Vorrichtung zum Schliessen und Öffnen der Form von kunststoffverarbeitenden Maschinen, vornehmlich Spritzgussmaschinen
Es ist bekannt, dass bei druckinitteibetätigten Schliesseinrichtungen die Schliesskraft von der Quer schnittsfläche und detn spezifischen Druck des Druckmittels direkt abhängig ist. Dies bringt mit sich, dass bei erwünscht hohen Kräften einerseits die Quer schnittsfläche eines Druckmittels, z. B. eines Hydraulikzylinders und anderseits der spezifische Druck des Druckmediums gross sein müssen.
Da zur Erzeugung einer Klemm- oder Schliesskraft eine Längsbewegung des Kolbens im hydraulischen Zylinder unumgänglich notwendig ist, leuchtet es ein, dass die benötigte Menge des Druckmediums bei grössten Längsbewegungen und die zur Erzeugung eines entsprechend hohen Druckmediums benötigte Energie einen wesentlichen Faktor einer solchen Einrichtung darstellen.
Als ein Beispiel solcher Schliessvorrichtungen sei eine hydraulische Schliesseinheit einer Kunststoff Spritzgussmaschine erwähnt, bei der zwei Formteile mit grosser Kraft aneinander gepresst werden müssen, um einen einwandfreien Ablauf des Einspritzvorganges zu gewährleisten. Die hierbei aufzubringenden Schliesskräfte liegen dabei je nach Grösse der Maschine in einer Grössenordnung von 10 to bis 1000 to und mehr.
Wenn man dabei einmal in Betracht zieht, dass Hydraulikpumplen zur Zeit Druckmedien mit einem Druck bis zu etwa 350 atü nur unter grösstem Energieverbrauch bringen können, erfordert dies entsprechend grosse wirksame Kolbenflächen in den Aggregaten. Da ausserdem die Längsbewegung eines Formteils je nach Maschinengrösse etwa 100 bis 1000 mm und mehr betragen kann, ist zu erkennen, dass der Bedarf an Druckmedien sehr gross ist, wenn man dabei noch die Anzahl der Bewegungen in der Zeiteinheit berücksichtigt.
Ausgehend von der ErkeMtnis, dass für die Verschiebebewegung der einen Formseite - Leervorhub - bis zur Anlage an der Gegenformseite trotz des grösseren Vorschubweges geringere Schubkräfte notwendig sind als für den eigentlichen Schliessvorgang, ist in der Praxis eine Vorrichtung zum Schliessen und Öffnen der Form von kunststoffverarbeitenden Maschinen, vornehmlich Spritzgussmaschinen, mit einer feststehenden und einer verschiebbaren Formträgerplatte, sowie einem Druckmittel-Aggregat zur Durchführung der Formvorschubbewegung einerseits und einer Formschliessbewegung anderseits, unter Verwendung eines Hydraulikzylinders mit kleiner Kolbenfläche und grossem Weg für den Leerhub und eines Hydraulikzylinders mit grosser Kolbenfläche und kleinem Weg für die Schliesskraft bekanntgeworden.
Nach Beendigung des Schliesshubes durch den kleinen Hydraulikzylinder erfolgt eine mechanische Verriegelung, so dass der grosse Hydraulikzylinder sich auf dieser mechanischen Verriegelung abstützt.
Durch diese Arbeitsweise ist der Verbrauch an Druckmedium gering. Es ist jedoch die mechanische Verriegelung erforderlich, die zusätzlich betätigt werden muss und die die Kosten des Schliessantriebes wesentlich erhöhen sowie die Schliesszeit, bedingt durch die mechanische Verriegelung, verlängern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und eine Schliessvorrichtung zu schaffen, bei der der Formschliessantrieb ohne mechanische Verriegelung arbeitet und trotzdem die Vorteile, geringer Verbrauch an Druckmedium und zusätzlich kürzere Schliesszeit und wesentlich günstigere Herstellungskosten des Schliessantriebes, gegeben sind.
