DE19824464A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Weg- und/oder Kraftübertragung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Weg- und/oder KraftübertragungInfo
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Abstract
Beschrieben ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Weg- und/oder Kraftübertragung, bei dem durch geeignete Mittel Druck auf ein in einem Hohlraum enthaltenen Druckübertragungsmedium ausgeübt wird, welcher vom Druckübertragungsmedium auf Mittel zur Umwandlung des Druckes in eine Weg- und/oder Kraftkomponente übertragen wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß als Druckübertragungsmedium Festkörper eingesetzt werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Weg- und/oder Kraftübertragung nach dem Oberbegriff der
unabhängigen Patentansprüche.
In allen Bereichen des Maschinenbaus besteht die
Notwendigkeit der Weg- und/oder Kraftübertragung von einem
kraftausübenden Mittel auf ein kraftaufnehmenden Mittel. Dies
geschieht z. B. mittels hydraulischen oder pneumatischen
Mitteln, bei denen ein Weg und/oder eine Kraft über eine
Kolben/Zylindereinheit und ein geeignetes Druckmedium
übertragen werden. Auch Stellglieder oder Kurbeltriebe werden
zur Weg- und/oder Kraftübertragung eingesetzt.
Bei hydraulischen oder pneumatischen Systemen besteht jedoch
der Nachteil, daß aufgrund der hohen Arbeitsdrücke eine
hervorragende Abdichtung der das Druckübertragungsmedium
aufnehmenden Systemkomponenten gewährleistet sein muß. In
Bereichen, wo es auf größtmögliche Reinheit ankommt, z. B. im
Lebensmittelbereich, können hydraulische Systeme nur unter
hohen Sicherheitsvorkehrungen eingesetzt werden.
Ferner gibt es Anwendungen, z. B. im Formenbau oder in der
Kunststoffverarbeitung, bei denen mit sehr hohen Temperaturen
gearbeitet wird, welche an das verwendete Druckmedium hohe
Anforderungen an die Temperaturfestigkeit stellen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Weg- und/oder
Kraftübertragung vorzuschlagen, welches die oben genannten
Probleme bezüglich Dichtigkeit und Temperaturfestigkeit
vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der
unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Die Erfindung beruht auf den Einsatz von Festkörpern als
Druckübertragungsmedium, welche entweder aus Keramik, Quarz
oder Stahlkugeln bestehen.
Es hat sich herausgestellt, daß geeignete Festkörper
bestimmter Größe sich wie flüssige Druckübertragungsmedien
verhalten und demnach als Ersatz für flüssige oder gasförmige
Druckübertragungsmedien geeignet sind. Je nach Grösse des
Drucksystems können die Festkörper einen Durchmesser im
Bereich von Millimetern bis Zentimetern aufweisen. Der
Durchmesser kann jedoch auch kleiner als einen Millimeter
sein.
Der Druckaufbau im Druckmedium kann in bekannter Weise über
Hydraulikzylinder oder von Hand z. B. mittels einer Spindel,
Druckschraube oder Elektrospindel oder auch durch
Elektromagnetzylinder erfolgen.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß keine
Abdichtungsprobleme bei den das Druckmedium führenden
Elementen mehr bestehen, ja sogar keinerlei zusätzliche
Dichtmittel mehr notwendig sind, da die Abmessung der als
Druckübertragungsmedium eingesetzten Festkörper wesentlich
größer ist als das Spiel bzw. die Toleranzen der beweglichen
Teile der Weg- und/oder Kraftübertragungsanordnung.
Zur Erleichterung der Montage und Funktion der Festkörper
können die einzelnen Kugeln des Paketes mit Ferrit-Magneten,
Elektromagneten vormagnetisiert sein, bzw. selbst magnetisch
ausgebildet sein.
Mittels Federkraft, Magneten oder Hydraulik kann das
Druckmedium unter eine gewisse Vorspannung gesetzt werden.
Es ist notwendig, daß das Ausgleichsvolumen bzw. der Hohlraum
zur Aufnahme der Kugeln gehärtete Oberflächen aufweist, da
ansonsten ein erheblicher Verschleiß der Oberflächen die
Folge wäre. Ein Schmieren der Kugeln mit einem geeigneten
Gleitmittel fördert die Funktion und das Gleitverhalten.
