu verstehen, welcher für eine
große Kraftbeaufschlagung ausgebildet ist.
Im Allgemeinen umfassen Hydraulikzylinder ein Fluidvolumen, eine
Kolbenstange und einen Kolbenboden.
Bei Druckkissen ist das Fluidvolumen aufgrund der kurzen Kolbenstange bzw. des kurzen Hubs üblicherweise relativ klein, weshalb eine rasche Mobilisierung und/oder Verdichtung des
Fluidvolumens möglich ist.
Das ermöglicht bei der erfindungsgemäßen Schließeinheit eine schnelle Schließkraftbeaufschlagung und/oder Überwindung der Rahmenaufweitung.
Mit der Verwendung von wenigstens einem Druckkissen geht vorteilhafterweise auch ein geringerer Energieaufwand einher, insbesondere im Vergleich zu einem Plunger-Zylinder mit einem
großen Fluidvolumen.
Die Bezeichnung Druckkissen wird vor allem zur Unterscheidung von Hydraulikzylindern mit einem relativ großen Fluidvolumen,
wie z.B. Plunger-Zylinder und/oder Eilhubzylinder, verwendet.
Der große Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei der Schließkraftbeaufschlagung gleichzeitig dem Plattenkippen entgegengewirkt wird und/oder Plattenparallelität erzielt wird, wobei insbesondere das Kippen der beweglichen Aufspannplatte
kompensiert wird.
Diese Kompensation ist insbesondere durch eine gezielte und/oder
präzise Ansteuerung des wenigstens einen Druckkissens möglich.
Es kann aber auch sein, dass bei einer verkippten festen oder beweglichen Aufspannplatte, die feste oder bewegliche Aufspannplatte mittels des wenigstens einen Druckkissens so ausgerichtet wird, dass die Plattenparallelität hergestellt
und/oder beibehalten wird.
Das heißt jedenfalls, dass das Erreichen der Parallelität der festen Aufspannplatte und der beweglichen Aufspannplatte
gegenüber dem Stand der Technik deutlich vereinfacht wird.
Generell können ein oder mehrere Druckkissen zwischen der wenigstens einen Druckstange und der beweglichen Aufspannplatte
angeordnet sein.
Durch die Ansteuerung einzelner Druckkissen ist eine gezielte Druckaufbringung auf die bewegliche Aufspannplatte und/oder die
feste Aufspannplatte möglich.
Das Erhalten und/oder Verbessern der Plattenparallelität ermöglicht eine optimale Schließkraftbeaufschlagung und
Druckverteilung auf das Formwerkzeug.
Die erfindungsgemäße Schließeinheit besitzt im Vergleich zum Stand der Technik weiters die Vorteile, dass sie —- einen verlustärmeren Betrieb, z.B. mit geringeren Reibungsverlusten, ermöglicht und/oder —- einen Betrieb mit gesteigerter Effizienz, z.B. aufgrund des kleineren zu mobilisierenden und zu verdichtenden Fluidvolumens und/oder geringerer Reibungsverluste, ermöglicht und/oder —- einen geringeren Platzbedarf in Maschinenlängsrichtung aufweist, z.B. da Druckkissen kleinere Dimensionen besitzen und/oder —- eine reduzierte Zykluszeit ermöglicht, z.B. aufgrund des
geringeren Fluidvolumens in den Druckkissen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
abhängigen Ansprüchen definiert.
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Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Schließeinheit eine bewegbare bewegliche Auswerferträgerplatte aufweist, welche zwischen der wenigstens einen Druckstange und der beweglichen
Aufspannplatte angeordnet ist.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen der wenigstens einen Druckstange und der Auswerferträgerplatte, falls die Auswerferplatte vorhanden ist, wenigstens ein Druckkissen
angeordnet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass zwischen der Auswerferträgerplatte, falls vorhanden, und der beweglichen
Aufspannplatte wenigstens ein Druckkissen angeordnet ist.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Schließeinheit eine Kraftübertragungseinheit aufweist, welche zwischen der Druckstange und der beweglichen Aufspannplatte angeordnet ist, sodass die Kraft von der Druckstange mittels der Kraftübertragungseinheit bis zur beweglichen Aufspannplatte
übertragen wird.
Die Kraftübertragungseinheit kann aus verschiedenen Komponenten bestehen, welche in ihrer Gesamtheit eine vorteilhafte Wirkung bezüglich der Plattenparallelität und/oder der
Schließkraftbeaufschlagung erzielen.
