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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Spritzgießmaschine
für Kunststoffmaterialien, und
insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren und eine Spritzgießmaschine
bei welcher eine Schließvorrichtung
zum Schließen
eines Werkzeugs, durch welches ein Betrieb mit Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit
ermöglicht
wird.
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STAND DER
TECHNIK
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Beim
Spritzgießen
von Kunststoffmaterialien werden im Wesentlichen zwei Arten von
Spritzgießmaschinen
zum Schließen
eines Werkzeugs verwendet, d. h. Spritzgießmaschinen mit zwei Trägerplatten und
solche mit drei Trägerplatten,
welche mit zwei oder mehr Verbindungsstangen versehen sind, welche
sich in Längsrichtung
der Maschine erstrecken.
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Im
Falle von Spritzgießmaschinen
mit drei Trägerplatten
weist diese eine erste stationäre
Trägerplatte
zur Halterung einer Werkzeughälfte,
eine zweite bewegliche Trägerplatte
zur Halterung der anderen Werkzeughälfte, welche entlang der von
Führungsstangen
verschieblich ist und eine dritte, Teil einer Reaktions-Konstruktion bildenden
stationären Trägerplatte
auf, an welcher ein Kniehebelsystem zur Steuerung der Verschiebungsbewegungen
der verschieblichen Trägerplatte
zwischen einer geöffneten und
einer geschlossenen Stellung des Werkzeugs und dem Schließen des
gesamten Werkzeugs angeschlossen ist.
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Maschinen
dieser Art bedingen eine teure und sperrige Konstruktion und ein
hoch komplexes Steuerungssystem ist zur Erzeugung der hohen Schließkraft zum
dichten Verschließen
des Werkzeugs erforderlich, wobei die Schließ- und Öffnungszeiten in Bezug auf
die Länge
des gesamten Arbeitszyklus der Maschine aufeinander abgestimmt sind.
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Eine
alternative Konfiguration zur Verringerung der Kosten und der Gesamtabmessung
sieht die Verwendung von nur zwei Trägerplatten mit einer stationären Trägerplatte
zur Halterung einer ersten Werkzeughälfte und einer beweglichen
Trägerplatte zur
Halterung einer zweiten Werkzeughälfte vor, welche so ausgebildet
ist, dass sie entlang horizontaler Führungen durch hydraulische
Betätigungselemente oder
andere Arten von Steuersystemen verschieblich ist.
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Eine
Maschine mit zwei Trägerplatten
weist ebenfalls sich zwischen der einen und der anderen Trägerplatte
erstreckende Verbindungsstangen auf, und steht in Verbindung mit
mechanischen Schließeinrichtungen,
welche am Ende des Arbeitshubs, an welchem sich die verschiebliche
Trägerplatte
der stationären
Trägerplatte
annähert
betätigt
werden, bevor die hohe Schließkraft
das Werkzeug schließt, bzw.
zum Zeitpunkt der Wiedereröffnung
des Werkzeugs am Ende jedes Einspritzzyklus.
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Beispiele
von Spritzgießmaschinen
mit zwei Trägerplatten
und mit mechanischen Schließ-
und Klemmsystemen sind in den DE-A-1.159.137; US-A-2,916,768; US-A-5,188,850;
US-A-5,192,557 und in der WO-A-98/51468 zu finden.
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Üblicherweise
sind die Verbindungsstangen dieser Art von Maschinen starr befestigt
und springen von einer der Trägerplatten
in solcher Weise vor, dass ihre äußeren Enden
mit Klemmbacken oder anderen an der anderen Trägerplatte der Maschine angeordneten
Klemmeinrichtungen in Eingriff stehen; Die Klemmbacken müssen so
zuvor betätigt
werden, dass sie in Eingriff mit den Verbindungsstangen kommen,
welche anschließend
durch hydraulische Betätigungsorgane,
welche die erforderliche Schließkraft oder
Gesamtbeanspruchung zum Schließen
des Werkzeugs aufzubringen vermögen
angespannt werden.
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Spritzgießmaschinen
des vorherigen Typs weisen den Nachteil auf, dass sie lange Ruheperioden
zwischen verschiedenen Werkzeugöffnungs- und
Schließbetätigungen
erfordern, wodurch der Arbeitszyklus der Maschine sich verlängert.
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Insbesondere
sind zur Betätigung
der Klemmvorrichtungen Pausen erforderlich; solche Pausen führen zu
erheblichen Auswirkungen auf den Ausstoß dieser Maschinenart.
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Angenommen,
dass Maschinen dieser Art mit Werkzeugzyklen in der Größenordnung
von 10–15
Sekunden oder sogar weniger betrieben werden können, ist es in der Praxis
klar, dass Ruhezeiten im Bereich von 0,5–3 Sekunden sich als unakzeptabel
oder von solcher Dauer herausstellt, dass der Austosß der Maschine
erheblich beeinflusst wird. Dies ist hauptsächlich auf die mechanischen
und konstruktiven Eigenschaften der Klemmvorrichtung ebenso wie
auf die Verwendung von komplexen Sicherheitssystemen zurückzuführen, welche
jeweils dann betätigt
werden müssen,
wenn die Maschine geöffnet
und geschlossen werden soll.
