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Schließeinheit
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In Maschinen, in denen aus einem verSormbaren Material Gegenstande
in mehrteiligen Formen geformt werden, wie e.B. Kunststoff-Spritzgießtnaschinen
und Netall-Druckgußmaschinen, müssen die Formen für die Entnahme der in der geschlossenen
Form hergestellten Artikel geöffnet und hierzu die Formteile auseinandergefahren
werden. Ähnliches gilt z*B.
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für Formpressen, nur daß bei diesen auch für das Einlegen des zu verformenden
Materials die Form geöffnet werden muß, wenn auch meist nicht so weit wie für die
Entnahme des fertig gepreßten Gegenstandes. Der Weg, um den die Formteile auseinandergefahren
bzw. bei Maschinen mit einem feststehenden und einem beweglichen Formteil der eine
vom anderen entfernt werden muß, hängt von der Größe des geformten Gegenstandes
ab, weil die Formteile so weit auseinanderrücken müssen, daß der z.B. gespritzte
oder formgepreßte Gegenstand ohne Anzuecken entnommen oder ausgeworfen werden kann.
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Damit hängt die - bei einer Spritzgießmaschi ne meist ~Schußzahl
genannte - Stückleistung derartiger Maschinen, also die Zahl der hergestellten Artikel
je Zeiteinheit, nicht nur von den verfahrensmäßig
wenig beeinflußbaren
Hauptzeiten, wie Dauer des Naterialzuführvorgangs und Verformungs- sowie Verfestigungszeit,
sondern auch von der für das Schließen und Öffnen der Form benötigten Zeit ab.
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Deshalb ist man bestrebt, gerade diese letzterwähnten Nebenzeiten
möglichst abzuüürzen und den dafür erforderlichen teistungsbedarf so gering wie
möglich zu halten. Andererseits sollen die Trennflächen der häufig empfindlichen
und teuren Form nicht aufeinanderschlagen. Dies Problem wird allgemein in der Weise
gelöst, daß man mit möglichst hoher Geschwindigkeit und möglichst geringer Kraft
den bewegten Formteil oder die Formteile bis nahe der Schließstellung verschiebt
und dann mit geringer Geschwindigkeit und großer Kraft diesen Formteil in die endgültige
Schließstellung führt. Ist diese endgültige Schließstellung erreicht, soll mit der
gleichen oder noch größerer Kraft die Form für die Dauer des Formungsvorganges zugehalten
werden. Das gleiche gilt umgekehrt für den Öffnungsvorgang.
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In dieses Gebiet gehört die Erfindung, die sich auf eine Schließeinheit
für das Schließen und Öffnen einer geteilten Form in einer Spritz- oder Druckgießmaschine,
Presse oder dgl. richtet, für
deren einen Formteil eine verschiebbare
Schließplatte vorgesehen ist, die mechanisch mit einem doppelt beaufschlagten ~hydraulischen
Kolben verbunden ist, der in der Formzusammenführungsstufe mit verhältnismäßig hoher
Geschwindigkeit verschiebbar und in der Schließ- und Zuhaltestufe mit verhältnismäßig
hohem Druck bewegt oder gehalten wird.
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Eine derartige Schließeinheit ist z.B. aus der FR-PS 1 553 502 bekannt.
Bei dem System nach dieser Schrift werden diese Funktionen des Zufahrens der Form
mit hoher Geschwindigkeit und geringer Kraft und des Zuhaltens der Form mit großer
Kraft hydromechanisch oder rein hydraulisch erreicht. Da in einem solchen Falle
für den Iieistungsbedarf der hydraulische Volumenstrom und der hydraulische Druck
maßgebend sind, der Druck aber nur in gewissen Grenzen beeinflußt werden kann, ist
man seit langem bestrebt, den hydraulischen Volumenstrom so gering wie möglich zu
halten, und dieses Prinzip zu verwirklichen, ist auch Gegenstand der FR-PS 1 553
502.
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Bei dieser bekannten Schließeinheit sind jedoch für die Rückholbewegung,
also für das Öffnen der Spritzform, besondere Rückholkolben vorgesehen
und
außerdem im hydraulischen System überhaupt verhältnismäßig viele Widerstand erzeugende
und damit den I.eistungsbedarf erhöhende Drosselstellen vorhanden.