Die Kraftübertragungseinheit ist bevorzugt so ausgebildet, dass sich zumindest ein Teil und/oder Element der Kraftübertragungseinheit bei der Schließkraftbeaufschlagung verformt und/oder verkippt, sodass es sich günstig auf die Plattenparallelität auswirkt und/oder diese erreicht wird
und/oder diese erhalten bleibt.
Weiters ist die Kraftübertragungseinheit bevorzugt so ausgebildet, dass die Eilhubbewegung und/oder der Krafthub und/oder die Schließkraftbeaufschlagung optimierbar ist. Das heißt beispielsweise, dass die Kraftübertragungseinheit so ausgeführt ist, dass Reibungsverluste geringgehalten und/oder die Zykluszeiten kurzgehalten und/oder die
Schließkraftbeaufschlagung gleichmäßig erfolgen kann.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kraftübertragungseinheit wenigstens eine Kolbenstange und/oder wenigstens einen Stab
und/oder wenigstens ein Festkörpergelenk umfasst.
Komponenten der Kraftübertragungseinheit sind beispielsweise (Festkörper-)Gelenke wie z.B. Flex-Link- und/oder Force-DividerElemente, (Festkörper-) Federn, Stäbe, welche so ausgebildet sind, dass sie je nach definierter Wirkungsweise auf Zug und/oder Druck und/oder Biegung und/oder Torsion beanspruchbar
sind.
Die Steifigkeit bzw. Flexibilität einer Kraftübertragungseinheit ist beispielsweise mittels der Längen, Querschnitte, Geometrien, der Materialeigenschaften etc. der Teilelemente, wie der Stäbe
und/oder der (Festkörper-)Gelenke anpassbar.
Eine derartige Kraftübertragungseinheit kann bei einer erfindungsgemäßen Schließeinheit mit dem wenigstens einen Druckkissen als eine hydraulisch aktivierte Kraftübertragungseinheit mit einer Plattenkipp-
Kompensationswirkung verstanden werden. Es ist auch möglich, durch ein Verkippen der Kolbenstange des
wenigstens einen Druckkissens Einfluss auf die
Schließkraftverteilung zu nehmen.
Weiters kann durch das Verkippen der Kolbenstange des wenigstens einen Druckkissens Einfluss auf die Kraftübertragungseinheit genommen werden, welche wiederum Einfluss auf die
Schließkraftverteilung hat.
Die Auswerferträgerplatte kann als eine Stützplatte für die wenigstens eine Kraftübertragungseinheit und/oder das wenigstens
eine Druckkissen fungieren.
Mögliche Varianten der Anordnung des wenigstens einen Druckkissens in Maschinenlängsrichtung, insbesondere in Kombination mit wenigstens einer Kraftübertragungseinheit und/oder Auswerferträgerplatte, sind beispielsweise die Anordnung von wenigstens einem Druckkissen
- vor und/oder nach einer Auswerferträgerplatte und/oder
- vor und/oder nach einer Kraftübertragungseinheit und/oder
- vor der beweglichen Aufspannplatte.
Es ist generell auch denkbar, dass das wenigstens ein Druckkissen hinter der festen Aufspannplatte, beispielsweise zwischen der festen Aufspannplatte und dem Maschinenrahmen,
angeordnet ist.
Mögliche Varianten der Anordnung des wenigstens einen Druckkissens in Relation zur beweglichen Aufspannplatte sind beispielsweise die Anordnung von - einem zentralen Druckkissen und/oder —- zwei in jeweils einer Hälfte der beweglichen Aufspannplatte angeordneten Druckkissen, welche auf einer horizontalen und/oder vertikalen Verbindungslinie liegen, und/oder - vier als Rechteck angeordnete Druckkissen, wobei das Rechteck um einen Winkel, insbesondere um einen Winkel von
45°, verdreht sein kann.
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Die Druckkissen besitzen vorzugsweise kreisförmige oder
ringförmige Druckprofile.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die feste Aufspannplatte und/oder die bewegliche Aufspannplatte und/oder wenigstens eine Werkzeugaufspannplatte in einem Fluidbett gelagert ist oder
sind.
Die Lagerung der festen Aufspannplatte und/oder der beweglichen Aufspannplatte und/oder wenigstens eine Werkzeugaufspannplatte in einem Fluidbett dient günstigerweise dazu, das Plattenkippen zu vermeiden und/oder zu kompensieren und/oder um
Plattenparallelität zu erreichen und/oder zu erhalten.
