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Einrichtung zum Antrieb mindestens eines Formschließ- und mindestens
eines Spritzkolbens an einer Spritzgießmaschine für thermoplastische Kunststoffe
oder Metalle
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Antrieb des Forschließ-
und des Spritzkolbens an einer spritzgießmaschine für thermoplastische Kunststoffe
oder Metalle.
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Als Antriebseinrichtung dieser Art wurden bisher sowohl bei den Gießmaschinen
für thermoplastische Massen als auch bei denen für Metalle, die als Spritzgießmaschienen
bzw. Preßgießmaschinen im liandel sind. im allgemeinen hydraulische Antriebe bevorzugt.
Den Antrieb schließt man meist an ein Druckfüssigkeitsneta an, oder man wählt für
jede Maschine oder Machinengruppe eine besondere Antriebsdruckstation. Die Eigenart
der Arbeitsbewegung (Schlließhub der Form mit kleiner Vorschubkraft und großer sperrkraft,
Vorschub des Spritzkolbens mit. kleiner Verstollkraft und große eigentliche Preßkraft
mit großer oder größter Geschwindigkeit) nötigen dazu, entweder Speicher zu benutzen,
welche die gleichmäßige Förderleistung der Pumpe oder des Drucknetzes bis zu dem
eigentlichen arbeitschub mit hohem Energieverbrauch speichern, oder man muß überdilmensionlierte
mehrstufige Pumpen verwenden, welche nach der Leistungsspitze des Gesamtarbeitsspiel.
bemessen sind. Diese Pumpen sind während des größten Teiles des Arbeitsspieles nur
mit einem Bruchteil ihrer Leistung beansprucht und daher schlecht ausgenutzt.
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Gegenüber bekannten Einrichtungen dieser Art unterscheidet sich die
erfindungsgemäße dadurch,
daß die Vorschubräume des Formschließ-
und des Preßkolbens ständig unter stich und mit dem Druckraum eines Druckerzeugers
kommunizieren und daß die Rückzugräume der b'ei'den Kolben ebenfalls ständig unter
sich mit einem Druckspeicher kommunizieren. welcher beim Arbeitshub der beiden Kolben
aufgeladen wind, und daß das Verhältnis der Druckfläche zur Rückzugfläche beim Formschließkolben
größer ist als das entsprechende Verhältnis beim Preßkolben Durch ein solches Verhältnis
der Vorschubflächen zu den Rückzaugflächen wird erreicht, daß ini, der einen Hiubnichtung
der Formschließkolben sich bereits in der Schließrichtung bewegt, bevor der Preßkolben
mit seiner Spritzbewegung beginnen kann, und daß bei dem folgenden Hub der Preßkolben
zuerst mit seiner Rückaugbewegung beginnt, bevor der Form schließkolben die Form
öffnet. Man benötigt hierzu, falls entsprechend einer besonders zweckmäßigen Ausfühurungsform
der Erfindung als Druckerzeuger ein Pumpenkolben benutzt wird, dessen Arbeitsraum
mit den vorschubräumen der beiden anderen Kolben ständig kommuniziert und dessen
Hubvolumen mindestens so groß ist wie die Summe der Vorschubvolumina Ider beiden
anderen Kolben, überhaupt keine hydraulischen Steuiereinrichtungenm, da der Pumpenkolben
bei seinem einen Hub z, unächst die Form schließt und dann den Einspritzvorgang
antreibt, während er beim Rückhub dem Speicher die Möglichkeit gibt, zuerst den
Preßkolben zurückzuführen und dann erst, wenn das Werkstück lang genug in der fom
war, den Formschließkolben zurückzubewegren. Das ergibt eine gute Leistungsausnutzung
der Pumpe und eine zuverlässige Arbeitsweise mit einfachsten Mitteln. zwischen dem
Pumpkolben und seinem Antriebsmotor kann ein mechanischer Energiespeicher eiingeschaltet
sein. Das geschieht vorteilhaft dadurch, daß man als mechanischen Energiespeicher
ein Schwungrad benutzt, welches zweckmäßig über eine Schleppkupplung mit dem den
Druck für dei Arbeisbewegung erzeugenden Pumpkolben verbunden ist, während als Druckspeicher
zum Antreiben des Rückhubes mit Vorteil ein lufthydraulischer Speicher in Anwendung
kommt in der folgenden Beschreibung un dZeichnung ist die Erfindung am Beispiel
einer schematisch dargestelltne Spritzgießmaschine für Kunstharz erläutert, ohne
daß das anwecndungsgebiet der Erfindung auf diese Machinenart beschränkt wäre.
