DE1751352A1

DE1751352A1 - Hydraulischer Antrieb,insbesondere Schliessvorrichtung fuer Spritzgussmaschinen

Info

Publication number: DE1751352A1
Application number: DE19681751352
Authority: DE
Inventors: Peter Florjancic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-08-03
Filing date: 1968-05-15
Publication date: 1970-10-22
Also published as: AT270103B; US3557663A

Description

Peter Florjancic, 81 Garmisch-Partenkirchen

Hydraulischer Antrieb, insbesondere Schließvorrichtung für Spritzgußmaschinen

Die Erfindung "betrifft einen hydraulischen Antrieb, insbesondere eine Schließvorrichtung für Spritzgußmaschinen, mit einer Vorrichtung zur Erhöhung der Vorschubkraft eines Verschiebungsteiles am Ende des Hubes. Bei einem solchen Antrieb wirkt eine durch eine oder mehrere Pumpen auf hohen "

Druck gebrachte Arbeitsflüssigkeit auf einen oder mehrere Kolben ein, welche mit dem Verschiebungsteil, etwa der eine Hälfte einer Spritzgußform tragenden Schließplatte, verbunden ist. Beim Schließen der Form muß diese Formhälfte zunächst· mit mögliche; t¹ großer Geschwindigkeit bewegt werden, wobei nur ReiburigBwiderstände zu überwinden οind; nach dem Auftreffen auf die zweite Formhälfte iοt hingegen bei annäherndem Stillstand ein hoher Schließdruck erforderlich.

Zur''Jirzi-ylung dieses Arbeitsabiaufen ist es bekannt, zwei Zylinder unterschiedlicher Durchmesser mit; entsprechenden '

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EoTben VOrznseheni,, wobei ZEtum SieÄieSeni der* W&rm dear kleinerem Durchmessers und aaaiscÄließjenidl zaxm A^drüekem der· Formhälfteil Jener größeren BTxrrcifemesiS'ers voo der· Flüssigkeit beaufschlagt wird« '··.··■

Diese Anordnung;-weist verschiedene? Facihit-eile Es sind zunäclist zwei Pumpen oder eine Dteseitaltvarricfetuaig nötig., Weiteriiirt sind die Ö!menge** die dem größeren Z"yiin-

P der während des Scbließens zugefuiirt werden müssen,, beträciit-Iicii_f die zugeiiorigen Leitungen müssen also zur· Begrenzung der Strömungsverluste mit entsprechend großem Durchmesser ' ' und wegen des holien iJruckes> gleichzeitig mit 'erheblichen Fandstärken ausgeführt werden» Besonders nachteilig ist_r daß der Kolben mit dem großen Durchmesser wegen der hohen Drücke gegen die Zylinderwand eine satte Abdichtung aufweisen muß; das erfordert einerseits eine' sorgfältige und daher teure Bearbeitung der Zylinderwand, andererseits ergibt sich'aber während des Schließens ein nicht unerheblicher Reibungsverlust, der sich auf die Dimensionierung des Schließzylinders auswirkt. Weiterhin können Funktionsstörungen durch Abnützung

k oder durch größere Fremdkörper nicht ganz ausgeschaltet werden. Schließlich liegen die beiden Zylinder koaxial hintereinander, was Größe und Gewicht der Schließeinheit ungünstig beeinflußt.

Die erfindungsgemäße Schließeinheit vermeidet die genannten Nachteile dadurch, daß der zu bewegende Teil über mindestens eine Schubstange mit einem in einem Druokraum im wesentlichen berührungsfrei beweglichen Arbeitskolben verbunden ist, der auf einer Seite mit einem Dichtring für einen in der Hubrichtung des Arbeitskolbens verschiebbaren und an

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seinem. Umfang abgedicliteten Ventilkolben. versehen Ist, dessen Körper eine Bohrung zwischen der vom Ventilsitz umschlossenen, dem Arbeitskolben zugewandten Vorderseite und seiner Rückseite aufweist, wobei der an die Rückseite anschließende Raum über einen vorzugsweise verschließbaren Auslaß mit einem Raum niedrigen Druckes als des Arbeitsdruckes in Verbindung steht.

Es ist demnach nur mehr ein einziger Arbeitskolben Λ vorhanden, welcher außerdem an seinem Umfang nicht in einem Zylinder geführt ist, sondern sich berührungsfrei in einem Druckraum bewegt; es kann also jede Bearbeitung des Kolbenumfanges und der Wandung des Druckraumes entfallen. Damit tritt nicht nur keine Kolbenreibung auf und sind Störungen ausgeschlossen, sondern Kolben und Druckraum können unabhängig voneinander mit beliebigen Querschnittsformen billig ausgeführt werden.

