DE2111461A1

DE2111461A1 - Schleudergussmaschine

Info

Publication number: DE2111461A1
Application number: DE19712111461
Authority: DE
Inventors: Guillaud Michel Pierre Cyrille
Original assignee: CONSTRUCTION DE MATERIEL ELECT
Current assignee: CONSTRUCTION DE MATERIEL ELECT
Priority date: 1970-03-10
Filing date: 1971-03-10
Publication date: 1971-11-04
Also published as: GB1294068A; DE2111461B2; FR2082317A5; DE2111461C3

Description

Patentanwälte

Dr. O. Loesenbeck

Dipl.-Ing- Sfracke -> 1 ι ι / r- ι

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Uipl.-!ng. Loesenoeck

48 Bielefeld, Httforder Siraije 17

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ο Giileuder Äußmas diine

Die jürfindun^; betrifft eine ochleudergußaiaschine, insbesondere, v/enn auch, nicht ausschließlich, "zur dchleudergußverarbeitung von kunststoffen.

x^" eben den üblichen Kunst stoff verarbeitungsverfahren, wie beispielsv/eise dem opritzguß, existiert seit einigen Jahren der (Schleuderguß. Bei diesem wird das zu vergießende Material in eine dichte i'Orin gebracht, die um zwei zueinander senkrechte "Achsen drehen icann und die xtittel aufweist, um das darin befindliche tiaterial auf seine Schmelztemperatur zu bringen und/oder das Haterial auf einer bestimmten '-Temperatur zu halten;

Dieses »ichleudergußvex'fahren ist insbesondere bei der Verwirklichung kleiner Stückzahlen von j?ormstücken beliebiger x'orm interessant, aber auch bei der Verwirklichung von 'Teilen mit großen Abmessungen, wie Speicherbehälter mit einem Fassungsvermögen von mehreren 1000 Litern wirtschaftlich sinnvoll, da,die erforderlichen Gußformkosten wesentlich niedriger liegen als bei den j'ormen für die anderen Vergußverfahren.

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Der Anwendungsbereich dieses üchleudergußverfahrens ist jedoch bislang durch die erforderlichen Heizeinrichtungen begrenzt. Abgesehen von der Aufheizung durch Warmluft oder die Infrarotceheizung, die den wesentlichen Nachteil haben, nicht für alle Wandungsbereiche der Gußform, eine einheitliche Temperatur zu schaffen, wird" zur Zeit die Beheizung durch einen rieizöl-Kreislauf durchgeführt, Dieses bedingt, daß die G-ußform doppelwandig ist, was ihren Preis beträchtlich erhöht. Darüber hinaus ist es zum Ausformen der hergestellten Gegenstände unerläßlich, den in die Gußform einmündenden ölkreislauf abzuschalten, so daß die ITebenzeiten zwischen dem Jinde eines Vergußvorganges und dem Beginn des nächsten Vergußvorganges beträchtlich groß sind.

Darüber hinaus muß im Sinne einer rentablen Verfahrensdurchführung die Gußform schnell auf die Schmelztemperatur des darin befindlichen Hateriales gebracht werden, worauf ebenso schnell eine i-tückkühlung für die Ausformung der hergestellten Gegenstände zu erfolgen hat. Dieses erfordert die Anschaffung einer kompletten und kostspieligen Hydraulikinstallation zum schnellen Aufheizen und Abkühlen einer großen ölmenge. Perner ist hier darauf zu verweisen,· daß das eingesetzte Eeizmedium ül ganz bestimmte Eigenschaften haben muß und insbesondere ohne wesentliche Veränderungen plötzliche kräftige Temperaturerhöhungen ertragen muß und darüber hinaus bei der Umgebungstemperatur flüssig bleiben muß. Die hier bislang eingesetzten öle halten in diesem Sinne nicht mehr als 290° C aus, was für das Schleudervergießen von Gegenständen geringer Dicke ausreicht, i'ür die Herstellung von Stücken großer Abmessungen und/oder beträchtlicher Dicke langt dieses jedoch nicht mehr aus. Somit ist der Anwendungsbereich dieses an sich sehr vorteilhaften Verfahrens eingeschränkt. Der vorliegemfen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schleudergußmaschine zu schaffen, die die oben aufgeführten Nachteile beseitigt.

