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Die
Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine mit einem Kniehebelmechanismus
einer Schließeinheit der Spritzgießmaschine, wobei
der Kniehebelmechanismus Gelenkelemente in Form eines Hebels und
eines im Hebel geführten Bolzens umfasst, wobei zwischen
dem Hebel und dem Bolzen ein mit Schmiermittel gefüllter
Schmiermittelraum ausgebildet ist und auf einer dem Schmiermittelraum
zugewandten Fläche des Hebels und/oder des Bolzens eine
Gleitschicht aufgebracht ist.
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Auf
die Gelenkmechanismen und -elemente bei Spritzgießmaschinen
wirken sehr hohe Kräfte, die besonders im Reibebereich
aufgrund des hohen Drucks zwischen den Gelenkelementen zu Problemen,
wie beispielsweise hohem Verschleiß führen. Dazu
ist beispielsweise aus der
US
5,290,617 eine Gleitoberfläche zwischen dem Bolzen
eines Kniehebelmechanismus und der Gelenkbuchse des Kniehebels bekannt,
wobei in diesem Bereich Schmiermittel zuführbar ist. Nachteilig
dabei ist, dass die Ausführung eines solchen Gelenkes mit
Gelenkbuchse relativ aufwendig ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, die vorbeschriebenen Nachteile
zu vermeiden und eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Spritzgießmaschine
anzugeben. Insbesondere sollen der Gelenkmechanismus und somit die
Gelenkelemente hohen Antriebskräften bzw. Zuhaltekräften standhalten.
Darüber hinaus soll die Konstruktion einfach und unkompliziert
herstellbar sein, möglichst verschleißfrei arbeiten
und druckresistent sein und niedrige Reibwerte im Gelenkbereich
aufweisen, um die sehr hohen Kräfte, die besonders im Reibbereich aufgrund
des hohen Druckes zwischen Gelenkelementen zu Problemen – wie
beispielsweise hohen Verschleiß – führen,
aufnehmen zu können. Zudem soll eine gegenüber
dem Stand der Technik wesentlich weniger aufwendige und somit vereinfachte Spritzgießmaschine
mit einem Gelenkmechanismus bereitgestellt werden.
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Diese
Aufgabe bzw. Aufgaben werden dadurch gelöst, dass der Hebel
des Gelenkkopfes den Bolzen direkt buchsenfrei umgreift, wobei die
Gleitschicht – vorzugsweise nur – auf der dem
Schmiermittelraum zugewandten Fläche des Hebels des Gelenkkopfes
aufgebracht ist. Da durch das direkte Anbringen der Gleitschicht
auf dem Hebel die Abnützung wesentlich verringert werden
kann, ist gar keine Buchse, die nach gewisser Verbrauchsdauer ausgetauscht
werden müsste, notwendig. Dies bedeutet einen erheblich
weniger aufwendigen Aufbau des gesamten Kniehebelmechanismus, da
die kompletten Gelenkbuchsen gespart werden können. Zusätzlich ist
das Einlaufverhalten (also der Betrieb in den ersten Betriebsstunden)
wesentlich verbessert, da von Beginn an ein sich kaum verändernder,
konstanter Reibfaktor zwischen den Reibpartnern erreicht wird.
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Vorteilhaft
ist vorgesehen, wenn zwischen den Gelenkelementen vorzugsweise zwei
Dichtelemente angeordnet sind, die ebenfalls den Schmiermittelraum
begrenzen. Dadurch ist die Spritzgießmaschine auch für
den Einsatz in Reinräumen geeignet.
