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Die Erfindung betrifft eine Kupplung für Werkzeuge, insbesondere an der Antriebsstange von Auswerfervorrichtungen für die Formwerkzeuge in Spritzgießmaschinen, die in einem hülsenartigen Gehäuse einen Stehbolzen, dem sich axial eine aus dem Gehäuse herausgeführte Gewindezapfenstange anschließt, mit einem darauf angeordneten, druckbeaufschlagten Verriegelungskolben, der mit Verriegelungsmitteln ausgebildet ist, und diesem gegenüberliegend einen mit einem Auswerfer-/Formplattenpaket eines Formwerkzeugs verbundenen Steuer- und Kupplungsbolzen aufweist, der über einen konturierten Bolzenkopf mit den Verriegelungsmitteln in und außer Eingriff bringbar ist, wobei der Steuer- und Kupplungsbolzen und der Stehbolzen in der Eingriffstellung schub- und/oder zugfest miteinander und gegeneinander verriegelbar sind.
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Eine derartige Kupplungsvorrichtung ist durch die
DE 42 04 784 C2 bekannt geworden. Der zwischen dem hülsenförmigen Gehäuse und einer zentralen Kupplungsaufnahme axial verschiebbar und abgedichtet geführte Ring- bzw. Verriegelungskolben wird an aneinander gegenüberliegenden Kolbenflächen abwechselnd mit einem Druckmittel beaufschlagt. Die Kupplungsaufnahme besitzt in ihren Wänden radial verschiebbare Kupplungsklauen, die mit radialen Kupplungsvertiefungen am Umfang des Kupplungsbolzens in und außer Eingriff stellbar sind. Der Verriegelungskolben ist an seinem die Kupplungsaufnahme umgebenden Innenumfang mit Steuerflächen und Sperrflächen versehen, über die die Kupplungsklauen in der einen Schieberichtung des Kolbens zwangsläufig radial einwärts in ihre Eingriffstellung schiebbar sowie in dieser Eingriffstellung verriegelbar sind, wobei radial verschiebbare Riegelglieder des Kolbens bei Druckmittelbeaufschlagung der einen Kolbenfläche nach radial einwärts und bei Druckmittelbeaufschlagung der anderen Kolbenfläche nach radial auswärts verlagert werden. Der Kupplungsaufnahme sind in der radial einwärts gelegenen Schiebestellung der Riegelglieder Sperreingriffe zugeordnet, deren axiale Relativlage an der Kupplungsaufnahme auf diejenige Schieberstellung des Kolbens abgestellt ist, in welcher dieser über seine Steuerflächen und Sperrflächen die Kupplungsklauen in ihrer Eingriffslage hält. Zur Betätigung der Riegelglieder ist ein zweiter Ringkolben vorgesehen und im Verriegelungskolben zwischen zwei Anschlägen begrenzt axial verschiebbar aufgenommen.
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Diese und andere Kupplungen besitzen somit zum Öffnen und Schließen zwei Druckmittel- bzw. Luftanschlüsse. Trotz des Einsatzes von Nährungsinitiatoren kommt es durch die erforderlichen Zwei-Wege-Kolben allerdings vor, dass die Kupplung beim Einfahren des Steuer- und Kupplungsbolzens geschlossen ist, so dass eine Zerstörungsgefahr besteht.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kupplung zu schaffen, die bei deutlich verringertem Bauaufwand, insbesondere der Verriegelungsmechanik, eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Verriegelungsmittel als auf dem Verriegelungskolben axial in Richtung zum Steuer- und Kupplungsbolzen hin vorspringende Verriegelungsbolzen ausgebildet sind und diesen frei schwenkbar gelagerte Kipphebel zugeordnet sind, die den Stehbolzen zugewandt mit einer Nutausnehmung und dem Steuer- und Kupplungsbolzen zugewandt mit einer dem Bolzenkopf angepassten Konturausnehmung ausgebildet sind. Die axial verstehenden Verriegelungsbolzen lassen sich einstückig mit dem Verriegelungskolben herstellen und werden von dem unter Federdruck stehenden Verriegelungskolben zur formschlüssigen Verriegelung der Umklammerung selbsttätig in die Nutausnehmungen der Kipphebel gedrückt, sobald der Steuer- und Kupplungsbolzen und der Stehbolzen eine planparallele Auf- bzw. Anlage erreicht haben.
