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Die Erfindung betrifft ein Formschließverfahren nach Patentanspruch 1 und eine Formschließvorrichtung nach Patentanspruch 5.
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Aus der
JP10-296809 A und
JP10-296810 A sind Verfahren zum Formschließen bei bekannt, wobei zum Reduzieren der Gießzyklen die bewegliche Gießform während der Bewegung mit Zugstangen in Eingriff kommt. Aus JP10-296809 A ist, wie aus
1 und
4 ersichtlich ist, ein Verfahren bekannt, bei dem auf Zugstangen, deren Ende an einer feststehenden Formaufspannplatte befestigt ist, eine bewegliche Formaufspannplatte verschiebbar angeordnet ist, wobei neben dem Steckverbindungsteil zwischen der beweglichen Formaufspannplatte und den Zugstangen ein Formschließ- bzw. Formklemmzylinder ausgebildet ist, dessen Kolben von der beweglichen Formaufspannplatte herausragt. An der beweglichen Formaufspannplatte ist ein Verbindungsmittel mit Mutterschlössern angebracht, die auf einem am Umfang der Zugstangen ausgebildeten Gewindeteil aufschraubbar sind, wobei das Verbindungsmittel kurz vor der Formschließendposition angetrieben wird, so dass die Mutterschlösser mit dem Gewindeteil im Eingriff stehen. Durch Verteilung mehrerer Paare von Mutterschlössern kann auch während der Formschließbewegung der beweglichen Formaufspannplatte die Verbindung zwischen der beweglichen Formaufspannplatte und den Zugstangen hergestellt werden.
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Aus
JP10-296810 A ist, wie aus
1 ersichtlich ist, ein Verfahren bekannt, bei dem ein Arbeitszylinder zum Formschließen in der beweglichen Formaufspannplatte vorgesehen ist, wobei ferner auf beiden Seiten der beweglichen Formaufspannplatte, durch die die Zugstangen durchtreten, deren Ende mit einer feststehenden Formaufspannplatte verbunden ist, jeweils ein Paar von Mutterschlössern vorgesehen ist. Die nah zur feststehenden Formaufspannplatte liegenden ersten Mutterschlösser sind in Axialrichtung der Zugstangen freibeweglich angeordnet, wobei die Eingriffsstelle der Mutterschlösser mit der Zugstange bei der Anfangseinstellung vorgegeben wird. Während des Zyklusbetriebs werden die anderen Mutterschlösser angetrieben, um einen Eingriffszustand herzustellen, wenn die bewegliche Formaufspannplatte an die ersten Mutterschlösser anstößt. Dabei ist der Abstand zwischen den ersten Mutterschlössern und den anderen Mutterschlössern so eingestellt, dass er einem ganzzahligen Multiplikator der Gewindesteigung der Zugstangen entspricht.
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Bei den beschriebenen Beispielen ist die Zugstange jeweils an der feststehenden Formaufspannplatte befestigt. Dagegen ist aus
JP 10-296739 A ein Verfahren bekannt, bei dem sich auch die Zugstange während des Formschließvorgangs in Axialrichtung bewegt, so dass ein Eingriffsorgan aktiviert wird, während sich die bewegliche Formaufspannplatte und die Zugstange gleichzeitig bewegen. Nachstehend wird die Bewegungsweise der Zugstange anhand
6–
9 beschrieben.
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Bei 6–9 ist an der feststehenden Formaufspannplatte 10 eine ebenfalls feststehende Metallformhälfte 12 befestigt, wobei ferner eine bewegliche Formaufspannplatte 18 mit einer beweglichen Metallformhälfte 16 bezüglich der feststehenden Formaufspannplatte 10 über Zugstangen 14 verschiebbar angeordnet.
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Auf einem Teil der beweglichen Formaufspannplatte 18 ist ferner eine Mutter 24 angeordnet, die auf eine Vorschubspindel 22 geschraubt ist, die über ein Verbindungselement 22a mit einem Stellmotor 20 verbunden ist, der als ein Antriebsmittel für Öffnungs- und Schließvorgänge auf der feststehenden Formaufspannplatte 10 befestigt ist. Durch Drehung der Vorschubspindel 22 wird die bewegliche Formaufspannplatte 18 bezüglich der feststehenden Formaufspannplatte 10 hin- und zurückbewegt, so dass der Öffnungs- und Schließvorgänge der beweglichen Metallformhälfte 16 bezüglich der feststehenden Metallformhälfte 12 durchgeführt wird.
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Dagegen sind an der Außenseite der beweglichen Formaufspannplatte 18 Mutterschlösser 28 angeordnet, die als Eingriffsmittel zum Formschließen ausgebildet sind. Diese Mutterschlösser 28 werden mittels des Verschlusszylinders 26 an die an den Enden der durch die bewegliche Formaufspannplatte 18 verlaufenden Zugstangen 14 ausgebildeten Gewindeteile 14a herangeführt, und dort greifen diese Gewindeteile ein. Ferner ist im Verbindungsbereich zwischen der feststehenden Formaufspannplatte 10 und einer der Zugstangen 14 ein Formschließzylinder 30 angeordnet, auf dem ein an einem anderen Ende der Zugstange 14 ausgebildeter Kolbenteil 14b aufgesetzt ist, so dass diese Zugstange 14 in Axialrichtung freibeweglich angeordnet ist.
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Ferner ist auf der Außenseite des Formschließzylinders 30 eine Spindel 31 von dem Kolbenteil 14b in den Achsenteil 14c der Zugstangen 14 eingeschraubt, wobei ferner ein Stellmotor 32 zum Verschieben der Zugstangen angeordnet ist, der über die Spindel 31 und ein Verbindungselement 31a mit der Zugstange 14 verbunden ist, so dass sich diese Zugstangen 14 durch Rotation des Stellmotors hin- und zurückbewegen. In 6 ist mit der Bezugsnummer 34 ein Düsenelement der Spritzgießmaschine bezeichnet.
