DE2404105A1 - Formschliesseinheit, insbes. fuer spritzgiessmaschinen - Google Patents

Description

DR. MÜLLER ECRE · DIFL.-ING. GItOENING

DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL · DIPL.-CHEM. DR. SCHÖN

DIPL.-PHYS. HERTEL

PATENTANWÄLTE

Dr. Ing. Fritz Sommer Nachf. 588 Lüdenscheid
Am Wendelpfad 11

Formschließeinheit, insbes. für Spritzgießmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Formschließeinheit, insbesondere für Spritzgießmaschinen mit einem doppelt wirkenden Schließkolben in einem Schließzylinder, welcher durch den Schließkolben in zwei rait Druckmittel gefüllte Arbeitsräume unterteilt ist, die durch absperrbare Verbindungskanäle im Schließkolben miteinander verbunden sind, wobei am Schließkolben wenigstens eine sich durch den einen Arbeitsraum erstreckende Kolbenstange befestigt ist, welche mit einem beweglichen Formteil verbunden ist.

Derartige durch ein Ventil absperrbare Verbindungskanäle im doppelt wirkenden Schließkolben ermöglichen, insbes. wenn das Ventil unabhängig vom Weg des Schließkolbens oder vom Druck im Schließzylinder an jedem beliebigen Punkt des gesamten Schließ- und Öffnungshubes des Schließkolbens betätigt werden kann, die Änderung der Hubgeschwindigkeit des Schließkolbens und die Änderung der Schließ- und öffnungs-

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kraft bei konstantem Druckmitteidruck, denn je nach der Stellung des Ventils ist auf der einen oder anderen Seite des Schließkolbens eine große Beaufschlagungsfläche, oder eine durch die Differenz der freien Stirnflächen des Schließkolbens, welche höchstens dem Querschnitt der Kolbenstange entspricht, bestimmte Differenzkraft wirksam. Es ist bekannt (DT-OS 2 146 515), auf der den beiden mit dem beweglichen Formteil verbundenen Kolbenstangen abgewandte Seite des Schließkolbens eine Hilfskolbenstange anzuordnen, deren Querschnitt kleiner als der Gesamtquerschnitt der beiden mit dem beweglichen Formteil verbundenen Kolbenstangen ist. Dies hat aen Vorteil, daß die Betätigungsgeschwindigkeit bzw. Betätigungskraft für das zu bewegende Formteil beim Langsamhub des Schließkolbens, also bei geöffneten Verbindungskanälen, für einen vorgegebenen Druckmitteldruck unabhängig vom aus Festigkeitsgründen erforderlichen Mindestquerschnitt der das Formteil bewegenden Kolbenstangen ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die zusätzliche Hilfskolbenstange, welche beim Hereinfahren der mit dem Formteil verbundenen Kolbenstangen in den Schließzylinder um ein entsprechendes Maß aus dem Schließzylinder herausfährt und umgekehrt, die Änderung des freien Gesamtvolumens beider Arbeitsräume des Schließzylinders nur so groß ist, wie das Verhältnis des Gesamtquerschnitts der Kolbenstange zu dem Querschnitt der Hilfskolbenstange. Entsprechend gering ist die erforderliche, von einer Druckmittelpumpe dem Schließzylinder zugeführte Druckmittelmenge.

Aufgabe der Erfindung ist es, die beschriebene bekannte Foriaschließeinheit derart zu verbessern, daß eine Verringerung der Baulänge der Formschließeinheit möglich ist, ohne daß dadurch der Druckmittelbedarf für den Langsamhub des Schließkolbens ansteigt.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit dem Innenraum des Schließzylinders der Arbeitsraum wenigstens eines HJIfszylinders in Strömungsverbindung steht, dessen Hilfskolben mit dem Schließkolben, beim Hereinfahren der Kolbenstange in den Schließzylinder den Arbeitsraum des Hilfszylinders vergrößernd und entsprechend beim Herausfahren der Kolbenstange aus dem Schließzylinder den Arbeitsraum des Hilfszylinders verkleinernd gekuppelt ist.