Ein Fluidbett ist als eine Lagerung in der Form einer schalenförmigen Aussparung der festen Aufspannplatte oder beweglichen Aufspannplatte zu verstehen, wobei das Fluidbett sich über den Großteil einer Seitenfläche der festen Aufspannplatte oder beweglichen Aufspannplatte erstreckt und
eine Werkzeugaufspannplatte etwa halbseitig umschließt.
Das heißt, die Schließkraftbeaufschlagung auf das Formwerkzeug erfolgt vorzugsweise nicht direkt über die feste und/oder bewegliche Aufspannplatte, sondern über wenigstens ein in der festen und/oder beweglichen Aufspannplatte gelagerte
Werkzeugaufspannplatte.
Das Fluidbett umfasst vorzugsweise eine Dichtung zwischen dem Rand der Aussparung in der festen oder beweglichen Aufspannplatte und der Werkzeugaufspannplatte, und ein Fluid, welches sich im Zwischenraum zwischen der schalenförmigen Aussparung der festen und/oder beweglichen Aufspannplatte und
der Werkzeugaufspannplatte befindet.
Ein Fluidbett bewirkt günstigerweise eine gleichmäßige hydrostatische Druckverteilung auf die feste Aufspannplatte und/oder bewegliche Aufspannplatte und die darin gelagerte
wenigstens eine Werkzeugaufspannplatte.
Das Fluid bzw. die Eigenschaften des Fluids, wie z.B. die Viskosität, kann den Anforderungen entsprechend angepasst
und/oder optimiert werden.
Das Fluid kann beispielsweise Wasser, Hydrauliköl oder eine
andere Flüssigkeit sein.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die feste Aufspannplatte und/oder die bewegliche Aufspannplatte und/oder die Werkzeugaufspannplatte bei einer Lagerung einer Werkzeugaufspannplatte in einem Fluidbett bewegungsgeführt und/oder punktuell gelagert ist, sodass kein unwillkürliches und/oder ungewolltes Kippen der festen Aufspannplatte und/oder der beweglichen Aufspannplatte und/oder der
Werkzeugaufspannplatte auftreten kann.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das Fluidbett und die feste Aufspannplatte und/oder die bewegliche Aufspannplatte und/oder die wenigstens eine Werkzeugaufspannplatte so, insbesondere mittels eines Vorsprungs an der Werkzeugaufspannplatte, ausgeführt sind, dass sie gemeinsam die Funktion eines,
insbesondere doppelt-wirkenden, Hydraulikzylinders aufweisen.
So kann die Werkzeugaufspannplatte und die feste Aufspannplatte und/oder die Werkzeugaufspannplatte und die bewegliche Aufspannplatte in Kombination jeweils als eine Art
Hydraulikzylinder angesehen werden.
Dabei kann man sich die Werkzeugaufspannplatte als eine Art Kolbenstange, wenn diese denn derartig ausgebildet ist, und die feste Aufspannplatte und/oder die bewegliche Aufspannplatte mit der Aussparung des Fluidbetts als Zylinderrohr, und das Fluid des Fluidbetts als Hydraulikfluid vorstellen.
Es ist auch denkbar, dass ein Fluidbett als Alternative zu einem Druckkissen eingesetzt wird. Das heißt, ein Fluidbett kann die
Funktion eines Druckkissens übernehmen, d.h. dieses ersetzen.
Das bedeutet, dass die feste Aufspannplatte und/oder die bewegliche Aufspannplatte sowohl jeweils mit wenigstens einem Druckkissen aktuierbar sind als auch jeweils in einem Fluidbett
lagerbar sind.
Es ist auch möglich, dass das wenigstens eine Druckkissen und/oder wenigstens ein Fluidbett jeweils zwischen der Druckstange und der festen Aufspannplatte und/oder dem
Maschinenrahmen anordenbar sind.
Es sind aber auch andere Vorrichtungen denkbar, welche die feste Aufspannplatte und/oder die bewegliche Aufspannplatte und/oder die wenigstens eine Werkzeugsaufspannplatte führen, sodass die Plattenparallelität möglichst erhalten bleibt oder verbessert
wird. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Schließeinheit wenigstens einen Eilhubantrieb zum Durchführen einer Eilhubbewegung
aufweist.
Eilhubantriebe können z.B. elektromechanische oder hydraulische
Antriebe sein, hydraulische Antriebe Eilhubzylinder aufweisen.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Schließeinheit eine Messeinheit zum Erfassen von Daten umfasst, wobei die Messeinheit zumindest dafür ausgebildet ist, Daten betreffend der Schließkraftbeaufschlagung und/oder der Parallelität der festen Aufspannplatte und der beweglichen Aufspannplatte zu
erfassen.
