WO2004024413A1

WO2004024413A1 - Verfahren und spritzeinheit zum gesteuerten anlegen der spritzdüse

Info

Publication number: WO2004024413A1
Application number: PCT/CH2003/000578
Authority: WO
Inventors: Robert Weinmann; Franz Chromy
Original assignee: Netstal-Maschinen Ag
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2004-03-25
Also published as: DE10242289B4; AU2003260227A1; DE10242289A1

Abstract

Die Erfindung schlägt ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum gesteuerten Anlegen, Verspannen und limitierten zyklischen Kurzabheben der Spritzdüse (4) sowie Vor- und Zurückfahren der Spritzeinheit (3) einer Spritzgiessmaschine vor. Das Verspannen erfolgt über einen hydraulischen Antriebszylinder (6, 6') mit einem eigenen vorgesteuerten Druckerzeuger (20). Die verschiedenen Betriebsmodi erfolgen über die koordinierte Aktivierung des hydraulischen Antriebszylinders (6, 6') sowie eines Langhubantriebes (40). Dabei wird das Vor- und Zurückfahren der Spritzeinheit (3) durch Aktivierung des Langhubantriebes (40) durchgeführt, wobei der hydraulische Antriebszylinder (6, 6') im Sinne eines Freilaufes mitgezogen wird. Das limitierte zyklische Kurzabheben der Spritzdüse (4) erfolgt durch wechselweises Aktivieren des hydraulischen Antriebszylinders (6, 6') und des Langhubantriebes (40).

Description

Verfahren und Spritzeinheit zum gesteuerten Anlegen der Spritzdüse

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gesteuerten Anlegen, Verspannen und limitierten zyklischen Kurzabheben der Spritzdüse sowie Vor- und Zurückfahren der Spritzeinheit einer Spritzgiessmaschine in Bezug auf die Form, ferner eine Spritzeinheit mit Mitteln zum gesteuerten Anlegen, Verspannen und limitierten zyklischen Kurzabheben der Spritzdüse sowie Vor- und Zurückfahren der Spritzeinheit relativ zu den Formen einer Spritzgiessmaschine.

Stand der Technik

Bei Spritzgiessmaschinen ist eine schnelle Anlegung der Spritzdüse mit grosser Anlegekraft gefordert. Während dem Spritzvorgang darf durch die extrem hohen Drücke der heissen Schmelze von 2000 bar und mehr keine Spritzmasse zwischen Spritzdüse und formseitiger Einspritzöffnung austreten. Ein Materialaustritt beeinflusst unmittelbar die Prozessgenauigkeit und verursacht störenden Kunststoffabfall. Im Extremfall kann dies auch zu einer Unterbrechung der automatischen Spritzarbeit führen, da mit dem Austritt von Masse die Dichtigkeit zunehmend reduziert wird. Wird andererseits die Düsenanpresskraft zu gross gewählt, dann können dadurch mechanische Schäden an der Form oder an der Formbefestigung verursacht werden.

Gemäss einer bekannten Lösung des Standes der Technik wird bei einer elektrisch angetriebenen Spritzgiessmaschine eine mechanische Druckfeder oder ein ganzes Federsystem zwischen dem Antrieb und dem Verschiebemechanismus der Einspritzeinheit eingebaut. Die Feder hat dabei mehrere Funktionen, damit über elektromotorische Antriebe die Düsenanpresskraft beherrschbar wird. Zum Beispiel schlägt die EP-PS Nr. 328 671 vor, ein Doppelfederpaket mehr oder weniger vorzuspannen, damit eine Kraftreserve für variierende Anpresskräfte zur Verfügung steht. Für das Aufbringen der eigentlichen Düsenpresskraft wird ein zusätzlicher Einfederweg von bis zu mehreren Millimetern in Kauf genommen, was durch entsprechende Steuer- und Regelkorrekturen über den Antriebsmotor ausgeglichen werden muss. Das Federpaket macht das ganze System federnd, was einerseits Vorteile bringt, andererseits aber regelungstechnisch eine enorme Komplizierung ergibt. Die Düse muss vom Beginn des Einspritzvorganges dicht an der Einspritzöffnung gehalten werden.

Die spätere EP-PS Nr. 422 224 versucht als Weiterentwicklung, die erkannten Nachteile zu beheben, indem zusätzlich Kraftsensoren resp. Dehnungsstreifen im Bereich der Einspritzeinheit eingesetzt werden. Es wird eine bestimmte Düsenberührungskraft vorgegeben und dann der Antriebsmotor durch Vergleich resp. einer Soll-/lst-Abweichung von gemessener Kraft und vorgegebener Kraft geregelt. Obwohl damit die blosse Regelungstechnik vereinfacht werden konnte, bleibt das ganze System komplex, kann störungsanfällig sein und ist baulich recht aufwendig.

