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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schließeinheit einer Spritzgießmaschine
umfassend eine – in
vorzugsweise horizontaler Richtung – bewegliche Werkzeugaufspannplatte,
eine feststehende Werkzeugaufspannplatte sowie wenigstens ein dazwischen
angeordnetes Mittelwerkzeug, das auf einer in der Bewegungsrichtung
der beweglichen Werkzeugaufspannplatte verschiebbaren Verschiebeeinrichtung
lösbar
befestigbar ist.
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Um
den Ablauf beim Spritzgießen
zu beschleunigen, insbesondere bei mehrstufigen Spritzgießverfahren,
wird häufig
eine Schließeinheit
verwendet, bei der zwischen der beweglichen Werkzeugaufspannplatte
und der feststehenden Werkzeugaufspannplatte noch eine Mittelplatte
angeordnet ist, auf der die so genannten Mittelwerkzeuge aufgespannt
sind. Die Mittelplatte ist auf einer Verschiebeeinrichtung fixiert,
die längs
der Bewegungsrichtung der beweglichen Werkzeugaufspannplatte verfahrbar
ist.
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Bei
Massenproduktionen müssen
die Werkzeuge nach einer gewissen Anzahl an Spritzzyklen ausgetauscht
werden, da diese einem natürlichen Verschleiß erliegen.
Neuerdings besteht allerdings ein immer größerer Bedarf, kleinere Produktserien
zu fahren, bei denen die Werkzeuge auch schon vor ihrem natürlichen
Verschleiß ausgewechselt
und bei Bedarf zu einem späteren
Zeitpunkt wieder eingesetzt werden. Das Austauschen der Werkzeuge,
insbesondere der Mittelwerkzeuge, gestaltet sich dabei als aufwendig,
da die Werkzeuge genau positioniert werden müssen, damit sie in optimaler
Weise auf die Aufspannplatten aufgespannt werden können.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, eine Schließeinheit
der eingangs genannten Gattung so zu gestalten, dass sich die Mittelwerkzeuge
leichter austauschen lassen.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Indem
nun das Mittelwerkzeug und die Verschiebeeinrichtung mittels zumindest
eines Schnellverschlusses lösbar
miteinander verbindbar sind, lässt
sich das Werkzeug rascher austauschen, da nach Stand der Technik
verwendete Schraubverbindungen aufwendig zu lösen und zu befestigen sind, was
eine exakte Positionierung auch noch erheblich erschwert.
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Schnellverschlüsse sind
hinlänglich
bekannt, wobei solche Verschlüsse
ein rascheres Öffnen
und Schließen
ermöglichen,
als z.B. Schraubverbindungen. Vorteilhafte Ausführungsvarianten sind im Folgenden
beschrieben (wobei selbstverständlich
auch andere dem Fachmann geläufige
Schnellverschlüsse in
Frage kommen). Ein solcher Schnellverschluss kann mechanisch, hydromechanisch,
elektromechanisch oder magnetisch ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise
ist vorgesehen, dass der Schnellverschluss aus einem Vorsprung und
einem Schieber gebildet wird, wobei der Vorsprung vom verschiebbaren
Schieber in Befestigungsposition hintergriffen wird. Insbesondere
ist dabei günstig,
wenn der Vorsprung am Mittelwerkzeug und der Schieber an der Verschiebeeinrichtung
angeordnet ist.
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Eine
Ausführungsvariante
sieht dabei vor, dass der Vorsprung aus einem Spannbolzen gebildet wird
der in korrespondierende Aufnahmelöcher reicht. Dabei könnte vorgesehen
sein, dass die Spannbolzen auf dem Mittelwerkzeuge und die Aufnahmelöcher auf
der Verschiebeinrichtung angeordnet sind, wobei auf der Verschiebeeinheit
seitlich auslaufende Aussparungen in die Aufnahmelöcher für die Spannbolzen
münden,
in denen Arretiereinrichtungen angeordnet sind. Solche Arretiereinrichtungen
könnten
keilförmige
Schieber aufweisen und wobei die Spannbolzen Löcher mit korrespondierenden
Wandungen aufweisen, in denen die Schieber einrasten.