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US-A-5,066;
217; US-A-5,417,913 und US-A-6,186,770 zeigen andere Ausgestaltungen
von Spritzgießmaschinen
mit zwei Trägerplatten.
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Speziell
die US-A-5,066,217 und die US-A-5,417,913 zeigen eine Maschine mit
zwei Trägerplatten,
deren Verbindungsstangen relativ zu den die Werkzeughälften halternden
Trägerplatten
axial verschieblich sind und bei denen ebenfalls mechanische Verriegelungssysteme
zur Verriegelung der Trägerplatten
mit den Verbindungsstangen eingesetzt werden, welche im Wesentlichen
radial beweglich Mutterhälften
oder winkelverdrehbare Kupplungsglieder aufweisen, welche mit entsprechend
zugeordneten Schraubengängen
oder umlaufenden Rippen auf den Verbindungsstangen der Maschinen
zusammenarbeiten. Maschinen dieser Art weisen dieselben Nachteile
auf, wie sie den Klemm- und Schließvorrichtungen der vorerwähnten Patente
innewohnen; insbesondere weisen sie eine höhere Komplexität der Systeme
zur Verriegelung der Platte mit den Verbindungsstangen und Zwischenzyklus-Zeiten
auf, welche für
diese Art von Maschinen noch als hoch zu bewerten sind.
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Die
US-A-6,186,770, welche den der vorliegenden Erfindung am nächsten kommenden
Stand der Technik repräsentiert,
zeigt ebenfalls eine Maschine mit zwei Trägerplatten, bei welcher die
Verbindungsstangen an einer der Trägerplatten axial angeschlossen
und die andere Trägerplatte
der Maschine mit einer mechanischen Verbindung mit jeder Trägerstange
versehen ist, welche im Wesentlichen ein mit Innengewinde versehenes
Hülsenglied
aufweisen, welches in Gewindeverbindung mit einem mit Gewinde versehen
Abschnitt der zugehörigen
Verbindungsstange steht, um einerseits die gleitende Verschiebung
der Trägerplatte
und andererseits die Gesamtbelastung, welche für die das dichte Schließen des Werkzeugs
erforderlich ist zu erzeugen. Ein Riemensystem ist dabei zur Synchronisierung
der Drehung aller Hülsenglieder
vorgesehen.
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Die
GB-A-1.128.454 offenbart eine Spritzgießmaschine mit zwei Trägerplatten
mit einer Verbindungsstangen-Schließvorrichtung gemäß Oberbegriff
der unabhängigen
Ansprüche
1 und 5, während
die US-A-3,604,058 lediglich eine Spritzgießvorrichtung offenbart, bei
welcher eine bewegliche Trägerplatte
verriegelt und mittels einer mit einer Mutter in Eingriff stehenden
Spindel zusammengepresst wird, welche während der Bewegung der Trägerplatten
in Richtung auf die geschlossene Position mit einer solchen Drehgeschwindigkeit
wird, dass störende Überlagerungen
mit den Axialbewegungen der Spindel während der Bewegung der Trägerplatten
in Schließrichtung
vermieden werden.
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Die
WO-A-02/062557, die bezüglich
der Neuheit gemäß Artikel
4 und 5 (3) und (4) EPÜ als Stand
der Technik angesehen wird, schlägt
die Verwendung von zwei drehbar gekoppelten Hülsenelementen vor, welche sich
gemeinsam auf einer mit Gewinde versehen Verbindungsstange der Spritzgießmaschine
zum Öffnen
und Schließen
bzw. zur Übertragung
einer Werkzeug-Klemmkraft bewegen.
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Gemäß einer
möglichen
Ausführungsform weist
die Maschine eine erste Steuereinrichtung auf, welche die Drehung
der Hülsen
immer dann auslöst, wenn
die bewegliche Trägerplatte
in Vorwärts-
oder Rückwärtsrichtung
verschoben werden muss und eine zweite unabhängige Steuereinrichtung für Drehung
der Hülsen
selbst oder alternativ der gleichen Verbindungsstangen, wenn die
Gesamtbelastung zum Schließen
des Werkzeugs aufgebracht werden muss. In beiden Fällen dienen
die Gewindehülsen also
zusätzlich
zur Erzeugung der Gesamtbelastung zum Schließen des Werkzeugs, wobei die
Gewindehülsen
auch zur Auslösung
der gleitenden Verschiebung der beweglichen Trägerplatte dienen, wodurch Reibkräfte und
Spannungen zwischen den Schraubengängen resultieren.
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GEGENSTAND
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher erforderlich, neue und alternative Lösungen zum Schließen und
Sichern der das Werkzeug haltenden Trägerplatte von Spritzgießmaschinen
mit zwei Trägerplatten
zu suchen, welche die dargelegten Nachteile vermeiden.
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Der
Hauptgegenstand der Erfindung liegt demzufolge darin, ein Verfahren
und eine Spritzgießmaschine
mit zwei Trägerplatten
zu schaffen, welche von einer Verriegelungsvorrichtung zum Schließen und
Verriegeln der Trägerplatte
mit den Verbindungsstangen einer Maschine Gebrauch machen, welche die
erwähnten
Nachteile vermeiden.
