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Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug mit einem Formenträgeroberteil und einem Formenträgerunterteil, welche zum Öffnen oder Schließen gegeneinander bewegbar angeordnet sind, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein Formwerkzeug mit einem Werkzeugunterteil und einem in einer Schwenkachse schwenkbar gelagerten Werkzeugoberteil ist aus der
DE 203 11 439 U1 bekannt. Bei diesem Formwerkzeug können die beiden Werkzeugteile zum Reinigen in eine um 180° geschwenkte Position zueinander gebracht werden. Zur Vermeidung einer Totpunktstellung sind dort zwei Betätigungszylinder vorgesehen, deren untere Anlenkpunkte beabstandet voneinander angeordnet sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug zu schaffen, das ebenfalls eine weite Öffnungsstellung unter Vermeidung einer Totpunktstellung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Formwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den darauf bezogenen Unteransprüchen angegeben.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist – gegenüber bekannten Formwerkzeugen ohne unterstützenden Motoreinsatz – ein ruhiges und stabiles Schwenken des Formwerkzeugoberteils möglich. Durch diese Ausführung ist auch bei Verwendung nur eines Schwenkzylinders bzw. eines Schwenkzylinderpaares eine Überwindung der Totpunktstellung möglich.
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Als Einsatzgebiet der Erfindung können beispielsweise Formwerkzeuge für Spritzguss oder für das Umschäumen von Bauteilen mit Polyurethan (PU) gelten.
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Das Formenträgeroberteil und das Formenträgerunterteil sind in einer Schwenkachse schwenkbar zueinander gelagert und sind mittels wenigstens eines Schwenkzylinders relativ zueinander bewegbar.
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Dadurch, dass das Formwerkzeug mit einem Motor ausgestattet ist, kann dieser zumindest im Bereich einer Totpunktstellung eines Schwenkzylinders ein Drehmoment in eine als Schwenkachse dienende Welle einleiten. Das dort eingeleitete Drehmoment dient der Unterstützung eines Formenträgeroberteils für eine stabile und ruckfreie Öffnungsbewegung.
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Bei einer Öffnungsbewegung und/oder einer Schließbewegung des Formenträgeroberteils ist das in die Welle eingeleitete Drehmoment des Motors bevorzugt an eine vom Schwenkzylinder erzeugte Kraft anpassbar. Diese Kraft ist von der jeweiligen Winkelstellung des Formenträgeroberteils abhängig. Je stärker sich der Öffnungswinkel zwischen dem Formenträgerunterteil und dem Formenträgeroberteil einer Totpunktstellung der Schwenkzylinder nähert, desto größer muss das in die Welle einleitbare Drehmoment sein.
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In einer vorteilhaften Ausführung kann das Formwerkzeug mit an dem wenigstens einen vorzugsweise pneumatischen Schwenkzylinder mit einem Sensor zum Ermitteln der Lageposition einer Kolbenstange versehen sein. Vorzugsweise ist an dem wenigstens einen Schwenkzylinder wenigstens ein magnetischer, induktiver oder kapazitiver Sensor vorgesehen.
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Dadurch, dass das Formenträgeroberteil beidseitig einer oberen Aufspannplatte wenigstens zwei Wangen aufweist und sich zwischen diesen die als Schwenkachse gelagerte Welle befindet, kann der Motor Platz sparend zwischen den Wangen des Formenträgeroberteils vorgesehen werden.
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Das Formenträgerunterteil weist ebenfalls Wangen auf. Die Wangen des Formenträgerunterteils sind durch eine untere Aufspannplatte und eine Bodenplatte miteinander verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform ragen die Wangen des Formenträgeroberteils in die Wangen des Formenträgerunterteils und sind in der Schwenkachse durch die Welle miteinander verbunden. Hierdurch laufen die bewegten Wangen des Formenträgeroberteils innerhalb der feststehenden Wangen des Formenträgerunterteils, wodurch die Unfallgefahr deutlich reduziert wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist der Motor zwischen den Wangen des Formenträgeroberteils und des Formenträgerunterteils auf einer mit dem Formenträgerunterteil verbundenen Stütze angebracht. Hierdurch ist eine Platz sparende, stabile Lagerung des Motors gewährleistet.
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Durch diese vorteilhafte Ausführungsform lässt sich ferner eine kompakte Bauform des Formwerkzeugs realisieren.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Motor bei einer Verlängerung der Welle auch auf einer Seite außerhalb des Formwerkzeugs – beispielsweise außen an einer fest stehenden Wange des Formenträgerunterteils – angebracht sein, oder direkt auf der mit dem Formenträgerunterteil verbundenen Bodenplatte des Formwerkzeugs innerhalb oder außerhalb der fest stehenden Wangen des Formenträgerunterteils. In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn die Welle vom Motor mittels einer Antriebsübertragungsvorrichtung angetrieben werden kann. Die Antriebsübertragungsvorrichtung kann beispielsweise als Zahnriemen ausgebildet sein.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Schwenkzylinder eine obere Anlenkung auf der Außenseite der vorzugsweise im von der Schwenkachse entfernten vorderen Drittel der wenigstens einen Wange des Formenträgeroberteils hat. Eine untere Anlenkung ist an einer Außenseite einer Wange des Formenträgerunterteils auf Höhe der Bodenplatte vorgesehen.
