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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Spritzgieß- oder Preßwerkzeug zur Verarbeitung
von plastischen, insbesondere von Kunststoffmassen, mit einem druckmittelbetätigten
Arbeitsteil, wie Heißläufer-Nadelventil mit doppeltwirkender druckmittelbetätigter
Kolben-Zylinder-Einheit sowie mit einer den Druckmittelstrom steuernden Steuereinheit.
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Das vorbeschriebene und durch offenkundige Vorbenutzung bekanntgewordene
Spritzgieß- oder Preßwerkzeug dieser Gattung betrifft ganz allgemein den Anwendungsfall,
daß druckmittelbetätigte Arbeitsteile in Werkzeugformen, insbesondere pneumatisch
betätigte Arbeitsteile, mittels in eigener Regie des Formenbauers zu installierenden
Steuereinheiten betätigt werden. Das bekannte Spritzgieß- oder Preßwerkzeug funktioniert
jedenfalls nur bei Einsatz einer fachkundigen Bedienung einwandfrei. Schwierig wird
die Handhabung dann, wenn, z.B.
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in Spritzgießereien, weniger fachkundige Einrichter Werkzeugformen
umrüsten und hierbei jeweils den r.ichtigen Druckmittelanschluß an der zutreffenden
Stelle plazieren müssen. Die Werkzeugeinrichter werden daher regelmäßig durch die
Installation der Druckmitteleinrichtungen zusätzlich belastet.
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Ausgehend von dem eingangs beschriebenen und durch offenkundige Vorbenutzung
bekanntgewordenen Spritzgieß- oder Preßwerkzeug dieser Gattung, liegt der Erfindung
im Bewußtsein der Nachteile des Bekannten die Aufgabe zugrunde, druckmittelbetätigte
Arbeitsteile aufweisende Spritzgieß- oder Preßwerkzeuge hinsichtlich ihrer Bedienbarkeit
und Umrüstbarkeit einfacher zu gestalten. Entsprechend der Erfindung ist diese Aufgabe
durch folgende Merkmale gelöst worden:
a) die Steuereinheit ist
ein 4/2-Wege-Elektromagnetventil mit einem Druckmitteleingang, einem Druckmittelausgang
und zwei jeweils strömungsumkehrbaren Druckmittelarbeitsanschlüssen, welche zugleich
oder alternativ mit dem Arbeitsteil druckmittelleitend verbindbar sind; b) das Elektromagnet-Ventil
wird durch die Arbeitsspannung am Ausgang eines durchgeschalteten Zeitgliedes angesteuert;
c) das hinsichtlich seiner Schaltzeit einstellbare und nach Schaltzeitablauf die
Durchschaltung unterbrechende Zeitglied wird eingangsseitig durch den Abfall eines
Eingangsimpulses betätigt; d) der Eingangsimpuls wird über einen ersten oder zweiten
Impulsumformer erzeugt, wobei beide Impulsumformer alternativ betätigbar sind; e)
der erste Impulsumformer erzeugt den Spannungsabfall nach beliebiger Impulsdauer,
während der zweite Impulsumformer den Spannungsabfall unmittelbar nach zeitlich
vernachlässigbar kleinem Impulsanstieg erzeugt.
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Mit der Erfindung wurde für die speziellen Bedürfnisse eines Spritzgieß-
oder Preßwerkzeuges - insbesondere zur Verarbeitung von Kunststoffmassen - ein Steruergerät
geschaffen, mit welchem die weitaus meisten Druckmittelsteuerungsvorgänge einer
modernen Werkzeugform auch von spezifisch nicht so fachkundigem Personal ohne weiteres
beherrscht werden können.
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Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Spritzgießwerkzeug
bei
Einsatz eines Heißläufer-Nadelventils mit doppeltwirkender druckmittelbetätigter
(insbesondere pneumatisch betätigter) Kolben-Zylinder-Einheit: zu Beginn des Füllvorganges
bewirkt ein spritzgießmaschinenseitiger elektrischer Druckimpulsgeber einen über
die Zeit wirkenden Impuls. Dieser über die Zeit aufrechterhaltene und vom ersten
Impulsumformer verarbeitete Impuls schaltet das Zeitglied durch und bewirkt durch
Betätigung des 4/2-Wege-Elektromagnetventils eine Druckmittelbeaufschlagung des
Nadelventils in Öffnungsrichtung.
