DE4117640A1 - Schliesseinheit zum herstellen von formteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schließeinheit zum Herstellen von Formteilen mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

An die Säulen einer Schließeinheit zum Herstellen von Form­ teilen durch Einspritzen in einen Formhohlraum werden hohe Anforderungen hinsichtlich der Materialfestigkeit, Härte, Achsausrichtung, Korrosionsschutz sowie Kratz- und Ver­ schleißfestigkeit gestellt.

Durch teure legierte Stähle, aufwendige verzugsfreie Vergü­ tungsverfahren und galvanische Metallbeschichtungen werden die Anforderungen nur unvollkommen erfüllt. So führen bei­ spielsweise schon geringe Verschleißriefen in der galvani­ schen Beschichtung zum Verlust des Korrosionsschutzes. Auch das unterschiedliche Spannungspotential der Beschichtung kann chemische Korrosion bewirken und zur partiellen Schichtablösung führen.

Ferner wird die Position der beweglichen Aufspannplatte und deren Parallelität zur feststehenden Aufspannplatte der Schließeinheit in Wegmeßeinrichtungen gemessen, die außer­ halb der Säulen liegen. Diese Einrichtungen sollen eine hohe Auflösung besitzen, insbesondere zur Einstellung eines gleichmäßigen Schließdruckes, um zu vermeiden, daß die eingespritzte Formmasse durch einen bei einem partiellen Abheben der Formhälften entstehenden Spalt austritt oder der Formhohlraum nicht gleichmäßig ausgefüllt wird. Außerhalb der Säulen liegende Wegmeßeinrichtungen erfordern jedoch einen zusätzlichen Aufwand, sowie Einbau, Raum und mechani­ schen Schutz.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Säulen der eingangs genannten Schließeinheit mit einer Beschichtung zu versehen, mit der die Anforderungen hinsichtlich Mate­ rialfestigkeit, Härte, Achsausrichtung, Korrosionsschutz sowie Kratz- und Verschleißfestigkeit erfüllt werden. Insbesondere soll die Beschichtung auch geeignet sein, daß die Wegmeßeinrichtung unmittelbar an den Säulen angeordnet sein kann, die Säulen also selbst die Information für die Position tragen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Beschichtung von Kolbenstangen hydraulischer Zylinder mit einer metallischen Haftschicht aus Nickel und Chrom und einer keramischen Schicht im wesentlichen aus Al₂O₃ mit einem Anteil TiO₂ ist bekannt (DE 39 10 725). Diese Be­ schichtung hat den Vorteil, daß als Grundwerkstoff für die Kolben üblicher Stahl, also kein legierter Stahl verwendet wird.

Abgesehen von dem bei widrigen Umgebungsbedingungen hervor­ ragenden Korrosionsschutz der bekannten Keramikbeschichtung, die weitgehend kratz-, verschleiß- und schlagfest ist, wo­ durch die Lebensdauer wesentlich verlängert und die War­ tungskosten verringert werden, hat die keramische Beschich­ tung der Säulen von Schließeinheiten den Vorteil, daß jeder Stahl beschichtet werden kann, aufwendige Vergütungsver­ fahren entfallen, so daß ein Verzug nicht eintritt und ein spezielles Ausrichten der Säulen entfällt.

Gute Gleiteigenschaften werden durch einen hohen Traganteil der geschliffenen Oberfläche der keramischen Beschichtung erzielt. Kleine, nur an der Oberfläche offene Poren der Beschichtung nehmen Schmiermittel auf, wodurch auch bei Ausfall der Säulenschmierung gute Notlaufeigenschaften erzielt werden. Durch die elektrisch nicht leitende Be­ schichtung gibt es kein materialbedingtes Spannungspotential zum Substrat und somit auch keine elektro-korrosionsbedingte Ablösung der Beschichtung.

Von besonderem Vorteil ist es, daß unter der keramischen Beschichtung Markierungen zur Positionsbestimmung der beweglichen Werkzeugspannplatte möglich sind, beispielsweise durch im Substrat in gleichmäßigen Abständen angebrachte Ringnuten geringer Tiefe. Da die keramische Beschichtung über den Ringnuten elektrisch nicht leitend ist, läßt sich die Position der Werkstückspannplatte gegenüber der Säule induktiv bestimmen. Dies hat den Vorteil, daß die Wegmeß­ einrichtung sehr einfach mit bekannten Sensoren aufgebaut werden kann und eine sehr genaue Positionsbestimmung erlaubt, da sie an der Säule selbst angeordnet ist. Für die induktive Wegmessung wird von der Eigenschaft der kera­ mischen Beschichtung Gebrauch gemacht, elektrisch nicht leitend zu sein, so daß eine verhältnismäßig einfache induk­ tive Wegmessung mit bekannten Sensoren Verwendung finden kann, die eine sehr genaue Positionsbestimmung an der Säule selbst erlaubt.