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Bei einer so ausgebildeten kombinierten Formschließvorrichtung bleibt während der Montage der Metallformhälften 12, 16 und der Einstellungsarbeit der Formdicke zu Beginn des Formschließvorgangs von der Formöffnungsendposition die Verbindung zwischen den Zugstangen 14 und der beweglichen Formaufspannplatte 18 durch die Mutterschlösser 28 in gelöstem Zustand, wie es aus 6 ersichtlich ist.
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Anschließend wird mittels des Stellmotors 20 der Formschließvorgang durchgeführt. In diesem Fall wird in der Formschließendposition der Verschlusszylinder 26 betätigt, um die Mutterschlösser 28 zu schließen. Hierzu sollen die Mutterschlösser 28 und der Gewindeteil 14a präzise ineinandergreifen. Jedoch greifen sie selten präzise ineinander, da in der Praxis zwischen den Positionen der Gewindegänge der beiden Teile oft eine Abweichung vorliegt.
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Hierzu würden die Zugstangen 14 mittels des Stellmotors 32 leicht nach links verschoben. Der Stellmotor 32 wird in einer Position ausgeschaltet, in der die Mutterschlösser 28 und der Gewindeteil 14a der Zugstangen 14 so gegeneinanderliegen, dass sie präzise ineinandergreifen (siehe 7). In diesem Zustand wird die Position der Zugstange 14 mit einem Messmittel gemessen und registriert. Danach wird die Zugstange 14 im späteren Gießbetrieb durch den Stellmotor 32 so eingestellt, dass sich die Zugstangen 14 an der Vorschubendposition der beweglichen Formaufspannplatte 18 mit einer Metallformhälfte stets in dieser Eingriffsposition befinden. Somit ist die Einstellungsarbeit der Formdicke abgeschlossen.
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Gemäß der kombinierten Formschließvorrichtung, wie bereits beschrieben, wird die bewegliche Formaufspannplatte 18 nach der Eingriffspositionseinstellung der Mutterschlösser 28 durch Betätigung des Stellmotors 20 von der in 6 dargestellten Stellung nach vorne geschoben. Nach Erreichen einer beliebigen Position neben dem Vorschubende (Position B in 9), wird durch Betätigung des Stellmotors 32 die Verschiebung der Zugstangen 14 nach rechts gestartet, wobei die Drehzahl der beiden Stellmotoren 20, 32 so eingestellt wird, dass sie miteinander synchronisieren (d. h. die Relativgeschwindigkeit beträgt 0). Dadurch synchronisieren die Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte 18 und die Verschiebung nach rechts der Zugstangen 14 (Position A in 9), wobei sich die Mutterschlösser 28 dann schließen und in den Gewindeteil 14a der Zugstangen 14 eingreifen, wenn in einer bestimmten Position die Relativgeschwindigkeit bei Null liegt (siehe 9).
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Bei dieser kombinierten Formschließvorrichtung wird, wie beschrieben, nach der Eingriffspositonseinstellung der Mutterschlösser 28 ein Gießverfahren einschließlich des Formschließ- und Formklemmvorgangs nach 9 durchgeführt.
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Zuerst wird die bewegliche Formaufspannplatte 18 in einem Zustand gemäß 6 durch Betätigung des Stellmotors 20 vorgeschoben (nach rechts). Wenn die bewegliche Formaufspannplatte 18 eine beliebige Position (Position B in 9) neben der Formschließendposition erreicht, wird die Rechtsverschiebung der Zugstangen 14, die von einer vorgegebenen Position nach links geschoben worden sind, durch Betätigung des Stellmotors 32 gestartet, wobei die Drehzahl der beiden Stellmotoren 20, 32 so eingestellt wird, dass sie miteinander synchronisieren (d. h. die Relativgeschwindigkeit beträgt 0). Wenn in einer vorgegebenen Position (Position A in 9) die Geschwindigkeit der Vorschubbewegung der beweglichen Formaufspannplatte 18 und die Geschwindigkeit der Rechtsverschiebung der Zugstangen 14 miteinander synchronisieren, wird der Eingriffszustand der Mutterschlösser 28 mit dem Gewindeteil 14a der Zugstangen 14 ermittelt.
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Wenn sich die beiden Teile gut in Eingriffsposition befinden, wird durch Schließen der Mutterschlösser 28 unter Aufrechterhaltung der Relativgeschwindigkeit bei Null der Eingriff zwischen den Mutterschlössern 28 und dem Gewindeteil 14a der Zugstangen 14 hergestellt. Wenn nach Abschluss des Eingriffs die bewegliche Formaufspannplatte 18 die Formschließendposition erreicht, wird mittels eines Lagemessers (nicht dargestellt) die Position der Zugstangen 14 erfasst und mit der vorher bei der Einstellung der Formdicke eingespeicherten Position der Zugstangen 14 verglichen. Wenn die beiden Positionen miteinander übereinstimmen, wird der Formschließ- und Druckerhöhungsvorgang ausgeführt.
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Wenn die beiden Positionen nicht miteinander übereinstimmen, wird die Geschwindigkeit von einem der Stellmotoren 20, 32 korrigiert. In 9 wird, wie mit Strichlinie dargestellt ist, die Geschwindigkeit des Stellmotors 32 zur Verschiebung der Zugstangen erhöht. Nach dem Erreichen des Eingriffsposition (Position C in 9), wird die Geschwindigkeit wieder auf die synchronisierende Geschwindigkeit geregelt, so dass durch Schließen der Mutterschlösser 28 unter Aufrechterhaltung der Relativgeschwindigkeit bei Null der Eingriff zwischen den Mutterschlössern 28 und dem Gewindeteil 14a der Zugstangen 14 hergestellt wird.
