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TECHNISCHES GEBIET
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Kniehebel-Formschließvorrichtung und eine Formvorrichtung.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Formvorrichtungen, wie Spritzgießmaschinen und Druckgussmaschinen, umfassen eine Formschließvorrichtung, in der eine Form, bestehend aus einer feststehenden Form und einer beweglichen Form, zu montieren ist, und eine Einspritzvorrichtung. Die Formschließvorrichtung weist eine feststehende Platte, an der die feststehende Form montiert werden soll, und eine bewegliche Platte, an der die bewegliche Form angebracht werden soll, auf. Es gibt verschiedene Arten von bekannten Formschließvorrichtungen. Eine typische Form ist eine Kniehebel-Formschließvorrichtung, die eine bewegliche Platte mittels einer Streckung/Kontraktion eines kraftgetriebenen Kniehebelmechanismus entlang von Zugstangen hin und zurück bewegt, wodurch eine Form geschlossen, geklemmt (verschlossen) und geöffnet wird.
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Der Kniehebelmechanismus einer derartigen Kniehebel-Formschließvorrichtung ist ein Verbindungsmechanismus, der eine Druckaufnahmeplatte, einen Kreuzkopf mit einer Kugelmutter und eine bewegliche Platte verbindet. Die Kugelmutter steht mit einer Kugelumlaufspindel in Eingriff, die von einem Elektromotor angetrieben wird, sodass eine Drehung der Kugelumlaufspindel in eine Linearbewegung des Kreuzkopfes umgesetzt wird. Der Kniehebelmechanismus kann somit gestreckt/zusammengezogen werden, um die bewegbare Platte hin und her zu bewegen.
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Wenn der Kniehebelmechanismus der Kniehebel-Formschließvorrichtung verriegelt wird, um die Form zu klemmen, wirkt eine Reaktionskraft auf ein in der Druckaufnahmeplatte vorgesehenes Verbindungsgehäuse. Daher wurden bereits Verbesserungen an einer Stützkonstruktion für die Kugelumlaufspindel oder einer Stützkonstruktion zur Aufrechterhaltung der Stellung des Kreuzkopfes vorgenommen.
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Beispielsweise wird die Kugelumlaufspindel durch das Verbindungsgehäuse freitragend gelagert; das vordere Ende der Kugelumlaufspindel wird dabei nicht gestützt. Daher ist es wahrscheinlich, dass eine Biegung oder Auslenkung der Kugelumlaufspindel bei Betätigung des Kniehebelmechanismus auftritt, was zu einer Verringerung der Lebensdauer der Kugelmutter führen kann. Um eine Biegung oder Auslenkung einer solchen Kugelumlaufspindel zu verhindern, wurde beispielsweise in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-33955 eine Stützstruktur vorgeschlagen, die mit einem Stützlager zum Stützen des vorderen Endes der Kugelumlaufspindel versehen ist.
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Bei der Kniehebel-Formschließvorrichtung wird bei dem Verriegelungsvorgang, der eine Formschließkraft erzeugt, eine Reaktionskraft auf die Formschließkraft über den Verbindungsmechanismus auf den Kreuzkopf übertragen. Die Stellung des Kreuzkopfes wird dann instabil und der Kreuzkopf kann gegebenenfalls kippen, wenn die Steifigkeit einer Stützstruktur für den Kreuzkopf gering ist.
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In Anbetracht dessen wurde für eine derartige, herkömmliche Kniehebel-Formschließvorrichtung eine Stützkonstruktion für den Kreuzkopf vorgeschlagen, die Führungsstangen zum Führen der Hin- und Herbewegung des Kreuzkopfes aufweist, wobei die Führungsstangen jeweils von einem Arm eines Verbindungsgehäuses gestützt werden.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Hinsichtlich des oben beschriebenen Aufbaus, bei dem die Führungsstangen für den Kreuzkopf von den Armen des Verbindungsgehäuses gestützt werden, fordert ein langer Hub des Kreuzkopfes, im Falle einer großformatigen Formschließvorrichtung, eine lange Länge der Arme des Verbindungsgehäuses, wodurch das Verbindungsgehäuse einen großformatigen Aufbau erhält.