Der Ventilkolben führt nur eine kurze Hubbewegung während des Andrückens aus, die Dichtflächen haben daher eine verhältnismäßig kleine axiale Länge, ihre Bearbeitung ist daher billig und Ihre Abnutzung und Reibung sind gering. "

Schließlich entstehen am Ende des Schließvorganges bei abgesperrtem Druckraum große Staudrücke, die eine weiche Abbremsung der sich bewegenden Massen bewirken, auch wenn schwere Formen auf die Schließplatte aufgespannt sind.

Nachfolgend werden anhand der Fig. 1 bis 6 verschiedene Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen hydraulischen Antrieben beschrieben. Der Schutzumfang soll jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt sein, insbesondere haben auch die in den Ansprüchen angeführten Bezugsziffern nur erläuternden Charakter.

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Die Fig. 1 und 2 zeigen ein erstes Ausfuhrungsbeispiel in verschiedenen Betriebsstellungen, in den Pig. und 4 sind Varianten der Querschnitts.:'orm des Druckraumes und des Arbeitslcolbens dargestellt, die Fig. 'j und 6 zeigen weitere Ausführungsmo'glichkeiten des Arbeitskolbens und des Ventilkolbens.

In den Fig. 1 und 2 ist 1 eine glockenförmige Wandung, welche zusammen mit dem Deckel 4 einen Druckraum ο einschließt. Deckel 4 unü Wandung 1 sind miteinander und mit einer Aufspannplatte 2 durch Stehbolzen 3 verbunden.

Im "Druckraum 6 ist unter Wahrung eines Abstandes von dessen Y/andung 1 ein Kolben 5 angebracht und durch zwei Schubstangen 9» welche im Oeekel 4 geführt sind und diesen dichtend durchsetzen, mit einer Schließplatte 8 verbunden.

10 und 11 sind die beiden Teile einer Spritzgießform, die von der Aafspannplatte 2 bzw. von der Schließplatte £3 aufgenommen werden. Γit 12 ist der Spritzkopf angedeutet, mit 13 der Auswerfer.

Seitlich des Druckraume3 6 sind zwei Zylinder von kleinerem Durchmesser für die Rückholkolben 14 vorgesehen, die über Kolbenstangen 15 fest mit der Schließplatte 8 verbunden sind. Die seitliche Anordnung der Rückholkolben H ergibt eine kurze axiale Baulänge und ebenso ein geringes Gewicht des gesamton Antriebes.

Der "De öl·, el 4 weist eine Bohrung auf, in welcher ein Ventilkolbon 3<· ')-ingnverschiebbar und dichtend so gelagert int, daß ruiBi'.hJi oßond an seine Rückseite ein Raum 7 entsteht. An ruvinnr Vorderseite weist der Ventilkolben 30

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einen kegelförmigen Sitz 33 auf, der mit einem entsprechenden im Arbeitskolben 5 vorgesehenen Dichtring 35 zusammenarbeitet. Mit 24 sind am Umfang innerhalb des Ventilsitzes angebrachte Sinfräsungen bezeichnet.

Der Druckraum 6 ist über die Rohrleitung 17 und jeder Rückholzylinder über eine Rohrleitung 1b, jeweils unter Zwischenschaltung von nicht dargestellten Regelorganen, an ein Pumpensystem angeschlossen. Der Raum 7 ist durch den Auslaß T8 über ein nicht dargestelltes Ventil mit dem ebenfalls nicht dargestellten drucklosen Vorratsbehälter des Pumpensystems verbunden. Das genannte Ventil ist beispielsweise ein Magnetventil, welches vom Endschalter 21 geöffnet wird/sobald der einstellbare Betätigungsstift 20 auf den Endschalter 21 auftrifft.

Ein mit dem Ventilkolben 30 fest verbundener Anschlagstift 32 durchsetzt dichtend sowohl den Arbeitskolben 5 als auch die haubenförmige Wandung 1 des Drackra·- rjies 6. Durch eine Stellschraube 31 wird die Bewegung des Ventilkolbens 30 in Richtung auf den Arbeitskolben 5 hin begrenzt.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:

Ausgehend von der in Fig. 1 gezeichneten Lage der Elemente wird über den Anschluß 17 Druckflüssigkeit in den Druckraum 6 gefördert¹. Der Arbeitskolben 5 wird dadurch in Richtung auf die Schließstellung zu mit einer Kraft bewegt, die sich, aus dem Produkt von Arbeitsdruck und Fläche der 3chubi3tarigen 9 ergibt. Diese Kraft reicht aus, um die ge ringen Reibungnwin'erotände der Schubstangen 9 und sonstiger Führungen zu überwinden, Aridererüeit;-j int die zuzuführende

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Ölmenge gering, nämlich, nur gleich, dem Produkt von Fläche ^: der Schubstangen 9 und dem Vorschub. Die Hauptströmung der' Druckflüssigkeit findet im Druckraum 6 selbst von einer Seite des Arbeitskolbens 5 auf die andere durch den Ring-spalt 22 statt, der so groß bemessen werden kann, daß die Strömungsverluste hier genügend gering bleiben. Die Leitung 17 braucht demgegenüber nur für eine kleine Durchflußmenge dimensioniert zu werden.

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y/ährend dieses Vorschiebens des Arbeitökolbens 5 wird der Anschlagstift 32 mit einer Kraft gegen die Stellschraube 31 gedruckt, die sich aus dem Produkt von'Querschnitt des Anschlagstiftes 32 und dem Arbeitsdruck ergibt.

Nähert sich nun der im Arbeitskolben 5 angebrachte Dichtungsring 35 dem Ventilkolben 30, so werden durch die abnehmenden Strömungsquerschnitte in den Ausfrä3ungen 24 und durch den bei abgesperrtem Druckraum 6 entstehenden Staudruck die sich bewegenden Massen rasch und doch weich abgebremst.

Hat die Aufspannplatte 8 die Schließstellung nahezu erreicht (Pig. 2), so wird durch den Betätigungsstift 20 über den Endschalter 21 der Auslaß 18 geöffnet, wodurch der Raum 7 und infolge der Bohrung 40 auch die zwischen der Vorderseite des Ventilkolbens 30 und dem Arbeitskolben 5 gebildete Kammer drucklos wird. Dadurch wird der Arbeitskolben 5 mit einer Kraft in Schließrichtung gedruckt, die sich aus dem Produkt von der von der Ventilabdichtung umschlossenen Fläche und dem Arbeitsdruck ergibt.

Durch eine entsprechende Justierung der Stellschraube 31 kann dabei erreicht werden, daß der Arbeitskolben 5 auf den Ventilkolben 30 auftrifft, bevor die beiden

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.1?ormhälften 10 und 11 sich berühren; Arbeitskolben 5 und Ventilkolben 30.legen dann nach Öffnen des Auslasses 18 eine Strecke gemeinsam, zurück, die jedoch verhältnismäßig kurz ist, so daß also die Abnutzung der Dichtflächen gering bleibt.- ..- ■ . ; ■ .

Der Absatz 34 am Umfang des Ventilkolbens 30 bildet eine axiale Angriffsfläche für den Druck der Arbeitsflüssigkeit, der eine in Schließrichtung des Ventilkolbens wirkende Kraft hervorruft. Da der zwischen den Sitzflächen des Ventils vorhandene und in Öffnungsrichtung des Ventilkolbens .30 wirkende Druck nach innen zu abnimmt, bleibt eine Überschußkraft in Schließrichtung übrig und ein Abheben des Ventils wird dadurch verhindert. Diese Schließkraft kann auch auf andere Weise erzielt werden,, etwa -durch, eigene im Deckel 4 angebrachte Druckkolben-, die von der Druckflüssigkeit beaufschlagt werden und auf den Ventilkolben 30 einwirken, oder dadurch, daß der Anschlagstift 32 im Bereich seiner Durchführung durch die Wandung 1 des Druckraumes 6, also an seinem freien Ende, einen größeren Durchmesser aufweist als im Bereich seiner Durchführung durch den Arbeitskolben 5, also auf dem Rest seiner Länge. Auch eine Feder kann in bekannter Weise zum Andrücken des Ventilkolbens 30 an den Dichtring 35 verwendet werden, etwa dann, wenn der Anschlagstift 32 nicht aus dem Druckraum 6 herausgeführt ist, sondern der Anschlag im Druckraum 6 selbst vorgesehen ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß anstelle des erwähnten Magnetventils ein einfaches Überdruckventil oder auch nur eine "Jrosselstelle eingebaut werden kann, wobei auch die Bohrung 40 al3 Drosselstelle ausgebildet sein kann.

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Der Endschalter ist dann unnötig und es ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung der Konstruktion. In einem Fall wird erst in der letzten Phase des Schließvorganges eine sehr kleine Ölmenge über das Überdruckventil abfließen; im zweiten Fall tritt zwar während des ganzen Schließvorganges ein Ölverlust auf, dieser kann aber bei dem während dieser Zeitspanne nur mäßigen Druck im Druckraum 6 in erträglichen Grenzen gehalten werden.