Wesentlicher Vorteil des Einsatzes von Festkörpern als
Druckübertragungsmedium ist, daß diese hoch wärmefest sind,
und keine Dichtprobleme auftreten, wie sie bspw. beim Einsatz
von Hydraulikkomponenten entstehen.
Bei Spritzgußwerkzeugen kann das Festkörper-
Druckübertragungsmedium als Spann- und Ausgleichspaket
arbeiten. Das zu umspritzende Objekt wird von Hand oder einem
Robotersystem in die Spritzgußform eingelegt, bzw. das
Extrudat in die Vulkanisationsform eingeschoben. In bekannter
Weise werden die Formhälfen geschlossen und mit Hochdruck
beaufschlagt. Diese Formschließkraft wirkt zunächst auf die
äußere Trennebene jedoch noch nicht auf das zu spannende
Werkstück.
Der Klemmvorgang und Toleranzausgleich für das zu
umspritzende Werkstück erfolgt über einen Rahmen oder über
Presstifte, die den gleichmäßigen speziellen Druck des
Festkörper-Druckübertragungsmediums übertragen. Nach
Erreichen bzw. Überprüfen des Innendrucks im Ausgleichspaket
erfolgt die Einspritzfreigabe eventuell mit optischer oder
akustischer Anzeige. Die Entlastung des Werkstückes nach dem
Spritz- und Kühlvorgang bzw. nach der Vulkanisation erfolgt
in umgekehrter Reihenfolge; zuerst die Entlastung im
Ausgleichspaket, dann Öffnen der Schließeinheit und die
Teileentformung. Dadurch können auch Werkstücke mit großen
Toleranzen problemlos gespannt und gefertigt werden. Bei
Werkstücken aus empfindlichen Materialien wie z. B. Glas oder
Keramik wird ein Bruch (Ausschuß) beim Klemmvorgang sicher
verhindert. Ferner ist ein gratarmes Herstellen von
Dichtungen mit Verzug im Trennbereich möglich. Die
Spritzwerkzeuge können ohne teuere Dicht- bzw. Schneidkanten
gefertigt werden.
Der Verschleiß des Spritzwerkzeuges wird erheblich reduziert.
Insbesondere bei Aludruckguß ist der Werkzeugverschleiß enorm
groß und kann nach Fertigung von 30.000 Teilen bis zu 1 mm
betragen. Die Ausgleichspackungen gleichen solche Toleranzen
aus und stellen sie automatisch nach. Weiterer Vorteil ist,
daß erfindungsgemäss eine sichere Klemmung von Werkstücken
aus Duro- und Thermoplast, welche große Schwundmaße
aufweisen, möglich ist.
Der Einsatz erfindungsgemässer Druckübertragungsmedien
ermöglicht ein gleichmäßiges Spannen oder Klemmen von
vorgeformten Einlegeteilen, wie z. B. Weichteilen aus Gummi,
Elastomeren, etc.
Ebenso können alle Arten von Spannsystemen mit dem
erfindungsgemäßen Druckmedium betrieben werden. Es sind nur
unwesentliche Änderungen notwendig, um ein vorhandenes
hydraulisch arbeitendes System auf den Betrieb mit einem
Festkörper-Druckübertragungsmedium umzurüsten.
Am Beispiel von Spritzgußwerkzeugen werden nachfolgend
mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme
auf mehreren Zeichnungsfiguren näher erläutert. Dabei gehen
aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere Merkmale
der Erfindung hervor. Es zeigen:
Fig. 1 ein Spritzgußwerkzeug zum Anspritzen einer Dichtung
an ein Werkstück;
Fig. 2 ein Spritzgußwerkzeug zum Umspritzen einer Glas
scheibe;
Fig. 3 eine Variante des Spritzgußwerkzeuges gemäß Fig. 2;
Fig. 4 den Einsatz von Druckübertragungsmedien in einem
Etagenwerkzeug mit Druckerzeugung im Ausgleichspaket
durch Vorspannzylinder;
Fig. 5 den Einsatz von Druckübertragungsmedien in einem
Etagenwerkzeug mit Druckerzeugung im Ausgleichspaket
durch Hydraulikzylinder;
Fig. 6 Einsatz von Druckübertragungsmedien für die
Druckausübung direkt auf die Trennebene zwischen den
Formteilen.