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Aufgabe der Erfindung war es deshalb, bei einer Schließeinheit den
jeweils für einen Bewegungsablauf erforderlichen Ölzustrom weiter zu verringern,
Drosselwiderstände und damit die Verlustleistung zu reduzieren und so insgesamt
ieistungsbedarf und -bereitstellung so gering wie möglich zu halten.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den in den Patentansprüchen
angegebenen Mitteln.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung an einem Vertikalschnitt
schematisch veranschaulicht, anhand dessen die Erfindung nachfolgend beschrieben
ist. Dabei wird von dem insbesondere für Spritzgieß-und Druckgußmaschinen sowie
Pressen meist zutreffenden Regelfall ausgegangen, daß ein Formteil an einer ortsfesten
Spannplatte, der sogenannten 'tSestplatte", und der andere Formteil an der mit dem
Kolben der Schließeinheit verbundenen Schließplatte aufgespannt wird. Hierauf ist
aber die Erfindung nicht beschränkt,
die auch für Maschinen mit
zwei aufeinander zu oder voneinander weg verschiebbaren Spannplatten anwendbar ist,
wobei entweder beide Platten angetrieben sein können oder nur eine Platte, die dann
über eine richtungsumkehrende Verbindung die andere äeweils mitnimmt.
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Erfindungsgemäß wird das Zufahren der Form, also die Bewegung der
nicht dargestellten, einen Formteil aufgespannt tragenden Schließplatte in Pfeilrichtung
A bis in oder nahe an die Schließstellung nicht hydraulisch, sondern mechanisch
vorgenommen. Hierzu ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein elektrischer
Drehstrom-Bremsmotor 1 mit niedrigem Drehmoment vorgesehen, der gegebenenfalls über
ein Getriebe, im vorliegenden Lösungsbeispiel über einen Zahnriementrieb 2 auf ein
im Ansatz 3 eines Spindelgehäuses 4 bei 5 gelagertes, nicht selbst hemmendes Spindel-Muttersystem
wirkt.
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Die mit 6 bezeichnete Spindel führt sich in einer Mutter 7, die in
der Verlängerung 8 eines Kolbens 9 gelagert ist. Die Spindel 6 kann eine Kugelgewindespindel
und die Mutter 7 entsprechend eine Kugelspindelmutter sein. Entsprechend dem Drehsinn
der
Triebwelle 10 des E-Motors 1 wird also der Kolben 9 auf der
Spindel 6 in Pfeilrichtung A (Formschließen) oder Pfeilrichtung B (Formöffnen) im
Zylindergehäuse 11 verschoben und damit über die Kolbenstangen 12a, 12b auch die
nicht dargestellte Schließplatte, die entweder den beweglichen Formteil direkt oder
eine Formspannplatte trägt. 13 ist eine Bohrung in der Kolbenverlängerung 8, die
sich je nach Kolbenstellung mehr oder minder tief über die Spindel 6 schiebt.
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In dem Kolben ist eine Uberströmöffnung 14 vorgesehen, und außerdem
sind die Querschnitte der Kolbenverlängerung 8 und der Kolbenstangen 12a und 12b
so dimensioniert, daß die eine spindelseitige Ko:Lbenfläche 15 gleich der anderen
schließplattenzeitigen Kolbenfläche 16 ist. Bei einer Bewegung des Schließkolbens
9 in Pfeilrichtung A oder B kann demnach bei offengehaltener Uberströmöffnung 14
Öl von dem einen Zylinderraum 17 in den anderen Raum 18 gelangen und umgekehrt,
und da die Kolbenflächen 15 und 16 gleich sind, braucht während des Verschiebens
des Kolbens 9 kein Öl dem Zylinder 11 zu- oder aus ihm abgeführt zu werden; das
Öl wird lediglich zwischen den Zylinderräumen 17 und 18 über die Öff-
nung
14 ungedrosselt ausgetauscht.