Die WO95/30529 versucht, in genau der entgegengesetzten Richtung unter Vermeidung des Einsatzes eines Federsystems die Düsenanlegung für elektrische Spritzgiessmaschinen zu verbessern. Es wird dabei vorgeschlagen:

a) die Spritzdüse über ein, vorzugsweise zwei Zuganker oder Säulen zwischen der festen Formhälfte und der Einspritzeinheit zu verspannen; b) den Übertrieb von einem elektromotorischen Antrieb zur Erzeugung der Düsenanpresskraft federfrei, das heisst relativ steif auszubilden, wobei c) Steuermittel vorgesehen sind zur Stellung der Düsenanpresskraft in Funktion der Spritzkraft oder des Spritzdruckes, insbesondere des entsprechenden Verlaufes.

Der zentrale Gedanke der WO95/30529 liegt darin, dass die Spritzdüse, zum Beispiel durch Vorgabe einer Bremsrampe, schockfrei zur Anlage gefahren, mit der Form verspannt und danach die Düsenanpresskraft in Funktion der Spritzkraft bzw. des Druckes der Spritzmasse gestellt wird. Die WO95/30529 macht geltend, dass bei den älteren Lösungen übersehen wurde, dass der ganze Einspritzvorgang einen sehr stark dynamischen Ablauf darstellt. Es könne höchstens für Maximalwerte eine bestimmte Düsenberührungs-Sollkraft vorgegeben werden. Der entsprechende Maximalwert herrscht aber nur über eine bestimmte Phase des ganzen Spritzvorganges, nämlich während der eigentlichen Nachdruckphase, und auch hier nur zeitweise. Die Nachdruckphase beträgt höchstens etwa 1 /3 eines ganzen Spritzzyklusses. Mit der Vorgabe einer Düsenberührungs-Sollkraft wird über dem grösseren Abschnitt ein unnötig grosser Anpressdruck aufgebaut. Das angegebene Ziel sei damit verfehlt worden. Die WO schlägt vor, den Spritzdruck selbst oder einen damit korrellierenden Wert, zum Beispiel die Spritzkraft, zu nehmen, wobei die Anpresskraft eine Funktion des Spritzdruckes bzw. des entsprechenden Verlaufes der Spritzkraft ist. Bei der Füllphase steigt der Druck von einem tiefen Wert an und erreicht am Ende des Füllvorganges bzw. am Beginn der Nachdruckphase den Maximalwert. Wenig nach dem Maximalwert fällt der Spritzdruck wieder, anfänglich leicht und dann sehr steil ab bis zur Plastifizierphase. Die WO95/30529 versucht, diesen Druckverlauf durch die gesteuerte Motorleistung zumindest angenähert nachzubilden. Dadurch wird ein ständiges Gleichgewicht zwischen dem Spritzdruck und der Düsenanpresskraft angestrebt, mit einer genügenden Kraftreserve, damit die Düse immer angepresst bleibt. Es werden auf diese Weise gegenüber den älteren Lösungen keine unnötigen Kräfte auf die Form übertragen, und die erforderliche Motorleistung kann etwas reduziert werden. Die WO95/30529 verzichtet bewusst auf die federnde Wirkung des mechanischen Systems. Es wird vielmehr eine relativ steife Mechanik vorausgesetzt. Dies ergibt eine stabilere Steuerung, so dass die Eigenfrequenz des Systems von zum Beispiel 30 Hz keinen nachteiligen Einfluss mehr hat. Die erfolgreiche kommerzielle Umsetzung der Lösung gemäss der WO95/30529 ist eine Bestätigung obiger Ausführungen, zumindest auf der Ebene der Praxis. Die im Markt bekannte Lösung verlangt einen Servomotor, da sonst die ganze Steuer- und Regeltechnik bei den grossen Änderungen der Motorleistung in Bezug auf extrem kurze Zeitabschnitte nur extrem aufwendig realisierbar wäre. Der Einsatz eines Servomotores ist aus der Sicht des Regeltechnikers gleichsam die höchste Stufe für die vorliegende Problembeherrschung. Der Hauptnachteil dabei ist der relativ hohe Preis für einen Servomotor mit der erforderlichen komplexen Regeltechnik.