Wie die Pig. 3 und 4 zeigen, braucht der Querschnitt des Druckraumes 6 und der des Arbeitskolbens 5 nicht kreisförmig zu sein, sondern kann eine beliebige Form aufweisen..Der in Fig. 3 dargestellte rhombusförmige Querschnitt ist bei zwei Schubstangen 9 besonders vorteilhaft, die quadratische Form nach Fig. 4 erweist sich dann als günstig, wenn vier Schubstangen 9 vorgesehen sind. Im übrigen können auch Arbeitskolben 5 und Druckraum 6 voneinander abweichende Querschnitts formen erhalten, wenn dies aus konstruktiven Gründen wünschenswert ist.

In den Fig. 5 und 6 sind zwei Ausführungsbeispiele

eines erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebes dargestellt, bei dem die Schubstangen 9 auf einem kleineren Durchmesser als die Ventildichtung 35 angebracht sind. Mit dieser Anordnung ist ein größerer Durchmesser des Ventilsitzes und damit bei gleichem Arbeitsdruck eine höhere Schließkraft erreichbar. Anstelle eines in den Arbeitskolben 5 eingesetzten Dichtringes 35 wird hier der Arbeitskolben 5 selbst als Gegenfläche für den Ventilsitz 33 benutzt. In der Ausführungsform nach Fig. 5 ist der Sitz 33 auf dem Ventilkolben 30 als Innenkegel, in jener nach Fig. 6 als Außenkegel ausgeführt.

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Wenn auch der erfindungsgemäße hydraulische Antrieb anhand von Ausführungsbeispielen für geradlinig bewegte Teile beschrieben wurde, so kann er sinngemäß auch für Verschiebungsteile verwendet werden, die sich auf kreisförmig oder ander gekrümmten Bahnen bewegen; der Schutz soll sich dementsprechend auch auf solche Antriebe erstrecken.

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Claims

Patentansprüche

. Hydraulischer Antrieb, insbesondere Schließvorrichtung für Spritzgußmaschine, mit einer Vorrichtung zur Erhöhung der Vorschubkraft eines Verschiebungsteiles am Ende des Hubes, dadurch gekennzeichnet, daß der zu bewegende Teil (8) über mindestens eine Schubstange (9) mit einem in einem Druckraum (6) im wesentlichen berührungsfrei beweglichen Arbeitskolben (5) verbunden ist, der auf einer Seite mit einem Dichtring (35) für einen in der Hubrichtung des Arbeitskolbens (5) verschiebbaren und an seinem Umfang abgedichteten Ventilkolben (30) versehen ist, dessen Körper eine Bohrung (40) zwischen der vom Ventilsitz (33) umschlossenen, dem Arbeitskolben (5) zugewandten Vorderseite und seiner Rückseite aufweist, wobei der an die Rückseite anschließende Raum (7) über einen vorzugsweise verschließbaren Auslaß (I8) mit einem Raum niedrigeren Druckes als des Arbeitsdruckes in Verbindung steht.
2. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (30) einen Anschlagstift (32) oder dergleichen aufweist,
3. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagstift (32) den Arbeitskolben (5) und/oder die Wandung (1) des Druckraumes (6) dichtend durchsetzt,
4·. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aller bei Anliegen dea Ventilsitzes (33) dem Arbeitsdruck ausgesetzten und in Schließrichtung dea Ventilkolbens (30) wirken den axialen Projektionsflächen des Ventilkolbens (30),

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sowie gegebenenfalls des Anschlagstiftes (32) und anderer auf den Ventilkolben (30) wirkender Teile größer ist als die Summe aller in Öffnungsrichtung wirkender Projektionsflächen.
5· Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Ventilabdichtung (33) größer ist als der Durchmesser der Ventilabdichtung in der Wandung des Druckraumes (6). M
6. Hydraulischer Antrieb nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagstift (32) im Bereich seiner Durchführung durch die Wandung (1) des Druckraumes (6) einen größeren Durchmesser aufweist als im Bereich seiner Durchführung durch den Arbeitskolben (5).
7. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seitlich des Druckraumes liegende Rückholkolben (14).
8. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schub- % stange (9) innerhalb des Ventilsitzes (33) den Ventilkorper (30) vorzugsweise mit Spiel durchsetzt.
9. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Druckraumes (6) von der Kreisform abweicht.

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