DE4029193A1 - Giessanlage fuer die verarbeitung von giessharz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gießanlage für die Ver­ arbeitung von Gießharz mit zumindest zwei, vorzugsweise evakuierbaren Vorratsbehältern für Gießharzkomponenten, und mit den Vorratsbehältern zugeordneten Dosiereinrichtungen, welche jeweils einen mittels einer Antriebseinrichtung be­ tätigbaren, in einem Zylinder verschiebbaren Pumpkolben um­ fassen, wobei der Pumpkolben über eine Kolbenstange mit der jeweiligen Antriebseinrichtung verbunden ist.

Eine Gießanlage der beschriebenen Art ist beispielsweise aus dem Gebrauchsmuster 88 01 429 bekannt. Bei Gießanlagen der zur Rede stehenden Art werden verschiedene Gießharzkom­ ponenten in separaten Vorratsbehältern bevorratet und je­ weils kurzfristig direkt vor dem eigentlichen Gießvorgang miteinander gemischt. Dabei ist die exakte Dosierung und Zumischung der einzelnen Komponenten von entscheidender Be­ deutung. Bei der aus dem genannten Gebrauchsmuster bekan­ nten Gießanlage ist jedem Vorratsbehälter eine separate Do­ siereinrichtung zugeordnet, welche einen Antriebsmotor um­ faßt, welcher über einen Kugel-Spindel-Antrieb mit der Kol­ benstange des Pumpkolbens verbunden ist. Diese Gießanlage benötigt somit eine Einrichtung, um die Drehbewegung des Servomotors in eine Längsbewegung der Kolbenstange umzuwan­ deln. Insbesondere bei sehr kleinen zu dosierenden Kunst­ stoffmengen ergibt sich daraus das Problem, daß eine exakte Eichung der gesamten Anlage erforderlich ist, welche das Spiel in den unterschiedlichen Aggregaten der Antriebsein­ richtung der Dosiereinrichtung beseitigt. Dabei ist insbe­ sondere wichtig, daß der Pumpkolben konstruktionsbedingt hin- und herbewegbar ist, so daß beide Bewegungsrichtungen exakt gesteuert werden müssen und der Kolben insbesondere beim Pumphub exakt verfahren werden muß, um den Pumpvorgang in kontrollierter Weise einzuleiten. Bei der bekannten Vor­ richtung ist es insbesondere schwierig, die Anfangs- und Endstellungen der einzelnen Pumpkolben zu erfassen und re­ produzierbar anzusteuern. Um unterschiedliche Bewegungen der einzelnen Pumpkolben zu verhindern, wurden nach dem Stand der Technik Einrichtungen verwendet, bei welchen die Pumpkolben mittels einer einzigen Antriebseinrichtung be­ wegt wurden. Diese einzige Antriebseinrichtung sollte einen synchronen Gleichlauf der beiden Zylinder gewährleisten. Zu diesem Zwecke wurden Hebelgestänge vorgesehen, welche mit dem Antriebsmotor und den mehreren Dosierzylindern verbun­ den sind. Derartige Ausgestaltungsformen sind in ihrem Auf­ bau kompliziert und weisen nicht die erforderliche Be­ triebssicherheit auf, da insbesondere durch das stets vor­ handene Spiel zwischen den einzelnen Elementen erhebliche Toleranzen im Weg der Pumpkolben auftreten. Es ist deshalb nicht gewährleistet, daß die Pumpkolben der Dosiereinrich­ tungen stets um den gleichen Weg verfahren und stets zum gleichen Zeitpunkt bewegt bzw. stillgesetzt werden.

Weitere derartige bekannte Ausgestaltungsformen verwenden eine Zahnstange, welche die beiden Kolbenhälften der An­ triebskolben miteinander verbindet und ihrerseits mit einem Hebel verbunden ist, welcher Kugellager aufweist, die in einer Kulisse geführt sind. Auch diese Ausgestaltungsform erfordert umfangreiche mechanische Maßnahmen. Weiterhin sind jeweils umfangreiche Justiermaßnahmen erforderlich, um das Spiel dieser mechanischen Elemente zu beseitigen und das System umzustellen. Ein weiterer, wesentlicher Nachteil dieser Ausführungsformen besteht darin, daß eine schnelle und exakte Führung der Pumpkolben durch die große Masse der mechanischen Bauteile und die vielfältigen Umlenkungsein­ richtungen nicht möglich ist, so daß die jeweiligen Dosier- Zyklen nicht mit der gewünschten Schnelligkeit vorgenommen werden können.