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Aus Symmetriegründen ist es vorteilhaft, die Schwenkzylinder auf beiden Seiten des Formwerkzeugs anzubringen. Es sind jedoch auch Schwenkzylinder mit unterschiedlichen Anlenkpunkten zu beiden Seiten möglich.
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Durch die Schwenkzylinder ist das Formenträgeroberteil in eine gegenüber der Schließstellung um 180° geschwenkte Öffnungsstellung bewegbar. Dadurch lässt sich das Formenträgeroberteil des Formwerkzeugs so weit öffnen, dass auf die obere Aufspannplatte ein oberes Formwerkzeug bequem aufgelegt und damit verbunden werden kann.
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Dieser oberen Aufspannplatte mit oberem Formwerkzeug am Formenträgeroberteil liegt im geschlossenen Zustand eine untere Aufspannplatte parallel gegenüber, welche mit dem Formenträgerunterteil verbunden ist. Auf dieser unteren Aufspannplatte wird das Gegenstück des oberen Formwerkzeugs befestigt.
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Sind beide Formwerkzeuge an der jeweils zugehörigen Aufspannplatte angeordnet und sicher an dieser befestigt, kann das Formwerkzeug durch eine Schließbewegung geschlossen werden. In eine dadurch entstehende Kavität zwischen den beiden eigentlichen Formwerkzeugen kann zur Herstellung von Bauteilen der zu verarbeitende Werkstoff – beispielsweise Polyurethan zum Aufschäumen oder flüssiger Kunststoff eingebracht werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird das vorstehend genannte Schließen des Formwerkzeugs durch einen Verriegelungssteg am Formenträgeroberteil und ein Verriegelungsorgan am Formenträgerunterteil endgültig fixiert. Dazu kann das Verriegelungsorgan in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform als elektromagnetischer Schalter ausgebildet sein.
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Zum bequemen Reinigen des Formwerkzeugs kann das Formenträgeroberteil vorzugsweise in die oben beschriebene 180° Öffnungsstellung gebracht, sowie die untere Aufspannplatte durch wenigstens einen an der Bodenplatte und der unteren Aufspannplatte vorgesehenen vorzugsweise pneumatischen Zylinder in eine 90° Öffnungsstellung gegenüber der Bodenplatte überführt werden.
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Aus Symmetriegründen können die Zylinder zum Schwenken der unteren Aufspannplatte ebenfalls an beiden Außenseiten des Formwerkzeugs an gegenüber liegenden Anlenkpunkten befestigt vorgesehen sein.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Werkzeugs unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht des geschlossenen Werkzeugs, bei der Formträgerunterteil und Formträgeroberteil einen Winkel von 0° zueinander einschließen,
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2 eine Seitenansicht des geöffneten Werkzeugs, bei der der Schwenkzylinder bzw. die Kolbenstange mit der Aufspannplatte des Formträgerunterteils einen Winkel von etwa 80° bilden,
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3 eine Seitenansicht des geöffneten Werkzeugs, bei der der Schwenkzylinder bzw. die Kolbenstange und die Aufspannplatte des Formträgerunterteils einen Winkel von etwa 100° einschließen (entsprechend einer Totpunktlage des Schwenkzylinders),
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4 eine Seitenansicht des geöffneten Werkzeugs bei der das Formträgerunterteil und das Formträgeroberteil einen Winkel von 180° bilden (Formenwechsel- oder Reinigungsposition) und
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5 eine Seitenansicht des vollständig geöffneten Werkzeugs, bei der die Aufspannplatte des Formträgerunterteils in eine vertikale Position geschwenkt ist.
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Ein in den 1 bis 5 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel stellt ein Formwerkzeug mit einem Formenträgeroberteil 10 und einem Formenträgerunterteil 20 dar. Die Wangen 12 des Formenträgeroberteils 10 bilden mit einer obere Aufspannplatte 14, auf die das eigentliche obere Formwerkzeug (in den Abbildungen nicht dargestellt) aufgespannt werden kann, als Verbindungsteil einen Rahmen.
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Das Formenträgerunterteil 20 ist aus zwei seitlichen Wangen 22, einer diese verbindenden Bodenplatte 23 und einer unteren Aufspannplatte 24 gebildet, auf die das eigentliche untere Formwerkzeug (in den Abbildungen nicht dargestellt) aufgespannt werden kann.
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Horizontal zwischen den Wangen 12 und 22 ist eine Welle 16 vorgesehen, welche eine Schwenkachse 17 für die Öffnungsbewegung des Formenträgeroberteils 10 bildet.
