DD279442A1

DD279442A1 - METHOD FOR CLOSURE-POWERING THE CLOSING UNIT OF AN INJECTION MOLDING MACHINE

Info

Publication number: DD279442A1
Application number: DD30252587A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Ackermann; Matthias Brandt; Uwe Zellmer
Original assignee: Schwerin Plastmaschinen
Priority date: 1987-05-07
Filing date: 1987-05-07
Publication date: 1990-06-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schliesskrafterzeugung der Schliesseinheit einer Spritzgiessmaschine zur Kunststoffverarbeitung mit Schliess- und Zuhaltekraeften groesser 50 kN und fuer Werkzeugeinbauhoehen groesser 100 mm. Erfindungsgemaess wird die Schliesskraft elektromagnetisch aufgebracht. Beim Werkzeugschliessen tauchen die freitragenden Saeulenenden der beweglichen Werkzeugaufspannplatte in Elektromagnete der festen Werkzeugaufspannplatte ein und bilden dort den Anker fuer die elektromagnetische Schliesskrafterzeugung. Die Schliesseinheit nach dem erfindungsgemaessen Verfahren arbeitet relativ verschleissfrei, geraeuscharm, mit kurzer Trockenlaufzeit, bringt die Schliess- und Zuhaltekraft ohne die Verwendung von Hydraulik auf und benoetigt keine Verriegelungselemente. Fig. 3The invention relates to a method for closing power of the closing unit of an injection molding machine for plastics processing with closing and Zuhaltekraeften greater 50 kN and for tool installation heights greater 100 mm. According to the invention, the closing force is applied electromagnetically. When closing the tool, the unsupported column ends of the moving platen are immersed in electromagnets of the fixed platen and form the anchor for the electromagnetic closing power generation. The closing unit according to the inventive method operates relatively wear-free, low noise, with short dry-cycle time, brings the closing and clamping force without the use of hydraulics and requires no locking elements. Fig. 3

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Field of application of the invention

Das Anwendungsgebiet der Erfindung betrifft die Schließkrafterzeugung an Schließeinheiten von Spritzgießmaschinen zur Kunststoffverarbeitung, insbesondere zur Verarbeitung von Thermoplasten, mit Schließkräften größer 5OkN und für Werkzeugeinbauhchen größer 100mm.The field of application of the invention relates to the closing force generation on closing units of injection molding machines for plastics processing, in particular for the processing of thermoplastics, with closing forces greater than 5OkN and for Werkzeuginbauhchen greater than 100mm.

Characteristic of the known state of the art

Für Schließeinheiten von Spritzgießmaschinen zur Kunststoffverarbeitung, die Schließkräfte über 5OkN realisieren und Werkzeuge über 100mm Werkzeugeinbauhöhe verwenden, sind grundsätzlich hydraulische und hydromechanische Systeme zur Schließkraftaufbringung bekannt. Eine Variante dieser bekannten Systeme wird im DD-WP 79.378 beschrieben. In dieser Lösung ist eine feststehende Werkzeugaufspannplatte und eine bewegliche Werkzeugaufspannplatte sowie eine Stützplatte mit vier Säulen verbunden. Die durch die feststehenden Werkzeugaufspannplatten ragenden Säulenenden tragen düsenseitig Kolben. Um jeden Kolben sind hydraulische Arbeitszylinder angeordnet. Eilgangzylinder bewegen die bewegliche Werkzeugaufspannplatte zur feststehenden Werkzeug<jufspannplatte, bis das Werkzeug geschlossen ist. Dann werden die Werkzeugaufspannplatten an den Säulen verriegelt. Durch Beaufschlagung der Kolben in den Arbeitszylindern wird über eine Stellmutter die Schließ- und Zuhaltekraft auf das Werkzeug übertragen. Diese konkrete Lösung sowie prinzipiell alle hydraulischen und hydromechanischen Schließeinheiten haben die gemeinsamen Nachteile eines hohen Kostenaufwandes, des Einsatzes von Druckmitteln und der damit verbundenen Umweltschädlichkeit, einen komplizierten maschinentechnischen Ablauf mit entsprechend aufwendigen Steuerungen sowie ein ungünstiges Verschleißverhalten der Schlioßelemente. Die Trockenlaufzeit wird durch die Verriegelung und Entriegelung erhöht. Weitere Nachteile sind der hohe Energieverbrauch und ein hohes Geräuschniveau.For clamping units of injection molding machines for plastics processing, which realize clamping forces above 5OkN and use tools over 100mm tool installation height, hydraulic and hydromechanical systems for clamping force application are generally known. A variant of these known systems is described in DD-WP 79,378. In this solution, a fixed platen and a movable platen and a support plate with four columns is connected. The projecting through the fixed platens column ends wear the nozzle side pistons. Around each piston hydraulic cylinders are arranged. Rapid traction cylinders move the moving platen to the stationary tool platen until the tool is closed. Then the tool platens are locked to the columns. By applying pressure to the pistons in the working cylinders, the closing and clamping force is transmitted to the tool via an adjusting nut. This concrete solution and in principle all hydraulic and hydromechanical clamping units have the common disadvantages of high cost, the use of pressure and the associated environmental harmfulness, a complicated mechanical engineering process with correspondingly complex controls and unfavorable wear behavior of Schlioßelemente. The dry running time is increased by the locking and unlocking. Other disadvantages are the high energy consumption and a high noise level.