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Die
zweite günstige
Ausführungsvariante sieht
vor, dass der Vorsprung am Mittelwerkzeug und der Schieber an der
Verschiebeeinheit angeordnet ist, wobei der Schieber in Rastposition
zumindest bereichsweise formschlüssig
und/oder kraftschlüssig über den
Vorsprung schiebbar ist. Um eine besonders stabile Befestigung zu
ermöglichen
könnte
vorgesehen sein, dass die Schieberichtung des Schiebers mit der
Kontaktfläche
des Rastvorsprungs einen von 0° verschiedenen
Winkel α einschließt, wobei dieser
Winkel α z.B.
5° betragen
könnte.
Vorteihafterweise sind der Schieber und der Vorsprung derart ausgebildet,
dass die Kontaktfläche
des Schiebers und die Kontaktfläche
des Vorsprungs in Rastposition bereichsweise zueinander komplementär sind.
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In
einer einfachen Ausführungsvariante weist
das Mittelwerkzeug wie zuvor beschrieben, in Bewegungsrichtung der
beweglichen Werkzeugaufspannplatte jeweils zwei Formflächen (Rücken an Rücken liegend)
auf. Eine weitere Ausführungsvariante
sieht vor, dass ein solches Mittelwerkzeug auch mehrere, beispielsweise
vier, sechs, acht usw. Formflächen
aufweist. Im Fall von vier Formflächen bietet sich eine Anordnung
an, bei der die Formflächen
jeweils 90° um
eine vertikale Achse zueinander verdreht sind. Daher hat es sich
als vorteilhaft erwiesen, wenn die Verschiebeinrichtung eine Rotationseinrichtung
zur Rotation des Mittelwerkzeuges um eine vorzugsweise vertikale
Achse aufweist.
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Eine
Ausführungsvariante
sieht vor, dass das Mittelwerkzeug auf der Verschiebeeinrichtung aufliegt
und das Mittelwerkzeug und die Verschiebeeinrichtung, vorzugsweise
ausschließlich,
an der Auflagenseite miteinander befestigbar sind. Der besondere
Vorteil einer solchen Schließeinheit
besteht auch darin, dass man gänzlich
auf eine Mittelplatte verzichten kann. Das Mittelwerkzeug kann z.B.
so gestaltet sein, dass es zwei Rücken and Rücken angeordnete Formflächen aufweist,
also eine Formfläche
in vertikaler Richtung hin zur beweglichen Werkzeugaufspannplatte
und eine Formfläche
(ebenfalls in vertikaler Richtung) hin zur feststehenden Werkzeugaufspannplatte.
Selbstverständlich
kann das Mittelwerkzeug auch mehrteilig ausgebildet sein. Als seitlicher
(horizontaler) Rand sei insbesondere eine Fläche verstanden, die nicht in
Richtung einer der beiden Formaufspannplatten orientiert ist, sondern bevorzugt
in rechtem Winkel zu diesen beiden Formaufspannplatten steht. Denkbar
ist auch die Variante wo auf der Verschiebeeinheit eine Mittelplatte
angeordnet ist, bei der die Mittelwerkzeuge ebenfalls mittels Schnellverschlüssen aufgespannt
werden.
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Zur
besonders leichten Einbringung des Mittelwerkzeuges kann vorgesehen
sein, dass das Mittelwerkzeug (gegebenenfalls aber auch die anderen Werkzeuge)
eine Aufhängevorrichtung
aufweist.
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Weitere
Vorteile und Details der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren
und Figurenbeschreibungen näher
erläutert.
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Schematisch
wird dabei
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in 1 und 3 eine
erste Ausführungsvariante
einer Schließeinheit
mit Mittelwerkzeug in Ausgangsstellung sowie eingebauter Stellung
jeweils in Seitenansicht,
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in 4 und 5 eine
zweite Variante einer erfindungsgemäßen Schließeinheit in zerlegtem sowie
eingebautem Zustand ebenfalls in Seitenansicht,
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in 6a und 6b mehrere
Detailansichten eine erste Ausführungsvariante
eines Schnellverschlusses und
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in 7 eine
Detailansicht einer zweiten Ausführungsvariante
eines Schnellverschlusses gezeigt.