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Ferner steht durch Erweiterung der spiralförmigen Gewindenut der Mutterschlösser 28, die mit dem Gewindeteil 14a der Zugstangen 14 in Eingriff kommen, unabhängig von der Eingriffsposition größerer Spielraum für den Gewindegang des Gewindeteils 14a der Zugstange 14 zur Verfügung, so dass sich die Mutterschlösser 28 reibungslos schließen können.
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Anschließend wird in die Formschließseite 30a des Formschließzylinders 30 Drucköl eingeführt, um über die Zugstange 14 hohen Formschließdruck zu erzeugen. Danach wird zur Herstellung der Gussprodukte die Einspritzung des Schmelzematerials in den Hohlraum zwischen den Metallformhälften über die Spritzdüse 34 der Spritzgießmaschine mit Füll-, Halte-, Abkühl- und schließlich Formöffnungsvorgängen durchgeführt.
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Beim Formöffnungsvorgang wird in die Rückseite des Formschließzylinders 30 Drucköl eingeführt, wobei durch Drehung des Stellmotors 20 in die Gegenrichtung die Formöffnung durchgeführt werden kann, da die bewegliche Formaufspannplatte 18 über die Mutter 24 mit der Vorschubspindel 22 verbunden ist. Hierzu wird während des Formöffnungsvorgangs der Eingriff zwischen den Mutterschlössern 28 und der Zugstange 14 gelöst. Gleichzeitig dreht sich der Stellmotor 32 in die Gegenrichtung, so dass die Zugstangen 14 bis zur Position B in 9 nach links geschoben werden.
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Somit wird ein Zyklus des Spritzgussverfahrens abgeschlossen. Bei der kombinierten Formschließvorrichtung nach 6–9 ist das Öffnen und Schließen der Mutterschlösser 28 während des Formschließ- und Formöffnungsvorgangs möglich, was zur Verkürzung des Gießzyklus beiträgt.
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Bei dem beschriebenen Stand der Technik gemäß drei Offenlegungsschriften ist es jeweils notwendig bei der Initialeinstellung, d. h. beim Wechseln der Metallformhälften, dass die Mutterschlösser 28 in einer bestimmten Position in dem Gewindeteil der Zugstange mit diesem im Eingriff stehen und dass diese Position mechanisch bzw. elektrisch eingespeichert wird.
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In dem Beispiel gemäß
JP 10-296810 A bewegt sich das Eingriffsmittel zusammen mit der beweglichen Formaufspannplatte bezüglich der Zugstange. Während dieser Bewegung wird das Eingriffsmittel aktiviert, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit auch bei Einsatz mehrerer Paare von mehrteiligen Muttern einigermaßen beschränkt werden muss, um die Stoßkraft zu reduzieren, was zur Verlängerung der Zykluszeit führt.
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Ferner werden bei dem Beispiel gemäß 6–9 die Mutterschlösser 28 und die Zugstangen 14 während der Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte 18 in Eingriff gebracht, indem die Relativgeschwindigkeit zwischen den Mutterschlössern und den Zugstangen auf Null geregelt wird. Bei diesem Verfahren müssen die Mutterschlösser 28 und die Zugstangen 14 während der Bewegung in die Eingriffsposition eingestellt werden, so dass eine komplizierte Antriebssteuerung für die bewegliche Formaufspannplatte und die Zugstangen 14 erforderlich ist. Außerdem müssen für die Formschließbewegung in Axialrichtung der Zugstangen 14 und den Formklemmvorgang, die jeweils zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt durchgeführt werden, zwei verschiedene Antriebsmittel eingesetzt werden, da der Stellmotor 32 zum Verschieben der Zugstange am Ende des Formschließzylinders 30 angeordnet ist.
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Die Erfinder haben herausgefunden, dass die beschriebenen Nachteile dadurch gelöst werden, dass die Relativgeschwindigkeit zwischen den Zugstangen und der beweglichen Formaufspannplatte nicht auf Null gesetzt wird und dass sogar die Geschwindigkeitsdifferenz zur Steuerung des Aktivierungszeitpunkts der Verbindungsmittel ausgenutzt wird.
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Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtung zum Formschließen bei einer Spritzgießmaschine oder dergleichen zu schaffen, das die Verkürzung des Gießzyklus ermöglicht, ohne die Verbindungsposition auf der Zugstange voreinstellen zu müssen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Formschließverfahren nach Patentanspruch 1 und eine Formschließvorrichtung nach Patentanspruch 5 gelöst.
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Das Verfahren umfasst: eine feststehende Formaufspannplatte, an der eine feststehende Metallformhälfte befestigt ist, eine der feststehenden gegenüberliegende bewegliche Formaufspannplatte, an der eine weitere Metallformhälfte befestigt ist, Zugstangen, die mit einem Ende auf der feststehenden Formaufspannplatte gelagert sind und auf der die bewegliche Formaufspannplatte bezüglich der feststehenden Formaufspannplatte vor- und rückwärts gleitend gelagert ist, ein erstes Antriebsmittel, das zum Öffnen und Schließen der Metallformhälften die bewegliche Formaufspannplatte bezüglich der feststehenden Formaufspannplatte vor- und zurückbewegt, ein zweites Antriebsmittel, das nach dem Zusammentreffen von der feststehenden Formaufspannplatte und der beweglichen Formaufspannplatte mittels des ersten Antriebsmittels durch weiteres Andrücken der beweglichen Formaufspannplatte gegen die feststehende Formaufspannplatte einen Formklemmvorgang durchführt, ein drittes Antriebsmittel zum Verschieben der Zugstangen in Axialrichtung bezüglich der beweglichen Formaufspannplatte, Verbindungsmittel, die auf der beweglichen Formaufspannplatte angeordnet sind und jeweils mit einem am Umfang einer Zugstange ausgebildeten Verbindungsteil im Eingriff bringbar sind,
wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass während der Schließbewegung der beweglichen Formaufspannplatte auf die feststehende Formaufspannplatte durch das erste Antriebsmittel die Bewegung der Zugstangen in die Formschließrichtung durch das dritte Antriebsmittel mit einer Geschwindigkeit, die sich von der Geschwindigkeit der Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte unterscheidet, anfängt, wobei die Verbindungsmittel dann aktiviert werden, wenn die Relativgeschwindigkeit zwischen der beweglichen Formaufspannplatte und den Zugstangen einen vorbestimmten Bereich erreicht, um damit die Zugstangen mit der beweglichen Formaufspannplatte mechanisch zu verbinden, und wobei anschließend das zweite Antriebsmittel aktiviert wird, um den Formklemmvorgang durchzuführen.
