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Die
Erfindung betrifft eine Schließeinheit
für eine
Kunststoff-Spritzgießmaschine,
wobei die Schließeinheit
eine Düsenplatte
und eine zugeordnete, auf dem Maschinenbett o. dgl. verfahrbare
Fahrplatte aufweist.
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Derartige
Spritzgießmaschinen
sind allgemein bekannt. Es sind Spritzgießmaschinen bekannt (Prospekt
Hemscheidt, Spritzgießmaschinen 500H-3000H)
bei denen die Düsenplatte
mit dem Maschinenbett starr verbunden ist und die Fahrplatte relativ
zu dieser Düsenplatte
auf dem Maschinenbett verschieblich gelagert ist. Diese zweite Düsenplatte ist
mit Zugankern versehen, die mit an der Düsenplatte vorgesehenen Zugelementen
verbindbar sind. Beim Schließen
der Schließeinheit
werden diese Zuganker verriegelt und über die Zugeinheiten mit einer
Zugkraft beaufschlagt. Dadurch wird die Fahrplatte in Richtung der
Düsenplatte
verfahren und die Spritzgießform
mit der erforderlichen Kraft in der Schließlage gehalten. Als nachteilig
hat sich herausgestellt, daß die
Krafteinleitung über
die Zuganker ausschließlich
an den Ecken erfolgt, daß relativ
aufwendige Verriegelungseinrichtungen für die Zuganker vorgesehen werden
müssen
und daß die
Einrichtung zum Verschieben der Fahrplatte zusammen mit den Zugankern
relativ groß baut.
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Bei
einer anderen Spritzgießmaschine (Kunststoff-Journal. Sept. 1995,
S. 28-30) ist die Fahrplatte ebenfalls gegenüber der starr mit dem Maschinenbett
verbundenen Düsenplatte
verfahrbar, wobei jedoch hier die Zuganker schwimmend in der Düsenplatte
gelagert sind. Beim Schließen
der Form tauchen die Zuganker in die Fahrplatte ein und werden dort
mit einer geteilten Mutter mit der Fahrplatte verriegelt. Ein an
der Düsenplatte
vorgesehener Kolben zieht dann den Zuganker in Richtung der Düsenplatte
und bringt den erforderlichen Anteil der Schließkraft auf.
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Aus
der
EP 538 748 A2 ist
eine Spritzgießmaschine
bekannt, die eine Schließeinheit
besitzt, die von einer Düsenplatte
und einer Fahrplatte gebildet wird. Die Fahrplatte ist verfahrbar
auf dem Maschinenbett gelagert. Die Düsenplatte ist von zwei Bremseinheiten
hintergriffen. Die bekannte Spritzgießmaschine funktioniert wie
folgt: Nach dem Schließen
der Form wird die Bremse in den beiden Bremseinheiten betätigt, wodurch
die Bremsplatten starr mit den Bremseinheiten verbunden werden.
Anschließend
werden die Kolben-Zylinder-Einheiten
betätigt,
wodurch die Bremsgehäuse
von der stationären
Düsenplatte
entfernt werden. Da die Düsenplatte jedoch
stationär
ist, werden die beiden Bremseinheiten bewegt, wodurch über die
Bremsplatten die Fahrplatte in Richtung auf die stationäre Düsenplatte
herangezogen wird. Der Austausch der Form ist aber zeitaufwendig.
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Aus
der
US 3,418,692 ist
eine Schließeinheit bekannt
geworden, die eine Düsenplatte
und eine verfahrbar angeordnete Fahrplatte aufweist. Die Düsenplatte
wird hierbei von einer Druckplatte und einer parallel zu dieser
ausgerichteten Ankerplatte gebildet. Beim Schließvorgang wird die Fahrplatte
in Richtung der Druckplatte der Art verfahren, dass die zwischen
der Fahrplatte und der Druckplatte angeordnete Spritzgießform fast
geschlossen wird. Dann wird die Fahrplatte in ihrer Position festgesetzt.
