Titel: Vorrichtung zum wechselbaren Festspannen eines Maschinenteiles
auf einer Unterlage
Vorrichtung zum wechselbaren Festspannen eines
Maschinenteiles auf einer Unterlage Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
wechselbaren Festspannen eines Maschinenteiles auf einer Unterlage mit einem als
Keil ausgebildeten Spannelement insbesondere zum Festkeilen eines Mundstücks am
Austrittskanal eines Extruders , mit einer an einer Fläche des Maschinenteiles bzw.
Mundstücks kraft - und formschlüssig anliegenden Spannfläche Mit dem Begriff Extruder
bezeichnete Schneckenpressen Strangpressen oder Schneckenspritzmaschinen dienen
zur kontinuierlichen Verarbeitung plastischer Kunststoffmassen . Hierzu besitzen
Extruder eine oder mehrere Schnecken, die in einem entsprechenden , vielfach beheizbaren
Gehäuse laufen , so daß der als Pulver , Agglomerat oder Granulat aufgegebene Rohstoff
kontinuierlich gefördert , verdichtet
, entlüftet und entgast ,
aufgeschmolzen , gemischt und schließlich zur Formgebung durch eine Düse gedrückt
werden kann . Maschinen dieser Art sind sowohl als Einformenmaschinen bekannt ,
die nur eine Form tragen , als auch Maschinen mit einem Rundläufer , der mehrere
unterschiedliche Formen trägt . Auch sind Spritzgießmaschinen bekannt , bei denen
mehrere Formen auf einem liniarbeweglichen Schlitten angebracht sind und von einem
Spritzaggregat beschickt werden . Einformenmaschinen sind gegenüber Mehrformenmaschinen
vielfach wirtschaftlich im Nachteil , insbesondere dann , wenn das Auswechseln der
als Mundstücke am Austrittskanal des Extruders angeordneten Formen oder Schablonen
nur durch zeitraubende Montagearbeit möglich ist . Eine Mehrformenmaschine dagegen
erfordert vielfach unwirtschaftlich hohe Formkosten , weil å jeweils meist bis zu
sechs Formen zu beschaffen sind . Dazu benötigt eine derartige Maschine ein zumeist
hydraulisch betätigtes Formschließgerät , wobei die Zuführung des Hydrauliköls und
des Kühlwassers durch die Rundläuferachse schwierig und störanfällig ist Schließlich
benötigt die Schlittenmaschine mit mehreren Formen die Verwendung hochwertiger Prismenführungen
von extremer Präzision . Eine dem Stand der Technik entsprechende Mehrformenmaschine
ist beispielsweise der DE-AS 1 137 200 zu entnehmen
bei einer Einformenmaschnine
und Um einen raschen , unkomplizierten , arbeitssparenden Formen - bzw. Schablonenwechsel
vornehmen zu können wurde schon vorgeschlagen , ein als Keil ausgebildetes Spannelement
zu verwenden . Beim Festkeilen der Formenschablone , im weiteren Verlauf der Beschreibung
als Mundstück bezeichnet , bedarf es jedoch einer im Hinblick auf rauhe Arbeits
- und Betriebsbedingungen äußerst präzisen Abstimmung aller zur Keilverbindung gehörenden
und miteinander zusammenwirkenden Einzelelemente . Wie anhand einer nachfolgend
beschriebenen und in den Figuren 4a bis w gezeigten Ausführung solcher Keilverbindungen
vom Stand der Technik gezeigt werden wird 5 führen schon unbedeutende Toleranzabweichungen
nach Plus oder Minus beim Keil seiner Führung bzw. beim Mundstück zu unbefriedigenden
Ergebnissen . Diese können z.b. durch Verkanten zu überhöhtem Verschleiß bzw. zu
Undichtigkeiten am Mundstück führen , wodurch die Spritzarbeit äußerst behindert
wird Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine verbesserte Vorrichtung zum
schnellwechselbaren Festspannen insbesondere zum Festkeilen eines Mundstücks am
Austrittskanal eines Extruders anzugeben , die eine verhältnismäßig möglichst einfache
Konstruktion mit einem Optimum an funktioneller Qualität verbindet , so daß auch
bei rauhem
Betrieb Undichtigkeiten am Extrudermundstück oder überhöhter
Verschleiß vermieden wird und eine lange Verfügbarkeit gewährleistet ist . Insbesondere
soll dies erreicht werden unter bewußtem Verzicht auf extreme und damit zurStöranfälligkeit
führende Präzisionsansprüche Die Lösung der Aufgabe gelingt dadurch , daß das Spannelement
in einem dem Keilanzug entsprechenden spitzen Winkel zur Fläche des Maschinenteils
bzw. Mundstücks geführt ist , und daß die an der Fläche des Maschinenteils bzw.
