CH496536A

CH496536A - Hydraulische Antriebsvorrichtung für eine Spritzgiessmaschine

Info

Publication number: CH496536A
Application number: CH961268A
Authority: CH
Inventors: Hehl Karl
Original assignee: Hehl Karl
Priority date: 1968-06-26
Filing date: 1968-06-26
Publication date: 1970-09-30

Description

Hydraulische Antriebsvorrichtung für eine Spritzgiessmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Antriebsvorrichtung für eine Kunststoffe oder ähnliche Massen verarbeitende Spritzgiessmaschine, deren Giessform mit Hilfe wenigstens eines hydraulischen Fahrzylinder mit kleiner Kraft in Offen- und Schliessstellung gefahren (Fahrperiode) und mit Hilfe wenigstens eines hydraulischen Druckzylinder mit grosser Kraft zugehalten wird (Druckperiode).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine an sich bekannte Antriebsvorrichtung dieser Art bei vereinfachter baulicher Gestaltung so auszubilden, dass die Öffnungs- und Schliessbewegungen der Giessform wesentlich schneller erfolgen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Kolben des Fahrzylinders oder dieser Fahrzylinder selbst mit dem Kolben des Druckzylinders zu einer Bewegungseinheit verbunden ist und die vor und hinter dem Kolben des Druckzylinders liegenden Zylinderräume durch wenigstens einen Kanal miteinander verbunden sind, in den ein Ventil eingefügt ist, das während der Druckperiode in Schliessstellung und während der Fahrperiode in Offenstellung gesteuert ist.

Die Verbindung des Kolbens des Fahrzylinders oder des Fahrzylinders selbst mit den Kolben des Druckzylinders zu einer Bewegungseinheit schafft die Voraussetzung für eine baulich einfache Gestaltung der Antriebsvorrichtung.

Die erwünschte Beschleunigung der Öffnungs- und Schliessbewegung der Giessform wird dadurch erreicht, dass das Drucköl im Druckzylinder verbleibt und bei Betätigung des Kolbens im Druckzylinder äusserst kurze Wege zwischen den Zylinderräumen des Druckzylinders zurückzulegen hat.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen bei geschlossener Giessform:
Fig. 1 die Antriebsvorrichtung, teilweise im Längsschnitt,
Fig. 2-5 weitere Ausführungsbeispiele der Antriebsvorrichtung in gleicher Darstellung wie in Fig. 1,
Fig. 6 einen Kolben der Antriebsvorrichtung, teilweise im Schnitt, in grösserem Massstab,
Fig. 7 die Antriebsvorrichtung gemäss Fig. 3 in Rückansicht,
Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines um 900 geschwenkten Kolbens, teilweise im Schnitt nach Linie Vill-Vill von Fig. 9,
Fig. 9 den Kolben gemäss Fig. 8 in Stirnansicht,
Fig. 10 den Kolben gemäss Fig. 8 nach Drehung um 1800 im Schnitt nach Linie X-X von Fig. 9,
Fig. 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kolbens im Schnitt bei offenem Verschlussventil,
Fig. 12 eine Variante des Kolbens gemäss Fig. 1 bei geschlossenem Ventil,
Fig. 13 den Kolben gemäss Fig. 12 in Stirnansicht und
Fig.

14-16 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kolbens mit offenem bzw. geschlossenem Ventil im Längsschnitt und in Stirnansicht.

In sämtlichen Ausführungsbeispielen wird die Giessform 11 mit Hilfe wenigstens eines Fahrzylinders mit kleiner Kraft in Offen- und Schliessstellung gefahren (Fahrperiode) und mit Hilfe wenigstens eines Druckzylinders mit grosser Kraft zugehalten (Druckperiode).

Als Voraussetzung für eine einfache bauliche Gestaltung der Vorrichtung ist der Kolben 2 des Druckzylinders 1 mit dem antreibenden Organ des Fahrzylinders 5 in Fig. 1, 3, 5) bzw. 22 (in Fig. 2) bzw. 8 (in Fig. 4) unmittelbar (Fig. 1, 3, 4, 5) oder mittelbar (Fig. 2) verbunden. Während der Fahrperiode führt daher auch der Kolben 2 im Druckzylinder zwangläufig einen Hub aus. Dieser Hub wird dadurch wesentlich begünstigt, dass die Zylinderräume 12 und 13 des Druckzylinders während der Fahrperiode über einen Kanal 20, 21 (in Fig. 1-4, 6) bzw. 20', 21' (in Fig. 8-10) bzw.

