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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere für
den Formenbau, welche während eines Arbeitsgangs eine Schließbewegung und
eine darauf folgende Öffnungsbewegung ausführt,
wobei während der Schließbewegung ein erstes,
ggf. fest stehendes Werkzeug, ein zweites Werkzeug und ein drittes
Werkzeug zusammengeführt werden, und wobei sich während
der Öffnungsbewegung zwischen dem ersten Werkzeug und dem
zweiten Werkzeug eine erste Trennebene ausbildet, und sich zwischen
dem zweiten Werkzeug und dem dritten Werkzeug eine zweite Trennebene
ausbildet.
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Vorrichtungen
der eingangs genannten Art sind aus der Praxis bekannt und existieren
in den unterschiedlichsten Ausführungsformen. Dabei kann
es sich bspw. um Werkzeuge zum Formen und/oder Bearbeiten von Blech
handeln. Die genannten Vorrichtungen sind jedoch insbesondere als
Vorrichtungen für den Formenbau bekannt, nämlich
als Spritzgieß- oder Druckgussmaschinen. Solche Vorrichtungen sind
dadurch charakterisiert, dass während der Öffnungsbewegung
der Werkzeuge nicht nur eine, sondern mindestens zwei Trennebenen
zwischen den Werkzeugen ausgebildet werden müssen.
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Mit
anderen Worten ist bei solchen Vorrichtungen gefordert, dass zumindest
zwei von drei Werkzeugen in Bezug auf das erste, ggf. fest stehende
Werkzeug bewegbar ausgestaltet sind, und jedes der beiden Werkzeuge
während der Öffnungsbewegung eine eigene Hubbewegung
ausführt, so dass sich zwischen den drei Werkzeugen zwei
Trennebenen ausbilden. Dies ist bspw. bei einer Spritzgießmaschine
erforderlich, um den Formling aus dem die Form enthaltenden Werkzeug
entfernen zu können. Die Funktionsweise dieser sog. Schließeinheit
von Spritzgießmaschinen ist dem Fachmann aus dem Stand
der Technik bekannt und bedarf deshalb keiner eingehenden Erläuterung.
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Im
Stand der Technik werden zur Bewerkstelligung zusätzlicher
Hubbewegungen eines zwischen zwei benachbarten Werkzeugen positionierten Werkzeugs
verbreitet Klinkenzüge eingesetzt. Schließeinheiten
für Spritzgießmaschinen, welche einen solchen
Klinkenzug aufweisen, sind bspw. aus der
DE 30 03 387 A1 und der
DE 202 13 902 U1 bekannt.
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Der
Firmenprospekt „Info Z 174/..." der Firma HASCO-Normalien
GmbH + Co. KG mit der Bestellnummer 04 02 1 5 22/No. 010457 offenbart
eine gattungsgemäße Vorrichtung, welche mit einem
Klinkenzug ausgerüstet ist. Darin werden zwei unterschiedliche
Ausführungsformen des Klinkenzugs vorgeschlagen, nämlich
sowohl mit als auch ohne eine verzögerte Öffnung
der Werkzeuge.
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Bei
der Vorrichtung gemäß HASCO-Firmenprospekt ist
der Klinkenzug dadurch gebildet, dass am ersten, feststehenden Werkzeug
eine Steuerplatte verschraubt wird. Am zweiten, zu ziehenden Werkzeug
ist ein Rastengehäuse befestigt. Das dritte, öffnende
und schließende Werkzeug ist mit einer Zugleiste versehen.
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Im
geschlossenen Zustand der Vorrichtung greifen im Rastengehäuse
angeordnete Rasten in die Zugleiste ein, so dass sich beim Einleiten
der Öffnungsbewegung das zweite und das dritte Werkzeug gemeinsam
vom ersten Werkzeug weg bewegen. Nach Zurücklegen eines
definierten Hubwegs greifen die Rasten jedoch in Aussparungen der
Steuerplatte ein und werden dadurch von der Zugleiste entkoppelt.