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Die Formschließvorrichtung für eine Spritzgießmaschine oder dergleichen mit einem Formschließmechanismus umfasst: eine feststehende Formaufspannplatte, an der eine feststehende Metallformhälfte befestigt ist, eine der feststehenden gegenüberliegende bewegliche Formaufspannplatte, an der eine weitere Metallformhälfte befestigt ist, Zugstangen, die mit einem Ende in der feststehenden Formaufspannplatte gelagert sind und auf der die bewegliche Formaufspannplatte bezüglich der feststehenden Formaufspannplatte vor- und rückwärts gleitend gelagert ist, ein erstes Antriebsmittel, das zum Öffnen und Schließen der Metallformhälften die bewegliche Formaufspannplatte bezüglich der feststehenden Formaufspannplatte vor- und zurückbewegt, ein zweites Antriebsmittel, das nach dem Zusammentreffen von der feststehenden Formaufspannplatte und der beweglichen Formaufspannplatte mittels des ersten Antriebsmittels durch weiteres Andrücken der beweglichen Formaufspannplatte gegen die feststehende Formaufspannplatte einen Formklemmvorgang durchführt, ein drittes Antriebsmittel zum Verschieben der Zugstangen in Axialrichtung bezüglich der beweglichen Formaufspannplatte, Verbindungsmittel, die auf der beweglichen Formaufspannplatte angeordnet sind und jeweils mit einem am Umfang einer Zugstange ausgebildeten Verbindungsteil im Eingriff stehen können, und einer Formschließsteuervorrichtung, die den Betrieb des ersten, zweiten, und dritten Antriebsmittels und der Verbindungsmittel steuert,
wobei die Formschließvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Formschließsteuervorrichtung einen ersten Befehlsgeber, der während der Schließbewegung einen Befehl an das erste Antriebsmittel zum langsamen Antreiben der beweglichen Formaufspannplatte und gleichzeitig oder nachträglich einen weiteren Befehl an das dritte Antriebsmittel zum Antreiben der Zugstangen mit einer Geschwindigkeit, die sich von der Geschwindigkeit der Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte unterscheidet, abgibt, eine Meßeinheit zur Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen der beweglichen Formaufspannplatte und den Zugstangen, eine Einstelleinheit zur Vorgabe eines Sollwerts für die Relativgeschwindigkeit, bei dem das Eingreifen durch die Verbindungsmitteln möglich ist, und einen zweiten Befehlsgeber, der einen Befehl zur Aktivierung der Verbindungsmittel abgibt, wenn der Ausgabewert der Meßeinheit den vorgegebenen Sollwert erreicht, aufweist.
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Dabei kann das zweite Antriebsmittel auch als das dritte Antriebsmittel verwendet werden.
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Ferner kann das zweite Antriebsmittel, das auch als das dritte Antriebsmittel verwendet wird, einen Formschließzylinder aufweisen, der an der feststehenden Formaufspannplatte ein Ende der Zugstangen trägt, wobei an diesem einen Ende der Zugstangen ein Kolben ausgebildet ist, der in dem Formschließzylinder gleitend geführt ist.
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Es ist auch möglich, dass das zweite Antriebsmittel einen in der beweglichen Formaufspannplatte ausgebildeten Formschließzylinder aufweist und dass das dritte Antriebsmittel einen Gewindeteil, der am Umfang der Zugstangen im Verbindungsbereich mit der feststehenden Formaufspannplatte ausgebildet ist, eine Mutter, die auf dem Gewindeteil aufgeschraubt und gegen Axialbewegung gesichert in der feststehenden Formaufspannplatte angeordnet ist, und einen Antriebsmotor zum Antreiben der Mutter aufweist.
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Bei einem bevorzugten Verfahren wird während der Schließbewegung der beweglichen Formaufspannplatte auf die feststehende Formaufspannplatte durch das erste Antriebsmittel die Bewegung der Zugstangen in die Formschließrichtung durch das dritte Antriebsmittel angefangen, wobei die Verbindungsmittel dann aktiviert werden, wenn die Relativgeschwindigkeit zwischen der beweglichen Formaufspannplatte und den Zugstangen einen vorbestimmten Bereich erreicht, um damit die Zugstangen mit der beweglichen Formaufspannplatte mechanisch zu verbinden, und wobei anschließend das zweite Antriebsmittel aktiviert wird, um den Formklemmvorgang durchzuführen.
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen 1–5 erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht der wesentlichen Teile einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Formschließvorrichtung für eine Spritzgießmaschine oder dergleichen;
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2 ein Blockdiagramm der Formschließsteuervorrichtung zur Steuerung einer erfindungsgemäßen Formschließvorrichtung für eine Spritzgießmaschine oder dergleichen;
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3 ein Flowchart eines Formschließprogramms zur Steuerung einer erfindungsgemäßen Formschließvorrichtung für eine Spritzgießmaschine oder dergleichen;
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4 eine graphische Darstellung der Bewegungen der beweglichen Formaufspannplatte, der Zugstangen und der Mutterschlösser im Formschließvorgang;
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5 eine schematische Ansicht der wesentlichen Teile einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Formschließvorrichtung für eine Spritzgießmaschine oder dergleichen;
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6 einen Schnitt durch die wesentlichen Teile einer herkömmlichen Formschließvorrichtung für eine Spritzgießmaschine oder dergleichen;
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7 einen Schnitt durch die Formschließvorrichtung gemäß 6 bei einem Betriebszustand zum Abschluss der Formdickeneinstellung;
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8 einen vergrößerten Schnitt durch die wesentliche Teile der Formschließzylinders der Formschließvorrichtung gemäß 6;
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9 eine graphische Darstellung des Formschließvorgangs der Formschließvorrichtung gemäß 6.
