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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum gesteuerten Anlegen, Verspannen und limitierten zyklischen Kurzabheben
der Spritzdüse
sowie Vor- und Zurückfahren
der Spritzeinheit einer Spritzgiessmaschine in Bezug auf die Form,
ferner eine Spritzeinheit mit Mitteln zum gesteuerten Anlegen, Verspannen
und limitierten zyklischen Kurzabheben der Spritzdüse sowie
Vor- und Zurückfahren
der Spritzeinheit relativ zu den Formen einer Spritzgiessmaschine.
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Bei Spritzgiessmaschinen ist eine
schnelle Anlegung der Spritzdüse
mit grosser Anlegekraft gefordert. Während dem Spritzvorgang darf
durch die extrem hohen Drücke
der heissen Schmelze von 2000 bar und mehr keine Spritzmasse zwischen Spritzdüse und formseitiger
Einspritzöffnung
austreten. Ein Materialaustritt beeinflusst unmittelbar die Prozessgenauigkeit
und verursacht störenden
Kunststoffabfall. Im Extremfall kann dies auch zu einer Unterbrechung
der automatischen Spritzarbeit führen, da
mit dem Austritt von Masse die Dichtigkeit zunehmend reduziert wird.
Wird andererseits die Düsenanpresskraft
zu gross gewählt,
dann können
dadurch mechanische Schäden
an der Form oder an der Formbefestigung verursacht werden.
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Gemäss einer bekannten Lösung des
Standes der Technik wird bei einer elektrisch angetriebenen Spritzgiessmaschine
eine mechanische Druckfeder oder ein ganzes Federsystem zwischen
dem Antrieb und dem Verschiebemechanismus der Einspritzeinheit eingebaut.
Die Feder hat dabei mehrere Funktionen, damit über elektromotorische Antriebe die
Düsenanpresskraft
beherrschbar wird. Zum Beispiel schlägt die EP-PS Nr. 328 671 vor,
ein Doppelfederpaket mehr oder weniger vorzuspannen, damit eine
Kraftreserve für
variierende Anpresskräfte
zur Verfügung
steht. Für
das Aufbringen der eigentlichen Düsenpresskraft wird ein zusätzlicher
Einfederweg von bis zu mehreren Millimetern in Kauf genommen, was
durch entsprechende Steuer- und Regelkorrekturen über den
Antriebsmotor ausgeglichen werden muss. Das Federpaket macht das
ganze System federnd, was einerseits Vorteile bringt, andererseits aber
regelungstechnisch eine enorme Komplizierung ergibt. Die Düse muss
vom Beginn des Einspritzvorganges dicht an der Einspritzöffnung gehalten
werden.
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Die spätere EP-PS Nr. 422 224 versucht
als Weiterentwicklung, die erkannten Nachteile zu beheben, indem
zusätzlich
Kraftsensoren resp. Dehnungsstreifen im Bereich der Einspritzeinheit
eingesetzt werden. Es wird eine bestimmte Düsenberührungskraft vorgegeben und
dann der Antriebsmotor durch Vergleich resp. einer Soll-/Ist-Abweichung
von gemessener Kraft und vorgegebener Kraft geregelt. Obwohl damit
die blosse Regelungstechnik vereinfacht werden konnte, bleibt das
ganze System komplex, kann störungsanfällig sein
und ist baulich recht aufwendig.
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Die WO 95/30529 versucht, in genau
der entgegengesetzten Richtung unter Vermeidung des Einsatzes eines
Federsystems die Düsenanlegung
für elektrische
Spritzgiessmaschinen zu verbessern. Es wird dabei vorgeschlagen:
- a) die Spritzdüse über ein, vorzugsweise zwei Zuganker
oder Säulen
zwischen der festen Formhälfte
und der Einspritzeinheit zu verspannen;
- b) den Übertrieb
von einem elektromotorischen Antrieb zur Erzeugung der Düsenanpresskraft
federfrei, das heisst relativ steif auszubilden, wobei
- c) Steuermittel vorgesehen sind zur Stellung der Düsenanpresskraft
in Funktion der Spritzkraft oder des Spritzdruckes, insbesondere
des entsprechenden Verlaufes.