Daraufhin beschreibt das dritte Werkzeug den weiteren Öffnungsweg
alleine, so dass sich zwischen den drei Werkzeugen zwei Trennebenen
ausbilden. So ist ein Formling, bspw. als Ergebnis eines Spritzgießvorgangs,
einfach aus der Form entfernbar.
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Die
aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung mit einem Klinkenzug
weist jedoch sowohl in der Herstellung als auch während
des bestimmungsgemäßen Betriebs einige Nachteile
auf.
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So
ist die bekannte Klinkenzugmechanik zunächst aufwändig
und kostspielig in der Herstellung. Des Weiteren muss der Klinkenzug
fortlaufend gewartet (d. h. abgestimmt, nachjustiert und geschmiert)
werden.
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Ein
besonders schwerwiegender Nachteil der Klinkenzugmechanik besteht
darin, dass bei einer Blockade (bspw. Verkanten) des mittleren Werkzeugs
unweigerlich ein hoher Sachschaden entsteht, da die Zugleiste mit
dem blockierten Werkzeug verrastet ist, so dass trotz der Blockade
eine Kraftbeaufschlagung des mittleren Werkzeugs erfolgt. Dies führt
zum Versagen eines oder mehrer Bauteile der Vorrichtung, die Vorrichtung
benötigt dann eine längere Stillstandszeit für
die notwendige Reparatur.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art anzugeben, bei der bei einfacher Konstruktion
eine zuverlässige, sichere und langlebige Funktion gewährleistet
ist.
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Erfindungsgemäß wird
die voranstehende Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des
Schutzanspruchs 1 gelöst. Danach ist die Vorrichtung der
eingangs genannten Art derart ausgestaltet und weitergebildet, dass
zwischen dem ersten Werkzeug und dem zweiten Werkzeug ein Federelement
wirkt, welches während der Öffnungsbewegung die
Ausbildung der ersten Trennebene bewirkt.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind den nachgeordneten Schutzansprüchen entnehmbar.
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Erfindungsgemäß ist
zunächst erkannt worden, dass mit der Verwendung eines
Federelements deutlich reduzierte Herstellungs- und Betriebskosten verglichen
mit der aus dem Stand der Technik bekannten Klinkenzugmechanik realisierbar
sind. So kann von einer Kostenersparnis in Höhe von ca. 60–70%
gegenüber einem Klinkenzug ausgegangen werden. Des Weiteren
erfordert die erfindungsgemäße Lösung
einen deutlich geringeren Abstimmungsaufwand und praktisch keine
Wartung.
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Die
Langlebigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist gegenüber dem bekannten Stand der Technik ebenfalls
deutlich verbessert, so sind Hubzahlen im siebenstelligen Bereich
problemlos erreichbar.
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In
besonders raffinierter Weise ist das Problem der (teilweisen) Zerstörung
der Vorrichtung bei einer Blockade des mittleren Werkzeugs erfindungsgemäß überwunden
worden. Falls das mittlere bzw. das zweite Werkzeug blockieren sollte,
bleibt dieses während der Öffnungsbewegung einfach
stehen, da es nicht mit dem öffnenden, dritten Werkzeug
verrastet ist. Nach der Behebung der Blockade kann die Produktion
rasch wieder aufgenommen werden. Das Federelement ist dabei nach
wie vor einsatzfähig.
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Folglich
ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere
für den Formenbau, angegeben, bei der bei einfacher Konstruktion
eine zuverlässige, sichere und langlebige Funktion gewährleistet
ist.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung
eine Spritzgieß- oder eine Druckgussmaschine auf. Bei solchen
Maschinen kann der bisher verwendete Klinkenzug in besonders vorteilhafter
Weise durch ein Federelement ersetzt werden, wodurch die bereits
genannten Vorteile erhalten werden.
