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Mechanische Formzuhaltevorrichtung an Spritzgießmaschinen für Kunststoffe
Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Formzuhaltevorrichtung an Spritzgießmaschinen
zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe mit einer im wesentlichen ortsfesten
und einer auf Holmen geführten, beweg- und verriegelbaren Formträgerplatte, auf
die nach dem Formschließen ein zusätzlicher Druck ausgeübt wird.
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Es ist bekannt, daß mit der zunehmenden Vergrößerung der Spritzgießmaschinen
für Kunststoffe die erforderliche Größe der Kraft für die Formznhaltung während
des Spritzgießvorganges steigt.
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Die Elemente der Formzuhaltevorrichtung werden manchmal Drücken von
über 1000 t ausgesetzt. Damit wachsen alle Abmessungen der Maschine. Ferner wächst
insbesondere der Öffnungshub der Spritzgießform auf Grund der sich vergrößernden
Abmessungen des herzustellenden Werkstückes.
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Formschließvorrichtungen an Kunststoff-Spritzgießmaschinen mit zwei
Trägerplatten für je eine Gießformhälfte, die Mittel aufweisen, um das Zusämmenführen
und die Berührung der zwei Gießfdrmhälften über einen großen Weg unter schwachem
Druck herbeizuführen, sind bekannt. Außerdem besitzen diese Maschinen auch Mittel,
die nach der Verriegelung eines Teils der Formträger tätig werden und auf eine der
Gießformhälften derart einwirken, daß auf sie mit geringer Ausschlagweite ein beträchtlicher
Druck ausgeübt wird. Diese hydraulischen Formschließ- und Zuhaltevorrichtungen erlauben
zwar eine weiche und stufenlose Druckausübung auf die Form, bringen jedoch den Nachteil
mit sich, daß die Dichtungen bei der Anwendung hoher Drücke rasch unbrauchbar werden.
Die Dichtungen müssen daher häufig ausgewechselt werden, was immer den Ausbau gewisser
Maschinenteile bedingt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Formzuhaltevorrichtung
solcher Art zu schaffen, daß einerseits der große Hub der beweglichen Hälfte der
Spritzgießform gewährleistet ist, der mit Rücksicht auf die Abmessungen des zu erzeugenden
Werkstücks vorhanden sein muß, und andererseits der große Verschlußdruck berücksichtigt
wird. Diese Aufgabe wird bei einer Spritzgießmaschine der eingangs erwähnten Art
mit einer im wesentlichen ortsfesten und einer auf Holmen geführten Formträgerplatte
dadurch gelöst, daß zwischen der bewegbaren Formträgerplatte und einer verriegelbaren
Gegendruckplatte eine Spreizvorrichtung eingebaut ist, die aus einem um seine Achse
drehbaren und mit der bewegbaren Formträgerplatte in kraftschlüssiger Verbindung
stehenden Ringkörper und einer Anzahl von Spreizbolzen besteht, die sich in entsprechenden,
so-
wohl im Ringkörper als auch in der Gegendruckplatte vorgesehenen Lagernäpfen
abstützen. Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin begründet, daß mit
einer Spreizbolzen-Formzuhaltevorrichtung in einfacher Weise sehr hohe Formzuhaltedrücke
erzielbar sind.
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Nachstehend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer nach der
Erfindung ausgebildeten Formzuhaltevorrichtung mit Bezug auf die Zeichnung näher
erläutert; es zeigen F i g. 1 bis 3 eine mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Formzuhaltevorrichtung
ausgestattete Spritzgießmaschine in den verschiedenen Stellungen der FormträgerpIatten,
F i g. 4 einen Schnitt entlang IV-IV der F i g. 3, Fig.5 und 6 Teilquerschnitte
der Spritzbolzen-Formzuhaltevorrichtung in angenäherter und gespreizter Stellung,
Fig. 6a eine Variante der Fig. 6, Fig. 7 eine graphische Darstellung der Funktion
der Elemente der Fig. 5 und 6, Fig.8 die Antriebsvorrichtung für die Spreizbolzen-Ringplatte,
F i g. 9 die Verriegelungsvorrichtung, F i g. 10 die Ansicht analog F i g. 1 einer
Variante der Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 11 einen Schnitt entlang II-II
der F i g. 10.