Die DE 195 31 329 geht aus von einer Spritzgiesseinheit mit mehreren symmetrisch zur Spritzachse angeordneten elektromechanischen Antriebseinheiten zum Verschieben der Spritzgiesseinheit zum Anlegen der Düse an die Form und mit mehreren symmetrisch zur Spritzachse angeordneten elektromechanischen Einspritzeinheiten zur Bewegung der Einspritzbrücke gegenüber dem Trägerblock. Eine Anordnung der Achsen auf verschiedenen Ebenen schafft die bauliche Voraussetzung für den Einsatz von Standardmotoren. Es wird dazu ein elektromechanischer Spindelantrieb vorgeschlagen, wobei die Kraft des Antriebsmotores über ein Planetengetriebe übertragen werden kann. Der Elektromotor muss deshalb nach dem Anlegen der Düse an die Form aktiv bleiben. Die DE 195 31 329 schlägt einen ähnlichen Weg vor, wobei ein spezieller Hohlwellenmotor vorgesehen wird. Der Hohlwellenmotor treibt die Spindel eines Spindelantriebs an, zum Anlegen der Düse an die Form.

Aufgrund der dargestellten Praxisprobleme lag der DE-Anmeldung 100 60 556.7 die Aufgabenstellung zu Grunde, eine preislich und steuertechnisch günstigere Lösung zu finden. Die beschriebenen Nachteile bei den Lösungen des Standes der Technik sollen vermieden und trotzdem eine echte Optimierung des ganzen Vorganges der Düsenanlegung bei elektrisch angetriebener Einspritzeinheit erreicht werden.

Gelöst wurde die Aufgabenstellung dadurch, dass eine Vorspannung bei Beginn der Spritzphase unter Aufbringung der ganzen Motorleistung erfolgt und danach die sich einstellende Verspannung durch den Schmelzdruck durch eine mechanische Blockierung gehalten wird. Danach wird für die anschliessende Spritzphase die sich einstellende Verspannung durch den Schmelzdruck bzw. eine entsprechende Längenänderung ΔL des Spritzzylinders durch eine mechanische Blockierung gehalten.

Vorzugsweise wird für die Blockierung ein selbsthemmender Trapezspindel-/ Mutterantrieb verwendet. Dies erlaubt, mit einem sehr preisgünstigen Drei-Phasenmotor ohne aufwendige Regeltechnik die Bewegung der Spritzüdse mit Einschluss der Anlegung und Verspannung kostengünstig sicherzustellen.

Wird die Spritzdüse zwischen der festen Formhälfte und der Einspritzeinheit verspannt und der für den Spritzvorgang erforderliche max. Spritzdruck von zum Beispiel 2000 bar aufgebaut, wird der Plastifizierzylinder mit der entsprechenden Kraft druckbelastet. Als Konsequenz daraus ergibt sich nach dem Hookschen Gesetz eine Längenänderung ΔL des Plastifizierzylinders von zum Beispiel 0, 1 bis 0,2 mm. Das Mass der Längenänderung ΔL errechnet sich aus dem je tragenden Materialquerschnitt. Die Lösung geht von dem Einspannen der zum Beispiel 1 ,0 bis 1 ,2 Meter langen Plastifizierzylinder zwischen der Formhälfe und der Einspritzeinheit über Zuganker oder Säulen aus. Die Längenänderung der Plastifizierzylinder verlängert um die identische Länge auch die querschnittig kleineren Zuganker oder Säulen und erzeugt auf diese Weise eine entsprechende Zugbelastung. Jede der dargestellten Lösungen hat je nach Betrachtungsweise und im Hinblick auf das je eigene schwergewichtige Ziel bestimmte Vorteile.

Der neuen Erfindung wurde die Aufgabe gestellt, hinsichtlich Funktionalität ein Maximum zu erreichen und in Bezug auf die zu verwendenden Mittel eine steuertechnisch einfach handzuhabende und preislich günstige Lösung zu finden.

Darstellung der Erfindung

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannung über einen mit Druckflüssigkeit versehenen Antriebszylinder mit einem eigenen vorgesteuerten Druckerzeuger erfolgt, wobei die Druckflüssigkeit beim Verspannen eine harte Feder bildet. Die erfindungsgemässe Spritzeinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine hydraulische Antriebseinheit mit einem mit Druckflüssigkeit versehenen Antriebszylinder mit einem eigenen vorgesteuerten Druckerzeuger sowie einen Vorortspeicher für die Druckflüssigkeit aufweist.