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Insbesondere
ist es Gegenstand der Erfindung, ein Verfahren zum Schließen einer
Maschine mit zwei Trägerplatten
der oben erwähnten
Art anzugeben, welche für
Maschinen mit kurzen Taktzeiten geeignete extrem kurze Schließzeiten
ermöglicht, und
welche keine weiteren speziellen oder komplizierten Sicherheitssysteme
erfordert, wodurch die maximale Geschwindigkeit und Präzision während der
Schließ-
und Klemmverriegelung Schritte eines Werkzeugs sicherstellen.
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Weiter
ist es Gegenstand der Erfindung, eine Spritzgießmaschine der mit zwei Trägerplatten
arbeitenden Bauart zu schaffen, welche mit einem Spannsystem zum
Spannen des Werkzeugs und zur Festlegung der Trägerplatten an den Verbindungsstangen
und zusätzlich
extrem geringe Ruhezeiten aufweist, die darüber hinaus in ihrer Funktionalität dadurch
erheblich vereinfacht ist, dass die Verriegelung der Trägerplatte
mit den Verbindungsstangen und das Dichte Zusammenspannen des Werkzeugs gleichzeitig
und synchron mit allen Verbindungsstangen der Maschine erfolgt,
ohne dass hierbei Reibungskräfte
entstehen.
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Weiter
ist Gegenstand der Erfindung eine Spritzgießmaschine, mit einer Klemmvorrichtung
der oben erwähnten
Art anzugeben, mit welcher es möglich
ist, gesonderte Steuersysteme für
die Verlagerung der verschieblichen Trägerplatten und die gleichzeitige
Verriegelung der Platten mit den Verbindungsstangen möglich ist,
wodurch in jedem Fall eine schnelle und unmittelbare Schließaktion
beim abschließenden
Positionieren der verschieblichen Trägerplatte relativ zur stationären sichergestellt
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ERFINDUNG
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Die
vorstehend beschriebenen Aufgabenstellungen können mittels eines Verfahrens
zum Schließen
von Werkzeugen in einer Spritzgießmaschine durch eine im unabhängigen Anspruch
1 beanspruchte Ausgestaltung und durch eine Spritzgießmaschine
gemäß dem unabhängigen Anspruch
5 verwirklicht werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Hauptmerkmale der vorliegenden Erfindung und eine Anzahl von speziellen
Ausführungsbeispielen
wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert
und zwar zeigt:
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1 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Maschine mit in der Öffnungsstellung
stehenden Trägerplatten;
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2 eine
von der rechten Seite aus gesehene Ansicht der Maschine gemäß 1;
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3 eine
erste in vergrößertem Maßstab dargestellte
Einzelheit des Klemmsystems an einem Ende einer Verbindungsstange;
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4 ein
zweites vergrößert dargestelltes Detail
des Klemmsystems am anderen Ende der Verbindungsstange;
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5, 6, 7 und 8 unterschiedliche
Betriebszustände
der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung;
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9 schematisch
ein zweites Ausführungsbeispiel;
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10 eine
Ansicht der 9 in Blickrichtung von rechts;
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11 ein
drittes Ausführungsbeispiel;
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12 eine
Ansicht der 11 in Blickrichtung von rechts;
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13 ein
viertes Ausführungsbeispiel;
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14 eine
Ansicht der 13 in Blickrichtung von rechts;
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15 ein
fünftes
Ausführungsbeispiel;
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16 eine
Ansicht der 15m in Blickrichtung von
rechts;
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17 ein
sechstes Ausführungsbeispiel;
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18 eine
Ansicht der 17 in Blickrichtung von rechts;
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19 ein
siebtes Ausführungsbeispiel;
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20 eine
Ansicht der 19 in Blickrichtung von rechts;
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21 ein
achtes Ausführungsbeispiel;
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22 eine
Ansicht der 21 in Blickrichtung von rechts.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 7 ist nachfolgend
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer
mit einer in der erfindungsgemäßen Weise
ausgebildeten Schließvorrichtung
versehenen Spritzgießmaschine
mit zwei Trägerplatten
und deren Arbeitsweise beschrieben.
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Wie 1 gezeigt
ist, weist eine mit zwei Trägerplatten
versehene Spritzgießmaschine
für Kunststoffmaterialien
im Wesentlichen eine erste stationäre Trägerplatte 10 zur Halterung
einer ersten Werkzeughälfte 11 und
eine zweite bewegliche Trägerplatte 12 zur
Halterung einer zweiten Werkzeughälfte 13 auf, welche
in Bezug auf die Längsachse der
Maschine zueinander ausgerichtet sind.
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Die
bewegliche oder verschiebliche Platte 12 ist auf einem
Schlitten 14 gehaltert, welcher gleitend verschieblich
auf parallel zur Längsmittelachse
der Maschine vorgesehenen Führungsschienen 15 angeordnet
ist
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Zwischen
der stationären
Trägerplatte 10 und
der beweglichen Trägerplatte 12 erstrecken
sich vier in den Eckbereichen der beiden Trägerplatten 10 und 11 in
deren Umfang angeordnete Verbindungsstangen 16.
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Genauer
gesagt, ist – wie
beispielsweise in 4 gezeigt ist – jede Verbindungsstange 16 ist gleitend
verschieblich an der stationären
Trägerplatte 10 gehaltert
an einem beliebigen Betätigungsorgan angeschlossen,
welches die jeweilige Verbindungsstange über einen kurzen Betätigungshub
leicht zu verschieben vermag.