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Ausgehend von einer Haschine mit einem um eine erste 'Iransversalachse rotierend antreibbaren Rahmengestell, das Antriebsmittel für die Rotation einer entfernbar angeordneten Gußform oder Aufnahmebehälters um eine zweite Achse aufweist, die senkrecht und koplanar zur ersten Achse liegt, besteht die erfindungsgemäße Lösung; darin, daß die G-ußform bzw.' der Aufnahmebehälter aus einem Haterial geringer Dicke und durch Induktion aufheizbar besteht, während die zugeordneten Heizmittel aus einer Induktionsspule bestehen, die mit einer V/echselstromquelle niedriger frequenz verbunden ist, die an dem Rahmengestell befestigt ist und die aus dicht nebeneinanderliegenden Leiterwindungen besteht, die um eine orthogonal zu den beiden Drehachsen der G-ußform liegende Achse gewickelt sind, so daß sie eine Schalung homotlietischer Form zu der der G-ußform bilden, die durch zwei Ebenen begrenzt ist, die parallel zur Ebene liegen, in der die Drehachsen der Gußform liegen, so daß die G-ußform, die dicht bei, aber berührungslos zur Innenfläche der »Spule liegt, leicht in diese eingebracht oder aus dieser entfernt werden kann, wobei trotzdem sehr schnell eine für die gesamte Wandung -der Gußform homogene üemperatur zur (Schmelzung des Hateriales aufgebracht werden kann.

Darüber hinaus ist die G-ußform gegenüber den vorbekannten doppelwandigen G-ußformen sehr einfach und preiswert herzustellen, so daß die Herstellung auch von dem Gußformbenutzer selbst durchgeführt werden kann und dieser nicht mehr auf den Maschinenhersteller, der bislang auch die doppelwandig en komplizierten Gußformen her-· stellt-, angewiesen ist. Darüber hinaus ist die Anbringung und Entfernung der Gußform in den Rahmen sehr einfach ohne lange und umständliche Hanipulationen durchführbar.

Zeigt die Gußform gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes zwei einander gegenüberliegende, koaxiale Achszapfen, von denen einer zur Ankupplung an den Drehantrieb "bestimmt ist, während der andere in einem Lager angeordnet ist, sind die Leiterwindungen der Induktionsspule alle auf ein und derselben, Seite dieser beiden Achszapfen angeordnet. Diese Anbrd-

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nung liat äen Vorteil, daß eine Leiterkonzentrierung in dem Lagebereich der Achszapfen stattfindet und eine besonders wirksame Beheizung vorhanden ist, die die thermischen Verluste infolge der Wärmeleitfähigkeit der Achszai)fen kompensiert.

G-emäß einer weiteren'bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Abkühlung der Gußform durch das Versprü/Shen eines Luft-i'lüssigkeitsgemisches. Zu diesem Zweck ist die Heizspule aus lurpferrohren aufgebaut, die das Kühlmedium leiten und die auf der der G-ußförn zugewandten Seite mit Austrittsbohrungen versehen sind.

Diese Anordnung gewährleistet eine sehr gute Verteilung des mediums, wobei somit die Heizeinrichtung zugleich zur Kühlung eingesetzt werden kann. Nach einem Abkühlzyklus und vor beginn des nächsten lieizzyklusses für ein neues Werkstück kann man dabei, vorteilhafterweise die opule unter sehr niedrige Spannung setzen, um sie so zu. erwärmen, daß jegliche Jilüssigkeitsreste, aie sich noch in den Spulenwindungen in Form der ivupferrohre befinden, beseitigt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des .brfindungsgegenstandes ergeben sich aus den.Unteransprüchen.

Bevorzugte üusführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

I¹Ig. 1 eine schems-tisierte perspektivische Darstellung einer Kaschine-gemäß der Erfindung,

I¹Ig. 2 eine schematisierte, diagramm artige Darstellung der Lage und des Umrisses der Induktionsspule der Maschine nach i'ig. 1, . :

i'ig. 3 eine Seitenansicht mit teilweiser ochnittdarstellung der Induktionsspule und der ü-ußform der Maschine nach -fl'ig. 1,

