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Die Erfindung betrifft eine Schließeinheit einer Kunststoffverarbeitungsmaschine, insbesondere einer Spritzgießmaschine, die mindestens eine Gelenkstelle umfasst, an der zwei Bauteile relativ zueinander um eine Achse verschwenkbar angeordnet sind, wobei die Gelenkstelle ein Wellenteil aufweist, das mit einem der Bauteile verbunden ist und das relativ zu dem anderen der Bauteile über mindestens ein Gleitlagerelement verschwenkbar gelagert ist, wobei Mittel vorhanden sind, um einen Bereich des Gleitlagerelements mit Schmiermittel zu versorgen, wobei die Mittel zur Versorgung mit Schmiermittel mindestens einen Schmiermittelaufnahmebehälter umfassen, der einen Aufnahmeraum für das Schmiermittel aufweist, wobei der Schmiermittelaufnahmebehälter einen Abschnitt hat, der dem Gleitlagerelement zugewandt ist, wobei der Schmiermittelaufnahmebehälter zumindest abschnittsweise aus einem Material besteht, das bei einer relativen Bewegung zwischen dem Schmiermittelaufnahmebehälter und dem Gleitlagerelement einem Verschleiß unterliegt.
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Bei gattungsgemäßen Schließeinheiten insbesondere von Spritzgießmaschinen werden häufig Kniehebelschließmechanismen eingesetzt, die eine Anzahl der genannten Gelenkstellen aufweisen. Um einen dauerhaften und verschleißarmen Betrieb zu gewährleisten, muss eine hinreichende Schmierstoffversorgung der Lagerstellen sichergestellt sein. Im Stand der Technik sind daher mannigfaltige Lösungen beschrieben, um dieses Ziel zu erreichen.
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Eine Schließeinheit der eingangs genannten Art ist aus der
WO 2005/077639 A1 bekannt.
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Eine andere Lösung ist in der
DE 20 2011 105 842 U1 offenbart, bei der auf ein schmiermittelfreies Konzept abgestellt wird. Hier liegt bereits die wesentliche Zielsetzung zu Grunde, eine gattungsgemäße Schließeinheit bei einer Maschine beispielsweise für den Einsatz in einem Reinraum tauglich zu machen. Eine solche Lösung mit schmiermittelfreien Lagerstellen kann jedoch nicht bei jeder Anwendung ins Auge gefasst werden.
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Bei einem solchen Anwendungsfall ist es sehr störend, wenn Schmiermittel, das zur Schmierung der Lagerstellen benötigt wird, austritt und entsorgt werden muss. Hier kann es insbesondere bei Öl-Tropfenbildung zu einer Zerstäubung von Öl kommen, was bei Reinraumanwendungen problematisch bzw. nicht akzeptabel ist.
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Es sind daher auch Systeme bekannt geworden, bei denen bei Einsatz von Schmiermittel mittels einer Druckumlaufschmierung oder mittels einer drucklosen Ölrückführung zu einem Auffangbehälter der Verschmutzungsgrad der Maschine reduziert werden soll. Eine solche Lösung offenbart die oben genannte
WO 2005/077639 A1 . Um die Schmierung unter allen Betriebszuständen sicherzustellen und die Schmierwirkung der Kniehebel-Lagerstellen zu gewährleisten, dabei allerdings gleichzeitig den Leckölaustritt zu reduzieren, ist bei der genannten Lösung vorgesehen, dass die hochbelasteten Lagerstellen der Gelenke eine Umlaufschmierung aufweisen, die unabhängig von der Schmiermittelversorgung für die übrigen verlustbehafteten Lagerstellen als geschlossener Schmiermittelförderkreis ausgebildet ist. Nachteilig ist hier, dass sie einen umfassend abgedichteten Kniehebel benötigten, was sich sehr negativ auf die Kosten und auf die Baugröße der Maschine auswirkt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schließeinheit der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass es möglich wird, in kostengünstiger Weise noch zuverlässiger einen sauberen Betrieb der Einheit und damit der Maschine zu gewährleisten. Es soll also insbesondere eine Schließeinheit geschaffen werden, die hohe Anforderungen an einen geringen Verschmutzungsgrad erfüllt. Dabei wird insbesondere eine Lebensdauerschmierung angestrebt, die im Idealfall für die gesamte Nutzungsdauer der Maschine ausreicht und insoweit keine Anforderungen an die Maschinenwartung stellt.