Fig. 1 zeigt ein Spritzgußwerkzeug bestehend aus jeweils
einer Spannplatte 9, 10, an welche sich jeweils eine
Trägerplatte 11, 14 anschließt. Die Trägerplatte 11 enthält
dabei die Verteilereinheit die über den Einspritzkanal 12 mit
Spritzmasse versorgt wird. In der auswerfseitigen Formplatte
13 ist ein Druckgußteil 1 aufgenommen, an das eine Dichtung 2
aufgespritzt wird. Die geschlossenen Formhälften bilden eine
Trennebene 15. Zwischen der Trägerplatte 14 und der
Formplatte 13 ist ein Hohlraum vorgesehen in welchem ein
Druckübertragungsmedium 3 als Ausgleichspaket angeordnet ist,
welches aus einer Vielzahl von kugelförmigen Festkörpern,
vorzugsweise Stahlkugeln, besteht. Mittels einer
Hydraulikeinheit 6 kann auf dieses Druckübertragungsmedium 3
Druck ausgeübt werden. Der Innendruck des
Druckübertragungsmediums 3 wird durch eine Druck-
Meßeinrichtung 7 überwacht. Unterhalb des
Druckübertragungsmediums 3 befindet sich ein gehärtetes
Stahlblech 8, um die Oberfläche der Trägerplatte 14 gegen die
Stahlkugeln des Druckübertragungsmediums 3 zu schützen. Der
auf das Druckübertragungsmedium 3 ausgeübte Druck überträgt
sich auf mehrere Presstifte 5 und auf den Einsatz 4, die das
Gußteil 1 klemmen, unabhängig von Toleranzabweichungen oder
Verschleißerscheinungen des Druckwerkzeugs im Bereich der
Trennebene 15. Der Druck der Presstifte 5 wirkt dabei in
Pfeilrichtung 16.
Beispiel 2 stellt das Umspritzen einer Glasscheibe 18 dar.
Die Vorspannung auf das Druckübertragungsmedium 21 erfolgt
über eine Auswerfeinheit 19 und über Presstifte 20. Das
Druckübertragungsmedium 21 überträgt den Druck auf einen
umlaufenden Rahmen 22 und ermöglicht es so, das Werkstück im
Bereich seiner Kanten, dort wo der Spritzling 17 angespritzt
wird, optimal zu klemmen. Durch den Druck des
Druckübertragungsmediums entsteht zum Einen eine Dichtzone 23
zwischen Rahmen 22 und Glasscheibe 18 bzw. Trägerplatte 11
und Glasscheibe 18 und weiterhin eine Dichtzone 24 zwischen
Rahmen 22 und Trägerplatte 11 im Bereich der Trennebene 15.
Fig. 3 zeigt eine Variante zum Ausführungsbeispiel in Fig.
2. Es ist ein Formeinsatz 25 vorgesehen, welcher der
erforderlichen Kontur des Spritzlings 26 angepaßt ist. Das
Druckübertragungsmedium 27 wirkt dabei auf eine flexible Wand
und diese wiederum wirkt auf die Trennebene 15 und bildet
eine Dichtzone 33. Das Druckübertragungsmedium 27 wird
mittels einer Hydraulikeinheit 31 mit Druck beaufschlagt. In
der Trägerplatte 11 ist ein weiteres Druckübertragungsmedium
28 angeordnet, das über einen Einsatz 29 Druck auf die zu
umspritzende Glasscheibe 18 ausübt. Die Vorspannung dieses
Druckübertragungsmediums erfolgt über eine Hydraulikeinheit
30. Hier entsteht eine Dichtzone 32 zwischen Einsatz 29 und
Glasscheibe 18, die ein Austreten der Spritzmasse verhindert.