Was auf den ersten Blick wirtschaftlich als beinahe unrealisierbar erschien, nämlich dem Antriebszylinder einen eigenen vorgesteuerten Druckerzeuger zuzuordnen, entpuppte sich bald als geglückter Wurf. Dies kann nicht zuletzt aus dem Vergleich mit der Fussbremse bei Kraftfahrzeugen oder den Handhydrauliken belegt werden, welche sich auf sehr ähnliche Weise nunmehr über Jahrzehnte bewährt haben. Die Zuordnung einer eigenen Antriebseinheit für den Antriebszylinder macht die Spritzeinheit frei in Bezug auf die übrigen Antriebe der ganzen Maschine, seien es elektromotorische oder hydraulische Antriebe. Wie bei Kraftfahrzeugen können auch für Spritzgiessmaschinen die entsprechend kleinen Baugruppen sehr preisgünstig hergestellt werden. Die Druckflüssigkeit ist nahzeu inkompressibel, so dass diese unter Druck eine harte Feder bildet. Als Druckflüssigkeit werden alle flüssigen Medien verstanden soweit sie nahezu inkompressibel sind. Als erstes kommt grundsätzlich Wasser in Frage. Bei Verwendung von Wasser muss gegebenenfalls durch Zusätze die Korrosion und übermässiger Verschleiss verhindert werden. Es kommen vor allem auch z.B. die folgenden Flüssigkeitsmischungen in Frage:

HFA-Druckflüssigkeiten: Diese Flüssigkeiten enthalten mehr als 80%, meistens

95% bis 98% Wasser. Der Rest ist Korrosions- und Ver- schleissschutzmittel.

HFB-Druckflüssigkeiten: Diese enthalten etwa 40% Wasser.

HFC-Druckflüssigkeiten: Diese Druckflüssigkeiten bestehen aus einer Lösung von

Polyethylenglykolen oder Polypropylenglykolen in Wasser, das auf einem Anteil von 35% bis 55% gehalten wird.

HFD-Druckflüssigkeit: Diese Gruppe besteht aus rein synthetischen, wasserfreien Flüssigkeiten.

Die neue Lösung wird nun an Hand besonders vorteilhafter Ausgestaltungen erläutert. Es wird dazu auf die Ansprüche 2 bis 6 sowie 8 bis 18 Bezug genommen. Wie in der Folge dargestellt, wird antriebstechnisch die Funktion des grossen Kraftaufbaues besonders für das Verspannen vollständig getrennt für die reine Verschiebefunktion, welche mit sehr wenig Kraft durchführbar ist. Ganz besonders bevorzugt erfolgt ein limitiertes, zyklisches Anlegen und Verspannen für jeden einzelnen Spritzzyklus durch entsprechende Steuerung des Druckerzeugers. Das Vor- und Zurückfahren sowie das limitierte zyklische Kurzabheben erfolgt durch einen unabhängig des Druckerzeugers steuerbaren Langhubantrieb. Erfindungsgemäss wird von einer kleinen Menge an Druckflüssigkeit von z.B. 1 Liter ausgegangen. Ein ganz besonderer Vorteil ergibt die neue Lösung dadurch, dass im normalen Produktionsbetrieb keine Kupplung betätigt werden muss. Die Antriebsmittel bleiben zwischen der Form sowie der Spritzeinheit fest verbunden. Dies gilt ganz besonders für den zyklischen Abhebe- und Anlegevorgang. Neben dem Wegfall der praktischen Probleme jeder Kupplungsmechanik wird damit eine erhöhte Reproduzierbarkeit der Bewegungsabläufe erreicht.

Der Druckerzeuger kann einen elektromotorischen Antrieb aufweisen oder als hydropneumatischer Antrieb mit pneumatischem Antriebskolben ausgebildet sein. Im Falle des hydropneumatischen Antriebes ist es vorteilhaft, wenn der Langhubantrieb als ventilgesteuerter Pneumatikzylinder ausgebildet ist, wobei durch entsprechende Ventilansteuerung die verschiedenen Betriebsmodi einstellbar sind. Diese Lösung hat schon deshalb viele praktische Vorteile, weil jede Produktionsfirma über ein Luftdrucksystem verfügt. Es wird ferner vorgeschlagen, dass der Langhubantrieb als doppelwirkender pneumatischer Zylinder mit Steuerventil ausgebildet wird, wobei über eine entsprechende Ventilsteuerung die Aktivierung des Antriebszylinders und des Langhubantriebes erfolgt.