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Die 1 bis 3 zeigen
jeweils dieselbe Schließeinheit 1 (einer
nicht gezeigten Spritzgießmaschine)
in drei unterschiedlichen Einbaustellungen des Mittelwerkzeuges 10.
Die 1 zeigt eine so genannte horizontale Schließeinheit 1 umfassend
eine in horizontaler Richtung bewegliche Werkzeugaufspannplatte 2 (BWAP)
und eine feststehende Werkzeugaufspannplatte 3 (FWAP).
Die zu der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 2 und der
feststehenden Werkzeugaufspannplatte 3 korrespondierenden (Form)-Werkzeuge 11, 12 sind
noch nicht eingebaut bzw. aufgespannt.
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Die
feststehende Werkzeugaufspannplatte 3 ist auf einem Rahmen 4 angeordnet,
während
der Übersichtlichkeit
halber die Befestigung der längs des
Rahmens 4 in horizontaler Richtung verschiebbaren beweglichen
Werkzeugaufspannplatte 2 am Rahmen 4 nicht gezeigt
ist. Eine solche Befestigung kann in an sich bekannter Weise erfolgen,
weshalb hier nicht näher
darauf eingegangen wird.
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Zwischen
BWAP und FWAP ist eine Verschiebeeinrichtung 5 angeordnet,
die eine um eine vertikale Achse a rotierbare Rotationseinheit 6 aufweist.
Das gesamte Spritzwerkzeug 10, 11, 12 (also Mittelwerkzeug 10,
sowie das Werkzeug 11 der BWAP und das Werkzeug 12 der
FWAP) ist zu einer lösbaren
Einheit zusammengesetzt und kann von oben in vertikaler Richtung
in die Schließeinheit 1 eingesetzt
werden und mit einer horizontalen Fläche H auf die Verschiebeinheit 5 seitlich
aufgelegt werden. Eine Zentriervorrichtung 35, 36 sorgt
dafür,
dass das Werkzeug 10 richtig auf der Verschiebeinrichtung 5 positioniert
wird. Die Werkzeuge 10, 11, 12 können durch
einfache mechanische Befestigungsvorrichtungen bzw. eine Transportsicherung
für den
Transport lösbar
miteinander verbunden werden. Anschließend werden die Teile des gesamten
Spritzwerkzeuges 10, 11, 12 ihrer Bestimmung
entsprechend aufgespannt, und zwar wird das Formwerkzeug 11 auf die
bewegliche Werkzeugaufspannplatte 2, das Formwerkzeug 12 auf
die feststehende Werkzeugaufspannplatte 3 und das Mittelwerkzeug 10 auf
der Verschiebeeinheit 5 aufgespannt (siehe 2).
Der eingebaute Zustand lässt
sich am besten in 3 erkennen. Das jeweilige Werkzeug 11 bzw. 12 sitzt
auf der zugehörigen
Werkzeugaufspannplatte 2 bzw. 3, während das
Mittelwerkzeug 10 auf der Verschiebeeinheit 5 mit
den Schnellverschlüssen 20 befestigt
ist und mittels der Rotationseinheit 6 um eine vertikale Achse
rotierbar ist. Wie aus 1 erkennbar, lässt sich
in vorteilhafter Weise das gesamte Werkzeug 10, 11, 12 in
einem Schritt einsetzen, und zwar in zusammengebauten Zustand. Der
eigentliche Einbau erfolgt günstigerweise,
indem das gesamte Werkzeug 10, 11, 12 auf der
Verschiebeeinrichtung 5 mit einer horizontalen Auflagefläche H, also
seitlich abgestellt wird. Anschließend wird die Schließeinheit 1 ohne
Schließkraftaufbau
geschlossen, die Werkzeuge 10, 11, 12 werden
vorläufig
angeschlossen und auf Betriebstemperatur aufgeheizt. Mit einem (nicht gezeigten)
Kran werden die Werkzeuge 11, 12 an ihrer Aufhängevorrichtung 7', 7'' angehoben, um das Gewicht zu kompensieren.