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Der zentrale Gedanke der WO 95/30529
liegt darin, dass die Spritzdüse,
zum Beispiel durch Vorgabe einer Bremsrampe, schockfrei zur Anlage
gefahren, mit der Form verspannt und danach die Düsenanpresskraft
in Funktion der Spritzkraft bzw. des Druckes der Spritzmasse gestellt
wird. Die WO 95/30529 macht geltend, dass bei den älteren Lösungen übersehen
wurde, dass der ganze Einspritzvorgang einen sehr stark dynamischen
Ablauf darstellt. Es könne
höchstens
für Maximalwerte
eine bestimmte Düsenberührungs-Sollkraft
vorgegeben werden. Der entsprechende Maximalwert herrscht aber nur über eine
bestimmte Phase des ganzen Spritzvorganges, nämlich während der eigentlichen Nachdruckphase,
und auch hier nur zeitweise. Die Nachdruckphase beträgt höchstens
etwa 1/3 eines ganzen Spritzzyklusses. Mit der Vorgabe einer Düsenberührungs-Sollkraft
wird über
dem grösseren
Abschnitt ein unnötig
grosser Anpressdruck aufgebaut. Das angegebene Ziel sei damit verfehlt
worden. Die WO schlägt
vor, den Spritzdruck selbst oder einen damit korrellierenden Wert,
zum Beispiel die Spritzkraft, zu nehmen, wobei die Anpresskraft
eine Funktion des Spritzdruckes bzw. des entsprechenden Verlaufes
der Spritzkraft ist. Bei der Füllphase
steigt der Druck von einem tiefen Wert an und erreicht am Ende des Füllvorganges
bzw. am Beginn der Nachdruckphase den Maximalwert. Wenig nach dem
Maximalwert fällt
der Spritzdruck wieder, anfänglich
leicht und dann sehr steil ab bis zur Plastifizierphase. Die WO 95/30529
versucht, diesen Druckverlauf durch die gesteuerte Motorleistung
zumindest angenähert nachzubilden.
Dadurch wird ein ständiges
Gleichgewicht zwischen dem Spritzdruck und der Düsenanpresskraft angestrebt,
mit einer genügenden
Kraftreserve, damit die Düse
immer angepresst bleibt. Es werden auf diese Weise gegenüber den älteren Lösungen keine
unnötigen
Kräfte
auf die Form übertragen,
und die erforderliche Motorleistung kann etwas reduziert werden.
Die WO 95/30529 verzichtet bewusst auf die federnde Wirkung des
mechanischen Systems. Es wird vielmehr eine relativ steife Mechanik
vorausgesetzt. Dies ergibt eine stabilere Steuerung, so dass die
Eigenfrequenz des Systems von zum Beispiel 30 Hz keinen nachteiligen
Einfluss mehr hat. Die erfolgreiche kommerzielle Umsetzung der Lösung gemäss der WO
95/30529 ist eine Bestätigung
obiger Ausführungen,
zumindest auf der Ebene der Praxis. Die im Markt bekannte Lösung verlangt einen
Servomotor, da sonst die ganze Steuer- und Regeltechnik bei den
grossen Änderungen
der Motorleistung in Bezug auf extrem kurze Zeitabschnitte nur extrem
aufwendig realisierbar wäre.
Der Einsatz eines Servomotores ist aus der Sicht des Regeltechnikers
gleichsam die höchste
Stufe für
die vorliegende Problembeherrschung. Der Hauptnachteil dabei ist
der relativ hohe Preis für
einen Servomotor mit der erforderlichen komplexen Regeltechnik.