Im DD-WP 146.406 wird eine hydromechanische Schiießeinheit für Spritzgießmaschinen beschrieben, die aus einer festen und einer beweglichen Werkzeugaufsp'innplatte besteht. In der beweglichen Werkzeugaufspannplatte sind freitragend vier Säulen mit Klauen gelagert. Die Enden der Säulen sind ais Kolben für die Schließzylinder ausgebildet. Beim Werkzeugschließen tauchen die Kolben in die Schließzylinder ein. Dabei erfolgt die Verriegelung der beiden Werkzeugaufspannplatten d'jrch Verdrehung der Klauen in entsprechenden Buchsen der Schließzylinder. Durch Druckbeaufschlagung der Schließzylinder wird die Schließkraft nach vollendeter Verriegelung aufgebracht. Zum Öffnen der Werkzeughälften nach dem Spritzzyklus müssen die Verriegelungselemente wieder entriegelt werden, um dann durch den Eilgangzylinder aufgefahren werden zu können. Die Nachteile sind entsprechend den o.g. Nachteilen zum DD-WP 79.373.In DD-WP 146.406 a hydromechanical Schiießeinheit for injection molding machines is described, which consists of a fixed and a movable Werkzeugaufspinnplatte. Four columns with jaws are cantilevered in the movable platen. The ends of the columns are formed as a piston for the lock cylinder. When closing the tool, the pistons dip into the lock cylinder. The locking of the two platens d'jrch twisting of the claws takes place in corresponding sockets of the lock cylinder. By pressurizing the lock cylinder, the closing force is applied after completion of locking. To open the tool halves after the injection cycle, the locking elements must be unlocked again, in order then to be able to be driven by the rapid traverse cylinder. The disadvantages are in accordance with the above. Disadvantages to DD-WP 79.373.