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i'ig. 4 eine. Drauf sieht auf die Gußform und die Induktionsspule der" lüaschine nach. i'ig. 1 in vergrößertem Maßstab,

i'ig. 5 eine '.ieilschiiittdarstellung gemäß Schnittlinie 5-5

Die Kasöhine weist ein xiahmengestell 2 auf, das an zwei horizontalen Wellenenden Ja und Jh befestigt ist, die in einer gemeinsamen Drehachse X - X liegen. Wie insbesondere aus i'ig. 1 ersichtlich, wird das Ende der Welle 3a von einem Lager 4- abgestützt, das von einem Stützbock 5 getragen wird, während das Ende der Welle yo von einem Lager 6 getragen wird, das sich auf einem dtützbock 7 befindet. Die Welle 3b ist über das Lager 6 hinaus verlängert und steht mit einem Elektromotor 8 in Verbindung, der sie in beiden Drehrichtungen gemäß der Pfeile 9 cLsp J?ig. 1 antreiben kann.

Das iiahmengestell ist an seinem einen Ende mit einem Lager 10 versehen, wobei diese Lagerstelle mehrteilig ausgebildet ist und schnell in eine Offenstellung geschwenkt werden kann. In dem · Lager 10 ist ein Achszapfen 12, der sich an einem Ende der Gußform 13 befindet, angeordnet. Die Gußform trägt an ihrem anderen Ende einen weiteren Achszapfen 14, der an seinem freien Ende mit einer ochriellkuppeleinrichtung zur Verbindung mit dem Abtriebszapfen 15 eines Elektromotors 16 verbunden ist, dessen Gehäuse mit dem Kahmengesteil 2 fest verbunden ist. Mit dem Elektromotor 16 kann die Gußform I3 in beiden Dreinrichtungen gemäß der Pfeile 7 um eine Achse ΐ - X¹ angetrieben werden, die senkrecht zu der vorgenannten Achse λ. - X¹ liegt. . ■ ' -

Die Aufreizung des in der Gußform befindlichen iiateriales geschieht durch eine Induktionsspule 18, die an dem x-iahmengestell 2 befestigt ist und deren Innenfläche in die unmittelbare S'ähe eines i'eiles der Wandung der Gußform geführt ist, ohne mit ihr in Berührung zu steven. Diese Induktionsspule 18 besteht aus elektrischen Leitern, die in dichten Windungen um eine Achse 'δ - 'Δ* ge-

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wickelt sind, die orthogonal zu den vorgenannten Achsen X .- X¹ und X- X¹ liegt, wie in i'ig. 2 illustriert. Die Wicklung dieser Leiter ist derart ausgeführt, daß sie eine Schalung bilden, die eine Form homothetisch zu der der Gußform hat und die durch zwei ebenen P1 und-P2 begrenzt ist, die sowohl untereinander parallel sind, wie auch parallel zu der Ebene, in der die Achsen X - X¹ una Y - X' liegen. Darüber hinaus ist diese von der Induktionsspule gebildete Schalung in dem Rahmengestell 2 derart angeordnet, daß ihre Di ame tr al ebene P1 mit der Ebene zusammenfällt;, die die' Achsen Σ - A¹ und X - X¹ beinhaltet, Sie verlängert sich leicht über diese Ebene hinaus.

P Hie insbesondere die Anschauung der ifig. 3 und A- zeigt, ermöglicht diese Ausgestaltung der Induktionsspule 18 as in sehr einfacher Weise, die Gußform 13 so in das Rahmengestell 2 einzubringen und -daraus zu entfernen, so daß infolge der hiermit verbundenen "Verringerung der ITebenzeiten die Gesamtleistung der Haschine beträchtlich erhöht ist.

Die Induktionsspule 18 ist mit einer Stromquelle niedriger frequenz und insbesondere einer Wechselstromquelle verbunden, die, wenn der Speisekreis geschlossen ist, je eine Wechselspannung mit einer Frequenz in der Größenordnung von 15Ο &z auferlegt. Obwohl" die Spule nicht vollständig geschlossen ist, erhält man eine äuserst homogene Beheizung der Gußform I3 und demzufolge auch des P darin befindlichen Hateriales, da ja die Gußfcro. im Inneren der Spule 18 rotiert.