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Da
besonders bei Kniehebelmechanismen große Kräfte
auftreten, ist eine Gleitbeschichtung, die für einen niedrigen
Reibwert sorgt, vorteilhaft. Besonders vorteilhaft ist vorgesehen,
dass die Gleitschicht – vorzugsweise nur – auf
der dem Schmiermittelraum zugewandten Fläche des Gelenkkopfs
aufgebracht ist.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass
der Bolzen im Wesentlichen aus oberflächengehärtetem
Stahl besteht. Bei Versuchen hat sich dieses Material als sehr tauglich
für den Einsatz in Spritzgießmaschinen herausgestellt,
wobei aber auch beispielsweise Bolzen aus hart verchromtem Stahl
oder anderen Materialien geeignet sind. Insbesondere kann induktionsgehärteter, flammgehärteter,
nitrierter oder einsatzgehärteter Stahl eingesetzt werden.
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Als
vorteilhaft hat sich weiters herausgestellt, wenn der Bolzen des
Gelenkkopfs im Wesentlichen aus Stahl, Stahlguss und/oder Gusseisen,
vorzugsweise aus Grauguss oder Sphäroguss, besteht.
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Ein
besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel kann vorsehen,
dass die Gleitschicht als Gleitlackschicht ausgebildet ist, die
zumindest einen vorzugsweise graphit-basierten Festschmierstoff,
ein organisches oder anorganisches Bindemittel und ein Lösemittel
umfasst. Diese Gleitschicht bzw. Gleitlackschicht kann generell
auf Basis von Molybdänsulfit (MoS2),
Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Graphit als Festschmierstoff hergestellt
sein und sollte für einen sehr hohen Flächenpressdruck
geeignet sein.
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Bevorzugt
ist weiters vorgesehen, wenn der Reibungskoeffizient (f) zwischen
den Gelenkelemente, vorzugsweise zwischen Bolzen und Gelenkkopf unter
0,3, vorzugsweise bei oder unter 0,1 liegt.
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Die
Gleitschicht wird bevorzugt auf ein phosphatierte oder sandgestrahlte,
entfettete und ein Oberflächenrauheit von ca. 1 bis 2 μm
aufweisende Fläche des Gelenkelements aufgebracht. Nach
der Vorbehandlung der Oberfläche des Gelenkelements wird
eine Haftbrücke zwischen dem Gelenkelementmaterial und
der Gleitschicht geschaffen. An dieser Haftbrücke wird
die Gleitschicht dauerhaft in der Oberflächenstruktur befestigt.
Mit den hochbelastbaren Festschmierstoffen der Gleitschicht wird
somit ein synergetischer Verbund hergestellt, der extremen Belastungen
widerstehen kann. Dadurch ist besonders im Vergleich zu den bisherigen
Ausführungen (siehe
österreichische Patentanmeldung A 808/2007 )
ein wesentlich niedrigerer Schmierölverbrauch gewährleistet.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch
Untersuchungsergebnisse und anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme
auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele
im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:
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1 die
Schließeinheit einer Spritzgießmaschine in Seitenansicht,
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2 eine
Schnitt durch einen Gelenkmechanismus mit Gelenkbuchse,
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3 eine
Ansicht eines Gelenkmechanismus aus 2,
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4 den
Reibebereich eines Gelenkmechanismus im Querschnitt,
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5 einen
Schnitt durch die Gleitschicht und
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6 einen
weiteren Schnitt durch den Reibebereich eines Kniehebels.
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1 zeigt
die Schließeinheit 8 einer an sich bekannten Spritzgießmaschine
mit Kniehebelmechanismen 1', wobei die Gelenkelemente durch
einen Hebel 21 (Gelenkkopf 2') bzw. einen Bolzen 3' gebildet
werden.
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2 zeigt
einen Querschnitt durch einen nicht erfindungsgemäßen
(wobei dies nur die Gelenkbuchse 22 betrifft) Teil eines
Kniehebelmechanismus 1', generell bestehend aus einem Bolzen 3' und einem
Gelenkkopf 2', wobei dieser Gelenkkopf 2' aus einem
Hebel 21 und einer darin angebrachten bzw. eingepressten
Gelenkbuchse 22 gebildet wird.
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Erfindungsgemäß wird
dieser Gelenkkopf 2' buchsenfrei nur durch den Hebel 21 gebildet,
der direkt bzw. über eine Gleitschicht 7 am Bolzen 3' anliegt.