Die DE-PS 35 22 922 zeigt eine Gießanlage, bei welcher für jede Dosiereinrichtung ein eigener Zylinder vorgesehen ist. Die Zylinder sind jedoch nicht separat und unabhängig von­ einander synchron steuerbar, vielmehr sind die hydrau­ lischen Anschlüsse so gewählt, daß die hintereinander ge­ schalteten Zylinder wie ein einziger Zylinder, d. h. wie eine einzige Antriebseinrichtung betätigbar sind. Dadurch können sich unter bestimmten Betriebsumständen Ungenauig­ keiten bei der Bewegung der einzelnen Pumpkolben ergeben, da die einzelnen Zylinder der Dosiervorrichtungen nachein­ ander durchströmt werden und somit ein Fehler in einer der Dosiervorrichtungen additiv zu einem Fehler der anderen Do­ siereinrichtung wirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gießanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, welche es ermög­ licht, die Dosiereinrichtungen unabhängig voneinander exakt zu steuern und insbesondere ein einmal vorgewähltes Mi­ schungsverhältnis der einzelnen Gießharzkomponenten exakt sicherzustellen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Antriebseinrichtung jeweils eine mit der Kolbenstange ver­ bundene fluidbeaufschlagbare Zylinder-Kolben-Einheit um­ faßt, welche mit einem Meßelement verbunden ist und welche über eine Steuerventileinheit betätigbar ist.

Die erfindungsgemäße Gießanlage zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Da erfindungsgemäß jeder Dosiereinrichtung eine separate Antriebseinrichtung zuge­ ordnet ist, ergibt sich die Möglichkeit, die Dosiereinrich­ tungen unabhängig voneinander so zu steuern, daß die jewei­ ligen Anforderungen in exakter Weise erfüllt sind. Da er­ findungsgemäß zur Bewegung der Pumpkolben eine Zylinder- Kolben-Einheit vorgesehen ist, ist keine Umlenkung der Be­ wegungsrichtung erforderlich, so daß insbesondere keine Ge­ lenkstellen o. ä. vorhanden sind, welche ein Spiel aufweisen oder einem Verschleiß unterworfen werden können. Weiterhin ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, daß die Kol­ benstange bzw. die Zylinder-Kolben-Einheit mit einem Meße­ lement verbunden ist, welches es ermöglicht, den Weg des Pumpkolbens jeweils exakt zu bestimmen und diesen entspre­ chend zu steuern. Das jeder Zylinder-Kolben-Einheit zuge­ ordnete Steuerventil kann somit in exakter Abstimmung an die jeweiligen Anfordernisse betätigt werden, um den Pump­ kolben präzis zu bewegen bzw. stillzusetzen.

Die erfindungsgemäße Gießanlage ermöglicht es somit, das Mischungsverhältnis der beiden Gießharzkomponenten exakt vorzuwählen, da sowohl der Beginn als auch das Ende der Be­ wegungen der beiden Zylinder exakt synchron einstellbar sind. Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, die Ge­ schwindigkeit der einzelnen Zylinder, insbesondere die An­ fahrbewegungen bis zum Erreichen der vorgegebenen Arbeits­ geschwindigkeit und die Stillsetzungszeit der Kolben exakt zu handhaben.

Die erfindungsgemäße Gießanlage ermöglicht es somit, die beiden Pumpkolben unabhängig voneinander anzusteuern, so daß beispielsweise auch ein nicht synchroner Lauf reali­ siert werden kann, bei dem extrem unterschiedliche Hub­ längen durchlaufen werden um ein vorgegebenes Mischungsver­ hältnis der Komponenten zu erzielen. Insofern ergeben sich die verschiedensten Anwendungsmöglichkeiten, welche bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen nicht möglich waren.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Meßelement in Form eines den Ver­ schiebeweg des Arbeitskolbens der Zylinder-Kolben-Einheit ermittelnden Inkrementalgebers ausgebildet ist. Der Inkre­ mentalgeber gestattet eine exakte Erfassung der Verschie­ bung des Arbeitskolbens und somit, da dieser über eine Kol­ benstange fest mit dem Pumpkolben verbunden ist, auch des Pumpkolbens. Es läßt sich somit während des Betriebs der Gießanlage jederzeit exakt ermitteln, in welcher Position sich der Pumpkolben befindet bzw. mit welcher Geschwindig­ keit er jeweils verfahren wird.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage ist da­ durch gegeben, daß die Zylinder-Kolben-Einheit wahlweise mittels Hydraulikflüssigkeit oder mittels Druckluft betä­ tigbar ist und somit jeweils einen Fluidzylinder aufweist, welcher einfach und robust aufgebaut sein kann. Im Gegen­ satz zu Servomotoren o. ä. ist es möglich, den Fluidzylinder sehr schnell zu verfahren und mittels des Zylinders hohe Kräfte aufzubringen. Die Gefahr von Überlastungen besteht dabei praktisch nicht. Außerdem sind derartige Fluidzylin­ der sehr kostengünstig herstellbar und erfordern, bedingt durch ihren einfachen Aufbau nur einen sehr geringen War­ tungsaufwand.