Fig. 4 zeigt den Einsatz von Druckübertragungsmedien in
einem Etagenwerkzeug. Das Werkzeug umfaßt zwei Spannplatten
35, 36 welche zwischen sich eine Trägerplatte 34 mit
Verteilereinheit aufnehmen. Jedes Werkzeug besitzt eine
weitere Spannplatte 38 an der sich eine Formplatte 37
anschließt. In der Spannplatte 38 bzw. zwischen Spannplatte
38 und Formplatte 37 ist das Druckübertragungsmedium 39
angeordnet. Das zu umspritzende Werkstück 45 wird mittels
eines Einsatzes 43 gehalten, welcher über Presstifte 42 mit
Druck beaufschlagt wird, wobei die Presstifte 42 wiederum
durch das Druckübertragungsmedium 39 mit Druck beaufschlagt
werden. Die Vorspannung im Druckübertragungsmedium 39
geschieht durch einen Vorspannzylinder 40 mit einem
Federpaket 41. Die Höhe der Vorspannung kann z. B. per Hand
durch eine Einstellschraube eingestellt werden.
Fig. 5 zeigt eine Variante zum Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 4. Es ist hier ebenfalls ein Etagenwerkzeug gezeigt,
wobei der Druck auf das Druckübertragungsmedium 39 durch eine
Hydraulikeinheit 46 und einen Presstift 47 erzeugt wird.
Fig. 6 zeigt im Beispiel die Herstellung eines Spritzlings
in einem Spritzgußwerkzeug mit einer Trägerplatte 48 und
einer Formplatte 54. Die Form des Spritzlings wird durch den
Formhohlraum 52 gebildet durch die Kontureinsätze 49, 50 und
51 vorgegeben. Die Einspritzeinheit 53 befindet sich in der
Trägerplatte 54. Das Druckübertragungsmedium 58 ist in dem
Kontureinsatz 49 angeordnet und wird von außen mit einer
Kraft F mit Druck beaufschlagt. Dieser Druck wirkt auf eine
flexible Wand, welche Druck auf die Trennebene 15 ausübt, so
daß sich eine Dichtzone 55 ergibt. Ferner wird Druck auf den
Kontureinsatz 50 ausgeübt, so daß sich eine weitere Dichtzone
56 bildet. Es kann ein weiteres Druckübertragungsmedium
(nicht gezeigt) vorgesehen sein, welches über einen Presstift
57 auf den Kontureinsatz 51 Druck ausübt. Dieser wiederum übt
Druck auf die Trägerplatte 54 aus, so daß sich eine dritte
Dichtzone 59 bildet.
Weitere Anwendung der Erfindung sind auch in der
Mehrkomponenten-Technik möglich oder im gesamten Werkzeugbau
bei Schieberbewegungen. Die Ausgleichspakete stellen eine
gute und sichere Möglichkeit dar, um Toleranzproblemen im
Werkzeug- und Formenbau begegnen zu können.
1
Werkstück
2
Spritzling (Dichtung)
3
Druckübertragungsmedium
4
Einsatz
5
Presstift
6
Hydraulikeinheit
7
Druckmeßeinrichtung
8
Einlage (Stahl/Keramik)
9
Spannplatte
10
Spannplatte
11
Trägerplatte
12
Einspritzkanal
13
Formplatte
14
Trägerplatte
15
Trennebene
16
Pfeilrichtung
17
Spritzling
18
Werkstück
19
Auswerfereinheit
20
Presstift
21
Druckübertragungsmedium
22
Rahmen
23
Dichtzone
24
Dichtzone
25
Formeinsatz
26
Spritzling
27
Druckübertragungsmedium
28
Druckübertragungsmedium
29
Einsatz
30
Hydraulikeinheit
31
Hydraulikeinheit
32
Dichtzone
33
Dichtzone
34
Trägerplatte
35
Spannplatte
36
Spannplatte
37
Formplatte
38
Spannplatte
39
Druckübertragungsmedium
40
Vorspannzylinder
41
Federpaket
42
Presstift
43
Einsatz
44
Spritzling
45
Werkstück
46
Hydraulikeinheit
47
Presstift
48
Formplatte
49
Kontureinsatz
50
Kontureinsatz
51
Kontureinsatz
52
Formhohlraum
53
Einspritzdüse
54
Trägerplatte
55
Dichtzone
56
Dichtzone
57
Presstift
58
Druckübertragungsmedium
59
Dichtzone
Claims (20)
1. Verfahren zur Weg- und/oder Kraftübertragung, bei dem
durch geeignete Mittel Druck auf ein in einem Hohlraum
enthaltenes Druckübertragungsmedium ausgeübt wird,
welcher vom Druckübertragungsmedium auf Mittel zur
Umwandlung des Druckes in eine Weg- und/oder
Kraftkomponente übertragen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß als Druckübertragungsmedium Festkörper eingesetzt
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
kugelförmige Festkörper eingesetzt werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druckaufbau im
Druckübertragungsmedium mittels einer Hydraulikeinheit
erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druckaufbau im
Druckübertragungsmedium von Hand mittels eines
Spindeltriebs, einer Druckschraube oder dergleichen
erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsmedium mittels
eines Federpakets, mittels Magneten oder hydraulischen
Komponenten unter Vorspannung gesetzt wird.