Daten betreffend die Plattenparallelität sind beispielsweise ein Neigungswinkel der festen Aufspannplatte und/oder der beweglichen Aufspannplatte und/oder ein relativer Winkel zwischen der festen Aufspannplatte und der beweglichen
Aufspannplatte.
Daten betreffend die Schließkraftbeaufschlagung sind beispielsweise Druckverteilungen und/oder Druck- und/oder Zugkräfte an bestimmten Positionen an bestimmten Bauteilen der Schließeinheit und/oder angrenzender Bauteile, z.B. am
Formwerkzeug.
Von der Messeinheit erfasste Daten können auch Daten die Umgebung betreffend, wie z.B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit etc., und oder die Schließeinheit betreffend, wie z.B. Dehnungen und/oder Verformungen von bestimmten Bauteilen der
Schließeinheit und/oder angrenzender Bauteile sein.
Die erfassten Daten können direkt und/oder für die Ableitung
weiterer Daten verwendet werden.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Schließeinheit eine Steuer- oder Regeleinheit zum Steuern oder Regeln der Schließeinheit, insbesondere des wenigstens einen Druckkissens, vorzugsweise basierend auf Daten betreffend der Schließkraftbeaufschlagung und/oder der Parallelität der festen Aufspannplatte und der beweglichen Aufspannplatte, umfasst.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das wenigstens eine Druckkissen wenigstens zwei Druckkissen ist und die Steuer- oder Regeleinheit dazu ausgebildet ist, ein erstes und ein zweites der wenigstens zwei Druckkissen abhängig voneinander, und vorzugsweise auch unabhängig voneinander, zu steuern oder zu
regeln.
Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen mit mehr als einem Druckkissen zwischen der Druckstange und der beweglichen Aufspannplatte und/oder der festen Aufspannplatte, ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die wenigstens zwei Druckkissen
einzeln steuerbar oder regelbar sind.
Eine einzelne Steuerung oder Regelung bedeutet, dass es möglich ist, die Kraftbeaufschlagung jedes einzelnen Druckkissens separat in Bezug auf die Dauer des Kraftaufbaus und/oder die Dauer der Kraftbeaufschlagung und/oder die Größe der relativen und/oder absoluten Kraft und/oder die Zeitpunkte des Beginns und
des Endes der Kraftbeaufschlagung zu steuern oder zu regeln.
Die Steuerung oder Regelung mehrerer Druckkissen kann getrennt und/oder gekoppelt und/oder synchron und/oder asynchron
erfolgen.
Eine getrennte Steuerung oder Regelung heißt, dass die Funktion eines Druckkissen die Funktion wenigstens einen zweiten Druckkissens nicht beeinflusst, wohingegen sich bei einer gekoppelten Steuerung oder Regelung die Funktionen der
Druckkissen gegenseitig beeinflussen. Das heißt, in anderen Worten, dass mehrere Druckkissen ohne
Anhängigkeit oder in Abhängigkeit voneinander gesteuert oder
geregelt werden können.
Unter einer synchronen Steuerung oder Regelung mehrerer Druckkissen ist zu verstehen, dass die Startzeitpunkte und die Endzeitpunkte des Schließkraftaufbaus und/oder der Schließkraftbeaufschlagung der einzelnen Druckkissen ident sind, wohingegen jene Zeitpunkte bei einer asynchronen zumindest teilweise unterschiedlich zwischen den einzelnen Druckkissen
sind.
Die Steuerung oder Regelung kann voreingestellt sein und/oder
mittels L1ive-Feedback erfolgen.
Hierzu können verschiedenste Prozessmodelle und/oder Optimierungsmethoden, beispielsweise durch die Anwendung
intelligenter Algorithmen, oder dergleichen verwendet werden.
Bevorzugt befindet sich am Ende der Druckstange, wie beispielsweise am dem wenigstens einen Druckkissen gegenüberliegenden Ende, wenigstens eine Verriegelungsvorrichtung, die den Antrieb, insbesondere zur
Schließkraftbeaufschlagung, verriegelt.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Schließeinheit mit einem Eilhubantrieb, vorzugsweise mit einem
Eilhubzylinder, verwendet wird.
Die Verriegelungsvorrichtung ist bevorzugt entkoppelt vom wenigstens einen Druckkissen und/oder vom wenigstens einen
Eilhubantrieb ausgeführt.