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Die Lös u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelaufnahmebehälter in radiale Richtung mittels mindestens eines Federelements auf das Gleitlagerelement vorgespannt montiert ist.
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Verschleiß tritt an der Kontaktstelle zwischen Schmiermittelaufnahmebehälter und Gleitlagerelement ein.
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Der Schmiermittelaufnahmebehälter ist dabei bevorzugt in einer Ausnehmung des Wellenteils angeordnet. Der Schmiermittelaufnahmebehälter und die Ausnehmung haben dabei bevorzugt eine sich in axiale Richtung des Wellenteils erstreckende längliche Form.
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Bei dem Federelement handelt es sich beispielsweise um eine Schraubenfeder.
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Das Schmiermittel ist bevorzugt Schmierfett oder festes Schmiermittel.
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Eine spezielle Ausführungsform sieht vor, dass der Schmiermittelaufnahmebehälter selber aus festem Schmiermittel besteht. In diesem Falle können der Schmiermittelaufnahmebehälter und das Schmiermittel als homogene einstückige Masse ausgebildet sein.
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Das Gleitlagerelement kann mit mindestens einem Dichtelement versehen sein, um den Abfluss von Schmiermittel zu verhindern; dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass das Dichtelement aus einer im axialen Endbereich des Gleitlagerelements angeordneten Anlaufscheibe besteht.
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Die Montage der vorgeschlagenen Gelenksstelle wird erleichtert, wenn die Mittel zur Versorgung mit Schmiermittel eine Arretierungsvorrichtung aufweisen, die den Schmiermittelaufnahmebehälter in einer arretierten Position an einer radialen Bewegung relativ zum Wellenteil hindern. Hierbei ist insbesondere daran gedacht, dass die Arretierungsvorrichtung einen Sicherungsstift umfasst, der in einer in axialer Richtung im Wellenteil verlaufenden Bohrung eingeschoben werden kann, um mit einem Endbereich des Sicherungsstifts den Schmiermittelaufnahmebehälter in der arretierten Position zu blockieren.
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Der Schmiermittelaufnahmebehälter besteht dabei bevorzugt aus einem Material, welches relativ starkem Verschleiß unterliegt, wenn es an einer Gegengleitfläche gleitet. Als Beispiel seien festes Graphit oder Molybdänsulfide genannt, aus dem der Schmiermittelaufnahmebehälter gefertigt werden kann. Weiterhin eignen sich hierfür insbesondere Fluorkunststoffe (wie Polytetrafluorethylen - PTFE), Polysulfide und Polysulfone (wie Polyphenylensulfid - PPS), Polyaryletherketone (wie Polyetheretherketon - PEEK), Polyimide, Polyamide und Polyacetale (Polyoxymethylen - POM). Die genannten Materialien haben sich sämtlich in besonderer Weise für den genannten Zweck bewährt. Aber auch andere Materialien sind möglich.
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Das Gleitlagerelement ist bevorzugt als hohlzylindrisch ausgebildete Lagerhülse gestaltet.
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Der Raum zwischen dem einen Bauteil und dem Wellenteil, in dem sich das Gleitlagerelement befindet, ist bevorzugt durch die genannten Dichtungselemente abgedichtet, wobei sich die Dichtungselemente in den beiden axialen Endbereichen des Gleitlagerelements befinden.
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Das Wellenteil kann eine Reversionsöffnung umfassen, die es erlaubt, die aktuelle radiale Lage des Schmiermittelaufnahmebehälters festzustellen. Hiermit kann dann beurteilt werden, ob es an der Zeit ist, den Schmiermittelaufnahmebehälter samt neuem Schmiermittel zu ersetzen. Alternativ oder additiv kann vorgesehen sein, dass das Wellenteil einen Positionssensor umfasst, der besagte radiale Lage des Schmiermittelaufnahmebehälters erfasst, um dann auch wieder zu gegebener Zeit den Schmiermittelaufnahmebehälter samt Schmiermittel zu ersetzen.
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Somit wird nach der vorliegenden Erfindung eine saubere Gleitlagerlösung insbesondere für eine Kniehebelschließeinheit bereitgestellt, die auch für Reinraumanwendungen zuverlässig verwendet werden kann.