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Das
Betätigungsorgan
kann im speziellen Fall eine Kolbenzylindereinheit 17 sein,
welche eine hohe Kraft oder Beaufschlagung erzeugen kann, wie sie
für die
dichte Zusammenklemmverbindung der beiden Werkzeughälften 11 und 13 erforderlich
ist.
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Das
vordere Ende jeder Verbindungsstange weist, wie in 3 gezeigt
ist, einen Gewindeabschnitt 16D auf, welcher eine Verriegelungshülse 18 axial
durchsetzt; Die Verriegelungshülse 18 wird
von der verschieblichen Trägerplatte
frei drehbar und mit der Möglichkeit
einer leichten Verschiebung in Axialrichtung gehaltert; die Gründe hierfür werden
nachstehend noch mit Bezug auf die 5 bis 8 der beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Im
speziellen Fall ist die Verriegelungshülse 18 an der verschieblichen
Trägerplatte 12 durch
Lager 19 gehaltert, die so ausgebildet sind, dass die Hülse sich
frei und reibungslos drehen kann und in der nachstehend erläuterten
Weise sich im Rahmen eines kurzen axialen Spiels verschieben kann.
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Um
die Druckkraft für
die dichte Zusammenspannung der beiden Werkzeughälften durch axiale Verschiebung
der Verbindungsstangen 16 und der zugeordneten Verriegelungshülsen 18 auszuüben, ist
jede Verriegelungshülse 18 an
ihrem äußeren Ende
auf der Seite der verschieblichen Trägerplatte, welche zur stationären Trägerplatte
gerichtet ist, mit einer Ringschulter 20 versehen, welche
an einer entsprechenden Schulterfläche der verschiebbaren Trägerplatte 12 oder
einem mit dieser verbundenent Bauteil zur Anlage kommt, um über die
Verbindungsstange 16 die erforderliche Klemmkraft zum Schließen des
Werkzeugs zur Einwirkung zu bringen.
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Außerdem sind
Führungseinrichtungen
vorgesehen, welche die Verriegelungshülse 18 in einer zentralen
Position halten, in welcher der Gewindeabschnitt 23 ständig außer Eingriff
mit dem Gewindeabschnitt 24 der jeweils zugeordneten Verbindungsstange 16 steht,
so dass eine relative Axialbewegung für die vorstehend dargelegten
Zwecke möglich
ist; die Führungseinrichtungen
können
in beliebiger Weise ausgebildet sein; beispielsweise kann die Verriegelungshülse 18 in
ihrer äußeren Umfangsfläche mit einer
ringförmig
umlaufenden schlitzartigen Vertiefung 21 versehen sein,
in welcher eine frei drehbar am Ende eines elastisch verbiegbaren
Führungszapfens 22 angeordnete
Führungsrolle 22a eingreift.
Der Zapfen 22 mit der Führungsrolle 22a tritt
radial von der beweglichen Trägerplatte 12 vor
und führt
und hält
die Verriegelungshülse 18 während ihrer
Drehung in geeigneter Weise zentriert ausgerichtet zu dem Gewindeabschnitt 16D der
Verbindungsstange 16. Auf diese Weise kann sich die Verriegelungshülse 18 ohne
Reibungskräfte
und ohne Berührung
der inneren Gewindegänge 23 der
Hülse und
der zugeordneten äußeren Gewindegänge 24 der
Verbindungsstange 16 frei drehen, wie dies in 5 der Zeichnungsfiguren
dargestellt ist.
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Wie
in den verschiedenen 5 bis 8 ersichtlich
ist, ist zwischen den Gewindegängen 23 innerhalb
der Verriegelungshülse 18 und
den Gewindegängen 24 auf
der Außenseite
des Abschnitts 16D jeder Verbindungsstange 16 ein
geringfügiges
axiales Spiel vorgesehen, welches ausreichend ist, um die für die nachstehend
erläuterten
Zwecke erforderliche relative axiale Bewegung zwischen der Verbindungsstange 16 und
der zugeordneten Verriegelungsbüchse 18 zuzulassen.
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Wie
aus den Schnittansichten erkennbar ist, weisen die Gewindegänge trapezförmige Gewindegänge mit
gleichartig schräg
verlaufenden Seitenflächen
auf, um die gesamten von den Führungsstangen 16 ausgeübten Kräfte auf
die Verriegelungshülse 18 und
von dieser auf die bewegliche Trägerplatte
zu übertragen,
ohne dass die Gewindegänge übermäßigen Beanspruchungen
ausgesetzt sind.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts der Erfindung ist die Maschine mit einer Steuereinrichtung
zur Steuerung der beweglichen Platte ausgerüstet, welche unabhängig von
den Steuereinrichtungen der Verbindungsstange arbeitet; besagte
Steuereinrichtungen bestehen aus einem Hydraulikzylinder 17, welcher
dazu dient, die beweglich Trägerplatte 12 in Richtung
auf und von der stationären
Trägerplatte 10 weg
bzw. nach dem Schließen
und Öffnen
des Werkzeugs zu verschieben, und außerdem sind geeignete Mittel
zur Steuerung der synchronisierten Drehungen aller Verriegelungshülsen 18 in
einer auf die gleitende Verschiebung der verschieblichen Platte 12 abgestimmten
Weise vorgesehen.