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In den Fig. 1 bis 4 ist eine Spritzgießmaschine dargestellt, die
auf einem niedrigen Rahmen 1 ruht
und zwei Endplatten 2 und 3 aufweist,
die ihrerseits mittels Holmen 4 untereinander verbunden sind. Die Platte 3 trägt
auch den Spritzzylinder 5, der aus einem Trichter 6 gespeist und von einem in einem
Gehäuse 7 gelagerten Mechanismus angetrieben wird.
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Am vorderen Ende des Spritzzylinders ruht auf den Holmen die feststehende
Formträgerplatte 8, die die eine Gießformhälfte 9 trägt und mittels Muttern 10 einstellbar
ist.
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Die andere Gießformhälfte 12 ist auf der bewegbaren Formträgerplatte
11 angeordnet, die auf den Holmen 4 gleitet und an einer verriegelbaren Gegendruckplatte
14 befestigt ist, die ihrerseits die Antriebs- und Verriegelungsvorrichtung 15 enthält.
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Zwischen der bewegbaren Formträgerplattell und der Gegendruckplatte
14 ist der erfindungsgemäße Formzuhaltemechanismus angeordnet, der eine große Formzuhaltekraft
bei- schwachem Hub d erzielt, wie in den F i g. 2 und 3 gezeigt ist.
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F ig. 1 stellt die Gießform ganz offen, hingegen die F i g. 2 festgeschlossen
dar. Bei diesen Darstellungen sind die verriegelbare Gegendruckplatte 14 sowie die
bewegbare Formträgerplatte 11 auf den Holmen 4 vorgerückt, bis die Hälften 9 und
12 der Gießform miteinander in Berührung kommen.
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In diesem Augenblick hält eine Verriegelungsvorrichtung, die auf
den Holmen 4 und den Muttern 21 angebrachte Rillen 13 besitzt, die Gegendruckplatte
14 fest. Diese - Fortbewegung der Gegendruckplatte 14 mit großem Hub, aber schwächer
Kraft, wird durch das Zusammenwirken der Holme 4 und der in F i g. 4 gezeigten bezeichneten
Zahnstangenmuttern 17 erreicht; Die zwei Gießformhälften 9 und 12 sind nun in Berührung,
-wobei mit der erfindungsgemäßen Spritzvorrichtung eine sehr starke Aufeinanderpressung
erzielt wird. Der in den F i g. 5 und 6 veranschaulichte Mechanismus ruft nur eine
sehr begrenzte Annäherung der Formteile hervor, die dem Abstand d gemäß den Fig.
2 und 3 und den Fig. 5 und 6 entspricht. Zu diesem Zweck ist in der die bewegliche
Gießformhälfte 12 tragenden Formträgerplatte 11 ein Ringkörper 19 angeordnet, der
der Gegendruckplatte 14 gegenüberliegt. Wenn also die Einheit 14, 15 zu der in F
i g. 2 dargestellten Stellung gelangt ist, kommen die zwischen der Formträgerplatte
11 und der Gegendruckplatte 14 vorgesehenen Mittel zur Wirkung, die eine geringe
Verschiebung der Formträgerplatte 11 gegen die Formträgerplatte 8 zur Folge haben,
wobei die Gegendruckplatte 14 durch ihre Verriegelung festgehalten wird. Die erfindungsgemäße
Spreizvorrichtung ist allgemein mit dem Bezugszeichen 16 versehen.
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Die die Spreizvorrichtung bildenden Mittel sind nach der Darstellung
in den F i g. 5 und 6 so ausgebildet, daß zwischen der Gegendruckplatte 14 und dem
Ringkörper 19, der selbst in seiner Lagerung in der Formträgerplatte 11 drehbeweglich
ist, eine gewisse Anzahl von Spreizbolzen 18 verteilt ist, deren abgerundete Enden
in in den Flächen des Ringkörpers .19 und der Gegendruckplatte 14 vorgesehene Lagernäpfe
26 eingreifen. Wie man aus F i g. 5 ersehen kann, erreicht man durch eine leichte
Neigung der Spreizbolzen 18, die sich aus einer Drehung des Ringkörpers 19 in seiner
Mulde der Formträgerplatte in Richtung der Pfeile oder F' ergibt, ein Entfernen
oder Annähern der Formträgerplatte 11 in bezug auf
die Gegendruckplatte 14, die jetzt
als unbewegbar anzusehen ist.