Mundstücks anliegende Spannfläche des Spannelementes zur Fläche des Maschinenteils
bzw. Mundstücks planparallel ausgebildet ist Weil hierbei die Spannfläche des Spannelementes
und die Anlagefläche des Mundstücks planparallel ausgebildet sind , während das
Spannelement in einem dem Keilanzug entsprechenden spitzen Winkel zur Fläche des
Mundstücks geführt ist , wird mit Vorteil erreicht , daß die Summe der Toleranzen
beim Spannelement , beim Mundstück und der Tiefe des Austrittskanales vom Extruder
bei ihrer Summierung zu insgesamt einer Über - oder Untertoleranz die Qualität der
Keilverbindung nicht mehr nachteilig beeinflussen
können . Denn
solche Maßabweichungen werden mit der erfindungsgema aussalteten Spannvorrichtung
dadurch ausgeglichen , daß das Spannelement bei Untermaß in Richtung seiner rührung
etwas weiter bzw. bei Übermaß etwas weniger weit über die Pläche des Mundstiicks
gleitet wobei in jedem Falle die gleiche sichere Anlage und Anpresskraft erzielt
wird . Ein Verecken von Spannelement und oder Mundstück ist mit Vorteil dabei vermieden
ebenso wie ein Undichtwerden infolge von geringfügigem Untermaß des Mundstücks .
Die Vorrichtung ist unkompliziert und kompakt sowie funktionell absolut zuverlässig
Sie erweitert daher in vorteilhafter Weise das wirtschaftliche Arbeitsfeld einer
Einformenmaschine unter strizkter Vermeidung der bisher in Kauf genommenen Nachteile
beim Mundstückwechsel Eine Ausgestaltung sieht vor , daß die Fläche des Maschinenteils
bzw. des Mundstücks zur Richtung der Spannkraft senkrecht steht Dadurch wird die
gleitende Relativbewegung zwischen der Fläche des Maschinenteils und der Spannfläche
des Spannelementes begünstigt
Im folgenden wird die Erfindung mit
ihren Vorteilen im Vergleich zum Stand der Technik anhand von zeichnerisch dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigen Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum wech -selbaren Festkeilen eines Mundstücks am Austrittskanal eines Extruders
, teils in Seitenansicht , teils aus gleicher Sichtebene im Schnitt Figur 2a bis
2c bei einer Vorrichtung gemäß Figur 1 unterschiedliche Spann - Stellungen des Spannelementes
bei Mundstücken mit unterschiedlichen Toleranzen , ebenfalls in Seitenansicht und
teilweise im Schnitt Figur 3 ein kammförmig ausgebildetes Spannelement in Frontansicht
von der Maschinenseite her
Figur 4a bis 4c von der Erfindung technisch
überholte Keilbefestigungen vom Stand der Technik Entsprechend der in Figur 1 veranschaulichten
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das.Extrudergehäuse 14 einer nicht
weiter dargestellten Spritzgußmaschine für thermoplastische Kunststoffe einen Austrittskanal
15 auf , an dessen Ende eine Ausnehmung 16 ausgebildet ist . In diese ist das als
Formplatte ausgebildete Mundstück 5 eingesetzt . Um dieses mit großer Anpreßkraft
gemäß Pfeil 6 auf seinen am Ende des Austrittskanals 15 und quer zu diesem angeordneten
Sitz zu pressen ist das Spannelement 2 in einem dem Keilanzug entsprechend spitzen
Winkel zur Fläche 3 des Mundstücks 5 geführt und mit einer als Spannfläche 4 gegenüber