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Dementsprechend wird die Herstellung des Verbindungsgehäuses durch Gießen schwierig. Zusätzlich ist es wegen des großen Abstands zwischen Stützlöchern für die Führungsstangen schwierig, die Löcher mit einer hohen Genauigkeit an Konzentrizität herzustellen. Ferner kann ein erheblicher Fehler in der Parallelität von zwei Führungsstangen entstehen.
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Ferner wird bei dem Verriegelungsvorgang, der eine Formschließkraft erzeugt, eine Reaktionskraft auf die Formschließkraft auf den Kreuzkopf übertragen. Dies kann das Verbindungsgehäuse verformen, was eine Verschiebung der Stützarme zur Mitte der Maschine hin verursacht. Da die Länge jedes Armes des Verbindungsgehäuses im Falle einer großformatigen Formschließvorrichtung lang ist, ist die Verschiebung (Auslenkung) der Arme groß. Dies kann zu einer Zunahme des Oberflächendrucks einer Führungsbuchse führen, die um die Führungsstange herum passt, was eine Beschädigung der Führungsstange aufgrund eines vorzeitigen Verschleißes verursacht.
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Die vorliegende Erfindung wurde mit Hinblick auf die obigen Probleme im Stand der Technik gemacht. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Öffnungs-/Schließvorrichtung und eine Formvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Stellung eines Kreuzkopfes mittels Führungsstangen ohne Vergrößerung der Ausmaße eines Verbindungsgehäuses oder einer Zugstange stabil zu halten.
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Um die Aufgabe zu lösen, umfasst eine Öffnungs-/Schließvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Druckaufnahmeplatte; eine feststehende Platte, an der eine feststehende Form montiert werden soll; einen Rahmen, an dem die Druckaufnahmeplatte und die feste Platte montiert sind; eine bewegliche Platte, die auf dem Rahmen beweglich ist und an der eine bewegliche Form montiert werden soll; einen Kreuzkopf-Bewegungsmechanismus mit Führungselementen, die sich von der Druckaufnahmeplatte erstrecken, und einen Kreuzkopf, dessen Bewegung durch die Führungselemente geführt wird; einen Öffnungs-/Schließmechanismus zum Öffnen/Schließen einer Form, einschließlich eines Kniehebelmechanismus, der die Druckaufnahmeplatte, den Kreuzkopf und die bewegliche Platte verbindet, und einen Antriebsmechanismus zum Antreiben des Kniehebelmechanismus; und einen Führungselemente-Stützmechanismus zum Stützen der Führungselemente, wobei der Führungselemente-Stützmechanismus Stützabschnitte aufweist, die auf der Oberseite des Rahmens verschiebbar sind.
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Eine Formvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die oben beschriebene Öffnungs-/Schließvorrichtung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Seitenansicht, die schematisch eine Formschließvorrichtung zeigt, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird;
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2 ist eine Seitenansicht einer Öffnungs-/Schließvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ist ein Diagramm eines Kreuzkopfes, betrachtet von einer beweglichen Platte aus; und
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4 ist eine Seitenansicht einer Öffnungs-/Schließvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen der Öffnungs-/Schließvorrichtung und der Formvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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1 zeigt schematisch eine Formschließvorrichtung zur Verwendung in einer Spritzgießmaschine (Formvorrichtung), auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 die gesamte Formschließvorrichtung.
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Die Formschließvorrichtung (Öffnungs-/Schließvorrichtung, Formöffnungs-/Schließvorrichtung) 10 umfasst beispielsweise eine feststehende Platte 12, die an der vorderen Seite eines Rahmens 11 befestigt ist, ein Verbindungsgehäuse (Druckaufnahmeplatte) 14, das an der Rückseite des Rahmens 11 installiert ist und eine bewegliche Platte 16, die zwischen der festen Platte 12 und dem Verbindungsgehäuse 14 (link housing) beweglich installiert ist. Eine feststehende Form (fixed form) 18 ist an der feststehenden Platte (fixed plate) 12 angebracht, während eine bewegliche Form 19, die der feststehenden Form 18 gegenüberliegt, an der beweglichen Platte 16 angebracht ist.