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Die
DE
195 31 329 geht aus von einer Spritzgiesseinheit mit mehreren
symmetrisch zur Spritzachse angeordneten elektromechanischen Antriebseinheiten
zum Verschieben der Spritzgiesseinheit zum Anlegen der Düse an die
Form und mit mehreren symmetrisch zur Spritzachse angeordneten elektromechanischen
Einspritzeinheiten zur Bewegung der Einspritzbrücke gegenüber dem Trägerblock. Eine Anordnung der
Achsen auf verschiedenen Ebenen schafft die bauliche Voraussetzung
für den
Einsatz von Standardmotoren. Es wird dazu ein elektromechanischer
Spindelantrieb vorgeschlagen, wobei die Kraft des Antriebsmotores über ein
Planetengetriebe übertragen
werden kann. Der Elektromotor muss deshalb nach dem Anlegen der
Düse an
die Form aktiv bleiben. Die
DE
195 31 329 schlägt
einen ähnlichen
Weg vor, wobei ein spezieller Hohlwellenmotor vorgesehen wird. Der
Hohlwellenmotor treibt die Spindel eines Spindelantriebs an, zum
Anlegen der Düse
an die Form.
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Aufgrund der dargestellten Praxisprobleme lag
der DE-Anmeldung 100 60 556.7 die Aufgabenstellung zu Grunde, eine
preislich und steuertechnisch günstigere
Lösung
zu finden. Die beschriebenen Nachteile bei den Lösungen des Standes der Technik
sollen vermieden und trotzdem eine echte Optimierung des ganzen
Vorganges der Düsenanlegung
bei elektrisch angetriebener Einspritzeinheit erreicht werden.
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Gelöst wurde die Aufgabenstellung
dadurch, dass eine Vorspannung bei Beginn der Spritzphase unter
Aufbringung der ganzen Motorleistung erfolgt und danach die sich
einstellende Verspannung durch den Schmelzdruck durch eine mechanische
Blockierung gehalten wird. Danach wird für die anschliessende Spritzphase
die sich einstellende Verspannung durch den Schmelzdruck bzw. eine
entsprechende Längenänderung ΔL des Spritzzylinders durch
eine mechanische Blockierung gehalten. Vorzugsweise wird für die Blockierung
ein selbsthemmender Trapezspindel-/Mutterantrieb verwendet. Dies
erlaubt, mit einem sehr preisgünstigen Drei-Phasenmotor
ohne aufwendige Regeltechnik die Bewegung der Spritzüdse mit
Einschluss der Anlegung und Verspannung kostengünstig sicherzustellen.
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Wird die Spritzdüse zwischen der festen Formhälfte und
der Einspritzeinheit verspannt und der für den Spritzvorgang erforderliche
max. Spritzdruck von zum Beispiel 2000 bar aufgebaut, wird der Plastifizierzylinder
mit der entsprechenden Kraft druckbelastet. Als Konsequenz daraus
ergibt sich nach dem Hookschen Gesetz eine Längenänderung ΔL des Plastifizierzylinders
von zum Beispiel 0,1 bis 0,2 mm. Das Mass der Längenänderung ΔL errechnet sich aus dem je
tragenden Materialquerschnitt. Die Lösung geht von dem Einspannen
der zum Beispiel 1,0 bis 1,2 Meter langen Plastifizierzylinder zwischen
der Formhälfe
und der Einspritzeinheit über Zuganker
oder Säulen
aus. Die Längenänderung
der Plastifizierzylinder verlängert
um die identische Länge
auch die querschnittig kleineren Zuganker oder Säulen und erzeugt auf diese
Weise eine entsprechende Zugbelastung. Jede der dargestellten Lösungen hat
je nach Betrachtungsweise und im Hinblick auf das je eigene schwergewichtige
Ziel bestimmte Vorteile.
