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Vorrichtung zum Schleudergießen Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen
zum Schleudergießen, insbesondere von warmflüssigen, selbsthärtenden Kunststoffen.
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Bei solchen Vorrichtungen kommt der Befestigung der Gießformen große
Bedeutung zu. Die für den Gießvorgang erforderlichen Drehzahlen in der Größenordnung
von 1000 bis 1500 je Minute zwingen zu einer genauen zentrischen Anordnung und sorgfältigen
Halterung der aufeinandergestapelten Ringformen, da schon geringe Lageabweichungen
Unwuchten der Formen und Spannwerkzeuge und daraus resultierende unerwünschte und
gefährliche Schwingungen zur Folge haben. Unter Umständen können sich die rotierenden
Formen aus ihrer Verankerung losreißen und die Umgebung gefährden.
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Die erfindungsgemäße Schleudergießvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
daß am Ende einer senkrecht gelagerten antreibbaren Hohlwelle ein heizbarer Kessel
mit einem in dem Kessel befindlichen Formtisch als Aufnahme für ringförmige Gießformen
angeordnet ist und daß der Formtisch mit einem in der Hohlwelle dichtend geführten
druckmittelbeaufschlagten Arbeitskolben verbunden und in bezug auf einen den Kessel
verschließenden, als Widerlager ausgebildeten Deckel heb- und senkbar ist.
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Gegenüber dem bisher üblichen Spannen und Zentrieren der einzelnen
Gießformen von Hand ergibt die Verwendung von Druckmittel wesentliche Vorteile.
Durch den Fortfall handbetätigter Spannkloben und Schrauben werden die umlaufenden
Massen verringert, und der Aufbau des die ringförmigen Gießformen tragenden Formtisches
gestaltet sich einfacher und übersichtlicher. Die Befestigung der Gießformen ist
nicht mehr von der Sorgfalt und Geschicklichkeit des Arbeiters abhängig und kann
ohne Rücksicht auf die Formgewichte und die Anzahl der aufeinandergestapelten Formen
schnell und sicher bewerkstelligt werden. Eine weitere Vereinfachung der Vorrichtung
ergibt sich dabei aus der Ausbildung der angetriebenen Welle als Hohlwelle in Form
eines Arbeitszylinders mit einem auf den Formtisch einwirkenden und relativ zu dem
Deckel des Kessels verschiebbaren Arbeitskolben.
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Um ausreichende Formenschließkräfte und eine sichere Zentrierung
und Verspannung der ringförmigen Gießformen zu erreichen, müssen für das Druckmittel
verhältnismäßig hohe spezifische Drücke aufgewendet werden, für Drucköl beispielsweise
in der Größenordnung von 250 bis 300 atü. Da das Druckmittel von einer stationären
Druckmittelquelle aus in die umlaufende Hohlwelle eingeführt werden muß, führt das
Zusammentreffen derartig hoher Drücke
mit den notwendigen hohen Drehzahlen derSchleudergießvorrichtung
zu Abdichtungschwierigkeiten, die mit den von anderen Einrichtungen bekannten Mitteln
nicht sicher beherrscht werden können. Hiervon ausgehend wird in weiterer Ausgestaltung
des Erfindungsgegenstandes ein Druckmittelanschluß vorgeschlagen, der ein in Längsrichtung
der Hohlwelle verschiebbares Zuführungsrohr und ein in einer Bohrung der Welle angeordnetes,
durch das Zuführungsrohr aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung umsteuerbares
Absperrventil enthält.
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Hierbei ist das Zuführungsrohr innerhalb der Bohrung der Hohlwelle
dichtend geführt und kann in eine Stellung außerhalb der Längsbohrung der Welle
bewegt werden.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden Abdichtungsschwierigkeiten
der umlaufenden Welle gegen den hohen Druckmitteldruck vollständig vermieden. Das
zum Schließen der Gießformen erforderliche Druckmittel wird dem Arbeitszylinder
über das Absperrventil in der Bohrung der Hohlwelle im Stillstand zugeführt. Anschließend
wird das Zuführungsrohr in eine Stellung außerhalb der Wellenbohrung zurückgezogen,
worauf das Absperrventil sich selbsttätig in seine Schließstellung bewegt und durch
Absperren der Bohrung den eingeleiteten Druckmitteldruck aufrechterhält. Das Zuführungsrohr
ist daher während der Dauer des darauffolgenden Schleudervorganges einer Berührung
mit der umlaufenden Hohlwelle entzogen und wird erst nach beendetem Guß zum Ableiten
des Druckmittels und Öffnen der Gießformen wieder in die Längsbohrung der Welle
gegen das Absperrventil vorgeschoben.