Durch die Erfindung läßt sich die Baulänge der Formschließeinheit beträchtlich verringern, denn der Ort für den Hilfszylinder kann weitgehend unabhängig gewählt werden. Insbesondere kann der Hilfszylinder, wie es bevorzugt wird, seitlich des Schließzylinders angeordnet werden. Der Hilfskolben bewegt sich zusammen mit dem Schließkolben. Beim Herausfahren der Kolbenstange aus dem Schließzylinder wird Druckmittel aus dem Hilfszylinder in den Schließzylinder umge~ pumpt und beim Hereinfahren der Kolbenstange in den Schließzylinder wird Druckmittel entsprechen! in den Hilfszylinder verdrängt. Je nach dem Verhältnis der Voluraenänderung im Arbeitsraum des Hilfszylinders zu der Gesamtvolumenänderung im Schließzylinder bestinjnt sich die zusätzlich von einer Druckmittelpumpe zuzuführende bzw. in einen Abfluß abzugebende Druckmittelmenge beim Langsamhub des Schließkolbens .

Der Hilfskolben muß für einen selbsttätigen Betrieb entsprechend dem gewünschten Volumenausgleich mit dem Schließkolben gekuppelt sein. Hierbei ist eine Übersetzung oder Untersetzung der Bewegungsgeschwindigkeit des Hilfskolbens gegenüber derjenigen des Schließkolbens mittels eines entsprechenden Getriebes möglich. Auch die Bewegungsrichtungen des Schließkolbens und des Hilfskolbens können unterschiedlich sein. Bei seitlicher Anordnung des Hilfszylinders gegenüber dem Schließzylinder wird jedoch bevorzugt, daß die Bewegungsrichtung des Schließkolbens und des Hilfskolbens übereinstimmt, wobei dann der Arbeitsraum des Hilfszylinders auf der dem Formteil zugewandten Sei-

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- 4 te des Hilfskolbens angeordnet ist.

Der Hilfskolben kann insbesondere fest mit dem beweglichen Formteil verbunden sein. Hierbei trägt der Hilfskolben in seiner einen Bewegungsrichtung zur Bewegung des Formteils bei. Dies bietet den Vorteil, durch eine entsprechende Wahl des freien Querschnitts des Arbeitsraumes des Hilfszylinders im Verhältnis zu dem Gesamtquerschnitt der Kolbenstange des Schließkolbens und .durch entsprechende Wahl des Druckunterschiedes an den beiden Stirnflächen des hilfskolbens sowie gegebenenfalls durch Ausbildung des Hilfskolbens als Differenzkolben die Betätigungsgeschwindigkeit des Formteiles bzw. die Betätigungskraft beim Langsamhub frei wählen zu können. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, wenn die resultierende Betätigungskraft für den Hilfskolben entgegengesetzt größer ist, als die um den Querschnitt der Kolbenstange am Schließkolben bei demselben Druck wirkende Kraft. Der Langsamhub des Formteiles verläuft dann in derjenigen Richtung bei der Bewegung des Schließkolbens, in welcher dessen Kolbenstange sich in den Schließzylinder hinein bewegt.

Je nach der Richtung,in welcher der Langsamhub bei geöffneten Verbindungskanälen im Schließkolben erfolgen soll und je nach der dabei auf das Formteil einwirkenden Betätigungskraft kann somit der freie Querschnitt des Arbeitsraumes des Hilfszylinders gleich, kleiner oder größer als der Querschnitt der Kolbenstange des Schließkolbens sein. Eine weitere Variationsmöglichkeit ergibt sich durch die Wahl des auf der dem Arbeitsraum des Hilfszylinders abgewandten Seite des Hilfskolbens eingestellten Druckes.