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Speziell
in der in den 1 und 2 gezeigten
Lösung
weisen die Mittel zur Steuerungen der Bewegung der beweglichen Trägerplatte 12 auf jeder
Seite der Maschine eine an der stationären Platte 10 angeschlossenen
Kugel-Schraubenspindel 25, 25', welche mit
einer Schraubenmutter 26, 26' in Eingriff steht, welche auf
einer Seite der beweglichen Trägerplatte 12 angeordnet
ist.
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Eine
der beiden Schraubenmuttern, beispielsweise die Schraubenmutter 26 ihrerseits
ist mit einer Riemenscheibe 27 versehen, welche über einen
Riemen 28 mit der Riemenscheibe 29 eines elektrischen
Steuermotors 30 verbunden ist.
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Die
Schraubenmutter 26 ihrerseits ist über eine zweite Riemenscheibe 32 und
einen Riemen 33 mit einer Riemenscheibe 34 verbunden,
welche koaxial zur Verriegelungshülse 18 auf einer der
Verbindungsstangen 16 im in 2 links
gelegenen unteren Eckbereich angeordnet ist.
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Die
Verriegelungshülsen 18 zur
Verriegelung der beweglichen Trägerplatte 12 mit
den Verbindungsstangen 16 werden ihrerseits so gesteuert, dass
sie eine synchrone Drehung ausführen,
beispielsweise mittels eines Zahnriemens 35, welcher um
zwei zugeordnete Riemenscheiben 36 herumgeführt ist,
die in der in 2 und als vergrößerte Einzelheit
in 3 gezeigten Weise koaxial zu den Verriegelungshülsen 18 angeordnet
sind.
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Zur
Verschiebung der beweglichen Trägerplatte 12 ist
es möglich,
ein einzelnes Schrauben/Mutter-System 25', 26 zu verwenden; in
bestimmten Fällen
wird jedoch das doppelte Schrauben/Mutter-System gemäß den 1 und 2 bevorzugt
angewendet.
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Die
Arbeitsweise der Vorrichtung zur Verbindung der Trägerplatten
mit den Verbindungsstangen 16 und zum Zusammenspannen des
Werkzeugs gemäß der Erfindung
wird nachstehend unter Bezugnahme auf sowohl die 1 bis 4 der
beigefügten
Zeichnungen und die schematischen Darstellungen gemäß den 5 bis 8 beschrieben,
welche die hauptsächlichen
Schritte des in Eingriffskommens und/oder des außer Eingriffskommens zwischen
den Gewindeabschnitten 16D jeder Verbindungsstange 16 und
der jeweils zugeordneten Verriegelungshülse 18 veranschaulichen.
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Angenommen
die Maschine befindet sich in ihrem anfänglichen geöffneten Zustand gemäß 1 steht
und die einzelnen Verriegelungshülsen 18 ihrerseits
stehen relativ zu den Gewindeabschnitten 16D der Verbindungsstangen 16 in
zurückgezogener
Position stehen, wie dies durch die gestrichelten Linien 18' in 5 angedeutet
ist.
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In
diesem Betriebszustand stehen die Gewindegänge 23 der Verriegelungshülsen 18 nicht
im Eingriff mit den Gewindegängen 24 der
Verbindungsstangen; dementsprechend können die Verriegelungshülsen 18 sich
ohne Berührung
und ohne Reibungskräfte
zwischen den Gewindegängen 23, 24 in Folge
des Vorhandenseins des Führungszapfens 22 zur
Zentrierung und Führung
der Hülsen
frei drehen.
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Aufgrund
der Anwendung eines Synchronisierungssystems zwischen der axialen
Verschiebung der Trägerplatte 12 und
der Drehung der Verriegelungshülsen 18,
können
die letzteren sich ohne Kontakt zwischen den Gewindegängen während des
gesamten Vorwärtshubs
der beweglichen Trägerplatte in
einer Weise frei drehen, als ob die Hülsen 18 sich entlang
eines ideellen Gewindes verschraubt würden.
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Während der
Vorwärtsverschiebung
der beweglichen Trägerplatte 12 nähern sich
die beiden Werkzeughälften 11 und 13 so
lange einander an, bis ihre Vorderflächen miteinander in Berührung kommen;
während
dieser Bewegung hält
das Synchronisierungssystem 34, 35, 36 den
außer
Eingriff stehenden Betriebszustand der Schraubengänge 23 der Verriegelungshülsen 18 mit
den Schraubengängen 24 der
einzelnen Verbindungsstangen aufrecht, wie dies durch die durchgezogene
Linie in 5 gezeigt ist. Dieser Betriebszustand
wird durch den Führungszapfen 22 der
einzelnen Verriegelungshülsen 18 sichergestellt.
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An
diesem Punkt ist es möglich,
die Gewindegänge 24 der
Verbindungsstangen 16 mit den Gewindegängen 23 der Verriegelungshülsen 18 durch eine
erste kurze Axialverschiebung der jeweiligen Verbindungsstangen
in Verschiebungsrichtung der beweglichen Trägerplatte 12 in Eingriff
zubringen, indem dem hydraulischen Zylinder 17 ein entsprechender
Steuerbefehl erteilt wird.