In einem nächsten
Arbeitsschritt wird die Druckplatte mit Schließdruck beaufschlagt, wodurch
die Spritzgießform
geschlossen wird. Der Aufbau einer derartigen Schließeinheit
ist sehr aufwendig. Weiterhin ist das Einstellen der Schließeinheit
zeitaufwendig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine relativ kurz bauende
Spritzgießmaschine
bereitzustellen, bei der die Formzuhaltekräfte durch eine Teilung der
Düsenplatte
aufgebracht wird und bei der ein schneller Formentausch möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Schließeinheit
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Der
große
Vorteil der erfindungsgemäßen Schließ einheit
besteht darin, daß die
erforderliche Verschlußkraft
von einer relativ zur Ankerplatte bewegbaren Druckplatte aufgebracht
wird, so daß die Fahrplatte
relativ einfach ausgestaltet sein kann. Dies hat den Vorteil, daß beim Verschieben
dieser Fahrplatte zum Ausformen der Teile geringere Kräfte aufgewendet
werden müssen,
da geringere Massen bewegt werden müssen. Außerdem kann die Verschiebekraft
zum Verschieben der Druckplatte gegenüber der Ankerplatte von einem
relativ einfachen Langhubzylinder aufgebracht werden. Die Druckplatte
selbst kann auch relativ einfach aufgebaut sein, da sie von der
Ankerplatte abgestützt
wird. Die erfindungsgemäße Spritzgießmaschine
hat den wesentlichen Vorteil, daß sie zum einen relativ kurz
baut, da die gesamte Antriebseinheit zum Aufbringen der Schließkräfte in bzw.
an der Ankerplatte vorgesehen sind. Außerdem ist die erfindungsgemäße Spritzgießmaschine
multifunktionell, da durch relativ einfachen und schnellen Austausch
der Druckplatte und der Fahrplatte die Maschine innerhalb sehr kurzen Stillstandszeiten
auf eine neue Spritzgießform
umgestellt werden kann.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer ersten Ausführungsform
einer Schließeinheit
der Spritzgießmaschine
ohne Spritzgießform;
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2 eine
Seitenansicht einer Ausführungsform
eines Spritzaggregats der Spritzgießmaschine sowie einen Teil
einer zweiten Ausführungsform
einer Schließeinheit;
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3 die
Spritzgießmaschine
mit geschlossener Schließeinheit;
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4 die
Spritzgießmaschine
in Umbaustellung mit in den Spritzgießbereich teilweise eingeschobenem
Schneckenzylinder und abgekoppelter Form;
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5 eine
Seitenansicht der Spritzgießmaschine
mit abgekoppeltem Schneckenzylinder; und
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6 eine
Draufsicht auf die Düsenplatte.
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Die 1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel
einer insgesamt mit 1 bezeichneten Schließeinheit.
Diese Schließeinheit 1 ist
auf einem Maschinenbett 2 aufgebaut und besitzt im wesentlichen
eine insgesamt mit 3 bezeichnete Düsenplatte und eine bezüglich dieser
Düsenplatte 3 verfahrbare
Fahrplatte 4. Die Fahrplatte 4 ist an ihrem unteren
Ende z. B. über
pneumatisch oder hydraulisch betätigbare
Sicherungsbolzen 6 mit einem Fahrwagen 5 verbunden und
kann mittels dieses Fahrwagens 5 über Präzisionsschienen 7 auf
dem Maschinenbett 2 in dessen Längsrichtung verfahren werden.
Hierfür
dient ein Langhubzylinder 8, der entweder am Maschinenbett 2 oder
an der Düsenplatte 3 befestigt
ist und das freie Ende dessen Kolbenstange am Fahrwagen 5 angreift.