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Betreffend die Ausgestaltung des Gleitlagerelements wird ausdrücklich auf die
DE 20 2011 105 842 U1 Bezug genommen, wo hierzu verschiedene Angaben zu finden sind, insbesondere was die Struktur des Gleitlagerelements und die zum Einsatz kommenden Materialien anbelangt.
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Die Schließeinheit ist dabei insbesondere als eine solche mit Kniehebelschließmechanismus ausgebildet.
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Dabei können an einer Lagerstelle mehrere Schmiermittelaufnahmebehälter mit jeweiligen Schmiermittelfüllungen angeordnet werden. Diese können über den Umfang des Wellenteils verteilt angeordnet sein.
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Die Form des Schmiermittelaufnahmebehälters kann ähnlich derjenigen einer Passfeder ausgebildet sein, wobei eine entsprechend kongruente Ausnehmung im Wellenteil für die Aufnahme des Schmiermittelaufnahmebehälters vorgesehen ist.
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Die Einbaulage des Schmiermittelaufnahmebehälters bzw. des mit diesem ausgestatteten Wellenteil ist dabei so gewählt, dass unter der höchsten Belastung (d. h. beim Kraftaufbau des Kniehebels) die volle Lagerfläche des Gleitlagerelements zur Verfügung steht, jedoch bei der (Öffnungs- und schließ-)Bewegung des Kniehebelsystems dieser (Hochdruck)Bereich vom Schmiermittelaufnahmebehälter und damit vom Schmiermittel überfahren bzw. überstrichen wird. Dabei kann sich je nach Lagerstelle eine andere Einbaulage des Schmiermittelaufnahmebehälters ergeben, um stets das sichere Schmieren des Hochdruckbereichs zu gewährleisten.
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Zur Überwachung des Systems kann eine visuelle (optische) oder auch elektronische Kontrolle erfolgen. Hierbei geht es um die radiale Lage des Schmiermittelaufnahmebehälters. Wenn der Bodenbereich des Schmiermittelaufnahmebehälters in einer vorgegebenen radialen Maximalposition ist (was auf visuellem Wege oder durch einen Lagesensor erfasst werden kann), kann ein Austauschen des Schmiermittelaufnahmebehälters vorgesehen werden.
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Die besonderen Vorteile der vorgeschlagenen Lösung liegen darin, dass ein sehr hoher Sauberkeitsgrad der Schließeinheit gewährleistet werden kann, ohne hierfür einen übermäßigen Kostenaufwand treiben zu müssen. So kann beispielsweise eine Maschine für Reinräume bereitgestellt werden, die sich durch einen sehr einfachen Aufbau der Kniehebellagerung auszeichnet und kostengünstig ist.
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Mittels der vorgeschlagenen Lösung ist also eine absolut saubere Abdichtung aller Gelenksstellen an einer Kniehebelschließeinheit möglich. Es muss für die komplette Einsatzdauer der Maschine keinerlei Wartung durchgeführt werden. Das komplette Schmiersystem entspricht einer Lebensdauerschmierung. All das ist bei geringeren Kosten als bei vorbekannten Systemen möglich (beispielsweise bei Systemen mit einer drucklosen Ablaufleitung oder einer aufwendigen und somit teuren Druckumlaufschmierung).
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine Schließeinheit einer Spritzgießmaschine in der Seitenansicht,
- 2 den Radialschnitt durch eine Gelenksstelle der Schließeinheit,
- 3 in perspektivischer Darstellung ein Wellenteil mit einem sichtbaren Schmiermittelaufnahmebehälter und einem Gleitlagerelement,
- 4a einen vergrößerten Bereich des Radialschnitts gemäß 2 im Falle eines neu eingebauten Schmiermittelaufnahmebehälters und
- 4b in der Darstellung gemäß 4a die Situation, wenn der Schmiermittelaufnahmebehälter weitgehend verschlissen ist.
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In 1 ist eine Schließeinheit 1 einer Spritzgießmaschine dargestellt, die in an sich bekannter Weise aufgebaut ist. Um eine verschiebliche Werkzeugaufspannplatte 13 relativ zu einer festen Werkzeugaufspannplatte 14 zu verschieben, ist der dargestellte Kniehebelmechanismus vorgesehen. Dieser weist in bekannter Weise eine Anzahl von Gelenkstellen 2 auf, von denen nur eine in den Figuren näher dargestellt bzw. nachfolgend diskutiert ist, allerdings kommt die vorgeschlagene Lösung grundsätzlich an allen Lager- bzw. Gelenkstellen zum Einsatz.