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Sobald die Maschine ihren Füllvorgang beendet hat, wird auch der Druckimpulsgeber
spannungslos, was unter Zwischenschaltung des ersten Impulsumformers eingangsseitig
des Zeitgliedes einen Spannungsabfall bewirkt, welcher das Zeitglied in Gang setzt,
welches wiederum nach einer vorgewählten Schaltzeitdauer die Durchschaltung unterbricht.
Dieses mit der Folge, daß das 4/2-Wege-Ventil erst nach Durchlaufen der Schaltzeitdauer
von z.B. 15 Sekunden umschaltet und das Nadelventil schließt. Da jedoch während
der Schaltzeitdauer der Maschinendruck über das geöffnete Nadelventil anstehen blieb,
bewirkte der damit einhergehende Nachdruck eine vorteilhafte Artikelgestaltung,
insbesondere die Verhinderung von Einfallstellen.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen. Weiterhin sind vorteilhafte Merkmale der Erfindung aus den Zeichnungen
im Zusammenhang mit der Zeichnungsbeschreibung ersichtlich.
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Insbesondere und fakultativ bilden die Merkmale a) - e) des Hauptanspruchs,
gegebenenfalls unter Hinzunahme von Merkmalen aus den Unteransprüchen, eine vorteilhafte
Kombination zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher dargestellt, es zeigen
Fig. 1 einen Anwendungsfall mit einem
Heißläufer-Nadelventil mit einer doppeltwirkenden druckluftbetätigten Kolben-Zylinder-Einheit,
und zwar eine vergrößerte teilweise Längsschnittdarstellung durch ein Heißkanal-bzw.
durch ein Heißläuferwerkzeug, Fig. 2 das druckmittelbetätigte Arbeitsteil gemäß
Fig.
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1 in Alleinstellung mit zugeordnetem, schematisch dargestelltem 4/2-Wege-Elektromagnetventil
in einer ersten Arbeitsstellung , Fig. 3 in Anlehnung an Fig. 2 in einer zweiten
Arbeitsstellung, Fig. 4 und 5 zwei weitere Anwendungsbeispiele, gezeigt an zwei
unterschiedlichen Arbeitsstellungen des 4/2-Wege-Elektromagnetventils, Fig. 6 ein
schematisches Blockschaltbild des elektischen Teils eines Steuergerätes und Fig.
7 eine im wesentlichen schematische Draufsicht auf eine alle wesentlichen Funktionsteile
aufnehmende raumbeweglich handhabbare Gehäuseeinheit.
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Gemäß Fig. 1 ist in eine Aufspannplatte 10 der angußseitigen Werkzeughälfte
eines Spritzgießwerkzeuges eine doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einheit ll eingelassen,
welche innerhalb eines Zylinders 12 einen Kolben 13 aufweist, in welchem das Antriebsende
14 einer Düsennadel 15 einer insgesamt mit 16 bezeichneten Einspritzdüse zug- und
druckfest aufgenommen ist.
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Die Düsennadel 15 durchgreift hierbei einen Heißkanal bzw. Heißläufer
17, welcher Führungskanäle 18 für den Durchtritt der Kunststoffschmelze aufweist.
Mit ihrem unteren konischen Abschlußende 19 kann die Düsennadel 16 die einer Formhöhlung
20 zugewendete Düsenöffnung 21 eines insgesamt mit 22 bezeichneten Düsenkörpers
verschließen oder öffnen. Der Düsenkörper ist in einer Formplatte 23 aufgenommen.
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In der Aufspannplatte 10 sind Druckluftleitungen 24, 25 eingearbeitet.
Die Druckluftleitung 24 wird durch einen zylindermantelseitigen Druckluftkanal 26
und die Druckluftleitung 24 durch einen weiteren zylindermantelseitigen Druckluftkanal
27 fortgesetzt. Der Druckluftkanal 26 mündet kolbenoberseitig und der Druckluftkanal
27 mündet kolbenunterseitig in der Zylinderbohrung 28.
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Im Zusammenhang der Fig. 2, 3, 6 und 7 soll nun erklärt werden, wie
die Kolben-Zylinder-Einheit 11 betätigt wird: In Fig. 6 ist die elektrische Steuerung
nach Art eines Blockschaltbildes dargestellt. Im oberen Bereich der Fig. 6 sind
ein erster Impulsumformer 29 und in der unteren Bildhälfte ein zweiter Impulsumformer
30 gezeigt. Beide Impulsumformer 29, 30 bestehen je aus einem Eingangsimpuls-Gleichrichter
31, der zugleich eine Spannungsbegrenzung (in Form einer Zenerdiode) enthält und
welcher jeweils Gleichspannung an einen Schaltverstärker 32 abgibt. Beide Impulsumformer
29, 30 sind alternativ bedienbar und erhalten jeweils ein elektrisches Eingangssignal
über die Klemmen 1 bzw. 2.