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Die
Düsenplatte 3 wird
von einer starr mit dem Maschinenbett 2 verbundenen Ankerplatte 9 und
einer dazu beweglichen Druckplatte 10 gebildet. In der
Ankerplatte 9 sind mittels einer Mutter 12 Zuganker 11 starr
und unter Vorspannung fixiert. Die Zuganker 11 stehen mit
ihrem freien Ende in Richtung der Fahrplatte 4 ab. Außerdem durchgreifen
die Zuganker 11 entsprechende Öffnungen in der Druckplatte 10,
so daß die
Druckplatte 10 relativ zu den Zugankern 11 auf
diesen verlagerbar ist. Hierfür
dienen Kurzhubzylinder 13, die in unmittelbarer Nachbarschaft
zum Zentrum 14 der Druckplatte 10 angeordnet sind
und von denen lediglich einer dargestellt ist. Der Kurzhubzylinder
besitzt einen Druckkol ben 15, der über einen Druckraum 16 sowie
einen Druckraum 17 beaufschlagbar ist. Außerdem ist
der Kolben 15 mittels einer Ankerschraube 18 mit
der Druckplatte 10 verbunden. Wird der Kolben über den
Druckraum 17 mit Druck beaufschlagt, dann wird der Kolben 15 aus
dem Kurzhubzylinder 13 ausgeschoben und die Druckplatte 10 der
Fahrplatte 4 angenähert. Wird
der Druckraum 16 mit Druck beaufschlagt, dann wird der
Kolben 15 in den Kurzhubzylinder 13 eingeschoben
und dadurch die Druckplatte 10 an die Ankerplatte 9 angenähert.
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Nach
dem Einsetzen der Spritzgießform
in die Schließeinheit 1,
was nachfolgend noch beschrieben wird, wird über den Langhubzylinder 8 die
Fahrplatte 4 in Richtung der Druckplatte 1 verfahren.
Dabei durchgreifen die fliegenden Enden der Zuganker 11 Aufnahmeöffnungen 19,
die in der Fahrplatte 4 vorgesehen sind und zu den Zugankern 11 fluchten. Die
Zustellbewegung der Fahrplatte 4 ist beendet, wenn die
Spritzgießform
geschlossen ist oder unmittelbar vor ihrer Schließstellung
sich befindet und noch kein Schließdruck aufgebaut ist. In dieser
Position, die die Nullstellung darstellt, fluchten Schloßmuttern 20,
welche aus zwei Halbschalen bestehen und mittels eines fliegend
aufgehängten
Zylinders 21 geschlossen und geöffnet werden können, mit
Ringnuten 22, die an den fliegenden Enden der Zuganker 11 vorgesehen
sind. Auf diese Weise wird die Fahrplatte 4 über die
Zuganker 11 mit der Ankerplatte 9 starr verbunden.
Diese Zuganker 11 besitzen demnach keine Führungsaufgabe,
sondern lediglich die Aufgabe der Verbindung der beiden Platten 4 und 9. Die
Anzahl der Ringnuten 22 ergibt sich aus dem Höhenunterschied
der minimalen zur maximalen Formenbauhöhe. Nach dem Schließen der
Schloßmuttern 20,
was von einem Überwachungssystem,
welches eindeutig den offenen oder geschlossenen Zustand dieser
Muttern 13 feststellt, quittiert wird, werden die Druckräume 17 der
Kurzhubzylinder 13 druckbeaufschlagt, so daß die Druckplatte 10 von
der Ankerplatte 9 abgehoben wird. Auf diese Weise wird die
Spritzgießform
geschlossen und der erforderliche Schließdruck in die Form eingeleitet,
die sich an der Fahrplatte 4 abstützt. Da die Kurzhubzylinder 13 zentrumsnah
angeordnet sind, wird die Druckplatte 10 nur minimal verformt.
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In
der Druckplatte 10 sind außerdem zwei einander gegenüberliegende
Zugstangen 23 verankert, die durch die Ankerplatte 9 über entsprechende Öffnungen
hindurch geführt
sind und mit Kolbenstangen 24 eines in 2 dargestellten
Spritzaggregats 25 verbunden sind. Die Verbindungsstelle
von Zugstange 23 und Kolbenstange 24 stellt eine
Schnittstelle 26 dar. Auf diese Weise wird beim Abheben
der Druckplatte 10 von der Ankerplatte 9 der Schneckenzylinder 27 (2)
des Spritzaggregats 25 nachgeführt.