2C', 21" (in Fig. 11-16) miteinander in Verbindung stehen, so dass beim Hub des Kolbens 2 das öl unmittelbar aus dem Zylinderraum 12 in den Zylinderraum 13 und umgekehrt fliessen kann. In dem Kanal ist ein Ventil eingefügt, das während der Druckperiode in Schliessstellung gesteuert ist. Ein besonders einfaches Ventil mit extrem grossem Durchflussquerschnitt, das weiter unten beschrieben wird, ist in den Fig. 1416 dargestellt. Dieses eignet sich für sämtliche in den Fig.

1-4 gezeigten Ausführungsbeispiele.

Wie aus den Figuren ersichtlich, sind mehrere, z. B.

vier Druclczylinder 1 in einem Zylinderblock uneerge bracht. Die Stirnseite 1' des Zylinderblocks dient als stationäre Fläche zur Befestigung einer Giessformhälfte
11. Die bewegbare Formenaufspannplatte 4, welche die andere Giessformhälfte 11 trägt, ist von den freien Enden der Kolbenstangen 3 der Kolben 2 aufgenom- men.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1, 3 und 5 sind am Zylinderblock konzentrisch zu den Druckzylindern 1 die Fahrzylinder 5 befestigt, in denen Kolben
10 gelagert sind. Die Kolben 10 sind über Kolbenstangen 9 mit den zugehörigen Kolben 2 in den Druck zylindern 1 fest verbunden. Die Zylinderräume 12, 13 vor bzw. hinter dem Kolben 2 sind über den durch diesen Kolben führenden Verbindungskanal 20, 21 miteinander verbunden. In den Verbindungskanal ist das Ventil 18 eingefügt. Der Ventilkörper ist mit Hilfe einer Feder 19 auf seinem Sitz gehalten. Wenn der Druck im Zylinderraum 13 grösser ist als derjenige im Zylinderraum 12, wird der Ventilkörper 18 von seinem Sitz gehoben und das öl kann aus dem Zylinderraum 13 in den Zylinderraum 12 fliessen.

In umgekehrter Richtung, nämlich vom Zylinderraum 12 zum Zylinderraum 13, kann das öl jedoch nur fliessen, wenn das Ventil 18 mit Hilfe einer kleinen Hydraulikeinrichtung 16, 17, 29 in Offenstellung gesteuert ist. Diese Hydrat¯ likeinrichtung umfasst einen kleinen Kolben 16 (Steuer- kolben), der mit Hilfe von über die Steuerleitung 17 zugeführten Drucköl beaufschlagbar ist. Der Steuerkolben wirkt über seine Kolbenstange 29 auf den Ventilkörper 18.

Die Hydraulikvorrichtung gemäss dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 arbeitet wie folgt:
Zum öffnen der Giessform 11 wird über die Zuleitung 28 der Zylinderraum 15 des Fahrzylinders 5 mit Drucköl beschickt, wodurch der Kolben 10 sowie gleichzeitig über die Steuerleitung 17 der Steuerkolben 16 beaufschlagt wird. Der Steuerkolben 16, 29 entsperrt das Rückschlagventil 18. Der Kolben 10 sowie der mit diesem Kolben eine Bewegungseinheit bildende Kolben 2 bewegt sich nach links, wobei das öl aus dem Zylinderraum 12 über den Verbindungskanal 20, 21 nach Massgabe der Linksbewegung des Kolbens 2 in den Zylinderraum 13 fliesst. Mit der Linksbewegung der Kolbenstange 3 entfernt sich die bewegbare Formenaufspannplatte 4 von der stationären Formenaufspannfläche 1'. Die Giessform 11 öffnet sich.

Zum Schliessen der Giessform 11 werden über die Zuleitungen 27 die Zylinderräume 14 der Fahrzylinder 5 mit Drucköl versorgt. Dabei werden die Kolben 10 beaufschlagt und bewegen sich in ihren Zylindern 5 nach rechts. Bei dieser Bewegung werden die mit den Kolben 5 verbundenen Kolben 2 mitgenommen. Da diese Kolben 2 über ihre Kolbenstangen 3 die bewegbare Formenaufspannplatte 4 tragen, wird die Giessform 11 geschlossen. Bei der Rechtsbewegung der Kolben 2 gelangt das öl aus den Zylinderräumen 13 über die Verbindungskanäle 20, 21 in den Zylinderraum 12.