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Demgemäß kann
das erste Werkzeug eine feste Aufspannplatte und/oder das zweite
Werkzeug eine bewegliche Aufspannplatte und/oder das dritte Werkzeug
eine Stirnplatte oder einen Kolben oder dgl. Kraft übertragendes
Element aufweisen. Es versteht sich von selbst, dass die Nummerierung
der verschiedenen Werkzeuge hierbei nicht verbindlich ist, demgemäß könnte
auch eine Stirnplatte als erstes Werkzeug bezeichnet werden, usw..
Die genannten Werkzeuge bilden die üblichen Hauptkomponenten
der Schließeinheit einer Spritzgießmaschine, welche
dem Fachmann für sich gesehen bekannt ist.
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Die
Erfindung ist dabei nicht beschränkt auf Ausführungsformen,
bei der eines der Werkzeuge (hier die feste Aufspannplatte) ortsfest
angeordnet ist. Vielmehr betrifft die Erfindung sämtliche
Vorrichtungen, bei denen sich drei Werkzeuge während einer Öffnungsbewegung
relativ zueinander verschieben, wobei zwei Trennebenen gebildet
werden. Darüber hinaus kann das dritte Werkzeug praktisch
beliebig ausgestaltet sein, solange es dazu dienen vermag, die beiden
anderen Werkzeuge mit einer Kraft zu beaufschlagen, um letztlich
eine Schließbewegung der Vorrichtung zu bewerkstelligen.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Federelement
an oder in dem ersten Werkzeug angeordnet oder ist durch eine Öffnung
oder Bohrung im ersten Werkzeug geführt. So kann das Federelement
innerhalb der Vorrichtung fest verankert sein und sich durch eine
geeignete Öffnung bis auf die Außenseite des ersten
Werkzeugs erstrecken, wo es mit dem zweiten Werkzeug interagieren
kann. So lassen sich auch Federelemente mit einer größeren Längserstreckung
problemlos verwenden.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist das Federelement
eine Gasdruckfeder und/oder ein federndes Druckstück auf.
Ein federndes Druckstück umfasst zumeist eine zylindrische Buchse,
in die ein Druckstift gegen die Wirkung einer Schraubendruckfeder
eindrückbar ist. Der Druckstift kann dabei Innerhalb der Buchse
in einer Gleitführungsbuchse gelagert sein. Solche federnde
Druckstifte sind aus dem Stand der Technik bekannt, bspw. aus der
DE 36 10 751 A1 .
Federnde Druckstücke sind vergleichsweise kostengünstig
und bieten eine robuste und zuverlässige Technik.
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Im
Hinblick auf eine besonders vorteilhafte Federungscharakteristik
des Federelements ist jedoch die Verwendung einer Gasdruckfeder
bevorzugt. Gasdruckfedern sind in vielfältigen Ausführungsformen
aus dem Stand der Technik bekannt und umfassen zumeist ein Zylinderrohr,
in dem ein Kolben verschiebbar ist. Im Zylinderrohr ist unterhalb des
Kolbens ein Gasvorrat eingeschlossen, welcher durch den Kolben komprimierbar
ist. Auf der anderen Seite des Kolbens ist üblicherweise
eine Kolbenstange angebracht, die sich bis auf die Außenseite
des Zylinderrohrs erstreckt und die abzufedernde Kraft aufnimmt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt, als Druckmedium
Stickstoff zu verwenden. Dieser kann einen Fülldruck von
25 bis 150 bar aufweisen und kann Betriebstemperaturen von 0°C bis
+120°C ermöglichen. Der Einsatz einer Gasdruckfeder
ist darüber hinaus bevorzugt, da hierbei die Größe
der ausgeübten Kraft (im Gegensatz zum Klinkenzug) begrenzt
ist. Dabei kann es sich als vorteilhaft erweisen, eine einstellbare
Gasdruckfeder vorzusehen.