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Um den sicheren Produktionsablauf, z. B. einer Spritzgießmaschine, zu gewährleisten, wird die erforderliche dynamische Ausstoß- und Rückzugskraft in die Steuerung der Maschinen-Ausstoßeinheit digital eingegeben, die gleichfalls die Endlagensicherung beim Kuppeln übernimmt.
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Beim Ausstoßvorgang wird die größte Kraft in die Kupplung eingeleitet. Für diese dynamische Ausstoßkraft lässt sich hier eine steife Verbindung erreichen, die direkt, d. h. in einer Kraftlinie liegend, über den Stehbolzen in die Gewindezapfenstange und den Steuer- und Kupplungsbolzen wirkt. Die inneren Bauteile der Kupplung bleiben bei dieser Stoßkraftübertragung ohne Belastung. Eine solche unbelastete Stoßkraftübertragung auf innere Bauteile einer Kupplung ist bei bekannten Kupplungseinrichtungen nicht gegeben.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine sich in einem Endflansch des Stehbolzens abstützende Druckfeder den Verriegelungskolben in Richtung der Kipphebel beaufschlagt. Die Verriegelungsbolzen sind somit stets zur Verriegelung mit den Kipphebeln bereit.
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Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht daher vor, dass das Gehäuse mit nur einem Druckluftanschluss zur Verstellung des Verriegelungskolbens gegen die Kraft der Druckfeder versehen ist. Denn die erfindungsgemäße Kombination von frei schwenkbaren Kipphebeln und von der Druckfeder über den Verriegelungskolben stets in Wirkstellung gebrachten Verriegelungsbolzen ermöglicht es, dass zur Entriegelung nur ein Einwegekolben und damit auch nur ein Luftanschluss erforderlich ist. Somit ist ausgeschlossen, dass versehentlich durch eine falsche Ventilstellung die Kupplung schon vor dem Einfahren des Steuer- und Kupplungsbolzens verriegelt ist. Bei bekannten Kupplungen mit Zwei-Wegekolben (öffnen/schließen) besteht immer die Gefahr der falschen Ventilstellung, was mit der Folge von Zerstörungen an Kupplungsteilen verbunden ist. Es braucht somit lediglich ein Luftanschluss verlegt zu werden, wie weiterhin auch keine elektrischen Signale durch Nahrungsinitiatoren bezüglich einer Offen- oder Geschlossenstellung der Kupplung benötigt werden.
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Das Entkuppeln des Steuer- und Kupplungsbolzens erfolgt, indem der Verriegelungskolben mit Druckluft gegen die Kraft der Druckfeder beaufschlagt wird, so dass der Steuer- und Kupplungsbolzen aus dem Gehäuse gezogen werden kann. Bei diesem Vorgang werden die Kipphebel automatisch im Drehpunkt, d. h. auf ihrem Lagerstift bzw. -bolzen, aus der Schließlage in die Öffnungslage gesteuert. Der größte Dreh- bzw. Schwenkwinkel der Kipphebel ist erreicht, wenn der Steuer- und Kupplungsbolzen berührungsfrei aus dem Kupplungsgehäuse gefahren werden kann, weil die Kipphebel mit ihren Konturierungen dann keine Umklammerung bzw. Verriegelung des Steuer- und Kupplungsbolzens mehr bewirken können.
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Ein folgender bzw. neuerlicher Kupplungsvorgang ist ebenfalls automatisiert. Wenn der Steuer- und Kupplungsbolzen wieder in das Gehäuse der Kupplung einfährt, schwenkt bzw. drückt er die Kipphebel aus der eingeschwenkten Position nach außen, so dass die Nutausnehmungen die Stehbolzen übergreifen bzw. diese in die Nutausnehmungen eintauchen.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die auf einem Stift gelagerten Kipphebel mit einer Kugelarretierung ausgebildet sind, wozu in jedem Kipphebel eine unter Federdruck stehende Kugel angeordnet ist, denen im Schwenkweg der Kipphebel im Aufnahmekörper vorgesehene muldenartige Ausnehmungen zugeordnet sind, in die die Kugeln beim Erreichen der nach außen geschwenkten Entriegelungslage der Schwenkhebel einrasten.
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Die Kugelarretierung sichert die Kipphebel in ihrer nach außen geschwenkten Öffnungs- bzw. Entriegelungsstellung auch dann, wenn Druckluft anstehen sollte.