Weiterhin ist aus der DE-OS 2.022.343 eine Schließeinheit für eine Spritzgießmaschine zur Herstellung von Dia-Rähmchen bekannt, bei der die Schließkraft elektromagnetisch aufgebracht wird. Diese Schließeinheit muß allerdings nur sehr geringe Schließkräfte aufbringen. Die Schließeinheit weist eine weitere Besonderheit auf. Es gibt keine herkömmliche Trennung von Werkzeugaufspannplatte und Werkzeug, sondern beides ist ein Teil, der hier als Formkasten bezeichnet wird. Das heißt, es gibt einen feststehenden Formkasten und einen beweglichen Formkasten. Diese Zusammenfassung von Werkzeugaufspannplatte und Werkzeug zu einem Teil läßt sich allerdings nur bei sehr kleinen und flachen Formteilen, in diesem Fall den Dia-Rähmchen, realisieren. Bei größeren Formteilen würden die zu bewegenden Massen zu groß und die Materialkosten zu hoch sein. Das Anwendungsgebiet dieser Maschine ist also sehr begrenzt. Aus der Zusammenfassung von Werkzeugaufspannplatte und Werkzeug zu einem Formkasten mit eingearbeiteter Negativform des zu spritzenden Formteils ergibt sich eine weitere Besonderheit dieser Schließeinheit, es sind keine Säulen vorhanden, die die Schließkraft übertragen müssen, da während des Spritzvorganges die beiden Formkästen formschlüssig verbunden sind. Die Schließkraft wird dabei durch Magnetspulen aufgebracht, die in den Formkästen angeordnet sind.Furthermore, from DE-OS 2,022,343 a closing unit for an injection molding machine for the production of slide frames known in which the closing force is applied electromagnetically. However, this clamping unit must apply only very low closing forces. The clamping unit has another feature. There is no conventional separation of platen and tool, but both are a part, which is referred to here as a molding box. In other words, there is a fixed molding box and a movable molding box. This summary of platen and tool to a part, however, can be realized only in very small and flat moldings, in this case the slide-frames. For larger moldings, the masses to be moved would be too large and the material costs too high. The field of application of this machine is therefore very limited. From the summary of platen and tool to a molding box with incorporated negative mold of the molding to be molded results in a further feature of this clamping unit, there are no columns that need to transfer the closing force, since the two mold boxes are positively connected during the injection process. The closing force is applied by magnetic coils which are arranged in the molding boxes.

Der Nachteil dieser Schließeinheit besteht in ihrem geringen Anwendungsgebiet, nämlich für sehr kleine und flache Formteile, bei denen während des Spritzvorganges nur geringe Schlif.ßkräfte < 5OkN nötig sind und kein herkömmliches Werkzeug eingesetzt werden muß.The disadvantage of this clamping unit is its small field of application, namely for very small and flat moldings, in which only small Schlif.ßkräfte <5OkN are necessary during the injection process and no conventional tool must be used.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Schließkrafterzeugung an Schließeinheiten von Spritzgießmaschinen zur Kunststoffverarbeitung zu schaffen, das sich durch eine optimale Enbrgieausnutzung auszeichnet, ein niedriges Geräuschniveau der Maschine gewährleistet, umweltfreundlich arbeitet und eine niedrige Trockenlaufzeit der Schließeinheit ermöglicht.The aim of the invention is to provide a method for closing force generation on closing units of injection molding machines for plastics processing, which is characterized by an optimal Enbrgieausnutzung, ensures a low noise level of the machine, works environmentally friendly and allows a low dry time of the clamping unit.

Presentation of the essence of the invention

Die Erfindung hat uie Aufgabe, ein Verfahren -mit Schließkrafterzeugung an Schließeinhsiten von Spritzgießmaschinen zur Kunststoffverarbeitung, insbesondere von Thermoplasten, zu entwickeln, das notwendige Schließkräfte größer 5OkN bei Werkzeugeinbauhöhen größer 100mm ohne die Verwendung von Hydraulik aufbringt, relativ verschleißfrei arbeitet und ohne Verriegelungselemonte auskommt.The object of the invention is to develop a method with closing force generation on closing elements of injection molding machines for plastics processing, in particular of thermoplastics, which applies necessary closing forces greater than 5OkN at tool installation heights greater than 100 mm without the use of hydraulics, operates relatively wear-free and manages without locking elements.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Erzeugung der Schließkraft Elektromagnete angewendet werden. Dabei tauchen die freitragenden Säulen der beweglichen Werkzeugaufspannplatte beim Werkzeugschließen in die Elektromagnete der festen Werkzeugaufspannplatte ein und bilden dort den Anker für die elektromagnetische Schließkrafterzeugung.According to the invention the object is achieved in that electromagnets are used to generate the closing force. The self-supporting columns of the movable platen dive into the electromagnets of the fixed platen during tool closing and form the anchor for the electromagnetic closing force generation.

Ausführungsbeispie!Ausführungsbeispie!

Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt:The invention will be explained in more detail below in an embodiment. The accompanying drawing shows:

Fig. 1: Gesamtansicht der Schließeinheit in geöffnetem Zustand Fig. 2: Darstellung eines Elektromagneten bei eingetauchter Säu'e Fig.3: Gesamtansicht der Schließeinheit in geschlossenem Zustand.Fig. 1: Overall view of the closing unit in the open state Fig. 2: Illustration of an electromagnet with immersed Säu'e Figure 3: Overall view of the closing unit in the closed state.