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Die feststehende Platte 12 und das Verbindungsgehäuse 14 sind durch mehrere (beispielsweise vier) Zugstangen (tie bars) 20 verbunden. Die bewegliche Platte 16 bewegt sich entlang der Zugstangen 20 hin und her.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Formschließvorrichtung 10 als eine Kniehebelform-Schließvorrichtung ausgebildet, die eine Formschließkraft mit einem Kniehebelmechanismus (toggle link mechanism) 22 erzeugt.
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In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 25 einen Kreuzkopf (crosshead). Der Kreuzkopf 25 weist in seiner Mitte einen Mutterabschnitt 27 auf, der einen Antriebsmechanismus zum Antreiben des Kniehebelmechanismus 22 bildet. Der Mutterabschnitt 27 ist so eingerichtet, dass er mit einer Kugelumlaufspindel 28 in Eingriff steht. Die Kugelumlaufspindel (Antriebsmechanismus) 28 wird durch einen nicht dargestellten Servomotor (Antriebsabschnitt) angetrieben.
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Der Kniehebelmechanismus 22 weist ein Paar oberer und unterer Kniehebelverbindungen auf. Jede Kniehebelverbindung weist Glieder 30, 31 und 32 auf. In jeder Kniehebelverbindung ist ein Ende des Gliedes 30 mit dem Kreuzkopf 25 verbunden, ein Ende des Glieds 31 mit dem Verbindungsgehäuse 14 und ein Ende des Glieds 32 mit einem Kniehebelgelenk 34 verbunden, das hinter der beweglichen Platte 16 vorgesehen ist. Wenn sich der Kreuzkopf 25 mittels der Kugelumlaufspindel 28 und des Mutterabschnitts 27 linear bewegt, streckt/zusammenzieht sich der Kniehebelmechanismus 22, um die bewegliche Platte 16 hin und her zu bewegen und um eine Formschließkraft auf die bewegliche Platte 16 zu übertragen.
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Bezug nehmend auf 1, in dem Verbindungsgehäuse 14 sind die Enden der Zugstangen 20 jeweils durch eine Mutter 40 gehalten. Bei einer Kniehebel-Formschließvorrichtung ist es erforderlich, die Verbindungsposition zwischen jeder Zugstange 20 und Mutter 14 entsprechend der Dicke einer Form 17 nach dem Austausch der Form 17 zu ändern. Die Formschließvorrichtung 10 ist daher mit einem bekannten Formdickeneinstellmechanismus versehen.
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Die Formschließvorrichtung 10 weist den oben beschriebenen Grundaufbau auf. Zusätzlich ist die Formschließvorrichtung dieser Ausführungsform mit Kreuzkopfführungsstangen versehen, die den Kreuzkopf 25 stützen und eine Hin- und Herbewegung des Kreuzkopfes 25 führen. Die Kreuzkopfführungsstangen bilden einen Kreuzkopfbewegungsmechanismus. Die Formschließvorrichtung 10 ist ebenfalls mit einer Stützkonstruktion für die Kreuzkopfführungsstangen versehen. Die Stützstruktur für die Kreuzkopfführungsstangen wird nun unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
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In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 50 eine Kreuzkopfführungsstange. Die Kreuzkopfführungsstange (Führungsstange, Führungselement) 50 kann in einer Vielzahl vorgesehen sein; beispielsweise sind auf beiden Seiten des Kreuzkopfes 25 insgesamt zwei Kreuzkopfführungsstangen 50 vorgesehen. Ein Ende jeder Kreuzkopfführungsstange 50 ist am Verbindungsgehäuse 14 befestigt und die Kreuzkopfführungsstangen 50 erstrecken sich parallel zu den Zugstangen 20.