Kurze Beschreibung der Erfindung

In der Folge wird die neue Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:

die Figur 1 die Kernkomponenten der neuen Lösung, teilweise schematisch dargestellt; die Figur 2 einen Grundriss bzw. Schnitt entsprechend II - II der Figur 1 ; die Figur 3 den vorgesteuerten Druckerzeuger in grösserem Massstab; die Figur 4 die pneumatische Steuerung des Druckerzeuges sowie des Langhubantriebes; die Figuren 5a, 5b und 5c zeigen einen Druckerzeuger in liegender Bauweise. Wege und Ausführung der Erfindung

In der Folge wird auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen. In der Figur 2 erkennt man andeutungsweise ein Formteil 1 sowie eine entsprechende feste Formträgerplatte 2. Auf der rechten Bildseite ist die Spritzeinheit 3 mit einer darin verankerten Plastifizierung 4, welche mit der Düsenspitze 5 an der entsprechenden Öffnung des Formteiles 1 anliegt, angeordnet. Die Spritzeinheit 3 ist über zwei symmetrisch angeordnete mit Druckflüssigkeit versehenen Antriebszylinder 6, 6', über Verankerungen 7 und 8 bzw. 7' und 8' fest verbunden. In den Antriebszylindern 6, 6' ist je eine Kolbenstange 9 sowie ein Kolben 10 angeordnet. Mit Xv ist der maximale Verfahrweg angegeben, der durch eine Bewegung des hydraulischen Kolbens 10 in die andere Endstellung möglich ist. Dieser Weg kann zwischen der Formträgerplatte und der Einspritzeinheit z.B. zwischen 20 bis 40 cm liegen. In der Figur 1 ist beispielsweise der Maschinenständer 1 1 angedeutet, der die Formträgerplatte 2 trägt. Auf der Gegenseite ist die angedeutete Spritzeinheit 3 symbolisch auf Rollen 1 2 gelagert und kann sich, z.B. während der normalen Spritzarbeit zyklisch um einige Millimeter bewegen, um die Düsenspitze 5 entsprechend limitiert, zyklisch anheben und wieder anlegen. Die Verankerungen 7 und 8 sind derart ausgebildet, dass seitliche Auslenkkräfte ausgeglichen werden, z.B. durch Gelenkköpfe. Jeder der hydraulischen Antriebszylinder 6, 6' weist auf einer Endseite einen Druckmediumanschluss 1 3 sowie eine Verbindungsleitung 14 auf, welche direkt mit einem Druckerzeuger 20 verbunden ist. Der Druckerzeuger 20 weist drei Grundfunktionseinheiten auf. Im unteren Teil ist eine Kolbenpumpe 21 und im oberen Teil ein Druckerzeugerantrieb 22, welcher mit seinem Betätigungskolben 23 bzw. dessen Kolbenstange 24 direkt mit dem Plungerkolben 25 der Kolbenpumpe 21 verbunden ist. Die Kolbenpumpe 21 hat eine Doppelfunktion. Der Plungerkolben 25 ist in Bezug auf eine Druckmediumzirkulationsöffnung 26 um einen Betrag Ss, d.h. um einen Sperrweg S verschoben. Die Druckmediumzirkulationsöffnung 26 ist in der dargestellten Situation versperrt und die Hydraulikflüssigkeit in dem Antriebszylinder blockiert. Dies bedeutet, dass die Spritzdüse in der dargestellten Anlegestellung starr gehalten wird. Der Plungerkolben 25 kann aus der dargestellten Position nach oben bewegt und die Druckmediumzirkulationsöffnung 26 freigegeben werden. Dies hat zur Folge, dass das Druckmedium frei in den Vorortdruckmediumspeicher 27 abströmen kann, vorausgesetzt, es besteht eine mechanische Kraft, welche den Zylinder 6 in Z-Richtung bewegt. Bewegt sich der Plungerkolben 25 nach unten, so wird in dem eingesperrten Druckmedium bzw. in der Druckflüssigkeit 33 der hydraulische Druck erhöht, die Arbeitszylinder 6, 6' in X-Richtung gedrückt und dadurch die Verspannkraft erzeugt. Im Vorortdruckmediumspeicher 27 ist ein unteres Flüssigkeitsniveau 28 sowie ein oberes Flüssigkeitsniveau 29 dargestellt. Das obere Flüssigkeitsniveau wird erreicht, wenn die Kolbenstange 9 sich relativ zu dem Antriebszylinder 6 in Z-Richtung bewegt und die im Antriebszylinder 6 verdrängte Flüssigkeit durch Freigabe der Druckmediumzirkulationsöffnung 26 freigegeben wird. Die Aktivierung des Betätigungskolbens 23 erfolgt über eine Druckbeaufschlagung, entweder über eine Druckleitung 30 oder 31 oder eine entsprechende Schaltstellung eines pneumatischen Steuerventiles 32.