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Eine Gelenkstelle erlaubt, dass zwei hier zusammentreffende Bauteile 3 und 4, d. h. Hebelteile des Kniehebelmechanismus, relativ zueinander um eine Achse a verschwenkbar sind, diese Achse steht in 1 senkrecht auf der Zeichenebene. Jede Gelenkstelle 2 umfasst ein Wellenteil 5, das in Aufnahmebohrungen von laschenartigen Abschnitten des einen Bauteils eingeschoben ist.
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Zwischen dem Wellenteil 5 und den (laschenartigen) Abschnitten des Bauteils 4 wird, wie in 2 gesehen werden kann, ein hohlzylindrischer Raum gebildet, in dem ein Gleitlagerelement 6 angeordnet ist (das Gleitlagerelement 6 kann auch auf einer Zwischenhülse angeordnet sein, was beim Ausführungsbeispiel allerdings nicht gegeben ist). Das Gleitlagerelement 6 ist dabei hinreichend mit Schmiermittel zu versorgen, wozu die weiter dargestellte Struktur vorgesehen ist.
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Die in 2 dargestellten Mittel 7 zur Versorgung des Gleitlagerelements 6 mit Schmiermittel 8 sind wie folgt gestaltet:
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Wie in der Zusammenschau der 2 und 3 gesehen werden kann, weist das Wellenteil 5 mindestens eine Ausnehmung auf, in der ein Schmiermittelaufnahmebehälter 9 platziert ist. Der Schmiermittelaufnahmebehälter 9 ist dabei in radiale Richtung r in seiner Ausnehmung im Wellenteil 5 beweglich angeordnet. Der Schmiermittelaufnahmebehälter 9 hat einen Abschnitt 10, der dem Gleitlagerelement 6 zugewandt ist.
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Der Schmiermittelaufnahmebehälter 9 ist weiterhin (vollständig) mit Schmiermittel 8 gefüllt (eine Variante dieser Lösung sieht vor, dass der Schmiermittelaufnahmebehälter 9 selber aus festem Schmiermittel besteht und mit dem Schmiermittel 8 einen homogenen Körper bildet).
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Ein Federelement 11 ist in einer sich in radiale Richtung r erstreckenden Bohrung im Wellenteil 5 angeordnet und presst den Schmiermittelaufnahmebehälter 9 radial nach außen, so dass sein Abschnitt 10 auf das Gleitlagerelement 6 drückt, wenn sich die Anordnung im montierten Zustand befindet.
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Wesentlich ist dabei, dass der Schmiermittelaufnahmebehälter 9 aus einem Material besteht, welches wenig resistent gegen Verschleiß ist. Demgemäß führt die Relativbewegung zwischen Schmiermittelaufnahmebehälter 9 und Gleitlagerelement 6 beim Öffnen und Schließen des Kniehebelsystems dazu, dass der Kontaktbereich des Abschnitts 10, der am Gleitlagerelement 6 anliegt, allmählich verschleißt. In diesem Umfang wird Schmiermittel 8 aus dem Schmiermittelaufnahmebehälter 9 freigesetzt und dem Gleitlagerelement 6 zur Verfügung gestellt.
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Über eine entsprechende Wahl der Stärke und der Vorspannung des Federelements 11 kann das Maß bestimmt werden, indem der Schmiermittelaufnahmebehälter 9 allmählich verschleißt und entsprechend Schmiermittel 8 freisetzt.
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Damit das Schmiermittel 8 im gewünschten Bereich bleibt, sind Dichtelemente 12 in Form von Anlaufscheiben in den beiden axialen Endbereichen des Gleitlagerelements 6 vorgesehen.
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Die Größe bzw. das Volumen des Schmiermittelaufnahmebehälters 9 ist so bemessen, dass während einer durchschnittlichen Betriebsdauer der Maschine von ca. 15 Jahren das Volumen ausreicht, um das benötigte Schmiermittel 8 bereitzustellen.