In Fig. 1 und 3 ist eine Schließeinheit für eine Spritzgießmaschine zur Verarbeitung von Kunststoffen, insbesondere von Thermoplasten dargestellt, die entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet. Die Schließkräfte, die aufgebracht werden können, sind größer 5OkN und die Werkzeugeinbauhöhe größer 100 mm. Die Schließeinheit besteht im wesentlichen aus einer festen Werkzeugaufspannplatte 1, einer beweglichen Werkzeugaufspannplatte 2, die auf Gleitschuhen 3 auf dem Schließseitenuntersatz 4 verfahrbar ist, und einem Stützrahmen 15. In der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 2 sind vier Säulen 6 freitragend gelagert. Die freitragenden Enden der Säulen 6 sind zur festen Werkzeugaufspannplatte 1 gerichtet. In der festen Werkzeugaufspannplatte 1 sind Öffnungen 5 zum Eintauchen aer Säulenenden 7 angeordnet. Um unterschiedliche Werkzeugeinbauhöhen realisieren zu können, ist an der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 2 ein Spulantrieb 17 angeordnet. Mit diesem Spulantrieb 17 lassen sich die Säulenmuttern 16 auf den Säulen 6 verstellen.In Fig. 1 and 3, a closing unit for an injection molding machine for processing plastics, in particular of thermoplastics is shown, which operates according to the inventive method. The closing forces that can be applied are greater than 5OkN and the tool installation height is greater than 100 mm. The closing unit consists essentially of a fixed platen 1, a movable platen 2, which is movable on sliding shoes 3 on the closing side base 4, and a support frame 15. In the movable platen 2 four columns 6 are cantilevered. The cantilevered ends of the columns 6 are directed to the fixed platen 1. In the fixed platen 1 openings 5 are arranged for immersing the column ends 7. In order to realize different tool installation heights, a winding drive 17 is arranged on the movable platen 2. With this winding drive 17, the column nuts 16 can be adjusted on the columns 6.

An der festen Werkzeugaufspannplatte 1 sind düsenseitig vier Elektromagnete 8 in Verlängerung der gedachten Symmetrielinie der Säulen 6 und der Öffnungen 5 angeordnet.On the fixed platen 1, four electromagnets 8 are arranged on the nozzle side in extension of the imaginary line of symmetry of the columns 6 and the openings 5.