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Dieser
Zustand ist in 6 gezeigt, in welcher ersichtlich
ist, dass die linken Seiten der Gewindegänge 24 an den rechten
Seiten der Gewindegänge 23 in
Anlage gekommen sind.
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Nach
dieser ersten axialen Verschiebung der Verbindungsstangen 16,
in welcher die Gewindegänge 23 und 24 aneinander
in Anlage gebracht sind, bewirkt die fortdauernde Betätigung des
Steuerzylinders 17 eine zweite kurze Axialbewegung der
Verbindungsstangen 16, um die Ringschultern 20 jeder
Verriegelungshülse
in Anlage an eine entsprechende Schulterfläche 12A der beweglichen
Trägerplatte 12 zu
bringen; Dieser Zustand ist in den Zeichnungen in 7 gezeigt.
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Durch
weitere Beaufschlagung des Zylinders 17 mit Druckmedium
ist es möglich,
eine Spannwirkung auf die Verbindungsstangen 16 auszuüben, so dass
eine hohe Spannung erzeugt wird, welche die beiden Werkzeughälften 11 und 13 in
dichte Anlage aneinander zusammenspannt.
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In
diesem Zustand ist der Führungszapfen 22 durch
den von einer Seite der schlitzförmigen
Führung 21 auf
die Rolle 22A ausgeübten
Druck geringfügig
elastisch verbogen.
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Nach
Abschluss des Einspritzschritts und Verfestigung des Kunststoffmaterials
im Werkzeug ist es möglich,
das letztere zu öffnen,
indem die vorstehend beschriebenen Arbeitsschritte umgekehrt werden.
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D.
h. die Druckbeaufschlagung des Zylinders 17 wird abgeschaltet,
wodurch die Zugwirkung auf die Verbindungsstangen 16 unterbrochen
wird; als Folge hiervon werden die Verriegelungshülsen 18 infolge
des nunmehr in vom Zylinder 17 in entgegengesetzte Richtung
auf die Verbindungsstangen 16 ausgeübten Drucks zu einer Rückwärtsbewegung
veranlasst, bis die Schultern 20 aus der Anlage an den
Flächen 12A der
beweglichen Trägerplatte 12 gestellt sind,
wo bei der Eingriffszustand zwischen den Gewindegängen 23 und 24 durch
die vom Zapfen 22 auf die Verriegelungshülse 18,
welche in ihrer Ausgangsposition verbleibt, ausgeübte Vorspannung
aufrechterhalten wird. Dieser Zustand ist in 8 der beigefügten Zeichnungen
gezeigt.
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Schließlich wird
den Verbindungsstangen 16 mittels des hydraulischen Zylinders 17 eine
weitere leichte Rückwärtsbewegung
erteilt, so dass die Gewindegänge 24 jeder
Verbindungsstange 16 außer Eingriff mit den Gewindegängen 23 der
jeweils zugehörigen
Verriegelungshülse 18 kommen,
wodurch der in 5 veranschaulichte Zustand wiederhergestellt
wird.
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In
dieser Stellung kann nunmehr die bewegliche Trägerplatte 12 zur Rückwärtsbewegung
veranlasst werden, indem der Motor 30 des Gewindemutter/Kugelschraubsystems 25 und 26 reversiert
wird, wodurch die Verriegelungshülsen 18 wiederum
derart synchron drehangetrieben werden, dass ihre Gewindegänge von
denen der Verbindungsstangen 16 während des gesamten Öffnungshubs
der Maschinen außer
Eingriff gehalten werden.
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In
dem in den 1 bis 8 gezeigten
Fall hat der Zapfen 22 die zweifache Funktion der Führung und
Zentrierung der mit Gewinde versehenen Verriegelungshülse 18 und
einer Vorspanneinrichtung zur Rückführung und
Halterung der Hülse
in außer
Eingriff stehendem Zustand der Schraubengänge; diese Führungs-
und Zentrierfunktionen der Verriegelungshülsen 18 können – in Ersatz
des elastischen Zapfens 22 – auch mit abweichenden Mitteln aktiver
oder passiver Art erhalten werden.
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Die
Zapfen 22 können
beispielsweise durch zwei Stapel von Belleville-Scheiben ersetzt
werden, welche auf die beiden Enden der mit Gewinde versehenen Verriegelungshülsen 18 einwirken,
oder durch zwangsläufige
Steuerung der Bewegung der Hülse
in der einen oder in beiden Richtungen mittels geeigneter hydraulischer,
pneumatischer, elektromagnetischer oder in anderer Weise ausgebildeter
Betätigungs-
und Steuersysteme.