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Das vorgeschlagene Konzept stellt somit auf eine Lösung ab, bei der ein federvorgespannter Schmiermittelbehälter 9 eingesetzt wird, der mit Schmierfett 8 gefüllt ist. Die Bewegung der Gelenksstelle bewirkt einen definierten Verschleiß des Schmiermittelbehälters, wodurch automatisch das von diesem aufgenommene Schmierfett freigegeben wird und das Gleitlagerelement 6 (Gleitbüchse) ständig mit Schmierfett versorgt.
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Durch eine bevorzugt vorgesehene hohe Viskosität des eingesetzten Schmierfetts oder sogar bei Verwendung von festem Schmiermittel (Festschmierstoff) bleibt der Schmiermittelbehälter mit dem Schmiermittel gefüllt.
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Die axial beidseitig angebrachten Anlaufscheiben (Dichtelemente) sorgen dafür, dass das Schmiermittel im System verbleibt. Das Nachfördern des Schmiermittels 8 erfolgt also über das Federelement 11 (bevorzugt ausgebildet als Druckfeder), wobei das Federelement 11 hinsichtlich seiner erzeugten Federkraft so ausgelegt ist, dass der Verschleiß des Schmiermittelbehälters langsam und allmählich über die gesamte Lebensdauer der Maschine erfolgt und somit eine Lebensdauerschmierung vorliegt.
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Zum Einbau der Gelenksstellen mit den integrierten Schmiermitteldepots kann ein zentraler Sicherungsstift vorgesehen sein (in den Figuren nicht dargestellt), der in die Bohrung 15 eingeführt wird. Wie in 2 angedeutet, befindet sich am Schmiermittelaufnahmebehälter 9 ein Haltestift 16 mit verdicktem Ende, welches zum Zusammenwirken mit dem nicht dargestellten Sicherungsstift dient. In einer zunächst radial nach innen eingeschobenen Position des Schmiermittelaufnahmebehälters 9 hält der Sicherungsstift den Haltestift 16 so, dass sich der Schmiermittelaufnahmebehälter in einer radial zurückgezogenen Position befindet. Nach Abschluss des Montagevorgangs wird der Sicherungsstift axial aus der Bohrung 15 herausgezogen, so dass das Federelement den Schmiermittelaufnahmebehälter 9 gegen das Gleitlagerelement 6 drückt und so in die Betriebsposition bringt. Somit kann der Montagevorgang der gesamten Anordnung leicht durchgeführt werden.
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In 4 ist in zwei Teilbildern dargestellt, wie sich der allmähliche Verschleiß des Schmiermittelaufnahmebehälters 9 darstellt:
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In 4a ist der Zustand zu sehen, in der der Schmiermittelaufnahmebehälter 9 noch neu und vollständig mit Schmiermittel 8 gefüllt ist. Das Federelement 11 erzeugt eine Federkraft F in radiale Richtung r. Durch Relativbewegung zwischen dem Schmiermittelaufnahmebehälter 9 und dem Gleitlagerelement 6 entsteht Verschleiß. Dabei ist dieser in 4a mit V bezeichnet.
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In 4b ist der Zustand zu sehen, wenn bereits ein erheblicher Verschleiß des Schmiermittelaufnahmebehälters 9 stattgefunden hat. Wie gesehen werden kann, ist der Schmiermittelaufnahmebehälter 9 nun in radiale Richtung r an die Oberfläche des Gleitlagerelements 6 herangewandert und hat ein entsprechendes Volumen an Schmiermittel 8 freigesetzt.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Schließeinheit
- 2
- Gelenkstelle
- 3
- Bauteil
- 4
- Bauteil
- 5
- Wellenteil
- 6
- Gleitlagerelement
- 7
- Mittel zur Versorgung mit Schmiermittel
- 8
- Schmiermittel
- 9
- Schmiermittelaufnahmebehälter
- 10
- zugewandter Abschnitt des Schmiermittelaufnahmebehälters
- 11
- Federelement
- 12
- Dichtelement (Anlaufscheibe)
- 13
- verschiebliche Werkzeugaufspannplatte
- 14
- feste Werkzeugaufspannplatte
- 15
- Bohrung für Sicherungsstift
- 16
- Haltestift
- a
- Achse
- r
- radiale Richtung
- F
- Federkraft
- V
- Verschleiß
