Formschliessvorrichtung
Bei Druckguss- oder Spritzgussmaschinen besteht im allgemeinen die Form aus zwei Teilen. Der eine davon ist auf einem festen Formträger und der andere auf einem beweglichen Formträger befestigt.
Der feste Formträger ist mit einem Querhaupt fest verbunden, welches den Mechanismus für die Bewegung des beweglichen Formträgers und die Erzeugung der Schliesskraft trägt. Um das Werkstück aus der Form wegnehmen zu können, ist ein grosser Weg des beweglichen Formträgers nötig. Anderseits braucht man eine sehr grosse Schliesskraft, um dem Giessdruck zu widerstehen.
Man hat bis heute zahlreiche Systeme für die Erzeugung der Schliesskraft verwendet, die aber alle gewisse Nachteile aufweisen. Bei rein hydraulischen Mechanismen für die Erzeugung der Schliesskraft braucht man einen Kolben grossen Durchmessers, was in Anbetracht des grossen Weges ein grosses Druckflüssigkeitsvolumen bedingt und eine langsame Arbeitsweise verursacht. Dazu kommen fast unvermeidlich Lufteinschlüsse in der Druckflüssigkeit und der Verschluss wird sehr elastisch und für die Gegendruckstösse beim Giessen empfindlich.
Die mechanische Verriegelung hat den Nachteil, dass der Mechanismus wegen Wärmeausdehnung einreguliert werden muss, z. B. beim Anfahren oder bei jedem Betriebsunterbruch. Im übrigen hat man keine Kontrolle über die tatsächliche Schliesskraft. Um diese Regulierung zu vermeiden, hat man einen Keilmechanismus ausgeführt. Der bewegliche Formträger wird durch einen Kolben kleineren Durchmessers bewegt und am Ende der Schliessbewegung werden die Keile zur Erzeugung der Schliesskraft zwischen dem beweglichen Formträger und besonderen an den Säulen angebrachten Flächen eingedrückt. Um die Keile ausziehen zu können, muss man ihnen aber einen Winkel geben, der so gross ist, dass zu ihrer Betätigung keine übermässig grossen Kräfte nötig sind. Die Keile müssen unter dem Einfluss der vollen Schliesskraft bewegt werden, was aber eine grosse Reibung und einen schlechten Wirkungsgrad verursacht.
Die Abnützung ist ebenfalls beträchtlich.
Die Erfindung will diese Nachteile vermeiden.
Sie betrifft eine Formschliessvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der bewegliche Formträger einen Vorderteil und einen Hinterteil aufweist, zwischen welchen sich ein Raum befindet, in welchen Druckflüssigkeit eingelassen werden kann, wobei zur Abstützung des Hinterteils des beweglichen Formträgers gegen das Querhaupt mechanische Elemente vorhanden sind und wobei zur Verriegelung mindestens ein Keil zwischen dem Hinterteil und dem Vorderteil des beweglichen Formträgers vorhanden ist.
Die Zeichnung zeigt schematisch vier bevorzugte Ausführungsformen einer Formschliessvorrichtung nach der Erfindung am Beispiel einer Druckgussmaschine. Die Fig. 1 ist eine Seitenansicht der Maschine bei geschlossener Form. Die Fig. 2 zeigt deren Grundriss. Die Fig. 3 ist ein horizontaler Schnitt entlang der Ebene A-A der Fig. 1 bei geschlossener Form, und die Fig. 4 ist die Hälfte des gleichen Schnittes bei geöffneter Form. Die Fig. 5 ist eine Ansicht in Richtung B der Fig. 1 und zeigt den Hinterteil des beweglichen Formträgers mit den Keilen. Die Fig. 6 zeigt eine Variante, und zwar im axialen Schnitt durch den beweglichen Formträger mit Keilen innerhalb des Druckraumes. Die Fig. 7 ist eine Ansicht in Richtung C der Fig. 6 und zeigt den Hinterteil mit den Keilen. Der Vorderteil ist weggelassen. Die Fig. 8 zeigt eine weitere Variante.