Die Figur 3 zeigt den Druckerzeuger 20 in grösserem Massstab und in aufrechter Position. Der Plungerkolben 25 ist in einer Position Pos-zirk dargestellt, in welcher die Druckflüssigkeit 33 frei von dem Antriebszylinder 6 in den Vorortdruckmediumspeicher 27 hin- und zurückzirkulieren kann. Der Vorortdruckmediumspeicher 27 ist ringförmig um das Gehäuse 34 des Druckerzeugers 20 angeordnet. Der Druckerzeuger 20 ist dreiteilig ausgebildet. Der unterste Teil ist der hydraulische Pumpen- und Ventil- Teil 35. Der oberste Teil ist eine als pneumatischer Zylinder ausgebildete Vorsteuerung 37. Dazwischen ist der mechanische Übertrieb 36 mit einer Kolbenstange 24 verbunden. Mit 25x ist die unterste Position des Plungerkolbens 25 dargestellt. Seitlich an dem Vorortdruckmediumspeicher 27 ist ein Niveauanzeigerohr 38 angebracht, mit dessen Hilfe der Füllstand für die Druckfüssigkeit 33 kontrollierbar bzw. beim Auffüllen feststellbar ist. Entsprechend der Figur 2 hat der Druckerzeuger 20 zwei Anschlussstutzen 39 und 39', um beiden Antriebszylindern 6, 6' identische Druckverhältnisse zu gewährleisten. Je nach Baugrösse der Maschine kann auch der Druckerzeuger 20 in den baulichen Abmessungen variieren, wobei für einen Prototypen die gezeigte Grosse in der Figur 3 etwa der halben natürlichen Grosse entspricht. Die ganze Baugruppe ist für eine Leichtmontage mehrteilig ausgebildet mit entsprechenden Dichtungen an den Stossstellen. Die Vorsteuerung 37 kann als pneumatischer Vorsteuerzylinder oder z.B. auch als elektromotoriosche Vorsteuerung ausgebildet sein.

Die Figur 4 zeigt die wichtigsten Bauteile für eine vollständige Kontrolle aller Bewegungen der Spritzdüse 4 bzw. der Spritzgusseinheit 3. Es sind dies die Bauteile der Figuren 1 bis 3, ferner ein Langhubantrieb 40. Der Langhubantrieb 40 ist entsprechend dem Antriebszylinder 6 mit der Kolbenstange 9 über entsprechende Lagerstellen 41 und 42 zwischen der Formträgerplatte 2 sowie der Spritzeinheit 3 eingespannt. Die Relativbewegung der Kolbenstange 43 mit Kolben 44 zu dem Langhubantrieb 40 ist grundsätzlich identisch mit der Relativbewegung der Kolbenstange 9 zu den Antriebszylindern 6, 6'. Der Unterschied liegt in der Aktivierung. • Der Arbeitszylinder 6 ist hydraulisch angetrieben, aber nur einseitig beaufschlagt. Die Kraft aus dem Druck der Druckflüssigkeit 33 geht nur in Richtung Anlegen und Verspannen. Die Gegenseite des Kolbens 10 ist drucklos. Über eine Ausblas- und Ansaugöffnung wird entsprechend Umgebungsluft über einen Filter 46 angesaugt bzw. abgeblasen.

• Der Hydraulikfluss bzw. Hydraulikdruck erfolgt über die Verbindungsleitung 14, je nach Stellung und Aktivierung des Druckerzeugers 20. Der Druckerzeugerantrieb wird über ein Schaltventil 50 über entsprechende pneumatische Luftdruckleitungen 30, 31 aktiviert.

• Der Langhubantrieb weist einen doppelwirkenden Pneumatikzylinder auf. Dabei wird je nach Stellung des Schaltventiles 51 entweder die linke oder die rechte Seite des Kolbens 44 über die Luftleitungen 52, 53 aktiviert. Im Gegensatz zu dem Antriebszylinder 6, der grosse hydraulische Kräfte aufbringen kann, lassen sich durch die Pneumatik des Langhubantriebes 40 mit dem geringeren Luftdruck nur sehr beschränkte Kräfte aufbringen.

Der Arbeitszylinder 6 und der Langhubantrieb 40 bewegen sich synchron, ergänzen sich jedoch durch je unterschiedliche Aktivierungen. Das Vor- und Zurückfahren, also der Langhub, wird allein durch die Druckversorgung des Langhubantriebes 40 sichergestellt. Dabei wird der Plungerkolben 25 vollständig angehoben, zur Freigabe der Zirkulationsöffnung 26 bzw. zur freien Zirkulation des Hydraulikmediums von dem Arbeitszylinder 6 zu dem Vorortdruckmediumspeicher 27. Der Arbeitszylinder 6 bewegt sich gleichsam im Freilauf mit.

