DE19616452A1 - Werkzeugträgervorrichtung für Maschinen zum Spritzgießen von Vernetzungsschaumpolymermaterialien - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugträgervor­ richtung für Maschinen zum Spritzgießen von Vernetzungs­ schaumpolymermaterialien.

Der derzeitige Markterfolg auf verschiedenen Anwendungsgebie­ ten von Produkten, die durch Copolymerisation von Ethylen und Vinylacetat erhalten wurden, im allgemeinen als EVA bezeich­ net, hat zu einer entsprechenden Entwicklung von Produktions­ techniken, insbesondere des Spritzgießens, geführt.

Die Entwicklung der Techniken und der Vorrichtungen zum For­ men dieser Materialien richtet sich einerseits auf die Kontrolle der Dimensionen der Artikel und die Reproduzier­ barkeit der Gestalt und andererseits auf die Möglichkeit, Profile mit tieferen Reliefs als die bisher möglichen herzu­ stellen.

Nach dem Einspritzen in die Form und dem folgenden Schritt der Vernetzung, während des Schritts der Öffnung, dehnt sich, wie bekannt ist, das Material aus, wobei es schnell um ein Mehrfaches an Volumen zunimmt. Das warme Produkt befindet sich in einem Zustand der Instabilität und Verformbarkeit bedingt durch den hohen Druck der Verschämungsgase, die in der Struktur in geschlossenen Zellen des Materials enthalten sind, was eine geringe Festigkeit im Vergleich zu der bei Raumtemperatur ergibt.

Damit das Material beim Verschäumen in dieser Form keine deformierende Drosselung erfährt, mit der Folge einer mögli­ chen Beschädigung oder Deformation des Endprodukts, ist eine Öffnung der Form notwendig, mindestens, bis eine der beiden Halbformen in einem ausreichenden Maße von der anderen entfernt ist, daß die Ausdehnung nicht behindert wird, die schneller ist als die Ausdehnung des Produkts.

In Experimenten wurde gefunden, daß die Öffnung der Form um mindestens 50 mm mit einer Beschleunigung von mehr als 2 G vorgenommen werden muß.

Die bisher für Produkte aus verschäumten vernetzten Polymer­ materialien verwendeten Preßformmaschinen sind hauptsächlich von Rotationsmaschinen mit Werkzeugträgervorrichtungen mit Kniehebelbewegung.

Die Kniehebelbewegung erfordert jedoch, zum Erreichen einer erhöhten Translationsgeschwindigkeit, einen Beschleunigungs­ anstieg zur Öffnung der Form, was in Bezug auf die verfolgten Ziele ungünstig ist.

Für ein bestimmtes Intervall im Verlaufe der Öffnung für einen Abstand zwischen den beiden Halbformen gibt es eine niedrige Öffnungsgeschwindigkeit und nach dieser eine viel schnellere Phase.

Wie oben angeführt ist, kann diese Anfangsträgheit bei der Ausdehnung des Produkts Probleme bereiten.

Außerdem ergibt sich bei der Werkzeugträgervorrichtung mit Kniehebelbewegung eine Komplikation bei der Regelung der Höhe der Form, indem Arbeitsschritte nötig sind, um durch Versuche die Reckung der Säulen zu bestimmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Werkzeugträ­ gervorrichtung für Maschinen zum Spritzgießen von Ver­ netzungsschaumpolymermaterialien zu schaffen, die in der Lage ist, eine Öffnungsgeschwindigkeit der Form auszuüben, die größer ist als die Ausdehnungsgeschwindigkeit des in diesem Arbeitsschritt geformten Produktes.

Vorzugsweise soll ferner eine Werkzeugträgervorrichtung geschaffen werden, die verringerte Massen und Vorteile bei der Montage auf Rotationsmaschinen aufweist.