Es ist ein axialer Schnitt durch den beweglichen Formträger, bei welchem der Keil als Gewindering ausgeführt ist. Die Fig. 9 zeigt eine Ansicht in Richtung D der Fig. 8, und zwar stellt sie den Hinterteil mit dem Gewindering dar. Der Vorderteil ist weggelassen. Die Fig. 10 zeigt eine weitere Variante, bei welcher der Gewindering innerhalb des Druckraumes angeordnet ist. Es ist ein axialer Schnitt. Die Fig. 11 ist eine Seitenansicht in Richtung E der Fig. 10 und zeigt den Hinterteil mit dem Gewindering. Der Vorderteil ist weggelassen.
Die Formhälfte 1 ist am festen Formträger 2 befestigt und die Formhälfte 3 am Vorderteil 4 des beweglichen Formträgers. Der feste Formträger 2 ist mit dem Querhaupt 5 durch vier Rundstangen verbunden, die auch als Führungen für den Vorderteil 4 und den Hinterteil 7 des beweglichen Formträgers dienen. Zwischen den Formhälften 1 und 3 befindet sich ein Raum für das Gussstück 8. Am festen Formträger 2 ist die Giessbüchse 9 befestigt, die eine in die Formhälfte 1 bis zum Raum für das Gussstück 8 verlängerte Bohrung 10 aufweist. In dieser Bohrung 10 befindet sich der Schusskolben 11, der durch einen nicht dargestellten Mechanismus betätigt wird.
Das flüssige Metall wird in die Bohrung 10 durch die Giessöffnung 12 gegossen.
Am Vorderteil 4 des beweglichen Formträgers ist ein Kolben 15 grösseren Durchmessers angebracht, der mit einem entsprechenden Zylinder 16 im Hinterteil 7 dieses beweglichen Formträgers einen Druckraum 17 bildet, in welchen Druckflüssigkeit durch eine Leitung 18 eingelassen werden kann, so dass Vorderteil 4 und Hinterteil 7 durch diese Druckflüssigkeit auseinandergedrückt werden. Zwischen Vorderteil 4 und Hinterteil 7 befinden sich auch Keile 19, von welchen jeder durch einen doppeltwirkenden Kolben 20 betätigt wird. Der Kolben 20 befindet sich in einem Zylinder 21, der am Hinterteil 7 befestigt ist. Wenn die Druckflüssigkeit durch die Leitung 23 in den Zylinder 21 kommt, wird der Keil 19 betätigt und Vorderteil 4 und Hinterteil 7 werden auseinanderbewegt.
Wenn die Flüssigkeit durch die Leitung 22 in den Zylinder 21 konunt, wird der Keil ausser Eingriff gebracht. Der Winkel der Keile 19 ist so klein gewählt, dass ein axialer Druck auf den Vorderteil 4 oder auf den Hinterteil 7 diese Keile nicht zur Bewegung bringen kann. Am Hinterteil 7 sind noch Anschlagbolzen 24 angeschraubt, die das Auseinandergehen des Vorderteils 4 und des Hinterteils 7 begrenzen.
Am Hinterteil 7 sind Lenker 25 angelenkt, die durch Laschen 26 mit einer Platte 27 verbunden sind, welche durch einen doppeltwirkenden Kolben 28 bewegt wird. Kolben 28 befindet sich in einem Zylinder 29, der am Querhaupt 5 befestigt ist. Sein Durchmesser ist viel kleiner als der des Kolbens 15.
Wenn die Druckflüssigkeit durch die Leitung 30 auf die Hinterseite des Kolbens 28 kommt, wird die Schliessbewegung ausgeführt, und wenn die Druckflüssigkeit durch die Leitung 31 auf die Vorderseite des Kolbens 28 konunt, wird die Öffnungsbewegung ausgeführt. Bei geöffneter Form ist die Lage der Lenker 25 einerseits durch die Führungsflächen 32 im Querhaupt 5 begrenzt, anderseits durch an den Lenkern 25 selbst angebrachte Nasen 33, die sich auf die Platte 27 stützen. Die Laschen 26 sind gegen die Achse der Maschine geneigt. Sie stossen die Lenker während der Schliessbewegung und ziehen sie während der Öffnungsbewegung. Im Querhaupt 5 sind Lager 34 angebracht, in welchen sich die Lenker 25 bei geschlossener Form abstützen. Diese Lager 34 sind Flächen, die beinahe oder ganz rechtwinklig zur Lenkerrichtung und Maschinenachse angeordnet sind.