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Eine vorteilhafte Ausführung zeigt symmetrisch an beiden Längsseiten des Formwerkzeugs jeweils einen Schwenkzylinder 30. Dessen obere Anlenkung 36 befindet sich im von der Schwenkachse 17 entfernten vorderen Drittel der Wange 12 und dessen untere Anlenkung 32 befindet sich an der Wange 22 auf Höhe der Bodenplatte 23.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Motor 15 zwischen den Wangen 12 und 22 auf einer als Schwenkachse 17 dienende Welle 16 angeordnet. Der Motor 15 ist auf einer Stütze 13 befestigt. Diese Stütze 13 ist mit einer die Wangen 22 verbindenden Bodenplatte 23 des Formenträgerunterteils 20 verbunden. Der Motor 15 treibt dabei direkt oder indirekt über ein Getriebe die Welle 16 zumindest in einem bestimmten Schwenkbereich des Formenträgeroberteils 10 an, in dem die Schwenkzylinder 30 sich im Bereich einer Totpunktposition befinden, die in 3 dargestellt ist.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Motor 15 auch seitlich des Formwerkzeugs auf Höhe der Schwenkachse 17 beispielsweise an einer der feststehenden Wangen 22 angeordnet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Motor 15 auf der Bodenplatte 23 zwischen den Wangen 22 des Formenträgerunterteils 20 befestigt sein, und die Welle 16 mittels eines Zahnriemens, einer Kette oder dergleichen angetrieben werden.
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An den Außenseiten der Wangen 12 des Formenträgeroberteils 10 ist an der der Schwenkachse 17 entgegengesetzten Seite des Formwerkzeugs ein Verriegelungssteg 18 angebracht. Der Verriegelungssteg 18 weist an dem den Wangen 12 entgegengesetzten Ende eine Bohrung 19 auf. Bei einer vollständig ausgeführten Schließbewegung des Formenträgeroberteils 10 kann so mittels eines beispielsweise als elektromagnetisch betätigbarem Schließbolzen ausgebildeten Verriegelungsorgans 25 und dessen Eingriff in die Bohrung 19 des Verriegelungsstegs 18 eine Verriegelung des Formwerkzeugs erfolgen.
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Auf der der oberen Aufspannplatte 14 des Formenträgeroberteils 10 zugewandten Seite des Formenträgerunterteils 20 ist die untere Aufspannplatte 24 angebracht, auf welcher ein unteres Gegenstück des an der oberen Aufspannplatte 14 befestigten oberen Formwerkzeugs befestigt werden kann. Die beiden nicht dargestellten Formwerkzeuge bilden im geschlossenen Zustand gemeinsam eine Kavität, in die beispielsweise ein flüssiger Kunststoff eingebracht wird. Wie in 5 gezeigt, kann durch ein Ausfahren des Kolbens eines Zylinders 26 die untere Aufspannplatte 24 bei einer gleichzeitig vollständigen Öffnungsposition des Formenträgeroberteils 10 in eine senkrechte Stellung zur Bodenplatte 23 gebracht werden, die beispielsweise als Reinigungsposition für das untere Formwerkzeug dient.
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Aus Symmetriegründen ist an den beiden Außenseiten des Formenträgerunterteils 20 jeweils ein Zylinder 26 – vorzugsweise in pneumatischer Ausführung – vorgesehen, dessen vordere Anlenkung 27 an der Aufspannplatte 24 und dessen hintere Anlenkung 28 an der Bodenplatte 23 des Formwerkzeugs angeordnet ist.
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Bei einer Öffnungsbewegung des Formenträgeroberteils 10 addieren sich die Drehmomente der Schwenkzylinder 30 und des Motors 15 und führen so in allen Schwenkwinkelbereichen zu einer sicheren Öffnungsbewegung des Formenträgeroberteils 10.
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Die Zuschaltung des Motors 15 erfolgt bevorzugt durch eine Messwertübermittlung eines an einer Kolbenstange 34 des wenigstens einen Schwenkzylinders 30 befestigten Sensors (nicht in der Zeichnung dargestellt), sobald der Schwenkzylinder 30 und die Kolbenstange 34 sich der Totpunktstellung gemäß 3 annähern. In dieser Totpunktstellung liegen die untere Anlenkung 32 und die obere Anlenkung 36 auf einer Geraden mit der Schwenkachse 17.
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Der Motor 15 kann gezielt nur zur Überwindung der Totpunktstellung und des diese umgebenden Schwenkwinkelbereichs zugeschaltet werden. Alternativ ist auch ein unterstützender Betrieb während der gesamten Schwenkbewegung möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Formenträgeroberteil
- 12
- Wange (an 10)
- 13
- Stütze
- 14
- Aufspannplatte (an 10)
- 15
- Motor
- 16
- Welle
- 17
- Schwenkachse
- 18
- Verriegelungssteg (an 10)
- 19
- Bohrung (an 18)
- 20
- Formenträgerunterteil
- 22
- Wange (an 20)
- 23
- Bodenplatte (an 20)
- 24
- Aufspannplatte (an 20, 23)
- 25
- Verriegelungsbolzen (an 20, 23)
- 26
- Zylinder
- 27
- vordere Anlenkung (von 26)
- 28
- hintere Anlenkung (von 26)
- 30
- Schwenkzylinder
- 32
- untere Anlenkung (von 30)
- 34
- Kolbenstange (von 30)
- 36
- obere Anlenkung (von 30)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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