Im bzw. am Gelenkkopf 2' sind die Dichtelemente 4 angeordnet.
Zwischen diesen Dichtelementen 4, dem Gelenkkopf 2' und
dem Bolzen 3' ist der Schmiermittelraum 5 ausgebildet,
der über eine Zuführleitung 9 mit Schmiermittel
versorgt wird, welches über die Abführleitung 10 wieder
abfließen kann. Wenn alternativ kein Dichtelement 4 vorgesehen
ist, muss keine Abführleitung 10 vorgesehen, da
das Schmiermittel aus dem Schmiermittelraum 5 seitlich austreten
kann.
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In 3 (mit
nicht erfindungsgemäßer und aufwendiger Gelenkbuchse 22)
ist eine Ansicht des Kniehebelmechanismus 1' aus 2 dargestellt,
wobei das in der Gelenkbuchse 22 (bevorzugt im/am Hebel 21)
angeordnete Dichtelement 4 strichliert dargestellt ist.
Die Gleitschicht 7 befindet sich dabei am inneren Umfang
der Gelenkbuchse 22, könnte sich aber alternativ
auch am äußeren Umfang des Bolzens 3' befinden.
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4 zeigt
(wie auch 6) einen detaillierteren Schnitt
durch den Reibebereich eines Gelenkmechanismus 1 bzw. Kniehebelmechanismus 1' (Darstellung
verzerrt und nicht maßstabgetreu). Hierin ist das Schmiermittel
im Schmiermittelraum 5 durch Wellen angedeutet und erkennbar.
Vorteilhafterweise ist auf der dem Schmiermittelraum 5 zugewandten
Fläche 6 des Hebels 21 des Gelenkkopfes 2' die
Gleitschicht 7 aufgebracht und bildet somit die Gegenlauffläche
des Bolzens 3' im Bereich zwischen den Dichtelementen 4.
In diesem Schnitt ist die Zu- bzw. Abführleitung 9 und 10 des
Schmiermittels zu und vom Schmiermittelraum 5 nicht gezeigt.
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5 zeigt
einen detaillierten, schematischen Schnitt durch die Gleitschicht 7,
wobei diese Gleitschicht 7 auf dem Bolzen 21 des
Gelenkkopfs 2' (auch auf dem Bolzen 3' möglich) über
eine Haftbrücke 14 (beispielsweise Phosphatschicht)
haftend aufgebracht ist. Das Material des Hebels 21 kann
dabei vorteilhafter Weise eine Oberflächenrauheit (Ra) von ca. 1 μm aufweisen. Die Gleitschicht 7 besteht
zumindest aus einem Bindemittel 13 und Festschmierstoffpartikeln 12 und
ist ca. 7 bis 15 μm dick. Die Oberflächenrauheit
des Gelenkelementmaterials nimmt bei Benutzung mit der Zeit ab bzw.
die Oberfläche des Gelenkelements wird weiter abgeflacht.
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Somit
zeigt die hier vorliegende Erfindung einen Gelenkmechanismus für
Spritzgießmaschinen, der sehr günstige Reib- und
Verschleißwerte in den beanspruchten Gelenkbereichen und
Reibebereichen aufweist und dadurch einen gegenüber dem Stand
der Technik wesentlich energiesparenderen Antrieb ergibt. Zudem
ist die Haftung der Gleitschicht am Hebel aus Stahl, Stahlguss oder
Gusseisen, insbesondere durch die Haftbrücke, wesentlich
verbessert, wodurch auf die Verwendung einer Gelenkbuchse verzichtet
werden kann.
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Folgende
Möglichkeiten für die Anordnung der Gleitschicht 7 gibt
es:
- • am Bolzen 3',
- • im Gelenkkopf 2',
- • sowohl am Bolzen 3' als auch am Gelenkkopf 2' bzw.
dem Bolzen 21.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5290617 [0002]
- - AT 808/2007 A [0011]