Darüber hinaus ist die GuTorm I3 aus einem Material hergestellt, das sich unter der Wirkung des induzierten liiederfrecuenz-otromes aufheizt. Die Gußform besteht vorzugsweise aus niedriggekohltem Gußstahl. Die Wandstärke der Gußform ist gering und steht dabei in Abhängigkeit der Frequenz des die Induktionsspule durchlaufen- ■ den Stromes. Die Wandstärke kann zwischen 3 und 10 mm variieren und beträgt vorzugsweise 5

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Vie aus -tfig. 4 ersichtlich, besteht die Gußform 13 aus zwei

l'eilstücxen, die in der Verbindungsebene 13a zusammengesetzt

sind, -welche im dargestellten Aus führungsb ei spiel durch die

Achse 'Α. - Ά* läuft, die aber auch abweichend angeordnet sein kann.. ^: ■ · .

der dargestellten Ausführung form, "bestimmt sich die maximal erreichbare Uenperatur nach der iemperatur, bei der der_ -jchutzüberzug, der die verschiedenen Windungen, der Induktionsspule voneinander isoliert, seine isolierenden Eigenschaften verliert;. ·

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Maximaltemperatur, die ohne eine Gefahr der Zerstörung der Isolierung der elektrischen Leiter der oijule iö erreichbar ist, dadurch vergrößert werden, daS hohle Leiter eingesetzt werden, die an einen üühl-Äireislauf angeschlossen sind, der ausschließlich dazu dient, die Induktionsspule Ib zu kühlen. ■■ - -

GeiaäS einer weiteren Ausführungsform können die hohlen Leiter, wie aus i'ig. 5 ersichtlich, mit Austrittsöffnungen 11 versehen sein, die radial in dichtung auf die Gußform Ip weisen. Ist somit die Beheizung unterbrochen, wird also die Induktionsspule 16 nicht mehr gespeist, kann die ivühlung der Gußform 13 und ihres Inhaltes durch das Versprühen von Luft oder geglichen anderen ji-ühlmedien erfolgen, das dann durch die vorgenannten öffnungen ausCrX^-Ct.- oelbstverständlich ist das Ende der Induktionsspule in diesem- Augenblick mit einer Kühlinittelcuelle durch entsprechende jJrehanSchlüsse verbunden.

Jie„Leistung dieser has diine, die schon beträchtlich über der Leistung der vorbekannten Haschine liegt, kann noch dadurch gesteigert werden, daß die Innenwandung der Gußform IJ insgesamt oder teilweise mit einem He tall, bedeckt wird, das eine größere Wärmeleitfähigkeit als das die eigentliche Gußform bildende Haterial hat. ü'erner kann eine Verkleidung zur Vermeidung von Wärmeverlusten durch Konvektion, wie beispielsweise eine Verkleidung aus aiiodisiertem Aluminiums auf die gesamte oder einen üeil der Außenfläche der Gußform aufgebracht werden.

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jJiese Verkleidungen können insbesondere auch dazu benutzt werden, die örtliche Beheizung eines Teiles der brußforra zu verbessern, wenn dies in einem besonderen iall erforderlich sein sollte.

Eine weitere »Steigerung eier imschinenleistung ist dadurch möglich, daß die Induktionsspule 18 von einem hagnetkreis umgeben ist, is der auf dem Kahmengestell 2 befestigt ist und der dazu dient, die von der Induktionsspule erzeugten Feldlinien zu richten.

Um ferner auch noch die Homogenität der -Deiaperatur der Gußform weiter zu steigern, sind Platten aus einem 1·±ε±--■■'. ¹Ip.I ._t Ί-ν:, eine größere Wärmeleitfähigkeit hat als das der Gußform IJ, und insbesondere aus Kupfer, an die Zonen der Gußform angesetzt, die die meiste Energie absorbieren. In dem Äusführungsbeispiel nach i'ig. sind derartige Platten 21, wie strichpunktiert dargestellt, an den beiden »Stirnflächen der Gußform 15 angeordnet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das xtahmengestell 2 aus demontierbaren ieilstücken zusammengesetzt, so daß die Dimensionen des üahmengestelles in -anpassung an die Abmessungen der jeweiligen Gußform leicht "verändert werden können. Zu diesem Zweck sind die Beine der otützböcke 5 und 7 verstellbar, so daß die riöhenlage -der Achse λ. - X^% bezüglich des Bodens veränderbar ist. ferner sind die unteren bilden der Beine des ο tut abockes 5 mit sollen 20 versehen, die auf Schienen 22 verfahrbar sind, um eine Breitenveränderung des ltaiiiuengestelles 2 zu ermöglichen.