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1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Formschließ- bzw. Formklemmvorrichtung für eine Spritzgießmaschine oder dergleichen. In 1 zeigt die Bezugsnummer 50 eine feststehende Formaufspannplatte, an deren linken Seite eine feststehende Metallformhälfte 52 befestigt ist. Gegenüber der feststehenden Formaufspannplatte 50 ist eine bewegliche Formaufspannplatte 54 angeordnet, an deren rechten Seite eine bewegliche Metallformhälfte 56 befestigt ist.
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Bezugsnummer 68 zeigt eine Zugstange, deren rechtes Ende in der feststehenden Formaufspannplatte 50 gelagert ist und deren linkes Ende durch die bewegliche Formaufspannplatte 56 verläuft. Bei einer Spritzgießmaschine oder dergleichen sind in der Regel vier Zugstangen 68 zwischen der feststehenden Formaufspannplatte 50 und der beweglichen Formaufspannplatte 56 um die Ecke angeordnet. Alle Zugstange 68 haben jedoch für den Zweck der Erfindung im Wesentlichen die gleiche Funktion, so dass in 1 nur eine einzige Zugstange 68 gezeigt ist. In 1 sind die feststehende Formaufspannplatte 50 und bewegliche Formaufspannplatte 56 oben etwas abgekürzt gezeigt.
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Bezugsnummer 78 zeigt eine Vorschubspindel zum Öffnen und Schließen der Metallformhälften, die die bewegliche Formaufspannplatte 56 bezüglich der feststehenden Formaufspannplatte 50 vor- und zurückbewegt, und deren rechtes Ende durch eine auf der feststehenden Formaufspannplatte 50 befestigte Lagerung 81 drehbar gelagert und über eine Kopplung 82 mit der Drehachse eines auf der rechten Seite der feststehenden Formaufspannplatte 50 befestigten AC-Stellmotors 74 verbunden ist. Bezugsnummer 76 zeigt einen Drehgeber.
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Das linke Ende der Vorschubspindel 78 ist in die Mutter 80 eingeschraubt, die auf der beweglichen Formaufspannplatte 56 befestigt ist, so dass die bewegliche Formaufspannplatte 56 über die Zugstange 68 gleitend geführt ist und durch Betätigung des AC-Stellmotors 74 bezüglich der feststehenden Formaufspannplatte 50 vor- und zurückbewegt wird. Außerdem werden die Größe und Richtung der Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte 56 mittels des Weggebers 76 stets erfasst und in die Formschließregler 100 eingegeben, um dort zur Positionssteuerung der beweglichen Formaufspannplatte 56 verwendet zu werden. Die Bezugsnummer 62 zeigt einen im feststehenden Formaufspannplatte 50 angeordneten Formschließzylinder, dessen rechte Seite als ein Deckel 58 ausgebildet.
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Am rechten Ende der Zugstange 68 ist ein Kolben 66 des Formschließzylinders 62 verbunden. Am Kolben 66 ist ein Messstab 64 befestigt, der durch den Deckel 58 verläuft. Bezugsnummer 60 zeigt einen Lagemesser, der die Position der Zugstange erfassen kann, wenn sich der aus einem magnetischen Material ausgebildete Messstab 64 zusammen mit dem Kolben 66 vorbeibewegt. Der Messstab 64 und Lagemesser 60 bilden zusammen eine Lagemesseinrichtung der Zugstange 68.
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Im linken Bereich der Zugstange 68 ist ein Gewindeteil 70 ausgebildet, das mit den Mutterschlössern 73 in Eingriff kommen kann, die paarweise in einem bekannten Verbindungsmittel 72 angeordnet sind, das auf der linken Seite der beweglichen Formaufspannplatte 56 angeordnet ist. Die Mutterschlösser 73 und der Gewindeteil 70 bilden zusammen die erfindungsgemäße Eingriffseinheit. Die Drückölzufuhr- und -abfuhrleitungen sind hier nicht gezeigt. Das Verbindungsmittel 72 ist hier als ein hydraulisches Gerät beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, das Verbindungsmittel mit einem elektrischen Motor zu versehen, der die Mutterschlösser 73 bezüglich des Gewindeteils 70 vor- und zurückbewegt.
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Es wurden die Hauptteile der erfindungsgemäßen Formschließvorrichtung nach 1 beschrieben. Dabei ist es wesentlich, dass sich auch die Zugstange 68 im Formschließvorgang, während sich der beweglichen Formaufspannplatte 56 nach rechts langsam bewegt, durch Betätigung des Formschließzylinders 62 nach rechts bewegt und dass gleichzeitig das Verbindungsmittel 72 betätigt wird, um den Eingriffszustand herzustellen. Dadurch kann auf die Einstellung der Formdicke verzichtet werden, die bei der herkömmlichen Formschließvorrichtung als Voreinstellung durchgeführt wird, indem in einem Formschließzustand durch Betätigung des Verbindungsmittels 72 der Eingriffzustand hergestellt wird.