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Um einem vorzeitigen Absinken des Formenschließdruckes infolge von
Undichtigkeiten bei Verwendung flüssiger Druckmittel vorzubeugen, verbleibt in den
Arbeitszylindern zweckmäßig stets ein Luftpolster, das geringe Leckverluste durch
seine Aklinmulatorwirkung ausgleicht. Da ein stärkerer
Druckabfall
während des Schleudervorganges leicht zu einem gefährlichen Betriebszustand führen
könnte, wird nach einem Merkmal der Erfindung ein von dem Druckmitteldruck in dem
Arbeitszylinder beaufschlagtes Stellglied vorgesehen, das bei Absinken des Druckes
unter einen bestimmten Mindestwert die Drehbewegung der die Gießformen tragenden
Welle unterbricht oder unmöglich macht. Eine solche Sicherheitseinrichtung verhindert
ein unbeabsichtigtes öffnen der umlaufenden Gießformen und gleichermaßen die Einleitung
der Drehbewegung bei noch nicht vollständig geschlossenen Formen.
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Eine weitergehende Vereinfachung des Zentriervorganges beim Verspannen
der Gießformen läßt sich erreichen, wenn gemäß einem wesentlichen Teil merkmal der
Erfindung der Formtisch und der Deckel mit formschlüssig wirkenden Mitteln zum Festlegen
der Gießformen quer zur Achsrichtung versehen sind.
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Zweckmäßig sind an demFormtisch, demDeckelund jeweils einer Stirnfläche
der Gießformen ringförmige Ansätze vorgesehen und die anderen Stirnflächen der Gießformen
mit den ringförmigen Ansätzen entsprechend geformten Ringnuten versehen. Die bevorzugte
Ausbildung der ringförmigen Ansätze sowohl als auch der Ringnuten mit Trapezquerschnitt
ergibt dabei den Vorteil, daß die Gießformen nach einer anfänglichen groben Voreinrichtung
selbsttätig die genaue zentrische Lage zueinander einnehmen.
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Die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Schleudergießvorrichtung
läßt sich weiterhin dadurch erhöhen, daß die Verriegelung des die Spannkräfte der
Gießformen aufnehmenden Deckels an der Hohlwelle mit dem Antrieb der Welle gekoppelt
wird.
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Dies kann beispielsweise durch ein federbelastetes Stellglied in Form
eines Hebels bewerkstelligt werden, der bei wirksamer Verriegelung eine Ruhestellung
einnimmt und durch Aufheben der Verriegelung nach einer anderen Stellung bewegt
wird, in der er auf ein die Drehbewegung der Welle steuerndes Schaltglied einwirken
kann. Es wird damit gewährleistet, daß der Gießvorgang nur im betriebssicheren Zustand
der Vorrichtung durchgeführt werden kann und eine vorzeitige Aufhebung der Verriegelung
eine sofortige Unterbrechung der Drehbewegung zur Folge hat.
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Eine nach den Vorschlägen der Erfindung aufgebaute Schleudergießvorrichtung
für Kunststoffe ist als Ausführungsbeispiel in der Zeichnung schematisch dargestellt.
In der Zeichnung ist F i g. 1 ein Längsschnitt durch die Schleudergießvorrichtung
im betriebsfertigen Zustand, Fig. 2 eine Einzelheit der Maschine nach Fig. 1 im
vergrößerten Maßstab, Fig.3 eine andere Einzelheit im vergrößerten Maßstab und Fig.
4 ein Teilschnitt durch die Schleudergießvorrichtung vor dem Einbringen der Gießformen.
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Die gezeichnete Schleudergießvorrichtung enthält einen auf einer
Hohlwelle 1 angebrachten beheizten Kessel 2 zur Aufnahme der ringförmigen Gießformen
12. Mittels eines Elektromotors 5 kann die Welle~1~ und damit der Kessel 2 über
einen Riementrieb 7 angetrieben werden. Der Kessel 2 ist mit einem abnehmbaren Deckel
13 versehen, der als fester Anschlag zum Aufnehmen der Spannkräfte der auf einem
verschiebbaren Formentisch 11 aufeinandergestapelten Gießformen 12 dient. Der Formentisch
11 hängt mit einem mittels eines Führungsstückes 10 in der Bohrung der Hohlwelle
1 geführten Tauchkolben 9 zu-
sammen und kann von diesem zum Schließen der Formen
12 in Richtung nach dem Deckel 13 hin verschoben werden. Die Hohlwelle 1 bildet
dabei einen hydraulischen Arbeitszylinder mit einem am Wellenstirnende befindlichen
Anschluß zur Zuführung und Ableitung des Drucköles. Der Kessel 2 wird von einem
Heizmantel 4 umschlossen und kann außerdem zur besseren Wärmeübertragung mit Längsrippen
3 versehen sein.