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Der neuen Erfindung wurde die Aufgabe
gestellt, hinsichtlich Funktionalität ein Maximum zu erreichen
und in Bezug auf die zu verwendenden Mittel eine steuertechnisch
einfach handzuhabende und preislich günstige Lösung zu finden.
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Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Verspannung über einen
mit Druckflüssigkeit
versehenen Antriebszylinder mit einem eigenen vorgesteuerten Druckerzeuger
erfolgt, wobei die Druckflüssigkeit
beim Verspannen eine harte Feder bildet.
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Die erfindungsgemässe Spritzeinheit ist dadurch
gekennzeichnet, dass sie eine hydraulische Antriebseinheit mit einem
mit Druckflüssigkeit
versehenen Antriebszylinder mit einem eigenen vorgesteuerten Druckerzeuger
sowie einen Vorortspeicher für
die Druckflüssigkeit
aufweist.
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Was auf den ersten Blick wirtschaftlich
als beinahe unrealisierbar erschien, nämlich dem Antriebszylinder
einen eigenen vorgesteuerten Druckerzeuger zuzuordnen, entpuppte
sich bald als geglückter
Wurf. Dies kann nicht zuletzt aus dem Vergleich mit der Fussbremse
bei Kraftfahrzeugen oder den Handhydrauliken belegt werden, welche
sich auf sehr ähnliche
Weise nunmehr über
Jahrzehnte bewährt
haben. Die Zuordnung einer eigenen Antriebseinheit für den Antriebszylinder
macht die Spritzeinheit frei in Bezug auf die übrigen Antriebe der ganzen Maschine,
seien es elektromotorische oder hydraulische Antriebe. Wie bei Kraftfahrzeugen
können
auch für
Spritzgiessmaschinen die entsprechend kleinen Baugruppen sehr preisgünstig hergestellt
werden. Die Druckflüssigkeit
ist nahzeu inkompressibel, so dass diese unter Druck eine harte
Feder bildet. Als Druckflüssigkeit
werden alle flüssigen
Medien verstanden soweit sie nahezu inkompressibel sind. Als erstes
kommt grundsätzlich
Wasser in Frage. Bei Verwendung von Wasser muss gegebenenfalls durch Zusätze die
Korrosion und übermässiger Verschleiss verhindert
werden. Es kommen vor allem auch z.B. die folgenden Flüssigkeitsmischungen
in Frage: HFA-Druckflüssigkeiten:
Diese Flüssigkeiten
enthalten mehr als 80%, meistens 95% bis 98% Wasser. Der Rest ist
Korrosions- und Verschleissschutzmittel.
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HFB-Druckflüssigkeiten: Diese enthalten etwa
40% Wasser.
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HFC-Druckflüssigkeiten: Diese Druckflüssigkeiten
bestehen aus einer Lösung
von Polyethylenglykolen oder Polypropylenglykolen in Wasser, das
auf einem Anteil von 35% bis 55% gehalten wird.
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HFD-Druckflüssigkeit: Diese Gruppe besteht aus
rein synthetischen, wasserfreien Flüssigkeiten.
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Die neue Lösung wird nun an Hand besonders
vorteilhafter Ausgestaltungen erläutert. Es wird dazu auf die
Ansprüche
2 bis 6 sowie 8 bis 18 Bezug genommen. Wie in der Folge dargestellt,
wird antriebstechnisch die Funktion des grossen Kraftaufbaues besonders
für das
Verspannen vollständig
getrennt für
die reine Verschiebefunktion, welche mit sehr wenig Kraft durchführbar ist.
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Ganz besonders bevorzugt erfolgt
ein limitiertes, zyklisches Anlegen und Verspannen für jeden einzelnen
Spritzzyklus durch entsprechende Steuerung des Druckerzeugers. Das
Vor- und Zurückfahren
sowie das limitierte zyklische Kurzabheben erfolgt durch einen unabhängig des
Druckerzeugers steuerbaren Langhubantrieb. Erfindungsgemäss wird
von einer kleinen Menge an Druckflüssigkeit von z.B. 1 Liter ausgegangen.