Die Betätigung der Lenker 25 erfolgt also durch einen hydraulischen Zylinder mit Spreizmechanismus.
Die Maschine nach Fig. 1 bis 5 funktioniert wie folgt:
In Fig. 4 ist die Form geöffnet. Die Druckflüssigkeit kommt durch die Leitung 30 in den Zylinder 29 und verschiebt den Kolben 28 nach rechts. Die Leitung 31 auf der andern Seite des Kolbens ist auf Abfluss geschaltet. Bei seiner Bewegung stösst der Kolben 28 die Platte 27, die Laschen 26, die Lenker 25, den Hinterteil 7, den Vorderteil 4 des beweglichen Formträgers und die Formhälfte 3.
Der Kolben 28 muss nur die Reibung bei den ver- schiedenen Teilen überwinden und die notwendige Kraft ist relativ klein. Da der Durchmesser dieses Kolbens 28 klein gehalten werden kann, ist die Bewegung relativ rasch, ohne dass zuviel Druckflüssigkeit verwendet werden muss. Wenn die Lenker 25 am Ende der Führungsflächen 32 angelangt sind. werden sie dank der Neigung der Laschen 26 ausgespreizt, und sie kommen in die Lager 34. Durcll die Leitung 18 wird dann zur Erzeugung der Schliesskraft für die Form 1, 3 Druckflüssigkeit in den Druckraum 17 eingelassen. Der Kolben 15 hat einen grossen Durchmesser und kann eine bedeutende Schliesskraft erzeugen. Sein Weg ist aber klein, so dass es nicht notwendig ist, zuviel Druckflüssigkeit zu verwenden.
Dann kommt Druckflüssigkeit durch die Leitungen 23 in die Zylinder 21, deren andere Zuleitungen 22 auf Abfluss eingeschaltet werden. Die Kolben 20 ziehen die Keile 19 an (Fig. 5). Weil der Hinterteil 7 des beweglichen Formträgers durch mechanische Elemente, in diesem Fall die Lenker 25, gegen das Querhaupt 5 abgestützt ist und weil zwischen Hinterteil 7 und Vorderteil 4 mindestens ein Keil 19 zur Verriegelung vorhanden ist, kann der durch die Schliesskraft bedingte Kraftschluss ausschliesslich über mechanische Elemente erfolgen: Formhälfte 1, fester Formträger 2, Rundstangen 6, Querhaupt 5, Lenker 25, Hinterteil 7, Keile 19, Vorderteil 4 und Formhälfte 3. Dabei ist man von den temperaturbedingten Änderungen unabhängig, weil die Keile 19 diesen änderungen entsprechend mehr oder weniger weit bewegt werden. Die Kraft, mit welcher sie bewegt werden, kann konstant gehalten werden.
Die Notwendigkeit der Regulierung, wie sie bei den andern mechanischen Verriegelungssystemen besteht, fällt weg. Für die Betätigung der Keile 19 braucht man nur einen Bruchteil der Kraft, die notwendig wäre, wenn diese Keile allein die Schliesskraft erzeugen würden. Ein weiterer Vorteil ist, dass kein mechanisches Element unter dem Einfluss der vollen Schliesskraft zu bewegen ist. Dies wirkt sich auf den Wirkungsgrad und auf die Abnützung vorteilhaft aus.
Nach Verriegelung der Maschine wird das in die Bohrung 10 der Giessbüchse 9 gegossene flüssige Metall äusserst rasch durch den Schusskolben 11 in den Raum für das Gussstück 8 gestossen, woraus ein starker Druckstoss resultiert. Dank der mechanischen Verriegelung bleiben aber die Formhälften 1 und 3 fest aneinandergepresst. Nach Erstarrung des Gussstückes 8 wird im Druckraum 17 der Druck etwas gesteigert, so dass die Keile 19 durch die Kolben 20 teicht aus dem Eingriff genommen werden können.
