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Beidseitig beaufschlagbarer Kolben für Schließein-
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heiten von Spritzgießmaschinen Die Erfindung betrifft einen beidseitig
beaufschlagbaren Kolben für Schließeinheiten von Spritzgießmaschinen mit einer Mehrzahl
verschließbarer, vorzugsweise ringförmig angeordneter Kanäle, die ein Überströmen
des Druckmittels von einer Kolbenseite zur anderen gestatten.
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Bei beidseitig beaufschlagbaren Kolben stellt das Überströmen des
Druckmittels ein wesentliches Problem dar. Je reibungsfreier dieses Überströmen
vor sich geht, desto höher ist die Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung und desto
geringer die Gefahr einer unzulässigen Erwärmung.
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Bei Vorrichtungen der eingangs genannten Art (DT-QS 1 778 952) ist
es bekannt, für jeden der Kanäle ein gesondertes muckschlagventil vorzusehen. Der
sich dabei ergebende Strömungsverlauf ist keineswegs optimal. Es müssen nämlich
zwangslau,ig erhebliche Strömungsumlenkungen an der Stelle des Ventilsitzes und
des V#ntilkörpers in Kauf genommen werden. .«uch können sich Einschnürungen ergeben,
da der Ventilkörper in aller Regel ein erhebliches Strömungshindernis
darstellt.
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Gleiches gilt auch für eine abgewandelte bekannte Ausführungsform,
bei der sämtliche Kanäle von ein und demselben Ventilglied geschlossen oder geöffnet
werden. Es handelt sich nämlich bei diesem Ventilglied um eine Scheibe oder Kappe,
die in Achsrichtung relativ zum Kolben bewegt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den durch den Kolben hindurch
führenden Strömurgsverlauf günstiger zu gestalten und auf diese Weise die Arbeitsgeschwindigkeit
der Vorrichtung und die thermischen Verhältnisse zu verbessern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Kolben nach der Erfindung dadurcljgekennzeichnet,
daß die Kanäle von einer mit entsprechenden Öffnungen versehenen, winkelverstellbaren
Lochscheibe abdeckbar sind. Die Lochscheibe läßt sich derart schalten, daß sie in
der einen Stellung mit ihren Öffnungen vor den Kanälen liegt und in der anderen
Stellung die Kanäle verschließt und damit die beiden Zylinderräume gegeneinander
abdichtet. In der erstgenannten Stellung herrscht in beiden Zylinderröumen der gleiche
Druck. D 3r Kolben bewegt sich also auf Grund der Differenzdruckflöchen seiner beiden
Seiten. Bei Verwendung einer relativ dünnen Kolbenstange oder bei Verwendung einer
Konstruktion, bei der zu beiden Seiten des Kolbens Kolbenstangen vorgesehen sind,
läßt sich die Flöchendifferenz sehr klein halten. Die Verfahrgeschwindigkeit des
Kolbens kann dementsprechend groß#bei kleiner
Kraft sein. Insbesondere
bei einem solchen Anwendungsfall kommen die Vorteile der Erfindung voll zur Auswirkung.
Die von Natur aus schon geringe Überströmmenge kann äußerst reibungsarm von einer
Kolbenseite zur anderen geleitet werden, und zwar durch die Kanäle und die daran
anschließenden Öffnungen der Lochscheibe. Irgendwelche Strömungsumlenkungen oder
Strömungshindernisse sind nicht vorhanden.
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Abgesehen davon wird erfindungsgemäß eine äußerst einfache, witschaftliche
und zuverlässige Konstruktion geschaffen, die praktisch wartungsfrei arbeitet. Sollten
dennoch Reperaturen erforderlich werden, so lassen sich diese mit geringem Aufwand
durchführen.