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Aus
der vorstehenden Ausführung
ist klar, dass das im wesentlichste innovative Merkmal der Maschine
und deren Betriebsweise primär
in der Verwendung von Verbindungsstangen besteht, welche relativ
zu beiden Trägerplatten
beweglich sind und in der Verwendung von Verriegelungshülsen, die
drehbar und in axia ler Richtung beweglich an einer der Trägerplatten
der Maschinen gehaltert sind, wobei die Hülsen mit inneren Gewindegängen versehen sind,
welche ständig
entkoppelt und außer
Kontakt mit zugeordneten Gewindegängen an einem Ende der Verbindungsstange
gehalten werden, während die
jeweiligen Hülsen
während
der gleitenden Verschiebung der beweglichen Trägerplatte der Maschine synchron
in Umdrehung versetzt und auf diese Weise der Vorwärts- und
Rückwärtsbewegungen
der zugeordneten Trägerplatte
entsprechend angepasst sind.
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Auf
diese Weise können
die Gewindegänge der
Hülsen
und der Verbindungsstangen schnell miteinander in Eingriff und außer Eingriff
miteinander gebracht werden, um die bewegliche Trägerplatte
mit den Verbindungsstangen der Maschine zu koppeln, bzw. abzukoppeln,
wodurch ein weitgehend verzögerungsloses
Schließen
und Öffnen
der Werkzeug ermöglicht
wird.
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Im
Fall von 1 sind die Verriegelungshülsen 18 und
das Synchronisierungssystem an der beweglichen Trägerplatte 12 der
Maschine vorgesehen, während
die hydraulischen Zylinder 17 zum Spannen der Verbindungsstangen 16 an
der stationären
Trägerplatte 10 angeordnet
sind; Diese Anordnung kann jedoch im Rahmen des Grundgedankens der
vorliegenden Erfindung im Vergleich zur dargestellten Anordnung
auch umgekehrt werden.
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Bei
dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel
wird eine erste Steuereinrichtung zur Steuerung der beweglichen
Trägerplatte
eingesetzt, welche aus einem Schrauben/Mutter-System 25, 26 besteht,
welches von einem elektrischen Motor 30 betätigt wird,
und eine zweite Steuereirichtung, welches einen hydraulischen Zylinder 17 zur axialen
Verschiebung der Verbindungsstangen 16 und ihrer Verbindung
mit den Trägerplatten 10 und 12 zur
Erzeugung der erforderliche Kraft zum Schließen und dichten Geschlossenhalten
der beiden Werkzeughälften 11 und 13,
aufweist.
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Außerdem wird
beim in den 1 und 2 gezeigten
Ausführungsbeispiel
für das
System zur Synchronisierung der Drehung der Verriegelungshülsen 18 der
gleitenden Verschiebung der beweglichen Trägerplatte 12 Gebrauch
vom Schrauben/Mutter-System 25, 26 in direkt als
Mittel zur Übertragung der
gleitenden Verschiebung der beweglichen Trägerplatte und zur Abstimmung
mit der Drehung der Verriegelungshülsen 18 gemacht.
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Es
ist jedoch ersichtlich, dass im Rahmen des Erfindungsgedankens auch
andere Lösungen verwirklichbar
sind, insbesondere in Bezug auf die Anwendung und die Bauart der
Steuereinrichtungen und des Systems zur Synchronisierung der Drehung der
Verriegelungshülse
und zur Abstimmung mit der Verschiebung der beweglichen Trägerplatte.
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Einige
der möglichen
Lösungen
sind in den Ausführungsbeispielen
der verbleibenden Figuren veranschaulicht, in welchen die gleichen
Bezugszeichen der vorausgehenden Figuren zur Bezeichnung ähnlicher
oder äquivalenter
Bauteile verwendet sind.
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Eine
zweite Lösung
ist in den 9 und 10 gezeigt,
bei welcher das Schrauben/Mutter-System 25, 26 des
vorausgehenden Ausführungsbeispiels
durch wenigstens einen, im gezeigten Fall jedoch zwei, Zylinder 40 ersetzt
ist, welcher an der stationären
Trägerplatte 10 befestigt
ist, während seine
Kolbenstange 41 an der beweglichen Trägerplatte angreift.
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In
diesem Fall wird die Synchronisation der Drehung der verschiedenen
Verriegelungshülsen 18 zur
Verriegelung der Trägerplatte 12 mit
den Verbindungsstangen 16 und der Verschiebungsbewegungen
der beweglichen Trägerplatte
mittels einer mechanischen Bewegungs-Übertragungseinrichtung erhalten,
welche eine fixierte Kugel-Gewindespindel 42 und eine drehbar
an einer Seite der beweglichen Trägerplatte 12 angeordneten
rotierenden Schraubenmutter 43 aufweist, welche mittig
unterhalb der Maschine angeordnet ist; eine Riemenscheibe 44 rotiert mit
der Schraubenmutter 42 und steuert einen Antriebsriemen 35,
welcher zur Synchronisierung der verschiedenen Verriegelungshülsen 18 über die
Riemenscheibe 36 geführt
ist und die Trägerplatte 12 mit den
Verbindungsstangen 16 der Maschinen koppelt.
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Im übrigen arbeitet
die in den 9 und 10 gezeigte
Maschine in vollständig
identischer Weise mit der Maschine des vorausgehenden Ausführungsbeispiels.