Das Druckkissen bewegt sich günstigerweise im Wesentlichen mit der beweglichen Aufspannplatte und/oder der Auswerferträgerplatte mit, d.h. es ist also kein am
Maschinenrahmen statisch angeordnetes Bauteil.
Es ist aber auch denkbar, die Erfindung mit einem Antrieb mit einem mechanischen Schließmechanismus, wie z.B. einem Kniehebelmechanismus, oder einem anderen Schließmechanismus zu
verwenden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei
zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schließeinheit,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schließeinheit,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schließeinheit,
Fig. 4 Beispiele möglicher Anordnungen von Druckkissen an
einer Aufspannplatte,
Fig. 5 a-b ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schließeinheit,
Fig. 6 zwei Ausführungsbeispiele einer Fluidlagerung einer Aufspannplatte und
Fig. 7 eine Formgebungsmaschine mit einer Schließeinheit.
Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein erstes
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen holmlosen
Schließeinheit 1 für eine Formgebungsmaschine 16, umfassend
- einen Maschinenrahmen 2, welcher zur Aufnahme von Schließkräften ausgebildet ist, und
— eine stationär zum Maschinenrahmen 2 angeordnete feste Aufspannplatte 3, und
— eine relativ zum Maschinenrahmen 2 bewegbare bewegliche
Aufspannplatte 4, und
17737
- wenigstens eine, vorzugsweise im Wesentlichen zentral bezüglich der beweglichen Aufspannplatte 4 angeordnete, Druckstange 5,
wobei zwischen der Druckstange 5 und der beweglichen
Aufspannplatte 4 wenigstens ein Druckkissen 6 angeordnet ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das der beweglichen Aufspannplatte 4 zugewandte Ende der Druckstange 5 gleichzeitig die Kolbenstange 10 des wenigstens einen Druckkissens 6, wobei genau ein Druckkissen 6 im Wesentlichen zentral bezüglich der
beweglichen Aufspannplatte 4 angeordnet ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt, kann daher das Ende der Druckstange 5 entsprechend einer Kolbenstange 10 einen Kolbenboden 11
aufweisen.
Dieses Ausführungsbeispiel weist zwischen der wenigstens einen Druckstange 5 und der beweglichen Aufspannplatte 4 eine bewegbare bewegliche Auswerferträgerplatte 7 auf, wobei zwischen der Auswerferträgerplatte 7 und der Druckstange 5 wenigstens ein
Druckkissen 6 angeordnet ist.
Wie es bevorzugt vorgesehen ist, zeigt die Fig. 1 wenigstens eine zwischen der wenigstens einen Druckstange 5 und der beweglichen Aufspannplatte 4 angeordnete
Kraftübertragungseinheit 8. Besonders bevorzugt umfasst die Kraftübertragungseinheit 8 wenigstens eine Kolbenstange 10 und/oder einen Stab und/oder ein
Festkörpergelenk.
Die Kraftübertagungseinheit 8 kann im Allgemeinen eine
Kombination verschiedenster kraftübertragender Elemente mit
verschiedensten Anordnungen zueinander und in Relation zu
anderen Bauteilen der Schließeinheit umfassen.
Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt also die Krafteinleitung durch das Druckkissen 6 direkt in die Auswerferträgerplatte 7, von wo sie mittels der Kraftübertragungseinheit 8 an die bewegliche Aufspannplatte 4
weitergegeben wird.
An dem der beweglichen Aufspannplatte 4 gegenüberliegenden Ende
der Druckstange 5 kann sich eine Verriegelungseinheit befinden.
Des Weiteren ist in der Fig. 1 eine Auswerfervorrichtung 17 gezeigt, welche einen Auswerferbolzen 18, Auswerferplatten 19 und Auswerfer 20 umfasst und dazu dient, ein Formteil
auszuwerfen.
Bei diesem und allen folgenden Ausführungsbeispielen befindet sich das wenigstens eine Druckkissen 6 im beweglichen Teil der
Schließeinheit 1.
Bei der folgenden Beschreibung weiterer Ausführungsbeispiele wird zur Vermeidung von Wiederholungen vorrangig auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel eingegangen. Ansonsten gilt die obige Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels soweit anwendbar auch für die nachfolgend
noch beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein zweites
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schließeinheit 1.
Dieses Ausführungsbeispiel weist zwischen der wenigstens einen
Druckstange 5 und der beweglichen Aufspannplatte 4 eine
bewegbare bewegliche Auswerferträgerplatte 7 auf, wobei zwischen
der Auswerferträgerplatte 7 und der beweglichen Aufspannplatte 4
wenigstens ein Druckkissen 6 angeordnet ist.