Anschließend
wird die Schließkraft
aufgebaut und die Werkzeuge 11, 12 werden auf
die entsprechenden Werkzeugaufspannplatten 2, 3 bzw.
auf die Verschiebeeinheit 5 aufgespannt. (Auch für die Befestigung
der Werkzeuge 11, 12 auf den entsprechenden Werkzeugaufspannplatten 2, 3 können in
vorteilhafter Weise Schnellverschlüsse wie sie bei dem Mittelwerkzeug 10 Verwendung
finden, eingesetzt werden.) Diese Verfahrensschritte sind in der 3 auch
durch die Pfeile angedeutet. Anschließend wird das Werkzeug 10 vom Kran
gelöst
und die Schließeinheit 1 geöffnet wodurch
die Schließeinheit 1 betriebsbereit
ist. Die eigentlichen Schnellverschlüsse 20 der 1 bis 3 entsprechen
denen der Ausführungsvariante bestehend
aus Spannbolzen 25 und korrespondierenden Aufnahmelöchern 26;
der Schnellverschluss 20 wird weiter unten anhand der 7 noch
näher erläutert.
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Die 4 und 5 zeigt
eine den 1 und 3 analoge
Anordnung, wobei allerdings ein anderer Schnellverschluss 20 zur
Befestigung der Werkzeuge 11, 12 auf den Aufspannplatten 2, 3 bzw. des
Mittelwerkzeuges 10 auf der Verschiebeeinrichtung 5 vorhanden
ist. Diese Befestigungsvorrichtung 20 wird mittels der 6a und 6b genauer
beschrieben. Die 4 zeigt die Schließeinheit 1 in
die die Werkzeuge 10, 11, 12 noch einzusetzen
sind, während
in 5 die Werkzeuge 10, 11, 12 bereits aufgespannt
sind. Der Schnellverschluss 20 zur Aufspannung des Mittelwerkzeuges 10 (und
analog der Werkzeuge 11, 12) wird von einer aus
einem am Mittelwerkzeug 10 angeordnetem Vorsprung 22 und
einem an der Verschiebeeinheit 5 angeordneten Verschlusseinheit 21 mit
Schieber 23 gebildet. Der Schieber 23 der Verschlusseinheit 21 ist
in Rastposition gezeigt und bereichsweise formschlüssig sowie kraftschlüssig über den
Vorsprung 22 geschoben. Zur genaueren Erläuterung
sei auf die 6a und 6b verwiesen.
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Die 6a zeigt
eine vergrößerte Ansicht des
in 5 mit A gekennzeichneten Ausschnittes. Im Wesentlichen
lässt sich
erkennen, dass am Mittelwerkzeug 10 ein Vorsprung 22 angeordnet
ist. Auf der Verschiebeeinrichtung 5 ist eine korrespondierende
Verschlusseinheit 21, die einen Schieber 23 aufweist,
angeordnet. Der Schieber 23 befindet sich in Rastposition
und ist im Bereich F formschlüssig
z. T. auch kraftschlüssig über dem
Vorsprung 22 angeordnet bzw. damit verbunden. Der Schieber 23 der Verschlusseinheit 21 ist
längs der
Schieberichtung g des Schiebers 23 verschiebbar, wobei
diese Schieberichtung g mit der Kontaktfläche des Vorsprungs 22 einen
von 0 verschiedenen Winkel α einschließt, der
im gezeigten Fall etwa 5° beträgt. Während die 6a nur
schematisch ein Schnellverschluss 20 zeigt, ist in der 6b die
Verschlusseinheit 21 im Querschnitt (rechte Abbildung),
in Frontalansicht (linke Abbildung) und in Draufsicht (untere Abbildung) detaillierter
dargestellt. Der Schnellverschluss besteht aus dem am Mittelwerkzeug 10 angeordnetem Vorsprung 22 und
einem an der Verschiebeeinheit 21 angeordneten Schieber 23 (siehe
Querschnitt). Der Schieber 23 kann entlang der Schieberichtung
g in die Rastposition geschoben werden, sodass der Schieber 23 über den
Vorsprung 22 greift. Damit kann eine formschlüssige und/oder
kraftschlüssige Verrastung
erreicht werden. Die Schieberichtung g des Schiebers 23 schließt mit der
Kontaktfläche
k des Vorsprungs 22 einen von 0° verschiedenen Winkel α ein (hier
z.B. 5°).