Ein weiteres Ziel ist es, eine Werkzeugträgervorrichtung mit einem Hydraulikkreis für besonders rationalen Antrieb zur Verfügung zu stellen, der in der Lage ist, die Öffnungs­ leistung zu erhöhen.

Ein weiteres Ziel ist es, eine Werkzeugträgervorrichtung zu schaffen, die einen schnellen Wechsel der Formen und mit einfachen Schritten der Sektionierung ermöglicht.

Ein weiteres Ziel ist, eine Werkzeugträgervorrichtung zu schaffen, bei der die Blockierung der Form besonders leicht und schnell sowie für den Bediener bequemer erfolgen kann.

Ferner ist ein Ziel, eine Werkzeugträgervorrichtung zu schaffen, die mit üblichen Vorrichtungen und Anlagen her­ stellbar ist.

Die Aufgaben und weitere Ziele, die im folgenden ersichtlich werden, werden gelöst durch eine Werkzeugträgervorrichtung für Maschinen zum Spritzgießen von Vernetzungsschaumpolymer- Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

• - eine erste feste Platte zum Befestigen einer ersten Halbform, verbunden mit einer Trägerstruktur und dem Körper mindestens zweier hydraulischer Zylinder,
• - eine bewegliche Platte zum Befestigen einer zweiten Halbform, verbunden mit den Kolbenstangen der genannten Zylinder,
• - eine zweite feste Platte verbunden mit den Körpern der genannten Zylinder auf der gegenüberliegenden Seite der beweglichen Platte, und
• - einen Hydraulikkreis zum Antrieb der genannten Zylinder mit einem Sechs-Wege-Proportionalsteuerventil mit inter­ ner Rückstellung.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der ausführlichen Beschreibung einer Ausführungsform ersichtlich, die als nicht einschränkendes Beispiel und mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen angegeben ist, in denen:

Fig. 1 eine schematische Seitenteilansicht einer Rota­ tionsmaschine darstellt, an der die erfindungsge­ mäße Vorrichtung angebracht ist;

Fig. 2 eine schematische Teilansicht von oben der Maschine von Fig. 1 darstellt;

Fig. 3 eine Schnittansicht von vorne der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt;

Fig. 4 eine vergrößerte Teilschnittansicht der Fig. 3 dar­ stellt, die eine im Sitz selbsthaltende bzw. unverlierbare Schraube zur Befestigung der Form zeigt;

Fig. 5 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung darstellt;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Steuerventils in der Vor­ richtung darstellt;

Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht des Unterteils des Ventil­ körpers aus Fig. 6 darstellt;

Fig. 8 eine vergrößerte Teilschnittansicht von der Seite einer Befestigungsvorrichtung einer Unterbrecher­ nadel des Einspritzkanals und/oder des Austritts­ kanals darstellt;

Fig. 9 eine Draufsicht der Vorrichtung von Fig. 8 dar­ stellt;

Fig. 10 ein Schema der Hauptkomponenten des Hydraulik­ kreises für die Vorrichtung darstellt.

In den Zeichnungen ist eine Rotationsmaschine zum Spritzgie­ ßen von Vernetzungsschaumpolymer-Materialien (Fig. 1 und 2) dargestellt, die im wesentlichen umfaßt: ein Unterteil 10, auf dem sich eine Vorrichtung 11 drehen kann, an der radial Trägerarme 12 angebracht sind, deren jeder an seinem Ende ein Paar erfindungsgemäße Werkzeugträgervorrichtungen trägt, deren jede durch das Bezugszeichen 13 identifiziert ist.

Die Maschine umfaßt ferner ein Paar feste Einspritzvorrich­ tungen 14 zum Einspritzen in entsprechende Formen 15, die mit der Rotation der Vorrichtung 11 in entsprechender Weise zur Werkzeugträgervorrichtung 13 geführt werden.