Hierbei öffnet sich das Ventil 18 automatisch aufgrund der Druckdifferenz zwischen den Zylinderräumen 12 und 13. Während dieses Bewegungsablaufes ist die Zufuhrleitung 28 offen. Für den Aufbau der Zuhaltekraft für die Giessform 11 wird der Zylinderraum 12 über die Zuleitung 26 beschickt, wobei die Kolben 2 beaufschlagt werden. Die dabei mit Druck beaufschlagten Flächen der Kolben 2 sind um das Vielfache grösser als die Flächen der Kolben 10. Infolgedessen übersteigt die auf die Giessform 11 wirkende Zuhaltekraft diejenige Kraft, mit welcher die Giessformhälften 11 aufund zugefahren werden, um das Vielfache.

Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 dadurch, dass anstelle der konzentrisch angeordneten Fahrzylinder 5 zwei diagonal angeordnete Fahrzylinder 22, 23, 24 Verwendung finden, die stirnseitig an der Formenauf- spannfläche 1' abgestützt sind. Die Kolbenstangen 29 der Kolben 23 setzen an der bewegbaren Formenaufspannplatte 4 an. Die Kolbenstangen 9 der Kolben 2 enden dagegen blind und dienen der Zufuhr des Druck öls zu dem Steuerkolben 16.

Diese Ausführungsform der Antriebsvorrichtung arbeitet wie folgt:
Zum Öffnen der Giessform werden die Zylinderräume 30 der Fahrzylinder 22 mit Drucköl beschickt und damit die Kolben 23 beaufschlagt. Gleichzeitig werden die Steuerleitungen 17, die an der Rückseite der Steuerkolben 16 münden, mit Drucköl versorgt.

Hierdurch werden die Steuerkolben 16 beaufschlagt und die Ventile 18 geöffnet. Die Kolben 23 bewegen sich nach links und schieben mit Hilfe ihrer Kolbenstangen 24 die bewegbare Aufspannplatte 4 für den bewegbaren Giessformteil in gleicher Richtung. Die Aufspannplatte 4 nimmt die Kolbenstange 3 und die Hauptkolben 2 mit, wobei aus den Zylinderräumen 12 über die Verbindungskanäle 20, 21 öl in den Zylinderraum 13 fliesst. Am Ende des Vorganges ist die Giessform 11 geöffnet.

Zum Schliessen der Giessform 11 werden die Zylinderräume 31 mit Drucköl beschickt. Die Kolben 23 bewegen sich nach rechts und nehmen hierbei über ihre Kolbenstangen 24 die bewegbare Aufspannplatte 4 in gleicher Richtung mit. Mit der Formenaufspannplatte 4 werden zugleich die Kolbenstangen 3 und die Kolben 2 nach rechts bewegt. Dabei fliesst öl aus den Zylinderräumen 13 über die Verbindungskanäle 20, 21 in die Zylinderräume 12. Das Ventil 18 öffnet sich selbsttätig aufgrund der Druckdifferenz zwischen den Zylinderräumen 13 und 12. Der Zuhaltedruck für die Giessform 11 wird dadurch aufgebaut, dass die Zuleitungen 26 zu den Zylinderräumen 12 mit Drucköl versorgt werden.

Das Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 3 und 7 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 lediglich dadurch, dass nur zwei diagonal am Zylinderblock angeordnete Fahrzylinder 5 vorgesehen sind, wie insbesondere aus Fig. 7 ersichtlich. In dieser Figur ist eine zentrale Bohrung 39 im Zylinderblock erkennbar. Durch diese Bohrung erstreckt sich der (nicht gezeichnet) den Kunststoff in die Giessform 11 einspritzende Spritzzylinder. Die Bohrungen 37 dienen der Aufnahme von Trägerholmen der Spritzeinheit.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 sind stationäre Kolben 7 in Halterungen 6 befestigt, die am Zylinderblock 1 angeflanscht sind. Die Kolben 7 sind in Zylindern 8 gelagert, die fest mit den Kolben 2 verbunden sind. Die Zylinderräume 38 in den Fahrzylindern 8 sind einerseits von der Stirnseite der Kolben 7 und anderseits von Flächen der Kolben 2 begrenzt. Im übrigen entspricht der Aufbau dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1.

Diese Antriebsvorrichtung gemäss Fig. 4 arbeitet wie folgt:
Zum öffnen der Giessform wird der Zylinderraum 38 über die Steuerleitung 17 mit Drucköl beschickt.