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Aus 1 ist
außerdem
ersichtlich, daß die Fahrplatte 4 mit
einer Auswerfereinheit 28 versehen ist, die frei zugänglich ist,
so daß problemlos
bekannte Auswerfersystem verwendet werden können. Nach Abschluß des Spritzgießvorganges
wird der Druckraum 16 mit Druck beaufschlagt und auf diese Weise
zum einen der Schließdruck
abgebaut, zum anderen die Aufreißkraft aufgebracht. Nach dem
Aufreißen
der Spritzgießform
wird durch Betätigen
des Langhubzylinders 8 die Fahrplatte 4 in die
Offenstellung verfahren, so daß über die
Auswerfer 28 das Formteil kann durch geeignete Entnahmesysteme, insbesondere
auch Roboterarme ergriffen und abgeführt werden. Durch diesen Aufbau,
insbesondere die freigefahrenen Zuganker 11, können auch
sperrige Formengebilde von drei Seiten (von oben, von vorne und
von hinten) wesentlich einfacher und zeitsparender eingebracht werden.
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Zum
Einstellen der Schließeinheit 1 fährt die Fahrplatte 4 auf
die eingebaute Spritzgießform
und die Spannbratzen oder Schrauben werden angelegt. Der Druckraum 16 und
die Zylinder 13 werden entlastet und der Druckraum 17 wird
mit Niederdruck beaufschlagt. Das gesamte System fährt im Schleichgang
bis die nächstliegende
Ringnut 22 mit den Schloßmuttern 20 fluchtet.
In dieser Position werden die Schloßmuttern 20 eingefahren
und kraftschlüssig mit
den Zugankern 11 verbunden. Diese Position wird von einem
Wegmeßsystem
der Fahrplatte 4 erkannt und als Nullstellung festgehalten.
Im Druckraum 17 wird nun ein Hochdruck aufgebaut, so daß die Spannbratzen
oder Schrauben nachgezogen werden können. Anschließend fahren
die Druckplatten 10 mit der daran befestigten düsenseitigen
Formenhälfte
in Richtung auf die Ankerplatte 9 zurück, indem der Druckraum 16 beaufschlagt
wird. Die Schloßmuttern 20 werden
geöffnet
und die Fahrplatte 4 mit der auswerferseitigen Formenhälfte mittels
des Langhubzylinders 8 in die Offenstellung zurückbewegt.
Das Wegmeßsystem
kennt nun die Nullposition der Fahrplatte 4, in welche
diese Platte über
den Langhubzylinder 8 verfahren und in dieser Position
die Schloßmuttern 20 mit
den Zugankern 11 verriegelt werden. Danach wird der Schließdruck ausschließlich über die
Kurzhubzylinder 13 aufgebaut und nach dem Einspritzen,
Nachdrücken
und Kühlen
des Kunststoffs und vor Ende der Kühlzeit der Druckraum 17 entlastet
und über
den Druckraum 16 die Aufreißkraft aufgebracht.
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Dieser
Aufbau hat den wesentlichen Vorteil, daß sehr komplexe Formensysteme
innerhalb kürzester
Zeit aus- und eingebaut
werden können.
Vor allem im Hinblick auf die Just in Time-Logistik und die Lagerminimierung
müssen
die Rüstzeiten
extrem kurz gehalten werden. Bei diesem System können sowohl die Druckplatte 10 als
auch die Fahrplatte 4 problemlos aus der Schließeinheit
ausgebaut werden, indem die Sicherungsbolzen 6 gelöst werden und
die Fahrplatte 4 aus dem Fahrwagen 5 herausgehoben
wird. Wie aus 2 ersichtlich, kann gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
auch die Druckplatte 10 mit einem Fahrwagen 29 versehen sein,
welcher ebenfalls auf Präzisionsschienen
mittels eines Hilfslanghubzylinders 30 verfahrbar ist.