Weil der Arbeitszylinder 6 nur einseitig beaufschlagt wird, kann er auch nur in eine Richtung aktiviert werden. Für das limitierte, zyklische Abheben, Anlegen und Verspannen müssen deshalb beide Arbeitszylinder 6 und Langhubantriebe 40 im sinngemässen Wechsel und koordiniert arbeiten.

Die Figur 5a zeigt eine liegende Anordnung des Druckerzeuges. Mit dem Bezugszeichen 60 ist eine Vorsteuerung z.B. als elektromotorischer Antrieb 60 angedeutet. Der elektromotorische Antrieb kann als Servomotor, z.B. mit Spindelübertrieb, ausgebildet sein. Im Schnitt D-D der Figur 5c ist erkennbar, dass sternförmig eine grosse Anzahl Druckmediumzirkulationsöffnungen 61 angeordnet sind. Dadurch werden die Strömungsverluste klein gehalten. Die Funktionsweise der Lösung gemäss den Figuren 5a bis 5c ist identisch mit der Lösung gemäss Figur 3. Die neue Lösung erlaubt verschiedene Betriebsmodi, wobei bei allen Betriebsarten die Langhubfunktion zum vollständigen Abheben der Düse 4 auf die selbe Art erfolgt. Dabei wird der Betätigungs- bzw. Vorsteuerkolben 23 in die oberste Position gefahren, damit die Druckflüssigkeit 33 in den Vorortdruckmediumspeicher 27 gefördert bzw. von und zu dem Vorortdruckmediumspeicher 27 zirkulieren kann.

Betriebsmodus zyklisches Abheben:

Beim zyklischen Abheben können zwei Betriebsmodi gewählt werden:

• Einmal kann der Abhebehub durch Schalten des Ventiles 51 auf "a" erfolgen, wobei das Schaltventil 50 auf "0" verbleibt. Der Abhebehub wird begrenzt und darf nur so gross gewählt werden, dass die Druckmediumzirkulationsöffnung 26 nicht freigegeben wird. Beim Anpressen der Düse 5 wird das Ventil 51 des Langhubantriebes 40 auf "b" geschaltet. Gleichzeitig wird das Schaltventil 50 auf "a" geschaltet.

• Im zweiten Betriebsmodus kann das Steuerventil 51 des Langhubantriebes 40 beim Erreichen einer Abhebehubschaltstellung auf Schaltstellung "b" bleiben. Dafür schaltet das Absperrventil 32 (Figur 1 ) und sperrt die Leitung 31 ab. Damit wird der obere Zylinderraum des Druckerzeugerantriebes 22 komprimiert, bis ein Kräftegleichgewicht zwischen Langhubantrieb 40 und hydraulischem Antriebszylinder 6 entsteht. In dieser Betriebsart bleibt beim Düsenanpressen das Ventil 51 des Langhubantriebes 40 auf Schaltung "a", während das Ventil 32 des Vorsteuerzylinders auf Durchgang und gleichnzeitig das Schaltventil 50 des Vorsteuerzylinders auf Stellung "a" geschaltet wird. In dieser Betriebsart arbeitet der Langhubantrieb 40 gegen die beiden Hydraulikzylinder. Die Kontrolle der Düsenanlegekraft kann auf einfache Weise durch den Drucksensor 62 erfolgen.

Betriebsmodus Aggregatvorfahren:

Beim Verfahren wird das Ventil 51 auf "b" gesteuert, während der Betätigungskolben bzw. Vorsteuerkolben 23 zunächst in einer obersten Position verbleibt.

• Kurz vor Erreichen der Düsenanlage wird das Schaltventil 50 auf "a" gesteuert, damit der Plungerkolben 25 vorfährt und die Druckmediumzirkulationsöffnung 26 schliesst.