Somit werden Flächen des Hauptkolbens 2 und gleichzeitig der Steuerkolben 16 beaufschlagt. Infolgedessen werden bei offenen Ventilen 18 die Kolben 2 und mit diesen die Kolbenstangen 3 sowie die bewegbare Aufspannplatte 4 nach links geführt. Die Giessform öffnet sich. Zum Schliessen der Giessform 11 bleibt der Druck in den Zylinderräumen 38 aufgebaut. Über die Zuleitungen 26 werden die Zylinderräume 12 beschickt.

Somit sind sowohl die den Kolbenstangen 3 zugewandten grossen Flächen der Kolben 2 als auch die den Kolben 7 zugewandten kleinen Flächen der Kolben 2 von der gleichen Druckquelle bei gleichem Druck beaufschlagt. Dies bedeutet, dass die Kolben 2 sich zusammen mit ihren Kolbenstangen 3 und der bewegbaren Aufspannplatte 4 nach rechts bewegen. Die Giessform schliesst sich.

Für den Aufbau der Zuhaltekraft für die Giessform 11 wird der Druck in den Zylinderräumen 38 abgebaut.

Der Zuhaltedruck entspricht daher der vollen Beaufschlagung der Kolben 2 von den Druckräumen 12 her.

Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 dadurch, dass sämtliche Zylinderräume 13 durch Verbindungsleitungen 33 und sämtliche Zylinderräume 12 durch Verbindungsleitungen 10 miteinander kommunizieren. Das Verschlussventil 18 ist in einem Steuerblock 32 untergebracht, der seitlich am Zylinderblock angeflanscht ist. Die Arbeitsweise entspricht dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1.

Beim Ausführungsbeispiel eines Kolbens 2 gemäss den Fig. 8-10 verläuft die Hubrichtung des Steuerkolbens 16 parallel zur Hubrichtung des Kolbens 2.

Beim Hub des Kolbens 2 während der Fahrperiode strömt das öl bei offenem Ventil durch die Kanalabschnitte 20', 40, 21' oder umgekehrt.

In den weiteren Ausführungsbeispielen eines Kolbens gemäss den Fig. 11-16 dient die Kolbenstange 3 als Ventilschaft und ist mit dem Ventilkörper 18' fest verbunden. Die Kolbenstange 3 ist in bestimmten Grenzen relativ zum Kolben 41 verschiebbar, wie sich aus einem Vergleich zwischen den Fig. 11 und 12 bzw.

14 und 15 ergibt.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 11-13 ist der Ventilkörper 18' zylindrisch gestaltet und weist einen Ringflansch 18" auf. Dieser erstreckt sich in eine Ring kammer des Kolbens 41. In der Ringkammer münden kreisförmig im Kolben 41 angeordnete Durchflusskanäle 45 und 46. Der Teilkreis der Kanäle 45 ist kleiner als der Teilkreis der Kanäle 46. Bei geschlossenem Ventil (Fig. 12) liegt der Ringflansch 44 an den Einmündungen der Kanäle 45 an und schliesst diese ab. Das Ventil ist ausschliesslich hydraulisch (Fig. 11) oder teils hydraulisch teils durch Federkraft 51 (in Fig. 12) gesteuert.

Beim öffnen des Ventils gemäss Fig. 11 wird die Ringkammer 50 über die Druckleitung 47 in der Kolbenstange 9 mit Drucköl beschickt, während beim Schliessen die Druckkammer 49 über die Leitung 48 mit Drucköl versorgt wird. In der Variante gemäss Fig. 12 wird das Ventil durch Beschickung der Ringkammer 50 über die Druckleitung 47 in der Kolbenstange 9 geöffnet und durch Federkraft 51 geschlossen.

Im Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 14-16 ist der Ventilkörper 18' auf seiner dem Ventilsitz zugewandten Stirnseite 53 konisch gestaltet. Ein ringförmiger Kanalabschnitt 21" umschliesst die Kolbenstange 3 und geht in eine Anzahl kreisförmig angeordneter Kanäle 20" über, die gegen die Ventilachse geneigt sind. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass auch bei kleinem Durchmesser des Kolbens 41 der ringförmige Kanal 21" einen ausreichend grossen Durchflussquerschnitt gewährleistet. Das Ventil wird durch Beschikkung der durch den Flansch 9' der Kolbenstange 9 gebildeten Ringkammer 50 über die Druckölleitung 47 geöffnet und durch Beschickung der Ringkammer 49 über die Druckölleitung 48 geschlossen.