Ein ganz besonderer Vorteil ergibt die neue Lösung dadurch, dass im normalen
Produktionsbetrieb keine Kupplung betätigt werden muss. Die Antriebsmittel
bleiben zwischen der Form sowie der Spritzeinheit fest verbunden.
Dies gilt ganz besonders für
den zyklischen Abhebe- und Anlegevorgang. Neben dem Wegfall der
praktischen Probleme jeder Kupplungsmechanik wird damit eine erhöhte Reproduzierbarkeit
der Bewegungsabläufe erreicht.
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Der Druckerzeuger kann einen elektromotorischen
Antrieb aufweisen oder als hydropneumatischer Antrieb mit pneumatischem
Antriebskolben ausgebildet sein. Im Falle des hydropneumatischen Antriebes
ist es vorteilhaft, wenn der Langhubantrieb als ventilgesteuerter
Pneumatikzylinder ausgebildet ist, wobei durch entsprechende Ventilansteuerung die
verschiedenen Betriebsmodi einstellbar sind. Diese Lösung hat
schon deshalb viele praktische Vorteile, weil jede Produktionsfirma über ein
Luftdrucksystem verfügt.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass der Langhubantrieb als doppelwirkender
pneumatischer Zylinder mit Steuerventil ausgebildet wird, wobei über eine
entsprechende Ventilsteuerung die Aktivierung des Antriebszylinders
und des Langhubantriebes erfolgt.
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In der Folge wird die neue Erfindung
an Hand einiger Ausführungsbeispiele
mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es zeigen:
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die 1 die
Kernkomponenten der neuen Lösung,
teilweise schematisch dargestellt;
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die 2 einen
Grundriss bzw. Schnitt entsprechend II-II der 1;
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die 3 den
vorgesteuerten Druckerzeuger in grösserem Massstab;
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die 4 die
pneumatische Steuerung des Druckerzeuges sowie des Langhubantriebes;
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die 5a, 5b und 5c zeigen einen Druckerzeuger in liegender
Bauweise.
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In der Folge wird auf die 1 und 2 Bezug genommen. In der 2 erkennt man andeutungsweise ein Formteil 1 sowie
eine entsprechende feste Formträgerplatte 2.
Auf der rechten Bildseite ist die Spritzeinheit 3 mit einer
darin verankerten Plastifizierung 4, welche mit der Düsenspitze 5 an
der entsprechenden Öffnung
des Formteiles 1 anliegt, angeordnet. Die Spritzeinheit 3 ist über zwei
symmetrisch angeordnete mit Druckflüssigkeit versehenen Antriebszylinder 6, 6', über Verankerungen 7 und 8 bzw. 7' und 8' fest verbunden.
In den Antriebszylindern 6, 6' ist je eine Kolbenstange 9 sowie
ein Kolben 10 angeordnet. Mit Xv ist der maximale Verfahrweg
angegeben, der durch eine Bewegung des hydraulischen Kolbens 10 in
die andere Endstellung möglich
ist. Dieser Weg kann zwischen der Formträgerplatte und der Einspritzeinheit
z.B. zwischen 20 bis 40 cm liegen. In der 1 ist beispielsweise der Maschinenständer 11 angedeutet,
der die Formträgerplatte 2 trägt. Auf
der Gegenseite ist die angedeutete Spritzeinheit 3 symbolisch
auf Rollen 12 gelagert und kann sich, z.B. während der
normalen Spritzarbeit zyklisch um einige Millimeter bewegen, um
die Düsenspitze 5 entsprechend
limitiert, zyklisch anheben und wieder anlegen. Die Verankerungen 7 und 8 sind
derart ausgebildet; dass seitliche Auslenkkräfte ausgeglichen werden, z.B.
durch Gelenkköpfe.