Um erfindungsgemäß die Steuerung der Dosiereinrichtungen zu vereinfachen ist vorgesehen, daß die Weggeber mit einer ge­ meinsamen Steuereinheit (Rechner) verbunden sind, dessen Ausgangswerte den Steuerventilen zugeführt werden. Der Rechner (Microprozessor) kann somit eine präzise Steuerung der Pumpkolben bewirken. Als besonders vorteilhaft erweist es sich dabei, wenn der Rechner zur Eingabe von Volumina, Mischungsverhältnissen, spezifischen Gewichten der Kompo­ nenten u. ä. mit einer Tastatureingabe versehen ist und einen Bildschirm aufweist, so daß eine schnelle und exakte Einstellung möglich ist. Weiterhin kann erfindungsgemäß der Microprozessor mit weiteren Meßgebern verbunden sein, wel­ che beispielsweise die Betriebstemperaturen der Anlage, die Geschwindigkeiten der Komponenten in den einzelnen Rohrlei­ tungen, entsprechende Drücke o. ä. aufnehmen.

Die Verwendung eines Rechners gestattet weiterhin eine we­ sentlich kostengünstigeren und einfacheren Aufbau der ge­ samten Anlage, da auf komplizierte mechanische Ein­ richtungen, beispielsweise Kulissenführungen o. ä. voll­ ständig verzichtet werden kann.

Die erfindungsgemäße Gießanlage bietet weiterhin die Mög­ lichkeit, daß die Pumpkolben in einem großen Ge­ schwindigkeitsspektrum bewegbar sind und somit ein sehr großes Mischungsverhältnis gestatten. In Abhängigkeit von der Programmierung des Rechners lassen sich somit ohne son­ stige mechanische Anpassungen der Anlage die unterschied­ lichsten Mischungsverhältnisse realisieren. Weiterhin kann auf besonders einfache Weise eine Anpassung des jeweiligen Schußvolumens erfolgen, so daß die Gießanlage schnell und ohne grossen Wartungsaufwand an unterschiedlichste Gießfor­ men angepaßt werden kann.

Durch die separate Steuerung der einzelnen Pumpkolben ist es erfindungsgemäß weiterhin möglich, mit einer einzigen Kolben- und Zylindergröße der jeweiligen Dosiereinrichtung das gesamte Spektrum der erforderlichen Mischungsverhält­ nisse und Schußvolumina abzudecken.

Ein weiterer, sehr entscheidender Vorteil der Gießanlage besteht darin, daß in einfacher Weise der jeweilige Nutzhub des Kolbens berechenbar ist, welcher in Abhängigkeit vom Eintauchen des Kolbens in den Dosierzylinder beginnt. Der Kolben wird dabei unterschiedlich tief in den Dosierzylin­ der eingedrückt, wobei die jeweils ausgepreßte Menge der Gießharzkomponente erfaßt und gewogen wird. Da der Weg des Dosierkolbens aufgrund der Messung durch den Inkrementalge­ ber jeweils bekannt ist, kann der Beginn des Ausdrückens, d. h. der Zeitpunkt, in dem der Kolben dicht in den Zylinder eintaucht, jeweils genau errechnet werden. Es ist hierbei lediglich erforderlich, die jeweiligen Gewichte der ausge­ preßten Mengen in den Microprozessor einzugeben, wobei dann aufgrund eines vorhandenen Programmes unter Zuhilfenahme einer einfachen Dreisatzrechnung eine Selbstjustierung der Anlage erfolgen kann. Dabei ist, im Gegensatz zum Stand der Technik, keine Justierung mechanischer Bauelemente, bei­ spielsweise Hebelgestänge erforderlich. Vielmehr kann die Justierung auf besonders einfache Weise unter Zuhilfenahme der Inkrementalgeber und unter Anpassung des Programms des Microprozessors erfolgen.