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Während der Schaltverstärker 32 des ersten Impulsumformers 29 unmittelbar
den Eingangsimpuls in Form einer Gleichspannung an das Zeitglied 33 weitergeben
kann, kann dieses der Scraltverstärker 32 des zweiten Impulsumformers 30 nur unter
Zwischenschaltung eines kapazitiven Widerstandes 34.
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Die Eingangsseite des Zeitgliedes 33 ist mit 35 bezeichnet, während
der Ausgang mit 36 bezeichnet ist. Der Ausgang 36 ist mit einer Magnetventil-Ansteuerung
37 elektrisch verbunden, deren Ausgang wiederum mit 38 bezeichnet ist.
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In Fig. 7 ist eine Steuergehäuseeinheit insgesamt mit der Bezugsziffer
39 bezeichnet. Die elektrische Anschlußbuchse 48 zeigt Kontaktstifte bzw. Kontaktklemmen
1-5, wobei die Kontaktklemmen 1 und 2 ebenfalls aus Fig. 6 ersichtlich sind.
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Die Kontaktklemmen 1 und 2 sind alternativ mit zwei Signalklemmen
4 bzw. 5 schaltbar, wobei die Signalklemme 4 ein Fremdsignal und die Signalklemme
5 ein Eigensignal führt. Ein elektrisches Fremdsignal wird beispielsweise von einem
elektrischen Druckimpulsgeber einer Spritzgießmaschine erzeugt, während ein Eigensignal
über eine innerhalb der Steuergehäuseeinheit 39 integrierte Hilfsspannungsquelle
(nicht dargestellt) erzeugt und über einen nicht gezeigten Schalter entweder auf
die Eingangsklemme 1 oder 2 gelegt werden kann. Die Signalklemmen 4 oder 5 sind
daher grundsätzlich gegeneinander substituierbar, so daß es im vorliegenden Fall
genügen soll, die Wirkung eines über die Signalklemme 4 eingeleiteten Fremdsignals
zu zeigen.
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Anhand der Zeichnungen soll nun noch einmal ein Formfüllvorgang (wie
bereits weiter oben angedeutet) zusätzlich erläutert werden: Der in den Zeichnungen
nicht dargestellte elektrische Druckimpulsgeber einer Spritzgießmaschine erzeugt
ein elektrisches Fremdsignal, das auf die Eingangsklemme 1 (Fig. 6) gegeben wird.
Dieses Eingangssignal repräsentiert eine über die Zeit anhaltende elektrische Spannung.
Diese wird in dem ersten elektrischen Impulsumformer 29 in eine Gleichspannung umgewandelt
und schaltet das Zeitglied 33 durch, so daß über dessen Augang 36 die Magnetventil-Ansteuerung
37 und über deren Ausgang 38 schließlich das 4/2-Wege-Magnetventil 40 gemäß Fig.
2 betätigt und in den Schaltzustand gemäß Fig.
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3 versetzt wird.
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Gemäß Fig. 2 wirkt die Druckluft über den Druckmitteleingang P, den
Druckmittelanschluß B im Schließsinne oberseitig des Kolbens 13 auf die Düsennadel
15. Kolbenunterseitig hingegen wird über 27, den Druckmittelanschluß A und die Entlüftung
R entlüftet. In der Darstellung gemäß Fig. 3 ist schließlich das Magnetventil 40
im Öffnungssinne der Düsennadel 15 umgeschaltet. Die Umschaltung geschah - wie erwähnt
-durch das der Eingangsklemme 1 über 4 zugeführte Eingangssignal. In diesem Zusammenhang
sei noch erwähnt, daß der Elektromagnet des Ventils 40 jeweils mit E und die Verbindungsleitungen
zwischen dem Ventil 40 und der Einheit 11 in Anlehnung an die Druckleitungen gemäß
Fig. 1 jeweils mit 24 und 25 bezeichnet wurden.