üie Verbindung der Induktionsspule 18 mit dem xiahmengestell 2 geschieht durch Verbindungsstücke 23 aus isolierendem Katerial und die »Speisung der Induktionsspule 1& wie auch die des jilektromotors 16 geschieht durch elektrische Leitungen, die nach jJurchlauf der zu diesem Zweck hohl ausgebildeten Welle 3b an ivollektorrin&:en 24- münden.

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'Jas iiahmengestell 2 ist ferner auf der zu dem "ülektroinotor 16 entgegengesetzt liegenden ..oeite mit einer Gegengewichtsmasse ■versehen.

Die vorstehend "beschriebene Haschine ist sehr einfach zu handhaben und einzurichten und ermöglicht eine hohe Maschinenleistung, selbst xirenn die zu gießenden Gegenstände nur in kleiner cJerie anfallen oder wenn sie sehr voneinander unterschiedliche Abmessungen haben.

Die vorstehend beschriebene Maschine kann insbesondere zum .-Schleudergießen von Kunststoffmaterialien eingesetzt werden, aber auch dazu, in einem beheizbaren Aufnahmebehälter mehrere flüssige, feste oder pulverförmige stoffe zu mischen, um bestimmte thermische oder durch entsprechende Beheizung chemische Behandlung^ vorgänge durchzuführen.

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Claims

Patentansprüche

chleudermaschine, insbesondere für den »Schleuderguß, mit einem um eine erste Transversalachse drehbarem Rahmengestell, in dem entfernbar eine Gußform oder ein Aufnahmebehälter angeordnet is"c und das einen Antrieb für die Drehung der Gußform um eine zweite-, zu der ersten Achse senkrechte und koplanare Achse trägt, sowie mit einer ή eiζeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußform bzw. der Aufnahmebehälter (I3) aus einen induktiv aufheizbaren Material geringer Dicke besteht und als Heizvorrichtung eine mit einer Wechselstromquelle niedriger Frequenz verbindbare, an dem Rahmengestell (2) befestigte Induktionsspule (18) vorgesehen ist, die aus dicht nebeneinander liegenden Leiterwindungen besteht, die um eine Achse (Z-Z¹) orthogonal zu den beiden Gußformdrehachsen (X-X¹;X-X¹) derart gewickelt sind, daß sie eine homothetisch zur Gußfprm (I3) geformte Schalung bilden, die durch zwei parallel zu der die Drehachsen (X-X¹;Y-Y¹) beinhaltende Ebene liegende Ebenen (P1;P2) begrenzt ist, und die unmittelbar an die Gußform (I3) berührungsfrei angrenzt.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußform (13) zwei einander gegenüberliegende, koaxiale Achszapfen (12 u.14) aufweist, von denen einer mit dem Drehantrieb (16) kuppelbar ist, während der andere in einem Lager (1O) angeordnet ist, und daß die Leiterwindungen der Induktionsspule (18) alle auf ein und derselben Seite dieser Achszapfen (12 u.14) angeordnet sind.

3· Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter der Induktionsspule (18) hohl ausgebildet und mit einem Kühlkreislauf verbunden sind.

4. Maschine nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Leiter der Induktionsspule (18) radial auf die Gußform (I3) weisende Austrittsöffnungen als Verteilerdüsen für ein Kühlmedium aufweisen.

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5· i-iaschine nach einem oder mehreren,der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet,, daß die Induktionsspule (18) von einem an dem iiahmengestell (2) befestigten hagnetkreis umgeben ist.

6. ■ has chine nac].;. Aii.-.pruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußiorm bzw. der Aufnahmebehälter (13) aus niedriggekohltem Gußstahl besteht, der eine JJicke zwischen 3 und 10 mm, vorzugsweise eine solche von ρ ™m aufweist.

7· haschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet', daß die Innenwandung der G-ußform (I3) ganz oder teilweise mit einem hetall verkleidet ist, das eine größere Wärmeleitfähigkeit als die des Gußformmateriales hat.

e. Kaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Gußform (13) ganz oder teilweise eine gegenüber Wäruieverlusten durch J^onvek-τΐοη wirkende ο cliut ζ verkleidung aufv/eist.

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9. 1 maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Platten (21) eines hateriales höherer wärmeleitfähigkeit als die des G-ußformmateriales an den -äonen der Gußform (13) angeordnet sind, die die meiste ibnergie absorbieren.

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