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2 zeigt ein Blockdiagramm einer Formschließsteuereinrichtung zur Steuerung der Formschließvorrichtung gemäß 1. In 2 zeigt die Bezugsnummer 100 eine Rechnereinheit zur Steuerung des Formschließvorgangs, die eine zentrale Rechnereinheit CPU, eine mit der CPU verbundene Hauptleitung BUS, einen an die BUS angeschlossenen Datenspeicher DM, einen Programmspeicher PM und eine Schnittstelleneinheit iF, die zum Signalaustausch mit externen I/O Geräten bestimmt ist, aufweist. Die Schnittstelleneinheit iF weist ferner eine A/D bzw. D/A-Umsetzungsfunktion auf, die beim Signalaustausch erforderlich sein kann.
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Mit Bezugsnummern 60 und 76 sind die Lagemesser und der Weggeber bezeichnet, die oben in Bezug auf 1 beschrieben wurden, von denen die Eingangssignale für die Rechnereinheit 100 abgegeben werden. Andererseits werden von der Rechnereinheit 100 die Eingangssignale an das Mutterschlössersteuerventil 72A, das den Antrieb des Verbindungsmittels 72 steuert, das Formschließzylindersteuerventil 62A, das den Antrieb des Formschließzylinders 62 steuert, und den Servotreiber 74A, der den Antrieb des AC-Stellmotors 74 steuert, ausgegeben. Zur Steuerung des AC-Stellmotors 74 mit Rückkopplung wird das Signal von dem Weggeber 76 in den Servotreiber 74A verwendet.
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Der Programmspeicher PM in der Rechnereinheit 100 weist einen Speicherbereich 101 auf, der das Formschließsteuerprogramm speichert, das aus einer Serie von Befehlen besteht, die zur Steuerung des Formschließvorgangs in die zentrale Rechnereinheit CPU eingegeben werden.
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In dem Datenspeicher DM der Rechnereinheit 100 ist der zulässige Vorgabewert ”a” für die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der beweglichen Formaufspannplatte 56 und der Zugstange 68, nämlich der zulässige Sollwert für die Relativgeschwindigkeit in einem Speicherbereich 102 vorgespeichert. Im Datenspeicher DM ist ferner ein hier nicht näher erläuterter Datenspeicherbereich angeordnet, in dem verschiedene Parameter zur Steuerung des Antriebs der Formschließvorrichtung, wie z. B. die jeweilige Position und Geschwindigkeit der Zugstange 68, die jeweilige Position und Geschwindigkeit der beweglichen Formaufspannplatte 56, die Sollgeschwindigkeit der beweglichen Formaufspannplatte 56 und die Umschaltposition bzw. -zeit der Geschwindigkeit, bei der die Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte von einer hohen auf eine niedrigere Geschwindigkeit umgeschaltet wird, die Startposition bzw. -zeit der Bewegung der Zugstange 68, die Endzeit der Bewegung mit der Sollgeschwindigkeit sowie die Abschlußzeit des Eingriffsvorgangs des Verbindungsmittels 72 eingespeichert sind.
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3 zeigt einen Flowchart des Formschließprogramms, das im Speicherbereich 101 im Programmspeicher PM eingespeichert ist. 4 zeigt Geschwindigkeitskurven der beweglichen Formaufspannplatte 56, der Zugstange 68 und der Mutterschlössern 73 des Verbindungsmittels 72. Nachstehend werden die Formschließablaufschritte des Flowcharts gemäß 3 in Bezug auf 1, 2 und 4 beschrieben. Im Flowchart sind die bewegliche Formaufspannplatte und die Zugstange jeweils mit MD bzw. TD bezeichnet.
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Das Formschließprogramm beginnt, wenn die Steuervorrichtung (nicht dargestellt) der gesamten Spritzgießmaschine einen Formschließbefehl gibt (START).
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Im Schritt ST1 wird der Befehl gegeben, die bewegliche Formaufspannplatte 56 mit einer vorgegebenen höheren Geschwindigkeit nach vorne, nämlich gegen die feststehende Formaufspannplatte 50 zu bewegen. Im Schritt ST2 wird ermittelt, ob die bewegliche Formaufspannplatte 56 den Umschaltpunkt (Zeit t1 in 4) erreicht hat, zu dem sie auf die niedrigere Geschwindigkeit umgeschaltet wird.
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Wenn das Ergebnis aus ST2 positiv (bezeichnet mit Y) ist, wird im Schritt ST3 ein Befehl zur langsamen Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte 16 gegeben. Wenn die Antriebsstartposition bzw. -zeit der Zugstange 68 auf den gleichen Wert wie der Umschaltpunkt t1 der bewegliche Formaufspannplatte 56 eingestellt ist, wird im Schritt ST4 ein Befehl zur langsamen Bewegung der Zugstange 68 abgegeben (Befehl zum Antreiben des Steuerventils 62A des Formschließzylinders in 2).
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Anschließend wird im Schritt ST5 ein Befehl gegeben, die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der beweglichen Formaufspannplatte 56 und der Zugstange 68, nämlich die Relativgeschwindigkeit aus der aktuellen Geschwindigkeit beider Bauteile zu berechnen. Dabei kann die aktuelle Geschwindigkeit durch Differenzierung der Ausgangssignale von dem Lagemesser 60 der Zugstange und dem Weggeber 76 ermittelt werden. Im Schritt ST6 wird ermittelt, ob die Relativgeschwindigkeit gleich dem Sollwert ”a” oder unter ihm liegt, der im Speicherbereich 102 des Datenspeichers DM eingespeichert ist. Wenn das Ergebnis ”N” (negativ) ist, werden die Schritte 3–6 wiederholt. Wenn das Ergebnis ”Y” ist, wird im Schritt ST7 ein Befehl gegeben, die Mutterschlösser 73 nach vorne auf den Gewindeteil 70 der Zugstange 68 zu anzutreiben (Befehl zum Antreiben des Steuerventils 74A der Mutterschlösser in 2). Die befohlene Geschwindigkeit der Zugstange 68 ist, wie in 4 mit Bezugsnummer S2 bezeichnet ist, so eingestellt, dass sie gegenüber der Geschwindigkeit S1 der beweglichen Formaufspannplatte 56 eine vorgegebene Abweichung aufweist, die kleiner als der Vorgabewert ”a” ist.