Druckflüssigkeit tritt durch die Leitung 22 in den Zylinder 21 ein, dessen andere Leitung 23 auf Abfluss geschaltet wird. Die Kolben 20 verschieben die Keile 19. Wenn diese Keile 19 ausser Eingriff sind, wird die Leitung 18 auf Abfluss geschaltet, so dass im Druckraum 17 der Druck auf Null fällt. Alle mechanischen Elemente sind wieder entspannt und können jetzt ohne grossen Kraftaufwand betätigt werden.
Durch die Leitung 31 wird Druckflüssigkeit in den Zylinder 29 eingelassen, dessen zweite Leitung 30 auf Abfluss geschaltet wird. Der Kolben 28 bewegt sich nach links und zieht die Platte 27 und die Laschen 26 mit sich, welche die Lenker 25 zusammenschliessen, bis sie mit ihrer Nase 33 gegen die Platte 27 stossen. Dann ziehen die Lenker 25 den Hinterteil 7 nach links, so dass er vom Vorderteil 4 etwas weggerückt wird, der durch die Gussstückreibung zurückgehalten wird. Die Anschlagbolzen 24 begrenzen aber dieses Wegrücken, indem sie auf den Vorderteil 4 anschlagen und diesen mitnehmen.
Die Form 1, 3 wird dann geöffnet und das Gussstück wird auf bekannte Art von der Form einerseits durch den Schusskolben 11 anderseits durch nicht dargestellte, bekannte Ausstosselemente der Formhälfte 3 ausgestossen. Der Schusskolben 11 wird dann zurückgezogen und die Maschine geht in die Lage der Fig. 4 zurück.
Um die Übersicht nicht zu stören, sind die Rundstangen in den Zeichnungen der verschiedenen Varianten nicht gezeichnet worden. Die Teile der Vorrichtung nach Fig. 6 und 7 sind mit einem Index versehen. Die Teile der Vorrichtung nach Fig. 8 und 9 sind mit einem Index " versehen und die Teile nach Fig. 10 und 11 sind mit einem Index versehen. Gleiche Teile sind in den verschiedenen Varianten gleich numeriert.
Bei der Variante der Fig. 6 und 7 befinden sich die Keile 19'innerhalb des Druckraumes 17'. Sie stützen sich einerseits auf den Zylinderboden 35' des Hinterteils 7' und anderseits auf die angeschrägten Flächen 36', die am Boden des Kolbens 15' angebracht sind.
Bei der Variante der Fig. 8 und 9 ist am Kolben 15" ein Gewinde 40" angebracht. Die Rolle des Keils wird durch den Gewindering 41"übernommen, an welchem geschlitzte Laschen 42" angebracht sind.
Auf diese Laschen 42" wirkt ein Kolben 20" zum Verdrehen des Gewinderinges 41", der sich in der axialen Richtung auf den Hinterteil 7" stützt. Beim Verdrehen des Gewinderinges 42/' werden Vorderteil 4" und Hinterteil 7" mehr oder weniger auseinandergedrückt.
Bei der Variante der Fig. 10 und 11 befindet sich der Gewindering 41"' innerhalb des Druckraumes 17"'. Der Kolben 15"'ist mit einem Gewinde 40"'versehen, mit welchem der Gewindering 41"' zusammenwirkt. An diesem Gewindering 41"' sind geschlitzte Laschen 42"'angebracht, auf welchen ein Kolben 20"' wirkt. Der Gewindering 41"' stützt sich axial auf den Zylinderboden 43"' des Hinterteils 7"'. Bei seinem Verdrehen werden Vorderteil 4"' und Hinterteil 7"' mehr oder weniger auseinandergedrückt.
Die Erfindung ist nicht an die beschriebenen Details gebunden. Man könnte zum Beispiel die Keile 19 elektromagnetisch betätigen. Die beschriebene Formschliessvorrichtung lässt sich natürlich auch an andern Maschinen als an Spritz- und Druckgussmaschinen anwenden, z. B. an einer Presse zum Formen oder Tiefziehen von Blech mittels eines defor-mierbaren Stempels.