In einer günstigen Ausgestaltung ist den Dosiereinrich­ tungen eine gemeinsame Mischeinrichtung und ein nach­ folgender Enddosierer nachgeordnet, um zum einen die Kompo­ nenten zu vermischen und zum anderen den Einspritzvorgang in die Gießformen vorzunehmen. Der Enddosierer kann dabei in seinem Aufbau den einzelnen Dosiereinrichtungen ent­ sprechen, d. h. insbesondere ebenfalls mit einer Zylinder- Kolben-Einheit und einem Meßelement versehen sein.

Um z. B eine gute Durchmischung der in dem Vorratsbehälter befindlichen Gießharzkomponenten durchzuführen, ist er­ findungsgemäß mit der Kolbenstange eine Umwälzpumpe verbun­ den, welche beispielsweise einen mit einem Durchlaßkanal Versehenen Kolben aufweist, welcher in einer Kolbenführung verschiebbar ist, die mit einem Fenster ausgestattet ist. Bei jedem Hub der Kolbenstange erfolgt somit eine Durchmi­ schung der Gießharzkomponente, da diese durch das Fenster in die Kolbenführung eindringen kann und bei einer nachfol­ genden Bewegung des Kolbens durch den Durchlaßkanal gepreßt wird. Dabei kann beispielsweise die Kolbenstange rohrförmig ausgebildet sein, so daß die Komponente nach oben gefördert und von oben in den Vorratsbehälter eingegeben werden kann.

Da erfindungsgemäß die Bewegung der Pumpkolben variabel ist und da weiterhin mittels des Rechners eine beliebige Bewe­ gung der Pumpkolben ermöglicht wird, ist es unter Verwen­ dung der erfindungsgemäßen Gießanlage möglich, den Pumpkol­ ben der Dosiereinrichtung jeweils über das volle Zylinder- Volumen zu bewegen oder nur über einen Teil des Zylindervo­ lumens. Die jeweils auszustoßende Komponentenmenge kann so­ mit variiert werden, um das Schußvolumen anzupassen. Insbe­ sondere sehr kleine Schußvolumen können somit trotz der Verwendung eines größeren Pumpkolbens ausgestoßen werden. Die aus dem Stand der Technik bekannten, für kleine Schußvolumen eingesetzten kleinen Zylinder mit dünnen Kol­ ben sind somit nicht mehr erforderlich. Dadurch wird auch das Problem vermieden, daß die Kunststoffmasse in dem Zy­ linder nicht mehr oder nicht mehr mit ausreichender Ge­ schwindigkeit nachfließt, so wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ist das zu dosierende Volumen wesent­ lich geringer als das Zylindervolumen, so kann die Dosie­ rung in einzelnen Folgeschritten erfolgen, so daß der Kol­ ben erst nach einer Vielzahl von Einzeldosierungen in seine Ausgangslage zurückgezogen werden muß, um das Zylindervolu­ men erneut zu erfüllen. Durch diese Verfahrensweise ist eine wesentlich schnellere Schußfolge auch kleinster Mengen möglich.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausfüh­ rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Gießanlage.

Die Gießanlage umfaßt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Vorratsbehälter 1, in welchen jeweils eine Gießharz­ komponente bevorratet ist. Jeder der Vorratsbehälter 1 ist mit einem dichtschließenden Deckel 17 versehen, so daß der Innenraum des Vorratsbehälters über eine Vakuumpumpe 18, die über Ventile 19 und entsprechende Rohrleitungen mit den Vorratsbehältern verbunden ist, evakuierbar ist.

Am unteren Ende der Vorratsbehälter ist jeweils ein Zy­ linder 3 angeordnet, in welchen ein Pumpkolben 4 ein­ bringbar ist, welcher fest mit einer Kolbenstange 5 verbun­ den ist. Der Zylinder 3 ist mit dem Innenraum des Vorrats­ behälters 1 verbunden und weist an seinem unteren Ende einen Auslaß 20 auf, welcher in eine Rohrleitung übergeht, in welcher jeweils ein Rückschlagventil 21 angeordnet ist. Die beiden Rohrleitungen münden in eine gemeinsame Misch­ einrichtung 11, in welcher die aus den Vorratsbehältern ab­ gegebenen Gießharzkomponenten miteinander vermischt werden.

Anschließend an die Mischeinrichtung 11 ist ein Enddosierer 12 vorgesehen.

Erfindungsgemäß ist das obere Ende der Kolbenstange 5 mit einer Zylinder-Kolben-Einheit 6 verbunden, welche einen Ar­ beitskolben 9 aufweist, der als doppelwirkender Kolben aus­ gestaltet ist. Die Zylinder-Kolben-Einheit 6 ist mit einem Steuerventil 8 betriebsverbunden, welches dazu dient, Hydraulikfluid aus einem Hydraulikaggregat 22 so zuzufüh­ ren, daß der Arbeitskolben 9 zusammen mit der mit ihm ver­ bundenen Kolbenstange 5 in gewünschter Weise verschoben werden kann.