Die Kontaktfläche
des Schiebers 23 und die Kontaktfläche F des Vorsprungs 22 sind
so ausgebildet, dass sie in Rastposition bereichsweise zueinander
komplementär
sind. Zu diesem Zweck ist der im Querschnitt etwa zylinderförmige Schieber 23 (siehe
auch Frontalansicht) im Kontaktbereich i abgeflacht und anschließend in
einem Bereich j abgeschrägt,
sodass im Rastzustand Schieber 23 und Vorsprung 22 regelrecht
verkeilbar sind. Mittels einer Arretiervorrichtung könnte der
Schieber 23 in Position gehalten werden. Jedenfalls weist
das Mittelwerkzeug 10 im gezeigten Fall einen Vorsprung 22 auf, der
von einem Schieber 23 in Befestigungsposition hintergriffen
wird.
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7 zeigt
einen Schnellverschluss 20 wie in den 1 bis 3 angedeutet
mit einem auf dem Mittelwerkzeug 10 angebrachten Vorsprung
in der Form eines Spannbolzens 25 und korrespondierenden
Aufnahmelöchern 26 in
der Verschiebeeinrichtung 5. Auf der Verschiebeeinrichtung 5 sind
die Aufnahmelöcher 26 für die Spannbolzen 25 erkennbar. In
den Aufnahmelöchern 26 für die Spannbolzen 25 befinden
sich seitlich auslaufende Aussparungen 27, in die wiederum
ein Schieber 29 einbringbar ist, der in Befestigungsposition
Teile des Mittelwerkzeuges 10 (und zwar des Spannbolzens 25)
hintergreift. In den Spannbolzen 25 befinden sich außerdem zu
den Aussparungen 27 korrespondierende Löcher 28 in denen Arretiereinrichtungen
angeordnet sein können,
die wie hier z.B. aus den keilförmigen
Schiebern 29 gebildet werden.
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Sämtliche
Schieber könnten
erfindungsgemäß mechanisch,
hydromechanisch, elektromechanisch oder magnetisch betätigbar sein.
Selbstverständlich
ist im Rahmen der Erfindung auch denkbar, dass auf der Verschiebeinrichtung 5 eine
(insbesondere vertikal ausgerichtete) Mittelplatte angeordnet ist,
auf der einzelne Mittelwerkzeuge 10 aufspannbar sind. Die
Befestigung mit den Schnellverschlüssen 20 erfolgt dann
an der Mittelplatte, die somit mittelbar die Verbindung zwischen
Mittelwerkzeug 10 und Verschiebeinheit 5 herstellt.
Im Rahmen der Erfindung ist auch denkbar, die Aufspannung mittels
magnetischer Schnellverschlüsse
zu gestalten. Bevorzugt ist auch noch weiters vorgesehen, dass gleichzeitig
mit dem Aufspannen der einzelnen Werkzeuge 11, 12 auf
die entsprechende Aufspannplatte 2, 3 und/oder
des Mittelwerkzeuges 10 auf die Verschiebeeinrichtung (5) mittels
der Schnellverschlüsse
vorzugsweise gleichzeitig weitere Medien automatisch gekuppelt werden, beispielsweise
Leitungen oder Anschlüsse
von Strom bzw. Spannung, Elektrik, Kühlmittel bzw. Kühlmedien,
Heizung, Hydraulik etc.