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Nach Beendigung des Füllvorganges wird der maschinenseitige Druckimpulsgeber
abgeschaltet, was einen Spannungsabfall
an der Eingangsseite 35
des Zeitgliedes 33 und damit eine Unterbrechung der Durchschaltung von 36 über 37
und 38 nach Schaltzeitablauf bewirkt. Wenn beispielsweise die eingestellte Schaltzeit
15 Sekunden beträgt, kann nach Beendigung der Füllzeit bei offener Maschinendüse
über die Zeit von 15 Sekunden ein Nachdruck auf das Formnest 20 wirken. Nach Ablauf
der Schaltzeit wird das Ventil 40 vom Schaltzustand gemäß Fig. 3 auf den Schaltzustand
gemäß Fig. 2 umgeschaltet, d.h.
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die Düsennadel 15 wieder in Schließstellung versetzt.
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In den Fig. 4 und 5 ist anhand zweier Schaltstellungen des 4/2-Wege-Elektromagnetventils
ein über die Eingangsklemme 2 bewirkter Steuervorgang verdeutlicht. Charakteristisch
für den über die Eingangsklemme 2 ablaufenden Steuervorgang ist es, daß dieser unabhängig
von der Dauer des Eingangssignals ist. Das elektrische Eingangssignal kann deshalb
ein kurzes Tastsignal oder aber ein dauernd anstehendes Signal sein. Die hierbei
von 32 (Fig. 6) abgegebene Gleichspannung bewirkt nämlich wegen des zwischengeschalteten
Kondensators 34 an der Eingangsseite 35 des Zeitgliedes 33 nach der bekannten Zeit-/Spannungscharakteristik
eines Kondensators zunächst einen zeitlich vernachlässigbar kurzen Impulsanstieg
und gleich darauf einen Spannungsabfall. Dieser Spannungsabfall bewirkt, daß die
Schaltzeit des Zeitgliedes 33 sofort beginnt und das Magnetventil 40 unmittelbar
vom Schaltzustand gemäß Fig. 4 in den Schaltzustand gemäß Fig. 5 versetzt wird.
Dieses aber nur über die eingestellte Schaltzeit von beispielsweise 15 Sekunden.
Nach beispielsweise 15 Sekunden fällt das Ventil 40 in den Schaltzustand gemäß Fig.
4 zurück.
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Folgende Anwendung ist im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 denkbar:
über einen externen Signalgeber wird die Eingangsklemme 4 zur Signalklemme 2 durchverbunden.
Hierbei wird das Magnetventil 40 vom Schaltzustand gemäß Fig. 4 in den Schaltzustand
gemäß Fig. 5 versetzt. Während der Druckmittelanschluß B über eine selbstsperrende
Schnellverschluß-Steckkupplung 47 verschlossen ist, erhält ein nicht gezeigtes werkzeugseitiges
Ausblasventil Druckluft über P, A und die Leitung 41. Die Luftzufuhr über die Leitung
41 wird nur über die Impulsdauer von beispielsweise 15 Sekunden aufrechterhalten.
Nach dieser Schaltzeitdauer wird 38 spannungslos und das Magnetventil 40 nimmt seinen
Ausgangszustand gemäß Fig. 4 ein, in welchem das Ausblasventil über A nach R entlüftet
ist. Es bleibt in diesem Zusammenhang auch erwähnenswert, daß im spannungslosen
Zustand der Einrichtung 39 über die Schnellschlußkupplung 47 am Druckmittelanschluß
B im Bedarfsfalle Druckluft abgreifbar ist, beispielsweise für Reinigungsvorgänge
etc.
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Im Zusammenhang mit Fig. 7 bleibt noch folgendes zu erwähnen: Mit
42 ist die Netzeinspeisung bezeichnet, während 43 der Netzschalter ist.
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Mit 44 ist eine zweistellige digitale Zeiteingabe zur Vorwahl der
Schaltzeit des Zeitgliedes 33 bezeichnet. Die Symbole im unteren Bereich der Fig.
4 sprechen für sich.
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Leuchtdioden 45 beziehungsweise 46 zeigen an, ob entweder die Signalklemme
1 (Symboldarstellung links) oder die Signalklemme 2-(Symboldarstellung rechts) beaufschlagt
wird.
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Nachzutragen ist noch, daß wie aus den Fig. 2-5 zu ersehen, das Elektromagnetventil
40 durch den Elektromagneten E entgegen der Rückstellkraft einer Feder F betätigbar
ist.
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Mit 3 (Fig. 7) ist im übrigen der Erdungskontaktstift der Anschlußbuchse
48 bezeichnet.
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