Die Verbindung von Druckplatte 10 und Fahrwagen 29 erfolgt
ebenfalls über
einen Sicherungsbolzen 6. Bei diesem in der 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
einer Druckplatte 10 ist der Kolben 15 des Kurzhubzylinders 13 über einen
Kupplungsbolzen 31 mit der Druckplatte 10 verbunden,
so daß dieser
zum Verfahren der Druckplatte 10 ebenfalls abgekoppelt werden
kann.
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In 3 ist
eine mit einer Spritzgießform 32 versehene
Schließeinheit 1 in
ihrer geschlossenen Arbeitslage dargestellt, wohingegen in 4 sowohl die
Fahrplatte 4 als auch die Druckplatte 10 zusammen
mit der Spritzgießform 32 mittels
des Langhubzylinders 8 verfahren sind. Die Spritzgießform 32 ist mit
einer Verbindungslasche 33 gegen unbeabsichtigtes Öffnen gesichert.
Nach dem Lösen
der beiden Platten 4 und 10 von ihren Fahrwagen 5 und 29 kann mittels
eines Hebezeugs 34 die aus den beiden Platten 4 und 10 sowie
der Spritzgießform 32 bestehende Einheit
aus der Schließeinheit 1 entnommen
werden. Unmittelbar danach kann die Schließeinheit 1 mit einer
anderen Spritzgießform 32 bestückt werden,
an welcher bereits die zugehörige
Fahrplatte 4 und die zugehörige Druckplatte 10 befestigt
sind. Diese neue Spritzgießform
ist so vorbereitet, daß sie
sofort in die Schließeinheit 1 eingebaut
werden kann. So werden z. B. alle hydraulischen und elektrischen
Leitungen angeschlossen und die Spritzgießform 32 hochtemperiert.
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Sind,
wie in der 4 dargestellt, die beiden Platten 4 und 10 von
der Ankerplatte 9 weggefahren, was insbesondere beim Wechsel
der Spritzgießform 32 der
Fall ist, was aber auch bei Reparatur- und Wartungszwecken der Fall
ist, dann ist der sensible Bereich des Schneckenzylinders 27,
nämlich
dessen Düsen-
und Düsenkopfbereich
frei zugänglich.
Bei verschobener Druckplatte 10, wie in 4 dargestellt,
kann der Schneckenzylinder 27 durch die Ankerplatte 9 hindurch
in den Bereich der Schließeinheit 1 verschoben
werden. Hierfür
ist das Spritzaggregat 25, wie in 2 dargestellt,
ebenfalls auf Präzisionsschienen 35 verfahrbar
gelagert. Außerdem
ist der Schneckenzylinder 27 über Stützrollen 36 auf Führungsschienen 37 abgestützt. An
der Ankerplatte 9 ist außerdem, wie in 2 dargestellt,
eine Keilspannzungeneinheit 38 vorgesehen, die durch fliegend
aufgehängte
Kurzhubzylinder betätigt
wird. Außerdem sind
zwei weitere Hülsenzuganker 39 an
die Ankerplatte 29 angeschraubt, die die Schnittstelle 26 erweitern.
Die Ankerplatte 9 ist so freigespart, daß der Schneckenzylinder 27 zusammen
mit den Stützrollen 36 eintauchen
kann. Die Eintauchtiefe kann z. B. dadurch begrenzt werden, daß der Schneckenzylinder 27 an
einer Keilnut 40 mit der Keilspannzungeneinheit 38 verriegelt
wird. Diese Position des Schneckenzylinders 27 bezüglich der
Ankerplatte 9 ist in 4 dargestellt.
In dieser Position können
nun Servicearbeiten an der Düse
bzw. am Düsenkopf
des Schneckenzylinders 27 durchgeführt werden. Diese Servicearbeiten
können
schneller und unter deutlich verbesserten Bedingungen durchgeführt werden. Dabei
wird z. B. der Schneckenzylinder umgespritzt, leergepumpt oder es
werden Material- bzw. Farbwechsel durchgeführt. Bei Reparaturarbeiten
sind sowohl die Düse
als auch der Düsenkopf
ohne weiteres zugänglich.