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Die Überströmöffnung 14 kann aber durch mindestens ein Ventil 19
verschlossen werden, dessen Ventilstange 20 mit kolbenförmigen Ende 21 auf einer
auf das Spindelgehäuse 4 aufgeschraubten, in Pfeilrichtung A-B einstellbaren Anschlaginutter
22 mit Kontermutter 23 aufruht. Damit kann die in Pf eilrichtung A durch den Spindelantrieb
zurückgelegte Wegstrecke (Schnellgang) bzw. die sich daran anschließende Schleichgangstreckebis
zur Erreichung der Endstellung des Schließkolbens 9 festgelegt werden Erstere ist
beendet, wenn das Ventil 19 die Oberströmöffnung 14 schließt. Diese Schließstellung
des Ventils 19 wird mit den Muttern 22, 23 so eingestellt, daß, zweckmäßig mit geringem
Vorhalt, der Ventilschluß in Anpassung an die jeweilige von-den zu erzeugenden Gegenständen
abhängige Formhöhe erfolgt, wenn die Bewegung der Schließplatte zum Formschluß oder
fast zum Formschluß geführt hat. In diesem Moment trennt der Schließkolben 9 die
Zylinderräume 17 und 18 hydraulisch, und ein weiteres Verfahren des Kolbens in Pfeilrichtung
A entsprechend dem Vorhalt zum endgültigen formschluß und druckvol len Formzuhalten
ist nur möglich, wenn aus dem Zylinderraum 17
Öl verdrängt werden
kann. Dies geschieht über die Leitung 24 und ein Drosselrückschlagventil 25, entsprechend
dessen Einstellwert die für das schnelle Zufahren der Spritzform hohe Kolbenverschiebungsgeschwindigkeit
stark reduziert wird, wodurch die bewegten Massen für das sanfte Zufahren der Form
abgebremst werden.
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Die #eitung 24 führt zu einem Wegeventil 26, das die Leitung 27 zum
nicht dargestellten Tank T (Tankleitun#) mit der Leitung 24 zum Zylinderraum 17
einerseits und die Leitung 28 von der nicht dargestellten Pumpe (Druckleitung) mit
der Leitung 29 zum Zylinderraum 18 andererseits verbindet. Während des Zufahrvorganges
der Form, also während der ,chließkolben 9 mit hoher Geschwindigkeit in Preilrichtung
A verschoben wird, nimmt das Wegeventil 26 seine Mittelstellung (a) ein, in der
kein Öl aus dem Zylinder entweichen kann. Nach dem Schiießen des Ventils 19 wird
jedoch zwangsläufig eine Drehzahländerung der Spindel 6 bewirkt, wodurch das Wegeventil
26 in die Stellung (b) und der Antriebsmotor 1 abgeschaltet wird.
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Die Spindel 6 dreht also mit der dem Antrieb
entsprechenden
Drehzahl, bis das Ventil 19 den Ölaustausch zwischen den Zylinderräumen 17 und 18
unterbricht. Hier tritt dann eine Drehzahlminderung ein, weil das Drehmoment des
Antriebs nicht mehr ausreicht, das Öl aus der Kammer 17 über das Rückschlagventil
23 abzuschieben. Diese veränderte Drehzahl meldet ein Induktionsschalter 30 als
Frequenz an den vergleichenden Drehzahl schalter 31, der die gemeldete Frequenz
mit dem Sollwert vergleicht. Bei Gleichheit gibt er einen Schaltimpuls, der das
Wegeventil 26 in die Schaltstellung (b) und den Motor 1 abschaltet. Zur Erzeugung
der vom Induktionsschalter 30 an den Drehzahl schalter 31 gemeldeten Frequenz dient
bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel das Zahnriemenrad 32, und die Frequenz
ist dann das Produkt aus Drehzahl und Zähnezahl. Gegenüber einer Wegschaltung hat
diese Art den Vorteil, daß bei Formhöhenänderungen keine Nocken nachre guliert zu
werden brauchen.
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Dadurch, daß nun Öl aus dem Zylinderraum 17 über die Leitung 24 abfließen
kann, nicht aber aus dem Zylinderraum 18, baut sich in diesem der über die von der
Pumpe kommenden Leitungen 28, 29 und
das Wegeventil in der Stellung,
(b) bewirkte Schließdruck auf. Das Rückschlagventil 33 in de#r Leitung 29 verhindert
ein Nachlassen der Schließkraft.
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Für das Öffnen der Forn wird umgekehrt verfahren. Durch das in die
Stellung (c) geschaltete Wegeventil 26 wird von der Pumpe über die Beitungen 28,
24 Öl dem Zylinderraum 17 ungedrosselt wieder zugeführt. Dabei bleibt das System
zunächst in Ruhe, da über das Rückschlagventil 33 kein Öl über die durchgeschalteten
Leitungen 29, 27 zum Tank gelangen kann.