Jede der Werkzeugträgervorrichtungen 13 umfaßt im Prinzip eine feste Platte 16 zur Befestigung einer ersten Halbform 15a der Form 15, die einmal an einem entsprechenden der Arme 12 und am Körper der vier hydraulischen Zylinder 17 befestigt ist, die in zweckmäßiger Weise angeordnet sind, mit den Ach­ sen entsprechend den Scheitelpunkten eines regelmäßigen Vier­ flächners.

Die Vorrichtung 13 umfaßt ferner eine bewegliche Platte 18, zum Befestigen einer zweiten Halbform 15b der Form 15, ver­ bunden mit den Kolbenstangen 19 der hydraulischen Zylinder 17.

Die Vorrichtung 13 umfaßt auch eine zweite feste Platte 20, die mit den Körpern der Zylinder 17 auf der in Bezug auf die bewegliche Platte 18 gegenüberliegenden Seite verbunden ist.

Insbesondere sind die Körper der hydraulischen Zylinder 17 gebildet von einem Mantel 21, in dem der Kolben 22 läuft, und der an den Enden mit zwei Zylinderköpfen versehen ist, von denen ein erster 23 eine durchgehende axiale Öffnung zum Durchtritt der Stange 19 aufweist und mit einem Ende 24 in eine entsprechende Öffnung der ersten festen Platte 16 eingesetzt ist. Ein zweiter Zylinderkopf 25 ist an der zweiten festen Platte 20 befestigt.

Eine solche Anordnung hat zur Folge, daß die Hydraulikzylin­ der 17 beim Schließen in Zugrichtung arbeiten.

Die hydraulischen Zylinder 17 sind Teil eines Hydraulikkrei­ ses, bei dem die zweite feste Platte 20 einen Sammler für Verbindungsleitungen 26 bildet, die durch die Öffnungen 27 des zweiten Zylinderkopfes 25 mit einer ersten vom Kolben 22 definierten Kammer 28 und externe Verbindungsleitungen 29, die mit einer der ersten gegenüberliegenden zweiten Kammer 30 verbunden sind.

Auf der zweiten festen Platte 20 ist ein Sechs-Wege-Steuer­ ventil 31 mit Proportionalregelung mit interner Rückstellung angebracht, das auf die Position der Steuerstange zurück­ wirkt.

Das Ventil 31 und die Leitungen 26 und 29 sind Teil eines Hydraulikkreises zum Antrieb der Zylinder 17, die in diesem Zusammenhang mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet sind und in Fig. 10 bei der Vorrichtung 13 dargestellt sind.

Das Ventil 31 ist mit einem auf dem Körper angebrachten Steuerungsventil 33 gekoppelt.

In Fig. 7 ist eine Ansicht des Unterteils des Körpers des Ventils 31 dargestellt, in der die sechs Verbindungskanäle, die den sechs Wegen entsprechen, verdeutlicht sind. Insbeson­ dere sind mit 34 und 35 die Verbindungskanäle mit den ersten Kammern 28 bezeichnet, mit 36 der Kanal zur Verbindung mit den zweiten Kammern 30, mit 37 und 38 die entsprechenden Abflußkanäle (von denen 37 für den Abfluß in einen nicht dargestellten Behälter vorgesehen ist) und mit 39 der Zufuhr­ kanal.

Die Konfiguration des Hydraulikkreises 32 mit dem Steuerven­ til 31 ist derart, daß zur Öffnung der Form 15 kein Hydrau­ likfluid direkt zur Leitung des Kanals 37 und dann zum Abfluß in den Behälter geführt wird (das Ventil 31 besitzt eine interne Rückstellung). Die Bewegungen der Kolben 22 bei der Öffnung erfolgen mit unterschiedlichen Kräften (Drücken) bei den ersten Kammern 28 und den zweiten Kammern 30 entsprechend der Stellung der Stangen 19 darin.

Dies hat eine beträchtliche Öffnungsgeschwindigkeit der Form mit beträchtlich verbessertem Beschleunigungsanstieg im Ver­ gleich zu bekannten Vorrichtungen zur Folge.