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Nach einem vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ist die Gewindezapfenstange frei schwimmend in einem in das Gehäuse eingeschraubten Gewindering angeordnet. Es lässt sich damit ein eventueller Mittenversatz zwischen den Verbindungen von Maschine und Werkzeug ausgleichen, weil bei der Montage eines Formwerkzeuges in eine Spritzgießmaschine eine Mittelachsenfluchtung nicht immer gewährleistet werden kann. Da die Gewindezapfenstange im Gewindering radial nach allen Seiten – somit frei schwimmend – mit etwas Bewegungsspiel (ca. 1 mm) gelagert ist, lässt sich ein eventueller Mittenversatz zwischen Formwerkzeug/Maschine radial ausgleichen.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass in einen Endbund der Gewindezapfenstange zur radialen Verdrehsicherung des Gewinderinges ein im Gewindering konzentrisch zum Stehbolzen angeordneter Zylinderstift eingreift.
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Zur Abdichtung der inneren Bauteile der Kupplung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Verriegelungskolben mit einem inneren Dichtring gegen den Stehbolzen und mit einem äußeren Dichtring gegen die Innenfläche einer ihn aufnehmenden Gehäusekammer abgedichtet ist und weitere Dichtringe einer auf die Verriegelungsbolzen des Verriegelungskolbens aufgesteckten, nach vorne von einer Aufnahme abgeschlossenen Scheibe zugeordnet sind.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine mit Kipphebeln als Verriegelungsmittel ausgebildete Kupplung in einer explosiven Darstellung; und
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2 einen Längsschnitt durch die Kupplung, wobei in der unteren Zeichnungshälfte der entriegelte und in der oberen Zeichnungshälfte der verriegelte Steuer- und Kupplungsbolzen dargestellt ist.
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Eine in 1 gezeigte Kupplung 1 besitzt ein Gehäuse 2a, 2b aus zwei ineinander geschraubten, kappenartigen Teilen. Von der Seite des Gehäuseteils 2a her werden ein mit einem Endflansch 3 versehener Stehbolzen 4 mit einer darauf angeordneten Druckfeder 5 und eine Gewindezapfenstange 6 eingesteckt. Am anderen Ende, d. h. von dem Gehäuseteil 2b her wird ein an seinem freien Ende mit einem Gewindezapfen 7 und weiter vorne im Anschluss an eine Ausdrehung 8 einem konturierten Bolzenkopf 9 (vgl. auch 2) ausgebildeter Steuer- und Kupplungsbolzen 10 eingesteckt.
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Im Inneren des verschraubten Gehäuses 2a, 2b ist ein Verriegelungskolben 11 mit daran einstückig angeformten, axial vorspringenden, umfangsverteilt vorgesehenen Stehbolzen 12 und diesen zugeordneten, auf Stiften 13 in einem Aufnahmekörper 14 gelagerten Kipphebeln 15 angeordnet. Das Kupplungsgehäuse 2a, 2b weist lediglich einen Druckluftanschluss 16 mit integriertem Wegeventil auf, über den der Verriegelungskolben 11 gegen die Kraft der Druckfeder 5 in eine Entriegelungs- bzw. Entkupplungsposition (vgl. die untere Hälfte von 2) verstellbar ist.
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Wie sich näher der ausführlicheren 2 entnehmen lässt, ist die Gewindezapfenstange 6 radial frei schwimmend in einem in das Gehäuseteil 2a eingeschraubten Gewindering 17 angeordnet und ist dem Endflansch 3, in dem sich die Druckfeder 5 abstützt, des Stehbolzens 4 mit einem Bund 18 zugewandt. Zur radialen Verdrehsicherung des Gewinderinges 17 greift ein in den Gewindering 17 eingesetzter Zylinderstift 19 in eine Nut bzw. Ausnehmung des von dem Gewindering 17 eingeschlossenen Bundes 18 der Gewindezapfenstange 6 ein. Zur Lagesicherung des Gewinderinges 17 ist weiterhin ein von außen durch das Gehäuseteil 2a eingesetzter Gewindestift 20 mit Zapfen vorhanden.