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In
einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Überwachung
und ggf. Aufzeichnung der Werte des Betriebsdrucks der Gasdruckfeder
vorgesehen. Im Gegensatz zum Klinkenzug oder auch zum federnden
Druckstück, welche ohne Vorwarnung versagen können,
kann durch die Überwachung des Innendrucks einer Gasdruckfeder ein
beginnendes Versagen detektiert werden. Wird eine Verschlechterung
der Federungseigenschaften festgestellt, können die benötigten
Ersatzteile bereits besorgt und noch vor einem drohenden Stillstand
der Vorrichtung eingebaut werden. Versagt jedoch ein Klinkenzug,
können weitere Teile der Vorrichtung beschädigt
werden, es tritt jedoch in jedem Fall ein längerer Stillstand
der Vorrichtung ein.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel sind mehrere Federelemente
vorgesehen, die zwischen dem ersten Werkzeug und dem zweiten Werkzeug wirken.
Dadurch wird eine symmetrische Krafteinwirkung auf die Werkzeuge
gefördert, wodurch die Gefahr eines Verkantens verringert
wird. Ggf. kann sogar der Ausfall eines der Federelemente von den
verbleibenden Federelementen kompensiert werden.
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In
einer weiteren Optimierung der vorgenannten Ausführungsform
sind mehrere Gasdruckfedern vorgesehen, welche über eine
gemeinsame Druckleitung verbunden sind. Dadurch ist sichergestellt,
dass jede der Druckfedern die betragsmäßig gleiche
Kraft auf die benachbarten Werkzeuge ausübt. Die Krafteinwirkung
ist dadurch völlig symmetrisch, womit das Verkanten eines
Werkzeugs beinahe ausgeschlossen ist.
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Wie
bereits angedeutet, ist die Verwendung eines Federelements bevorzugt,
dessen Federkraft einstellbar ist. Dadurch lässt sich – im
Gegensatz zum Klinkenzug – eine variable und genau dosierte Krafteinwirkung
auf die verschiedenen Werkzeuge bewerkstelligen. Durch die Einstellmöglichkeit
ist die gesamte Vorrichtung vielseitiger und kann an verschiedene
Arbeitsgänge (bspw. beim Wechsel des herzustellenden Formlings)
eingestellt werden.
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Da
insbesondere beim Spritzgießen hohe Temperaturen erreicht
werden, wird schließlich eine Weiterbildung vorgeschlagen,
bei der das Federelement für einen Dauerbetrieb bei einer
Betriebstemperatur bis ca. 120°C ausgelegt ist. Demzufolge
ist eine entsprechend temperaturbeständige Abdichtung zwischen
Kolben und Zylinderrohr vorzusehen, und es ist ein geeignetes Druckmedium
vorzusehen, bspw. Stickstoff.
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Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden
Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden.
Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits
auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung
zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
In der Zeichnung zeigt die einzige Figur in einer geschnittenen
Seitenansicht einen Teil einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung, nämlich die Schließeinheit einer
Spritzgießmaschine.
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Die
einzige Figur zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht die Schließeinheit
einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, welche hier als Spritzgießmaschine ausgebildet ist.
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In
dieser Darstellung ist die Schließeinheit in geöffnetem
Zustand gezeigt, d. h. nach Beendigung der Öffnungsbewegung
und vor Beginn der Schließbewegung. Ganz allgemein betrachtet
sind von rechts nach links dargestellt ein erstes, fest stehendes
Werkzeug 1, ein zweites Werkzeug 2, welches gegenüber
dem ersten Werkzeug 1 eine Hubbewegung ausführen
kann, und ganz links ein drittes Werkzeug 3, welches die
Schließbewegung der gezeigten Schließeinheit ausführt.
Zwischen dem ersten Werkzeug 1 und dem zweiten Werkzeug 2 ist
eine erste Trennebene I ausgebildet. Darüber hinaus ist zwischen
dem zweiten Werkzeug 2 und dem dritten Werkzeug 3 eine
zweite Trennebene II ausgebildet. Dementsprechend führt
während der Öffnungsbewegung sowohl das zweite
Werkzeug 2 als auch das dritte Werkzeug 3 in Bezug
auf das erste Werkzeug 1 eine Hubbewegung aus, wobei auch
das dritte Werkzeug 3 in Bezug auf das zweite Werkzeug 2 eine Hubbewegung
ausführt. Die Ausbildung einer zusätzlichen Trennebene
ist bspw. erforderlich, um einen hergestellten Formling zuverlässig
aus der Form ausstoßen zu können.