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Im Schritt ST8 wird ermittelt, ob der Eingriffsvorgang vollständig ausgeführt ist. Wenn das Ergebnis ”N” ist, wird nach einer Wartezeit von T1 der Schritt ST8 wiederholt. Wenn das Ergebnis im Schritt ST8 ”Y” (entspricht der Zeit t3 in 4) ist, wird im Schritt ST10 ermittelt, ob die bewegliche Formaufspannplatte 56 die Formschließposition erreicht hat. Wenn das Ergebnis ”N” ist, wird im Schritt ST11 nach einer Wartezeit von T2 Schritt ST10 wiederholt. Wenn das Ergebnis ”Y” (entspricht der Zeit t4 in 4) ist, wird im Schritt ST12 ein Befehl abgegeben, den Antrieb der beweglichen Formaufspannplatte 56 und der Zugstange 68 abzustellen.
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Im Schritt ST13 wird ein Befehl gegeben, in die rechte Kammer des Formschließzylinders 62 Drucköl zuzuführen, um den Formklemmvorgang durchzuführen. Ferner wird im Schritt ST14 ermittelt, ob das Formklemmen vollständig ausgeführt ist. Wenn das Ergebnis ”N” ist, wird der Schritt ST14 wiederholt. Wenn das Ergebnis ”Y” ist, wird der Formklemmvorgang abgeschlossen (END) und eine Meldung an eine nicht gezeigte Steuervorrichtung gesendet.
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Nach dem Zeitpunkt t3 (nicht gezeigt in 3), in dem das Ergebnis vom Schritt ST8 ”Y” ist, d. h. der Eingriffsvorgang vollständig ausgeführt ist, wird die Zugstange 68 zusammen mit der beweglichen Formaufspannplatte 56 zwangsmäßig mit einer niedrigeren Geschwindigkeit geschoben, so dass nach diesem Zeitpunkt, wie aus 4 ersichtlich ist, die Geschwindigkeit S2 der Zugstange 68 mit der Geschwindigkeit S1 übereinstimmt. Dabei wird durch einen Befehl an das Steuerventil 62A des Formschließzylinders die Druckölzuführung in den Formschließzylinder 62 so eingestellt, dass die Zugstange 56 der langsamen Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte 56 keinen Widerstand entgegensetzt.
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Im Beispiel gemäß 4 ist der Zeitpunkt des Beginns des Antriebs der Zugstange 68 identisch mit dem Umschaltzeitpunkt t1. Sie kann jedoch nach diesem Zeitpunkt t1 liegen. Ferner ändert sich das Zeitinterval (t3 – t2) von der Aktivierung der Mutterschlösser 73 bis zum Ende des Eingriffsvorgangs in Abhängigkeit von der Relativgeschwindigkeit zwischen der beweglichen Formaufspannplatte 56 und der Zugstange 68 und von der Phasenlage zwischen den Mutterschlössern 73 und dem Gewindeteil 70 der Zugstange 68 im Zeitpunkt t2, wobei mit Beobachtung des Zeitintervals (t3 – t2) die Geschwindigkeit der beweglichen Formaufspannplatte 56 bzw. der Zugstange 68 innerhalb der zulässigen Abweichung geändert werden kann, um die Zeitdauer zu verkürzen. Wenn bei der ersten Beobachtung die Phasenverschiebung bei ca. 1 Pitch liegt, kann das Formschließ- bzw. Formklemmprogramm auch so geändert werden, dass beim nächsten Formschließvorgang der Zeitpunkt des Beginns des Antriebs der Zugstange 68 unter Berücksichtigung der Geschwindigkeitsdifferenz und der Pitch-Größe um einen bestimmten Zeitabstand nach hinten verschoben wird.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Formschließvorrichtung.
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In 5 sind mit den Bezugsnummern 50, 52, 54 und 58 die entsprechenden Teile der 1 bezeichnet. Der wesentliche Unterschied zu der Formschließvorrichtung gemäß 1 liegt darin, dass der Formschließzylinder nicht an der feststehenden Formaufspannplatte sondern an der beweglichen Formaufspannplatte angeordnet ist und dass eine Mutter 88, die zur Axialverschiebung der Zugstange 68 während des Formschließvorgangs auf den am Umfang im rechten Endbereich der Zugstange 68 geformten Gewindeteil 68A aufgeschraubt werden kann, nur drehbar angeordnet ist, wobei die Mutter 88 durch einen Stellmotor 90 mit Weggeber 91 über ein Getriebe 89 und eine Außenverzahnung der Mutter 88 zum Drehen angetrieben wird. Die Zugstange 68 ist, wie bei 1, durch einen Anschlag (nicht dargestellt) gegen Drehung gesichert.
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Die bewegliche Formaufspannplatte besteht in 5 aus zwei Abschnitten, nämlich einem ersten Stützelement 56A, an dem eine bewegliche Metallformhälfte 54 befestigt ist und an dessen von der Metallformhälfte 54 abgewandten Seite ein Ende eines Arbeitszylinders 86 befestigt ist, und einem zweiten Stützelement 56B, auf dem ein Formschließzylinder 95 geformt ist, der einen verbreiterten Abschnitt des anderen Ende des Arbeitszylinders 86 als Kolben aufnimmt, wobei durch die beiden Elemente 56A und 56B die Zugstange gleitend geführt ist.
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Bezugsnummer 92 und 94 zeigen jeweils Mutterschlösser und einen Antriebszylinder, die gleichartig wie das Verbindungsmittel 72 in 1 mit dem Gewindeteil 68B im Eingriff stehen können.