Erreicht ist dieses Ziel erfindungsgemäss dadurch, dass der Formschluss beider Formteile in der Schliess kraftstellung der Form durch das Druckmittel selbst über ein unmittelbar axial auf den Kolben lastendes Druckkissen bewirkt ist, welches durch ein Ventil steuerbar ist. Dieses Ventil kann ein durchmittelgesteuertes Ventil sein; bevorzugt wird ein Rückschlagventil.
Die neue Schliessvorrichtung, bei der sich der die Schliesskraft erzeugende Zylinder über das Druckmittel des Vorschubzylinders - Druckkissen - abstützt und wobei durch das Ventil beide Druckräume gegeneinan der verschlossen werden, bietet für die Praxis nicht nur in der Anwendung bei Spritzgussmaschinen eine Reihe von Ausführungs- und Anwendungsmöglichkeiten, sondern kann darüber hinaus auch abweichend hiervon für andere Schliessbewegungen mit Vorteil angewendet werden.
Die praktische Verwirklichung des Erfindungsgegenstandes ist auch aus dem Grunde höchst vorteilhaft, weil es hier erstmalig gelungen ist, das an einer Schliessvorrichtung der eingangs erwähnten Gattung sowieso unumgänglich erforderliche Druckmittel, z. B.
Hydrauliköl, somit nicht nur allein zur Durchführung der Vorschub- und der Schliessbewegung einzusetzen, sondern ihn überdies weitere Funktionen zuzuordnen, indem man es als Druckkissen zur Verriegelung der Schliesskraftstellung der Form ebenso einsetzt, wie auch zur Steuerung des Ventiles. Auf diese Weise zeichnet sich die Erfindung gegenüber vorbekannten Vorrichtungen aus und macht ausserdem mechanische Verriegelungsvorrichtungen entbehrlich.
Soll nun - dem Vorschlage der Erfindung folgend - das Ventil durch das Druckmittel betätigt werden, ist es zweckmässig, wenn der Kolben des Steuerzylinders durch eine Betätigungsstange geringeren Durchmessers verlängert wird und das Ventil betätigt. Der Steuerzylinder hat eine eigene Druckmittelzuführung.
Hierbei kann nun eine praktische Verwirklichung der Erfindung ihren Niederschlag darin finden, dass der Schliesshubkolben als mit einer mittigen Axialdurchbohrung versehener Hohlkolben ausgebildet ist, in welchem die schliesskraftzylinderseitig gelagerte Betätigungsstange freitragend aufgenommen ist, die das Rückschlagventil im Schliesshubkolben steuert.
Diese Ausführungsform bietet dahingehend besondere Vorteile, als sowohl für die Durchführung des Schliesshubes als auch der Schliesskraft nur eine Druckmittelzuführung bevorzugt schliesskraftzylinderseitig erforderlich ist.
Eine weitere Ausführungsform könnte auch derart verwirklicht werden, dass das Bodenteil des Schliesshubzylinders mit einem Axialdurchbruch zur Aufnahme des Rückschlagventils und Steuerzylinders mit Betätigungsstange ausgeführt ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird es dann als besonders vorteilhaft angesehen, dass man einen massiven, d. h. axial durchbruchfreien Schliesshubkolben und eine wesentlich kürzere Betätigungsstange erhält, wenn man dabei auch einen zusätzlichen Druckmittelanschluss für den Schliesshubzylinder benötigt.
Zusammenfassend bleibt beiden Ausführungsformen gemeinsam, dass das Druckmittel des im Durchmesser kleineren Schliesshubzylinders zur Verriegelung und Abstützung des Schliesskraftzylinders benutzt wird, ohne sich bisher unumgänglich mechanischer aufwendiger Hilfsmittel bedienen zu müssen, wodurch baulich und funktionell Vorteile erreicht werden.
Funktionsgemäss bleibt es sich gleich, ob die zur Übertragung der Schliesskräfte erforderlichen Holme mit dem Schliesshubzylinder raumfest und der Schliesskraftzylinder beweglich angeordnet sind oder umgekehrt.