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Erst wenn sich in der Leitung 24 ein Druck aufgebaut hat, wird dieser
über die Steuerleitung 34 auf das Druckzuschaltventil 35 übertragen. Dadurch wird
ein Steuerkolben 3 mit dem im System herrschenden Druck beaufschlagt, und dieser
öffnet bei Uberschreiten des Einstellwertes den vo dem Ventil 33 abzweigenden Leitungsteil
37 zum Tank T.
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Für den Öffnungsvorgang bedeutet dies, daß bei Ansteigen des Druckes
im rechten Zylinderraum 17 das Druokzuschaltventil 35 Öl aus dem in der Zeichnung
linken Zylinderraum 18 zum Tank ablaufen läßt. Da dabei der Kolben 9 zum Öffnen
der Form in Pfeil-
richtung B bewegt wird, öffnet von einer bestimmt
ten Kolbenstellung an das Ventil 19 die Passage 14, und dann bricht der Druck im
System zusammen, das Wegeventil 26 schaltet in die Mittel- oder Sperrstellung (a),
der Motor 1 wird mit umgekehrter Drehrichtung eingeschaltet und das Druckzuschaltventil
35 schließt wieder: Von der Pumpe wird keine hydraulische Energie mehr abgenommen.
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Da bei Maschinen der Art, für die die erfindungsgemäße Schließeinheit
einsetzbar ist, die werkstückspezifischen Parameter in zunehmendem Maße nicht mehr
von Hand eingestellt, sondern durch Programmkarten, Lochbänder, Magnetbandlrassetten
und dgl. Datenträger eingegeben werden, die in Mikrocomputern verarbeitet und als
Sollwerte an entsprechende Regelkreise mit Stelleinrichtungen weitergegeben werden,
können selbstverständlich die Stellmuttern 22, 23 in einer höheren Automatisierungsstufe
durch einen Stelltrieb ersetzt werden.
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Bei Anwendung der Erfindung ist für das Schlie-Ben und Öffnen der
Form ein entsprechend den Reibungs- und Massekräften ausgelegter Antriebsmotor mit
geringem Drehmoment und somit geringem Beistungs-
bedarf einsetzbar.
Für das eigentliche Schließen und Öffnen wird ein Hydraulikzylinder mit dem Systemdruck
entsprechenden Kolbenflächen ausgelegt.
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Wie aus der Beschreibung hervorgeht, werden dem Aggregat nur äußerst
geringe Ölmengen abverlangt.
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Da die bewegten Ölmengen sehr gering sind, sind auch die Drosselwiderstände
minimal. Da die hydraulische Leistung das Produkt aus Volumenstrom und Druck ist,
läßt sich unschwer erkennen, daß die Schließeinheit nach der Erfindung mit einem
äußerst geringen Leistungsbedarf auskommt. Damit können installierte Leistung und
Verlustleistung auf ein Minimalmaß reduziert werden.
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Ein weiterer Vorteil liegt in dem geringen Umrüstaufwand, und d.h.
in geringen Umrüstzeiten.
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Neben fest eingestellten Sicherheitsnocken brauchen nur die beiden
Endlagennocken bei der Umrüstung verstellt werden, die, wie vorstehend ausgeführt,
auch noch durch elektronische Daten-Steuergeräte ersetzt werden können.
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Bezu#szeichenauf stellun# 1 Drehstrombremsmotor 2 Zahnriemenantrieb
3 Ansatz (an 4) 4 Spindelgehäuse 5 Spindellagerung 6 Spindel 7 Spindelmutter 8 Verlängerung
(an 9) 9 Schließkolben 10 Triebwelle 11 Zylindergehäuse 12 Kolbenstangen (alb) 13
Bohrung 14 Überströmöffnung 15 Kolbenfläche 16 Kolbenfläche 17 Zylinderraum 18 Zylinderraum
19 Ventil 20 Ventilstange 21 kolbenförmiges Ende 22 Anschlagmutter 23 Kontermutter
24 Leitung (zu 17) 25 Drosselrückschlagventil 26 Wegeventil (a-c) 27 Leitung (zu
T) 28 Leitung von P) 29 Leitung zu 18) 30 Induktionsschalter 31 Drehzahlschalter
32 Zahnriemenrad 33 Rückschlagventil 34 Steuerleitung 35 Druckzuschlagventil 36
Steuerkolben 37 Leitungsteil