Wie bereits erwähnt,
kann diese Arbeit erfolgen, während
parallel hierzu eine neue Form vorbereitet wird. Der Austausch der
Form kann in maximal zehn Minuten abgeschlossen werden. Dies kann
mit oder ohne Wechsel des Schneckenzylinders 27 erfolgen.
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Ein
Wechsel des Schneckenzylinders ist in 5 andeutungsweise
dargestellt. Dort ist mit dem Bezugszeichen 27 der eingebaute
Schneckenzylinder und mit dem Bezugszeichen 27' der ausgebaute Schneckenzylinder
dargestellt. Zum Ausbau des Schneckenzylinders 27 wird
eine Keilspanneinheit 41 (2) gelöst und eine
Traverse 42 fährt
zusammen mit dem kompletten Spritzaggregat 25 zurück und legt
den Schaft des Schneckenzylinders 27 frei. Der Schneckenzylinder 27 ist
in dieser Lage nur über
die Keilspannzungeneinheit 38, die in die Ringnut 40 eingreift,
mit der Ankerplatte 9 verbunden und vom Fahrwagen 29 am
düsenseitigen
Ende unterstützt.
Auf den Fahrwagen 5 wird nun ein Zylinderhaltebock 44 aufgesetzt
und mittels des Sicherungsbolzen 6 verwendet. Der Fahrwagen 5 wird
anschließend
in Richtung des Pfeils 43 verfahren und übernimmt
den Düsenkopf
des Schneckenzylinders 27. Dieser wird am Haltebock 44 verspannt.
Nach dem Öffnen
der Keilspanneinheit 38 wird der Fahrwagen 5 in
Richtung des Pfeils 46 verfahren und zieht den Schneckenzylinder 27 in
die mit dem Bezugszeichen 27' dargestellte
Position. Mittels eines Hebezeugs 45 kann der Schneckenzylinder 27' nun weiter
ausgefahren und abgehoben werden. Anstelle des kompletten Schneckenzylinders 27 kann
nach dem Öffnen
des Düsenkopfes
auch die Schnecke allein in der gleichen Vorgehensweise aus dem
Schneckenzylinder 27 herausgezogen und abgehoben werden.
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Ein
bereitgestellter und aufgeheizter neuer Schneckenzylinder kann übernommen
und in umgekehrter Reihenfolge eingebaut werden. Nach dem Verfahren
der Fahrwagen 5 und 29 sowie dem Entfernen des
Zylinderhaltebocks 44 können
an die Fahrwagen die neue Spritzgießform mit den neuen Platten 4 und 10 befestigt
werden.
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In 6 ist
eine Draufsicht auf die Düsenplatte 3 dargestellt,
in der zwei Kurzhubzylinder 13, die in unmittelbarer Nachbarschaft
zum Zentrum angeordnet sind, erkennbar sind. Die Zuganker 11 sind aus
den Eckbereichen nach innen ins Kräfteviereck verlegt, so daß beim Schließkraftaufbau
die Plattendurchbiegung deutlich reduziert wird. Dieser Aufbau wird
insbesondere zur Herstellung von langen Formteilen mit geringer
Höhe verwendet,
z. B. von Heckstoßfängern für Kraftfahrzeuge.
Dieses Formteil ist andeutungsweise mit 47 bezeichnet.
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Durch
das Bewegen der Druckplatte 10 gegenüber der starr mit dem Maschinenbett 2 verbundenen
Ankerplatte 9 mit dem Kurzhubzylinder 13 werden
zum einen eine optimale Kräfteverteilung
und eine geringe Verformung der Druckplatte 10 sowie der
Fahrplatte 4 erzielt, eine kurze Bauweise der gesamten
Spritzgießmaschine
geschaffen und das Formteil 47 kann nach dem Öffnen der
Spritzgießform 32 und
Freifahren der Zuganker 11 leicht entfernt werden und es
ist sowohl der Düsenkopf
als auch der gesamte Schneckenzylinder 27 nach dem Verfahren
der Druckplatte 10 problemlos für Reparatur- und Wartungsarbeiten
zugänglich.