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3 ist ein Diagramm des Kreuzkopfes 25, gesehen von der beweglichen Platte 16. Von einer Vielzahl von Armen, z.B. vier, des Kreuzkopfes 25, weisen horizontal verlaufende Arme 51a, 51b an ihren vorderen Enden Löcher auf. Die Löcher passen jeweils verschiebbar (gleitbar) um die Kreuzkopfführungsstange 50. Die vorderen Enden der Kreuzkopfführungsstangen 50 werden von einem Führungsstangenstützmechanismus 53 gestützt. In dieser Ausführungsform umfasst der Führungsstangenstützmechanismus (Führungselemente-Stützmechanismus), ein Paar säulenförmige Führungsstangen-Stützelemente (Führungselemente-Stützelemente) 54 und ein Paar Stützblöcke (Stützabschnitte) 56. Das vordere Ende jeder Kreuzkopfführungsstange 50 ist an dem Führungsstangen-Stützelement 54 befestigt. Führungsbuchsen 55 sind in oberen und unteren Endabschnitten des Führungsstangen-Stützelements 54 angebracht. Die Zugstangen 20 passen verschiebbar (gleitbar) in die Führungsbuchsen 55.
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Die Stützblöcke 56 stützen jeweils das Führungsstangen-Stützelement 54 und sind an der Oberseite des Rahmens 11 verschiebbar. Das Führungsstangen-Stützelement 54 kann integral mit dem Stützblock 56 ausgebildet sein.
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Der Betrieb und die Wirkung der so ausgebildeten Formschließvorrichtung dieser Ausführungsform werden nun beschrieben.
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Bei der Formschließvorrichtung 10 dieser Ausführungsform ist jede Kreuzkopfführungsstange 50 zum Stützen und Führen des Kreuzkopfes 25 an ihrem Basisende an dem Verbindungsgehäuse 14 befestigt und stützt sich an ihrem vorderen Ende durch das Führungsstangen-Stützelement 54 ab. Das Führungsstangen-Stützelement 54 ist über den Stützblock 56 auf dem Rahmen 11 gestützt.
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Die Position jedes Führungsstangenstützelements 54 bleibt unverändert, während die Formschließvorrichtung 10 den Betrieb des Schließens, Klemmens oder Öffnens der Form durchführt. Die Führungsstangen-Stützelemente 54, an den in der 2 gezeigten Positionen, können die beiden Kreuzkopfführungsstangen 50 horizontal und parallel zueinander abstützen.
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Während sich der Kniehebelmechanismus 22 streckt oder zusammenzieht und der Kreuzkopf 25 sich bewegt, wird der Kreuzkopf 25 stabil in einer vertikalen Position gehalten, und es wird keine vorgespannte Last auf die Führungsbuchsen 55 (siehe 3), die auf den Zugstangen 20 gleiten, aufgebracht.
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Eine Formschließkraft wird erzeugt, wenn der Kniehebelmechanismus 22 in den Verriegelungszustand gebracht wird. Die Reaktionskraft auf die Formschließkraft wird von dem Kniehebelmechanismus 22 auf das Verbindungsgehäuse 14 übertragen, und die übertragene Kraft kann eine Verformung des Verbindungsgehäuses 14 bewirken.
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Da die Führungsstangen-Stützelemente 54 von dem Verbindungsgehäuse 14 verschieden sind, wird die Kraft, die das Verbindungsgehäuse 14 verformt, nicht auf die Führungsstangen-Stützelemente 54 übertragen. Somit kann verhindert werden, dass die Reaktionskraft auf die Formschließkraft die Stellung des Kreuzkopfs 25 beeinträchtigt.
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Wenn andererseits der Kniegelenkmechanismus 22 im verriegelten Zustand ist, der die Formschließkraft erzeugt, wird die Last des Gewichts des schweren Kreuzkopfes 25 auf die Führungsstangenstützelemente 54 aufgebracht.