Die Werkzeughaltervorrichtung 13 sieht ein System zur Schnellbefestigung der Formen 15 vor, das, angeordnet zwi­ schen der ersten festen Platte 16 und der beweglichen Platte 18, mit diesen verschraubt wird, mittels in ihrem Sitz selbsthaltenden Schrauben 40 für die obere Halbform 15b und durch Durchgangsöffnungen 41 der beweglichen Platte 18 für die feste untere Halbform 15a.

Wie insbesondere in der Fig. 4 gezeigt ist, sind die Schrau­ ben 40, wie oben erwähnt, im Sitz selbsthaltend bzw. unver­ lierbar und besitzen eine Feder 42, so daß, wenn das Gewinde 43 außer Eingriff ist, der nach oben geschobene Schaft nicht nach unten ragt und auf diese Weise ohne Behinderung den Durchgang der Form 15 auf die erste fest Platte 16 während ihrer Montage ermöglicht. Die Blockierung der Form 15 wird gleichzeitig und in einer Ebene durchgeführt.

In Formen für die Herstellung von Produkten aus EVA ist noch eine Nadel 46 zum Schließen und Öffnen des in den Figuren nicht dargestellten Einspritzkanals vorgesehen. Wie wird von einem Hydraulikzylinder 47 betätigt, an dessen Stange 48 sie, am Kopf, befestigt ist.

Der Zylinder 47 ist an der beweglichen Platte 18 befestigt, so daß die Stange 48 durch ein durchgehendes Loch läuft.

Die Befestigung der Nadel 46 an der Stange 48 erfolgt durch Einsetzen der Pilz-Köpfe 49 und 50, wobei sie koaxial in einer Muffe 51 mit gegengleich geformter radialer Vertiefung 52 angeordnet sind.

Die radiale Festhaltung wird durch Backen 53 einer Zange 54 mit zugehöriger Feder 55 erreicht.

Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, sind die Backen 53 im mittleren Bereich der Muffe 51 angeordnet und mit durch Wirkung der Feder 55 geschlossener Zange 54 sind sie so ausgebildet, daß sie die Nadel 46 und Stange 48 im Bereich der Köpfe 49 und 50 umgeben.

Zum Anbringen der Nadel 46 und der Stange 48 ist nicht mehr nötig, als die erstere axial an der zweiten anzuordnen und dann die Muffe 51 nach Öffnen der Zange 54 gegen die Wirkung der Feder 55 einzusetzen.

Die oben beschriebene Werkzeughaltevorrichtung weist noch weitere Elemente auf, die nicht dargestellt oder beschrieben sind, wie Heizvorrichtungen, Isoliermittel der Struktur, Vorrichtungen zum Evakuieren des Innern der Prägungen der Formen.

Es zeigt sich in der Praxis, wie die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die gestellte Aufgabe und die genann­ ten Ziele erreicht.

Sie ist insbesondere geeignet zum anbringen an Rotationsma­ schinen, jedoch auch für jeden Typ von Maschinen zum Spritz­ gießen von Schaumvernetzungspolymermaterialien geeignet und ist in der Lage, die Öffnung mit höherer Geschwindigkeit auszuführen, als die Ausdehnung des Produkts in dieser Phase verläuft.

Der Anstieg der Beschleunigung zur ersten Trennung zwischen den Halbformen und bis zu einem mehr als ausreichenden Öff­ nungsraum ist besser im Vergleich zu den Kniehebelbewegungen, die bisher für diesen Typ von Maschinen verwendet wurden.

Ferner ist zu erwähnen, daß in dieser Vorrichtung die Massen äußerst reduziert sind und dies ist besonders vorteilhaft bei Rotationsmaschinen, in denen die Werkzeugträgervorrichtungen meist satzweise angebracht sind.