Jeder der hydraulischen Antriebszylinder 6, 6' weist auf einer Endseite
einen Druckmediumanschluss 13 sowie eine Verbindungsleitung 14 auf,
welche direkt mit einem Druckerzeuger 20 verbunden ist.
Der Druckerzeuger 20 weist drei Grundfunktionseinheiten
auf. Im unteren Teil ist eine Kolbenpumpe 21 und im oberen Teil
ein Druckerzeugerantrieb 22, welcher mit seinem Betätigungskolben 23 bzw.
dessen Kolbenstange 24 direkt mit dem Plungerkolben 25 der
Kolbenpumpe 21 verbunden ist. Die Kolbenpumpe 21 hat
eine Doppelfunktion. Der Plungerkolben 25 ist in Bezug
auf eine Druckmediumzirkulationsöffnung 26 um
einen Betrag Ss, d.h. um einen Sperrweg S verschoben. Die Druckmediumzirkulationsöffnung 26 ist
in der dargestellten Situation versperrt und die Hydraulikflüssigkeit
in dem Antriebszylinder blockiert. Dies bedeutet, dass die Spritzdüse in der
dargestellten Anlegestellung starr gehalten wird. Der Plungerkolben 25 kann
aus der dargestellten Position nach oben bewegt und die Druckmediumzirkulationsöffnung 26 freigegeben
werden. Dies hat zur Folge, dass das Druckmedium frei in den Vorortdruckmediumspeicher 27 abströmen kann,
vorausgesetzt, es besteht eine mechanische Kraft, welche den Zylinder 6 in Z-Richtung
bewegt. Bewegt sich der Plungerkolben 25 nach unten, so
wird in dem eingesperrten Druckmedium bzw. in der Druckflüssigkeit 33 der
hydraulische Druck erhöht,
die Arbeitszylinder 6, 6' in X-Richtung gedrückt und
dadurch die Verspannkraft erzeugt. Im Vorortdruckmediumspeicher 27 ist
ein unteres Flüssigkeitsniveau 28 sowie
ein oberes Flüssigkeitsniveau 29 dargestellt.
Das obere Flüssigkeitsniveau
wird erreicht, wenn die Kolbenstange 9 sich relativ zu
dem Antriebszylinder 6 in Z-Richtung bewegt und die im
Antriebszylinder 6 verdrängte Flüssigkeit durch Freigabe der
Druckmediumzirkulationsöffnung 26 freigegeben
wird. Die Aktivierung des Betätigungskolbens 23 erfolgt über eine
Druckbeaufschlagung, entweder über
eine Druckleitung 30 oder 31 oder eine entsprechende
Schaltstellung eines pneumatischen Steuerventiles 32.
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Die 3 zeigt
den Druckerzeuger 20 in grösserem Massstab und in aufrechter
Position. Der Plungerkolben 25 ist in einer Position Pos-zirk
dargestellt, in welcher die Druckflüssigkeit 33 frei von
dem Antriebszylinder 6 in den Vorortdruckmediumspeicher 27 hin-
und zurückzirkulieren
kann. Der Vorortdruckmediumspeicher 27 ist ringförmig um
das Gehäuse 34 des
Druckerzeugers 20 angeordnet. Der Druckerzeuger 20 ist
dreiteilig ausgebildet. Der unterste Teil ist der hydraulische Pumpen-
und Ventil-Teil 35.
Der oberste Teil ist eine als pneumatischer Zylinder ausgebildete
Vorsteuerung 37. Dazwischen ist der mechanische Übertrieb 36 mit
einer Kolbenstange 24 verbunden. Mit 25x ist die
unterste Position des Plungerkolbens 25 dargestellt. Seitlich
an dem Vorortdruckmediumspeicher 27 ist ein Niveauauzeigerohr 38 angebracht,
mit dessen Hilfe der Füllstand
für die
Druckfüssigkeit 33 kontrollierbar
bzw. beim Auffüllen
feststellbar ist. Entsprechend der 2 hat
der Druckerzeuger 20 zwei Anschlussstutzen 39 und 39', um beiden
Antriebszylindern 6, 6' identische Druckverhältnisse
zu gewährleisten.