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Der Kessel 2 in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist zur Aufnahme von vier jeweils zweiplattigen Ringformen 12 eingerichtet. Die
Formen weisen unterschiedlich große Innenbohrungen auf und sind entsprechend der
dargestellten Anordnung so übereinandergestapelt, daß die entstehende mittige Eingußöffnung
des Formenstapels sich von unten nach oben hin stufenweise erweitert.
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Durch eine Bohrung im Deckel 13 ragt ein Füllrohr 50 bis in den Bereich
der untersten Gießformen hinein. Im Verlauf des Gießvorganges werden die Formen
daher der Reihe nach von unten nach oben mit dem flüssigen Werkstoff ausgefüllt.
Der Deckel 13, der mit den Seitenwänden des Kessels 2 bajonettartig verriegelt werden
kann, trägt gemäß F i g. 3 einen winkelbeweglich gelagerten zweiarmigen Hebel 6.
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Der Hebel steht einerseits unter der Wirkung einer Druckfeder 8 und
ist andererseits mit einer Nase 47 versehen, mit der er in den Bereich der Bajonettverriegelung
einzufassen sucht. Solange die Verriegelung unwirksam ist oder wenn sie aufgehoben
wird, setzt der Hebel 6 mit der Nase 47 auf den oberen Kesselrand auf und wird dadurch
in die strichpunktiert gezeichnete Stelung verschwenkt, wobei er das Schaltglied
eines in dem Stromkreis des Antriebsmotors 5 liegenden Endschalters 48 berührt und
dieses in die Ausschaltstellung verschiebt. Gleichzeitig mit dem Ausschalten des
Antriebsmotors 5 kann eine elektromagnetisch gelüftete Bremse 20 am Boden des Kessels
2 zur Wirkung gebracht werden, so daß die umlaufenden Gießformen 12 sehr schnell
zum Stillstand kommen.
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Die formschlüssige Verspannung der Gießformen 12 untereinander und
mit dem beweglichen Formentisch 11 sowie mit dem Deckel 13 des Kessels 2 wird durch
Zentrierringe 14 bewirkt. Die Zentrierringe sind gehärtete Stahlringe von trapezförmigem
Querschnitt mit unterschiedlichen Durchmessern und sind in konzentrischer Anordnung
jeweils in die ebenen Oberflächen des Formtisches und der Formenoberteile eingelassen,
während in die Unterseite des Deckels und in die Formenunterteile Ringnuten von
gleichartigem Querschnitt in entsprechender Anordnung eingearbeitet sind. Beim Anheben
des Formentisches 11 treten die Zentrierringe 14 in die gegenüberstehenden Ringnuten
ein und bewirken dadurch ein genaues Einrichten der Einzelformen 14 untereinander
sowie des gesamten Formenstapels in bezug auf die Drehachse, und zwar unabhängig
von dem jeweiligen Außen- und Innendurchmesser der Formen.
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Drucköl zur Beaufschlagung des Tauchkolbens 9 wird der Hohlwelle
1 von einer nicht gezeichneten Druckölquelle mit Steuereinrichtungen über eine Schlauchleitung
21 und ein bewegliches Zuführungsrohr 17 zugeführt. Im unteren Teil der Wellenbohrung
ist ein Rückschlagventil 16 angeordnet, das unter der Wirkung des Druckes vor dem
Tauchkolben 9 im Verein mit der Spannung einer leichten Druckfeder die Wellenbohrung
nach außen abzuschließen
sucht, bei Überwiegen des Druckes auf
der dem Zuführungsrohr 17 zugekehrten Seite dagegen öffnet. Der Schließkegel des
Rückschlagventils 16 ist außerdem so ausgebildet, daß er einen beweglichen Anschlag
für das Zuführungsrohr 17 bilden und von diesem mechanisch in seine öffnungsstellung
verschoben werden kann. Ein elastischer Dichtring 36 im Endbereich der Wellenbohrung
umschließt das Zuführungsrohr 17 im eingeschobenen Zustand und dichtet den Druckraum
vor der Mündung des Zuführungsrohres nach außen ab. Zwecks leichteren Einlaufens
in den Dichtring 36 ist das Zuführungsrohr mit stumpfkegeliger Spitze ausgebildet,
wobei mit Rücksicht auf das frontale Anstoßen an das Rückschlagventil 16 die Längsbohrung
in radiale Austrittsbohrungen fortgesetzt ist. Mittels eines an seiner Stützfläche
ballig ausgeführten Bundes 22 ist das Zuführungsrohr 17 in einem Gleitstück 25 gelagert.