Ein Elektromagnet 8 besteht aus dem als abgesetzten zylindrischen Körper ausgebildeten Magnetkern 1G. Dabei entspricht der kleinere Durchmesser des Magnetkerns 10 dem Durchmesser des Säulenendes 7. Die Stirnfläche des kleineren Durchmessers des Magnetkerns 10 steht der Stirnfläche des Säulenendes 7 parallel und in einem definierten Abstand s gegenüber. Dieser Luftspalt 19 soll je nach Maschinengröße und Elastizität des Systems Schließeinheit zwischen 3 und 10 mm betragen. Die Größe dieses Luftspaltes wird bei der Grundeinstellung der Maschine voreingestellt. Am größeren zylindrischen Teil des Magnetkerns 10 ist der Mantel 11 angeordnet. Der Mantel 11 verbindet Magnetkern 10 und Rückschlußdeckel 13. Über den zylindrischen Teil mit dem größeren Durchmesser des Magnetkerns 10, dem Mantel 11 und dem Rückschlußdeckel 13 wird der Elektromagnet 8 an der festen Werkzeugaufspannplatte 1 befestigt. Auf den zylindriscnon Teil des Magnetkernes 10 mit dem kleineren Durchmesser ist die Spule 9 angeordnet, die somit von Magnetkern 10, Mantel 11, Rückschlußdeckel 13, Säulenende 7 und dem Luftspalt 19 umschlossen ist. Um ein günstiges Verhältnis von Größe, Gewicht und Leistung der Elektromagneten 8 zu erreichen, sind die Spulen 7 aus elektrisch leitendem Bandmaterial, vorzugsweise aus Aluminiumfolie, ausgebildet. Die Funktion der Schließeinheit wird wie folgt beschrieben. Die Maschine wird zuerst grundeingestellt, um den definierten Luftspalt 19 mit der Größe s zwischen Stirnflächender Magnetkerne 10 und Stirnflächen der Säulenenden 7 herzustellen. Dazu werden durch den Spulantrieb 17 d'e Säulenmuttern 16 rotatorisch bewegt, um dio Säulen 6 in der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 2 zu verschieben. Dazu ist die Eintauchtiefe t als Maß bekannt, und die Werkzeugeinbauhöhe h, und h₂ wird durch das Werkzeug 18 bestimmt. Die erforderliche und einzustellende Länge I der Säulen 6 ergibt sich aus I = h, + h₂ + t - s.An electromagnet 8 consists of the magnetic core 1G formed as a stepped cylindrical body. In this case, the smaller diameter of the magnetic core 10 corresponds to the diameter of the column end 7. The end face of the smaller diameter of the magnetic core 10 is the end face of the column end 7 in parallel and at a defined distance s opposite. This air gap 19 should be between 3 and 10 mm, depending on the size of the machine and the elasticity of the system. The size of this air gap is preset in the basic setting of the machine. At the larger cylindrical portion of the magnetic core 10 of the jacket 11 is arranged. The jacket 11 connects the magnetic core 10 and return cover 13. About the cylindrical part with the larger diameter of the magnetic core 10, the jacket 11 and the return cover 13 of the electromagnet 8 is fixed to the fixed platen 1. On the cylindrical part of the magnetic core 10 with the smaller diameter, the coil 9 is arranged, which is thus enclosed by the magnetic core 10, shell 11, return cover 13, end of the column 7 and the air gap 19. In order to achieve a favorable ratio of size, weight and power of the electromagnets 8, the coils 7 are made of electrically conductive strip material, preferably of aluminum foil. The function of the clamping unit is described as follows. The machine is initially set to produce the defined air gap 19 of size s between end faces of the magnetic cores 10 and end faces of the column ends 7. For this purpose, 17 of the column nuts 16 are rotatably moved by the winder drive 16 to move dio columns 6 in the movable platen 2. For this purpose, the immersion depth t is known as a measure, and the tool installation height h, and h ₂ is determined by the tool 18. The required length I to be set of the columns 6 results from I = h, + h ₂ + t - s.

Na¹Jh Erreichen der gewünschten Länge I wird der Spulantrieb 17 abgeschaltet. Damit ist die Grundeinstellung der Maschine abgeschlossen.Na ¹ cent reaching the desired length l of the Spulantrieb 17 is turned off. This completes the basic setting of the machine.

Zum Spritzzyklus wird die bewegliche We-kzeugaufspannplatte 2 durch den Eilgangantrieb 12 in Dichtung feste Werkzeugspannplatte 1 verschoben, bis Jas Werkzeug 18 geschlossen ist. Die Schließkraft wird nun durch Zufuhr von Gleichstrom über einen oder mehrere Thyristorstromsteller aufgebracht, um eine kontinuierliche Erhöhung der Stromstärke zu erreichen. Die Stromstärke wird bis zum Erreichen der Schließkraft erhöht. Die Verformung durch die Gesamtelastizität des mechanischen Systems der Schließeinheit muß bei erreichter Schließkraft kleiner als die Größe s dss voreingestellten Luftspaltes 19 sein.For the injection cycle, the movable We-platen 2 is moved by the rapid traverse drive 12 in seal fixed tool clamping plate 1 until Jas tool 18 is closed. The closing force is now applied by supplying direct current through one or more thyristor current regulators to achieve a continuous increase in current. The current is increased until reaching the closing force. The deformation by the total elasticity of the mechanical system of the closing unit must be less than the size s dss preset air gap 19 at the closing force is reached.