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Vorzugsweise ist zwischen der Lochscheibe und deren Hblterung mindestens
eine von einem Absatz in zwei gegeneinander abgedichtete Kammern unterteilte Ausnehmung
ausgebildet, wobei die Kammern zum Schalten der Lochscheibe wahlweise mit Druckmittel
beaufschlagbar sind. Bei Beaufschlagung der einen Kammer gelangt die Lochscheibe
in ihre Schließstellung, während sie bei Beaufschlagung der anderen Kammer die Kanäle
öffnet. Die Ausnehmung kann in der Lochscheibe ausgebildet sein, wobei dann der
in die Ausnehmung hineinragende Ansatz fest mit der Halterung der Lochscheibe verbunden
ist.
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Selbstverständlich kann die Anordnung auch umgekehrt getroffen werden.
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Der Ansatz kann in axialer Richtung. in die Ausnehmung eingreifen.
Die
Ausnehmung befindet sich unter diesen Umstanden in einer der Seitenflächen von Lochscheibe
bzw. Halterung.
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Aus fertigungstechnischen Gründen ist es jedoch vorzuziehen, daß die
Ausnehmung zwischen der radialen Innenfläche der Lochscheibe und der radialen Außenfläche
von deren Halterung ausgebildet ist.
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Ein ganz besonders vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin,
daß die eine Kammer zur einen Seite des Kolbens hin offen ist und daß die andere
Kammer mit einer durch die Kolbenstange führenden Druckmittelleitung in Verbindung
steht, bei deren Druckbeaufschlagung die Kanäle geschlossen werden. Am Ende des
Verfahrhubes des Kolbens wird die durch die Kolbenstange führende Druckmittelleitung
beaufschlagt.
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Die Lochscheibe verschließt sodann die durch den Kolben hindurchführenden
Kanäle, woraufhin durch Druckmittelbeaufschlagung des entsprechenden Zylinderraumes
eine in der vorausgegangenen Verfahrrichtung wirksame Verspannkraft erzeugt werden
kann, indem nämlich der andere Zylinderraum drucklos gemacht wird.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß die mit der Druckmittelleitung
in Verbindung stehende Kammer eine in druckmittelbeaufschlagtem Zustand zur anderen
Seite des Kolbens hin offene Bohrung aufweist. Diese Bohrung wird von der Lochscheibe
bzw. deren Ansatz überdeckt, solange die Lochscheibe ihre Öffnungsstellung einnimmt,
das heißt, solange die Verfahrbewegung stattfindet. Anschließend wird der ursprünglich
druckbeaufschlagte Zylinderraum drucklos gemacht, und man läßt Druckmittel
in
die durch die Kolbenstange führende Druckmittelleitung ein. Dadurch gelangt die
Lochscheibe in die bchlie3-stellung. Gleichzeitig wird der andere Zylinderraum durch
die Kammer und die Bohrung hindurch über die durch die Kolbenstange führende Druckmittelleitung
beaufschlagt, um die Verspannkraft zu erzeugen.
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Der wesentliche Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß keine gesonderten
Steuerleitungen zum Schalten der Lochscheibe vorgesehen sein müssen. Die Lochscheibe
schaltet automatisch in Abhängigkeit davon, welcher Zylinderraum, das heißt, welche
Kolbenseite, mit Druckmittel beaufschlagt wird. Es reichen also die beiden ohnehin
vorhandenen Zufuhrleitungen aus, um gleichzeitig ein automatisches Schalten der
Lochscheibe zu gewährleisten. Auch bedarf es keinerlei Federn oder dgl., wie sie
bei Rückschlagventilen erforderlich sind.
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Ein weiteres vorteilhaftes merkmal liegt in der Verwendung eines die
Bohrung enthaltenden, auf der genannten anderen Saite des Kolbens vor den Kammern
sitzenden stationären Ringes. Der Kolben besteht also aus der Halterung, der Lochscheibe
und dem vorgeschalteten Ring. Dementsprechend ist der Aufbau denkbar einfach.