Je nach Baugrösse
der Maschine kann auch der Druckerzeuger 20 in den baulichen
Abmessungen variieren, wobei für
einen Prototypen die gezeigte Grösse in
der 3 etwa der halben
natürlichen
Grösse
entspricht. Die ganze Baugruppe ist für eine Leichtmontage mehrteilig
ausgebildet mit entsprechenden Dichtungen an den Stossstellen. Die
Vorsteuerung 37 kann als pneumatischer Vorsteuerzylinder
oder z.B. auch als elektromotoriosche Vorsteuerung ausgebildet sein.
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Die 4 zeigt
die wichtigsten Bauteile für eine
vollständige
Kontrolle aller Bewegungen der Spritzdüse 4 bzw. der Spritzgusseinheit 3.
Es sind dies die Bauteile der 1 bis 3, ferner ein Langhubantrieb 40.
Der Langhubantrieb 40 ist entsprechend dem Antriebszylinder 6 mit
der Kolbenstange 9 über entsprechende
Lagerstellen 41 und 42 zwischen der Formträgerplatte 2 sowie
der Spritzeinheit 3 eingespannt. Die Relativbewegung der
Kolbenstange 43 mit Kolben 44 zu dem Langhubantrieb 40 ist
grundsätzlich
identisch mit der Relativbewegung der Kolbenstange 9 zu
den Antriebszylindern 6, 6'. Der Unterschied liegt in der
Aktivierung.
- – Der
Arbeitszylinder 6 ist hydraulisch angetrieben, aber nur
einseitig beaufschlagt. Die Kraft aus dem Druck der Druckflüssigkeit 33 geht
nur in Richtung Anlegen und Verspannen. Die Gegenseite des Kolbens 10 ist
drucklos. Über
eine Ausblas- und Ansaugöffnung
wird entsprechend Umgebungsluft über einen
Filter 46 angesaugt bzw. abgeblasen.
- – Der
Hydraulikfluss bzw. Hydraulikdruck erfolgt über die Verbindungsleitung 14,
je nach Stellung und Aktivierung des Druckerzeugers 20.
Der Druckerzeugerantrieb wird über
ein Schaltventil 50 über
entsprechende pneumatische Luftdruckleitungen 30, 31 aktiviert.
- – Der
Langhubantrieb weist einen doppelwirkenden Pneumatikzylinder auf.
Dabei wird je nach Stellung des Schaltventiles 51 entweder
die linke oder die rechte Seite des Kolbens 44 über die
Luftleitungen 52, 53 aktiviert. Im Gegensatz zu
dem Antriebszylinder 6, der grosse hydraulische Kräfte aufbringen kann,
lassen sich durch die Pneumatik des Langhubantriebes 40 mit
dem geringeren Luftdruck nur sehr beschränkte Kräfte aufbringen.
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Der Arbeitszylinder 6 und
der Langhubantrieb 40 bewegen sich synchron, ergänzen sich
jedoch durch je unterschiedliche Aktivierungen. Das Vor- und Zurückfahren,
also der Langhub, wird allein durch die Druckversorgung des Langhubantriebes 40 sichergestellt.
Dabei wird der Plungerkolben 25 vollständig angehoben, zur Freigabe
der Zirkulationsöffnung 26 bzw.
zur freien Zirkulation des Hydraulikmediums von dem Arbeitszylinder 6 zu
dem Vorortdruckmediumspeicher 27. Der Arbeitszylinder 6 bewegt sich
gleichsam im Freilauf mit.
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Weil der Arbeitszylinder 6 nur
einseitig beaufschlagt wird, kann er auch nur in eine Richtung aktiviert
werden. Für
das limitierte, zyklische Abheben, Anlegen und Verspannen müssen deshalb
beide Arbeitszylinder 6 und Langhubantriebe 40 im
sinngemässen
Wechsel und koordiniert arbeiten.