Das Formteil kann nun durch die Spritzeinheit der Spritzgießmaschine gespritzt werden. Nach abgelaufener Zykluszeit wird die Schließkraft aufgehoben. Dazu wird zuerst der Gleichstrom der Spule 9 über eine entsprechende Schaltung abgeschaltet. Diese Schaltungen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Zur Unterstützung des Öffnungsvorganges muß der remanente Magnetismus des magnetischen Kreises beseitigt werden. Dazu werden die Wicklungen der Spulen 3 mit einem entgegengesetzten Stromfluß erregt. Gleichzeitig wird der Eilgangantrieb 12 zugeschaltet. Erreicht die MagnetisierungskurveThe molding can now be injected through the injection unit of the injection molding machine. After the cycle time has expired, the closing force is canceled. For this purpose, the direct current of the coil 9 is first switched off via a corresponding circuit. These circuits are well known in the art. To assist the opening process, the remanent magnetism of the magnetic circuit must be eliminated. For this purpose, the windings of the coils 3 are energized with an opposite current flow. At the same time the rapid traction drive 12 is switched on. Reach the magnetization curve

den Kraftflußnullpunkt, werden die Säulen 6 vom Magnetkern 10 durch den Eilgangantrieb 12 getrennt und damit das Werkzeug 18 geöffnet. Die bewegliche Werkzeugaufspannplatte 2 fährt in Grundstellung, wobei über das Schaltelement 14 der entgegengesetzte Stromfluß abgeschaltet wird. Der entgegengesetzte Strom darf nur so groß sein, daß die Magnetisierungskurve den Kraftflußnullpunkt erreicht, da es bei einer weiteren Erhöhung dieses Stromes wieder zu einer Anziehung der Werkzeughälften käme.the Kraftflußnullpunkt, the columns 6 are separated from the magnetic core 10 by the rapid traverse drive 12 and thus the tool 18 is opened. The movable platen 2 moves to the normal position, wherein the opposite current flow is switched off via the switching element 14. The opposite current may only be so large that the magnetization curve reaches the Kraftflußnullpunkt, as it would come in a further increase in this current again to an attraction of the tool halves.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem bekannten Stand der Technik bestehen vor allem in einer optimalen Energieausnutzung, einer hohen Umwoltfreundlichkeit, kurzer Trockenlaufzeit, niedrigem Geräuschniveau und einer verschleißarmen Arbeitsweise. Offensichtlich sind die Vorteile einer elektromagnetischen Schließeinheit für Schließkräfte größer 5OkN und Werkzeugeinbauhöhen größer 100mm von der Fachwelt nicht erkannt worden. Mit herkömmlichen Elektromagneten wäre deren Masse sicherlich auch zu groß, um die benötigten hohen Schließkräfte erreichen zu können. Mit dem Einsatz von Aluminiumfolie als Spulenmaterial in Elektromagneten Anfang der 70er Jahre hätte der Nachteil der großen Masse der Elektromagneten aber als beseitigt angesehen werden müssen und die Entwicklung von elektromagnetischen Schließeinheiten mit hohen Schließkräften vorangetrieben werden können.The advantages of the method according to the invention over the known prior art consist in particular in optimum energy utilization, a high Umwoltfreundlichkeit, short dry cycle time, low noise level and a low-wear operation. Obviously, the benefits of an electromagnetic clamping unit for clamping forces greater than 5OkN and tool installation heights greater than 100mm have not been recognized by the art. With conventional electromagnets whose mass would certainly be too large to reach the required high closing forces can. With the use of aluminum foil as a coil material in electromagnets in the early 1970s, however, the disadvantage of the large mass of electromagnets would have had to be considered eliminated and the development of electromagnetic clamping units with high closing forces could be promoted.

Claims

1. A method for closing force generating the Schiießeinheit an injection molding machine for
Plastic processing for clamping forces greater than 5OkN and tool installation heights greater than 100mm, the clamping unit consisting essentially of a fixed and a movable
Tool platen consists, the tool on a moving
Tool clamping plate shifting rapid traverse drive is closed when closed
Tool the platens are connected to each other via columns and act on the located in the fixed platen column ends force elements that apply the closing force, characterized in that for the generation of the closing force
Electromagnets (8) are applied.

2. The method according to claim 1, characterized in that the column ends (7) during
Insert tooling in the electromagnets (8) and form the armature for the electromagnetic closing force generation when supplied with direct current.