Hier sind für eine bevorzugt symmetrische Schließkraftbeaufschlagung vorzugsweise zwei Druckkissen 6, insbesondere im Wesentlichen zu beiden Seiten der Kraftübertragungseinheit 8, an der Auswerferträgerplatte 7
angeordnet.
Es können aber auch mehrere Druckkissen 6 zwischen der Auswerferträgerplatte 7 und der beweglichen Aufspannplatte 4,
günstigerweise zumindest einfach-symmetrisch, angeordnet sein.
Auch dieses Ausführungsbeispiel umfasst eine Auswerfervorrichtung 17, wobei in dieser Figur der gesamte
Auswerferbolzen 18 gezeigt ist.
Die relativ lange wenigstens eine Kolbenstange 10 des wenigstens einen Druckkissens 6 dieses Ausführungsbeispiels kann als
Teilelement der Kraftübertragungseinheit 8 verstanden werden.
Als weiteres Teilelement der Kraftübertragungseinheit 8 befindet sich günstigerweise an der beweglichen Aufspannplatte 4 zugewandten Ende der Kolbenstange 10 eine Art
Kraftverteilungsplatte.
Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schließeinheit 1, welches zum Großteil dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 2
gleicht.
Der Unterschied dieses Ausführungsbeispiels zum zweiten
Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Kolbenstange 10 des
wenigstens einen Druckkissens 6 kürzer ausgeführt ist und ein
weiterer Stab im Anschluss an die Kolbenstange 10 angeordnet
ist.
Dieser weitere Stab kann als Teilelement der
Kraftübertragungseinheit 8 angesehen werden.
Mit einer derartigen Kombination aus Kolbenstange 10 und Stab bzw. Kraftübertragungselement ist es beispielsweise möglich, die Steifigkeiten und/oder das Verformungsverhalten der Kraftübertragungseinheit 8 anzupassen, und folglich auf das Kippverhalten der beweglichen Aufspannplatte 4 Einfluss zu
nehmen.
Die Fig. 4 zeigt sechs Ansichten von Beispielen möglicher und bevorzugter Anordnungen von Druckkissen 6 an einer festen
Aufspannplatte 3 und/oder beweglichen Aufspannplatte 4.
Wie in Fig. 4 ersichtlich, ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass das wenigstens eine Druckkissen 6 im Wesentlichen symmetrisch, vorzugsweise doppelt-symmetrisch, an der Aufspannplatte angeordnet ist, sodass eine möglichst
symmetrische Schließkraftbeaufschlagung erzielt wird.
Vorzugsweise besitzt das wenigstens eine Druckkissen 6 eine kreisrunde oder ringförmige Form. Es sind aber auch andere
Formen, z.B. rechteckige Formen, möglich.
Das erste Beispiel links oben in der Fig. 4, welches ein zentral angeordnetes Druckkissen 6 aufweist, kann beispielsweise dem ersten, in der Fig. 1 gezeigten, Ausführungsbeispiel
entsprechen.
Das letzte Beispiel rechts unten in der Fig. 4, welches zwei
symmetrisch angeordnete Druckkissen 6 aufweist, kann dem
zweiten, in der Fig. 2 gezeigten, Ausführungsbeispiel und/oder dem dritten, in der Fig. 3 gezeigten, Ausführungsbeispiel
entsprechen.
Durch einzelne Ansteuerung der Druckkissen 6 ist eine unterschiedliche, vorzugsweise optimierte, Krafteinleitung möglich, wodurch die Plattenparallelität und/oder die
Schließkraftverteilung geregelt werden können.
Die Fig. 5a zeigt eine perspektivische Teilansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schließeinheit 1, welches vier an der beweglichen Aufspannplatte 4 symmetrisch
angeordnete Druckkissen 6 aufweist.
Die Fig. 5b zeigt eine zu diesem Ausführungsbeispiel zugehörige Ansicht der Anordnung der Druckkissen 6 an der beweglichen Aufspannplatte 4. Im Gegensatz zu allen vorherigen Ausführungsbeispiel weist dieses Ausführungsbeispiel keine
Auswerferträgerplatte 7 auf.