Bei fest mit dem beweglichen Formteil verbundenem Hilfskolben kann dieser auch gleich als Rückholkolben für den Schließkolben eingesetzt werden. Dann wird der Hilfskolben als doppelt wirkender Kolben ausgebildet und die Bewegungsrichtung des Hilfskolbens und damit des beweglichen Formteiles und des Schließkolbens durch Einstellung des Gegendruckes auf der dem mit dem Schließzylinder verbunde-

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nen Arbeitsraum des Hilfszylinders abgewandten Seite des Hilfskolbens gesteuert. Ist beispielsweise der Druckmittelquerschnitt, d. h. die für die Beaufschlagung wirksame Fläche, des dem beweglichen Formteil zugewandten, mit dem Schließzylinder verbundenen Arbeitsraumes des Hilfszylinders größer als der Querschnitt der Kolbenstange des Schließkolbens, aber kleiner als die Summe des Querschnitts der Kolbenstange des Schließzylinders und des Druckmittelquerschnitts des deir. beweglichen Formteil abgewandten, also nicht mit dem Schließzylinder verbundenen Arbeitsraumes des Hilfszylinders, dann kann der langsame Schließhub durch Druckbeaufschlagung beider Arbeitsräume des Schließzylinders sowie beider Arbeitsräume des Hilfszylinders erfolgen, wohingegen das Rückholen des beweglichen Formteils und des Schließkolbens durch Entlüftung des mit dem Schließzylinder nicht verbundenen Arbeitsraumes des üilfskolbens bei aufrechterhaltener Druckbeaufschlagung der beiden Arbeitsräume des Schließzylinders sowie des mit diesem verbundenen Arbeitsraunies des Hilfszylinders erfolgt.

Der Hilfszylinder und ein Rückholzylinder können auch achsgleich hintereinander angeordnet sein, wobei der Rückholkolben mit dem Hilfskolben fest verbunden ist. Bei neben dem Schließzylinder angeordnetem Hilfszylinder und Rückholzylinder wird dann bei kurzer Baulänge der Formschließeinheit deren kompakter Aufbau erzielt.

Bei Formschließeinheiten der vorliegenden Art können auch, wie es zur sauberen Führung des beweglichen Formteiles an sich bekannt ist, zwei Kolbenstangen am Schließkolben vorgesehen sein. Dann werden mit Vorteil entsprechend auch zwei erfindungsgemäße Hilfszylinder vorgesehen.

In der Zeichnung ist eine Formschließeinheit gemäß der Erfindung schematisch und als Beispiel zusammen mit dem zugehörigen, aus der Zeichnung verständlichen Schaltschema veranschaulicht.

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Dargestellt ist eine Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine, bei v/elcher in einem Schließzylinder 1 ein axial beweglicher Schließkolben 2 beidseitig mit Druck beaufschlagbar ist. Der Schließkolben 2 ist über zwei Kolbenstangen 3 mit dem beweglichen Formteil 10 der Spritzgießform fest verbunden. Über Verbindungskanäle 4 in* Schließkolben 2 stehen die beiden Arbeitsräume 6 und 7 des Schließzylinders 1 miteinander in Verbindung. Diese Verbindungskanäle 4 können durch einen axial im Schließkolben 2 beweglichen Absperrkolben 5 abgesperrt werden. Hierzu arbeitet der Absperrkolben in einem im Schließkolben ausgebildeten Steuerzylinder 8 als Differenzkolben, wobei die beiden Steuerleitungen 9 für die beiden Arbeitsräume des Steuerzylinders 8 durch die Kolbenstangen 3 aus aem Schließzylinder 1 herausgeführt sind.

Die kolbenstangenseitige Stirnfläche des Schließkolbens 2 ist um den Querschnitt der Kolbenstangen 3 kleiner als die diesen abgewancite Stirnfläche des Schließkolbens. Werden daher die Arbeitsräume 6 una 7 bei geöffneten Verbindungskanälen 4 mit Druck beaufschlagt, ergibt sich eine resultierende Kraft in der Zeichnung nach rechts für den Schließhub des beweglichen Fornteiles 10. Bei der Schließbewegung fahren die Kolbenstangen 3 mehr und mehr aus dem Schließzylinder 1 heraus, so daß sich das freie Gesamtvolumen im Schließzylinder vergrößert. Um hier nicht dauernd Druckmittel entsprechend der Volumenänderung nachfordern zu müssen, sind zwei Hilfszylinder 11 mit darin arbeitenden Hilfskolben 12 vorgesehen, die jeweils über eine Kolbenstange 14 mit dem beweglichen Formteil 10 fest verbunden sind. Zwischen dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 7 des Schließzylinaers 1 und den dem beweglichen Formteil 10 zugewandten Arbeitsräumen 13 der Hilfszylinder 11 besteht jeweils eine ständig offene Ströiuungsverbindung 15. Kenn daher sj.ch das freie Gesamtvolumen im Schließzylinder 1 beim Herausfahren der Kolbenstangen 3 zunehmend vergrößert, wird Druckmittel aus den sich gleichzeitig zunehmend verkleinernden Arbeitsräumen 13 der Hilfszylinder 11 in den Schließzylinder abgegeben und somit die Zunahme des freien Gesamtvolumens