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Wenn die Führungsstangenstützelemente 54 durch die oberen und die unteren Zugstangen 20 getragen werden, wird das Gewicht des Kreuzkopfes 25 und der Kreuzkopfführungsstangen 50 durch die Zugstangen 20 getragen. In diesem Fall besteht ein Ungleichgewicht zwischen der oberen Last und der unteren Last: die auf die unteren Zugstangen 20 ausgeübte Last ist größer als die Last, die auf die oberen Zugstangen 20 ausgeübt wird. Wegen dem Ungleichgewicht biegen sich die unteren Zugstangen 20, wenn die Zugstangen 20 eine niedrige Steifigkeit aufweisen, was zu einem Verlust der Stellung des Kreuzkopfes 25 führt.
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Andererseits werden bei dieser Ausführungsform die Führungsstangen-Stützelemente 54 nicht durch die Zugstangen 20, sondern über die Stützblöcke 56, die auf der Oberseite des Rahmens 11 verschiebbar sind, durch den Rahmen 11 gestützt. Entsprechend wird in dieser Ausführungsform die Last des Kreuzkopfes 25 und der Kreuzkopfführungsstangen 50 durch den Rahmen 11 aufgenommen. Dies kann einen Verlust der Stellung des Kreuzkopfes 25 aufgrund einer Auslenkung der Zugstangen 20 verhindern, ohne die Steifigkeit der Zugstangen 20 zu erhöhen, wodurch es ermöglicht wird, die Stellung des Kreuzkopfes 25 stabil aufrechtzuerhalten.
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Wie oben beschrieben, kann gemäß dieser Ausführungsform die Stellung des Kreuzkopfes 25 stabil gehalten werden, ohne dass Zugstangen mit einer höheren Steifigkeit, wie z. B. mit größeren Ausmaßen, verwendet werden. Da somit keine vorgespannte Last auf Teile wie die Führungsbuchsen 55 aufgebracht wird, wird es möglich, einen frühen Verschleiß der Zugstangen 20 zu verhindern und dadurch die Zugstangen 20 über einen langen Zeitraum zu verwenden.
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Zweite Ausführungsform
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Eine Formschließvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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Die Formschließvorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie die der ersten Ausführungsform, indem die Führungsstangen-Stützelemente 54 durch die Oberseite des Rahmens 11 über die Stützblöcke 56 gestützt werden. Jedoch wird in der Formschließvorrichtung der zweiten Ausführungsform ein Paar von zweiten Stützelementen 60 (60a, 60b) in Kombination mit dem Stützblock (erstes Stützelement) 56 verwendet, um jedes Führungsstangenstützelement 54 aus verschiedenen Richtungen zu stützen.
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Bezug nehmend auf 4, sind die zweiten Stützelemente 60a, 60b Elemente, die das obere und das untere Ende jedes Führungsstangenstützelements 54 von einer horizontalen Richtung her stützen. Ein Ende des zweiten Stützelements 60a, 60b ist an dem Verbindungsgehäuse 14 befestigt, während das andere Ende an dem oberen/unteren Ende jedes Führungsstangen-Stützelements 54 befestigt ist. Die zweiten Stützelemente 60a, 60b überbrücken jeweils das Verbindungsgehäuse 14 und das Führungsstangen-Stützelement 54 und erstrecken sich parallel zu den Zugstangen 20.
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Führungsbuchsen 55 sind in oberen und unteren Endabschnitten jedes Führungsstangen-Stützelements 54 (siehe 3) vorgesehen, und die Zugstangen 20 sind in die Führungsbuchsen 55 eingesetzt. Jedoch ist es nicht notwendig, dass die Führungsstangen-Stützelemente 54 von den Zugstangen 20 über die Führungsbuchsen 55 geführt werden.
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Der Betrieb und die Wirkung der so aufgebauten Formschließvorrichtung der zweiten Ausführungsform werden nun beschrieben.