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In Fig.7 sieht man, daß, wenn sich eine solche Verschiebung aus der
Anwendung einer Kraft P auf den Ringkörper 19 ergibt, wobei die Gegendruckplatte4
für einen Neigungswinkel eines Spreizbolzens 18 feststeht, die Formträgerplatte
11 um einen Abstand d mit einer Kraft P2 gehoben wird, die man als Funktion des
Winkels a in folgender Weise erreichen kann, wobei die Länge eines jeden Spreizbolzens
18 mit 1 bezeichnet wird: P,=P, d sin0a; mit d = 1(1 - cos or) sin a wird P2 = 1
Ä - cos o; Für einen kleineren Neigungswinkel cr ergibt sich näherungsweise: p =
2P1 2 sind' Daraus folgt, daß für die niedrigen Werte des Winkels os, die der Praxis
entsprechen werden die Kraft P2, mit der die Formträgerplatte 11 in die Richtung
der feststehenden Platte 8 gedrückt werden wird, im Verhältnis zur Kraft Pt, mit
- der der Ringkörper 19 zur Rotation gebracht würde, außerordent lich hoch sein
wird. In Wirklichkeit wird die Kraft P2 von dem Innendruck des im Formhohlraum der
Gießform 9, 12 enthaltenen Materials abhängen.
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F i g. 8 veranschaulicht eine beispielsweise Ausführungsform des
Antriebsmechanismus für den Ringkörper 19. Der Ringkörper 19 dreht in einem in der
Formträgerplatte 11 angeordneten Wälzlager 20 unter Einwirkung eines Hebels 25,
der seinerseits durch eine mechanische Vorrichtung 24 angetrieben wird, die beispielsweise
eine Schrauben-Mutter-Kombination oder ein oder mehrere hydraulische Vorrichtungen
trägt.
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Schließlich ist in F i g. 9 die Verriegelungsvorrichtung dargestellt,-
deren Holme 4 ringförmige Rillen 13 und axiale Nuten 13 a aufweisen. Die Muttern
21 sind mit Zähnen 21' versehen. Bei einer Drehbewegung F, der Mutter 21 greifen
die Zähne 21' in die ringförmige Rille 13 ein, wodurch die Verriegelung bewirkt
wird. Zum Antrieb der Mutter 21 kann man beispielsweise einen aus einer Schnecke
22 und einem Zahnkranz 23 bestehenden Antrieb, wie es in dieser Figur dargestellt
ist, vorsehen.
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In F i g. 6 a ist ferner eine Variante der in F i g. 6 dargestellten
Spreizvorrichtung gezeigt, bei der Spreizbolzen 18' und 18'a vorgesehen sind, die
zwischen den Platten 11 a, 14 a angeordnet sind. Dabei befindet sich der bewegliche
Ringkörper 19 a zwischen den beiden Kränzen mit den Spreizbolzen 18' und 18'a.
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Fig. 10 stellt eine andere Spritzgießmaschine dar, die von größeren
Abmessungen ist als die in F i g. 1 gezeigte Maschine. Zwei Trägerplatten 8' und
14' sind dazu bestimmt, die Gießform in zwei Teilen 12' und 9' zu tragen. Die beiden
Platten 8' und 14' sind verschiebbar auf dem Bett 1' der Maschine angeordnet, auf
dem sie mittels Antriebsmotoren 32 und 33
verschoben werden können.
Die Platte 8' trägt zwei horizontale Reihen von Zugstangen4', wobei jede Reihe beispielsweise
aus vier Zugstangen 4' bestehen kann. Die bewegbare Platte 14' hat eine Verriegelungsvorrichtung
auf den Holmen 4', die durch den Motor 31 angetrieben wird und deren Aufbau der
in F i g. 1 dargestellten, entsprechenden Vorrichtung analog ist. Zur Montage der
Gießform ist es möglich, die bewegbare Platte 14' die im linken Teil der Zeichnung
gestrichelt angegebene Stellung einnehmen zu lassen, in der sie von den Holmen 4'
ausgekuppelt ist. Die Holme 4' haben übrigens eine so geringe Länge, um das Einbauen
der beiden Gießformteile 12' und 9' zu gestatten, wie später erläutert werden wird.
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Die bewegbare Platte 14' weist eine Formträgerplatte 11' auf, die
gegenüber der Platte 14' unter Einwirkung der in ihrer Einheit als 16' bezeichneten
Spreizvorrichtung axial bewegbar ist.