Es ist anzumerken, weil es besonders für Rotationsmaschinen wichtig ist, daß die Blockierung und die Befestigung der Formen leicht, schnell und bequem möglich ist.

Schließlich ist zu bemerken, daß die Phase der maximalen Nutzung des Hydraulikfluids (Schnellöffnung) ohne Rückfuhr von Öl zum Ablauf über die Zentralvorrichtung erfolgt, was erhöhte Materialverluste bewirken könnte.

Natürlich kann die Vorrichtung in zweckmäßiger Weise auch auf andere Maschinentypen als Rotationsmaschinen angebracht wer­ den, mit im wesentlichen denselben Vorteilen wie sie zuvor erläutert wurden.

Bei dieser Erfindung sind zahlreiche Modifikationen und Varianten möglich, die alle im Rahmen des Erfindungsgedankens liegen.

Ferner können alle Merkmale durch äquivalente technische Ele­ mente ersetzt werden.

In der Praxis können die verwendeten Materialien, ebenso die Abmessungen, beliebig entsprechend den Anforderungen der vor­ gesehenen Verwendung ausgewählt sein.

Claims (8)

1. Werkzeugträgervorrichtung für Maschinen zum Spritzgießen von Vernetzungsschaumpolymer-Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

• - eine erste feste Platte (16), zum Befestigen einer ersten Halbform (15a), verbunden mit einer Träger­ struktur und dem Körper (21) mindestens zweier hydraulischer Zylinder (17),
• - eine bewegliche Platte (18) zum Befestigen einer zweiten Halbform (15b), verbunden mit den Kolben­ stangen (19) der Zylinder (17),
• - eine zweite feste Platte (20) verbunden mit den Körpern (21) der Zylinder (17) auf der gegenüber­ liegenden Seite der beweglichen Platte (18), und
• - einen Hydraulikkreis zum Antrieb der Zylinder (17) mit einem Sechs-Wege-Steuerventil (31) mit Propor­ tionalregelung und interner Rückstellung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite feste Platte einen Hydrauliksammler für ein Leitungssystem der Kammern bildet, die die Kolben (22) in den hydraulischen Zylindern abgrenzen und worauf das Steuerventil (31) mit Proportionalregelung angebracht ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (31) auf die Position der Steuerstange rückgekoppelt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie vier hydraulische Zylinder (17) umfaßt, die so angeordnet sind, daß die Achsen zu den Scheiteln eines regelmäßigen Vierflächners weisen, wobei die Zylinderköpfe zwischen der ersten und der zweiten festen Platte (20) befestigt sind und die Kolbenstangen (19) an der beweglichen Platte (18).

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Platte (18) mit im Sitz selbsthaltenden bzw. unverlierbar angebrach­ ten Befestigungsschrauben (40) der zugehörigen Halbform (15a) und mit Durchgangslöchern zum Einführen der Befestigungsschrauben der anderen Halbform (15b) verse­ hen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsschrauben (40) der anderen Halbform (15b) im Sitz selbsthaltend bzw. unverlierbar angebracht sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß jede der selbsthaltenden bzw. unverlierbar angebrachten Schrauben (40) eine Feder (42) besitzt, die, wenn das Gewinde außer Eingriff ist, der zurückge­ zogene Schaft nicht nach unten herausragt und auf diese Weise ohne Behinderung den Durchgang des Elementes sowie des Trägers, auf den es während des Montageschrittes befestigt werden muß, ermöglicht.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend eine Schnellbefestigungsvorrichtung für eine Nadel (46) zum Schließen und Öffnen des Einspritzkanales mit Bewegungszylindern, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Befestigungsmuffe (51) zum axialen Festhalten der beiden Pilzköpfe (49, 50) der Nadel (46) und der Kolben­ stange (48) des Zylinders (47) mit einer Vorrichtung mit Zange (54) und Gegenfeder zum radialen Festhalten umfaßt.