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Die 11 und 12 zeigen
ein drittes Ausführungsbeispiel,
welches im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel
gemäß den 9 und 10 ähnlich ausgebildet
ist, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass nun hydraulische Zylinder 40,
welcher die Verschiebungsbewegung der beweglichen Trägerplatte 12 steuert
durch eine Zahnstangen-Steuereinrichtung ersetzt ist, welche eine
Zahnstange 45 auf einer Seite der Presse aufweist, die
an der stationären
Trägerplatte 10 befestigt
ist, und ein an einem Elektromotor 47 angeordnetes Zahnrad 46, welches
von der beweglichen Trägerplatte 12 getragen
wird. Dementsprechend sind in den 11 und 12 die
gleichen Bezugszeichen wie in den 9 und 10 verwendet,
um ähnliche
oder äquivalente Bauteile
zu bezeichnen.
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Die 13 und 14 zeigen
eine vierte mögliche
Lösung,
welche sich von den vorausgehenden Lösungen dadurch unterscheidet,
dass die Einrichtung zur Steuerung der Verschiebungen der beweglichen
Trägerplatte 12 in
diesem Falle von einem elektrischen Linearmotor gebildet werden,
welcher mittig unter den Trägerplatten
der Maschine angeordnet ist und ein stationäres Element 50 und
ein an der beweglichen Trägerplatte 12 befestigtes
bewegliches Element 51 aufweist, wie dies schematisch dargestellt
ist.
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Die
Steuerung der synchronisierten Drehung der verschiedenen Verriegelungshülsen 18 auf
den Verbindungsstangen 16 wird ebenfalls durch einen Riementrieb 35, 36 bewirkt
und wird von der linearen Bewegung der beweglichen Trägerplatte 12 mittels eines
Schrauben/Mutter-Systems 52, 53 abgeleitet, bei
welchem die Drehung der Schraubenmutter 53 auf die Verriegelungshülse wenigstens
einer der Verbindungsstangen mittels eines Riementriebs 54 in der
gezeigten oder in anderer geeigneter Weise übertragen wird.
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Dementsprechend
sind auch in den 13 und 14 ein
Teil der Bezugszeichen wie in den vorausgehenden Figuren zur Bezeichnung ähnlicher oder äquivalenter
Teile verwendet.
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15 und 16 zeigen
eine fünfte
Lösung,
welche sich von den vorausgehenden Lösungen darin unterscheidet,
dass ein elektronisches Kopplungssystem zur Synchronisierung der
Drehung der Verriegelungshülsen 18 miteinander
und zur Abstimmung mit der Verschiebung der beweglichen Trägerplatte 12 angewandt
wird.
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Die
Steuerung der beweglichen Trägerplatte 12 wird
wiederum durch ein Schrauben/Mutter-System 25, 26 und 25', 26' bewirkt, welches
durch einen Motor 30 in einer der Lösungen gemäß 1 ähnlichen
Weise betätigt
wird; In diesem Fall wird die Steuerung der zweiten Schraubenmutter 26' über einen
ersten mechanischen Riementrieb 58, 59 übertragen,
während
die Synchronisation zwischen der Bewegung der Trägerplatte 12 und Drehung
der Verriegelungshülsen 18 durch
eine elektrische oder elektronische Übertragungseinrichtung erfolgt,
beispielsweise eine Linearbewegungs- oder Positions-Übertragungseinrichtung 60,
welche betrieblich mit der beweglichen Trägerplatte der Maschine verbunden
ist; Das Ausgangssignal des Überträgers 60 wird
auf einen Anschluss einer elektronischen Steuereinheit 61 übertragen,
welche den Betrieb eines Elektromotors 62 steuert, der über einen
zweiten Riementrieb 63 oder in beliebig anderer Weise die
synchronisierte Drehung der verschiedenen Verriegelungshülsen 18 auf
den Verbindungsstangen 16 der Maschine sicherstellt.
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In
diesen Figuren sind die Bezugszeichen der vorausgehenden Figuren
wiederum zur Kennzeichnung ähnlicher
oder äquivalenter
Bauteile verwendet.
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17 und 18 veranschaulichen
eine sechste Lösung,
welche – wie
die vorausgehende Lösung – ein elektronisches
System zur Synchronisierung und Koordinierung der Bewegung der beweglichen
Trägerplatte 12 und
der Drehung der Verriegelungshülsen
auf den Verbindungsstangen 16 verwendet.
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Die
Lösung
unterscheidet sich von der gemäß den 15 und 16 dadurch,
dass die Steuerung der Verschiebungen der Trägerplatte wiederum mittels
zweier hydraulischer Zylinder 14 erfolgt; dementsprechend
sind die gleichen Bezugszeichen wie in den vorausgehenden Figuren
verwendet, um ähnliche
oder äquivalente
Bauteile zu bezeichnen.
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19 und 20 zeigen
eine siebte Lösung,
welche ebenfalls von einem elektronischen Synchronisierungssystem
Gebrauch macht und im Gegensatz hierzu eine Zahnstangensteuerung 70, 71 und
einen Elektromotor 72 zur Verschiebung der beweglichen
Trägerplatte 12 einsetzt.
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Schließlich zeigen
die 21 und 22 eine
achte Lösung,
welche ebenfalls ein elektrisches oder elektronisches Synchronisierungssystem ähnlich dem
der vorausgehenden Lösungen
verwendet, bei welchem die bewegliche Träger platte 12 nunmehr
durch einen linearen Steuermotor 50, 51 ähnlich dem
der Lösung
gemäß 14 angetrieben wird.