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Die 5a zeigt
eine. liegende Anordnung des Druckerzeuges. Mit dem Bezugszeichen 60 ist eine
Vorsteuerung z.B. als elektromotorischer Antrieb 60 angedeutet.
Der elektromotorische Antrieb kann als Servomotor, z.B. mit Spindelübertrieb,
ausgebildet sein. Im Schnitt D-D der 5c ist
erkennbar, dass sternförmig
eine grosse Anzahl Druckmediumzirkulationsöffnungen 61 angeordnet
sind. Dadurch werden die Strömungsverluste
klein gehalten. Die Funktionsweise der Lösung gemäss den 5a bis 5c ist
identisch mit der Lösung
gemäss 3.
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Die neue Lösung erlaubt verschiedene Betriebsmodi,
wobei bei allen Betriebsarten die Langhubfunktion zum vollständigen Abheben
der Düse 4 auf
die selbe Art erfolgt. Dabei wird der Betätigungs- bzw. Vorsteuerkolben 23 in
die oberste Position gefahren, damit die Druckflüssigkeit 33 in den Vorortdruckmediumspeicher 27 gefördert bzw.
von und zu dem Vorortdruckmediumspeicher 27 zirkulieren
kann.
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Betriebsmodus zyklisches Abheben:
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Beim zyklischen Abheben können zwei
Betriebsmodi gewählt
werden:
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- – Einmal
kann der Abhebehub durch Schalten des Ventiles 51 auf "a" erfolgen, wobei das Schaltventil 50 auf "0" verbleibt. Der Abhebehub wird begrenzt und
darf nur so gross gewählt
werden, dass die Druckmediumzirkulationsöffnung 26 nicht freigegeben
wird. Beim Anpressen der Düse 5 wird
das Ventil 51 des Langhubantriebes 40 auf "b" geschaltet. Gleichzeitig wird das Schaltventil 50 auf "a" geschaltet.
- – Im
zweiten Betriebsmodus kann das Steuerventil 51 des Langhubantriebes 40 beim
Erreichen einer Abhebehubschaltstellung auf Schaltstellung "b" bleiben. Dafür schaltet das Absperrventil 32 (1) und sperrt die Leitung 31 ab.
Damit wird der obere Zylinderraum des Druckerzeugerantriebes 22 komprimiert,
bis ein Kräftegleichgewicht
zwischen Langhubantrieb 40 und hydraulischem Antriebszylinder 6 entsteht.
In dieser Betriebsart bleibt beim Düsenanpressen das Ventil 51 des
Langhubantriebes 40 auf Schaltung "a",
während
das Ventil 32 des Vorsteuerzylinders auf Durchgang und
gleichnzeitig das Schaltventil 50 des Vorsteuerzylinders
auf Stellung "a" geschaltet wird.
In dieser Betriebsart arbeitet der Langhubantrieb 40 gegen
die beiden Hydraulikzylinder. Die Kontrolle der Düsenanlegekraft
kann auf einfache Weise durch den Drucksensor 62 erfolgen.
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Betriebsmodus Aggregatvorfahren:
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Beim Verfahren wird das Ventil 51 auf "b" gesteuert, während der Betätigungskolben
bzw. Vorsteuerkolben 23 zunächst in einer obersten Position verbleibt.
- – Kurz
vor Erreichen der Düsenanlage
wird das Schaltventil 50 auf "a" gesteuert,
damit der Plungerkolben 25 vorfährt und die Druckmediumzirkulationsöffnung 26 schliesst.
- – Der
Zeitpunkt muss dabei so gewählt
werden, dass beim Erreichen der Düsenanlage ein Resthub für den Plungenkolben 25 verbleibt,
so dass in der Endlage noch ein Druckaufbau möglich ist.