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Die Vorschubräume I5, 25 und ihre Verbindungsleitung 26 sind restlos
mit Druckflüssigkeit gefüllt. das gleiche gilt für die Ringräume 10 und 14 sowie
für deren Verbindungsleitung 11. Die Druckspeicherflasche 24 ist entsprechend den
gezeichneten LKolbenstellungen zur Hälfte mit Flüssigkeit und in der anderen oberen
Hälfte mit verdichteter Luft oder mit Stickstoff gefüllt. Die Ringräume 10 und 14
sind so bemessen, daß der in der Speicherflasche 24 herrschende Druck durch Einwirkung
vom Raum 10 her auf den Kolben 2 im Raum 15 und dem mit diesem verbundenen Raum
25 einen geringeren spezifischen Druck erzeugen würde als durch die Einwirkung vom
Raum 14 her auf den Kolben I3.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Wird das Schwungrad 5 z. B. durch
Anpressen der Antniebsscheibe 6 angetrieben, so dreht sich mit ihm vorerst Idie
Spindel 4 und Ibewegt sich in der spindelmutter 9 nach abwärts, wobei ihre Geschwindigkeit
zunimmt. Hierbei wird die z. B. von einem Antriebsmotor aufgebrachte Antriebs energie
im Schwungrad 5 gespeichert. Sobald der Spindelkopf 7 lauf die Anschlagfläche 8
des Pumpenkolbens 3 auftritt, wird der Pumpenkolben 3 mit nach unten gedrückt und
erzeugt im Raum 15 eine spezifische Pressung. Diese wirkt auf den Form schließkolben
2 und verschiebt ihn im Sinne der Formschlließlbewegung, sobald die Kolbenkraft
so groß geworden ist, daß siie die in Entgegengestezter Richtung von der Speicherflasche
24 aus im Ringraum 10 auf den Kolben 2 ausgeübte Kraftwirkung einschließlich dem
entgegenwirkenden Reibungswiderstand übersteigt. Der Formschl'ießkolben 2 schließt
also die Gießform 21, 22 und verbraucht dabei von der durch den Antniebsmotor ständig
zugeführten Energie nur jenen Teil, der zur Überwindung aller Widerstände notwendig
ist. Die übrigbleibende unverbrauchte Energie wird im Schwungrad 5 aufgespeichert.
Sollte der Widerstand die zugeführte Energie übersteigen, so wird der Unterschied
der im Schwiungrad gespeicherten Energie entnommen. Die im Ringraum 10 enthaltene
Flüssigkeit wird während des Schließvorgangs der Gießform 21, 22 in die Speicherfiasche
24 zurückigedrückt.
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Nachdem die beiden Formhälften 2I, 22 aufeinander aufgetroffen sind,
steigt der Druck im Raum 15 und in dem mit ihm verbundenen Raum 25 an, bis er dazu
ausreicht, entgegen der Wirkung des im Raum 14 herrschenden Druckes den spritzkolben
13 zu bewegen und dadurch die im Heizzylinder I7 befindliche thermoplastische Masse
durch den Dingußkanal 28 in die Gießform 21, 22 zu pressen Die Energie wird hierbei
wie beim Schließvorgang vom Antriebsmotor und Schwungrad angegeben, wobei die im
Ringraum 14 eingeschlossene Druckflüssigkeit während des Spritzvorgangs in die Speicherflasche
24 gedrückt wird. Der Energievorrat, welcher am Ende des Spritzvorgangs noch im
Schwungrad vorhanden ist, wird dazu benutzt, um auf die die gesamte Formliöhle bereits
ausfüllende thermo plastische Masse einen Nachdruck auszuüben. Nachdem das Schwungrad
vollständig abgebremst ist, bleibt der Nachdruck noch so lange erhalten, bis der
Motor umgestellt und die Spindel 4 wieder angehoben wird. Eis ist zweckmäßig, während
dieser Nachdruckzeit den Motor durch einen Endausschalter abzuschalten.
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Durch Umschalten Ides Antriebsmotors wird über das Reibradgetriebe
die Spindel 4 wieder gehoben, deren Spindelkopf 7 bei ihrer Aufwärtsbewegung den
Anschlag 27 erreicht und hierdurch den Pumpenkolben 3 mitniummt. Nunmehr wlirid
die in der Speicherflasche 24 gesammelte Energie in den ring-
räumen
14 und 101 derart wirksam, daß die beiden Kolben, und zwar zuerst der Kolben 13
und dann der Kolben 2 zurückgeführt werden. In ihrer oberen Endstellung kann die
Spindel 4 entweder durch eine nicht dargestellte Vorrichtung die Kupplung des ebenfalls
nicht dargestellten Antreiebsmotors mit dem Schwungrad 5 lösen oder den Motor selbst
durch einen Endausschalter steillsetzen. Danach kann derselbe Vorgang wi'ederholt
werden.
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Kennzeichnet für den geschilderten Antrieb ist, daß die beiden formhälften
21 und 22 schon mit einer gewissen Kraft geschlossen sind entsprechend dem Verhältnis
der beiden Rückzugflächen der Räume 10 Und 14 zueinander und zu den Arbeitsflächen
der Kolben 2 und I3, bevor Masse in die Form eingespritzt wird, und jene eine iÖffnungskraft
in oder Gießform erzeugen kann, und daß jede Steigerung des Sprtizdruckes ich bereits
unmittelbar vorher in einer Stieigernng des Schließdruckes geäußert hat.