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im Schließzylinder weitgehend ausgeglichen. Umgekehrt wird beim langsamen Öffnen der Spritzgießform und dem zunehmenden Hereinfahren der Kolbenstangen 3 in den Schließzylinder 1 Druckmittel über die Strömungsverbindungen 15 in die sich gleichzeitig zunehmend vergrößernden Arbeitsräurae 13 der Hilfszylinder 11 verdrängt.

Der freie Strömungaquerschnitt der Arbeitsräume 13 der hilfszylinder 11 ist etwas kleiner als der Querschnitt der Kolbenstangen 3, damit sich bei Druckbeaufschlagung der Arbeitsräume 6 und 7 des Schließzylinders und somit auch der Arbeitsräurae 13 der Hilfszylinder 11 eine resultierende Kraft in Schließrichtung für das bewegliche Formteil 10 ergibt. Der jeweils den Kolbenstangen 14 der Hilfskolben 12 abgewandte Arbeitsraum 16 der Hilfszylinder 11 ist, wie gezeichnet, ständig entlüftet.

Für die Rückholbewegung des beweglichen Formteiles 1.0 und des Schließkolbens 2 sind zwei Rückholzylinder 17 mit darin entsprechend einseitig arbeitenden Rückholkolben 18 vorgesehen. Die Rückholzylinder 17 und die Rückholkolben 18 liegen jeweils achsgleich hinter den Hilfszylindern 11. Die Rückholkolben 18 und die Hilfskolben 12 sind jeweils über eine Verbindungsstange 19 fest miteinander verbunden. Die Rückholkolben 18 sind daher jeweils über die Verbindungsstangen 19, die Hilfskolben 12 und deren Kolbenstangen 14 am beweglichen Formteil 10 fest verbunden. Die jeweils dem beweglichen Formteil 10 zugewandten Arbeitsräume 20 der Rückholzylinder 17 sind gesteuert mit Druckmittel beaufschlagbar. Die Arbeitsräume 21 auf der anderen Seite der Rückholkolben 18 sind, wie gezeichnet, entlüftet.

Es ist aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich, daß die dargestellte Formschließeinheit eine sehr kurze Baulänge wegen der seitlich neben dem Schließzylinder 1 angeordneten Hilfszylinder und Rückholzylinder aufweist.

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Die Rückholzylinder 17 können gegebenenfalls auch vollständig entfallen. Dann werden die Arbeitsräume 16 der Hilfszylinder 11 jeweils mit einer Druckmittelleitung ausgestattet, so daß der Hilfskolben 12 doppelt wirkend arbeiten kann. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel muß dann diejenige vom Druckmittel beaufschlagte Stirnfläche des Hilfskolbens 12, welche dem mit dem Schließzylinder 1 verbundenen Arbeitsraum 13 des Hilfszylinders 11 zugeordnet ist, größer als der Querschnitt einer Kolbenstange 3 des Schließkolbens sein. Diese Stirnfläche ist jedoch kleiner als die Summe aus der dem Arbeitsraum 16 zugewandten Stirnfläche des Hilfskolbens 12 und dem Querschnitt einer Kolbenstange 3. Für den Schließhub des beweglichen Formteiles 10 werden dann sowohl die über die Verbindungskanäle 4 im Schließkolben 2 verbundenen Arbeitsräume 6 und 7 im Schließzylinder und damit über die Strömungsverbindung 15 auch der Arbeitsraum 13 der Hilfszylinder, als auch jeweils der Arbeitsraum 16 der Hilfszylinder 11 mit Druck beaufschlagt. Für die Rückholbewegung des beweglichen Formteils 10 und des Schließkolbens 2 wird bei Aufrechter haltung des Druckes in den Arbeitsräumen 6 und 7 des Schließzylinders 1 und den Arbeitsräumen 13 der Hilfszylinder jeweils deren Arbeitsraum 16 entlüftet, so daß sich wegen der insgesamt größer als der Gesamtquerschnitt der Kolbenstangen 3 ausgebildeten druckbeaufschlagten Stirnflächen der Hilfskolben 12 eine resultierende Kraft für den üffnungshub des beweglichen Formteils 10 in der Zeichnung nach links ergibt.