Im übrigen ist die Erfindung am Beispiel einer auf den beiliegenden Zeichnungen wiedergegebenen Spritzgussmaschine dargestellt, wobei nur die Teile wiedergegeben sind, die für das Verständnis der Funktion des Erfindungsgegenstandes erforderlich sind, die für das erforderlich sind; und zwar zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine solche Spritzgussmaschine im Längsschnitt, und
Fig. 2 eine gleiche Darstellung einer abgewandelten Ausführung.
Auf der Zeichnung ist mit 1 eine beim Ausführungsbeispiel bevorzugt raumfeste Platte mit Naben und einem Hydraulik-Zylindermantel bezeichnet. In den Naben sind die Holme 2 axial verschiebbar gelagert. An deren linken Enden ist eine Formträgerplatte 3 mittels Klemmringen 4 o. dgl. mit den Holmen 2 fest verbunden. Auf der Formträgerplatte 3 ist die Formhälfte 5 befestigt, während die zweite Formhälfte 6 auf der Fornuträgerpiafte 7 gehalten ist. Lageraufnahmen in der Formträgerplatte 7 gestatten eine axiale Bewegung der Holme 2 in diesen.
In der Platte 1 ist der Steuerkolben 8 mit der Betätigungsstange 9 für das Rückschlagventil untergebracht. Zur Abdeckung der sich ergebenden Gehäuseöffnung dient der Deckel 10. Weiter ist im Zylindermantel der Platte 1 ein Kolben 11 - Schliesskraftkol- ben - axial verschiebbar aufgenommen. Zur Begrenzung des Ölraumes dient der Deckel 12. Der Kolben 11 ist axial - auf der Zeichnung nach rechts hin - als Kolbenstange und weiter wieder als Kolben 15 Schliesshubkolben - ausgebildet, und ist über die ganze Länge hohl.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss der Fig. 1 ist der Schliesskraftkolben 11 und der Schliesshubkolben 15 als Hohlkolben zur Aufnahme der Betätigungsstange 9 ausgebildet, der Schliesshubkolben 15 trägt am rechten Ende ein Ventil 13, vorteilhaft ein Rückschlagventil.
Von einem entsprechend dem Kolben- und Kolbenstangendurchmesser ausgebildeten Zylindermantel 14, der an seinem linken Ende mit einem Deckel 17 verschlossen und mit einer Querplatte 16 ebenso verbunden ist, wie diese mit den Holmen 2 eine Verbindung z. B. über Klemmringe 4 eingeht, ist der Schliesshubkolben 15 aufgenommen.
Die Druckmittel-Anschlüsse z. B. an ein Hydraulik-Aggregat sind mit den Buchstaben A, B, C und D bezeichnet. Als Druckmedium dient eine Flüssigkeit, z. B. Hydrauliköl.
Die neue Schliesseinrichtung gemäss Fig. 1 befindet sich in geöffneter Stellung, d. h. die beiden Formhälften 5 und 6 befinden sich soweit voneinander entfernt, dass die Bedingungen erfüllt sind, die z. B. zu einem einwandfreien Entformen bei Kunststoff-Spritzgussmaschinen erwünscht sind.
In dieser Stellung sind die Hydraulikanschlüsse C und D und die damit verbundenen Ölräume in den Zylindern mit Drucköl beaufschlagt. Zum Schliessen der Formhälften, d. h. zum Bewegen der Formhälfte 5 in Richtung auf die Formhälfte 6 - in der Zeichnung also nach rechts - wird Druckmittel, z B. Drucköl durch den Anschluss B in das Zylindersystem gebracht. Dabei können die Anschlüsse A und C unter Druck stehen. Das Druckmittel strömt nun durch die hohle Kolbenstange der Kolben 11, 15 über das Rückschlagventil 13, und bewegt den Zylindermantel 14 sowie die Querplatte 16 und die Holme 2 samt der Formträgerplatte 3 mit der Formhälfte 5 nach rechts in Richtung auf die Formhälfte 6. Das sich im Schliesshubzylinder - links vom Kolben 15 - befindliche Ö1 kann dabei durch den Anschluss D abfliessen, ein Ablaufen des Öles durch den Anschluss C ist jedoch nicht möglich.