Dieses Ausführungsbeispiel weist wenigstens einen Eilhubantrieb 14 zum Durchführen einer Eilhubbewegung auf. Der Eilhubantrieb 14 ist vorzugsweise hydraulisch mit einem Eilhubzylinder angetrieben, kann aber auch elektromechanisch mittels eines
Spindelantriebs angetrieben sein. Die Kraftübertragungseinheit 8 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus Druckstäben. Es sind
aber auch andere Kraftübertragungselemente denkbar.
Die Eilhubantriebe 14 sind günstigerweise verschieden von den
Hydraulikzylindern der Druckkissen 6.
Dieses Ausführungsbeispiel weist eine Abstützplatte 15 zumindest am antriebsseitigen Ende des Maschinenrahmens 2 auf, an welchem sich die Antriebe, insbesondere die Eilhubantriebe 14 und/oder
die Druckkissen 6, abstützen können.
Besonders bevorzugt weist die Schließeinheit 1 eine Steuer- oder Regeleinheit zum Steuern oder Regeln der Schließeinheit 1 auf,
welche in den Figuren Jedoch nicht dargestellt ist.
Wenn mehr als ein Druckkissen 6 vorhanden ist, wie es z.B. beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 der Fall ist, ist die Steueroder Regeleinheit vorzugsweise dazu ausgebildet, die Druckkissen 6 abhängig voneinander, und vorzugsweise auch unabhängig
voneinander, zu steuern oder zu regeln.
Die Fig. 6 zeigt Schnitte zweier Ausführungsbeispiele einer Fluidlagerung von Aufspannplatten bzw. Werkzeugaufspannplatten 13, wobei innerhalb der festen Aufspannplatte 3 und/oder der beweglichen Aufspannplatte 4 jeweils wenigstens eine
Werkzeugaufspannplatte 13 in einem Fluidbett 9 gelagert ist.
Das Fluidbett 9 kann als ein Ersatz für wenigstens ein
Druckkissen 6 betrachtet werden.
Angemerkt sei, dass sich bei diesen Schnitten das nicht dargestellte Formwerkzeug jeweils auf der rechten Seite
befindet.
Besonders bevorzugt ist die feste Aufspannplatte 3 und/oder die bewegliche Aufspannplatte 4 und/oder die Werkzeugaufspannplatte 13, vorzugsweise inklusive dem Formwerkzeug, bewegungsgeführt, sodass kein unwillkürliches und/oder ungewolltes Verkippen
stattfinden kann.
Beim rechten Ausführungsbeispiel weist die Werkzeugaufspannplatte 13 günstigerweise einen Vorsprung 12 entlang ihrem Rand auf, sodass die feste Aufspannplatte 3 oder die bewegliche Aufspannplatte 4 und die Werkzeugaufspannplatte 13 gemeinsam die Funktion eines, insbesondere doppelt-wirkenden,
Hydraulikzylinders aufweisen.
Es ist aber auch möglich, dass die feste Aufspannplatte 3 und/oder die bewegliche Aufspannplatte 4 und/oder die wenigstens eine Werkzeugaufspannplatte 13 auf eine andere Art, beispielsweise mittels wenigstens eines Führungsstabes und/oder
einer Führung, bewegungsgeführt ist.
Es kann auch sein, dass das Formwerkzeug selbst bewegungsgeführt
ist.
Die Fig. 7 zeigt eine Formgebungsmaschine 16 mit dem bereits in Fig. 5 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel einer Schließeinheit 1, welche vier an der beweglichen Aufspannplatte
4 symmetrisch angeordnete Druckkissen 6 aufweist.
In dieser Figur ist auch die feste Aufspannplatte 3 der
Schließeinheit 1 gezeigt.
Außerdem ist ein Einspritzaggregat 21 der Formgebungsmaschine 16
dargestellt.
Besonders bevorzugt weist die Schließeinheit 1 und/oder Formgebungsmaschine 16 wenigstens eine Messeinheit zum Erfassen von Daten auf, wobei die Messeinheit in den Figuren jedoch nicht
dargestellt ist.
Die Messeinheit ist bevorzugt zumindest dafür ausgebildet, Daten
betreffend die Schließkraftbeaufschlagung und/oder die
Parallelität der festen Aufspannplatte 3 und der beweglichen
Aufspannplatte 4 zu erfassen.