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Die frei schwenkbar auf den Stiften 13 gelagerten Kipphebel 15 sind an ihrem dem Bolzenkopf 9 des Steuer- und Kupplungsbolzens 10 zugewandten Ende mit einer dem Bolzenkopf 9 angepassten Konturausnehmung 22 ausgebildet, und zwar so, dass in der in der oberen Bildhälfte gezeigten, gekuppelten Verriegelungsposition der Bolzenkopf 9 übergriffen wird, wobei das vordere Ende der Kipphebel 15 mit einem aufgrund der Konturausnehmung 22 nasenartigen Vorsprung in die Ausdrehung 8 des Steuer- und Kupplungsbolzens 10 eingreift. Zur Verriegelung mit dem Verriegelungsbolzen 12 des Verriegelungskolbens 11 sind die Kipphebel 15 weiterhin mit einer Nutausnehmung 23 versehen, die in der Verriegelungsposition die vorderen, freien Enden der Stehbolzen 12 übergreifen bzw. umklammern.
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Wenn zum Entriegeln bzw. -kuppeln der Steuer- und Kupplungsbolzen 10 mit Bewegungsrichtung gemäß Pfeil „Zug” umsteuert wird, wie in der unteren Bildhälfte von 2 gezeigt, kommen nicht nur die Konturausnehmungen 22 frei von dem konturierten Bolzenkopf 9, sondern es werden gleichzeitig die Kipphebel 15 mit ihrem hinteren Ende nach unten verschwenkt. Denn über den Druckluftanschluss 16 und dessen Wegeventil wird der Verriegelungskolben 11 gegen die Kraft der Druckfeder 5 zurückgestellt, so dass einhergehend mit der Zugbeaufschlagung des Steuer- und Kupplungsbolzens 10 und dem Verlagern des Verriegelungskolbens 11 die Stehbolzen 12 aus den Nutausnehmungen 23 der Kipphebel 15 freikommen. Solange der Steuer- und Kupplungsbolzen 10 nicht in Richtung Pfeil „Stoß” eingerückt wird, drücken die äußeren bzw. unteren Arme des bedingt durch die Nutausnehmung 23 zweiarmigen hinteren Endes der Kipphebel 15 auf die Stehbolzen 12, was zudem noch durch die Kraft der unverändert wirkenden Druckfeder 5 verstärkt wird.
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Zur sicheren Gewährleistung dieser Entriegelungsposition sind die Kipphebel 15 mit einer Kugelarretierung ausgebildet, bestehend aus einer unter Federdruck stehenden, z. B. in einer Sachbohrung der Kipphebel 15 angeordneten, Kugel 21a und einer im Aufnahmekörper 14 ausgebildeten Mulde bzw. muldenartigen Ausnehmung 21b. Sobald die Kipphebel 15 ihre nach außen geschwenkte Endlage (größter Drehwinkel) erreicht haben, sind die Kugeln 21a unter der parallel zur Längsachse des Stiftes bzw. Lagerstiftes 13 der Kipphebel wirkenden Federkraft (nicht dargestellt), in die Mulden 21b eingerastet (vgl. die untere Bildhälfte von 2).
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Wie weiterhin zu erkennen ist, weist der Verriegelungskolben 11 einen inneren Dichtring 24 und einen äußeren Dichtring 25 auf. Weitere Dichtringe 26, 27 sind an einer auf die Verriegelungsbolzen 12 des Verriegelungskolbens 11 aufgesteckten, nach vorne von einer Aufnahme 28 verschlossenen Scheibe 29 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplung
- 2a, b
- Gehäuseteile/Kupplungsgehäuse
- 3
- Endflansch
- 4
- Stehbolzen
- 5
- Druckfeder
- 6
- Gewindezapfenstange
- 7
- Gewindezapfen
- 8
- Ausdrehung
- 9
- konturierter Bolzenkopf
- 10
- Steuer- und Kupplungsbolzen
- 11
- Verriegelungskolben
- 12
- Verriegelungsbolzen
- 13
- Stift (Zylinderstift)
- 14
- Aufnahmekörper
- 15
- Kipphebel
- 16
- Druckluftanschluss
- 17
- Gewindering
- 18
- Bund
- 19
- Zylinderstift
- 20
- Gewindestift (mit Zapfen)
- 21a
- Kugel
- 21b
- muldenartige Ausnehmung
- 22
- Konturausnehmung
- 23
- Nutausnehmung
- 24
- innerer Dichtring
- 25
- äußerer Dichtring
- 26
- Dichtung
- 27
- Dichtung
- 28
- Aufnahme
- 29
- Scheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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