Diese Bewegung-Schliesshubbewegung-dauert solange, bis sich die beiden Formhälften berühren. Zu diesem Zeitpunkt wird die Hydrauliksteuerung mechanisch, elektromechanisch, elektrisch oder sonstwie dahingehend beeinflusst, dass das noch rechts vom Kolben 11 vorhandene Ö1 durch den Anschluss C jetzt abfliessen kann, dieser Raum also drucklos wird.
Dadurch bewegt sich der Kolben 11 unter dem Einfluss des noch immer durch den Anschluss B zufliessenden Drucköles nach rechts und bewirkt die Schliesskraft. Die dabei entstehende Kraft wird über die Ölsäule - Druckkissen - welches sich rechts vom Kolben 15 befindet, und deren Abfliessen das Rückschlagventil 13 verhindert, wobei der Kolben 8 entlastet ist, auf den Zylindermantel 14 übertragen und über die Querplatte 16 an die Holme übertragen, die nun über die Formträgerplatte 3 die Formhälften 5 und 6 mit der sich aus dem Querschnitt des Kolbens 11 und dem hydraulischen Druck des oeles ergebenden Kraft aneinanderpressen, womit die Verriegeiung der Form mit voller Schliesskraft erreicht ist.
Zu einem vorwählbaren gewünschten Zeitpunkt nach dem Schliessvorgang, der z. B. über Zeituhren gewählt werden kann, wird der Zufluss des Drucköles zum Anschluss B beendet. Es wird dann über den Anschluss A dem Steuerkolben 8 und über den Anschluss C dem Kolben 11 Drucköl zugeführt mit der Folge, dass sich der Steuerkiben 8 mit der Betätigungsstange 9 nach rechts und der Kolben 11 nach links bewegt, wobei das Rückschlagventil 13 geöffnet wird. Das sich links vom Kolben 11 befindliche Ö1 kann über den Anschluss B abfliessen.
Durch den Anschluss D wird nun Drucköl zugeführt, wodurch sich der Schliesshubzylinder 14 nach links bewegen kann unter gleichzeitiger Verdrängung des sich rechts vom Kolben 15 befindlichen Öles, welches nun durch das von der Betätigungsstange offen gehaltene Rückschlagventil durch die hohle Kolbenstange der Kolben 11, 15 über den Anschluss B abfliessen kann.
Nach Vollendung des Öffnungsvorganges kann durch entsprechende Steuerorgane - mechanisch, elektrisch oder sonstwie - eine neue Schliessbewegung erfolgen oder der geöffnete Zustand erhalten werden.
Das in der Fig. 2 wiedergegebene Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem gemäss der Fig. 1 dadurch, dass die Kolben 111, 15l als axial durchbruchsfreie Kolben ausgebildet sind. Das erforderliche Rückschlagventil 13t befindet sich hierbei im Boden des Schliesshubzylinders 141. Auch die Ventilbetätigung, die aus Steuerkolben 81 und Kolbenstange 91 besteht, ist hier im Boden aufgenommen, wobei die Bodenöffnung durch einen Deckel 10l verschlossen ist.
Die Beaufschlagung des Schliesskolbens 151 erfolgt hier nicht durch eine Druckmittelführung innerhalb der Kolben 111, 151, sondern vielmehr über den im Zylindermantel vorgesehenen Anschluss Bl. Auch die Be aufschlagung des Kolbens 8t wird hier über den Anschluss Al im Deckel 10t gesteuert. Ansonsten ist die Funktion gleich oder ähnlich der Steuerung wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1.
Es versteht sich nicht zuletzt von selbst, dass die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen nur Beispiele für die Verwirklichung der Erfindung sind, die jedoch keinesfalls allein hierauf beschränkt sein sollen, vielmehr im Rahmen der Erfindung noch mancherlei andere Ausführungen und Anwendungen möglich sind.