In manchen Fällen, insbesondere bei raumsparender Ausbildung des Druckzylinders 1, kann es zweckmässig sein, diesem einen hydraulischen Druckübersetzer vorzuschalten, um ihn mit einem Druck versehen zu können, der über dem durch die ölpumpe bestimmten Druck liegt.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1, 3, 4 und 5 sind die Fahrzylinder 5 bzw. 22 stirnseitig vor oder hinter dem die Druckzylinder enthaltenden Zylinderblock angeordnet. Aus Gründen der Raumersparnis oder aus Gründen besserer Zugänglichkeit zur Giessform können jedoch die Fahrzylinder ebenfalls am Zylinderblock untergebracht sein.

Claims

PATENTANSPRUCH

Hydraulische Antriebsvorrichtung für eine Kunststoffe oder ähnliche Massen verarbeitende Spritzgiessmaschine, deren Giessform mit Hilfe wenigstens eines hydraulischen Fahrzylinders mit kleiner Kraft in Offenund Schliessstellung gefahren, nachstehend Fahrperiode genannt, und mit Hilfe wenigstens eines hydraulischen Druckzylinders mit grosser Kraft zugehalten wird, nachstehend Druckperiode genannt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (10 in Fig. 1, 3, 5; 23 in Fig. 2) des Fahrzylinders (5 in Fig. 1, 3, 5; 22 in Fig. 2) oder dieser Fahrzylinder (8 in Fig. 4) selbst mit dem Kolben (2 in Fig. 1-10; 41 in Fig. 11-16) des Druckzylinders (1) zu einer Bewegungseinheit verbunden ist und die vor und hinter dem Kolben des Druckzylinders liegenden Zylinderräume durch wenigstens einen Kanal (20, 21 in Fig. 1-4, 6; 20', 21' in Fig. 8-10; 35, 36 in Fig. 5;

20", 21" in Fig. 11-16) miteinander verbunden sind, in den ein Ventil (18; 18') eingefügt ist, das während der Druckperiode in Schliessstellung und während der Fahrperiode in Offenstellung gesteuert ist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Antriebsvorrichtung nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Aufspann- platte (4) für eine Giessformhälfte (11) auf wenigstens einer Kolbenstange (3) des Kolbens (2) eines Druckzylinders (1) sitzt.

2. Antriebsvorrichtung nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (18') konzentrisch im Kolben (41) angeordnet und der Ventilkörper mit der Kolbenstange (3) des Kolbens (41) fest verbunden ist (Fig. 11-16).

3. Antriebsvorrichtung nach dem Patentanspruch dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1818') ausschliesslich hydraulisch steuerbar ist (Fig. 11, 14-16).

4. Antriebsvorrichtung nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper des Ventils (18') auf der dem Ventilsitz zugewandten Stirnseite (53) konisch gestaltet und der Durchflusskanal (21") in einem Abschnitt die Kolbenstange (3) ringförmig umschliesst und im übrigen in eine Anzahl Kanäle (20") verzweigt ist, die gegen die Ventilachse geneigt sind (Fig. 1alk16).

5. Antriebsvorrichtung nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper des Ventils (18') zylindrisch gestaltet und mit einem Ringflansch (18") versehen ist, der sich in eine Ringkammer des Kolbens (41) erstreckt, in welche Durchflusskanäle (20" und 21") münden (Fig. 11-13).

6. Antriebsvorrichtung nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (2, 10) des Druckzylinders (1) und des Fahrzylinders (5) unmittelbar miteinander verbunden sind.

7. Antriebsvorrichtung nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Kolben (2) fest verbundene Fahrzylinder (8) auf einem stationären Kolben (7) geführt ist, der rückseitig aus dem Fahrzylinder ragt und mittels einer Halterung (6) mit dem Druekzylinder (1) fest verbunden ist (Fig. 4).

8. Antriebsvorrichtung nach dem Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Druckzylinder (1) in einem Zylinderblock zusammengefasst sind.

9. Antriebsvorrichtung nach dem Unteranspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Fahrzylin der (22) einenends auf der Stirnfläche (1') des Zylinderblocks und andernends (bei 25) an der auf den Kolben- stangen (3) sitzenden Aufspannplatte (4) abgestützt ist (Fig. 2).

10. Antriebsvorrichtung nach dem Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen dem Druckzylinder (1) vorgeschalteten, hydraulischen Druckübersetzer.

11. Antriebsvorrichtung nach dem Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Fahrzylinder (22) im Zylinderblock untergebracht sind.