Der Bund 22 stützt sich über einen Druckring gegen eine Tellerfeder 24 ab, so daß
das Zuführungsrohr eine gewisse Winkelbeweglichkeit erhält, um im Verlauf seiner
Hubbewegung geringe Mittenabweichungen des Gleitstückes 25 und des Dichtringes 36
ausgleichen zu können.
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Das Gleitstück 25 ist mittels Längsnuten 29 drehfest in dem unteren
Teil der Vorrichtung axial beweglich geführt. Über ein Gewinde steht es mit einer
unverschieblich in der Vorrichtung gelagerten Mutter 30 im Eingriff und kann durch
Verdrehen der Mutter in Längsrichtung verschoben werden. Die Mutter 30 trägt einen
Zahnkranz 31 und kann über ein mit dem Zahnkranz kämmendes Ritzel 34 von einem Elektromotor
32 angetrieben werden. Zum Auffangen von Stößen ist in den Antrieb eine Rutschkupplung
33 eingebaut. Durch Einschalten des Motors 32 in der einen oder anderen Drehrichtung
kann das Zuführungsrohr 17 in drei verschiedene Stellungen verfahren werden, nämlich:
1. in die dem Schließen der Formen entsprechende gezeichnete Füllstellung, in der
es ohne Berührung mit dem Rückschlagventil 16 in die Hohlwelle 1 vorgeschoben ist
und Drucköl zuströmen läßt, 2. in die während des Schleudervorganges eingenommene,
in Fig. 2 gestrichelt angedeutete Ruhestellung außerhalb der Hohlwelle 1 und 3.
in die dem Öffnen der Formen entsprechende Ablaßstellung, in der es gegen das Rückschlagventil
16 vorgeschoben ist und dieses zum Entlasten des Tauchkolbens 9 von seinem Sitz
abhebt.
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Um diese Stellungen möglichst genau einzusteuern, wird die verhältnismäßig
kurze Hubbewegung des Zuführungsrohres 17 über ein Stirnradvorgelege 38 in mehrfach
vergrößernder Übersetzung auf eine Nockenscheibe 39 übertragen und von dieser durch
Endschalter 41 am Nocken 40 abgegriffen.
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Dir Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt: Bei
abgenommenem Deckel 13 wird durch Beaufschlagen des Tauchkolbens 9 mit Drucköl der
Formentisch 11 in die gezeichnete höchste Stellung gemäß Fig. 4 angehoben. In dieser
Stellung werden die vorgewärmten Formen 12 nacheinander aufgesetzt, wobei der Formentisch
mit wachsender Stapelhöhe stufenweise abgesenkt wird, um eine gleichbleibende Beschickungshöhe
einzuhalten. Nach Einbringen des gesamten Formenstapels in den
Kessel 2 wird der
Deckel 13 aufgesetzt und verriegelt. Durch erneutes Anheben des Formentisches werden
die Formen 12 zentriert und mit dem erforderlichen Schließdruck verspannt. Anschließend
wird das Zuführungsrohr 17 aus der Hohlwelle 1 zurückgezogen, worauf nach Einsetzen
des Füllrohres 50 in die Deckelöffnung der Antriebsmotor 5 eingeschaltet und der
Gießvorgang eingeleitet werden kann. Unter dem Einfluß der Fliehkraft dringt die
Gießmasse in die Formen 12 ein und füllt die Formennester aus.
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Für den Fall, daß der Formenschließdruck infolge größerer Undichtigkeiten
in gefährlichem Ausmaß nachlassen sollte, ist an der Hohlwelle 1 ein beispielsweise
als Membranschalter ausgebildeter Druckwächter 19 vorgesehen, der unter dem in der
Wellenbohrung herrschenden Druck steht und bei Absinken des Druckes auf einen bestimmten
Mindestwert den Antriebsmotor 5 abschaltet und gleichzeitig die Bremse 20 zur Wirkung
bringt. Damit wird einem Abfallen des Formentisches 11 und nachfolgender Freigabe
des Formenstapels 12 während des Schleudervorganges vorgebeugt.
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Nach Ablauf einer angemessenen Erstarrungszeit wird der Antriebsmotor
5 ausgeschaltet, worauf die Formen 12 dem Kessel 2 in umgekehrter Reihenfolge, wie
oben beschrieben, entnommen werden können.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, das Zuführungsrohr 17 auch während
des Schleudervorganges innerhalb der Wellenbohrung zu belassen und es für diese
Phase nur aus dem Bereich des Rückschlagventils 16 zurückzuziehen. In diesem Fall
unterliegt der Dichtring 36 zwar einem gewissen Verschleiß auf Grund seiner Drehbewegung
gegenüber dem feststehenden Zuführungsrohr. Da jedoch die gleichzeitige Druckeinwirkung
entfällt, bleibt die Beanspruchung in tragbaren Grenzen.