• Der Zeitpunkt muss dabei so gewählt werden, dass beim Erreichen der Düsenanlage ein Resthub für den Plungenkolben 25 verbleibt, so dass in der Endlage noch ein Druckaufbau möglich ist.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum gesteuerten Anlegen, Verspannen und limitierten zyklischen Kurzabheben der Spritzdüse (4) sowie Vor- und Zurückfahren der Spritzeinheit (3) einer Spritzgiessmaschine in Bezug auf die Form (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannung über einen hydraulischen Antriebszylinder (6, 6') mit einem eigenen vorgesteuerten Druckerzeuger (20) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein limitiertes, zyklisches Anlegen und Verspannen für jeden einzelnen Spritzzyklus durch entsprechende Steuerung des Druckerzeugers (20) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vor- und Zurückfahren sowie das limitierte zyklische Kurzabheben durch einen unabhängig des Druckerzeugers (20) steuerbaren Langhubantrieb (40) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Antriebszylinder (6, 6') nur einseitig in Richtung Anlegen und Verspannen mit der Druckflüssigkeit (33) beaufschlagt wird und die Rückfahrbewegung der Spritzeinheit durch den Langhubantrieb (40) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgesteuerte Durckerzeuger (20) als Kolbenpumpe (21) mit hydraulischem Druckkolben und das hydraulische System mit Vorortdruckmediumspeicher (27) ausgebildet ist, derart, dass je nach Bedarf die Druckmediummenge im Antriebszylinder (6, 6') unter Druck blockiert oder ein gesteuerter Druckmediumfluss zwischen Antriebszylinder (6, 6') sowie Vorortdruckmediumspeicher (27) eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklische Abhebe-, Vor- und Rückfahrbewegung durch den Langhubantrieb (40) und die limitierte zyklische Anlegebewegung sowie die Verspannung über den vorgesteuerten Druckerzeuger (20) aktiviert wird.

7. Spritzeinheit mit Mitteln zum gesteuerten Anlegen, Verspannen, limitierten zyklischen Kurzabheben der Spritzdüse (4) sowie Vor- und Zurückfahren der Spritzeinheit (3) relativ zu den Formen (1) einer Spritzgiessmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine hydraulische Antriebseinheit mit hydraulischem Antriebszylinder (6, 6') mit einem eigenen vorgesteuerten hydraulischen Druckerzeuger (20) sowie einen Vorortdruckmediumspeicher (27) aufweist.

8. Spritzeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Druckerzeuger (20) als Kolbenpumpe (21) ausgebildet ist und einen Plungerkolben (25) sowie gesteuerte Antriebsmittel (22, 37, 60) für den Plungerkolben (25) aufweist.

9. Spritzeinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Druckerzeuger (20) als Ventil ausgebildet ist, derart, dass in einer Endstellung des hydraulischen Druckerzeugers (20) eine freie Druckmediumzirkulationsöffnung (26) zwischen den hydraulischen Antriebszyindern (6, 6') und dem Vorortdruckmediumspeicher (27) herstellbar ist.

10. Spritzeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen steuerbaren Langhubantrieb (40) aufweist sowie Steuermittel zur koordinierten Steuerung des hydraulischen Druckerzeugers (20) sowie des Langhubantriebes (40).

11. Spritzeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein limitierter zyklischer Kurzhub durch koordinierte Aktivierung des hydraulischen Druckerzeugers (20) und des Langhubantriebes (40) erfolgt, derart, dass das Abheben durch den Langhubantrieb (40) und das Anlegen und Verspannen durch den hydraulischen Druckerzeuger (20) bzw. den hydraulischen Antriebszylinder (6, 6') erfolgt.

12. Spritzeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor- und Rückfahrbewegung kraftmässig durch Umsteuerung des Langhubantriebes (40) erfolgt, wobei der hydraulische Antriebszyinder (6, 6') bzw. Antriebskolben (10) im Sinne eines Freilaufes mitziehbar ist.

13. Spritzeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckflüssigkeit Medium Wasser oder eine andere Druckflüssigkeit, z.B. HFA, HFB, HFC, HFD ist.

14. Spritzeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere der limitierte zyklische Abhebe- und Anlegevorgang über eine feste Verankerung des hydraulischen Antriebszylinders (6, 6') sowie des Langhubantriebes (40) mit der Spritzeinheit (3) sowie der Form (1) erfolgt, so dass dieser kupplungsfrei durchführbar ist.

15. Spritzeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgesteuerte hydraulische Druckerzeuger (20) einen elektromotorischen Antrieb (60) aufweist.

16. Spritzeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, dass der vorgesteuerte Druckerzeuger (20) hydropneumatisch ausgebildet ist mit einem pneumatischen Vorsteuerkolben (23).

17. Spritzeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Langhubantrieb (40) als doppelwirkender pneumatischer Zylinder mit Steuerventil (51) ausgebildet ist, wobei über eine entsprechende Ventilsteuerung (50, 51) die Aktivierung des hydraulischen Antriebszylinders (6, 6') und des Langhubantriebes (40) erfolgt.

18. Spritzeinheit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckerzeuger (20) einen pneumatischen Vorsteuerkolben (23) aufweist und der Langhubantrieb (40) als ventilgesteuerter Pneumatikzylinder ausgebildet ist, wobei durch entsprechende Ventilansteuerung (50, 51) die verschiedenen Betriebsmodi einstellbar sind.