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Bei den hydraulischen Antrieben für die Schließeinheiten von Bpritzgießrnaschinen,
in denen der erfindungsgemaße Kolben Verwendung findet, kann es sich um Antriebe
mit konventionellen Kolben handeln, bei denen lediglich zu einer Seite des Kolbens
eine Kolbenstange angeordnet ist. Auch besteht die Möglichkeit, zu beiden Seiten
des Kolbens Kolbenstangen anzuordnen, die abdichtend durch die benachbarten Zylinderdeckel
geführt sind und jeweils unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Schließlich besteht
die Möglichkeit, die Erfindung auf solche Kolben anzuwenden, welche zur einen Seite
eine Kolbenstange und zur anderen Seite einen in einem gesonderten Zylinder arbeitenden
Hilfskolben tragen. In allen Fällen spielt es keine Rolle, ob einerseits die Kolben
oder andererseits die Zylinder stationär gehalten werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt
in: Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Schließeinheit für eine Kunststoff-Spritzgießmaschine;
Fig. 2 einen achssenkrechten Schnitt durch einen der beidseitig beaufschlagbaren
Kolben entlang der Linie II-II in Fig. 3; Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie
III-III in Fig. 2, wobei sich die Lochscheibe in Schließstellung befindet;
Fig.
4 einen Schnitt entsprechend Fig. 3, wobei sich die Lochscheibe in Öffnungsstellung
befindet.
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Fig. 5 einen Axialschnitt durch einen Kolben nach einer abgewandelten
Ausführungsform.
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Nach Fig. 1 umfaßt der druckmittelbetätigte Antrieb 4 Zylinder 1,
2, 3 und 4, die zwar nebeneinander liegend dargestellt, in der Praxis jedoch in
Form eines Quadrates angeordnet sind. Jeder Zylinder enthält einen beidseitig beaufschlagbaren
Kolben 5.
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Die Anordnung ist so getroffen, daß die Zylinder 1 und 4 einerseits
und die Zylinder 2 und 3 andererseits einander diagonal gegenüberliegen und gleichartig
ausgebildet sind.
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Jeder der beidseitig beaufschlagbaren Kolben 5 ist zur rechten Seite
mit einer Kolbenstange 6 verbunden. Die Kolbenstangen 6 besitzen gleiche Durchmesser.
Sie werden von einer Traverse 7 abgestützt, welche die stationäre Formhälfte trägt.
Zur linken Seite sind die Kolben S mit Kolbenstangen verbunden, welche jeweils,
bezogen auf die zugehörige Kolbenstange 61 einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen,
und zwar sind die Kolbenstanden 8 der Zylinder 1 und 4 dicker und die Kolbenstangen
9 der Zylinder 2 und 3 dünner als die Kolbenstangen 6. Die Kolbenstangen 8 und 9
werden von einer Traverse 10 abgestützt. Die Zylinder 1 - 4 sind mit einer weiteren
Traverse 11 verbunden, welche relativ zu den Kolbenstangen und zur Traverse 7 hin
und her bewegbar ist und die bewegbare Formhälfte trägt.
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Jeder Zylinder besitzt zwei Druckmittelleitungen, die durch die Kolbenstangen
8 bzw. 9 und die Traverse 10 verlaufen. Wie es sich insbesondere aus den Fig. 3
und 4 ergibt, sind diese Leitungen koaxial zueinander angeordnet.
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Aus dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Schaltplan ergibt sich
folgende Arbeitsweise. Soll die Form geschlossen werden, d. h., soll die Traverse
11 in Richtung auf die Traverse 7 bewegt werden, so werden die Kolben 5 der Zylinder
2 und 3 gleichzeitig von beiden Seiten her mit Druckmittel beaufschlagt.
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Die Zylinder 1 und 4 bleiben drucklos. Aufgrund der Flächendifferenz
der Kolbenstangen 9 und 6 bewegt sich die Traverse 11 nach rechts in Fig. 1. Am
Ende dieses Verfahrhubes werden die rechten Seiten sämtlicher Kolben 5 drucklos
gemacht und die linken Seiten sämtlicher Kolben mit Druck beaufschlagt.
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Dies erzeugt die zum Schließen der Form erforderliche Verspannkraft.