6. Vorrichtung zur Weg- und/oder Kraftübertragung,
gekennzeichnet durch:
- 1. einen Hohlraum mit einem darin enthaltenen Druckübertragungsmedium (3; 21; 39);
- 2. Mittel (6; 30; 40, 41) zur Ausübung von Druck auf das Druckübertragungsmedium (3; 21; 39); und
- 3. Mittel (5; 4; 22) zur Umwandlung des vom Druckübertragungsmedium ausgeübten Drucks in eine Weg und/oder Kraftkomponente.
7. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Druckübertragungsmedium (3; 21; 39) aus kugelförmigen
Festkörpern besteht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Festkörper aus
Stahl, Keramik oder Glas bestehen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Festkörper
magnetisiert sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß kugelförmigen Festkörper durch ein
Gleitmittel geschmiert sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ausübung von Druck auf
das Druckübertragungsmedium (3; 21; 39) aus mindestens
einer Hydraulikeinheit (6) bestehen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ausübung von Druck auf
das Druckübertragungsmedium aus mindestens einem
Spindeltrieb oder einer Druckschraube oder dergleichen
besteht.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ausübung von Druck auf
das Druckübertragungsmedium aus mindestens einem
Federpaket (41), Magnet oder einer hydraulischen
Komponenten besteht, welche das Druckübertragungsmedium
unter konstante Vorspannung setzen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Druckmeßeinrichtung für die
Drucküberwachung im Druckübertragungsmedium (3; 21; 39)
vorhanden ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die das Druckübertragungsmedium (3;
21; 39) umgebenden Oberflächen des Hohlraums gehärtete
Oberflächen sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß sie Teil eines Spritzgußwerkzeuges
ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
das Spritzgußwerkzeug mindestens zwei Formeinsätze (4,
13) umfaßt, die durch eine von außen wirkende Kraft
geschlossen werden können, daß im Spritzgußwerkzeug oder
Teilen davon mindestens ein besagter Hohlraum angeordnet
ist, in welchem das Druckübertragungsmedium (3; 21; 39)
angeordnet ist, wobei der Druck über das
Druckübertragungsmedium (3; 21; 39) direkt oder indirekt
auf die Kontur oder Trennung der Formeinsätze (4, 13)
oder ein Werkstück (1) übertragen wird.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsmedium (3; 21;
39) auf mindestens einen Presstift (5; 20; 47) wirkt,
welcher direkt oder über einen Einsatz (4) auf ein
Werkstück (1) Druck ausübt.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsmedium (3; 21;
39) direkt aus einen ein Werkstück (18) klemmenden Rahmen
(29) wirkt.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsmedium (3; 21;
39) direkt auf die Trennebene (15) zwischen den
Formeinsätzen/Kontureinsätzen (49-51, 54) wirkt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998124464 DE19824464A1 (de) | 1998-05-30 | 1998-05-30 | Verfahren und Vorrichtung zur Weg- und/oder Kraftübertragung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998124464 DE19824464A1 (de) | 1998-05-30 | 1998-05-30 | Verfahren und Vorrichtung zur Weg- und/oder Kraftübertragung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19824464A1 true DE19824464A1 (de) | 1999-12-02 |
Family
ID=7869571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998124464 Withdrawn DE19824464A1 (de) | 1998-05-30 | 1998-05-30 | Verfahren und Vorrichtung zur Weg- und/oder Kraftübertragung |
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