Im Bereich der Kolbenstange 5, welche sich durch die Zylin­ der-Kolben-Einheit 6 erstreckt, ist weiterhin ein Meßele­ ment 7 angeordnet, welches in Form eines Inkrementalgebers ausgebildet ist. Mit Hilfe des Meßelements 7 ist somit eine Verschiebung der Kolbenstange 5 und somit des Pumpkolbens 4 ermittelbar. Die Ausgangswerte des Meßelements 7 werden ei­ nem gemeinsamen Rechner 10 zugeführt, welcher wiederum die Steuerventile 8 steuert.

Angrenzend an den Pumpkolben 4 ist erfindungsgemäß ein Kol­ ben 14 vorgesehen, welcher einen Teil einer Misch­ einrichtung bildet. Der Kolben 14 ist mit einem Durch­ laßkanal 16 versehen, durch welchen Gießharzkomponenten nach oben durch die z. T. rohrförmige Kolbenstange 5 strömen können. Am oberen Bereich des rohrförmigen Abschnitts der Kolbenstange 5 ist jeweils ein Auslaß 23 vorgesehen, durch welchen das Material wieder austreten kann. Der Kolben 14 ist in einer Kolbenführung 13 gelagert, welche mit seitli­ chen Fenstern 15 versehen ist, um ein Eindringen der Gießharzkomponente zu ermöglichen.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungs­ beispiel beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmöglichkeiten.

Claims (13)

1. Gießanlage für die Verarbeitung von Gießharz mit zumin­ dest zwei, vorzugsweise evakuierbaren Vorratsbehältern (1) für Gießharzkomponenten, und mit den Vorratsbehältern (1) zugeordneten Dosiereinrichtungen (2), welche jeweils einen mittels einer Antriebseinrichtung betätigbaren, in einem Zylinder (3) verschiebbaren Pumpkolben umfassen, wobei der Pumpkolben (4) über eine Kolbenstange (5) mit der jeweili­ gen Antriebseinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Antriebseinrichtung jeweils eine mit der Kol­ benstange (5) verbundene fluidbeaufschlagbare Zylinder-Kol­ ben-Einheit (6) umfaßt, welche mit einem Meßelement (7) verbunden ist und welche über eine Steuerventileinheit (8) betätigbar ist.

2. Gießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (7) in Form eines den Verschiebeweg des Ar­ beitskolbens (9) der Zylinder-Kolben-Einheit (6) ermitteln­ den Inkrementalgebers ausgebildet ist.

3. Gießanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zylinder-Kolben-Einheit (6) mittels Hydraulik­ fluid betätigbar ist.

4. Gießanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zylinder-Kolben-Einheit (6) mittels Druckluft betätigbar ist.

5. Gießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Wegmeßelement (7) mit einer gemeinsa­ men Steuereinheit verbunden sind, welcher mit den Steuer­ ventileinheiten (8) betriebsverbunden ist.

6. Gießanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) z. B. ein Rechner zur Eingabe von Volumina, Mischungsverhältnissen, spezifischen Gewichten u. dergl. eine Tastatureingabe aufweist und mit einem Monitor oder Bildschirm verbunden ist.

7. Gießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß den Dosiereinrichtungen (2) eine gemein­ same Mischeinrichtung (11) und ein nachfolgender Enddosie­ rer (12) nachgeordnet sind.

8. Gießanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Enddosierer (12) in seinem Aufbau der Dosiereinrichtung (2) gleicht.

9. Gießanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Enddosierer (12) aus mehreren einzelnen Dosiereinrich­ tungen besteht.

10. Gießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Vorratsbehälter (1) eine mit der Kolbenstange (5) verbundene Umwälzpumpe angeordnet ist.

11. Gießanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe einen in einer Kolbenführung (13) ver­ schiebbaren Kolben (14) umfaßt, wobei die Kolbenführung (13) zumindest ein Fenster aufweist und der Kolben (14) mit einem Durchlaßkanal (16) versehen ist.

12. Gießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpkolben (4) der Dosiereinrich­ tung (2) jeweils über das volle Zylindervolumen bewegbar ist.

13. Gießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpkolben (4) der Dosiereinrich­ tung (2) jeweils über einen Teil des Zylindervolumens be­ wegbar ist.