Bezugszeichenliste:
1 Erfindungsgemäße Schließeinheit 2 Maschinenrahmen
3 Feste Aufspannplatte
4 Bewegliche Aufspannplatte
5 Druckstange
6 Druckkissen
7 Auswerferträgerplatte
8 Kraftübertragungseinheit
9 Fluidbett
10 Kolbenstange
11 Kolbenboden
12 Vorsprung
13 Werkzeugaufspannplatte 14 Eilhubantrieb
15 Abstützplatte
16 Formgebungsmaschine 17 Auswerfervorrichtung 18 Auswerferbolzen
19 Auswerferplatten
20 Auswerfer
21 Einspritzaggregat
Innsbruck, am 9. Februar 2023

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Holmlose Schließeinheit (1) für eine Formgebungsmaschine
    (16), umfassend
    - einen Maschinenrahmen (2), welcher zur Aufnahme von Schließkräften ausgebildet ist, und
    —- eine stationär zum Maschinenrahmen (2) angeordnete feste Aufspannplatte (3), und
    —- eine relativ zum Maschinenrahmen (2) bewegbare bewegliche Aufspannplatte (4), und
    - wenigstens eine, vorzugsweise im Wesentlichen zentral bezüglich der beweglichen Aufspannplatte (4) angeordnete, Druckstange (5),
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckstange (5) und
    der beweglichen Aufspannplatte (4) wenigstens ein Druckkissen
    (6) angeordnet ist.
    Schließeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der wenigstens einen Druckstange (5) und der beweglichen Aufspannplatte (4) eine bewegbare bewegliche
    Auswerferträgerplatte (7) angeordnet ist.
    Schließeinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der wenigstens einen Druckstange (5) und der Auswerferträgerplatte (7) wenigstens ein Druckkissen (6)
    angeordnet ist.
    Schließeinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Auswerferträgerplatte (7) und der beweglichen Aufspannplatte (4) wenigstens ein Druckkissen (6)
    angeordnet ist.
    Schließeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der wenigstens einen
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    2 092376 38/36
    Druckstange (5) und der beweglichen Aufspannplatte (4)
    wenigstens eine Kraftübertragungseinheit (8) angeordnet ist.
    Schließeinheit (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinheit (8) wenigstens eine Kolbenstange (10) und/oder einen Stab und/oder ein
    Festkörpergelenk umfasst.
    Schließeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der festen Aufspannplatte (3) und/oder der beweglichen Aufspannplatte (4) wenigstens eine Werkzeugaufspannplatte (13) in einem
    Fluidbett (9) gelagert ist.
    Schließeinheit (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Aufspannplatte (3) und/oder die bewegliche
    Aufspannplatte (4) und/oder die Werkzeugaufspannplatte (13) bei einer Lagerung der Werkzeugaufspannplatte (13) in einem
    Fluidbett (9) bewegungsgeführt ist.
    Schließeinheit (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidbett (9) und die feste Aufspannplatte (3) und/oder die bewegliche Aufspannplatte (4) und/oder die wenigstens eine Werkzeugaufspannplatte (13) so, insbesondere mittels eines Vorsprungs (12) an der Werkzeugaufspannplatte (13), ausgeführt sind, dass sie gemeinsam die Funktion eines, insbesondere doppelt-wirkenden,
    Hydraulikzylinders aufweisen.
    Schließeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließeinheit (1) wenigstens einen, vorzugsweise hydraulisch und/oder elektromechanisch angetriebenen, Eilhubantrieb (14) zum
    Durchführen einer Eilhubbewegung aufweist.
    12.
    13.
    14.
    3 092376 38/36
    Schließeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließeinheit (1) eine Messeinheit zum Erfassen von Daten umfasst, wobei die Messeinheit zumindest dafür ausgebildet ist, Daten betreffend der Schließkraftbeaufschlagung und/oder der Parallelität der festen Aufspannplatte (3) und der beweglichen Aufspannplatte
    (4) zu erfassen.
    Schließeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließeinheit (1) eine Steuer- oder Regeleinheit zum Steuern oder Regeln der Schließeinheit (1), insbesondere auf Daten betreffend der Schließkraftbeaufschlagung und/oder der Parallelität der festen Aufspannplatte (3) und der beweglichen Aufspannplatte
    (4) basierend, umfasst.
    Schließeinheit (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Druckkissen (6) wenigstens zwei Druckkissen (6) ist und die Steuer- oder Regeleinheit dazu ausgebildet ist, ein erstes und ein zweites der wenigstens zwei Druckkissen (6) abhängig voneinander, und/oder vorzugsweise auch unabhängig voneinander, zu steuern oder zu
    regeln.
    Formgebungsmaschine (16), insbesondere umfassend einen im Wesentlichen C-förmigen Maschinenrahmen (2), mit einer
    Schließeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
    Innsbruck, am 9. Februar 2023
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