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Bezugsnummer 84 zeigt einen Zylinder zum Öffnen und Schließen von Metallformhälften, deren Kolbenstange mit dem vorderen Ende auf einem unter dem ersten Stützelement 56A angeordneten Stützkörper 56C befestigt ist. Bei der Formschließvorrichtung gemäß 1 wird die Bewegung der Zugstange 68 während des Formschließvorgangs und die Formklemmung nach Erreichen der Formschließendposition über den Formschließzylinder 62 durchgeführt. Bei der Ausführungsform gemäß 5 hat dagegen der Formschließzylinder 95, wie oben beschrieben, nicht diese beiden Funktionen.
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Während die Erfindung im Hinblick auf die bevorzugten Ausführungsformen erläutert worden ist, ist es selbstverständlich, dass zahlreiche Abänderungen innerhalb des Schutzumfangs dem Fachmann vorstellbar sind. Beispiele dafür sind, dass die Formschließvorrichtung gemäß 1 für eine Druckgießmaschine verwendet wird, dass das Verbindungsmittel statt ein Paar von Mutterschlössern durch mehrere Mutterschlösser ausgebildet wird, dass das Antriebsmittel für die Mutterschlösser durch einen Stellmotor mit Lagemesser ausgebildet wird, dass der Außeneingriffsbereich der Zugstange statt Gewinde durch eine Zahnstange ausgebildet wird und dass die Nutenbreite der Zahnstange bzw. der Gewinde etwas größer als die Zahnbreite der Mutter ausgebildet und/oder die Nut etwas geneigt ausgebildet wird, so dass das Eingreifen erleichtert wird.
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Erfindungsgemäß kann dadurch, dass bei einem Formschließverfahren für eine Spritzgießmaschine oder dergleichen während der Schließbewegung der beweglichen Formaufspannplatte auf die feststehende Formaufspannplatte durch das erste Antriebsmittel die Bewegung der Zugstangen in die Formschließrichtung durch das dritte Antriebsmittel angefangen wird, wobei die Verbindungsmittel dann aktiviert werden, wenn die Relativgeschwindigkeit zwischen der beweglichen Formaufspannplatte und den Zugstangen einen vorbestimmten Bereich erreicht, um damit die Zugstangen mit der beweglichen Formaufspannplatte mechanisch zu verbinden, und wobei anschließend das zweite Antriebsmittel aktiviert wird, um den Formklemmvorgang durchzuführen, erzielt werden, dass unter Verwendung der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der beweglichen Formaufspannplatte und den Zugstangen das Verbindungsmittel angetrieben wird und damit einen Eingriffszustand hergestellt wird, ohne eine Voreinstellung der Formdicke ausführen zu müssen, so dass die Gießzyklen wesentlich verkürzt werden.
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Ferner kann eine erfindungsgemäße Formschließvorrichtung für eine Spritzgießmaschine oder dergleichen mit einem Formschließmechanismus umfassend: eine feststehende Formaufspannplatte, an der eine feststehende Metallformhälfte befestigt ist, eine der feststehenden gegenüberliegende bewegliche Formaufspannplatte, an der eine weitere Metallformhälfte befestigt ist, Zugstangen, die mit einem Ende auf der feststehenden Formaufspannplatte gelagert sind und die bewegliche Formaufspannplatte bezüglich der feststehenden Formaufspannplatte vor- und rückwärts gleitend unterstützen, ein erstes Antriebsmittel, das zum Öffnen und Schließen der Metallformhälften die bewegliche Formaufspannplatte bezüglich der feststehenden Formaufspannplatte vor- und zurückbewegt, ein zweites Antriebsmittel, das nach dem Zusammentreffen von der feststehenden Formaufspannplatte und der beweglichen Formaufspannplatte mittels des ersten Antriebsmittels durch weiteres Andrücken der beweglichen Formaufspannplatte gegen die feststehende Formaufspannplatte einen Formklemmvorgang durchführt, ein drittes Antriebsmittel zum Verschieben der Zugstangen in Axialrichtung bezüglich der beweglichen Formaufspannplatte, Verbindungsmitteln, die auf der beweglichen Formaufspannplatte angeordnet sind und jeweils mit einem am Umfang einer Zugstange ausgebildeten Verbindungsteil im Eingriff stehen können, und einer Formschließsteuervorrichtung, die den Betrieb des ersten, zweiten, und dritten Antriebsmittels und der Verbindungsmittel steuert.
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Indem die Formschließsteuervorrichtung einen ersten Befehlsgeber, der während der Schließbewegung einen Befehl an das erste Antriebsmittel zum langsamen Antreiben der beweglichen Formaufspannplatte und gleichzeitig oder nachträglich einen weiteren Befehl an das dritte Antriebsmittel zum Antreiben der Zugstangen mit einer Geschwindigkeit, die sich von der Geschwindigkeit der Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte unterscheidet, abgibt, eine Meßeinheit zur Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen der beweglichen Formaufspannplatte und den Zugstangen, eine Einstelleinheit zur Vorgabe eines Sollwerts für die Relativgeschwindigkeit, bei dem das Eingreifen durch die Verbindungsmittel möglich ist, und einen zweiten Befehlsgeber, der einen Befehl zur Aktivierung der Verbindungsmittel abgibt, wenn der Ausgabewert der Meßeinheit den vorgegebenen Sollwert erreicht, aufweist, wird erzielt, dass das erfindungsgemäße Formschließverfahren für eine Spritzgießmaschine oder dergleichen automatisch ausgeführt wird und dass das zweite Antriebsmittel auch als das dritte Antriebsmittel eingesetzt wird, da das zweite Antriebsmittel und das dritte Antriebsmittel während des Formschließvorgangs jeweils zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt betätigt werden, so dass außer den genannten Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch der Aufbau der Formschließvorrichtung vereinfacht wird und sie kostengünstig hergestellt wird.