In Fig. 1 der Zeichnung ist eine Seitenansicht einer Schließeinheit zum Herstellen von Formteilen dargestellt und in Fig. 2 eine Regelschaltung zur gleichmäßigen Verstellung der Schließeinheit.

Die in der Zeichnung dargestellte Schließeinheit besteht aus einer feststehenden Werkzeugspannplatte 1, einer beweglichen Aufspannplatte 2, einer feststehenden Endplatte 3 und durch diese Platten geführte Säulen 4. Die Werkzeugspannplatten 1 und 2 tragen die einen Formhohlraum bildenden Werkzeuge 5 und 6. Der nicht dargestellte Formhohlraum wird über einen Kanal in der feststehenden Platte 1 von einer nicht darge­ stellten Einspritzeinheit gefüllt. Das Verschieben der be­ weglichen Aufspannplatte 2 erfolgt durch einen oder mehrere hydraulische Zylinder 8.

Die Säulen 4 sind mit einer keramischen Beschichtung 7 versehen, zum Beispiel mit der aus dem deutschen Patent 39 10 725 bekannten Beschichtung. Diese Beschichtung besteht aus Al₂O₃ und TiO₂, wobei der Anteil an Titanoxid mindestens 10% beträgt. Die Schichtdicke hat eine Größenordnung von etwa 100 µm bis beispielsweise 300 µm, um die keramische Schicht weitgehend zu schließen und die ihr von Hause aus anhaftende Porosität zu vermeiden. Um eine absolute Poren­ freiheit zu erreichen, wird unter der keramischen Schicht noch eine metallische porenfreie Haftschicht angebracht. Die metallische Haftschicht besteht aus Nickel und Chrom mit einer Schichtdicke von etwa 10-70 µm. Das Aufbringen der keramischen Deckschicht erfolgt in bekannter Weise durch ein Plasmaspritzverfahren.

Unter der Beschichtung der Säulen 4 sind Markierungen 9 zur Positionsbestimmung der beweglichen Werkzeugspannplatte 2 vorgesehen. Dabei handelt es sich um in gleichmäßigen Ab­ ständen angebrachte Ringnuten geringer Tiefe.

In der beweglichen Aufspannplatte befindliche Sensoren 10 erkennen die unter der Säulenbeschichtung befindliche Mar­ kierung 9 und bilden daraus eine Information für die Position. In einer Auswertelektronik 11 wird die Bewegung der Platte 2 ständig abgefragt. Damit läßt sich der Bewe­ gungsverlauf regeln. Beispielsweise kann die Information über die jeweilige Position in jeder Säule der Auswert­ elektronik 11 zugeführt werden, in der dann Signale erzeugt werden, mit denen dann von einem Mikrokontroller 12 dem von einem Sollwertgeber 13 entsprechende Signale zugeführt wer­ den der Gleichlauf der Platte in allen Achsen, also längs aller Säulen gesteuert wird, indem mehrere Antriebseinheiten 14 für die Platte 2 entsprechend angesteuert werden. Dadurch läßt sich mit einfachen Mitteln zwischen der festen und der beweglichen Aufspannplatte 1 bzw. 2 ein parallel verlaufen­ der Formschluß erzielen. Dadurch ist es möglich, daß die Werkzeugkavität gleichmäßig und vollständig ausgefüllt wird.

Claims (4)

1. Schließeinheit zum Herstellen von Formteilen mit einer feststehenden Werkzeugspannplatte, einer beweglichen Werkzeugspannplatte, einer Endplatte und durch diese Platten geführte Säulen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Säulen aus Stahl eine metallische Haftschicht und auf diese eine keramische Schicht aufgebracht ist.

2. Schließeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß unter der in der elektrisch nicht leitenden Säulenbeschichtung eine Information zur Positionsbestimmung der beweglichen Aufspannplatte vorgesehen ist und zur Ab­ tastung der Information ein induktiver Sensor vorgesehen ist.

3. Schließeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Markierung unter der keramischen Schicht liegende Ringnuten in der Oberfläche der Säulen vorgesehen sind.

4. Schließeinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Säule eine Wegmeßeinrichtung vorgesehen ist und eine Auswertelektronik die Abweichungen der von den Sensoren gelieferten Signale gegenüber vorge­ gebenen Führungsgrößen ermittelt und Signale zur Korrektur an die Regelung von Antriebseinheiten für die bewegliche Aufspannplatte abgibt.