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Da
das gezeigte Ausführungsbeispiel die Schließeinheit
einer Spritzgießmaschine aufweist, ist hier in konkreter
Hinsicht das erste Werkzeug 1 als feste Aufspannplatte 4,
das zweite Werkzeug 2 als bewegliche Aufspannplatte 5 und
das dritte Werkzeug 3 als Stirnplatte 6 ausgebildet.
Die genaue Funktionsweise zur Herstellung von Formlingen, insbesondere
die Technik zum Einbringen eines flüssigen Gusswerkstoffs
in eine Form, spielt bei dieser Erfindung eine untergeordnete Rolle,
ist dem Fachmann darüber hinaus bekannt und wird deshalb
hier nicht eingehend beschrieben.
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In
erfindungsgemäßer Weise ist nun zwischen dem ersten
Werkzeug 1 und dem zweiten Werkzeug 2 ein Federelement 7 angeordnet,
welches zwischen den beiden Werkzeugen 1, 2 wirkt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Federelement 7 als Gasdruckfeder 8 ausgestaltet.
Während der durch das dritte Werkzeug 3 vorgegebenen Öffnungsbewegung
beabstandet sich das zweite Werkzeug 2 aufgrund der vom
Federelement 7 ausgeübten Kraft automatisch vom
ersten Werkzeug 1, wobei ein vorher definierter bzw. einstellbarer
Hubweg zurücklegbar ist. Daher ist die Hubbewegung des
zweiten Werkzeugs 2 lediglich mittelbar an die Hubbewegung
des dritten Werkzeugs 3 gekoppelt, es ist insbesondere
keine Verrastung des zweiten Werkzeugs 2 mit dem dritten
Werkzeug 3 vorgesehen.
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Die
Gasdruckfeder 8 ist in einer im ersten Werkzeug 1 ausgebildeten
Bohrung 9 angeordnet, wobei die Kolbenstange durch die
Bohrung 9 hindurch auf die Außenseite des ersten
Werkzeugs 1 geführt ist.
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Über
die Fläche des ersten Werkzeugs 1 bzw. über
dessen Umfang verteilt können mehrere Federelemente 7 angeordnet
sein. Dadurch ist eine symmetrische Kraftbeaufschlagung des zweiten Werkzeugs 2 erreichbar,
wodurch sich die Gefahr eines Verkantens vermindert.
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Im
Verlauf der Schließbewegung fährt das dritte Werkzeug 3 nach
rechts, wo es zunächst auf das zweite Werkzeug 2 trifft.
Danach bewegen sich das dritte Werkzeug 3 und das zweite
Werkzeug 2 gemeinsam auf das erste Werkzeug 1 zu,
wobei die Federkraft des Federelements 7 überwunden
werden muss. Nach Erreichen der Endlage liegen alle Werkzeuge 1, 2, 3 aneinander,
der Gießvorgang kann stattfinden. Das Federelement 7 ist
in dieser Position gespannt, so dass es beim Entfernen des dritten Werkzeugs 3 während
bei der darauf folgenden Öffnungsbewegung das zweite Werkzeug 2 verschieben kann.
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Hinsichtlich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen
Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Schutzansprüche
verwiesen.
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Schließlich
sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend
beschriebene Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung
der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel
einschränkt.
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- I
- erste
Trennebene
- II
- zweite
Trennebene
- 1
- erstes
Werkzeug
- 2
- zweites
Werkzeug
- 3
- drittes
Werkzeug
- 4
- feste
Aufspannplatte
- 5
- bewegliche
Aufspannplatte
- 6
- Stirnplatte
- 7
- Federelement
- 8
- Gasdruckfeder
- 9
- Bohrung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3003387
A1 [0004]
- - DE 20213902 U1 [0004]
- - DE 3610751 A1 [0022]