seiner Führungsachse X ausgebildeten Abschrägung versehen . Zur Ausführung von Spann
- oder Eftlastungshüben in Richtung des Doppelpfeiles 18 ist das Spannelement 2
mit einer Kolben /Zylinder-Einheit 8 verbunden . Am Extrudergehäuse 14 ist eine
Halterung 10 angeordnet , die zusammen mit einem durch Schraubverbindung befestigten
Führungsele ment 11 eine exakte Führung 12 für das Spannelement 2 bildet . An der
Halterung 10 ist ein Podest 19 zur Aufnahme der Hydraulik-Kolben/Zylinder-Einheit
8 angeordnet
Die kinematischen Verhältnisse des als Keil ausgebildeten
Spannelementes 2 zeigt Figur 2a . Einer Bewegung des Spannelementes 2 in Richtung
seiner Führung 12 von A nach C entspricht eine zur Spannfläche 4 bzw. zur Fläche
3 des Mundstücks 5 senkrechte Bewegungskomponente A-B Entsprechend dem Winkel ##ergibt
sich dabei ein Streckenverhältnis A-C : A-B = ca. 10 : 1 Die vorteilhafte Arbeitsweise
der erfindungsgemäßen Anordnung und Ausgestaltllng des Spannelementes 2 ist aus
der Gegenüberstellung der Figuren 2a bis 2c ersichtlich Hierbei geht es um die Summe
der Toleranzen , die sich beim Mundstück 5 in Richtung der Spannkraft 6 ergeben
Gemäß Fig. 2a liegt die Breite des Mundstücks 5 im vorgesehenen Toleranzbereich
. Dabei greift das Spannelement 2 mit der Spannfläche 4 nahezu vollständig über
die Fläche 3 des Mundstücks . In Figur 2b ist abweichend von der Situation in Fig.
2a das Mundstück 5 relativ dicker als das Soll - Maß . Das Spannelement 2 gleicht
dies jedoch dadurch aus , daß es nicht so weit übergreift sondern nur bis wenig
über die Mittellinie Y-Y an der Fläche 3 des Mundstücks 5 anliegt . Dabei wird immernoch
eine genügend zuverlässige Klemmwirkung erzeugt , die das Mundstück 5 sicher und
dicht am Extruderkanal 15 anliegen läßt
Bei der in Figur 2c gezeigten
Situation besitzt das Mundstück 5 gegenüber dem Soll - Maß eine Minus - Toleranz
. Das Spannelement 2 gleicht infolge seiner erfindungsgemäßen Ausgestaltung dies
dadurch aus , daß es weiter über die Fläche 3 des Mundstücks 5 übergreift Die Gegenüberstellung
der unterschiedlichen Toleranz -Situationen gemäß Figur 2a bis 2c zeigt eindrücklich
die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausgestaltung und Anordnung des Spannelementes
2 mit der zum Mundstück 5 planparallelen Ausbildung seiner Spannfläche 4,bei der
in der Schrägstellung des Winkels## 21 angeordneten liniaren Führung 12 . Diese
Vorteile ergeben sich insbesondere dadurch , daß vom Sollwert abweichende Toleranzen
des Mundstücks 5 auf unkomplizierte Weise durch die Länge des Arbeitshubes A-C in
Richtung des Pfeiles 18 ausgeglichen werden , ohne daß hierdurch die Qualität der
Keilverbindung des Mundstücks 5 gegenüber dem Austrittskanal 15 verändert oder gar
verschlechtert wird Figur 3 zeigt in Ansicht aus der Gegenrichtung der Spannkraft
6 das Spannelement 2 mit insgesamt fünf Spannzinken 17 sowie den daran ausgebildeten
Spannflächen 4
Das Spannelement 2 besitzt im übrigen zwei planparallele
Führungsflächen 19,19' und dazu querstehende im Querschnitt miteinander ein Rechteck
bildende planparallele Stirnflächen 20,20'.