Nach Beendigung des Spritzhubes wird die Traverse 11 wieder nach links verfahren,
und zwar dadurch, daß man die Kolben 5 der Zylinder 1 und 4 beidseitig mit Druck
beaufschlagt, während die Zylinder 2 und 3 drucklos
gehalten werden.
Aufgrund der Flächendifferenz der Kolbenstangen 8 gegenüber den Kolbenstangen 6
öffnet sich die Schließeinheit.
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Sämtliche Kolben 5-sind derart ausgebildet, daß das Druckmittel durch
die Kolben hindurch von einem Zylinderraum in den anderen überströmen kann, während
die Traverse 11 ihre Verfahrbewegungen durchführt. Während der Erzeugung der Verspannkraft
hingegen ist kein Überströmen von Druckmittel möglich.
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Die Fig. 2 - 4 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine
derartige Konstruktion, und zwar anhand eines Kolbens, wie er in den Zylindern 2
und 3 Verwendung findet.
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Nach den Fig. 2 - 4 besitzt der Kolben 5 in seinem Körper Kanäle 12.
Auf der rechten Seite des Kolbenkörpers ist eine Lochscheibe 13 angeordnet. Die
Öffnungen 14 dieser Lochscheibe sind, ebenso wie die Kanäle 12, ringförmig angeordnet
und fluchten mit diesen, sofern die Lochscheibe ihre Öffnungsstellung einnimmt.
Fig. 2 zeigt die Anordnung in der Schließstellung der Lochscheibe.
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Wie es sich insbesondere aus dieser Fig. ergibt, sind in der Halterung
14 der Lochscheibe 13 zwei radiale Ausnehmungen 15 vorgesehen. In diese greifen
zugehörige Ansätze 16 der Lochscheibe 13 hinein, und zwar derart, daß sich beidseitig
jedes Ansatzes eine Kammer bilden kann. Durch Druckmittelbeaufschlagung der jeweiligen
Kammerpaare wird die Lochscheibe zwischen ihrer Schließstellung und ihrer Öffnungsstellung
hin-und hergeschaltet.
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Wie erwähnt, nimmt in Fig. 2 die Lochscheibe ihre Schließstellung
ein. Dementsprechend sind die Kammern 17 mit Druckmittel beaufschlagt, und zwar
über Kanäle 18, die sich von einer zentralen Bohrung 19 aus radial nach außen erstrecken.
Diese Verhältnisse ergeben sich deutlicher aus Fig. 3.
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Vor der Lochscheibe 13 sitzt ein ,Ring 20, der Bohrungen 21 aufweist.
Solange die Lochscheibe 13 ihre Schließstellung gemäß Fig. 4 einnimmt, sind diese
Bohrungen 21 verschlossen, und zwar von den Ansätzen 16 der Lochscheibe. In der
Öffnungsstellung gemäß Fig. 2 und 3 hingegen liegen die Bohrungen 21 auf der Höhe
der mit Druckmittel beaufschlagten Kammern 17. Das Druckmittel gelangt also in der
Öffnungsstellung durch die zentrale Bohrung 19, die Kanäle 18, die
Kammern
17 und die Bohrungen 21 in den rechts von kolber.
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liegenden Zylinderraum. Dieser ist ist durch die Lochscheibe gegen
den tinken Zylinderraun abgedichtet. Letzterer wird drucklos geschaltet, und man
baut auf diese Weise die Verspannkraft auf.
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In der Öffnungsstellung gemäß Fig. 4 hingegen sind die anderen Kamrnern
22 mit Druckmittel beaufschlagt. Das Druckmittel gelangt durch eine Ringleitung
23 und eine radiale Rohrung 24 in den links vom kolben gelegenen Zylinderraum. Von
dort aus führen Bohrungen 24' in die Kammern 22. Wenn letztere mit Druckmittel Leaufschlagt
werden, während der rechts vom Kolben gelegene Zylinderraun drucklos ist, schaltet
die Lochscheibe automatisch in ihre Öffnungsstellung. Dabei fluchten, die Öffnungen
14 der Lochscheibe mit den Kanälen 12 des Kolbens. In beiden Zylinderräumen herrscht
also der gleiche Druck, so daß die Verfahrbewegung des Antriebs in Achanigkeit von
den Kolbenstangendifferenzen erfolgt, Die Bohrungen 21 sind verschlossen, so daß
kein Druckmittel in die Kolbenstange zurückströmen kann. Am Ende dieser -Verfahrbewegung,
di zum Offnen cer Schließeinheit dient, befindet sich die Lochscheibe nach Wie vor
in ihrer Offnungsstellung.