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Diese Spreizvorrichtung (vgl. Fig. 11) besteht aus zwei Ringkörpern
19', die verschiebbar und drehbeweglich auf ihren Achsen 40 angeordnet sind und
mit der Platte 14' oder der Formträgerplatte 11' kraftschlüssig verbunden sind.
Spreizbolzen 18', die den vorher beschriebenen analog und in den F i g. 5 und 6
dargestellt sind, sind auf der Peripherie jedes der Ringkörper 19' angeordnet und
in der Lage, sich auf der bewegbaren Formträgerplatte 11' der Platte 14' abzustützen.
Ferner weist jeder der Ringkörper 19' einen zu den Achsen 40 senkrechten Arm 25'
auf.
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Einer der Arme 25' hat ein gabelförmiges Ende, das mit einem vom anderen
Arm 25' getragenen Drehzapfen 42 zusammenwirkt. Mit dieser Anordnung ist die gleichzeitige
Drehung der Ringkörper 19' und folglich der Gleichlauf der Klemmbewegung möglich.
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Ferner weisen die Ringkörperl9' je noch einen anderen Arm 41 auf,
der durch Pleuelstangen 43, die um Achsen 48 rotieren, mit einem Mechanismus verbunden
ist, der die Klemmbewegung zu steuern gestattet. Dieser besteht aus einem Antriebsritzel
46, das durch einen Motor angetrieben wird und auf ein um eine Achse 47 drehbeweglich
angeordnetes Zahnsegment 45 einwirkt. Auf dem Segment 45 ist ein Hebel 44 mittels
eines Laufzapfens 49 exzentrisch befestigt, wobei das dem Laufzapfen entgegengesetzte
Ende des Hebels mit den Enden der Pleuelstangen 43 verbunden ist.
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Um nun eine Gießform in Stellung zu bringen und sie zu pressen, geht
man folgendermaßen vor: Wenn die Plattel4' in die im linken Teil der F i g. 10 gestrichelt
dargestellten Stellung gebracht ist, werden die beiden Gießformteile 12' und 9'
mit Hilfe eines Hebezeugs in die für die Montage erforderliche Höhe abgesenkt. Das
Hebezeug bewegt sich darauf in Richtung des Pfeiles,, bis der Formteil 9' mit der
feststehenden Platte 8' in Berührung kommt. Im Laufe dieses Vorganges können die
Stricke oder Ketten, die die beiden Gießformteile tragen, zwischen den Holmen 4'
der oberen Reihe durchgehen, während es vorher nicht möglich gewesen wäre, die Gießform
senkrecht von oben durch diese Holme zu senken. Die bewegliche Platte 14' wird dann
in Richtung F1 wieder zurückgeführt, bis die bewegliche Formträgerplatte 11' mit
dem Teil 12' der Gießform in Berührung kommt, woraufhin die Verriegelung der beweglichen
Platte 14' mittels eines Motors 31 in analoger Weise zu der vorher beschriebenen
bewirkt wird.
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Um nun die richtige Zuhaltung der beiden Gießformteile zu gewährleisten,
dreht ein nicht dargestellter Motor das Antriebsritzel 46, was das Schwenken der
Arme 41 bis zu der in Fig. 11 gestrichelt dargestellten Stellung bewirkt. Dadurch
werden die Ringkörper 19' von einer Drehbewegung in den Richtungen F2 und F3 angetrieben,
was die Wiederaufrichtung der Spreizbolzen 18', wie vorher beschrieben, zur Folge
hat. Diese Elemente stoßen die bewegbare Formträgerplatte 11' der Platte 14' zurück,
was eine kräftige Zuhaltung der beiden Gießformteile 1Z' und 9' bewirkt.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die eben beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt, sondern schließt auch Varianten ein. Insbesondere
können je nach der Dimension der Trägerplatten 8' und 14' zwei oder mehrere Ringkörper
19' verwendet werden, die vorzugsweise kinematisch untereinander verbunden sind
und ebenfalls Spreizbolzen 18' tragen, die den beschriebenen und in den Fig. 5,
6 oder 6 a beschriebenen ähnlich sind. Auch kann die Klemmvorrichtung für die Erzeugung
des hohen Drucks auf der feststehenden Platte 8' angeordnet sein, wobei dann jedoch
diese ein bewegbares Vorderteil aufweist, das dem der Formträgerplatte 11' der Gegendruckplatte
14' entspricht.