Um die Vorteile einer Spannvorrichtung mit einem Spannelement nach
der Lehre der Erfindung noch stärker zu verdeutlichen , sind in den Figuren 4a bis
4c vergleichsnach dem Stand der Technik weise KeilbefestigungenJam gleiche Objektsnämlich
am Mundstück eines Extruders'dargestellt . Dabei zeigt Figur 4a die Spannsituation
bei Übereinstimmung aller Toleranzen der miteinander zusammenwirkenden Spannelemente
. Der Keil 21a ist dabei zwischen der Fläche 22 und der Führung 23 geführt . Er
liegt kraftschlüssig an den symbolisch mit den Kreisen 24,24' ~24'' bezeichneten
Auflagestellen auf Dabei wird das Mundstück 5 satt und fest auf den Sitz 25 gepresst
und gegen den Austrittskanal 15 entsprechend abgedichtet Figur 4b zeigt die entsprechende
Spann - Situation im Falle von Minustoleranz des Mundstücks 5 . Das Ergebnis ist
, in der Zeichnung zum besseren Verständnis relativ stark übertrieben dargestellt
, daß der Keil 21b sich an den mit den Kreisen 24,24' symbolisierten Stellen abstützt,
nicht
jedoch am Mundstück 5 . Dieses wird zu wenig oder garnicht beaufschlagt und bleibt
infolgedessen funktionsunfähig bzw. wird undicht Bei der in Figur 4c dargestellten
Situation besitzt das Mundstück 5 gegenüber dem Soll - Maß eine Übertoleranz Infolgedessen
stützt sich der Keil 21c jeweils eckend an den mit den Kreisen 24,24',24'' bezeichneten
Stellen ab Das nachteilige Ergebnis ist eine ungenügende Anpreßung des Mundstücks
5 an den Sitz 25 mit ebenfalls der nachteiligen Folge , daß zwischen Mundstück 5
und Austrittskanal 15 sich Leckagen einstellen . Ein weiterer Nachteil ist die Ausbildung
von überhöhtem Verschleiß an den eckend anliegenden Stellen sowohl des Keils 21c
als auch der Führung 23 , der Fläche 22 und des Mundstücks 5 Ein Vergleich der ähnlichen
Toleranz - Situationen und der dabei sich einstellenden Spann - Verhältnisse zwischen
einer Anordnung nach der Erfindung gemäß Darstellung in den Figuren 2a bis 2c mit
einer üblichen Keilverbindung nach dem Stand der Technik gemäß den Figuren 4a bis
4c zeigt deutlich die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Anordnung . Diese erfüllt
in idealer Weise die eingangs gestellte Aufgabe
liste der Bezugszeichen
1. Spannvorrichtung 2. Spannelement Fläche des Mundstücks 4. Spannfläche (2) 5.
Mundstück 6. Richtung Spannkraft 7. Führungsachse X 8. Kolben/Zylinder-Einheit 9.
Extruder 10. Halterung 11. Führungselement 12. Führung 14. Extrudergehäuse 15. Austrittskanal
16. Ausnehmung 17. Zinken 18. Doppelpfeil 19. Führungsflächen 20. Stirnflächen 21.
Keil 22. Fläche 23. Führun# 24. Kreise 25. Sitz Mittellinie Y - Y Führungsachse
X 28.