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Claims (9)

Patentansprüche :

1)\ Formschließeinheit, insbes. für Spritzgießinaschinen, mit einen VcLeippelt wirkenden Schließkolben in einem Schließzylincier, welcher durch den Schließkolben in zwei nit Druckmittel gefüllte Arbeitsräume unterteilt ist, die durch absperrbare Verbindungskanäle iia Schließkolben miteinander verbunden sind, wobei am Schließkolben wenigstens eine sich durch den einen Arbeitsraum erstreckende'Kolbenstange befestigt ist, welche mit einem beweglichen Formteil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Innenraum des Schließzylinders (1) der Arbeitsraum (13) wenigstens eines Hilfszylinders (11) in Strömungsverbindung (15) steht, dessen Hilfskolben (12) mit dem Schließkolben (2), beim Hereinfahren der Kolbenstange (3) in den Schließzylinder (1) den Arbeitsraum (13) des Hilfszylinders (11) vergrößernd und entsprechend beim Herausfahren der Kolbenstange (3) aus dem Schließzylinder (1) den Arbeitsraum (13) des Hilfszylinders (11) verkleinernd gekuppelt ist.

2) Formschließeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfszylinder (11) seitlich des Schließzylinders (1) angeordnet ist.

3) Formschließeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtungen des Hilfskolbens (12) und des Schließkolbens (2) jeweils übereinstimmen, wobei der Arbeitsraum (13) des Hilfszylinders (11) auf der dem beweglichen Formteil (10) zugewandten Seite des Hilfskolbens (12) angeordnet ist.

4) Formschließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsverbindung (15) zwischen dem Arbeitsraum (13) des Hilfszylinders (11) und demjenigen Arbeitsraum

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-ιοί?) des Schließzylinders (1) besteht, durch den sich die Kolbenstange (3) erstreckt.

5) Formschließeinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (12) fest mit dem beweglichen Formteil (10) verbunden ist.

6) Formschließeinheit nach den Ansprüchen 3 oder 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelquerschnitt des Arbeitsraumes (13) des Hilfszylinders (11) kleiner als der Querschnitt der Kolbenstange (3) des Schließkolbens (2) ist und die dem Arbeitsraum (13) des Hilfszylinders (11) abgewandte Seite des Hilfskolbens

(12) entlüftet ist.

7) Formschließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit wenigstens einem Rückholzylinder mit darin arbeitendem Rückholkolben für den Schließkolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfszylinder (11) und der Rückholzylinder (17) achsgleich hintereinander angeordnet sind und der Rückholkolben (18) mit dem Hilfskolben (12) fest verbunden ist.

8) Formschließeinheit nach Anspruch 5, mit v/enigstens einem Rückholzylinder mit Rückholkolben für den Schließkolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (12) doppelt wirkend ausgebildet ist und als Rückholkolben dient.

9) Formschließeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelquerschnitt des dem beweglichen Formteil (10) zugewandten, mit dem Schließzylinder (1) verbundenen Arbeitsraumes

(13) des Hilfszylinders (11) größer als der Querschnitt der Kolbenstange (3) des Schließkolbens (2), aber kleiner als die Summe aus dem Querschnitt der Kolbenstange (3) des Schließkolbens (2) und des Druckmittelquerschnitts des dem beweglichen Formteil (10) abgewandten, druckbeaufschlagbaren Arbeitsraumes (16) des Hilfszylinders

(H) ist. 509833/0343