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Wie bei der ersten Ausführungsform sind auch bei der zweiten Ausführungsform die Führungsstangen-Stützelemente 54 nicht durch die Zugstangen 20, sondern durch den Rahmen 11 in vertikaler Richtung über die Stützblöcke 56 gestützt, die auf der Oberseite des Rahmens 11 verschiebbar (gleitbar) sind. Demzufolge wird auch bei der zweiten Ausführungsform die Last des Kreuzkopfes 25 und der Kreuzkopfführungsstangen 50 durch den Rahmen 11 aufgenommen. Dies kann einen Verlust der Stellung des Kreuzkopfes 25 aufgrund einer Auslenkung der Zugstangen 20 verhindern, ohne die Steifigkeit der Zugstangen 20 zu erhöhen, wodurch es ermöglicht wird, die Stellung des Kreuzkopfes 25 stabil aufrechtzuerhalten.
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Ferner werden bei der zweiten Ausführungsform die zweiten Stützelemente 60a, 60b in Kombination mit dem ersten Stützelement 56 verwendet, um jedes Führungsstangen-Stützelement 54 aus einer horizontalen Richtung zu stützen. Dies kann die folgenden Effekte erzielen.
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Bei einem Formdickeneinstellvorgang nach dem Austausch der Form 17 werden die Positionen des Verbindungsgehäuses 14, des Kniehebelverbindungsmechanismus 22 und der beweglichen Platte 16 gemeinsam geändert.
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Bei dem Formdickeneinstellvorgang bewegen sich die Führungsstangen-Stützelemente 54 zusammen mit dem Verbindungsgehäuse 14 und die ersten Stützelemente 56 gleiten auf der Oberseite des Rahmens 11. Ein Schiebewiderstand (Gleitwiderstand) wird an den Bodenflächen der ersten Stützelemente erzeugt, die auf der Oberseite des Rahmens 11 gleiten.
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Die ersten Stützelemente 56 bewegen sich entweder in der Formschließrichtung oder in der Formöffnungsrichtung, abhängig von der Dicke der ausgetauschten Form 17. Wenn sich die Führungsstangen-Stützelemente 54 in Formschließrichtung bewegen, wirkt der Schiebewiderstand in Richtung des Pfeils A und erzeugt eine Kraft um die Führungsstangen-Stützelemente 54 zu kippen. Jedoch wird das Kippen der Führungsstangen-Stützelemente 54 durch die unteren zweiten Stützelemente 60a, die die Führungsstangen-Stützelemente gegen den Schiebewiderstand stützen, verhindert.
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In ähnlicher Weise wirkt, wenn sich die Führungsstangen-Stützelemente 54 in Formöffnungsrichtung bewegen, der Schiebewiderstand in Richtung des Pfeils B, wodurch eine Kraft erzeugt wird, um die Führungsstangen-Stützelemente 54 zu kippen. Jedoch wird das Kippen der Führungsstangen-Stützelemente 54 durch die oberen zweiten Stützelemente 60b, die die Führungsstangen-Stützelemente 54 gegen den Schiebewiderstand stützen, verhindert.
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Die Führungsstangen-Stützelemente 54 sind somit bei dem Formdickeneinstellvorgang dem Schiebewiderstand der ersten Stützelemente 56 ausgesetzt. Die zweiten Stützelemente 60a, 60b wirken jedoch an den oberen und unteren Enden der Führungsstangen-Stützelemente 54 als Streben und können zuverlässig verhindern, dass die Führungsstangen-Stützelemente 54 kippen. Die Stellung des Kreuzkopfes 25 kann daher aufrechterhalten werden.
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Während die Öffnungs-/Schließvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, in denen die vorliegende Erfindung in einer Spritzgießmaschine angewendet wird, kann die vorliegende Erfindung auch auf eine Formschließvorrichtung zur Verwendung in einer Druckgussmaschine, einer Spritzpreßmaschine, einer Pressformmaschine und dergleichen angewandt werden.