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Beim Schließen der Form werden in den Zylindern 2 und D beide Seiten
des Kolbens drucklos geschaltet, und das Druckmittel kanr erneut durch die Kanäle
strömen.
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sei der Zylindern 1 und 4 liefer. die L>urchmes#erverhöltnisse
der Kolbenstangen uMgekehrt. Der Aufbau der Kolben ist genau der gleiche wie im
Falle der Zylinder 2 und 3, jedoch ändert sich die Schaltung der Druckmittelbeaufschlagung.
Wenn der jeweils zur linken Seite des Kolbens liegende Zylinderraum unter Druck
gesetzt wird, gelangt die Lochscheibe in ihre Öffnungsstellung, so daß die rechte
Seite des Kolbens ebenfalls druckbeaufschlagt wird. Aufgrund der Kolbenstangendifferenzen
schließt sich die Form, während das Druckmittel durch die Kanäle des Kolbens strömt.
Anschließend leitet man Druckmittel in die IsaMmern 17 des Kolbens ein, schließt
auf diese weise die Lochscheibe und setzt die rechte Kolbenseite unter Druck, während
die linke ,Colbenseite drucklos geschaltet wird.
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damit erzeugt man die Verspankraft. Während des anschließenden Offnens
der Form muß das Druckmittel von der rechten Seite des Kolbens zur linken Seite
überströmen, wobei beide Seiten drucklos gehalten werden. Im Gegensatz zu den Zylindern
2 und 3 nicht hier die Lochscheibe zu Beginn des drucklosen überströmens reicht
ihre Öffnungsstellung ein. Sie gelangt auch nicht automatisch in diese Stellung,
da das Überströmen von rechts nach links stattfindet. Dementsprechend gibt man einen
kurzen Druckstoß auf die linke Kolbenseite, um die Lochscheibe zu öffnen.
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Nach Fig. 5 ist ein beidseitig beaufschlagbarer Kolben 25 vorgesehen,
der in seinem konstruktiven Aufbau den Kolben nach den Fig. 2 - 4 entspricht. Dieser
Kolben bewegt sich in einem Zylinder 26, welcher mit einer stationären Traverse
27 verbunden ist. Zur rechten Seite trägt der Kolben 25 eine Kolbenstange 28, die
zwei Zufuhrleitungen für Druckmittel enthält und mit der Aufspannplatte für die
bewegbare Formhälfte verbunden ist. Zur linken Seite trägt der Kolben 25 eine Kolbenstange
29 in Form eines Hilfskolbens, der in einem Hilfszylinder 30 arbeitet. Soll die
Form geschlossen werden, so beaufschlagt man die rechte Seite des kolbens 25. Dabei
gelangt die Lochscheibe in ihre Cffnungsstellung. Gleichzeitig wird Druckmittel
auf die linke seite der als Hilfskolben arbeitenden Koloenstange 29 aufgegeben.
Die Anordnung bewegt sich also nach rechts in Fig. 5.
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;ach beendigung des Verfahrhubes wird die linke Seite des Kolbens
25 mit Druckmittel beaufschlagt.
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Die Lochscheibe gelangt dabei in ihre Schließstellung. Gleichzeitig
wird die rechte Seite des KOlbens 25 drucklos. auf diese Weiser baut man die Verspann-
oder Schließkraft auf. Anschließend wird dann wieder die rechte Seite des Kolbens
25 mit Druckmittel beaufschlagt und der Hilfskolben drucklos gemacht. Dabei öffnet
sich dann die Lochscheibe, und die Anordnung wandert nach links in Fig. 5.